Reconocimiento Grupo 165

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

Escuela de ciencias básicas, Tecnología e ingeniería

Curso: termodinámica ingeniería industrial Grupo: 165 iv semestre 1

TRABAJO FINAL

Estudiantes:

EVELIN SORAY LLERENA ARNEDO

Código: 1044920119

MARÍA JOSÉ MARTÍNEZ BARBOSA

Código: 94100420877

HEIDY CRISTINA ZAPATA GUZMAN

Código: 1006857003

Grupo: 165

Tutor:

RUBEN DARIO MUNERA

Termodinámica

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

GRANADA

4 DE MARZO DEL 2015




Contenido INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 4

OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 5

OBJETIVO GENERAL................................................................................................................... 5

OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................................................... 5

DESARROLLO ................................................................................................................................. 6

CALDERAS ...................................................................................................................................... 6

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ............................................................................................ 6

EQUIPOS AUXILIARES ................................................................................................................ 6

COMPONENTES PRINCIPALES ................................................................................................... 6

TURBINAS ...................................................................................................................................... 7

EQUIPOS AUXILIARES ................................................................................................................ 7

COMPONENTES PRINCIPALES ................................................................................................... 8

COMPRESORES Y TURBOCOMPRESORES ...................................................................................... 8

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ............................................................................................ 9

FLUIDOS QUE INTERVIENEN EN SU FUNCIONAMIENTO ........................................................... 9

SISTEMA DE REFRIGERACION ...................................................................................................... 10

REFRIGERACION POR COMPRESION: ...................................................................................... 10

REFRIGERACION POR ABSORCION .......................................................................................... 10

FLUIDOS QUE INTERVIENEN.................................................................................................... 10

COMPONENTES PRINCIPALES ................................................................................................. 10

MOTORES DE COMBUSTION INTERNA ....................................................................................... 11

FLUIDOS QUE INTERVIENEN.................................................................................................... 12


BOMBAS DE CALOR ..................................................................................................................... 12

FLUIDOS QUE INTERVIENE ...................................................................................................... 13


BOMBAS CENTRÍFUGAS .............................................................................................................. 14

APLICACIÓN ............................................................................................................................. 14




PRINCIPIOS FUNDAMENTALES. ............................................................................................... 14

TORRES DE ENFRIAMIENTO ........................................................................................................ 16

CLASIFICACION ........................................................................................................................ 17

CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 18

REFERENCIAS ............................................................................................................................... 19




INTRODUCCIÓN

El sector industrial se ha basado los últimos 180 años en el uso de vapor para

generar energía para sus diferentes equipos, es así que en los albores de 1820

inicia el vapor a ser el principal fluido de trabajo para las diferentes industrias,

se da inicio con las maquinas a vapor como lo es la locomotora, luego

diferentes máquinas de presión.

La termodinámica ha estado presente desde esa época, en el momento en el

que Sadi Carnot inicia sus estudios acerca de las diferentes maneras de

generar energía, publicando su obra maestra “Reflexiones sobre la potencia

motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta

potencia" en esta obra el ingeniero francés da a conocer las primeras ideas

acerca de la segunda ley de la termodinámica.




OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Definir las diferentes maquinarias que existen en una industria

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Identificar las partes de cada máquina, así como su funcionamiento

Identificar los fluidos de trabajo que intervienen en cada maquinaria

Identificar los equipos auxiliares a cada maquinaria para su correcto

desempeño




DESARROLLO

CALDERAS

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Tiene como finalidad generar vapor, cuenta con un tanque de almacenamiento de agua dependiendo la capacidad de la caldera que es medida en caballos. Dependiendo su diseño puede ser acuatubular que es aquella que lleva el agua por dentro del tubo y la candela va por fuera y la pirotubular que es aquella que lleva la candela por dentro del tubo y el agua por fuera. Tiene forma horizontal y su función es calentar el agua hasta que se evapore y convertirse en vapor a presión para que viaje por la tubería hacia el horno o tanques.

EQUIPOS AUXILIARES

Bomba de agua

Bomba de combustible

Compresor de aire

Fluidos que intervienen

Combustible liquido

Combustible gaseoso

Agua en estado liquido

COMPONENTES PRINCIPALES Cámara de combustión: es un túnel localizado en el interior de la caldera, la cual está rodeada de tubos llenos de agua. El quemador: es el elemento que provee oxígeno a la combustión, este instrumento está dotado de un potente motor que mueve una turbina y succiona el aire atmosférico. El flujo de aire que demanda la combustión es controlada por el sistema eléctrico. La carcasa: se trata de una chapa metálica rolada en caliente que forma una envolvente cilíndrica, la cual debe resistir a la presión del sistema y forma un tanque sellado.




TURBINAS Una turbina es un motor que convierte energía del aire o de un fluido en energía mecánica. La turbina aprovecha la energía cinética generada por el flujo continuo de agua, vapor, aire o gas que rota una rueda o cilindro y lo transforma en energía mecánica o eléctrica. Existen diferentes tipos de turbina, y pueden clasificarse fácilmente en turbinas de acción o reacción, dependiendo del modo de funcionamiento. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia. Principio de funcionamiento: los motores a propulsión generan empuje con la ayuda de una turbina a gas, llamada así porque utiliza el aire, que es un gas. La turbina a gas transforma la energía potencial del carburante en energía útil, concentrándola en una tobera, a través de la expulsión de los gases de escape a alta velocidad. Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estátor, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotación

EQUIPOS AUXILIARES

Engranaje reductor: mejora el rendimiento y con ello el aprovechamiento

de la potencia de las turbinas de alta velocidad.

Dispositivo giratorio: permite el movimiento circular de la turbina y evita

en el en trabamiento.

Soporte posterior: fija la turbina en sentido longitudinal y transversal.

Anillo: evita que el aceite pueda escaparse al exterior.

Válvula de regulación: adapta el caudal de vapor a la potencia requerida

por la turbina.




Cojinetes: sirven de puente para el paso del aceite para el

funcionamiento de la turbina.

Fluidos que intervienen en su funcionamiento

Gas

Agua en estado liquido

Combustible

Aire

COMPONENTES PRINCIPALES

Compresor de aire

Cámara de combustión

Turbina

Reductor

Generador

Tomada de: www.renovetec.com

COMPRESORES Y TURBOCOMPRESORES Compresores: son unidades donde el incremento de presión se logra

introduciendo un volumen de gas en espacio determinado, que posteriormente

es reducido por medios mecánicos.

Turbocompresores: es básicamente un compresor accionado por los gases

de escape, cuya misión fundamental es presionar el aire de admisión, para de

este modo incrementar la cantidad que entra en los cilindros del motor en la

http://www.renovetec.com/




carrera de admisión, permitiendo que se queme eficazmente más cantidad de

combustible.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El compresor consta de una rueda y una carcasa, que lleva incorporada un difusor. El aire entra en la cámara de compresor (aspirado por el giro del mismo) entre las paletas de la rueda, y es expulsado por efecto de la fuerza centrífuga, al interior del difusor durante la rotación de la rueda. En este momento la velocidad del aire disminuye y se produce el correspondiente incremento de la presión. A medida que el aire asciende alrededor del difusor, se va reduciendo su velocidad y la presión aumenta en función del diámetro de la sección transversal de la cámara. Un turbocompresor tiene dos partes principales: la turbina y el compresor. La turbina consta de una rueda y de la carcasa de la turbina. La tarea de la carcasa es guiar los gases de escape hacia la rueda. La energia de los gases de escape hace girar la rueda de la turbina y el gas sale de la carcasa de la turbina a través de una zona de salida. El compresor tiene dos partes: la rueda y la carcasa del compresor. El funcionamiento del compresor es lo contrario al de la turbina la rueda del compresor se une a la turbina por medio de un eje de acero forjado y, a medida que la turbina hace girar la rueda del compresor, esta rotación a alta velocidad recoge aire y lo comprime.

FLUIDOS QUE INTERVIENEN EN SU FUNCIONAMIENTO

Aire

Componentes principales

Carcasa central

Turbina

Compresor




SISTEMA DE REFRIGERACION Son sistemas diseñados para disminuir la temperatura de los productos almacenados y consiste en trasladar energía térmica entre dos focos. Los sistemas de refrigeración se dividen en:

REFRIGERACION POR COMPRESION:

La energía térmica se desplaza entre dos focos generando zonas de alta y baja presión, el intercambio de energía entre un foco y otro sucede cuando el fluido refrigerante esta en cambio de estado de líquido a vapor o viceversa. Este proceso se logra evaporando gas refrigerante en estado líquido en un dispositivo de expansión dentro de un evaporador, para que el proceso se lleve a cabo se requiere absorber calor latente de vaporización, el líquido refrigerante cambia su estado a vapor. Durante el cambio de estado el vapor adsorber energía térmica del medio a lo que se le denomina carga térmica. Seguidamente un comprensor mecánico se encarga de aumentar la presión del vapor para poder condensarlo liberando tanto el calor latente como el sensible, en dicho aumento de presión se presenta un aumento de temperatura, para producir el cambio de estado y se presente el subenfriamiento del fluido refrigerante se realiza un proceso de enfriamiento dentro del condensador por medio de aire o agua según se requiera. De esta manera el refrigerante en estado líquido puede evaporarse nuevamente en la válvula de expansión e iniciar nuevamente el proceso.

REFRIGERACION POR ABSORCION En este sistema la producción de frio se realiza a través de ciertas sustancias que debido a sus propiedades absorben calor al cambiar de estado líquido a gaseoso, el proceso se lleva a cabo a través de un compresor y se basa físicamente en la capacidad que tienes unas sustancias para absorber otras. Bromuro de litio - agua en fase vapor.

FLUIDOS QUE INTERVIENEN

Aire

Agua

Vapor refrigerante

COMPONENTES PRINCIPALES

Válvulas de expansión

Condensadores

Compresor




https://conservacionenfrio.wordpress.com/2011/08/02/refrigeracion-por-compresion/

http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n_por_absorci%C3%B3n

MOTORES DE COMBUSTION INTERNA Su funcionamiento se basa en el quemado de una mezcla de combustible y aire dentro de un cilindro, que genere la presión con suficiente potencia para mover de manera lineal alternativa el pistón. El piston se encuentra dentro del cilindro cuyas paredes impiden su movimiento lateral, generando el movimiento lineal alternativo. Tanto el movimiento del piston como la presión liberada en el proceso de combustión son trasmitidos por la biela al cigüeñal o eje que sirven de apoyo a las bielas, permitiendo que el moviento lineal del piston se

http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n_por_absorci%C3%B3n




convierta en un movimiento circular del cigüeñal. Este movimiento esta sincronizado con el sistema de encendido y valvular cuya función es la de permitir la entrada y salida de gases de mezcla y escape respectivamente.

FLUIDOS QUE INTERVIENEN Gases Aire Combustibles

COMPONENTES PRINCIPALES Válvulas Cilindros Pistones Ejes

http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/ciencias/sena/mecanica/gas-preconversion-

vehiculos/gaspre5a.htm

BOMBAS DE CALOR Una bomba de calor es una máquina que transfiere energía térmica desde una fuente fría a otra más caliente. Para lograr este proceso de debe tener en cuenta la segunda ley de la termodinámica el calor se dirige de manera espontánea de un foco caliente a un foco frio y no al revés, hasta que sus temperaturas se igualen.

El proceso de transferencia de energía se realiza por medio de un sistema de refrigeración por compresión el cual cuenta con una válvula inversora de ciclo, que puede invertir el sentido del flujo de refrigeración pasando de condensador a evaporador y viceversa.

http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/ciencias/sena/mecanica/gas-preconversion-vehiculos/gaspre5a.htm

http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/ciencias/sena/mecanica/gas-preconversion-vehiculos/gaspre5a.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_t%C3%A9rmica




El fluido refrigerante a baja temperatura y en estado gaseoso pasa por un compresor el que eleva su presión aumentando así su energía interna. Éste, al pasar por el intercambiador de calor llamado condensador, cede calor al foco caliente porque está aún más caliente que éste, donde cambia su estado a líquido. Después se le hace pasar por una válvula de expansión, donde recupera la presión inicial y se enfría bruscamente. Luego pasa por otro intercambiador de calor, el evaporador, donde absorbe calor del foco frío, puesto que está más frío que dicho foco. El fluido, que se ha evaporado, regresa al compresor, cerrándose el ciclo.

FLUIDOS QUE INTERVIENE Gases Agua Aire

COMPONENTES PRINCIPALES Válvula Evaporador Condensador

http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiador_de_calor

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_de_expansi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_de_expansi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Evaporador&action=edit&redlink=1




BOMBAS CENTRÍFUGAS APLICACIÓN Las bombas centrífugas hacen parte de un grupo de máquinas denominadas bombas rotodinámicas, las cuales están caracterizadas por la existencia de un elemento impulsor (o impeller) el cual es movido por un eje que le transmite la potencia a dicho elemento. Dentro de este grupo se encuentran las bombas de flujo axial, mixto y radial (Fig.1); estas últimas, de interés para el desarrollo de estas líneas.

Fig. 1 - Clasificación según tipo de flujo.

Las características principales para el tipo axial son el manejo de un gran caudal, pero una baja cabeza de presión desarrollada; mientras que las de tipo radial, el comportamiento es al contrario. Dichas bombas centrifugas (ó radiales), al caracterizarse por su alta cabeza, y su bajo caudal (respecto a las axiales), aunque importante, son ampliamente utilizadas en procesos donde se requiere el transporte de una cantidad significativa de flujo a un alto nivel de cabeza para así poder vencer grandes alturas y distancias muy largas. Se estima que aproximadamente el 70% de la producción total de las bombas corresponde a bombas centrifugas. Esta es una medida de la importancia de este tipo de bombas. Son ampliamente usadas en aplicaciones mineras (por su facilidad para manejar sólidos), en acueductos, industrias químicas, oleoductos y aplicaciones domesticas.

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES. Una bomba centrifuga es una maquina que convierte la potencia de entrada (rotativa, motor) en energía cinética en el fluido por medio de un mecanismo

giratorio, el impulsor. El principal fenómeno físico de transferencia de energía es el efecto centrífugo ejercido sobre el fluido. Adicionalmente, el efecto de la forma de la voluta o carcaza sobre el fluido es la transformación de energía (de cabeza de velocidad a cabeza de presión) por el fenómeno de continuidad, también contribuye al aumento del nivel energético del fluido en la descarga de la bomba (Fig. 5).

http://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/tain/tain.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtml

http://www.monografias.com/trabajos54/produccion-sistema-economico/produccion-sistema-economico.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml




Fig. 5 ? Arreglo Impulsor-Voluta.

El nivel energético del fluido en cualquier punto (*) esta dado por la expresión:

Considerando que la bomba transfiere energía al fluido, se puede hacer un balance energético entre la succión y la descarga de la bomba; puntos 1 y 2, respectivamente (Fig.6).

Fig. 6 ? Balance energético de la bomba.

La energía entregada por la bomba al fluido, despreciando la transferencia de calor y el trabajo viscoso está dada por H, (en términos de cabeza). Dado que existen perdidas internas en las bombas de tipo hidráulicas, volumétricas y mecánicas; cobra sentido definir la eficiencia de la bomba. En función de la potencia transferida al fluido y la potencia entregada a la bomba por el eje del motor, se define la eficiencia así:

http://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtml

http://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtml




El movimiento del impulsor genera una baja presión en la succión de la bomba, lo cual hace que el fluido se mueva hacia el ojo del impulsor. En la figura anterior se muestra la generación de la presión en la medida en que el líquido va abandonando el impulsor. Adicionalmente se muestra claramente la diferencial de presión entre el lado convexo con relación al cóncavo del alabe.

TORRES DE ENFRIAMIENTO

Una torre de refrigeración es una instalación que extrae calor del agua mediante evaporación o conducción. Las industrias utilizan agua de refrigeración para varios procesos. Como resultado, existen distintos tipos de torres de enfriamiento. Existen torres de enfriamiento para la producción de agua de proceso que solo se puede utilizar una vez, antes de su descarga. También hay torres de enfriamiento de agua que puede reutilizarse en el proceso. Cuando el agua es reutilizada, se bombea a través de la instalación en la torre de enfriamiento. Después de que el agua se enfría, se reintroduce como agua de proceso. El agua que tiene que enfriarse generalmente tiene temperaturas entre 40 y 60 ˚C. El agua se bombea a la parte superior de la torre de enfriamiento y de ahí fluye hacia abajo a través de tubos de plástico o madera. Esto genera la formación de gotas. Cuando el agua fluye hacia abajo, emite calor que se mezcla con el aire de arriba, provocando un enfriamiento de 10 a 20˚C. Parte del agua se evapora, causando la emisión de mas calor. Por eso se puede observar vapor de agua encima de las torres de refrigeración.

Para crear flujo hacia arriba, algunas torres de enfriamiento contienen aspas en la parte superior, las cuales son similares a las de un ventilador. Estas aspas

http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml




generan un flujo de aire ascendente hacia la parte interior de la torre de enfriamiento. El agua cae en un recipiente y se retraerá desde ahí para al proceso de producción.

CLASIFICACION

INTERCAMBIADORES DE CALOR

Principio de funcionamiento: Transferir calor entre dos medios que estén separados por una barrera o se encuentren en contacto

Fluidos que intervienen en su funcionamiento: aire Componentes principales: tubos, placa tubular, deflectores, carcasa,

boquilla, canales, cubierta de canal Imagen o esquema general

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Calefacci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Aire_acondicionado

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmico




CONCLUSIONES

Dentro de la industria existen gran variedad de maquinarias que se convierten

en parte vital de esta, su funcionamiento está ligado a diferentes

comportamientos dentro del cual podemos destacar el termodinámico que está

ligado a la generación de energía el comportamiento de la temperatura y de los

fluidos que intervienen en su funcionamiento. Logramos identificar las

maquinarias que intervienes en los procesos industriales, como se clasifican

según su funcionabilidad y comportamientos.




REFERENCIAS

http://www.ingenieriaindustrialonline.com/herramientas-para-elingeniero-

industrial/estudio-de-tiempos/

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201015/EXE/ContenidosEX

E/index.html Modulo Termodinamica UNAD

http://www.ingenieriaindustrialonline.com/herramientas-para-elingeniero-industrial/estudio-de-tiempos/

http://www.ingenieriaindustrialonline.com/herramientas-para-elingeniero-industrial/estudio-de-tiempos/

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201015/EXE/ContenidosEX%20E/index.html

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201015/EXE/ContenidosEX%20E/index.html

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