AVISO

ATENTO AVISO

Esta semana no habrá clase debido a cuestiones administrativas, favor de utilizar el tiempo de clase para repasar los temas de la unidad 3. Deberán entregar por parejas como mínimo dos ejercicios de balance de energía o temas relacionados.

Recuerden que el examen de la unidad 3 está programado para el 10 de Mayo.

Saludos.

Examen de nivelación de la unidad 1

AVISO

La revisión del examen de nivelación presentado el sábado 24 de abril será a partir del día de mañana (martes 27 de Abril) en el horario para asesorías publicado en este blog.

La revisión de examen es individual y la calificación será asentada en sistema hasta la primera semana de Junio.

Saludos.

Libro recomendado

El siguiente libro contiene la mayoría de los temas estudiados en clase y contenidos en el programa de estudios; cuenta con la ventaja de tener ejercicios resueltos y explicados. Al final de cada capítulo tiene una serie de ejercicios propuestos.

Termodinámica para Ingeniería

Serie Schaum

Autores: Merle C. Potter, Craig W. Somerton

Ed. Mc Graw Hill

1ra. Edición

ISBN. 9788448142827

Echale un vistazo en google books.

Se encuentra disponible en librería Gandhi o puede solicitarse en alguna librería local (librería imagen, librería morelos, librería de cristal, etc).

Sadi Carnot y la eficiencia energética

Se considera como fundador de la termodinámica al Ingeniero francés Sadi Carnot (1796-1832), debido a que introduce el concepto de reversibilidad en el análisis de máquinas térmicas. Una máquina térmica es un dispositivo mecánico que transforma el calor en trabajo mecánico aprovechable (por ejemplo, un motor accionado por vapor de agua).

En 1824 (a la edad de 28 años) publica una memoria titulada: "Reflexiones sobre la potencia motriz del calor y sobre las máquinas apropiadas para desarrollar esta potencia".

"A menudo se ha planteado la cuestión sobre si la potencia motriz del calor es limitada o infinita; el que si mejoras posibles a estas máquinas de vapor tienen un límite asignable, un límite que, en la naturaleza de las cosas, no pueda excederse por medio alguno, o si, por lo contrario, estas mejoras pueden extenderse indefinidamente".

Las primeras locomotoras a vapor fueron construidas a principios del siglo XIX

A Carnot se le ocurrió que podría diseñarse una máquina térmica eficiente de tal forma que no existíesen flujos de calor desaprovechables durante su operación. Por lo realiza un modelo ideal de máquina térmica donde sólo existen dos depósitos, una fuente térmica de donde la máquina extraé calor para operar y, una fuente fría, a la cual se le suministra el calor no aprovechable. Desarrolló lo que ahora se conoce como ciclo de Carnot, y mediante éste se demuestra que ni siquiera las máquinas térmicas ideales pueden tener una eficiencia energética de 100%; es decir, no es posible construir un dispositivo mecánico que sea capaz de transformar totalmente el calor en trabajo.

Esta contribución teórica da origen a la segunda ley de la termodinámica, posteriormente fue tomada por Clausius, quien desarrollo los cálculos matemáticos para ésta.

Rumbo al examen de regularización de unidad 1: humor científico

¿A cuántos micrófonos equivale un megáfono?

¿Sabes la respuesta? ¡Coméntalo aquí! :)

Toberas y difusores

Una tobera es un dispositivo que incrementa la velocidad de un fluido a la vez que disminuye su presión. Las toberas, al igual que el tubo venturi, puede utlizarse para medir el flujo volumétrico en ductos.

Un difusor es un dispositivo que trabaja a la inversa de una tobera: aumenta la presión de un fluido a la vez que disminuye su velocidad.

Las toberas pueden ser convergentes o divergentes dependiendo de si se trata de fluidos subsónicos o supersónicos.

Difusores en autos de carreras:

Función de los difusores en autos de carreras:

Intercambiadores de calor

Los intercambiadores de calor son dispositivos mecánicos utilizados para transferir calor entre dos o más fluidos. Por ejemplo, puede utilizarse vapor de agua o la energía térmica residual de gases de combustión para calentar líquidos. Los intercambiadores de tubos concéntricos y los de tubo y coraza funcionan haciendo pasar el fluido caliente a través de un tubo el cuál se pone en contacto con el fluido que va a ser calentado, tal como se muestra en el siguiente video:

Aprenderás a diseñar estos equipos en la materia de Operaciones Unitarias 2, sin embargo es conveniente saber que el área de intercambio de calor es la que determina la eficiencia en la transferencia de calor, por lo que los intercambiadores de tubos típicamente tienen tantos tubos como el diseño mecánico lo permita. Puedes observarlo en el siguiente video:

Limpieza manual de un intercambiador de calor:

Un último video para que observes las dimensiones de algunos de los equipos que aprenderás a diseñar en los próximos semestres:

Generación de electricidad mediante turbinas

En las centrales hidroeléctricas se aprovecha la energía potencial almacenada del agua (por ejemplo, en cuerpos de agua y cascadas) y se transforma en energía mecánica (al caer el agua, la energía potencial se transforma en energía cinética y dicha energía mueve un dispositivo mecánico conocido como turbina) para posteriormente transformarse en energía eléctrica (la turbina se acopla a un alternador que gira en un campo magnético, induce una corriente de electrones hacia un dispositivo llamado estator).

En el siguiente video se explica lo anterior de una manera más clara:

Para ver la versión completa del video:

Para más información de centrales eléctricas, haz click .

En las centrales termoeléctricas se utilizan turbinas de vapor o de gas para la generación de electricidad, tal como se muestra en el siguiente video:

Transporte de fluidos: bombas y compresores

Dentro de los diferentes procesos químicos e industriales existe la necesidad de transportar fluidos (líquidos y gases) de un lugar a otro utilizando para ello ductos o canales. Este movimiento se logra por medio de una transferencia de energía. Para ellos se utilizan equipos denominados "bombas" y "compresores". Por convenición se habla de bombeo cuando se trata de líquidos y de compresión cuando se trata de gases, sin embargo los principios de funcionamiento de los equipos son básicamente los mismos.

El bombeo es la adición de energías cinética y potencial a un líquido con el fin de moverlo de un punto a otro. Las bombas son mecanismos que incrementan la energía mecánica del líquido, aumentando su velocidad, presión o elevación. Existen bombas centrífugas y bombas de desplazamiento positivo, siendo las primeras las más comúnes. Una bomba centrífuga aprovecha la fuerza centrífuga generada por un dispositivo giratorio -llamado impulsor o rodete- que gira dentro de una carcasa. El líquido entra a la bomba por la succión generada por el impulsor rotatorio y es enviado hacia afuera por acción centrífuga de esta manera:

Aquí otra vista tridimensional del funcionamiento de una bomba centrífuga:

Los compresores son medios mecánicos que incrementan la presión de los gases. Durante la compresión, casi todos los gases generan calor, lo que ocasiona un incremento en su temperatura (compresores adiabáticos). Sin embargo, existen compresores isotérmicos los cuales cuentan con algún medio de enfriamiento ( generalmente se usan refrigerantes o 'aletas') a fin de mantener la temperatura constante.

La acción de compresión ocurre al hacer fluir un gas a través de un espacio reducido. Al cambiar el volumen del gas, ocurre un cambio de volumen específico (y por consiguiente la densidad del gas cambia). En el siguiente video se observa como se lleva a cabo la compresión de un gas en un compresor de tornillo:

Más información acerca de compresores:

Finalmente, la potencia de una bomba (compresor) se define como la energía (trabajo) que se requiere para cambiar a un fluido de una posición, presión y velocidad a otra posición, presión y velocidad en un tiempo dado.