TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE
HUIXQUILUCAN
TERMODINÁMICA
INVESTIGACIÓN
DISPOSTIVOS DE INGENIERILES DE FLUJO ESTACIONARIO
INTEGRANTES
Jovani Gutiérrez Vázquez 20090521
Turno Matutino
Ingeniería Mecatrónica
Grupo:7402
Difusor y Tobera
Los difusores y toberas son elementos sin partes móviles utilizados en las instalaciones que
funcionan con fluidos y en las que se quiere o bien incrementar la presión a expensas,
fundamentalmente, de la energía cinética (compresión dinámica), difusor, o bien incrementar la
velocidad expansionando el fluido (expansión dinámica), tobera.
En ambos casos, tanto qq como wxwx son nulos, por lo que:
hos−hoe→hs+ν2s2=he+ν2e2hos−hoe→hs+νs22=he+νe22
Si la sustancia de trabajo es un gas perfecto, como h — u + pv, sustituyendo en (4.34):
Δec=u1+(pv)1−u2−(pv)2=cv(T−1−T2)−R(T1−T2)=cp(T1−T2)Δec=u1+(pv)1−u2−(pv)2=cv(T−1−
T2)−R(T1−T2)=cp(T1−T2)
En esta última ecuación vemos que, en estos dispositivos; la contribución de la energía interna
al cambio de energía cinética es prácticamente el doble que la contribución correspondiente al
trabajo de flujo.
La característica principal de este dispositivo es que aumenta la velocidad de un fluido a
expensas de la presión, lo que produce un cambio de energía cinética . Esto se logra debido al
diseño de este, en donde se reduce progresivamente el área transversal por donde circula el
fluido. En estos dispositivos la tasa de transferencia de calor entre el fluido y sus alrededores
es muy pequeña debido a la gran velocidad de este , otra característica de este dispositivo es
que no se produce o se efectúa un trabajo en este por lo cual se desprecia , así como el cambio
de energía potencial es insignificante .
Representación esquemática de una tobera.
En este tipo de dispositivos la velocidad con la que sale el fluido es mucho mayor que la de
entrada, la presión de salida es menor que la de entrada, la temperatura de entrada es mayor
que la de la salida, el flujo de masa es igual tanto en la salida como en la entrada debido al flujo
estacionario del fluido.
Ecuación de continuidad para una tobera
Ley de la termodinámica para una tobera
usos en la industria
Las toberas son una herramienta muy utilizada en todo tipo de máquinas, desde un cohete
hasta la tubería de tu casa. El uso de la tobera puede ayudar a empresas de desatascos
logrando entre otras cosas: Incrementar la productividad y la capacidad rentable de limpieza.
Optimizar el equipo de impulsión, y obtener así mejores resultados en las labores de
desatascos. Obtener el mejor resultado del equipo de impulsión, alargando su vida de uso y
reduciendo el consumo.
Difusor
Contrario al funcionamiento de la tobera este dispositivo hace disminuir la velocidad de salida
del fluido, la cual se logra con el aumento del área por donde circula el fluido. Representación
esquemática de un difusor
Las propiedades de este sistema es que la velocidad en la salida es menor que la de entrada,
en cuanto a la temperatura aumenta en la salida y es menor en la entrada, el flujo másico
permanece constante en todo el sistema, la entalpia es aumenta en la salida del sistema.
Ecuación de continuidad para un difusor
1° Ley de la termodinámica para un difusor
Turbina
El Difusor continuo fue bastante aceptado en la industria para procesar remolacha antes de
migrar para la industria de la caña de azúcar. La utilización en la industria cañera se hizo más
común a partir de los años 60, primero como difusor de bagazo y, más tarde, como difusor de
caña (Voigt, 2010).
Turbina
Una turbina es un dispositivo para obtener trabajo de una corriente fluida. En ella el paso del
fluido es tan rápido y el área efectiva para la transferencia de calor es tan pequeña que, en
primera aproximación, podemos suponer que la turbina es un dispositivo adiabática, esto es, en
ella q = 0, por lo que, de (4.31), el balance energético para una turbina se reduce a:
wx=hos−hoewx=hos−hoe
Si suponemos, además, que la variación de velocidad es despreciable, la ecuación anterior
queda:
wx=hs−hewx=hs−he
Los valores que determinan las características de una turbina son:
*Consumo o caudal de vapor.
*Presión de admisión en la turbina (normal y máxima).
*Presión de condensación o de descarga.
*Potencia suministrada por la máquina.
*Velocidad de rotación
Usos en la industria
Turbina Industrial. Turbina tipo Jaula de ardilla industrial para extractores de aire, manejadores
de aire, hornos y secadores. Las turbinas pueden fabricarse con medidas especiales.
Compresor
Un compresor es un dispositivo que se utiliza para incrementar la presión de un fluido. En este
dispositivo se entrega trabajo al fluido y se produce un incremento de presión en el mismo. Si
suponemos transformación adiabática y en régimen estacionario, al igual que en la turbina,
podremos escribir:
wx=hos−hoewx=hos−hoe
y si νs≈νeνs≈νe:
wx=hs−he
características
Aspiración: En este primer proceso la máquina compresora aspira todo el aire que se encuentra
almacenado en el calderín. Mientras más grande sea la cantidad de aire que esté dentro del
tanque, más presión de aire existe. Una vez que el compresor ya ha absorbido suficiente aire,
de manera automática el motor se detiene.
Almacenaje: Luego de que el motor del compresor se ha parado, inicia el segundo proceso. En
este punto el aire comprimido solamente se mantiene en el interior del calderín con una
determinada presión, la cual se irá incrementando en cuanto mayor sea la cantidad de aire.
Expulsión: El último procedimiento que tiene un compresor es la etapa de expulsión, la cual se
puede llevar a cabo de diferentes maneras. Dependiendo del uso que se le de a un compresor,
se necesitará una cantidad determinada de presión del aire. Por medio del presostato (que es
el responsable de regular la salida del aire), se puede conectar con diferentes herramientas,
para neumática, aerografía, pistolas de soplado, etc.
Usos en la industria
El funcionamiento básico de los compresores consiste en tomar aire, comprimirlo y liberarlo a
una velocidad alta. Esto le permite a un compresor efectuar varias actividades o tareas, tanto
en el hogar, como en diversas instalaciones.
Los compresores pueden ser empleados para inflar neumáticos de vehículos, motocicletas,
bicicletas o cualquier otro artículo inflable. En el jardín o en otras áreas del hogar, pueden
utilizarse para realizar limpieza. También son muy útiles y prácticos al momento de realizar
mantenimiento y limpieza a otras herramientas.
Válvulas de estrangulamiento
La válvula de estrangulamiento bloquea total o parcialmente la abertura del colector de admisión
para alterar la cantidad de flujo de aire y crear una mejor mezcla de combustible y aire. Las
válvulas de estrangulamiento se encuentran sobre el colector de admisión o dentro del
carburador. Los vehículos modernos han cambiado las válvulas de estrangulamiento y los
carburadores por sistemas de inyección de combustible, aunque algunas máquinas todavía
usan válvulas de estrangulador para funcionar.
Su principal característica es restringir el paso de fluido haciendo que este tenga una caída de
presión en el sistema en donde esté instalado. Lo común es que debido a esto se presenta una
leve disminución de la temperatura, haciendo de este una fuente aplicable en los sistemas de
refrigeración y de aire acondicionado.
Diagrama esquemático de una válvula
Las válvulas son dispositivos pequeños por lo cual se suponen que son adiabáticos
se realiza ningún trabajo ni en la entrada como en la salida
, no
, el cambio de energía
potencial es muy pequeño por lo cual es despreciable, la velocidad de salida es mayor que la
entrada, pero el cambio de energía cinética es insignificante.
Ecuación de continuidad para una válvula
1° Ley de la termodinámica para una válvula
Usos en la industria
En la industria son dispositivos mecánicos que permiten iniciar, detener o regular el flujo de un
fluido, que puede ser gas o líquido, mediante el uso de piezas móviles, las cuales permiten abrir,
cerrar u obstruir el paso del fluido a través de uno o varios conductos.
Las válvulas industriales son accesorios comunes y de gran demanda para los procesos
industriales y el transporte de fluidos, siendo importante estar familiarizados con los diferentes
tipos de válvulas para poder seleccionar la que mejor se adapte a cada proceso.
Cámaras de mezclado
Una cámara de mezcla es un pequeño compartimento en los sistemas de alimentación
utilizados por los sistemas de soldadura de gas y piedra. Su función es asegurar que los niveles
adecuados de mezcla de los diferentes gases utilizados en el proceso de combustión necesaria
para mantener el material de soldadura lo suficientemente caliente como para fundir dos
materiales separados entre sí durante el proceso de soldadura. Estas cámaras pueden estar
situados dentro del sistema de alimentación, ya sea al principio de las líneas de alimentación o
en la punta del dispositivo utilizado para suministrar el material de soldadura a los materiales
que se está soldando.
características de la cámara de mezcla
En la soldadura autógena, se utiliza una pequeña cámara de mezclado dentro del soplete, en
donde se mezcla el combustible(acetileno) con el oxígeno, causando así una llama que, por
medio de reguladores, se obtienen distintos tipos de llama.
En algunas piscinas, por lo general las más grandes, se utiliza una cámara de mezclado de
agua y cloro, en donde para ahorrar el trabajo manual de regar el cloro en polvo por la piscina,
con la ayuda de una bomba, se tira este fluido proveniente de la cámara de mezcla, hacia la
piscina.
Un ejemplo clásico de una cámara de mezclado lo constituyen las llaves de paso en las
regaderas caseras, en donde se busca acondicionar la temperatura del flujo de agua
dependiendo de la apertura de la llave fría o caliente.
Diagrama esquemático
Ecuación de continuidad para una cámara de mezcla
Primera ley de la Termodinámica para una cámara de mezcla
Sabiendo que,
entonces:
Agrupando términos semejantes y reacomodando la ecuación
donde:
Usos en la industria
un ejemplo clásico de una cámara de mezclado lo constituyen las llaves de paso en las
regaderas caseras, en donde se busca acondicionar la temperatura del flujo de agua
dependiendo de la apertura de la llave fría o caliente.
en la soldadura autógena, se utiliza una pequeña cámara de mezclado dentro del soplete, en
donde se mezcla el combustible(acetileno) con el oxígeno, causando así una llama, que, por
medio de reguladores, se obtienen distintos tipos de llama.
en algunas piscinas, por lo general las más grandes, se utiliza una cámara de mezclado de
agua y cloro, en donde para ahorrar el trabajo manual de regar el cloro en polvo por la piscina,
con la ayuda de una bomba, se tira este fluido proveniente de la cámara de mezcla, hacia la
piscina.
Intercambiadores de calor
Los intercambiadores de calor son los dispositivos que permiten realizar dicha tarea. Un
entendimiento básico de los componentes mecánicos de los intercambiadores de calor es
necesario para comprender cómo estos funcionan y operan para un adecuado desempeño.
Características
Aplicaciones de los intercambiadores de calor
Se utilizan intercambiadores de calor en calderas de combinación moderna utilizados para
sistemas de calefacción central doméstica. Intercambiadores de calor también se usan en
calefacción, ventilación y sistemas de aire acondicionado (HVAC). También puede encontrarse
en frigoríficos domésticos. Ellos también se utilizan en plantas químicas para controlar las
temperaturas de reactivo.
Ventajas de intercambiadores de calor
Intercambiadores de calor son más compactos que otros tipos de intercambiadores de calor.
Esto significa que pueden intercambiar una cantidad mayor de calor por un volumen
determinado de intercambiador de calor. También son más baratos para la fabricación de otros
tipos de intercambiadores de calor debido a su geometría interna es relativamente simple. Son
fáciles de desmontar y por lo tanto más fácil de limpiar y mantener.
Usos en la industria
La transferencia de calor que se puede dar mediante la utilización de intercambiadores da lugar
a numerosas posibilidades en materia de manipulación de fluidos, no sólo se trata de modificar
la temperatura de un fluido determinado. Mediante este proceso, por ejemplo, resulta factible
alterar el estado de éste, logrando procesos tales como el de ebullición y el de condensación,
entre otros, por todo esto, los intercambiadores de calor suelen estar presentes y ser utilizados
por distintos sectores de la actividad industrial como es el caso del farmacéutico y el de los
alimentos, donde los procesamientos químicos y la manipulación de fluidos sanitarios son
indispensables en términos de producción, como empresa líder en desarrollo, fabricación y
comercialización de equipos y piezas para el manejo de fluidos sanitarios de alta calidad,
desde Flowtrend ponemos a disposición nuestro catálogo y nuestra experiencia en los de
resolver y satisfacer las necesidades que se puedan llegar a presentar, además de cumplir con
todas las pautas en términos de calidad y seguridad, contamos con el mayor aval del que se
puede disponer: la confianza de nuestros clientes.
Conclusiones
A través de esta investigación se nos permitió conocer los dispositivos de ingenieriles de flujo
estacionario lo cual a realizar la investigación se conoce que son cuáles son sus características
sus ecuaciones que se aplican a determinar diversos cálculos a conocer además el uso que
permite aplicar en la industria estos dispositivos de termodinámica la cual se pudo analizar que
estos dispositivos aplicar el proceso de flujo estacionario la cual es el proceso durante el cual
un fluido fluye de manera estacionaria por un volumen de control.
Referencias
Silvera Lopez, R. (2013, 27 junio). Toberas, valvulas y difusores. http://seserisa.blogspot.com/.
Recuperado 1 de mayo de 2022, de http://seserisa.blogspot.com/2013/06/toberas-valvulas-ydifusores.html?m=1
Tipos de Intercambiador de calor y sus características | Flowtrend. (s. f.). flowtrend. Recuperado 1 de
mayo de 2022, de https://flowtrend.com/es-es/news/tipos-de-intercambiador-de-calor-y-suscaracter%C3%ADsticas
U. (2022a, mayo 1). Cámara de Mezcla. blogspot.
https://termodispostivos.blogspot.com/2013/06/camara-de-mezclaintroduccion.html#:%7E:text=aplicaciones%20industriales%20y%20domesticas%20de%20la%2
0c%C3%A1mara%20de,la%20apertura%20de%20la%20llave%20fr%C3%ADa%20o%20calien
te.
U. (2022b, mayo 1). Cámara de Mezcla (Intercambiador de calor por contacto directo). blogspot.
https://termodinamica-1aa131.blogspot.com/2013/06/camara-demezcla.html#:%7E:text=Es%20un%20equipo%20en%20el%20cual%20ingresan%20m%C3%A
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