Tecnología Industrial: Conceptos Clave y Aplicaciones Prácticas

Conceptos Clave y Aplicaciones Prácticas en Tecnología Industrial

1. Verificaciones Recomendadas para el Diseño de Instalaciones Térmicas: Factores Materiales

• Variación de las propiedades termofísicas, de transporte y mecánicas a causa de la temperatura.
• Variación de las propiedades físicas con la edad.
• Compatibilidad de materiales.
• Límites de temperatura.
• Certeza de propiedades termofísicas u otras.

2. Determinación de la Temperatura en un Cilindro con Convección

Un cilindro corto inicialmente se encuentra a una temperatura uniforme T_i y recibe convección desde todas las superficies hacia un medio a temperatura T_o. ¿Cómo determinar la temperatura de un punto en el medio del cilindro en un tiempo específico t?

La temperatura dentro del cilindro cambiará en función de la transferencia de calor desde las superficies superior, inferior o lateral, lo cual nos indica que es un problema bidimensional T(r,x,t) de conducción de calor en régimen transitorio en el que, suponiendo propiedades constantes, se puede demostrar que:

3. Efectividad de un Intercambiador de Calor

¿Qué representa la efectividad de un intercambiador de calor? ¿Puede ser mayor que 1? ¿De qué factores depende?

Permite determinar la razón de transferencia de calor sin conocer las temperaturas de salida de los fluidos. No puede ser mayor que 1 y depende de su configuración geométrica y de la configuración del flujo.

4. Optimización del Tamaño de un Intercambiador de Calor

Considere un intercambiador de calor con NTU=4. Se propone duplicar el tamaño del intercambiador de calor para duplicar NTU hasta 8 con el fin de incrementar la efectividad y ahorrar. ¿Es correcto?

Según la definición de NTU=UAs/C_min vemos como es directamente proporcional al área de la superficie de transferencia del intercambiador, por lo que si aumenta A_s también lo hará NTU. Por otro lado, las curvas de la relación de capacidades son crecientes conforme aumenta NTU y con ello aumenta la efectividad y el ahorro de energía. Pero esto se dará si NTU es menor o igual a 5, ya que a partir de este valor las curvas de relación son constantes. Por tanto, no es correcta la consideración.

5. Aplicaciones y Características de los Compresores Rotativos

¿Para qué se usan los compresores rotativos? Diferencias en cualidades de operación y alternativos.

Los rotativos son ideales para aplicaciones donde se requiera un desplazamiento volumétrico elevado a presiones moderadas. Su principal diferencia está en la ausencia de vibraciones por no tener desplazamientos alternativos. Además, se diferencia en el gasto de gas, ya que es menos pulsante, y en que son más silenciosos que los alternativos.

6. Ciclo de Refrigeración por Amoniaco (NH₃) y Agua (H₂O)

Explicar el ciclo de refrigeración por NH₃ y H₂O.

Es semejante a un ciclo de compresión mecánica de vapor, pero en este caso en lugar del compresor se coloca un mecanismo de absorción compuesto por un absorbedor, una bomba, un regenerador, un generador, un rectificador y una válvula. Cuando el amoniaco alcanza una presión elevada dentro del mecanismo de absorción, circula hacia el condensador para enfriarse liberando calor al medio. Seguidamente, pasa a la válvula de expansión para reducir la presión y poder entrar al evaporador. Aquí absorbe calor del espacio refrigerado. A continuación, al entrar en el absorbedor se disuelve y reacciona con el agua formando NH₃·H₂O, que es una reacción exotérmica. Por ello, es aquí donde se libera el calor. Es necesario enfriar el absorbedor para mantener la temperatura lo más baja posible y maximizar la cantidad de NH₃ disuelto en agua. La reacción se bombea hasta el generador, donde se evapora una parte de la solución para obtener la solución rica en NH₃ necesaria para que, una vez pase al rectificador, se separe del agua. Esta se devuelve al generador. La solución pobre de NH₃ se va al regenerador para transferirle su calor a la solución rica de NH₃.

7. Clasificación de Refrigerantes según el Estándar 34

• 000_Metanos_R-12
• 100_Etanos_R-134ª
• 200_Propano_R290
• 400_Zeotropos_R-410ª
• 500_Azeotropos_R-502
• 600_Orgánicos_R-600ª
• 700_Inorgánicos_R-717
• 1000_Orgánicos no saturados_R-1234yf

8. Características del Aceite para Refrigeración en Instalaciones de Compresión Mecánica de Vapor

Indicar características de aceite para refrigeración en instalación de compresión mecánica de vapor.

Función: lubricar, refrigerar, estanqueidad, prevenir la corrosión, fluido de potencia en la regulación de capacidad, silenciar.

Características: viscosidad adecuada, punto de congelación bajo, no dejar residuos de cera o parafina a baja temperatura, punto de inflamación y combustión conocidos, baja tendencia a la corrosión, miscibilidad con el refrigerante (características que permite que se mezcle aceite y refrigerante).

9. Constante Solar y sus Modificaciones

¿Qué es la constante solar? ¿Qué modificaciones habituales por fenómenos naturales la afectan?

Es la cantidad de energía recibida en forma de radiación solar por unidad de tiempo y unidad de superficie. Se mide en la parte externa de la atmósfera terrestre en un plano perpendicular a los rayos solares, donde recibe 1367 W/m². Por las variaciones estacionales su valor puede verse modificado en un 3,5% y también se puede ver modificado en un 1,5% por oscilaciones de las manchas solares.

10. Componentes de la Radiación Solar

Explicar los componentes de la radiación solar.

• Absorción: efecto ocasionado por el ozono y el vapor de agua.
• Refracción: esparcimiento de la radiación solar en todas las direcciones del espacio sin cambios en la longitud de onda.
• Reflexión: desviación de la dirección de propagación de la radiación solar.