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CAPITULO VII •
ALGUNAS APLICACI01~lS DEL ANALISIS TERILODINAMICO
•
7.1.- GENERACION DE POTENCIA A PARTIR DE VAPOR DE AGUA
a. Introducci6n = •
La hUl1l...9l1idae1. siernnre ha buscado aprovechar las formas nri t _
marias de energía pura transformarlas en trsbajo útil. Es
así como se ha usado la fuerza de los animales, las cai-
das de agua, los co~bustibles, la enereía 2t6mica, l~ ra -diaci6n solar y otras fuentes menos convensionales.
Centrando la atención en la conversi6n de la ener~ía Quí -mica almacenada en los combust~bles a trabajo mecánico 8 -provechable, es cl ro que los mejores intentos se han re~ -lizado con dos tipos de equipoe: los motores de corubusti6n
interna y las m~Quinas de Vapor • • .
La energía de los combustibles se libera en la reacci6n
química de combusti6n con el oxígeno 6el aire, y puede
ser aprovechada c3irectamente en los t:lotores de combusti6n
interna, o indirectamen te en las máquinc.s ele va"!Jor.
Como su nombre }.o indica, un ootor de combusti6n interna
es un 'equipo diseñado de tal forma ~ue la reacci6n del
combustible con el oxígeno del aire se realiza dentro del
mismo dispositivo, y la tranDfol~aci6n de e~a energía quí -mica liberada en trabajo mecánico se verifica gracias a
la manipulaci6n interna de los gases de combustión, pri~
cipalmente. •
En este orden de ideas, las máquinas de cO:"2bus tión exter
na, 6 máQuinas de vapor, necesitan un fluiGO transporta
dor del calor (energía química liberada) que recibe en un
quemador y cede en L _ máquin'_ propi::;'llcn te e' iclla.
Por lo tanto, el requerimiento mínimo para producir pote~
cía en lli1a máquina ~e vapor será:
,
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. -
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, I
..
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Un equipo de bombeo para hacer circular el fluid o ae
trabajo o transportador de la energia
Un equipo productor de vapor que cons istirá en lID que -mador de combustible y un vap orizador dentro elel
cual el fluido de trabaj o adquirirá la suficiente
energ ia como pnra pásar a la fase vapor; y
Una máquina de vap or de tipo alternativo (de cilindro
y ~mbolo) o de movimiento circular continuo (de ro -tor y eje)o
En lenguaje corriente se hablará de la bomba (o equipo de
bombeo), de la caldera (o generador de vapor cuand o se in -volucre aoemás economizadores, sObrecalentadores, recalen -tadores y precalentadores) y un motor a vapor, que se ll~
mar á simplemente máquina de vapor cuando sea de tipo al
ternativo 6 turbina cuando sea de tipo rotatorio.
Ahora bien, podemos resumir las transformaciones que se
suceden en estos motores de combusti6n externa así:
Energía , • de combustible calor, qUlnl1ca un en por reac-
ci6n ouimica de combusti6n el ,
del • con oXlgeno a 1 !'e, •
en el hogar de la caldera;
Calor en entalpia que gana el fluido de trabajo al va-• la caldera, por1.zarse en y
Entalpia del en ' trabajo , • • la ma vapor meCanlCO graclas p
-" -nipulaci6n conveniente del fluido de trabajo en el
•
motor a vapor. o
. . •
b. Ciclos de I?otenciu a p.artir .de vapor: (1), (2), (3), (4)
L) El t~rlllino ciclo de 9otencia. describe una serie de tran~
formaciones que ocurren gracias a la 10calizQci6n SC~
cuencial y sistemática de equipos, cuyo efecto global
es la eeneraci6n de trabajo útil 8 gran escala y de ~
nera 'continua; es decir, un ciclo repetitivo que perml
te la conversi6n de calor en tr~bajo mecánico o elec~
tricidad. • •
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•
191
2) Aún cuando b~8plicabilica0 de un ciclo ue potencia de -terminauo se relaciona, nor lo {';cneral, con el co~;to
de operuci6n y la efectividad Qe la conversi6n, t~~bién
deberfn tenerse en cuenta 108 efectos de contaminaci6n
ambiental asociados con esta generaci6n de potenci8 .•
No obstante, aqul s610 ~er~l tratnqos los aspectoo pu -ramente energéticos.
•
3)' Corno se anotado en los capítulos anteriores, los méto -dos ele o.n.&1.isis para los sistemas prácticos de conve!:,
8ión energética conllevan la utilización siillultúnea
oe la primera y la segunQa ley de la terl10dinámica y,
por lo tanto, habrá necesidad de establecer uria base
consistente Dara evaluar la eficiencia.
El ciclo de Carnot sirve como parámetro Dar :1 Eran nú.ne -ro ele ciclos de potencia (no s610 los de vapor), dado
que su eficiencia es máxima para ltuites definidos de
temperatura; sin embargo, . en la práctica se aconseja
utilizar co~o estándar de comparación ~m ciclo menos
perfecto pero que está más de acm-clo con los ·procesos
reales.
4) Justificaci6n del ciclo: En términos de ecomomía, por .
lo general, el agua para calderas debe tener un trata-
miento previo que consiste básicamente en d~sQinuir los
efe'ctos corrosivos e incrusta.tivos; las Dartes m6vi . -les del motor de Vapor no deben estar sometidas al con -taco con agua líquida, también por efectos corrosivos,
por lo tanto el vapor que daja este motor debe tener
una calidad elevada; además , los flujos que deben pa
sar por el equipo son muy grandes. Por l as anteriores
razones, no es práctiCO desechar el fluido de tr8,ba j o
que ha sido tratado, de modo que lo más recomendable
es reci1'cularlo lo cual se lo.(~rará económicamen te u ti - -lizando equipos de bombeo que trab <.~ jan en fase líquida.
Esta es, entonces, la justificación del condenso .dor
para el vapor exhausto que deja el motor de vapor. ,
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5) E~ consecuencia con lo anterior, un .§t.rrarlo m:tni 10. de
los equinos necesarios para lQ generaci6n de potencia
a partir de vapor ele agua se mue8tr'~ en el si ~.:nioY'_-Le
esquema:
CALDE~A
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aeua.
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de fluj o p8r~ un~l pl'ln t::-. rr.. ínill12. de Dotencia Q partir de V8ror de
6) Ciclo de R:=mkine: fluido de tr:" o2.j o r:'tue 11<..', ele uti-, .
lizarse en el arreglo mostrado en 12 PiE . 7.l. debe rca -lizar un ciclo termodinámico; por lo t::mto ha de adop
tarse un ciclo ideal como está.nciar cO:'1pn1'a tivo que a.e
berá tener , entre otras, las siE~ien~es bases analíticas:
,
a) Se considera que no hay efectos ue fricci6n ni
p~rdidas ener~éticas en los couinos y 18s con
ducciones de fluido de trabajo .
b) El fluido de trabajo se toma CO Il O una sustancia
pura , la cual en la mayoría Ce 108 C2S0S es agu'l •
c) C80a e0uipo constitutivo se
vol~men de control .
. ~ , COi1S1C'erara como un
d ) Todos los procesos se asumirc'in en flujo cstacio -nario e internamente reversibles .
e) Se despr~ciarán los efectos de enercíD rl otencial
y cinética en términos genera les, 2.un cLtnndo no
es es trictornente neccsG,rio . 1~t1 iI.1cu!'.ou C'I.803 se
deben tener en cuenta .
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Dificul tClrles de or(l.en práctico impiden Ilue sc tone co -mo base el Ciclo .e Carnot, porque :Je:cí:.i neccsario tr.=..
tar con equinos que simul t1ne2T~'n te expand~n J c~ lie2, .
ten un fluic.l0 la fase liquida h3sta la faae v,~or
y con eC!_uipos oue compriman y rc tiren calor con el iferen --cias de presi6n muy granéles, todo lo cual conlJ.f'v'lría
a Epstos inoficiosos y poco prácticos.
,El Ciclo de Rankine, o Ciclo Básico Be Rankine, o Ci
clo de EX!:aYlsión Co.nplete., fue el primero en to:nsrse -como estándar de comparaci6n para pl3.!ltas de · vapor pr,9.
ductoras de potencia y es, aún hoy en día, el ciclo ter -mico m3.s anpliamente usado p:¡ra la generación termoe16c -trica en todo el mundo. Como se anot6 antes, se su~one
que el fluido de trab3jo es V2,nor ele 3.e;ua, aun cuanoo
en algunas 8,91ic::1cione8 especializB68.s puede eJmlear
se cualauier otro fluido. •
SegQl1. las conc:iciones de iciealidad e..notaeb.s, y en base
a los estados que se ~uestran en la Fig.7.1., el estado
e d~be cOll1cidir en el estado 1 , lo mismo que el
estado b coincide con el estado 4 y -el 8_ con el
estado 3 •
El vapor sale dc la cQ.ldera en el estado 1 y se mue
ve hacia el motor io.e2.1 doncle sufre una expansión adia -bát.ica-reversible (isoentr6pica) hasta alcanzar el es
tado 2 (ver FiR.7~.), produciéndose un trabajo mecá-- '
nico aDrovechable;- leeo entra al conden~ador clonce se
remueve calor hQ.sta que el vapor exhausto se licl~ to -talmente. IAealmente, esta condensaci6n ha de consi
derarse isobárica e isotér~ica.
-Asumiendo que el estado 3 es liquido saturado, dicho
líquido es succionac1o Dor una bomba iucal Dara increroe!!,
tar su presión h8.sta la nresi6n de operaci6n 0_e la cal
dera. Ese lí('1uirlo comnrimido en estado 4 pnsa o. re-- -
cibir calor isobJ.rieamente en la caldero. hasta 10;:r3.r
la vaporizo.ci6n y salir en estado 1 para repetir de
,
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• ,
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,
nuevo el ciclo.
~ ).' .... se restringe la descarga del vapor en la caldera ~
al estado de vapor satur3.do seco, se podrán obtener
los siguien tcs dis:gr::l.ffi3.s termodinámicos del Ciclo de •
Runkine:
,
T
Fig.7.2.- Ciclo Básico de R2nkine cua litativo, en diagramas T-s y P-v, con mucha. eX2€,er8.ci6n en el proceso de bombeo (T)B,ra ilustrar).
,
1) Ciclo ne R0nkine con sobrec21enta~iento: Cuando se • ••
disp0ne de suficiente calor en la caldera producido a
alta temperatura, una forma de ~ejorar la eficiencia
del ciclo Rankme es utilizar el calor residual para
sobrecalentar el vapor; por lo tanto, el estado del va -por a l~ s~lida de la caldera será recalentado (V.R.) •
Si consideramos que la temperatura me¿ia de la "'Gransfe -rencia de calor en la caldera está entre T y T
4' l' vemos c6mo esta te~peratura media puede ser aumentada
cuando se aplica el sobrecalentamiento; además, tambi~n
debe observarse que la calidad del vapor a la salida
del motor de vapor se hace mucho mayor. Así, en el lí
mite donde la condensaci6n puede considclrarse isot~rmi -ca e isobárica, se obtendrá una calidad de 100% en el
estado 2. .
A continuaci6n se muestra el Ciclo de Rankine con So
breCalentamiento:
,
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T p
\ I
\ \ I \
I r I , I , I \ I , , f f
A 11" Fig. 7.3. - Ciclo de Rankine con sobre ca len t aT!lÍen to;
Diae r a ma cualitativo en el lífjlÍte de cond ensaci6n isot~rmica e · isob~rica.
8) Ciclo d e Hankine con Recn.l.~:n.i]p.Ll ien.to: E:.n. alE:un os trfl
tados lo llaman también Ciclo de Re-recalentarrlÍento •
El arreglo minino se puede apreciar en l a P-i g .7.4 y
el ciclo correspondiente se muestr~ en l a Fig.7.5.
En este caso, ha de utilizarse U,"léJ, turbina oe li o" pa
sos como m.ínimo; el vapor proveniente de la c'a l de ra se
expande en la primera etapa de la turbina hasta 100rar
acercarse a la saturaci6n, ., .
es O.eClr, Due c'i e salir como ••
vapor saturado, con algo de calidad , o como v ap or rec~ -lentac10 pero r!1uy pr6ximo a la sat1..i.-ra cí6n. Este vapor
que deja la primefa etapa de la ttlroD1a se lleva ae nu~
vo 'a la caldera para re cs.len tarlo isob.g,ricaIllen te (en -el caso idea.l) y pas arla a la se t;u.nc1a etapa c}e la tuE,
,
bina, donde vuelve a expand irse y continua el ciclo
de manera similar al ciclo básico.
TI/Ro B/¡./A • .U·IJNM ,;;T WM
CAl tlE"RA E119 p¡:¡
w& ,-i'If~ Fig .7.4 .. - :UÜ-"'{jr 8J1o. de flujo par '1. una planta ülÍnilila
de potencia a partir (le vapor, que s i .':ue un ciclo de recalentamiento •
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T •
•
5
. • ]'ig. 7.5. - Ciclo de Rankme con Hecal€n-Ga,rnien to; diª-
erama cuali ta tivo en el l í mi te . de con('Bnsación isotérmic::1. e isobárica . En este cnso la cxnansi6n
~
en la primera etapa de la turbina lleva al vnpoy' . , hasta el estado de "vapor hunedo".
Si el vapor dejara l a caldera como V.S.S. ten~o en el
calentamiento directo como en el recalentamiento, el .
ciclo ideal que se generarla seria A'- B'- B - C - 5-6.
Si el estado del vapor 8. l a sali (la oe l a nrimera expan-~ -
. si6n fuera V.S.S., lo mismo que el de l a se
tendría el ciclo A-B-3-4-5-6 • Pero si l a salina de
la pr~era etapa fuera V.R., tendría~os Qn ciclo for-
mado por A"-B"- 3-4-5-6 •
Con este ciclo de recalentamiento ta~b ién se locra me
j orar el Ciclo Básico y , aún, el Ciclo con ,30brecalen
tamiento; se aumenta la temperatura media de transferen -cia de calor en la caldera y se aV_'1len te. la calie.ao. a
la salida de la turbina (disminuyendose así el efecto
corrosivo elel agua liquida).
9) Ciclo ele Rankine con Regenerac ión ó Oicl<2.. l1ecen,e.rati:v.o.: = _o •
El t~rmino regeneraci6n es usado p8:r a d er:licnar los prs:
cesos de intercambio térmico oue pueden ocurrir inter--namente en el ciclo, p~3ra trata r de mejorar l a trans.m!
si6n de calor en la caldera; r ecuérdeuc ql1G hay necesi -dad de calentar el agua liquic1a hasta llevarla 8 , la
saturaci6n, locual hace bajar la eficiencia del ciclo.
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,
La idea func1amen tal es la de precalen tar el líquitl0 que
entra a la calneTa, usando parte uel vauor que se ex
pande en la turbina . As1, la tern:peratura promedio de
la transferencia de calor en la caldera tenderá a ser
constante y, ' por 10 mismo, la eficiencia del ciclo se'
asemejará más a la de Garnot.
En la práctica, el ciclo i deal con Regeneración no se
.consie.,ue, pero lns mejores aproxim.aciones 'se consiguen
utilizando los esquemas prácticoso El más sencillo de
ellos se ve a continuaci6n:
•
bolo( 9A ) E. AL TA P~i!.JON
Fig.7.6.- Ciclo Regenerativo Práctico con un precalentador de agua de alimentaci6n de tipo abierto o de mezcla • ..
Cuando se usan varias etapas de regeneración, se logra
una aproximación más estrecha al ciclo ideal. No obstan -•
te, el número de precalentadores de agua de 8,lisent3.ci6n . . ,
que se empleen en una planta real de generacion ele po .... ,
tencia se determina optimamente haciendo un análisis de
costos, es
lentadores
decir, los gastos . adicionales por los preca -deben quedar más que compensados con la ma-
yor eficiencia del ciclo.
Los principales ti~os de precalentadores son:
a) De ti~o abierto o de mezcla, donde una fracción de
vapor <le c...lta presión proveniente de la turbina se
mezcla con el fluido que es bombeado de 'Jde el pozo ,
del condensador; luego ha de utilizo.rse unO. bomba
,
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. 198
para llevar esta mezcla ( nr;u::l líquido. ca.liente) ha.s -t ::l la presi6n de oneraci6n de la caldera. (ver Fig .
7.6.). •
b) De tiu o cerrado con bomba de condensado : no es otra
cosa que un in terc8.mbiador (\e tubos y cnrcc..sa; por
108 tub os circula el agua. fr í a impulsacia PO! Ul''}!?. bom -ba de alta presi6n (proveniente del pozo de c onden~a -ci6n ) y por la carcasa circula une. frncci6n de vapor
que viene de la turbina; el vapor se condensa en con -tacto con los tubos fríos , calentsndo el . agua ; pos
t eri ormente , e l conc1ens3.r: o se impulsa por medio de
una bomba para para mezclarlo con el agua que sale
de los tuboc (ver Fig .7.7.)
•
SOMBA pe CON PENSAD"
.
Vit'ne J~L ('ondt'n~p. do o('
Fig.7.7.- Precalentador .de agua de alimentaci6n de tipo cerr3.do con bómba ce condensad o •
c) De tip o cerrado con flujo ce conclensndo, a través
de una tra'1lpa , hacia el "90zo de conl1.ens aci6n del
·condensac.or: Básicamente -funciona i gus.lr.1en te al 8.n -terior; el vapor condensado pasa a través de una tram -pa, la cual es un dispositivo de ta~año pequelio pero
de gran área de transferencia de calor y, p or lo mi~
mo, impide que cualQ.uier ca.ntidad de vap ibr pase como
tal, es decir, asegura concJensaci6n .1/111"" tI~ ItI.
(u"bi"t\.
total. Y"t."~ JI' lA. fu, áí"""
polO
Fig.7. 8.- Procalentad or de tipo cerI'ad o con flujo de condenand o hacia. el pozo del condensad or.
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• . '
199 • •
la) Eficiencias de los ciclos de notenci~
•
• o _t.
a) Las bases de análisis l as tomamos idealmentc, es d~
cir, asul1imos que cada e Q.uipo constitutivo opera c.2,
mo volumen de . con trol con proce so en fluj o es ta'ci o
nario y con efectos despreciables de enercía cinéti -ca y potencial.
b) Para el Ciclo de Rankine Bás ico o con S01)reculenta
miento tendremos (ver' Fig.7.1.): •
i. En la turbina, aceptando que tenga una 'eficiencia
térmica f{M 61.0; si se toma conlO estarl o ideal
2' uno tal que posea s2'= sI y P2'= P2 :
(7.1) •
• • En la bomba ,
es t8C"..0 i deal /~ t • ~~. se t OID.c.'lr a un ,
que 8 4 ,= 83 Y P4'= P4 , con una eficiencia
•
1{,B ,
m~ca • A8~:
iii. En la caldera:
,
h4= h3+ \VB
qA= h l - 114
iv. En el condensador:
•
•
h 2= h1- wM
qB= h2- h3
6 qH= qA - Y{M+- VlB
( 7-/¡.)
( 7.5)
(7.6)
(7.6')
v. Eficiciencia térmica del ciclo
'1l == wN/qA = (wM- VlB)/qA • •
vi. Calor y potencia
• ,
• • • w = m( ""llle VI ) • V1r - 'l/B
- m·"'N= -N B ;1
• • • ~= m(qA- W
N) • Q - W - m.q = - B A N
t al
tér -
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e
200
e) Para el Ciclo d(~ R3,nlcine con Rccc.lentnmiento (ver
Fig 0704.):
i. En la turbina :
VI = r~
ii. En la bomba :
lii. En la. caldera :
iv o En el conclensacJ. or:
qn= h4 - h 5= qA - (\V~1- ".'lB)
v. Eficiencia térmica del ciclo:
• fJ1 = V! / a = ("" - VI. ) / C1 • '( N -A M n -.a
(708)
(7.10)
(7.11) •
«h - h )+(h - h )-(h - h » . l ' .. . '2' . . . J . . 4' .' . 6 - - "5' , . r ,. ._ • • T •
• «hl - h 6)+(h3
- h 2» ,
d) Para el Ciclo Re[ enerativo (ver Pig07.6.):
•
•
i. B2.1ance de !llo.tGria: Por 1, 6 Y 7 circula
m • Si se 'hace lUla. ex tre.cci6n de en la pri
•
uuede definir la -mera. etap2.. C1e la turbina, se
fracci6n extraida y = m2/m • pero como se tie
ne que , es decir, la fracci6n de
ID2.sa aue nasa Dor 3 ~ . - serc1. • l-y
ii. En el calentador de agua, asumiendo operaci6n
adiabática. y sin trabajo:
y.h2+ (1-Y)h5= h6 (7.13)
es decir, ,y = (h6
- h5)/(h
2- h
5)
iii. En la turbina:
(7.14)
(7.15)
iv. En las bombas:
\VBB= (l-y )(h5- h 4 "
wB.t\= h 7- h6
VlB= wBA + \~¡BB
v. En la caldera:
(7016)
(7017)
(7 .. 18 )
(7.19)
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.'
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201
vi. En el condensador:
(7.20 )
vii. Eficiencin t~rmica del ciclo:
f = (h1- h,2)-(h1 - h 6).+«1-Y)«h2-11j-(h5- h 4 ).ll
h 1- h7 (7.21)
•
7.2. OICLOi.l PARA MAQUnlAS DE COWffiUSTION INTERNA TIPO MOTOR DE EXPLOSION (5),(6).
a. Los motores (le explosión son máquinas de combusti6n inter -na de cilindro y énbolo, en las cU8.1es la reacci6n del
combustible con el oxígeno ci.el a ire se realiza bien por
chispe, (motor Otto) o 1)or cOlu:prcsión (motor Diesel) .
En estos equipos, la ener.si2. Q..uímica c:.el cO,llbustible se
transforma en enerf"ía mec2,nic8. por e~::plosi6n ele los Bases
encerrados a alta ~resi6n en el cilin~ro; esta energ{a me -cánic9, es es tr2.ns:n~tida :por el éI1bolo que se mueve, a la
palanca de transmici6n o biela y, de ésta.a un eje excéntr.i
co o cigüefíal; e. su vez, el cigll.eñal Llueve el volante.
El ~mbolo o p iSl;6n, dentro del cilin(~ro, no puede moverse
libremente, está restringido por el niseño. Su desplaza
mien to se realiza r1esde el tt1'lill to rnue~to sU:gerior (pms) 11
•
o extremo de la culata (el más cercano al punto ue ignici6n),
hasta el "punto muerto inferior (pmi)" o del extremo del
cigueiíal (el más alejado del plmto de ignici6n). Así, el
volumen barrido entre estos dos puntos extremos se denomi -na "carrera del pist6n" 6 "cilindrada". El volumen que
hay por encima del pros se denomina "volumen muerto lf ó
"espacio muerto" y"por lo general, es medido como una
fracción 1e la carrera.
Si VD es la carrera, y VNI. es el espacio muerto"se
tendrá que , d onele a es lID número 1)ositivo •
mucho menor que la unidad.
•
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,
...
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202
En 18. incJus tri8 De fabrican motores de CU8.. tro y de (10S
tiempos, siendo éstos {ll tirn03 menos eficientes que los pri -meros, pero mucho más pequeños y livianos Generalmente.
En estas notas s610 nos ocuparemos de los ciclos i deales
para motores de cuatro tiempos; estos ciclos se denominan
"ciclos estándar de aire;; ya que mnestr8n cualitativamente
el funciona.miento de un motor real, suponie~lc1o Clue el flui -do o.e trabaj o cs tan solo aire seco •
•
b. Ciclo Otto: Los cuatro tiempos de lill motor Otto son los •
siguientes:
1) Tiempo 1: Cerrera de Admisión. Estando el uist6n en el
pms se abre la válvula de aJ..misi6n ?3.l"3 aejar pa.sar una
lo cual suce~e has mezcla etornizada de fSasolina y aire,
ta cuanco el ~istón llega al p~i o
-
2) Tiempo 11: Carrera de compresión. Ocurre cuanfw l .').s v41
3)
vulas de admisi6n y descarGa están cO:!1:!:11ots.m.ente
claS, mientras el pist6n se oirice nuev:J.illonte al
corra -pms •
Momentos antes de alcanzarlo, salta 12.. chispa el~ctri
ca da la bujia y se enciende la mezcla com~rimidR' la
cu21 en el pms alcanza su ffi3xima presi6n.
-Tiempo 111: Carrera de potencia. expansión nrodu .LB se -ce npr el cho(lue e:<:-plosivo de los gFlses ~ ne cO~1bus tión
contra la cara del pistón, lo cual h9.ce que el émbolo • .
ráp irlamen te hacia el • nroducienc1o tra-se mueVa pml , •
bajo . La acci6n es tal que, por reacción, locra que el
volante de dos vueltas corn:r:letas,
r1a completar nuevamente el ciclo
con lo cual se logra -de cuatro tiempos • •
4) Tiempo IV: Carrera 'de descar~·2.. L8. expulsión ele los e§;.
ses de combustión exhaustos se cO:!lpleta 0.1 paGar el pis -tón nuevamente al pms con la válvula ele descar r-a abier -ta, quedando listo el dispositivo 'Dara co:nenZ:lr un vue -vo ciclo.
Cuanüo se quiere "simular" el ciclo, utili?anclo aire como
•
•
•
•
•
.. •
•
•
203
fluicl0 ele trabaj o, ir1ealmen te la admisi6n y la e.:pulsi6n
se hacen a la misffi3 prE>si6n pero en sentido oIJuesto; por
lo tanto, estos dos procesos se anulQn , dando lun:::'1..r 'J. un
c ic 1 o cerr::.rl o co~o se aprecia en ln Fi~. 7.9. p ~
T
0 ... ----------- I
VD -,--+11 V 5
Fig.7.9.- DiaGramas para aire 6 Ciclo
P-V y TEstánclaI' de
elel Ciclo Otto.
(;,e Otto
Proceso ,
0-1
1 - 2
2 '- 3
3 - 4
4 - O
•
Si nulf1 • • . - «'. I
Carrera ele admisi6n . Reem.1)1~".Z'ar1a por u.n. proceso te6rico adiabático e isob!;.rico .
Carrera ele com-or.si6n. Reemolazada •
por una com -presi6n adiabática-reversible .
Ignici6n por chispa. Ideallcnte es ree:!l.:'llazada por un su~ini8tro ue cslor externo a volumen constan te. La cn"1 tida(} e.e calor suministra -da debe ser igual a la can'ti'lac1 de calor libe-rada en la combusti6n real.
Carrera de potencia . Reemplnzadapor una expansi6n adiabática-reversible •
Carrera de descarga . ReeT!l~)l:::tzacla por un retiro de calor isométrico 4-1 y una uescarea te6ri ca adiabática e isobárica 1-0 •
Puede not9..rse ,c6:no el trabaj o 0-1 tiene la mism.a magni
tud, pero signo contrario, al trabajo 1-0, por lo tanto,
el trabajo neto del ciclo está representado por el área
sombreada. •
Sí, qA= calor suministrado; q~= calor retir8do , y
1{= eficiencia t&rmica del ciclo, y tomando el aire seco
como gas ideal, poelemos hacer los esti:a.ativos de elos formas,
usa.1'ldo las tablas de ' propiedades termo(1inámic".3 del aire
o usanuo el calor específico pro:nc('io COtl':>tantc virtu' 1-
mente irual al medido a 2SoC. En este último caso:
•
•
•
..
•
204 .
f= 1 - (qB/QA) (7.22)
qB= cV( T4
- TI) - cVT
1 ( (T 4/Tl) - 1 ) -•
DA= cy (T3- T
2) - CVT
2«T
3/T
2) - 1 ) -
En los nrocesos'J.di2.báticos-reversibles o isoentr6picos:
•
. .
Haciendo las reorganizaciones algebraicas convenientes:
~ = 1 - (T /T ) = 1 - (y /v )l-k (7.27) 'C 1 2 l 2
El término Vl/V2 se denomina comunmente rclaci6n de com -
presi6n, es elecir , volumentotal .... del cilinüro sobre volu-
men mue-rto ,
•
Entonces:
En caso de uSar las tablas de propiec'<.:C' es terrJ.oc1inquic8.S
del 2,;re (proc('c1imiento más exacto) (~e1Jer~ eV2.,lu2rse un
valor de la relaci6n de capaCidades calorífica k prom~
dio, a partir de relaciones convenientes.
c. Ciclo Diesel: Los cuatro tiempos ' cel motor Diesel son si
milareas a los del motor Otto:
1) Tiem~o 1: Carrera de admisi6n. En este caso 8610 es ad -mitido aire •
•
2) Tiempo II. Carrera de compresión. 3610 se comprime el .
aire admitido. Cuando el émbolo est6. próximo a llecar
a su pms se inyecta el combustible atomizauo a alta
presi6n; una vez se tiene la mezcla y se ha alcanzado
la máxima presi6n ya en el retorno hacia el • pm). , se
produce la autoignici6n. A 'continuación se sibue
tros dos tiempoa similares a los del ciclo otto.
con o
3) Tiempo 111: Carrera de potencia. No empieza desde el
pms sino más adelante.
4) Tiempo IV: Carrera de descarea.
-
• 205
Este ciclo tpmbién nuede sirnul'-'roe con aire seco:
'" 0---- --- ::-~21,
•
T
•
,
. Fig.7.10.- Diagramas para aire o Ciclo
p-y y Estándar
S T-0 oel Ciclo Diesel de Diesel.
Proceso . Simula --~~~----------------------------------------_.--
0.- 1 •
1 - 2
2 - 3
3 - 4
4 - O
Carrera oe admisi6n . ReeplRzaoa Dar un pro -ceso teórico adiabático e ioobárico •
Carrera de compresión. Reempl~zaca por una compresión isoen tr6pic8 .• E>J.sta aquí 8:nbos c1:, clos, el real y el ideal, utilizan el mismo fluido, aire.
Autoignici6n por c08presi6n. Idea~ente es roempl8.zaclo por 1).11 suministro isobárico de calor.externo. La cantidar oe calor sUIi¡inistrada debe ser ifV.al a la can. tic".ad d e calor liberada en la combusti6n real •
•
Carrera de potencia. Reeplo.zada por una expansi6n isoentrópica •
. Carrera de c1esoarea. Reemple.zac1a por un reti -ro de calor isométrico 4-1 y u..l1a c"'..escarga te6rica adiabática e isobárica 1-0 •
Asumienao TIgra el aire • cp y cy constantes , se tendrá: •
~Diesel= 1 - - (Cy (T4
- Tl )/Cp (T3
- T2)) (7.29)
T3/T
4 = (Y4/V3)k-l (7.30)
. Sea r = relaci6n de admisión o relaci6n de combusti6n:
C
•
•
•
• , •
•
206
7.3. CICLOS PARA Cor.1PRESORES DE GASE~ y VAPORES (7),( 3 ).
a. CIRsificQci6n: • I •
Desde el punto de vista mec8.nico los COín -presores pueden clasificarse como de desplazamiento posit!
vo (o ele cilindro y émbolo) y de movL.1Íento circul::.r CO{l
tinuo (o de rotor y eje). Desde el punto de vista t~rmi
co-ideal, los compresores se -oueoen considera.r adi<:tbp.ti
cos, isotérmi cos o -oolitrópicos. Desde el ptmto de vista
d~ la. presión de descarga pueLien ser: ventiladores, cuaQ. •
do se logra incrementar J.a ener~ía cinétic3 del fluido n~
ro la presión no se aumenta mayormente; so:?ladoreo, cuanc.!.o
se logra un meci2.no aumento de presión y un meci8no au~ne!l
to de energía cinética; compresoros propinffi nte dichos ,
c11<'.nclo el aumento de presión es consic'ie-rable rero 18, ener -e;1a. cinética no aument8. mayor mente; bo'c.b'J.s de vacío, cuan
do la descarga se hace a presión ~tmosférica , siendo Dor •
consieu.ien te 13. ac1:nisión 8 menor Dre oi ón ql1 e la n. t,nosfÉ-• rlca. •
Nos ocuparemos de los co;npresoI'e;s propiar:,en te dicho o , de
tipo adiabático, cuyo fluido de trabajo puede ser un ga.3
(como aire) o un vapor (como un refrigerante).
-
b. Ciclos de compresi6n : Un compresor es un equipo de conveE.
si6n de energía ya que convierte el trabajo mecánico en
energía almacenada en el fluido de trabajo a alta presi6n.
Este fluido así comprimido puede ser trans90rtaa o f~cil-
, mente por \ma tubería, puede ser almacenado en un tanque
de poco volumen para ser usado en posteriores procesos, o
como fuerza motriz de equipos neumá.ticos (por ejemnlo),etc.
En los compresores alternativos, el fluido ce trabajo eu
admi tido' cuando jústamente la presión interna sea li[:era
mente menor que la ~resi6n de ad~isión, con lo cual se l~
era que la válvula de admisi6n se abra. El fluic10 llena
el cilin{\ro hasta cuando el pist6n lla['"R 3. su • pml ,mo-
mento en el cual el c~lbio de dirección c.¡el étnbolohace que I
la presi6n interna aumente, cerrando así l a válvulA. ne
•
•
207
ieoentr6pico) es una expansi6n 0.el espacio muerto . En el
ciclo (b) , para compresi6n isoen tr6pica, el ciclo te6ri
co A-7-B-B-A, representa el comportamiento de una máqui
na. alternativa hipotética 3in espacio muerto .
c. !!'!lbqJo en comuresor,cs: Si el estado de entrada es 1
y el de salida es 2 t hacemos ." ~ = -c W12 • Entonces, en
términos generales asumiendo flujo est3.cionario con efec
tds despreciables de energía cinética y potenci31, y en
el caso adiabático:
donde es medido a s - s y 2'- 1
En el caso de un gas ideal con c = cte t Po proceso isoentr6pico, se tendrá:
•
•
k = cte y
(T T) T «T /T) 1) T «p !p )(k-l)/k_l) wc= cp 2- 1 - cp 1 2 1 - = cp 1 2 1
( ,.,.34) • En el caso de un Gas ideal con
térmico, se tendrá:
c == cte Po y proces o 1S0-
wc= Cp Tl eln(P2JP1 ) = qc (7.35)
7.4.- CICLO DE REFRIGERACION POR COMPRESION DE UN VA.POR (9),(10)
a. Proceso de, refrip:,er~.ci611: En términos .::-enerales , cuando se
habla .de refrigerac i6n se e!ltience que se desea conseEuir
un recinto que tenEa una temperatura unferior ,que la del
ambiente. Es claro que este ~o puede ser un nroceso expo~
táneo dado que implica transferencia ele calor desd e un f~ . ,
co frío a uno caliente. Por lo tanto, se hace necesario u-
tilizar un fluido refrigerante al cual pueda bajársele
fáci]~ente la temperatura por medio de una eNpansi6n de
Joule-Thompson (sin calor y sin trabajO); una válvula de
estrangulaci6n logra esto muy econ6raicamente. Corno se ne -cesitan dos niveles de presi6n para la expansi6n, el flui -do expandido habrá que cOrtl-rrimirlo hElsta el nivel donde
comienza la expansi6n •
•
,
•
•
•
•
•
•
...
208
b. Esquem~ mini~o b&sico:
.'
I EHAC/O I RHR/~EAOo 1
Q& • >1
I I I
. ,
COMPR(~OR
UPAf.J', O,", I~O ""LP"A
. Fig.7.12.- Esquema de 1m arrep-lo minim.o para un sistema cíclico de refrieeración por cO!ll:9l'eGi6n de un V8. -por ó ciclo de refriceraci6n mecánica .
El refrie;erante, idealmente, en estado eJe V.S.S. en 1
es comprimic1o H('iabáticamente hasta lograr la presi6n de
saturación a la teIÍrperatura 8.mbiente TA
= T3
(estado 2
V .R.); <9.espués se logra una cO!lclensaci6n tat9.1 tr8.n~firien -do calor isob&ricamente 0.1 am.biente hRsta 10.frar L.S. en
el estado 3 , en donde el fluido entra q la v8.1vula ae e" ~'.
pansión para bajar la temperatura y 18. prt·. 3i6n 2. 12.s con-•
diciones del estado 4 (V. H.). Dentro ¿e l espacio re
frigerado se loera una eva:poruC'ión isotér.aica e' isob3.ric3.
para volver a comenzar el ciclo.
-
c. Ciclo b,8.sico _i0e2.1: Asumiendo fluj o est'3.cionr,.rio con efe.2,
tos des~reciables de energía cinétic~ y potencial .
Proceso
1 - 2
2 - 3
3 - 4
4 - 1
SegÚn lo
e ,. ., onC:lClon • • • • • •
Compresi6n isoentrónica. • w = h - h e 2 1
•
Retiro de calor isobárico. n = h - h3 -A 2
Es traneulaci6n de J oule-Tho,npson. h = h 3 4 Recen~i6n de calor isotérmica e isobúrico..
~
qB= h l - h 4= h l - h 3= qA- Wc
que oe ha dicho se tendrá. oue h l es l~ ental-
•
pia de V.S.S. (h ) la ter:roera tura del • refri-a esp2:.c lO f!
•
geraG.o ( TB
) • h3 es la en tulpiu de I t.' ( hf
) 0 . 18. , ..!. ü.
tempera tura ambiente ( TA
) • h2
es mediclo o. a - S = S f "'2 1 g
•
209
tempera turo, c'lcseaclu dentro del cspacio refriCeracl o.
decir , de acuerdo a lo 2.nterior, COllocie~llJ_ o t3.n !Jolo
Es
y TB
se puec e definir el coeficiente oc operaci6n del
ciclo de refri6eraci6n mecánica.
•
T •
•
"-----,;a..1
/" Fig.7.13.- Diagr anl':l. CUéJ_lito.tivo T-s del Ciclo I Jeo,l
de Refriceraci6n por Comuresi6n ue ~m Vapor o Ciclo Ideal de -Refrigeración tiec&nica.
• •
7.5.- CARTA PSICRO~.:ETRICA y ACONDICIONA1\IIENTO DE AIRE (11),(12) •
.:llt:,'1.Ula S d e sus ?rin -cip3.les propiedades han sido enunciac 8s en el ca11 í tulo 111
de estas notas (ver ecu2ciones 3.13 , 3.19 , 3.25 , y 3 . 26) • •
Esta mezcla ['aseosa, que puel'l e ser consideraQa COJlO un
ideal, es primordialmente importe.nte pues se treta del
aire atmosférico que r SSpirQffi OS y, por lo tanto, será el
fluido de trap2jo en 108 procesos de acondicion~niento del
hábitat par~ el hombre.
b. ProTJiec1ao es b2.s iCQS (1 e las m.ezcla s aire-vaoor de aDUa o . . . .. mezcl~s psicrocrétricr s:
•
1) Punto de rocio: es la temperatura a la cual el vapor
justamen te comienza a condensar, cuando 13. rJ.ezcla se
enfria a presi6n const2llte. -
2) Temperatura de bulbo seco (TBS): es la temperatura que
indica un term6metro ordinario introducido en la mezcla .
3) Tempera~lra de bulbo húmedo (TBR): es la que indica un
teTIfi6metro cubierto con un material absoruente (algodón,
por ejem~lo) a manera de mecha , saturado con líquido,
cuando alcanza el equilibrio térmico con la mezcla a
la cual se le está haciendo la medición •
•
...
•
210 •
4 ) Aire saturaclo : Se (iice que un3, mezcla aire-vD,por de
aeua. está saturado cUQndo, un:1 mínina Y'f'ducci6n en la
tempera turn a pre8i6n constante h2ce que parte (.lel VD,
por se conden3e . j~s (lecir , en e l punto de rocío 8':~Jtpre
se tendrá aire sa tu.rac1o y lo. presi6n pqrcial (] el vapor
en la mezcla es la presi6n de saturaci6n corresponüien -te a la temperatura de la mezcla . Quede. claro que cu.-.,.n -
,
el aire no está saturado el vapor presente en la mezcla •
se encontrará como vapor recalentado , y por lo ' mismo ,
su presi6n parcial será menor Que la prcsi6n , de vapor
a la temperatura de la mezcla .
5) Humedad relativa ( ~ ) : es la relaci6n entre In masa •
real del vapor y la masa de vanor requerida p[~ra prod~
c ir una mezcla aire-vapor ( 1 e acua sa t-uracla , a 13. mis:a.a . temperatura . Si cada cO;:;lponente S8 cOJlsic', er:..'.. c omo
ideal , al i~al que tOGa la mczc18 , 813 ten '1 reí. :
m / ror. = ( p v/R T)/( P V/U 'r ) = p /p v ua . v v g v v . g
( 7 . 37 )
P - presi 6n p8.rcial del vapor en 12 mezcla v
P = pres i6n de sa~~raci6ll del vapor a la tempe~at-ug r a de la mezcla .
6) H~unedad especí fica o relaci6n de hThuedad (~) : es la
relación entre la masa del vapor y la masa del aire
w = !1l / m v a
( 7 . 38 )
'I1ly= masa de vapor , y , ID = masa de aire a
. w = (p V . 11 IR. T ) / ( p V. M IR. T ) = (r.~ !1:¡1 ) ( p /p ) ( 7 • 39 )
v v a a v 8 v a
w= 0. 622 (P / p ) = 0 . 622 .P /(p - p) ( 7 . 40 ) v a v v
w = O. 622 • ~ • p /p ( 7 • 40 1 ) g a
7) Grado de sat u r a c i6n <f) : es lo. rc12ci6n entre l a hume
dad esp e c í fica, real y la humed8.c1 específi ca elel aire
saturad o a la temDerntura de bul bo seco ,
M = fJ} /w '" sat
( 7 . 41 )
( 0 . 622 . P /( p - P »/( 0 . 622 . P /( p - p » v v {!, g
~(P - P )/(p - p ) (7.4 2 ') g v
•
• 211
Pesto aue P ... v y P son péquefíPls compara,clas con 18. g
prE:si6n total P , el rrado ue 88 turaci6n e s n .... rox im:_L-
damente igu9.l a la humedad rela tiva para cstas mczcl~lS
aire-vapor <1 e aeua a temperaturas y presione '1 embiante •
. . ,
Según lo anterior, un proceso él humedad eopecífica const3Jl -te es aquel en el cual no se a1.lffiCn ta ni cJ imninuye 12 hu!"...:.e -dad ele la mezcla . Si el proceso SE: efectua a prE:'<ü6n tot?.l
constg.nte y a humedad específica constante, la :rl,t;:~:Ji611
parcial (lel vapor permanece también cons.:liante .
Cuando l a lllezcla está. totaJJnente s3.turac1a (~ = lOO/~), en
el punto de rocío, la presi6u. pqrcial {'el vapor e3 i Lual
a la presi6n de s3.turaci6n a esa tempera tura, es de cir,
p = P (evaluada a la tem~eratura ae rocío) ; por lo v g
tanto, las temper?.turas de bulbo seco ~r bulbo hÚlle6ó son
las mismas .
P 1 tu '6 .:1 - " • • c. roceso ce 8'1 r:lCl n 8r'1~U) ' l"tlC~ : , I 4 = = .
Fig. 7.14. Proceso (1 e sa turaci6n adi?b3. tiCé), p':!.r::!. una mezcla de aire y varor de agua •
Una mezcla aire-vanor de agua se hace pasar por u~ reci
piente que contiene una cantidad <'le agua lírluida (qUE: p0E,
manece conste.nte) durante el tiempo ne<.:es.J.rio como liaru
que la mezcla c;aseosa abandone el reciuiente en estado
saturado. Continuamente se suministra líc;ui<lO fr f-'d CO él. la
temperatura de salida de la mezcla gRseosa , para ir com
pensando el agua que va retirando el aire . El r ecÍT)iente
está perfect8.mente a~slado pora que no haya interC"l!;lbio de
cRlor con 108 alrddeuores . ARillniGnoo proceso en flujo c~
tRcionario sin proc1ucci6n ni COl1o.:>urno ele trabajo, pouremos
enlicar la primera ley de la termodinálllÍc:J.:
•
,
,
...
•
212
m h-l + m lh l+(m 2- m 1)hf2= m h 2+ ID 2h 2 a a v v v v a B v v_ ( 7.43)
Diviende por
Además:
y
ID : a
(7.43')
Despejando la hU;:J.edad específica a la entrada: •
tV = 1
cua. ( T 2 - TI) +uJ2hf r2
hv1- hf2
SegÚn ec.(7.46), la humedad específica de una mezcla aire-
v~por de agua puede determinarse mediante la meclici6n de
Nótese aue el subíndice a - corresponde al
aire seco y el subíndice v corresponde al vapor p'e agua.
Experimen talmen te, se ha "pod ido de termin8.r que la te!:lperE"L
tura de bulbo húmedo oe una mezcla aire-va~:)Qr de agua es
aproxinac amente igu3.1 a la temperatura c:e saturaci6n adi3,
bática.
d. Aproximaciones para las condiciones de bulbo hú~edo: ,. • • " I
P t tu ~ -40 0F Y 250 0F . d ara empera ras enIJre y presJ.ones e vª, .
por menores de 2psia, se cUlnple con gran aproximaci6n la
siguiente expresi6n para la ent3.1pia del vapor de agua en
mezclas psicrom~tricas (con aire atmosf~rico) :
hV': 1061.0 + 0.445 .T , Btu/lbm (7.47) o T : temperatura del vapor en F •
Cuando se presenta congelación del vapor, debe tenerse en
cuenta la cantiClad de energía invo1ucrac3a en el cambio de
( 61 'd) P t tu t 40° 320F, fase vanor-s J. o. ara emper~ ras en re - F Y
se cumplen las siguientes aproximaciones :
Calor latente de sublimación: 1220 Btu/lbm
Entalpía de hielo saturado (equilibrio s61ido-vapor):
hi= -158.9 + 0~467 T ,Btu/lbm (7.48)
o T: en F
Enereía interna del vapor de agua :
u = 1010.3 + 0.335 T ,Btu/lbm g
o (T en F) (7.49)
••
•
Prcsi6n ~e v~nor:
P = g
5.1030.exp(lB.42 - (11. J590/T»
T: temner~t turFl. en oH
213
( 7.50)
TOffi'l,.D.l\o la 8proxi,rlf:l.ci6n de la ec .(7.47), , ,
porrd obtener • •
por reemolazos convenic'1tcs, la si[1.lÍente expresi~>n "9 .ra
la preSi6n de v:;>.nor en fU.l'1ci6n de 18.q con ~ icion(.'c; de bul
bo húmedo:
. p = p - «p - P )(TES - TBH»/(2300 - TER) v gH gH
P H: presión ele sntur:3.ci6n , D8i:-,., corre.;:;:>orlf tiente 3-
g la tereDera tu::ca de bulbo hÚ; .. 6r'! o
P : Presi6n total de la mezcla ,
T:3S y TBH: te:nperatllra ele bulbo seco y temperatura de bulbo hÚJue::1o, l'es!,ectiv .:lcnte, °F.
Para temper8.turos ce bulbo húTIcdo inferioY'p3 8
Dooli te reco'1 ien:)'l 18. sifUien te e),tn'0~)i ~~l:
( 7 . 5?)
o 32 F,
e. Lg. Cg,rtn Psicro~lé . 'Y'lC~' ~ , . Las re> .:: en t8,(l';,s fin terior
• men te ha.l1 aido re sue 1 t2.s' para v8.rie.s e o.'lb in::.ciones de
TES Y TEH Y con sus Tesul tacos se ha tl~DZ2..do Ull ciiagra
ma que se conoce como tiJa c8.rta nSiCrO:ll":tric9.". J~l cJiagra -ma se construye p9.ra cierto valor ele presi6n total (p) que
generalmente es 12. atmosférica (14.6960 '9si~. ); por lo
tanto, la carta es solrunente útil par3 mezclas aire seco-• .
vapor ce 8gua (6 rlezcla psicrométrica) El pre3i6n total de
una at-f.l6sf'era absoluta.
Es esta carta también se represent2n línea3 de volumen
con3tante, la3 cue.les proporcion::m el volu:nen d e la mez
cla aire-vapor por unidad de masa de ~irp seco; est-B par~
me tro se acostu:nbra llamar "volumen llúlnec.:'o de ln mez cla",
y se denota Dor vH • • ( 7.53)
El verdadero volu::Jen especifico de lo. mezcla v - V/m
puede obtenerse el po.rtir (lel bal'lIlce (1e :r.'ttt'ri). y la ec.
(7.53), as1:
-
..
214
m = m + m - m (1 + w) a v a.
( 7.54 • )
Por lo general, en l a mayoría de los procesos m a
es una
cantidad invariable; as í vH
es de gran ut'ilidau en l a'
se.luci6n de problemas jJ>rácticos.
La carta psicr'ométrica ta:nbién presen ta valores de las -entalpías de la mezcla por unidad ele masa de aire, seco .
Este parámetro se denomina "enta lpía húmeda de :;La mezcla ll
t Y pura su cá.lculo se toman distintos estados de re -ferencia, dep~nd iendo de las necesiclac.es y de: los invest!
gadores que hayan construido el d i agr ama ; en lo s libros de
Hol'1lan y de Van Wylen y SOJ1...nte.g se tienen los sir,uientes
estados de referencia:
Entalpía de ,.:tire se co a OOF = 0.0 Btu/lbm
Enta lpía, de C¡;9,:UQ líquida ( sat) a 320F = 0.0 Btu)l'bill
Así, 19, entalpía p8,rB la mezcla se p odrá. calcula r:
R=mh+ mh a a v v
dividiendo por ID a
• • h_J= H/m = h + \.O h -h a a v ( 7.56)
o condiciones embientilles nOl"'rna les (TES entre 32 F Y
Y presión total P de 1.0 a.tilla), cOn gr&'1 o.proxi.llla-
ci6n resulta que las líne~¡,s de TER constante son prácti -camente 11'neas (le entalpía h{ulleüa cons tante (el error es
menor del 1;&). •
Pura un cierto valor de presi6n total de mezcla (por ejem -plo 14,6960 nsi8,), la pre~3i6n :9arcial del vapor de agua. es
una función d irecta (le 18 hume r1 ad específica (recordar que
(J) :::: O. 622P /p ), ·1 e ffi811.er9. que pueden usarse ven taj osarnen v a -
te las dos or{enac1,,,s de l a carta psicrornétrica para deter
minar los valores de P. v
Ahora, lo más ventajoso parél el estudiante os conocer las
distintas cartas Que se presentan, para poderlas manejar.
•
...
•
•
d ... V\ eL.. ~
n? ....
lit o o-q > ~
A <: ~ llJ o..J ~ (L
215
1':: J.O (rima.. = "le W
s. .. t.... Cl > f
...o -.;
~
<t ~ \J cu .¡ \q
- ~ ~ <-~ ..... o- ti '4')
~ ~/O{/O ~ ¡
-S)
A--~ A \o-w <>
"'-:t: :l :z:
TEMPfRATURA JlE Bf)l80 SE.CO·,) TfJS j 0f
Fig.7.15.- Diagrarna cualitativo c1e una Carta Psicro~nétrica. para l. O a tma . ¿te presi6n tota l c te .
f. Princi"Oales procesos (1e 2 onc1icioTI2.mien to (l.e • 2.1 ... ·e : .. . __ 0.. *_. _ ... • • 1=
Dado que el estudiante puede ampliar mej or l a infol~m3.ción -
ob servando los textos recomeneb .c1 os en l·':). bibliocr.:..1fÍEt , t G.n
s610 se darán ¡os nombres más u sados fe cst03 · ~roCeS OS.
La aplicación cel análisis termodin2~n.lico par a proces os de
acondicionamiento de aire, puede sintetiz8r's e y explic 9..rse
fácilmente , utilizando 1.LYl diagrama psi cromé tr:Lco l)ara cada . .
caso específico.
• Los siguientes son los pric i pa1es procesos pe.ra acondici~
namiento 'de aire: •
1) Dehumidificación por enfriamiento
2) Enfriamiento por evapora ci6n
3) Humidificaci6n por calentamiento
4) Mezcla ac1iabá tica de dos corrien t P. s de a i re hÚúle::.:. o
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Referencias del capí tl.llo VII ... • I I .. .
(1) D.pp.346-360 ( 7) D.pp.360-368 ( 12) C. pp .540-577
( 2) C.pp.350-418 ( 8) Copp.194-221
(3) J. • (4) B. (9) D.pp.392-394 , ( 5) D.pp.363-374 (lO)oC.PP.512-539
( 6) C.pp.222-255 (11) D.pp.271-305
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