toberas y difusores


TOBERAS Y DIFUSORES:
Una tobera es un dispositivo diseñado para transformar entalpía en energía cinética. Por el contrario, un difusor transforma energía cinética en entalpía.
Ecuación de la energía:






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 utilizarse, para medir elflujo 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.
PERDIDAS Y RENDIMIENTO:

A. Trabajo de Rozamiento:



ENERGIA DESTRUIDA:







Diferencia de energíacinética de salida:














Rendimiento adiabático de una tobera:













Diseño de toberas y difusores:

Podríamos partir de la ecuación de la energía, o de la fórmula del trabajo técnico. Me resulta más rápido con ésta:






El proceso podría resultar con muchas pérdidas, si el diseño de la tobera es inadecuado. El mejor diseño corresponderíapor tanto a la ausencia de rozamiento del flujo: Wr = 0

Si además el sistema es adiabático, lo que es presumible, el proceso sería isoentrópico, y la fórmula anterior quedaría de la forma:




El número de Mach es el cociente entre la velocidad c del flujo y la velocidad a del sonido:



Ecuación de continuidad:









Si Ma < 1, dA negativo. Tobera convergenteSi Ma > 1, dA positivo. Tobera divergente

Bomba de calor:

Es una máquina térmica que permite transferir energía mediante calor de un ambiente a otro, según se requiera. Para lograr esta acción es necesario un aporte de trabajo acorde a la segunda ley de la termodinámica, según la cual el calor se dirige de manera espontánea de un foco caliente a otro frío, y no al revés, hasta quesus temperaturas se igualen.

Usos:

El principio de la bomba de calor se utiliza en sistemas de climatización o HVAC, así como en sistemas domésticos de aire acondicionado, dado que el ciclo reversible que tiene este sistema otorga la posibilidad tanto de extraer como de ingresar energía al medio -"enfriar" o "calentar"- con un mismo equipo, controlando arranques, paradas y el cicloreversible en forma automática. Gracias a su versatilidad, es posible encontrar bombas de calor tanto para calentar una piscina como para controlar el ambiente de un invernadero.

El principio de funcionamiento de la bomba de calor resumido en 4 pasos:

El fluido refrigerante se encuentra en un principio en estado líquido, a baja temperatura y presión. El aire pasa a través del evaporador, dónde elfluido refrigerante absorbe la temperatura ambiente y cambia de estado (a vapor). Al mismo tiempo, el aire es expulsado a una temperatura más baja.

El fluido refrigerante llega al paso 2 en forma de vapor pero todavía a baja presión. Este vapor pasa a través del compresor donde aumenta la presión y la temperatura.


Este vapor situado en el paso 3 -que se encuentra ahora con un elevado estadode energía- es el que circula por el condensador situado a lo largo del calderón donde va cediendo toda la energía al agua acumulada, volviendo así a estado líquido.

En el último paso del proceso, el fluido refrigerante ya en estado líquido se hace pasar por la válvula de expansión, lo que hace que recupere su presión y temperatura inicial obteniendo así de nuevo el fluido en sus condicionesiniciales para volver a iniciar el proceso.

Las bombas de calor pueden ser de varios tipos:

Bomba de calor aire-aire: el calor que se toma del aire se transfiere directamente al aire del local que debe calentarse.

Bomba de calor aire-agua: el calor se toma del aire y se transfiere a un circuito de agua que abastecerá un suelo/techo radiante/refrescante, radiadores, ventiloconvectores o...