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Category Archives: 03. Climatización.

Transferencia de calor: superficies adicionales de transferencia de calor.

Publicada en 21 marzo, 2015 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 03.04. Transferencia de Calor.

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Sobre el refrigerante HFO-1234yf.

Publicada en 6 marzo, 2015 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 01.03. Propiedades Termodinámicas., 03.01. Sistemas de Refrigeración y Bomba de Calor.

El tetrafluoroetano (CH_2FCF_3), más conocido como HFC-134a, es el Refrigerante que, desde hace unos treinta años, se ha venido empleando habitualmente en los circuitos de los sistemas de frío por compresión utilizados en la climatización de automóviles. Según la Agencia de Protección Medioambiental de los Estados Unidos (EPA, Environmental Protection Agency), el HFC-134a tiene un Potencial de Agotamiento del Ozono (ODP, Ozone Depletion Potential) nulo, mientras que su Potencial de Calentamiento Global (GWP, Global Warming Potential) es de 1300 y tiene una vida media en la atmósfera de entre 13,8 y 14,6 años.

Tetrafluoroetano (HFC-134a)

Tetrafluoroetano (HFC-134a)

El Potencial de Agotamiento del Ozono, ODP, se define como el potencial que tiene una sustancia de destruir Ozono, O_3, comparado con el potencial de destrucción del Ozono del clorofluorocarbono, CFC-11, que se toma como referencia e igual a la unidad.

OzonoOzono (O_3).

El Potencial de Calentamiento Global, GWP, representa la contribución de la masa de una sustancia química al calentamiento global durante un período de tiempo determinado, en comparación con la de la misma masa de dióxido de carbono (CO_2) durante el mismo tiempo, que se toma como referencia asignándosele, por convenio, un GWP unidad.

Se pueden consultar los valores de los índices ODP y GWP en esta Tabla y en esta otra, ambas de la Agencia de Protección Medioambiental de los Estados Unidos.

A partir del 1 de Enero de 2017 no podrá fabricarse ningún vehículo en Europa que utilice HFC-134a como refrigerante. Así se indica en el Real Decreto 795/2010, de 16 de junio, por el que se regula la comercialización y manipulación de gases fluorados y equipos basados en los mismos, así como la certificación de los profesionales que los utilizan en el que se desarrolla la Directiva Europea de 17 de mayo de 2006 relativa a las emisiones procedentes de sistemas de aire acondicionado en vehículos de motor y por la que se modifica la Directiva 70/156/CEE del Consejo (conocida como MAC,s, de mobile air-conditioning systems).

Tetrafluoropropeno (HFO-1234yf)

Los fabricantes de refrigerantes Dupont y Honeywell han patentado, para su utilización como refrigerante en los sistemas de frío por compresión en automoción (tras no pocas controversias), una nueva molécula, el tetrafluoropropeno (CF_3CFCH_2) o HFO-1234yf, que tiene un comportamiento energético muy parecido al del HFC-134a (en la Revista Iberoamericana de Ingeniería Mecánica se puede encontrar este estudio mucho más pormenorizado) y cuyo GWP es, aseguran, entre un 99,7% (Dupont) y un 99,9% (Honeywell), inferior al correspondiente al HFC-134a, e incluso inferior al correspondiente al CO_2 que, como se ha visto, se toma como referencia. Además, el HFO-1234yf se descompone en la amósfera en 11 días, frente a los 13 años del HFC-134a. De momento, el HFO-1234yf es sensiblemente más caro que el HFC-134a (se pueden encontrar precios de refrigerantes fácilmente en la Web; véase, por ejemplo, este vínculo a “Eurorefrigerant“) siendo, también, “ligeramente inflamable” (la temperatura de inflamación es 405 °C) según se indica en sus características técnicas.

mercedes_clase_bLa controversia surgió cuando Daimler, el grupo propietario de Mercedes Benz, empleó en la segunda mitad del año 2012, el HFO-1234yf en uno de sus modelos, el Mercedes Clase B, sobre el que hizo una prueba calificada como “estándar” por la marca. En el vídeo se puede ver la evolución de la prueba posterior a la primera, de la que se ha publicado la fotografía que se muestra aquí (siento el sesgo informativo y sensacionalista que supone la aparición de la palabra “asesino” en el vídeo).

Como consecuencia, Mercedes Benz llamó a revisión a los propietarios de los vehículos de la serie SL para sustituir el HFO-1234yf, rechazándolo por “motivos de seguridad”. Algunas marcas (GM, Subaru, Mazda, Kia y Hyundai) ya lo han comenzado a utilizar pero otras (BMW y Volkswagen), tras anunciar que no iban a emplearlo, han pedido que se retrase la prohibición de utilizar el HFC-134a con el objeto de tener algo más de tiempo para investigar en la implementación del CO_2 como refrigerante. La Unión Europea, por su parte, ha emitido un comunicado en Marzo de 2014 en el que asegura que no hay evidencia de que la seguridad esté en riesgo, haciendo saber a Mercedes Benz de la obligación de cumplir con la normativa o tendrá que dejar de vender coches en Europa. Además, asegura que si el coche de Mercedes Benz se incendió fue “por un fallo de diseño”.

Y efectivamente, en todos los medios se dice que parece muy evidente que Mercedes conocía de antemano los resultados de su prueba. ¿Buscaba Mercedes, entonces, el resultado que encontró? Si es así, ¿para qué? Y si no… bueno, es que pensar que Mercedes no conocía el resultado que iba a obtener es imposible… ¡es Mercedes! Entonces… ¿hay algo más sobre la refrigeración con CO_2 que aún no se ha sacado a la luz, esperando un momento mejor? ¿Se ha doblegado la Unión Europea a los intereses de Dupont y Honeywell?

Las respuestas a tantas preguntas… en unos meses. Habrá que permanecer atentos.

Geotermia.

Publicada en 3 junio, 2014 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 01.04. Balance en Volúmenes de Control., 03.01. Sistemas de Refrigeración y Bomba de Calor.

¿Por qué la energía geotérmica?

Geotermia en Bombas de Calor.

CO{P_{HP}} = {{{T_{mh}}} \over {{T_{mh}} - {T_{mc}}}}

Tipos de instalaciones Geotérmicas.

Bomba de Calor Geotherm, de Vaillant.

Para producción de energía eléctrica:

Mantenimiento de Sistemas de Enfriamiento Evaporativo.

Publicada en 6 abril, 2014 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 03.01. Sistemas de Refrigeración y Bomba de Calor.

En relación con el tema que vimos en la última clase de Climatización, aquí dejo este vínculo a una interesante Web en la que se hace referencia a la prevención de la contaminación por legionela en sistemas de enfriamiento evaporativo como torres de enfriamiento y condensadores evaporativos.

Mantenimiento de Sistemas de Enfriamiento Evaporativo.

Algunos vínculos interesantes para el estudio de los sistemas de refrigeración y bomba de calor.

Publicada en 24 marzo, 2014 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 03.01. Sistemas de Refrigeración y Bomba de Calor.

DuPont Refrigerants:

http://www2.dupont.com/Refrigerants/en_US/products/literature.html#.Uy_9Uvl5PrM

Solvay Chemicals, SOLKANE Refrigerants: dispone de un software libre para Windows con el que se puede modelizar el comportamiento de diversos sistemas de refrigeración y bomba de calor. También dispone de una App para iOS y Android con la que se pueden obtener y comparar rápidamente temperaturas de ebullición a distintas presiones para diferentes refrigerantes y de una colección de diagramas logp-h y T-s para los refrigerantes más usuales:

http://www.solvaychemicals.com/EN/products/Fluor/Software.aspx

CoolPack: es un software libre para el cálculo y diseño de instalaciones de frío y bomba de calor:

http://en.ipu.dk/Indhold/refrigeration-and-energy-technology/coolpack.aspx

Sistemas de refrigeración y bomba de calor. Válvula inversora del flujo.

Publicada en 5 diciembre, 2013 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 01.04. Balance en Volúmenes de Control., 03.01. Sistemas de Refrigeración y Bomba de Calor.

Diagrama de flujo de energía para un sistema de refrigeración o bomba de calor:

Diagramas de flujo de energía y de flujo de refrigerante para un sistema de refrigeración o bomba de calor:

Válvula de cuatro vías:

v1

v2

Más información, SANHUA.

Diagramas de flujo de energía y de flujo de refrigerante para un sistema de refrigeración o bomba de calor con una válvula de cuatro vías, en modo frío:

Diagramas de flujo de energía y de flujo de refrigerante para un sistema de refrigeración o bomba de calor con una válvula de cuatro vías, en modo calor:

La denominación de “reversible” que se da a este tipo de máquinas, equipadas con válvula de cuatro vías, es una cuestión comercial que permite que prácticamente todo el mundo entienda que la máquina es capaz de aportar tanto frío como calor. No hay que confundir esa denominación comercial con la definición de proceso reversible o ciclo reversible que se entiende desde el punto de vista de la Termodinámica.

Modelos a escala de motores.

Publicada en 26 noviembre, 2013 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 02.01. Motores Volumétricos de Combustión Interna (motores)., 03.03. Meclas Reactivas. Combustión.

Algunos estudiantes me habéis pedido las direcciones de Web en las que se pueden comprar las maquetas de motores de Airfix. Son éstas:

  • Motor de pistón, ciclo Otto, cuatro cilindros, cuatro tiempos.
  • Motor de cuatro tiempos, monocilíndrico, refrigerado por aire.
  • Motor turbofán.
  • Máquina de vapor.

PTLA (Thermodynamics II) · Problema de Turbofán Rolls-Royce RB211-535E4 en Termograf.

Publicada en 10 abril, 2013 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 02.03. Motores de Turbina de Gas., 03.03. Meclas Reactivas. Combustión.

Aquí os dejo el problema que ayer iniciamos en clase con Termograf. Hay que descargar el archivo, descomprimirlo y abrirlo desde Termograf.

Rolls-Royce RB211-535E4.

Recordad que los datos para los que se ha resuelto el problema son:

M = 0,8 (de las especificaciones del avión Boeing 757), BPR = 4,3  (de las especificaciones del motor Rolls-Royce RB211-535E4) y diámetro del Fan, 74,1 in.

Para las condiciones de comportamiento (Performance) hemos considerado un funcionamiento en el que la presión y temperatura en la toma son 20 kPa y -57 °C, respectivamente, la relación de presiones en el fan es 2, la relación de presiones en el compresor es 10 y la temperatura de salida de la cámara de combustión es 1500 °C.

Insisto en que estas condiciones de funcionamiento sirven para resolver un problema pero no tienen por qué ser las condiciones de funcionamiento óptimo del motor, que varían con la actuación del Piloto sobre él, tal y como hemos comentado en clase.

Para hacernos una idea dejo una captura de pantalla.

Rolls-Royce RB211-535E4

Motores de reacción.

Publicada en 12 noviembre, 2012 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 02.03. Motores de Turbina de Gas., 03.03. Meclas Reactivas. Combustión.

Turbohélice.

Turborreactor.

Turbofán.

Estatorreactor con combustión subsónica (ramjet).

Estatorreactor con combustión supersónica (scramjet).

Pulsorreactor.

Caja de engranajes habitualmente utilizada en la reducción de la velocidad de giro en motores de reacción.

Motores de Turbina de Gas.

Publicada en 29 marzo, 2012 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 02.03. Motores de Turbina de Gas., 03.03. Meclas Reactivas. Combustión.

Turbina de Gas básica para generación de energía eléctrica o para propulsión sin reacción:

Turbohélice:

Turborreactor puro con compresor axial:

Turborreactor puro con compresor centrífugo:

Turbofán:

Inversor de empuje (o reversa):

Postcombustión (y detalle de tobera de geometría variable):

Estatorreactor:

Pulsorreactor:

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