Conceptos Clave de Termodinámica y Materiales en la Industria

Conceptos Fundamentales de Termodinámica

Capacidad Calórica

Es la energía que se debe entregar o extraer a la masa de un cuerpo para que este aumente o disminuya su temperatura en 1 °C. Se mide en [Joule/°K] o [cal/°C].

Calor Específico

Energía que se debe entregar o extraer a la unidad de masa de un cuerpo para que este aumente o disminuya su temperatura en 1 °C. Se mide en [Joule/kg °C] o [cal/gr °C].

Calor

Energía que fluye desde un cuerpo de mayor temperatura hacia uno de menor temperatura, por medio de transferencia de calor. Se mide en [Joule, caloría, BTU].

Poder Calorífico Superior

Cantidad total de energía que se le puede extraer a un material al ser combustionado por completo. Se mide en [Joule/kg], [cal/gr] o [BTU/libra].

Poder Calorífico Inferior

Cantidad total de calor desprendido en la combustión completa del combustible, menos los productos generados de la combustión (agua, nitrógeno, etc.). Se mide en [Joule/kg] o [cal/gr].

Poder Calorífico

Es la cantidad de energía calórica en la combustión completa por unidad de masa de un combustible. Se mide en [Joule/kg] o [cal/gr].

Combustión

Reacción química de oxidación en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de energía en forma de calor y luz.

Presión

Es la fuerza que se aplica sobre una determinada área. Se mide en (P= F/A), [N/m²], [lib/pulg²] o [Pa].

Presión Atmosférica

Es la presión que ejerce el aire sobre la superficie de la tierra y se mide con un barómetro.

Presión Absoluta

Es la presión de un fluido con referencia al vacío o cero absoluto.

Instrumentos de Medición de Presión

Barómetro

¿Qué es un barómetro y cómo funciona? Es un instrumento que mide la presión atmosférica y, según el principio de Torricelli, se compone de un recipiente con una columna de mercurio, donde su extremo superior se encuentra sellado y la parte inferior libre. Por ende, la columna de mercurio tiene graduaciones de acuerdo con si sube o disminuye la presión atmosférica. Entonces, si la columna de mercurio disminuye, la presión atmosférica también disminuye.

Manómetro

Es un instrumento de medición de la presión manométrica o relativa, la cual mide las presiones con respecto a la presión atmosférica en fluidos de recipientes cerrados.

¿Por qué razón puede variar la presión indicada por un manómetro? Puede variar por las diferencias de altura, de temperatura, fugas en el sistema o presencia de aire en el sistema.

Materiales Industriales: Cobre

Para el cobre, indique:

A) Características principales

B) Para cada grado de fabricación, su aplicación

Características del Cobre

• Económico (desde el punto de vista industrial)
• Fácil de instalar
• Liviano
• No se incendia
• Resistente a la corrosión
• Buen conductor térmico y eléctrico

Tipos de Cañerías de Cobre y sus Aplicaciones

• Tipo K (verde):
  • Agua potable
  • Redes de distribución
  • Redes de incendio
  • Energía solar
  • Combustibles líquidos
  • Aire acondicionado
• Tipo L (azul):
  • Redes de distribución
  • LPG (baja presión)
  • Red de gas y combustible
  • Aire acondicionado
  • Agua potable
• Tipo M (rojo):
  • LPG (alta presión)
  • Redes de incendio
  • Energía solar
  • Combustibles líquidos
  • Aire acondicionado
  • Uso hospitalario
  • Agua potable
  • Redes de distribución
• Tipo DWV (amarillo):
  • Sistema de drenaje
  • Uso hospitalario
  • Alcantarillado
  • LPG (baja presión)

Materiales Industriales: Plásticos

Características Principales de los Plásticos

• Bajo costo inicial
• Fácil de instalar
• Livianos
• Resistente a la corrosión
• Baja rugosidad
• Resistencia relativa al fuego
• Baja necesidad de mantención

Tipos de Plásticos y sus Usos

• PB (Polibutileno)
• ABS (Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno)
  • Drenaje de aguas servidas
  • Ductos de ventilación
  • Redes de aguas lluvia
• PVC (Policloruro de Vinilo)
  • Redes de agua domiciliaria fría
  • Drenaje de aguas servidas
  • Redes de regadío
• CPVC (Policloruro de Vinilo Clorado)
  • Redes de agua fría y caliente
  • Líneas con temperatura y presurizadas
• PE (Polietileno)
  • Redes de agua enterradas

Otros Materiales para Tuberías

Cañería de Acero Dúctil

Características

• Resistentes
• Susceptibles a la corrosión
• Difíciles de instalar
• Sistemas de drenaje
• Aplicaciones en frío y caliente

Cañería de Fierro Fundido

Características

• Versátil
• Adaptable para uso en edificación
• Bajo costo de instalación
• Sistemas de drenaje sanitarios
• Evacuación de aguas lluvia

Aplicaciones

• Factible de prearmar
• Tratamiento de RILes (Residuos Industriales Líquidos)

Tubería Cerámica Vitrificada

Características Principales

• Vida útil: 100 años
• Químicamente inerte
• Baja rugosidad
• Dimensionalmente estable
• Resistente a la abrasión
• Fácil manejo e instalación
• Relativamente frágil

Aplicaciones

• Industria química y farmacéutica
• Sanitarios
• Aguas servidas
• Tratamiento de RILes

Válvulas Industriales: Válvula de Globo

Se ocupan en regulación de fluidos y realizan un cierre hermético cuando cuentan con un asiento flexible. En este tipo de válvula, el fluido no corre de manera directa, sino que entra y sube dentro del cuerpo de la válvula.

Ventajas:

• Es de vueltas múltiples y se cierra por medio de un disco o émbolo.
• Estrangulación eficiente con estiramiento mínimo del disco, por lo cual hay que darle pocas vueltas para accionarla y así se disminuye el desgaste en el vástago.

Desventajas:

• Gran caída de presión.
• Costo relativamente alto.

Descripción de las partes de la válvula de globo:

• Volante: es el accionamiento de la válvula.
• Vástago: permite subir o bajar el disco.
• Prensa estopa: evita que pase el agua o la presión al interior de la válvula.
• Tapón: regula el paso del fluido.
• Empaquetaduras: evita las fugas y pérdidas, mantiene la hermeticidad.