Alternativos: ambos
fluidos recorren un mismo espacio de forma alternada, la mezcla entre los
fluidos es despreciable.
De superficie: son
equipos en los que la transferencia de calor se realiza a través de una
superficie, cilíndrica o plana, sin permitir el contacto directo.
Las bombas son dispositivos que aumentan la presión del
fluido. Convierte el trabajo suministrado por un motor aumentando la energía del
fluido. Una bomba es una
maquina hidráulica donde la transferencia de energía es del rotor al fluido,
produciendo una conversión de energía cinética de presión. Los
compresores son similares a las bombas ya que ambos incrementan la presión de
un fluido y ambos pueden transportar el fluido a través de una tubería.Al incrementar la energía del fluido, se
aumenta su presión, ysu velocidad
Las bombas tienen una función similar a los
compresores excepto que estosmanejan líquidos
en lugar de gases.
ESQUEMAS DE BOMBAS
Bombas de engranaje
Bomba Centrifuga
PROPIEDADES DE ESTADO A LA ENTRADA Y
SALIDA DEL DISPOSITIVO
La bomba incrementa la presión de un fluido al
aplicarle un trabajo por lo que podemos decir que la presión de salida es mayor
que la de entrada al igual que la temperatura.
Psalida > Pentrada
Tsalida > Tentrada
A diferencia del compresor en la bomba se da cierto
cambio de velocidad del fluido del cual no es tan notable por lo que a veces se
supone que la velocidad de entrada no cambia mucho con respecto al de salida
Ve ≈Vs
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Eentrada
+ Esalida
= ∆Energia
ṁe(he + ½ Veˆ 2 )=
ṁs(hs+ ½ Vs ˆ2 ) + Ẇbomba
ṁe = flujo másico de entrada
he = entalpia de entrada
Ve= velicidad de entrada
ṁs= flujo másico de salida
hs = entalpia de salida
Vs = velocidad de salida
Ẇbomba =potencia del compresor
ECUACION DE CONTINUIDAD
En una bombaal igual que el compresor no hay pérdida ni cambios en el flujo másico,
por lo que la ecuación de continuidad nos dice que el flujo másico que sale es
igual que el que entra
∆m/dt sistema
= 0
·ṁentrada=ṁsalida
De esta manera también podemos representar el flujo másico
asi:
ṁ = VA/v
en donde
V= velocidad
A= area transversal
v= volumen especifico
La ecuación de continuidad también la podríamos expresar
de la siguiente manera
VeAe/vs = VsAs/vs
Aquí les dejo un video interesante sobre las bombas hidráulicas de
un documental en History Channel
Paginas referentes a la fabricación, diseño y
mantenimiento de las bombas
En los intercambiadores de contacto directo sin
almacenamiento de calor las corrientes contactan una con otra íntimamente,
cediendo la corriente más caliente directamente su calor a la corriente más
fría. Este tipo de intercambiador se utiliza naturalmente cuando las dos fases
en contacto son mutuamente insolubles y no reaccionan una con otra. Por
consiguiente, no puede utilizarse con sistemas gas-gas.
El compresor en una maquina que tiene como finalidad
elevar la presión de un fluido compresible, en este caso llamamos como fluidos
compresibles a un gas, vapor o mezcla de gases. Un compresor admite vapor o gas
a una presión inicial dada, descargándolo a una presión final superior. Los
compresores requieren una entrada de trabajo ya que este se le suministra de
una fuente externa, además de que la transferencia de calor es insignificante.
La energía necesaria para efectuar este trabajo es proporcionada por un motor eléctrico
o una turbina.
Los compresores se utilizan para un gran número de
aplicaciones. En tal caso, podemos poner como ejemplo un compresor de aire, el
cual suministra aire a elevada presión para transporte, inflamiento de neumáticos,
pintura a pistola de presión, limpieza a pistola de presión, perforadoras, etc.
También está el compresor de refrigeración que es empleado para comprimir el
gas del vaporizador. Los compresores se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, en el
interior de muchos motores de avión, como lo son los turborreactores, y hacen
posible su funcionamiento.
ESQUEMAS DE
COMPRESORES
Compresor de paleta
Compresor de embolo
PROPIEDADES DE ESTADO A LA ENTRADA Y
SALIDA DEL DISPOSITIVO
La compresión de un gas trae consigo el incremento
de la temperatura. La temperatura a la que entra el gas es menor que la
temperatura a la que sale
Tsalida > Tentrada
Tambiénporser el compresor de gas es un dispositivo mecánico
que incrementa la presión de un gas por reducción de volumen podemos decir que
la presión de salida es mayor que la de entrada.
Psalida > Pentrada
Al ser los gases compresibles, el compresor reduce
el volumen de los gases. Cuando se trata de agua, está entra en forma de vapor
sobrecalentado y sale como vapor saturado.
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Eentrada
+ Esalida
= ∆Energia
ṁehe = ṁshs + Ẇcompresor
ṁe = flujo másico de entrada
he = entalpia de entrada
ṁs= flujo másico de salida
hs = entalpia de salida
Ẇcompresor =potencia del compresor
ECUACION DE CONTINUIDAD
En un compresor no hay pérdida ni cambios en el
flujo másico, por lo que la ecuación de continuidad nos dice que el flujo másico
que entra es igual que el que sale.
∆m/dt sistema
= 0
·ṁentrada=ṁsalida
Aquí mostramos un video de un compresor de dos
etapas
Este es otro video interesante en el que se muestra
el sistema básico del aire acondicionado automotriz
PAGINAS DE REFERENCIAS
En esta página se hace referencia
al diseño y funcionamiento delos
compresores y bombas de la marca registrada Corken. Corken, Inc., es un líder reconocido mundialmente en la fabricación de
bombas y compresores.
Intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refigerante que circula en el interior del dispositivo.
Funcionamiento
El fluido o
solución es depositada en un contenedor, la cual se dirige posteriormente a
unos tubos los cuales entran en contacto con una temperatura mayor por medio de
vapor, esta interacción lleva la solución o fluido al punto de ebullición el
cual se dirige a otra tubería por la cual saldrá, mientras que el líquido no
evaporado sale por otra tubería.
Representación
esquemática: aquí se representa dos
tipos de evaporadores.
Evaporador
de película descendente
Propiedades de estado:
En la entrada: El fluido debe estar como líquido o mezcla saturada.
En la salida: El fluida sale como vapor saturado.
La presión en la entrada y salida son iguales.
Debido a que el propóito de este dispositivo es el de calentar la sustancia para que esta llegue a un estado de vapor, la sustancia que en este caso es el "fluido objetivo" debe presentarse en un estado de líquido y por supuesto temperatura menor, puesto que al estar en contacto con los tubos que dirigen otro fluido con una temperatura más alta, esta transmitirá esta energía al líquido y lo llevará a un estado de vapor. La presión es igual puesto que no se ejerce un trabajo mecanico.
La cámara de mezcla es la sección donde sucede el proceso de
mezcla de dos corrientes de fluidos. Este dispositivo solo se emplea en los
sistemas continuos o circulantes para la mezcla completa de fluidos miscibles.
Tipos:
·Mezcladores de chorro
·Mezcladores de Inyector
·Mezcladores de Columnas con orificios o de
turbulencia
·Bombas centrifugas
·Torres rellenas y de rociado
·Sistemas de circulación mixta Descripción del Funcionamiento Es un equipo en el cual ingresan mas de una corriente de fluido(gas ideal o vapor), que luego de mezclarse, salen bajo un mismo estado. La condición de funcionamiento de este equipo, es que las presiones de entradas deben ser iguales a la presión de salida. La cámara de mezcla funciona en régimen permanente y es adiabática. Dibujo esquemático
Propiedades de estado de la entrada y salida del dispositivo La condición de funcionamiento para este equipo es que las presiones de entrada deben ser iguales a la presión de salida.El fluido no sufre cambios de energía potencial y cinética ni tampoco generan trabajo y, como está aislado térmicamente, por consiguiente no hay transferencia de calor.
La función principal del condensador en una central térmica es ser el foco frió o sumidero de calor dentro del ciclo termodinámico del grupo térmico. Por tanto, su misión principal es condensar el vapor que proviene del escape de la turbina de vapor en condiciones próximas a la saturación y evacuar el calor de condensación (calor latente) al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua). En el caso de una maquina frigorífica, el condensador tiene por objetivo la disipación del calor absorbido en el evaporador y de la energía del compresor. Adicionalmente, el condensador recibe los siguientes flujos: Las purgas de los calentadores y otros elementos, que una vez enfriadas son incorporadas al circuito condensado. El aire que procede de entradas furtivas en los diversos elementos del ciclo agua-vapor, a través de los cierres de la turbina de vapor o con el agua de reposición al ciclo. Éste debe ser extraído y enviado al exterior mediante eyectores o bombas de vacio. El vapor procedente del escape de la turbo-bomba de agua de alimentacion si la hay en la instalación. El vapor de los by-passes de turbina de vapor, que en determinados modos de operación transitorios (arranques, paradas, disparos, cambios bruscos de carga) conducen directamente al condensador todo el vapor generador en la caldera una vez atemperado. El agua de aportación al ciclo para reponer las purgas, fundamentalmente la purga continua. Esta agua es desmineralizada y proviene del tanque de reserva de condensado. Las condiciones en el interior del condensador son de saturación, es decir, está a la presión de saturación correspondiente a la temperatura de condensación del vapor. Esta presión es siempre inferior a la atmosférica, es decir, se puede hablar de vacío.
funcionamiento en una refrigeradora
Dibujo esquemático
Ecuación de continuidad Primera ley de la termodinámica para los fluidos en el interior del condensador
Primera ley de la termodinámica para el condensador
Propiedades de estado a la entrada y salida del dispositivo
Entra en fase de vapor a temperatura y presiones altas (vapor sobrecalentado)
Sale en fase liquida saturada
Existe una transferencia de calor entre las sustancias donde la sustancia a transformase en fase liquida cede calor a la otra donde normalmente es aire o agua
el diferencial de presión entre la entrada y salida es 0
generalmente la interacción de energía cinética y potencial es despreciable
No produce ni recibe trabajo
Video sobre el funcionamiento del condensador en una refrigeradora
Animación de un condensador de aire acondicionado en los carros
Un difusor es el dispositivo mecánico que está diseñado para controlar las características de un fluido, en la entrada de un sistema termodinámico abierto. Los difusores se utilizan para disminuir la velocidad del fluido y para mejorar su mezcla en el líquido circundante. la energía cinética en la salida se convierte en hentalpia ya que aumenta su presión.
Actualmente se utilizan en el área automotriz en carros de carrera ya que los difusores de los autos descargan el aire que pasa por debajo del vehículo hacia la parte posterior del mismo. Esta descarga se realiza a través de un difusor colocado en la parte posterior del vehículo que hace que la presión del aire aumente al salir, lo cual ocasiona que la presión del aire que pasa por debajo del vehículo se reduzca de tal manera que el aire que pasa por encima del vehículo lo empuja hacia abajo, lo cual genera una fuerza adicional de adherencia en las curvas con una mínima perdida de energía debido a que no hay ningún elemento que ofrezca resistencia.
Dibujo esquemático
Propiedades de estado a la entrada y salida del dispositivo
Posee un área de entrada menor a la de salida por lo tanto su velocidad en la entrada es mayor y su presión y temperatura en la entrada son menores que en la salida.
Generalmente no hay cambios de energía potencial y no producen trabajo.
Están aislados térmicamente por lo tanto el intercambio de calor es despreciable
Ecuación de continuidad
Primera ley de la termodinámica
Vídeo donde explican el funcionamiento de un difusor y como se relaciona con el área automotriz
