GRUPO 1IM-131 DESCRIPCION DE DISPOSITIVOS FEEE: junio 2013

miércoles, 26 de junio de 2013

Dispositivo: Valvula

Válvula

una válvula es un mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una maquina o sistema, es una de los instrumento de control mas esenciales en la industria. debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regula, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los mas simples hasta los mas corrosivos o tóxicos. sin embargo se refiere a mecanismos que dejan pasar un fluido en un sentido y lo impiden en lo contrario.

Esquema:
de acuerdo con el diseño del cuerpo de la válvula y el movimiento del obturador podremos clasificar los diferentes tipos de la válvula, pero toda válvula puede ser identificada en el esquema de la figura 10.2.

Propiedades de entrada y salida.

Las válvulas son capaces de producir y asegurar una gran caída de presión sin implicar trabajo. Las válvulas son dispositivos pequeños y se debe suponer que su flujo es adiabático ya que no tiene tiempo ni área para perder calor. En muchos caso a velocidad de salida después de una válvula es considerablemente mayor con respecto a la velocidad de entrada pero el cambio de la energía cinética puede ser insignificante. Entonces solo nos queda decir que la entalpia en la entrada tiene que ser igual a la entalpia de salida ósea un proceso isentálpico y para comprender de mejor forma se puede expresar la igualdad de entalpias como:

Nótese que si en algunos casos el flujo de energía aumenta se puede expresar que existen otra perdidas y que uno de los cambios más importantes fue el de la temperatura.

Ecuación de continuidad

La palabra flujo expresa movimiento de un fluido, pero también significa para nosotros la cantidad total de fluido que ha pasado por una sección de terminada de un conducto. caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir , la cantidad de fluido que circula por una sección determinada del conducto (volumen de control) en la unidad de tiempo. en caso de las válvulas el flujo másico(cantidad de masa por unidad de tiempo) es igual a entrar y salir.

1era Ley de la Termodinámica.

Enlaces

Funcionamiento:

Diseño y Fabricación: http://www.comeval.es/pdf/cat_tec/Comeval_API_2008.pdf, http://www.mavainsa.com/documentos/5_valvulas.pdf

Mantenimiento y Operación: http://es.scribd.com/doc/57691391/Mantenimiento-de-valvulas

Dispositivo: Compresor

Compresores:

Un compresor es una maquina que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. la presión del fluido se eleva reduciendo el volumen especifico del mismo durante su paso a través del compresor. comparados con turbos suplante y ventiladores centrífugos o de circulación axial, en cuanto a la presión de salida, los compresores se clasifican generalmente como maquinas de alta presión que se obtiene atreves de un intercambio de energía entre la maquina y el fluido en cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a las sustancias que pasa por el convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.
Estructura de los compresores
Los elementos principales de esta estructura son: motor, tapas, enfriador y arboles. El cuerpo y las tapas del compresor de enfría por el agua. Los elementos constructivos tiene ciertas partículas particularidades. Para disminuir las perdidas de energía de la fricción mecánica de los extremos de las placas contra el cuerpo en este se colocan se envía lubricacion al girar el motor los extremos de las placas se apoyan en el anillo de descarga y se deslizan parcialmente por la superficie interior de estos; Los anillos de descarga giran simultáneamente en el cuerpo

Esquemas

Hay diferentes tipos de compresores de aire, pero todos realizan el mismo trabajo: toman aire de la atmósfera, lo comprimen para realizar un trabajo y lo regresan para ser reutilizado. el esquema de un compresor esta espesado en la siguiente figura:

Propiedades de entrada y salida.

Los compresores se emplean para aumentar la presión de una gran variedad de gases y vapores para un gran número de aplicaciones. Un caso común es el compresor de aire, que suministra aire a elevada presión para transporte, pintura a pistola, inflamiento de neumáticos, limpieza, herramientas neumáticas y perforadoras. Otro es el compresor de refrigeración, empleado para comprimir el gas del vaporizador. Otras aplicaciones abarcan procesos químicos, conducción de gases, turbinas de gas y construcción.

Como propiedades de un compresor tenemos que los fluidos de entrada y salida son de gases o vapores, y gracias al trabajo generado por el compresor la presión y junto a ella su densidad, dando como resultado que presión de entrada en mayor q la presión de salida. Los compresores suelen ser equipo aislados térmicamente por lo tanto la transferencia de calor en el proceso puede ser insignificante o muy pequeño (Q=0), la velocidades de flujo en los compresores puede aumentar pero suelen ser despreciable con respecto al cambio de entalpia, dando que el cambio de energía cinética es aproximadamente 0.

Ecuación de continuidad

Los procesos generados por un compresor se consideran de flujo estable y proceso estable ((dm/dt =) llegando a concluir:

1. Ley de la termodinámica

Enlaces:

Funcionamiento:

Diseño y Fabricación: http://web.usal.es/~tonidm/DEI_05_Bombas_compresores.pdf

Mantenimiento y Operacion (ejemplo): http://www.schneider-druckluft.de/td/bda/pdf-bda/G870482_ES.pdf

Dispositivo: Intercambiador de Calor Directo

ANALISIS DE SISTEMAS ABIERTOS

Intercambiador de Calor Directo:

Como su nombre indica, los intercambiadores de calor son dispositivos donde dos corrientes de fluido en movimiento intercambian calor sin mezclado. Los intercambiadores de calor se usan ampliamente en varias industrias y su diseño es variado. La forma más simple de un intercambiador de calor es el de tubo doble (conocido también como tubo y coraza) el cual se compone de dos tubos concéntricos de diámetros distintos. Un fluido corre por el tubo interno mientras el otro lo hace en el espacio anular entre ambos tubos. El calor se transfiere del fluido caliente al frio a través de la pared que los separa.

Dibujo Esquemático

Propiedades de Entrada y Salida

Si TeB mayor TsB ; propiciar: Enfriador, calentador, condensador, evaporador

TsA menor o igual TsB

Primera Ley de la Termodinámica

a. Sistema = Fluido A

meA heA + Q_B-A = msA hsA

b. Sistema = Fluido B

meB heB – Q_B-A= msB hsB

c. Sistema Termodinámico

meA heA + meB heB = msA hsA + msB hsB

Video de Funcionamiento

http://www.youtube.com/watch?v=R8H8MhtQ_yE&list=PLA1A126B7C250F68F

Sitios Web

http://cbs.grundfos.com/BGE_Spain/lexica/HEA_Heat_exchanger.html

http://www.famaic.com/

Dispositivo: Difusor

ANALISIS DE SISTEMAS ABIERTOS

DIFUSOR:

Un difusor es un dispositivo que incrementa la presión de un fluido al desacelerarlo. Es decir, las toberas aceleradoras y los difusores llevan a cabo tareas opuestas. El área de la sección transversal de una tobera aceleradora disminuye en la dirección de flujo para flujos subsónicos y aumentan para los supersónicos. Lo contrario es cierto para los difusores.

Propiedades de Entrada y Salida

Presión de salida es mayor a la de entrada

Velocidad de de fluido de salida es menor a velocidad de fluido de entrada

Ecuación de Continuidad

Primera Ley de Termodinámica

Video de Funcionamiento

http://www.youtube.com/watch?v=yRW_WepMdBg

Sitios Web

http://vermont.com.mx/difusores/

http://transcainfrisa.com/productos.php

Dispositivo: Evaporador

Evaporador

Un evaporador es un intercambiador de calor de coraza y tubos. Las partes esenciales de un evaporador son la cámara de calefacción y la cámara de evaporación. El haz de tubos corresponde a una cámara y la coraza corresponde a la otra cámara. La coraza es un cuerpo cilíndrico en cuyo interior está el haz de tubos.

Las dos cámaras están separadas por la superficie sólida de los tubos, a través de la cual tiene lugar el intercambio de calor. La forma y la disposición de estas cámaras, diseñadas para que la eficacia sea máxima, da lugar a distintos tipos de evaporadores.

Podemos clasificar los evaporadores en dos grandes grupos:

- Evaporadores de tubos horizontales. El vapor calefactor es vapor de agua saturado que cede su calor de condensación y sale como agua líquida a la misma temperatura y presión de entrada. Este evaporador se denomina de tubos horizontales porque los tubos están dispuestos horizontalmente.

En el siguiente evaporador, la cámara de calefacción está formada por los tubos horizontales, que están soportados por dos placas. El vapor entra en los tubos y se condensa al cedes su calor de condensación. Puede quedar vapor no condensable, que se elimina mediante una purga. La cámara de evaporación formada por un cuerpo cilíndrico vertical, cerrado por las bases, con una salida para el disolvente evaporado por la parte superior y otra salida para la disolución concentrada en la parte inferior. Estos evaporadores suelen ser de chapa de acero o hierro con un diámetro aproximado de 2 metros y 3 metros de altura. El diámetro de los tubos acostumbra a ser de 2 a 3 centímetros.

En el siguiente evaporador el vapor entra por dentro de los tubos, y al ceder calor al líquido que circula por encima de los tubos, el vapor se condensa. Del evaporador sale la disolución concentrada y el disolvente evaporado.

- Evaporadores de tubos verticales. Se denominan así porque el haz de tubos están dispuestos verticalmente dentro de la coraza.

El evaporador que se encuentra a continuación se denomina Evaporador Standard, que es uno de los más conocidos. La evaporación tiene lugar dentro de los tubos, saliendo por la parte superior el disolvente evaporado y por la parte inferior la disolución concentrada. El vapor calefactor entra por encima del haz de tubos y sale como agua condensada.

Propiedades de estado

Dibujo Esquemático

Ecuación de continuidad

Primera ley de la termodinámica

Hipervínculo:

http://biblioteca.upaep.mx/pdf/L_IQ_Limon_Cabrera_GE.pdf

http://www.forofrio.com/index.php?option=com_content&view=article&id=204:mantenimiento-de-evaporadore&catid=9:actualidad&Itemid=54

Video:

http://www.youtube.com/watch?v=7qT6oCYarbI

Dispositivo: Turbina de Vapor

Turbina de vapor

Es una turbo máquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica. Este vapor se genera en una caldera, de la que sale en una condición de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que típicamente se aprovecha por un generador para producir electricidad.

El trabajo disponible en la turbina es igual a la diferencia de entalpia entre el vapor de entrada y salida a la turbina. El hecho de la utilización del vapor como fluido de trabajo se debe a la elevada energía disponible por unidad de kg de fluido de trabajo. Al pasar por las toberas de la turbina, se reduce la presión del vapor, (se expande) aumentando así su velocidad.

Este vapor a alta velocidad es lo que hace que los alabes móviles de la turbina giren alrededor de su eje al incidir sobre el mismo. Por lo general, una turbina de vapor posee más de un conjunto tobera-alabe (o etapa), para aumentar la velocidad vapor de manera gradual. Esto se hace ya que por lo general el vapor de alta presión y temperatura posee demasiada energía térmica y si esta, se convierte en energía cinética en un número muy reducido de etapas, la velocidad periférica o tangencial de los discos puede llegar a producir fuerza centrifuga muy grande causando fallas en la unidad.

Propiedades de estado

Dibujo esquemático

Ecuación de continuidad

Primera ley de la termodinámica

Hipervínculos:

http://www.energy.siemens.com/mx/pool/hq/power-generation/steam-turbines/downloads/E50001-G410-A100-X-7800_Pre-Designed%20Steam%20Turbines_SP.pdf

http://www.renovetec.com/mantenimientoturbinasvapor.html

Video:

https://www.youtube.com/watch?v=G6SYqL16ewQ

Dispositivo: Condensador

Condensador

Descripción del funcionamiento de un condensador

Es un elemento intercambiador térmico, en cual se pretende que cierto fluido que lo recorre, cambie a fase líquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor (cesión de calor al exterior, que se pierde sin posibilidad de aprovechamiento) con otro medio. La condensación se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (esta última suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeración, en un río o la mar). La condensación sirve para condensar el vapor, después de realizar un trabajo termodinámico.

Dibujo Esquemático de un Condensador

Propiedades de estado a la entrada y salida del dispositivo (condensador)

Propiedades de entrada:

Como se mencionó en la descripción del funcionamiento de un condensador, cierto fluido en forma gaseosa entra al condensador con una temperatura y presión de entrada, al cual nombraremos fluido “A”; este fluido experimenta un intercambio de calor a través de otro medio al cual reconoceremos como fluido “B” que puede ser aire a agua de mar o río el cual posee a su vez una presión y temperatura de entrada.

Propiedades de salida:

Cuando el fluido “A” experimenta un cambio de fase a líquido debido al intercambio de calor con el fluido “B” ambos fluidos salen del condensador una temperatura y presión determinada.

*La temperatura de entrada del fluido “A” es mayor que la temperatura de entrada del fluido “B”
*La temperatura de salida del fluido “B” es menor o igual a la temperatura de salida del fluido “A”
*La presión de entrada del fluido “B” es igual a la presión de salida del fluido “A”

Ecuación de continuidad para un condensador

Tanto para el fluido “A” y “B”

Flujo másico en la entrada= flujo másico en la salida

Donde el flujo másico= (Flujo Volumétrico x Área)/ Volumen Específico

Primera ley de la termodinámica para un condensador

Para el fluido “A”

Flujo másico de entrada de “A” x entalpia de entrada de “A” - transferencia de calor de “B” a “A” = flujo másico de salida de “A” x entalpia de salida de “A”

Para el fluido “B”

Flujo másico de entrada de “B” x entalpia de entrada de “B” + transferencia de calor de “B” a “A” = flujo másico de salida de “B” x entalpia de salida de “B”

Vídeo explicativo del funcionamiento del dispositivo (condensador)

Hipervínculos dirigidos a sitios web relacionados al diseño, fabricación, operación y mantenimiento de los condensadores

http://www.cotrafer.com/

http://www.termojet.com/www.termojet.com/home.htm

Dispositivo: Tobera

Tobera

Descripción

Una tobera es un dispositivo que convierte la energía térmica y de presión de un fluido (conocida como entalpía) en energía cinética. Como tal, es utilizado en turbomáquinas 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.

Propiedades de entrada y salida

Una tobera es un dispositivo que incrementa la velocidad de un fluido a expensas de la presión. El área de la sección transversal de una tobera disminuye en la dirección de flujo para fluidos subsónicos y aumenta para los supersónicos.

Ecuación de continuidad

Primera ley de la termodinámica

La tasa de transferencia de calor entre el fluido que fluye por una tobera y los alrededores es comúnmente muy pequeña ya que el fluido tiene velocidades altas y por lo tanto no se mantiene suficiente tiempo en el dispositivo como para que ocurra alguna transferencia de calor importante. Las toberas por lo común no implican trabajo y cualquier cambio de energía potencial es insignificante . Pero las toberas normalmente están relacionadas con velocidades muy altas, entonces cuando un fluido pasa por este dispositivo experimenta grandes cambios en su velocidad.