REPÚBLICA DE PANAMÁ
UNIVERSIDAD TEGNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
LICENCIATURA EN ING. MECANICA INDUSTRIAL
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TERMODINÁMICA I
ASIGNACIÓN N°3
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ESTUDIANTE Y CÉDULA:
NOHELY LONGO 8-875-898
FRANCO SANTOS 8-865-1848
KRISTINE MENDIETA 8-867-1344
EDILBERTO RAMOS 8-861-200
MIGUEL ORTIZ 8-864-2353
PROFESOR:
RAFAEL SILVERA
1MI-131
27 DE JUNIO DE 2013
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miércoles, 26 de junio de 2013
PRESENTACIÓN
martes, 25 de junio de 2013
DIFUSOR
1. Descripción y funcionamiento:
Los
difusores se utilizan para disminuir la velocidad del fluido y para mejorar su
mezcla en el líquido circundante. Por el contrario, una boquilla es a menudo
objeto de aumentar la velocidad de descarga y dirige el flujo en una dirección
particular. Los efectos de fricción pueden ser importantes, pero por lo general
se descuidan. Sin embargo, la transferencia de trabajo siempre se asume que es
cero. También se asume que los cambios de la energía térmica son mayores que
los cambios de la energía potencial y por lo tanto este último, por lo general
se puede despreciar en los efectos de análisis. Los difusores son muy comunes
en instalaciones de calefacción, ventilación y sistemas de aire acondicionado.
Los
difusores se utilizan en el aire y en los sistemas de agua de climatización
como parte de los subsistemas en la sala de distribución de aire y sirven para
varios propósitos:
1. Para
conceder tanto la ventilación como el aire acondicionado.
2.
Distribuye uniformemente el flujo de aire en la dirección deseada.
3. Para
mejorar la mezcla de aire en la habitación.
4. Para
hacer que el chorro de aire se pueda fijar en un límite máximo o en cualquier
otra superficie, aprovechando el efecto Coanda.
5. Para
crear el movimiento de baja velocidad del aire en la habitación.
6. Lograr
que no se produzca ninguna cantidad de ruido. No se deben colocar los
amortiguadores ni extractores ni otros dispositivos de control de flujo cerca
de las entradas de los difusores, ya que se ha demostrado que el hacer esto
puede aumentar dramáticamente la producción de ruido.
Para obtener un mayor rendimiento del difusor se
utiliza un tramo recto en las necesidades del conducto. Un codo o ducto
flexible doblado antes de un difusor, conduce a la poca distribución del aire y
aumenta el ruido. Los difusores pueden ser: 1- Redondos 2- Rectangulares 3-
Textiles o lineales, como por ejemplo el EDL. El EDL toma la forma de una o
varias ranuras largas y estrechas, que frecuentemente están semi-ocultas en un
techo fijo o suspendido. En ocasiones, los difusores se utilizan en forma
inversa, como entradas de aire o retornos. Esto es especialmente cierto para
los difusores con perforación y el EDL. Pero con más frecuencia, se utilizan
como rejillas de retorno o entradas de aire de escape.
2. Dibujo esquemático
3. Propiedades de entrada y
salida
Los difusores son diseñados para
incrementar la presión de un fluido al desacelerarlo.
No hay extracción de masas por lo
tanto decimos que el flujo másico en la
entrada es igual al flujo másico de salida, el cual podrá ser apreciado con la ecuación
de continuidad.
La tasa de trasferencia de calor
entre el fluido que fluye por un difusor y los alrededores es comúnmente muy
pequeño por lo tanto el flujo de calor es cero, ya que el fluido tiene
velocidades altas y por lo tanto no se mantiene suficiente mente en el
dispositivo para producir este; Comúnmente el trabajo de flujo y la energía
potencial es insignificante.
Con esto podemos deducir que:
4-La ecuación de continuidad.
La ecuación de continuidad para una caldera es expresada de la
siguiente manera.
5-La primera ley de la termodinámica
La primera ley de la termodinámica para una caldera es expresada de la
siguiente manera.
6. Vídeos de funcionamiento
7. Diseño operación y mantenimiento
En el siguiente link se explica un poco mas lo que
es en si el difusor su diseño y operacion.
En este link(archvio descargable) se observan las
ventajas que supone el mantenimiento del difusor.
TOBERAS
1. Descripción y Funcionamiento
Una tobera es un dispositivo que convierte la energía térmica y de presión de un fluido (conocida como entalpia) en energía cinética. Como tal, es utilizado en turbomaquinas y otras máquinas, como inyectores, surtidores, propulsión a chorro, etc. El fluido sufre un aumento de velocidad a medida que la sección de la tobera va disminuyendo, por lo que sufre también una disminución de presión y temperatura al conservarse la energía. Existen diseños y tipos de tobera muy usados en diferentes campos de la ingeniería, como la de Laval, Rateau, Curtis, etc.
2. Dibujo Esquemático
3. Propiedades de entrada y salida
Las toberas están diseñadas para disminuir la presión de un fluido al acelerarlo.
No hay extracción de masas por lo tanto decimos que el flujo másico en la entrada es igual al flujo másico de salida, el cual podrá ser apreciado con la ecuación de continuidad.
La tasa de trasferencia de calor entre el fluido que fluye por una tobera y los alrededores es comúnmente muy pequeño por lo tanto el flujo de calor es cero, ya que el fluido tiene velocidades altas y por lo tanto no se mantiene suficiente mente en el dispositivo para producir este; Comúnmente el trabajo de flujo y la energía potencial es insignificante.
Con esto podemos deducir que:
4-La ecuación de continuidad.
La ecuación de continuidad para una tobera es expresada de la siguiente manera.
5-La primera ley de la termodinámica
La primera ley de la termodinamica para una caldera es expresada de la siguiente manera.
6. Videos de funcionamiento
- Este vídeo muestra diferentes pruebas para observar el funcionamiento de varias toberas.
- Este vídeo muestra el funcionamiento de un sistema tobera obturador.
7. Links sobre Diseño operación y mantenimiento.
- Este link lleva a un pdf que explica el la operación de las toberas y la deducción de las leyes en esta.
- Este link explica el funcionamiento de las toberas
- Este sitio web muestra las dimensiones de ditintod tipos de toberas
domingo, 23 de junio de 2013
BOMBA
1. Descripción y funcionamiento:
Una bomba hidráulica es una máquina que transforma energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o mezcla de líquidos y sólidos. Al incrementar la energía del fluido se aumenta su presión su velocidad o su altura. En general una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.
2. Dibujo esquemático:
3. Propiedades de entrada y salida
Entrada: Liquido Saturado (en otro caso, liquido comprimido indicado previo).
Salida: Liquido Comprimido
En las bombas se produce un aumento de presión P, al igual se da un ligero aumento de temperatura, el volumen especifico es aproximadamente igual en la entrada que en la salida y no hay flujo de calor o este es tan pequeño que se desprecia.
4. Ecuación de continuidad:
5. Primera ley de la termodinámica:
6. Videos del funcionamiento:
- Este video muestra el funcionamiento de una bomba centricuga autocebante.
- Este video muestra el funcionamiento de una bomba de engranajes
7. Diseño, operacion y mantenimiento
- En el siguiente sitio web se explica detalladamente el proceso de diseño de una bomba centrifuga.
- Este sitio web muestra todos los pasos que se deben seguir para el correcto mantenimiento de las bombas
- Este sitio web muestra las diferentes aplicaciones que se le pueden dar a los diferentes tipos de bombas
TURBINAS
¿Qué es una turbina?
Las turbinas de vapor son máquinas simples que tienen prácticamente una sola parte móvil, el rotor. Sin embargo, requieren algunos componentes auxiliares para funcionar: cojinetes de contacto plano para sostener el eje, cojinetes de empuje para mantener la posición axial del eje, un sistema de lubricación de los cojinetes y un sistema de estanqueidad que impide que el vapor salga de la turbina y que el aire entre en ella.
Una turbina de gas simple está compuesta de tres secciones principales: un compresor, un quemador y una turbina de potencia. Las turbinas de gas operan en base en el principio del ciclo Brayton, en donde aire comprimido es mezclado con combustible y quemado bajo condiciones de presión constante. El gas caliente producido por la combustión se le permite expanderse a través de la turbina y hacerla girar para llevar a cabo trabajo. En una turbina de gas con una eficiencia del 33%, aproximadamente 2/3 del trabajo producido se usa comprimiendo el aire. El otro 1/3 está disponible para generar electricidad, impulsar un dispositivo mecánico, etc.
1. Descripción y Funcionamiento
¿Cómo funciona la turbina más sencilla?
R/: El funcionamiento de la turbina de vapor se basa en el principio termodinámico que expresa que cuando el vapor se expande disminuye su temperatura y se reduce su energía interna. Esta reducción de la energía interna se transforma en energía mecánica por la aceleración de las partículas de vapor, lo que permite disponer directamente de una gran cantidad de energía. Cuando el vapor se expande, la reducción de su energía interna en 400 calorías puede producir un aumento de la velocidad de las partículas a unos 2.900 km/h. A estas velocidades la energía disponible es muy elevada, a pesar de que las partículas son extremadamente ligeras.
Descripción de las turbinas se muestran mediante el siguiente proceso:
COMPRESOR: El compresor se encuentra en la entrada del motor y se encuentra conectado al disco de turbina por medio de un eje, el compresor puede ser de tres tipos diferentes:
- Axial. (El compresor axial es él mas utilizado en las turbinas "de verdad" pero para las pequeñas turbinas de aeromodelismo es muy difícil de construir y balancear.)
- Radial o Centrifugo.
- Diagonal.
Tubo de cojinetes ó pasaeje: Es un elemento cilíndrico por cuyo interior pasa el eje de la turbina y además se encarga de dar estructura al motor va fijado a la parte posterior del difusor y a la parte delantera del conjunto N.G.V.
DIFUSOR:Tiene como misión cambiar la velocidad de la corriente de aire que viene del compresor para aumentar la presión. El difusor es diferente según el compresor sea axial o centrifugo.
CÁMARA DE COMBUSTIÓN: Es una de las partes mas criticas de las turbinas de aeromodelismo, su diseño es critico dado que la temperatura de salida es fundamental así como la longitud de la cámara esta limitada por cuestiones de diseño que no vienen al caso.
ALABES GUÍA DE TURBINA ( N.G.V.): Esta parte tiene como función aumentar la velocidad de la corriente de gas caliente que sale de la cámara de combustión y dirigirla con el ángulo apropiado al disco de turbina.
DISCO DE TURBINA: Es la parte encargada de extraer parte de la energía de la corriente de gas para convertirla en movimiento, su única función es hacer rotar el compresor al cual se encuentra unido por medio de un eje.
Existen dos tipos de discos de turbina:
- Los axiales: Son los mas utilizados pues poseen excelentes características de aceleración y un peso bastante reducido, su única contra es que deben respetarse a estrictamente las temperaturas y velocidades máximas sino se corre el riesgo de que el disco se "desintegre" literalmente.
- Las radiales: Si bien se utilizan menos por ser bastante mas pesadas y por lo tanto tardan mas en acelerar tienen la particularidad de ser muy robustas, soportan mas revoluciones a mayor temperatura.
LA TOBERA DE ESCAPE: En esta parte los gases de escape son acelerados para aumentar el empuje producido por la turbina, básicamente es un conducto cónico y algunas veces también posee un cono interior.
SU CICLO DE FUNCIONAMIENTO
El aire ingresa al compresor donde aumenta parcialmente la presión y temperatura, luego es llevado al difusor donde se produce el incremento final de presión, el aire ingresa a la cámara de combustión donde se mezcla con el combustible y se quema para incrementar la temperatura (y por lo tanto la energía total contenida en el gas), luego es dirigido hacia el conjunto de alabes estatores de la turbina (N.G.V., Next Gide Vane) estos tienen como misión dirigir el gas hacia el disco de turbina con el angulo correcto y además incrementar su velocidad, luego el gas pasa por el disco de turbina donde parte de la energía que contiene es extraída para mover el compresor (en las micro turbinas se extrae una GRAN parte de la energía) al cual se encuentra unido por medio de un eje, el gas deja la turbina con gran temperatura y velocidad pero es acelerado aun mas en la tobera de escape, el gas que sale a gran velocidad es el responsable de la reacción que se conoce como "empuje" de la turbina.
Las turbinas no pueden arrancar por si solas, necesitan ser llevadas a un determinado numero de RPM para crear suficiente presión en el motor para permitir el funcionamiento, en las turbinas de aeromodelismo esto suele estar cerca de las 20000 RPM, sin embargo el ralentí de estas turbinas suele estar entre 30000 y 40000 RPM para mejorar la aceleración y "suavizar" el comportamiento general.
2. Dibujo Esquemático
3. Propiedades de estado en la entrada, salida y comparación.
- Entrada: Vapor Sobrecalentado.
- Salida: Las turbinas pueden tener una sola salida a la cual llamaremos principal, o dos salidas a la cual llamaremos una intermedia y a la otra principal.Con una sola salida sale: Principal: Mezcla Saturada.Con dos salidas sale: Principal: Mezcla saturada Intermedia: Vapor saturado o sobrecalentado.
Las calderas son diseñadas para transformar vapor en mezcla.
No hay extracción de masas por lo tanto decimos que el flujo masico en la entrada es igual al flujo masico de salida, el cual podra ser apreciado con la ecuacion de continuidad.
Se asume que la potencial y el flujo de calor son valores muy pequeños en comparación a los demás asique se desprecian. La energía cinetica en casos puede ser despreciable y en otros casos no.
Con esto podemos deducir que:
4-La ecuación de continuidad.
La ecuacion de continuidad para una turbina es expresada de la siguente manera.
5-La primera ley de la termodinámica
La primera ley de la termodinamica para una turbina es expresada de la siguiente manera.
6-Videos que explican el funcionamiento de la turbina
7-Sitios web relacionados al diseño, fabricación, operación o mantenimientos del equipo respectivo.
¿Qué es y como funciona la turbina?, ciclo por el cual pasa la turbina.
Historia de la turbinas, ciclos desde el más simple hasta un poco más complejos.
Qué es la turbina, su funcionamiento, descripciones