practica ciencias de los materiales

8/16/2019 Practica Ciencias de los materiales

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y

ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN

PRACTICA No.1

NAVARRETE VELAZQUE HUGO ELIAS

ARELLANO GOMEZ DANIEL

MONREALRODRIGUEZ RICARDO

VELAZQUEZ REA MARCO ALEJANDRO

4MM2

PROFESOR: DANIEL SORIANO JESUS

TERMODINAMICA I


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INTRODUCCION

En el área de la ingeniería uno de los campos de trabajo más grandes es sin

duda el de la Termodinámica.

Durante las sesiones que tuvimos dentro del laboratorio nos enfocamos

principalmente en el uso y correcto manejo de los aparatos y herramientas de

medición termodinámicos existentes dentro de la industria.

En esta práctica no fue la excepción solo que ahora dejamos de un lado la

parte teórica para entrar de lleno en la parte práctica ya que como se hace en

la industria pusimos a trabajar una máquina refrigerante. En nuestro caso nos

tocó trabajar con la máquina que contaba con los manómetros de expansión y

succión.

Es importante empe!ar a familiari!arnos con el funcionamiento de lasmaquinas así como aprender a operarlas" desde la preparación antes del

encendido #ya que es necesario abrir la llave de paso del agua antes del

encendido de la maquina$ el correcto manejo del equipo observar donde nos

muestra la maquina los distintos valores necesarios para la reali!ación de la

práctica hasta el correcto apagado de la máquina.

%a práctica consistía en encender la maquina e ir aumentando las revoluciones

por minuto #r.p.m.$ a las indicadas por el profesor posteriormente ir tomando

los valores de torque amperaje temperatura presión y el flujo a cada valor de

rpm y repetirlo con cada uno de ellos. & en base a estos datos reali!ar los

cálculos indicados por el profesor.


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OBJETIVOS: el alumno determinara las revoluciones por minutos cual es

su torque su amperaje sus diferentes temperaturas su precios de expansión

succión y de descarga de un refrigerante.

MARCO TEORICO

1º Ley de la Termodinámica: establece que la energía no se crea ni se

destruye sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que cuando un

sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema

será igual al trabajo recibido por el mismo y viceversa.

Es decir ' ( ), en que ' es el calor suministrado por el sistema al medio

ambiente y ) el trabajo reali!ado por el medio ambiente al sistema durante elciclo.

Ciclo Termodinámico: *e denomina ciclo termodinámico a cualquier serie de

procesos termodinámicos en los que un sistema parte de una situación inicial y

tras aplicar dichos procesos regrese al estado inicial. +omo procesos

termodinámicos se conoce a la variación de las propiedades termodinámicas

del sistema #presión entropía volumen entalpía y temperatura$ desde un

estado inicial a un estado final.

Sistema Termodinámico: *e define como la parte del universo objeto deestudio. ,n sistema termodinámico puede ser una c-lula una persona el vapor

de una máquina de vapor la me!cla de gasolina y aire en un motor t-rmico la

atmósfera terrestre etc.

Sistema aislado es aqu-l que no intercambia ni materia ni energía con los

alrededores.

Sistema cerrado es aqu-l que intercambia energía #calor y trabajo$ pero no

materia con los alrededores #su masa permanece constante$.

Sistema abierto es aqu-l que intercambia energía y materia con los

alrededores

Válvulas manuales: son aquellas que necesitan ser accionadas directamente

por una persona o por un motor.

Válvulas manuales de expansión: en la que la regulación se reali!a medianteun tornillo. En este tipo de válvulas el sobrecalentamiento no depende de latemperatura de evaporación del refrigerante en su estado gaseoso sino que es

fijo.

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/calor.htmlhttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/trabajo.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tornillohttps://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvulahttps://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/trabajo.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tornillohttps://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvulahttps://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/calor.html


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Válvulas de esfera : en las válvulas de esfera el elemento de cierre es una

esfera en la que se ha practicado un taladro cilíndrico. %a esfera tieneposibilidad de giro respecto a un eje perpendicular al del taladro. +uando el ejedel taladro está alineado con el de la tubería la válvula está abierta y cuandoes perpendicular el paso está totalmente cerrado. %a válvula puede adoptar posiciones intermedias que permitan la apertura parcial de la conducción sibien generalmente se utili!an como /todo o nada/. 0resentan una elevadaestanquidad. Debido a que solo es necesario efectuar un giro de 123 paraprovocar un cierre total en la conducción pueden dar lugar a golpes de arieteen la instalación en el caso de reali!ar la maniobra de una maneraexcesivamente rápida.

En general las válvulas de esfera se utili!an en conducciones de peque4odiámetro siendo el tipo de conexión más usual la de rosca aunque tambi-n esfrecuente encontrar modelos con bridas o con unión para encolar.

Válvulas de compuerta: en este tipo de válvulas el elemento de cierre es unacompuerta perpendicular al eje de la tubería que puede despla!arse actuandosobre un volante. +uando la válvula está totalmente abierta deja libre todo elpaso de la tubería. Es recomendable su utili!ación para aislar o poner enfuncionamiento tramos debido a su estanquidad y a las pocas p-rdidas decarga a que da lugar cuando está completamente abierta al igual que lasválvulas de esfera. 0or el contrario no es la más adecuada para regular.

%a presión del agua sobre la compuerta ejerce un empuje sobre la misma quepuede dificultar las maniobras de apertura y cierre de la válvula. Elaccionamiento de las válvulas de compuerta puede ser de distintos tipos

5 6ando por volante.

5 6ando por volante y reductor planetario.

5 6ando por volante y reductor corona sinfín.

Estos dos 7ltimos tipos de accionamiento posibilitan la ralenti!ación de lasmaniobras de cierre y apertura de la válvula evitando la aparición desobrepresiones originadas por un accionamiento rápido de las mismas.


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Válvulas de mariposa el elemento de cierre en las válvulas de mariposa es

una lenteja que gira alrededor de un eje perpendicular al eje longitudinal de latubería.

+uando el disco adopta una posición perpendicular al eje de la tubería laválvula está totalmente cerrada.

%as válvulas de mariposa presentan la ventaja con respecto a las decompuerta de necesitar un par de maniobra menor dado que la presión delagua provoca sobre el disco un par de fuer!as equilibradas. En contrapartidalas válvulas de mariposa cuando están totalmente abiertas no dejan libre latotalidad de la sección de paso de la tubería. *e utili!an como válvulas /todo o

nada/ y como válvulas de regulación para diámetros superiores a 822 mm.

Válvulas de asiento: el elemento de cierre de estas válvulas es un disco queasienta sobre los tabiques interiores del cuerpo de la válvula cerrando el pasodel agua. Existen modelos en los que el disco de asiento es perpendicular aleje de la conducción y otros en los que es oblicuo #válvulas de asientoinclinado$. 9esulta difícil su accionamiento dado que la fuer!a que ejerce elagua sobre el disco es contraria al sentido del despla!amiento del mismocuando se efect7a la maniobra de cierre. El accionamiento de la válvula sereali!a por medio de un volante.

Este tipo de cierre es uno de los más utili!ados para regular #válvulasautomáticas$ si bien en este caso el accionamiento es de tipo hidráulico.

Existen otros tipos de válvulas de accionamiento manual cuyo empleo estámás bien restringido a conducciones de peque4o diámetro. Entre ellaspodemos destacar las válvulas de pistón de aguja de puente y de cierrecónico.

Válvulas de acople rápido se colocan a la salida de la conducción a ras desuelo o a-reas y sin necesidad de arqueta para aislar o poner en servicio una

manguera o aspersor. 0or lo tanto se trata de un tipo de válvula /todo o nada/.

vaporador: *e conoce por evaporador al intercambiador de calor donde se

produce la transferencia de energía t-rmica desde un medio a ser enfriado

hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. *u nombre

proviene del cambio de estado sufrido por el refrigerante al recibir esta energía

luego de una brusca expansión que reduce su temperatura. Durante el proceso

de evaporación el fluido pasa del estado líquido al gaseoso. %os evaporadores

se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como neveras equipos

de aire acondicionado y cámaras frigoríficas. *u dise4o tama4o y capacidad

depende de la aplicación y carga t-rmica de cada uso.

https://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiador_de_calorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerantehttps://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estadohttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Gashttps://es.wikipedia.org/wiki/Aire_acondicionadohttps://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_de_refrigeraci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_de_refrigeraci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_t%C3%A9rmica_(climatizaci%C3%B3n_y_refrigeraci%C3%B3n)https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_t%C3%A9rmica_(climatizaci%C3%B3n_y_refrigeraci%C3%B3n)https://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiador_de_calorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerantehttps://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estadohttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Gashttps://es.wikipedia.org/wiki/Aire_acondicionadohttps://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_de_refrigeraci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_t%C3%A9rmica_(climatizaci%C3%B3n_y_refrigeraci%C3%B3n)


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%os evaporadores pueden clasificarse seg7n los m-todos de aplicación del

calor

!e tubos "ori#ontales: *on relativamente baratos" requieren poca altura

disponible fácil instalación proporcionan una buena transmisión de calor

peque4a circulación de líquido no adecuados para líquidos viscosos y

adecuados para líquidos que no cristalicen.

!e tubos verticales: %os hay de tubos cortos y de tubos largos los cualespueden tener circulación for!ada utili!ados para líquidos viscosos porque se

mejora el coeficiente ,. *in embargo no son apropiados para disoluciones

diluidas pues los costes adicionales no compensan los beneficios obtenidos.

+on muy diversos modelos todos constan de un cambiador tubular con el

líquido que se concentra en los tubos y el vapor por fuera un espacio de vapor

para separar el vapor formado del líquido y una rama de retorno cuando son

de circulación #:lujo ascendente$. 0ara productos muy sensibles al calor

#!umos de frutas plasma sanguíneo vitaminas etc.$ se utili!an otras variantes

con flujo descendente a trav-s de los tubos. En ellos el vapor formado es

arrastrado por el líquido y sale por el fondo de la unidad. #Tambi-n hay

evaporadores de tubos con evaporación s7bita$.

vaporador de pel$cula a%itada: En los evaporadores de tubos largos

especialmente los de circulación for!ada el grado de turbulencia del líquido es

alto y la velocidad de transmisión del calor es grande. ;tro modo de aumentar

la turbulencia es agitando la película de líquido. Este tipo es un evaporador de

película descendente modificado con un solo tubo encamisado provisto de un

agitador interno. Es muy efica! para productos muy viscosos sensibles al calor

#gelatina latex de caucho antibióticos !umos etc.$. 0or contra susdesventajas son el elevado coste el mantenimiento elevado de las partes

internas móviles y su peque4a capacidad.

vaporador de placas: +onsta de una serie de placas provistas de juntas

montadas en un marco. El evaporador funciona con un solo paso constando

cada unidad de una película ascendente otra descendente y dos secciones de

vapor. El líquido concentrado y el vapor pasan a un separador tipo ciclón

donde se separan ambos pasando el vapor a un condensador o al siguiente

efecto. Tambi-n se han desarrollado diversos modelos seg7n las

características del líquido.


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vaporador de serpent$n: +arcasa cilíndrica por cuyo interior pasa el vapor

en serpentines.

Es importante pues reali!ar un estudio detallado del proceso para saber qu-

evaporador elegir.

&anómetro: los manómetros se utili!an para medir la presión de aire. Todosestos dispositivos funcionan con un principio similar la presión ejerce fuer!asobre una superficie el manómetro puede medir esa fuer!a. 0or lo general los

manómetros están llenos de mercurio ra!ón por la cual una de las unidadespara medir la presión de aire son los milímetros de mercurio pero a veces seutili!a agua. %os manómetros pueden tener una variedad de dise4os.

6anómetro de tubo en , los manómetros de tubo en , como su nombre lo

indica se forman con un tubo que tiene la forma de una ,. Este tipo de

manómetro es muy com7n. *on muy fáciles de operar y no requieren ajustar

ning7n engrane palanca u otras pie!as. El manómetro consiste de un tubo en

forma de , cerrado en un extremo y un líquido. El extremo cerrado del tubo

tiene un vacío mientras que el extremo abierto se fija al artículo cuya presión

debe medirse. Este tipo de manómetro es considerado el estándar principal por el


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problema al tener dos tubos para leer la presión un manómetro de tipo po!o

estándar y un manómetro de tipo po!o con el po!o en la lectura de >22

pulgadas del tubo del indicador.

Dinamómetro es una máquina que se utili!a para determinar el par de torsión

de cualquier máquina con ruedas giratorias. El par es cualquier fuer!a quetiende a causar la rotación alrededor de un eje y se mide en revoluciones por

minuto tambi-n conocido como 906.

'parato de bomba t(rmica Cussons: ha sido desarrollado especialmente

para el estudio de los termodinámicos del ciclo de compresión de vapor queopera como un refrigerador o una bomba T-rmica. Está auto contenido y llevauna instrumentación para permitir llevar a cabo una serie completa deexperimentos incluyendo una evaluación de ciclo refrigerante y equilibrios deenergía termodinámica del condensador evaporador y compresor. El panelfrontal muestra el diagrama de circuito y puntos de medición con una claridadmáxima.

Caracter$sticas del aparato Cussons:

•

%a estabili!ación rápida que permite demostrar directamente el efecto delos cambios

• +ompacto auto contenido y móvil

• 6archa del dinamómetro de velocidad variable infinitivamente

• Todas las mediciones de temperaturas por termómetro electrónico

multipuntos

• ;bservación tranquila de montajes de ante vibración

• 6edición del flujo directo del refrigerante

• +alefacción variable infinitivamente en un ba4o glicol de agua.


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MATERIAL Y EQUIPO

• APARATO DE BOMBA TÉRMICA Y EL REFRIGERADOR DE

COMPRESIN DE VAPOR CUSSONS


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PROCEDIMIENTO

>. 0rimero observamos la maquina la cual íbamos a reali!ar nuestrapractica.


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?. El profesor nos indico las revoluciones las cuales íbamos a trabajar las

cuales fueron @.A rpm >2 rpm >?.A rpm.

B. Cl momento de aplicar el primer valor de la velocidad #@.A rpm$ el

profesor nos indico que observáramos los diferentes termómetros y que

anotáramos sus temperaturas en una tabla así como sus diferentes

manómetros los cuales fueron de expansión succión y descarga su

corriente su torque y su medidor de flujo .


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8. Despu-s seguimos y reali!amos lo

mismo con los otros dos valores de

velocidad #>2 y >? rpm$ anotamos

los valores en la hoja de datos anteriormente mostrada.

HOJA DE RESULTADOS

De los resultados obtenidos que se mostraron y registraron anteriormenteempleamos las siguientes formulas para determinar relación de presiones

trabajo reali!ado y el contenido másico del agua en el congelante

>.5 relación de presiones de salida con respecto a la entrada

rp) *+*1

?.5 trabajo reali!ado en el sistema

-c)m. /"+0"1

B.5 contenido másico de ?;


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m2+3 /"40"5)m. /"60"+

CALCULOS:

>$ +álculos 9eali!ados con una velocidad de @.A rpm

rp( 0?0>

rp(#@.AF>$2.8AF>$( A.GH

)c(m9 #h?5h>$ si m9( #?x>25BIJs$

)c(#?x>25B$#H25?1$(2.2H?

m?; #hG5h@$ ( m9 #hB5h?$

m?; ( m9 #hB5h?$ #hG5h@$

m?; ( #?x>25B$ #?15H2$#?A5?2$( 2.2>?8 Igs

?$ +álculos 9eali!ados con una velocidad de >2 rpm

rp( 0?0>

rp ( #>2F>$2.8F>$ ( @.GA@

)c ( m9 #h?5h>$ si m9( #?x>25BIJs$

)c( #?x>25B$#H?5>2$(2.>28

m?; #hG5h@$(m9#hB5h?$

m?;(m9 #hB5h?$#hG5h@$


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m?;( #?x>25B$#B25H?$#?A5?2$(52.2>?G Igs

B$ +álculos 9eali!ados con una velocidad de >?.A rpm

rp( 0?0>

rp(#>?.AF>$2.B1F>$( @.GA@

)c(mh?5h>$ si m9( #?x>25BIJs$

)c(#?x>25B$#H?5>2$(2.>28

m?; #hG5h@$(m9#hB5h?$

m?;( m9 #hB5h?$#hG5h@$

m?;( #?x>25B$ #B25H@$#?A5?2$( 52.2>?G Igs

TABLA DE RESULTADOS CON GRAFICA

rpm rp )c #IJs$ m?; #Igs$

@.A A.GH 2.2H? 2.2>?8

>2 @.GA@ 2.>28 2.2>?G

>?.A @.GA@ 2.>28 2.2?>2B


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7.5 10 12.50

1

2

3

4

5

6

7

8

9

rp wc mH2O

CONCLUSION

El Cparato de Komba T-rmica y de 9efrigerador de +ussons ha sido

desarrollado especialmente para el estudio de los termodinámicos del ciclo de

compresión de vapor que opera como un refrigerador o una bomba T-rmica.

Está auto contenido y lleva una instrumentación para permitir llevar a cabo una

serie completa de experimentos incluyendo una evaluación de ciclo

refrigerante y equilibrios de energía termodinámica del condensador

evaporador y compresor. El panel frontal muestra el diagrama de circuito y

puntos de medición con una claridad máxima.


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0or tanto podemos decir que las leyes de termodinámica se cumplieron de

acuerdo a los datos obtenidos y a los cálculos reali!ados gracias a -ste

aparato.

BIBLIOGRAFIA

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