Válvulas

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

Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. 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). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.

La palabra flujo expresa el 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 en la unidad de tiempo.

Su ecuación de continuidad es. 

Estos son los parámetros a seguir una vez obtenida la fórmula de continuidad para poder hallar la primera ley de la termodinámica en este dispositivo.

ΔEP= 0

ΔEC= 0

Si dan diámetro ΔEC≠ 0

Ẇ = 0

Q = 0

ṁ_e (h_e+ ½ V_e²)= ṁ_s (h_s+ ½ V_s²) à Cuando ΔEC≠ 0

h_e=h_s   à Cuando ΔEC= 0

He aqui un breve video donde se representa el funcionamiento de la válvula y como pasa el fluido a través de este. 

Aqui tenemos dos buenos vínculos con páginas de internet el cual recomendamos.

Esta es una buena página que se encarga de la fabricación, exportación y explicación del uso de muchas válvulas, nos concentraremos en los diferentes tipos de válvula.

Tipos de Válvulas

Aquí dentro de la web nos topamos con una empresa dedicada a hacer válvulas para situaciones en específica tal como lo son las válvulas contra incendio, entre otras.

Diseño de Válvulas

Evaporador

Es un intercambiador térmico. Donde dos fluidos que se encuentran circulando, se encuentra uno que entra al sistema en forma de fluido líquido cambia a fase gaseosa. Llamando a este proceso evaporación.

Símbolo Gráfico

Ecuación de continuidad

ṁe= ṁs

El flujo de masa que entra es igual al que sale

Primera Ley de la Termodinámica

ΔEP= 0

ΔEC= 0

Ẇ=0

ṁ_eh_e + Q= ṁ_sh_s

_{PROPIEDADES DEL EVAPORADOR}

Propiedades de Entrada	Propiedades de Salida
-  La fluido (A)entra a menor  T° como liquido saturado y (B) entra a mayor T°	-  La fluido (A) sale a mayor  T° como liquido saturado y (B) entra a mayor T°
-  La presión de entrada de (A) y (B) son iguales	-  La presión de salida de (A) y (B) son iguales
-  La energía cinética y potencial son depreciables en la entrada para (A) y (B)	-  La energía cinética y potencial son depreciables en la entrada para (A) y (B)

¿Cómo funciona?

Está conformado de igual forma que el condensador por una coraza y un conjunto de tubos. Pero en este caso el fluido que entra a la coraza está en fase liquida y el fluido que recorre por dentro de los tubos esta a mayor temperatura, lo cual provoca el intercambio de calor y hace que el fluido se evapore, y en la salida del evaporador solo sale vapor.

Esta agua que entra recorre cada uno de estos tubos dándose el proceso de intercambio de calor, ya que el fluido en esta caso que recorre los tubos esta a mayor temperatura que el fluido entrante por la carcasa, el fluido que entra a mayor temperatura transfiere calor al fluido a menor temperatura a través de las paredes que lo separan, provocando que el fluido que entro en fase liquida salga de manera gaseosa. 

El evaporador desempeña la función de enfriar el aire puesto en movimiento por el impulsor (ventilador centrífugo situado en el conjunto de distribución de trampillas) y enviado hacia el .En ciertas condiciones de utilización del circuito frigorífico, debe permitir deshumidificar ese flujo de aire, en el caso de los aires acondicionadores. Sin embargo, el nivel de deshumidificación no es controlable ya que depende directamente de la temperatura a la que se va a enfriar dicho aire; la deshumidificación del aire no se produce a menos que su temperatura sea inferior a la temperatura de rocío correspondiente al aire.

Le recomendamos que ante la selección de un evaporador se pueda obtener una buena ayuda de esta guía aquí adjuntada.

http://www.fing.edu.uy/iq/cursos/qica/repart/qica2/Evaporadores.pdf

Una empresa de refrigeradoras nos ofrece una buena explicación de cómo deducir el calentamiento de un evaporador y como este afecta el sistema.

http://www.refrinorte.com/rnte/index.php?option=com_content&view=article&id=53:sobrecalentamiento-del-evaporador-vs-delsistema&catid=2:trucos&Itemid=43

VIDEOS SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DEL EVAPORADOR

Condensador

Es un intercambiador térmico, en el cual se pretende que dos fluidos en movimiento intercambien calor, cierto fluido que lo recorre, cambia a fase liquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor con otro medio. Proceso que recibe el nombre de condensación. 

 Símbolo gráfico:

Ecuación de Continuidad

ṁe= ṁs

El flujo de masa que entra es igual al que sale

El volumen de la entrada por el área entre el volumen especifico es igual para ambos entrada y salida.

Primera ley de la Termodinámica 

ΔEP= 0

ΔEC= 0

Ẇ=0

ṁ_eh_e + Q= ṁ_sh_s

PROPIEDADES DEL CONDENSADOR

Propiedades de entrada	Propiedades de Salida
-  El fluido (A) entra a mayor temperatura como vapor saturado y (B) a menor temperatura.	-    El fluido (A) sale a menor temperatura como líquido saturado y (B) a mayor temperatura.
-  La presión de entrada de (A) y (B) son iguales	-    La presión de salida de (A) y (B) son iguales
-  La energía cinética y potencial son depreciables en la entrada para (A) y (B)	-    La energía cinética y potencial son depreciables en la salida para (A) y (B)

¿Cómo funciona?

El funcionamiento del mismo, donde esencialmente se basan en intercambiadores tubulares y una carcasa, donde el diseño de los tubos, es característica la forma y distribución de los mismos, puesto que el recorrido del vapor esencial.  

 

Este vapor que entra procedente de una turbina recorre cada uno de estos tubos dándose el proceso de intercambio de calor, el fluido que entra a mayor temperatura transfiere calor al fluido a menor temperatura (que recorre la cadena de tubos) a través de las paredes que lo separan, provocando que el fluido que entro en fase gaseosa salga de manera liquida.

 

Este proceso se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (la cual puede en un circuito semicerrado con torre de refrigeración, o en uno abierto en un rio o el mar).

 

El propósito del condensador termodinámico es pues provocar el cambio de estado del vapor a la salida de la turbina para así obtener máxima eficiencia e igualmente obtener el vapor condensado en forma de agua pura de regreso al tren de generación de vapor.

Las razones para condensar el vapor son tres:

•   Se aprovecha el vapor a la salida de la turbina, cerrando el ciclo del agua

•   Se reduce la presión a la salida, incluso por debajo de la atmosférica, con lo que el salto de presión es mayor y por lo tanto el rendimiento y la potencia de la turbina aumentan

•   El posterior aumento de presión del fluido puede realizarse en una bomba hidráulica, con un consumo energético menor que si se realiza en una caldera o en un compresor

Función:

El condensador es la fuente fría y refrigerante del ciclo térmico, por lo que representa el intercambiador de calor más importante del mismo.

El condensador debe cumplir las siguientes funciones:

• Recuperar como agua de condensación, el vapor que sale de la turbina- se recuerda que el agua es tratada, lo que implica un alto costo su obtención. Puesto que esta transformación es un cambio de estado a presión y temperatura constante, el calor intercambiado, es el calor latente de vaporización.
• Aumentar el área del ciclo funcional mejorando el rendimiento, al provocar que el vapor se expanda hasta un valor de presión inferior a la atmosférica, con lo que se aumenta el salto entálpico de la turbina y así alcanzar la misma potencia con menor cantidad de vapor.
• Extraer los gases no condensables.
• Formar conjuntamente con el desgasificador y el domo de la caldera, una reserva de agua capaz de enfrentar variaciones bruscas de carga.

Le recomendamos que ante la selección de un evaporador se pueda obtener una buena ayuda de esta guía aquí adjuntada.

http://www.fing.edu.uy/iq/cursos/qica/repart/qica2/Evaporadores.pdf

Una empresa de refrigeradoras nos ofrece una buena explicación de cómo deducir el calentamiento de un evaporador y como este afecta el sistema.

http://www.refrinorte.com/rnte/index.php?option=com_content&view=article&id=53:sobrecalentamiento-del-evaporador-vs-delsistema&catid=2:trucos&Itemid=43

VIDEOS SOBRE EL FUNCINAMIENTO DEL CONDENSADOR

Tobera

Es un dispositivo utilizado con la finalidad de acelerar un fluido, el cual por medio de la transformación de la energía térmica y de presión que se encuentra en el fluido la convierte en energía cinética, disminuyendo en si el área de salida del fluido en comparación con el área de entrada del mismo.

 

Esquema gráfico de la tobera

Propiedades de entrada	Propiedades de Salida
-  Es un proceso adiabático	-     Dentro de la cámara de mezcla no se produce trabajo, por lo tanto W1-2=0
-          La energía potencial en este dispositivo se desprecia, sin embargo la cinética no.	-     La presión de salida es mayor que la de entrada.



Idealmente las transformaciones del fluido en una tobera cumplirían las siguientes condiciones:

• Son isoentrópicas (se trataría de un proceso reversible, sin pérdidas), y por tanto adiabáticas (no hay una transmisión de calor del fluido a la tobera o al exterior).

• Se mantendría en régimen estacionario (con lo cual, el flujo másico de fluido (compresible) que se desplaza a lo largo de la tobera permanecería constante todo a lo largo de la misma).

La ecuación de continuidad de una tobera es:

La primera ley de la termodinámica queda expresada de la siguiente manera:

Es una página que se encargan de explicar el uso de toberas, en la parte de la jardinería pero explica mucho más acerca del uso de este tipo de sistema.

http://www.hunterriego.com/product/toberas/toberas





Turbina de vapor

Es una máquina turbofluídica, la cual su principio se funda en producir energía mecánica rotacional por medio de la transformación de la caída del fluido en potencia en el eje, conociendo que el fluido de entrada puede ser vapor sobrecalentado o gas ideal y este a su paso se encuentra con álabes los cuales empezarán a girar y allí formar energía rotacional en el eje de la turbina.
El término turbina de vapor es muy utilizado para referirse a una máquina motora la cual cuenta con un conjuntos de turbinas para transformar la energía del vapor, también al conjunto del rodete y los álabes directores
Se pueden clasificar en:

• Turbinas de acción: El cambio o salto entálpico o expansión es realizada en los álabes directores o las toberas de inyección si se trata de la primera etapa de un conjunto de turbinas, estos elementos están sujetos al estátor. En el paso del vapor por el rotor la presión se mantendrá constante y habrá una reducción de la velocidad.
• Turbinas de reacción: La expansión, es decir, el salto entálpico del vapor puede realizarse tanto en el rotor como en el estátor, cuando este salto ocurre únicamente en el rotor la turbina se conoce como de reacción pura.

Propiedades de entrada	Propiedades de Salida
-  El fluido entra en forma de vapor sobrecalentado	-     El fluido sale en forma de mezcla saturada ó vapor sobrecalentado
-  Es un proceso adiabático	-     Trabajo es positivo, los álabes están realizándolo, no el fluido
-  El cambio de energía potencial y cinética de entrada es despreciable debido a la baja densidad de los gases.	-     La presión de salida es mucho menor que la presión de entrada.
-  La Temperatura de entrada es mayor que la de salida.	-     Energía cinética y potencial despreciable.

Símbolo Esquemático

Ecuación de continuidad

Primera Ley de la termodinámica

Para aprender más acerca de una turbina y su funcionamiento podemos acceder al siguiente link

Aquí encontramos una empresa que se encarga de darle mantenimiento a las turbinas de vapor y en su página explican más acerca de cómo funciona la empresa y los métodos que usan.

http://www.turbinasdevapor.com/