Calefactor de aire

RESUMEN EJECUTIVO





Se inició la experimentación preparando el sistema conformado por: un motor de ingreso de aire, una resistencia y una cámara sellada herméticamente. Colocamos los instrumentos de medición en la cámara para las variables de tiempo , temperatura y velocidad del aire (cronometro, termocupla y anemómetro respectivamente).En el tiempo de 30 seg. Tomamos las primerasmediciones: temperatura de 18oC y 1.3 m/s de flujo de aire de salida de la cámara, a partir de ello la temperatura comenzara a ascender hasta los 40oC en donde la temperatura se mantuvo constante durante 1 min.7 seg. Aquí consideramos el primer estado estacionario.
Aplicamos la primera perturbación al sistema, abriendo la entrada de flujo de aire del equipo, en donde la temperatura solo disminuye enun grado manteniéndose constante durante 2 min. 24seg.
Seguidamente aplicamos la segunda perturbación apagando la resistencia, en donde la temperatura descendió de 39o C hasta 26oC ,del que a partir de dicha temperatura consideramos otro estado estacionario.











DINAMICA DE PROCESO EN UN CALEFACTOR DE AIRE
1. OBJETIVOS:
Evaluar el comportamiento de la temperatura de salidade aire de la cámara, aplicando perturbaciones (flujo de entrada del aire y el calentamiento del mismo).
Evaluar los parámetros de control como: capacitancia, resistencia, tiempo muerto, ganancia del proceso, constante de tiempo en la dinámica del proceso, etc.

2. MARCO TEORICO:
Flujo compresible

Todos los fluidos son compresibles, incluyendo los líquidos. Cuando estos cambios de volumenson demasiado grandes se opta por considerar el flujo como compresible (que muestran una variación significativa de la densidad como resultado de fluir), esto sucede cuando la velocidad del flujo es cercana a la velocidad del sonido. Estos cambios suelen suceder principalmente en los gases ya que para alcanzar estas velocidades de flujo en líquidos se precisa de presiones del orden de 1000atmósferas, en cambio un gas sólo precisa una relación de presiones de 2:1 para alcanzar velocidades sónicas. La compresibilidad de un flujo es básicamente una medida en el cambio de la densidad. Los gases son en general muy compresibles, en cambio, la mayoría de los líquidos tienen una compresibilidad muy baja. Por ejemplo, una presión de 500 kPa provoca un cambio de densidad en el agua a temperaturaambiente de solamente 0,024%, en cambio esta misma presión aplicada al aire provoca un cambio de densidad de 250%. Por esto normalmente al estudio de los flujos compresibles se le conoce como dinámica de gases, siendo esta una nueva rama de la mecánica de fluidos, la cual describe estos flujos.
En un flujo usualmente hay cambios en la presión, asociados con cambios en la velocidad. En general,estos cambios de presión inducirán a cambios de densidad, los cuales influyen en el flujo, si estos cambios son importantes los cambios de temperatura presentados son apreciables. Aunque los cambios de densidad en un flujo pueden ser muy importantes hay una gran cantidad de situaciones de importancia práctica en los que estos cambios son despreciables.
El flujo de un fluido compresible se rige por laprimera ley de la termodinámica en los balances de energía y con la segunda ley de la termodinámica, que relaciona la transferencia de calor y la irreversibilidad con la entropía. El flujo es afectado por efectos cinéticos y dinámicos, descritos por las leyes de Newton, en un marco de referencia inercial –aquel donde las leyes de Newton son aplicables-. Además, el flujo cumple con losrequerimientos de conservación de masa. Es sabido que muchas propiedades, tales como la velocidad del fluido en un tubo, no son uniformes a lo largo de la corriente.



Modelo Matemático de Van der Waals
La ecuación de Van der Waals es una ecuación que generaliza la ecuación de los gases ideales, haciendo entrar en consideración tanto el volumen finito de las moléculas de gas como otros efectos que...