DIFUSOR

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

Hipervincúlos de paginas de fabricantes y mantenimiento de difusores
http://vermont.com.mx/difusores/ ( facricantes Vermont)
http://www.directindustry.es/fabricante-industrial/difusor-aire-81167.html ( pagina con mas de 19 empresas fabricantes y distribuidoras de difusores de aire)

VÁLVULAS

Se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

Características:

Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta mas de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C).

Funciones:

Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria.Estas son unas de sus funciones

• Control: Regular la presión / caudal.

• Cierre por sobrevelocidad del fluido.
(como por ejemplo cierre de la válvula en caso de rotura de la tubería aguas abajo).
• Protección a sobrepresiones.
• Prevenir el retorno del fluido (válvula de retención o antiretorno).
• Servicio de abrir/cerrar.

Descripción de funcionamiento:
Están diseñadas para libera un fluido cuando la presión interna de un sistema que lo contiene supere el limite establecido  Su misión es evitar una explosión  el fallo de un equipo o tubería por un exceso de presión  También existen válvulas que liberan el fluido cuando la temperatura supera un limite establecido. Para hacerlas funcionar simplemente se hace girar la perilla completamente ya sea para que fluya el fluido. Y para cerrarlas el mismo proceso pero en sentido contrario al que la válvula abierta.

Dibujo esquemático:

Propiedades de entrada y salida del dispositivo:
Para este dispositivo, el fluido no sufre cambios de energía cinética ni potencial, ni tampoco genera trabajo, y como esta aislado térmicamente no hay transferencia de calor.

Video de su funcionamiento 

Hipervinculos

http://engvalves.com/itemfiles/33ptd-IOM_es_UY.pdf

http://www.cycglobal.com.pe/PDF/valvulasjmc.pdf

TOBERA

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.







Dibujo esquemáticos

Propiedades de estado a la entrada y salida del dispositivo

• En la entrada poseen una presión , temperatura y un área mayor al de la salida pero una velocidad menor , esto se debe a que su función es aumentar la energía cinética del fluido sacrificando energía térmica y de presión ( entalpia).
• Por lo general el fluido no sufre cambios de energía potencial ni tampoco generan ni sufren trabajo y están aislados termicamente, por lo tanto el fluido no experimenta transferencia de calor.

ecuación de continuidad


primera ley de la termodinámica
Video de varios ejemplos de tobera en funcionamiento

hipervinculos de fabricantes de toberas en el área maritima
http://www.nautican.com/  ( fabricantes de toberas en el area maritima marca nautican)
http://www.promac.nl/ ( fabricantes de toberas en el area maritima marca promac)
http://www.nauticexpo.es/fabricante-barco/tobera-helices-20186.html ( pagina con mas de empresas distribuidores y fabricantes de toberas para hélice en los buques)

TURBINA

TURBINA

Máquina de fluido, a través de la cual pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes.

Funcionamiento

El dibujo representa de manera esquemática como funciona la turbina. El chorro de vapor de entrada se dirige a través de un conducto para que incida sobre los álabes  en el ángulo más adecuado.

En una turbina pueden haber varios conductos directores de flujo.

Abajo están representados dos álabes contiguos y el flujo del vapor pasando entre ellos. Mientras pasa por los álabes, el vapor produce un empuje que hace girar la hélice, durante este proceso pierde energía por lo que se enfría y baja su presión. 

Al igual que en el caso de la máquina a émbolos el vapor de salida de la hélice de la turbina, aún posee energía suficiente para entregar trabajo, por lo que una turbina real tiene múltiples etapas, con hélices cada vez de mayor tamaño donde se extrae esa energía sobrante y así aumentar notablemente el rendimiento.

El dibujo a continuación representa una turbina de varias etapas.

Propiedades de estado:

En la entrada: El fluido debe estar en estado de vapor saturado o vapor sobrecalentado.

En la salida: El fluido saldrá como mezcla saturada.

La presión en la salidas o en las salidas es menor a la presión de entrada, al igual que la temperatura.

Este dispositivo genera un trabajo mecánico lo cual produce la diferencia de presión en la salida, al igual que en su temperatura ya que al traspasar el vapor por las aspas este va perdiendo energia por lo tanto su temperatura bajará, su presión y velocidad (determina el flujo de masa).

Ecuación de continuidad :

Para una salida:

 Caso para varias salidas:

Ecuación, primera ley de la termodinámica:

 Para una salida:

Caso para varias salidas:

A continuación se presenta un video de su funcionamiento.

Link referente al mantenimiento de turbinas:

http://www.wearcheckiberica.es/boletinMensual/PDFs/turbinas.pdf

Link referente al diseño de turbinas:

http://materias.fi.uba.ar/6720/unidad6.PDF

CALDERA

CALDERA

Una caldera es una máquina o instalación, diseñada y construida para producir vapor de agua a elevada presión y temperatura.

Funcionamiento

En la imagen se muestra un esquema de una caldera simple, que utiliza carbón como combustible.

Los gases muy calientes procedentes de un quemador de carbón, se conducen a través de múltiples tubos embebidos en el agua contenida en el cuerpo de la caldera, hasta una chimenea de salida al exterior. Estos tubos se conocen como tubos de fuego.

Durante el paso por los tubos, ceden el calor al agua circundante, calentándola y haciéndola hervir, los vapores resultantes, burbujean en el resto del agua para concentrarse en el domo de donde se extraen para el proceso.

Una válvula de seguridad calibrada, impide que se alcancen presiones peligrosas para la integridad de la caldera.

Como durante el trabajo, se utiliza el vapor, el nivel del agua dentro de la caldera se reduce, por tal motivo es necesario alimentar la caldera con agua fresca. El conducto de purga se utiliza para vaciar la caldera en caso de reparaciones y mantenimiento o en periodos de inactividad durante las heladas.

Propiedades de estado:

En la entrada: El fluido debe estar en un estado de liquido comprimido o saturado.

En la salida: El fluido sale como vapor saturado o sobrecalentado.

La presión en la entrada es la misma a la salida.

La temperatura en la entrada es menor a la temperatura en la salida.

La diferencia en las temperaturas de entrada y salida definen el funcionamiento y proposito de las calderas puesto que al fluido se le proporcionará calor lo cual aumentará su temperatura y estado (vapor sobrecalentado) para contribuir en el sistema propuesto. La presión permanece igual ya que no se ejerce trabajo mecanico.

Ecuación de continuidad

Ecuación, primera ley de la termodinámica

Link referente al funcionamiento y parametros de la caldera integrada a un sistema:

http://www.thermal.cl/prontus_thermal/site/artic/20110602/asocfile/20110602102250/arti__culo___calderas_y_sistemas_de_agua_caliente.pdf

Link referente al mantenimiento de calderas:

http://www.mapfre.com/documentacion/publico/i18n/catalogo_imagenes/grupo.cmd?path=1010848