Observaciones:1ro. El coeficiente Joule Thomsonµ puede tener valor positivo o negativo.2do. µ > 0 significa que durante la expansión isoentálpica hay enfriamiento.3ro. µ < 0 significa que durante la expansión isoentálpica hay calentamiento.4to. La línea que une todos los ptos. con µ = 0 se conoce con el nombre de línea de inversión.5to. Si durante la expansión isoentálpica una sustancia cruza la línea de inversión ésta inicialmente sufrirá un aumento de temperatura y luego una disminución.6to. Existe sin embargo una temperatura máxima por encima de la cual no es posible reducir la temperatura de un gas mediante una expansión isoentálpica, a esta temperatura se le conoce con el nombre de Temperatura de máxima inversión

5.4.4.- Intercambiadores de calor

Uno de los dispositivos de flujo estable más importantes en la Ingeniería es el Intercambiador de calor. Estos equipos tienen 2 propósitos útiles, ya sea que se usen para extraer o ceder energía de alguna región o para cambiar deliberadamente de fase un fluido.

Como ejemplo tenemos los dispositivos que se emplean en la refrigeración y el aire acondicionado, torres de enfriamiento, calderos, evaporadores, intercambiadores de calor utilizados en el aprovechamiento energético de los gases de escape de los motores de combustión interna, calentadores en general, etc.

En la industria química, para mantener o alcanzar ciertos estados termodinámica a medida que se llevan a cabo los procesos químicos.

En un intercambiador generalmente:

∆ec = ∆ep = 0W = 0

La caída de presión a través de un cambiador de calor generalmente es pequeña, de manera que se puede asumir que la transmisión de calor es a presión constante.

INTERCAMBIADORES DE CALOR PLACAS

(FOTOS)

El otro propósito de estos dispositivos; es para cambios de fase como en generadores de vapor (calderos), evaporadores, condensadores. En estos casos uno de los fluidos cambia de fase, por lo que la entalpía de vaporización forma parte del cambio total de entalpía para uno de los fluidos.

  

CALDERAS GENERADORAS DE VAPOR PARA LA CALDERAS GENERADORAS DE VAPOR PARA LA INDUSTRIAINDUSTRIA

INTERIOR DE UNA CALDERA A VAPOR PIROTUBULAR

QUEMADOR A GAS PARA CALDERA DE ACEITE

QUEMADOR PARA CALDERA INDUSTRIAL A GN

5.4.5- Flujo en tuberías

El transporte de fluidos, sean gaseosos o líquidos, en tuberías de un sistema dado pueden tener diversos diámetros en las secciones. Además el fluido puede sufrir un cambio considerable de elevación. Las tuberías o los ductos pueden estar sin aislamiento térmico-Caso de flujo compresibleLíquido

SISTEMAS DE EXTRACCIÓN DE HIDROCARBUROS

CONTRUCCIÓN DE GASEODUCTOS: SOLDADURA EN OBRA Y TRANSPORTE DE MATERIALES

UTILIZACIÓN DE MAQUINARIA PESADA PARA EL TRAZADO DE GASEODUCTO

TENDIDO DE TUBERÍA AÉREA Y SUBTERRRÁNEA

DISTRIBUCIÓN DE GAS NATURAL PARA LA INDUSTRIA

SISTEMA DE TUBERÍAS EN LA INDUSTRIA

TENDIDO DE REDES DE GAS NATURAL EN ZONAS URBANAS DE LIMA

5.5 PROCESO DE FLUJO Y ESTADO UNIFORME (FEUS)

En la sección anterior consideramos el proceso de estado y flujo estables y varios ejemplos de su aplicación. Muchos proceso de interés en termodinámica implican un flujo no estable y no pueden analizarse bajo esas consideraciones. Un cierto grupo de éstos, por ejemplo, el llenado de tanques cerrados ( o sea, no abiertos a la atmósfera) con un gas o con un líquido, o la descarga de recipientes cerrados, puede representarse razonablemente a una primera aproximación por otro modelo simplificado. Tal proceso se denomina proceso de estado y flujo uniforme, mas conocido como FEUSLas consideraciones básicas son las siguientes:

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

CÁMARA FRIGORÍFICA

1. Visor de líquido

2. Motoventiladores de alta eficiencia flexibles de     acero inoxidable

3. Manguera

4. Guarda de protección de ventilador

5. Antivibradores de succión y descarga

6. Panel de control con tapa abatible

7. Switch de desconexión

8. Acumulador de succión

9. Control de aceite

UNIDAD CONDENSADORA DE REFRIGERACIÓN

EVAPORADORES Y CONDENSADORES PARA REFRIGERACIÓN

EQUIPO PARA TRANSPORTE REFRIGERADO

BANCOS DE HIELO PARA LA INDUSTRIA DE LA REFRIGERACIÓN

5.5 PROCESO DE FLUJO Y ESTADO UNIFORME (FEUS)

En la sección anterior consideramos el proceso de estado y flujo estables y varios ejemplos de su aplicación. Muchos proceso de interés en termodinámica implican un flujo no estable y no pueden analizarse bajo esas consideraciones. Un cierto grupo de éstos, por ejemplo, el llenado de tanques cerrados ( o sea, no abiertos a la atmósfera) con un gas o con un líquido, o la descarga de recipientes cerrados, puede representarse razonablemente a una primera aproximación por otro modelo simplificado. Tal proceso se denomina proceso de estado y flujo uniforme, mas conocido como FEUS

Las consideraciones básicas son las siguientes:

1º El volumen de control permanece fijo con relación a un sistema de coordenadas.2º El estado de la masa dentro del volumen de control puede cambiar en el tiempo, pero en un instante dado tal estado es uniforme en todo el volumen de control.3º El estado de la masa que atraviesa cada una de las áreas de flujo de la superficie de control es constante con el tiempo aunque los flujos de masa sean variables en el mismo y por lo tanto la masa dentro del volumen de control. puede variar con el tiempo.4º Los flujos de energía a través de la superficie de control (calor o trabajo) deberán ser constantes. con el tiempo.

Examinemos las consecuencias de estas hipótesis y deduzcamos una expresión para la primera ley que se aplique a este proceso.

La suposición de que el volumen de control, permanece estacionario relativamente al sistema de coordenadas ha sido discutida. las suposiciones restantes conducen a las siguientes simplificaciones para las ecuaciones de continuidad y la primera ley

El proceso global ocurre durante el tiempo t. en cualquier instante durante el proceso, la ecuación de continuidad es:

Aquí la suma es sobre todas las áreas de la superficie de control a través de las cuales hay flujo. La integración respecto al tiempo t da el cambio de masa en el volumen de control durante el proceso global.

La masa total que sale del volumen de control en el tiempo t es:

0 ie

VC mmdt

dm

GENERACIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DEL GAS NATURAL

Turbina

Turbina en Construcción

Turbina

Turbina Lista para ser Instalada

5.7 EL DIAGRAMA DE SANKEY O DIAGRAMA DE ENERGIA

A menudo el balance de energía en un sistema abierto y estacionario se acostumbra a dibujarlo como corrientes o bandas de energía que cruzan las fronteras del sistema considerado, de tal modo que a la figura resultante se le denomina el diagrama de Sankey o diagrama de Energía.

El procedimiento para su construcción en realidad es muy sencillo y consiste en seguir al portador de energía y ver dónde incrementa, cede o transfiere y transforma su energía durante el proceso. Luego a escala adecuada se dibujarán las diferentes bandas de energía que entran y salen del sistema en estudio.Para familiarizarnos en su construcción daremos una serie de ejemplos:

Diagrama de Sankey Nº1

En los motores de combustión interna se realiza la siguiente transformación de energía:La energía primaria del combustible al quemarse con el aire se convierte en gases de combustión calientes cuya energía vamos a asumir que es el 100%. Dibujar el diagrama de Sankey para un motor refrigerado con agua si sabemos que aproximadamente el 30% de esta energía es evacuada al medio ambiente con el agua de refrigeración, el 28% es evacuada al medio ambiente con los gases de escape que salen del motor, el 12% se pierde por fricción interna, disipación y radiación al ambiente y finalmente el resto se aprovecha como potencia técnica útil en el eje de la máquina.

Diagrama de Sankey Nº2

Los procesos que a continuación se describen corresponden al de un equipo de refrigeración en el cual el portador de energía utilizado es el Freón-12.El compresor, recibe trabajo técnico de un motor eléctrico absorbiendo al portador del condensador. Proceso 1-2, fase gaseosa.El condensador, aquí ingresa el portador y se enfría isobáricamente debido al agua de refrigeración que lo condensa. Proceso 2-3, cambio de fase de gas a líquido.La válvula de expansión, aquí el portador en estado líquido cruza la válvula bajando bruscamente su presión hasta la que reina en el evaporador, transformándose así en mezcla líquido-gas. Proceso 3-4.

El evaporador, aquí el portador ahora se calienta isobáricamente recibiendo calor de los alimentos que son guardados en esta cámara, saliendo de ella totalmente gaseoso. Proceso 4-1, repitiéndose el ciclo nuevamente.

Como información adicional se tiene:Trabajo técnico suministrado al compresor0.5 kW.Energía suministrada al portador en el evaporador.

1.5 kW.Energía evacuada por el portador en el condensador

1.8 kW.Energía disipada al ambiente..0.2 kW.

Considerar que el ancho de las bandas de energía valen:

-Trabajo técnico para la bomba de agua: 1.5 cm.-Trabajo técnico que sale de la turbina: 2.5 cm.-Vapor que entra a la turbina: 3.5 cm.-Agua que sale del condensador: 0.5 cm.-Calor evacuado en la Torre de enfriamiento: 2.0 cm.- Agua enfriada que sale de la Torre: 0.5 cm.

Esto por supuesto no es del todo exacto, sólo es una suposición para dibujar el diagrama.

Solución:

Aquí el problema es más sencillo, debido a que nos dan el esquema técnico y las dimensiones supuestas de las bandas de energía. Por lo que haciendo el recorrido a los portadores de energía a través de los sistemas correspondientes, nuestro diagrama de Sankey será:

PLANTAS GENERADORAS DE ELECTRICIDAD

CENTRAL TERMOELÉCTRICA A CARBÓN

Vista general: HRSG y la Turbina a Gas de la Central térmica de Chilina (Arequipa)

ENERGIA EÓLICA: TURBINA

ENERGÍA GEOTÉRMICA

PARTES DEL KIT DE CONVERSIÓN PARA GLP Y GNC

GENERACIÓN DE VAPOR PARA LA INDUSTRIA