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Turbocompresores eólicos.
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mockba
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--Sección 04--
Hola, de vuelta. Como prometí, mostraré en esta sección algunas ecuaciones básicas utilizadas para calcular condiciones ideales en los procesos que se ejecutan en el funcionamiento de las másquinas de desplazamiento positivo. muestro las siguientes ecuaciones:
t = l/v - Tiempo de desplazamiento de la máquina volumétrica
Q = A·l/t = A·v - Ecuación para determinar el caudal de la máquina
Po = F·v = p·A·v = Q·p - (donde F = p·A) - Ecuación para calcular la potencia ideal sin rozamientos ni pérdidas transmitida al fluido
t = Tiempo en s
l = Distancia de desplazamiento en m
v = Velocidad en m/s
A = Área transversal del émbolo en m²
Q = Caudal volumétrico en m³/s
Po = Potencia ideal sin pérdida en W
p = Presión en kg/cm²
Comenzaremos entendiendo que una máquina de desplazamiento positivo funciona principalmente cambando el volumen de la cámara en donde lleva a cabo el intercambio energético con fluido que esté manejando. Por esta razón este tipo de máquinas pueden ser llamadas máquinas volumétricas. Para conceptualizar tomaremos el ejemplo de un cilindro y un émbolo (bomba de émbolo). La pieza de la máquina que se encarga de aumentar el volumen de la cámara (succión) o de disminuir el volumen de la cámara (impulsión) se llama desplazador. Para poder desplazar al fluido desde adentro de la cámara hacia afuera y a una presión mayor, el desplazador tiene que recorrer una distancia "l" en un determinado tiempo "t" y a través de estos datos podemos obtener también la velocidad "ν" del desplazamiento que se le aplica al fluido. Entonces supongamos que tenemos dentro de una máquina un desplazamiento volumétrico con una distancia de 0.10 m y una velocidad de desplazamiento de 1.5 m/s y entonces tendremos que el tiempo del desplazamiento es:
t = l/v = (0.10 m)/(1.5 m/s) = 0.0666 s = 66.6 ms
Una vez sabiendo cual es el tiempo de desplazamiento de la máquina podemos determinar el caudal o gasto volumétrico que pasa a través de ésta, pero necesitamos saber cual es el área transversal del desplazador. Suponiendo que el área transversal del desplazador es 0.10 m² y usando la ecuación para calcular el caudal volumétrico Q tendremos:
Q = A·l/t = (0.10 m² x 0.10 m)/66.6 ms = 0.105 m³/s
Conociendo los datos anteriores sobre nuestra máquina, podemos determinar la potencia que está transmitiendo al fluido idealmente sin rozamientos ni pérdidas. Por lo tanto, supongamos que queremos generar con nuestra bomba de émbolo una presión en el fluido de 0.5 MPa y tendremos que:
Po = F·v = p·A·v = Q·p de donde
tomamos Po = Q·p = 0.105 m³/s x 0.5 MPa = 52.5 kW
Operación de Unidades: (m³/s)·(Pa) = (m³/s)·(N/m²) = J/s = W
Recordemos que esto sólo funciona para conceptualizar el funcionamiento de las bombas de émbolo con el fín de intruducirnos a los conceptos de las máquinas de desplazamiento positivo.
Ahora, teniendo todos los datos calculados, podemos describir que se trata de una bomba de émbolo (máquina de desplazamiento positivo) que consta de un pistón de 0.10 m² de área transversal con una carrera de 0.10 m (10 cm) que desplaza 0.105 m³/s ó 105 lts/s de fluido a una presión de 0.5 MPa y que consume o transmite idealmente y sin pérdidas al fluido 52.5 kW de potencia.
Para expresar la presión de impulsión o de aspiración de una bomba, se puede expresar en altura de presión positiva o negativa de acuerdo a la presión en m c.a. (altura de columna de agua).
Tomando el mismo ejemplo; supongamos que queremos generar con nuestra bomba de émbolo una presión en el fluido de 51 m c.a. a la salida y tendremos que:
Po = F·v = p·A·v = Q·p de donde para calcular la presión a partir de la altura de salida de la bomba:
p = h·ρ·g = (51 m)(1000)(9.81) = 0.5 MPa
tomamos Po = Q·p = 0.105 m³/s x 51 m c.a. = 0.105 m³/s x 0.5 MPa = 52.5 kW
Operación de Unidades: (m³/s)·(Pa) = (m³/s)·(N/m²) = J/s = W
Saludos...
La especialización corrompe...
Hola, de vuelta. Como prometí, mostraré en esta sección algunas ecuaciones básicas utilizadas para calcular condiciones ideales en los procesos que se ejecutan en el funcionamiento de las másquinas de desplazamiento positivo. muestro las siguientes ecuaciones:
t = l/v - Tiempo de desplazamiento de la máquina volumétrica
Q = A·l/t = A·v - Ecuación para determinar el caudal de la máquina
Po = F·v = p·A·v = Q·p - (donde F = p·A) - Ecuación para calcular la potencia ideal sin rozamientos ni pérdidas transmitida al fluido
t = Tiempo en s
l = Distancia de desplazamiento en m
v = Velocidad en m/s
A = Área transversal del émbolo en m²
Q = Caudal volumétrico en m³/s
Po = Potencia ideal sin pérdida en W
p = Presión en kg/cm²
Comenzaremos entendiendo que una máquina de desplazamiento positivo funciona principalmente cambando el volumen de la cámara en donde lleva a cabo el intercambio energético con fluido que esté manejando. Por esta razón este tipo de máquinas pueden ser llamadas máquinas volumétricas. Para conceptualizar tomaremos el ejemplo de un cilindro y un émbolo (bomba de émbolo). La pieza de la máquina que se encarga de aumentar el volumen de la cámara (succión) o de disminuir el volumen de la cámara (impulsión) se llama desplazador. Para poder desplazar al fluido desde adentro de la cámara hacia afuera y a una presión mayor, el desplazador tiene que recorrer una distancia "l" en un determinado tiempo "t" y a través de estos datos podemos obtener también la velocidad "ν" del desplazamiento que se le aplica al fluido. Entonces supongamos que tenemos dentro de una máquina un desplazamiento volumétrico con una distancia de 0.10 m y una velocidad de desplazamiento de 1.5 m/s y entonces tendremos que el tiempo del desplazamiento es:
t = l/v = (0.10 m)/(1.5 m/s) = 0.0666 s = 66.6 ms
Una vez sabiendo cual es el tiempo de desplazamiento de la máquina podemos determinar el caudal o gasto volumétrico que pasa a través de ésta, pero necesitamos saber cual es el área transversal del desplazador. Suponiendo que el área transversal del desplazador es 0.10 m² y usando la ecuación para calcular el caudal volumétrico Q tendremos:
Q = A·l/t = (0.10 m² x 0.10 m)/66.6 ms = 0.105 m³/s
Conociendo los datos anteriores sobre nuestra máquina, podemos determinar la potencia que está transmitiendo al fluido idealmente sin rozamientos ni pérdidas. Por lo tanto, supongamos que queremos generar con nuestra bomba de émbolo una presión en el fluido de 0.5 MPa y tendremos que:
Po = F·v = p·A·v = Q·p de donde
tomamos Po = Q·p = 0.105 m³/s x 0.5 MPa = 52.5 kW
Operación de Unidades: (m³/s)·(Pa) = (m³/s)·(N/m²) = J/s = W
Recordemos que esto sólo funciona para conceptualizar el funcionamiento de las bombas de émbolo con el fín de intruducirnos a los conceptos de las máquinas de desplazamiento positivo.
Ahora, teniendo todos los datos calculados, podemos describir que se trata de una bomba de émbolo (máquina de desplazamiento positivo) que consta de un pistón de 0.10 m² de área transversal con una carrera de 0.10 m (10 cm) que desplaza 0.105 m³/s ó 105 lts/s de fluido a una presión de 0.5 MPa y que consume o transmite idealmente y sin pérdidas al fluido 52.5 kW de potencia.
Para expresar la presión de impulsión o de aspiración de una bomba, se puede expresar en altura de presión positiva o negativa de acuerdo a la presión en m c.a. (altura de columna de agua).
Tomando el mismo ejemplo; supongamos que queremos generar con nuestra bomba de émbolo una presión en el fluido de 51 m c.a. a la salida y tendremos que:
Po = F·v = p·A·v = Q·p de donde para calcular la presión a partir de la altura de salida de la bomba:
p = h·ρ·g = (51 m)(1000)(9.81) = 0.5 MPa
tomamos Po = Q·p = 0.105 m³/s x 51 m c.a. = 0.105 m³/s x 0.5 MPa = 52.5 kW
Operación de Unidades: (m³/s)·(Pa) = (m³/s)·(N/m²) = J/s = W
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Jaime...z
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mockba, las bombas de pistón deben valer mucho mas caras que las de aspas. Como te descuides te subes a los mismos costes que si pusieras aerogeneradores eléctricos directamente.
Yo pienso que usando aerogeneradores de eje horizontal que sean mas bien estrechos y alargados, se podrán conseguir las revoluciones necesarias para mover a una velocidad aceptable la turbina de agua.
A ver si luego tengo un rato, y te pongo algunas fórmulas sobre el volante de inercia.
¡Paren el mundo, que yo me bajo!
Yo pienso que usando aerogeneradores de eje horizontal que sean mas bien estrechos y alargados, se podrán conseguir las revoluciones necesarias para mover a una velocidad aceptable la turbina de agua.
A ver si luego tengo un rato, y te pongo algunas fórmulas sobre el volante de inercia.
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mockba
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Jaime...z, el problema de usar sistemas de velocidad (turbomáquinas) es que como ya lo analizé detenidamente es que son sistemas para manejar caudales grandes de fluido a relativamente bajas presiones ya que la potencia en estos sistemas se basa en la inercia de empuje del fluido. En cambio las máquinas de desplazamiento positivo, son máquinas "lentas" pero que pueden transmitir altas presiones al fluido ya que su impulsión se basa en cambios volumétricos y desplazamiento mecánico directo. En otras palabras, usar altas velocidades requiere de un control más complicado para establecer las condiciones más óptimas de eficiencia en la transmisión de energía al fluido y se tendrían muchísimas pérdidas. Además, se elimina muchísimo de los problemas de cavitación que se presentan en las turbomáquinas.
Talvés tengas razón en decir que este tipo de máquinas no son nada baratas, pero lo que me hace dudar es que en donde yo vivo se puede comprar un compresor a pistón (eso sí, de dudosa calidad) con todo y motor eléctrico de 1/2 hp en $650.00 - $750.00 pesos y en cambio un rotor eólico de 400 W de eje horizontal cuesta $8000.00 pesos sin contar la torre de montaje. Aún puedo buscar la manera de conseguir el puro compresor sin motor eléctrico ni accesorios y podría salir más barato. Pero quien sabe, de cualquier manera seguiremos calculando, eso no cuesta dinero y es posible determianr si vale o no la pena gastarse una buena cantidad de dinero en algo previamente analizado.
Además recuerda que una de mis intenciones es calcular y construir un sistema híbrido, en el cual se pueda acoplar cualquier tipo de motor para sumar la impusión hidráulica dentro del circuito concentrador hacia la máquina generadora y lo malo es que no todos los motores son adecuados para impulsar turbomáquinas por la elevada cantidad de revoluciones de las que dependen.
Saludos...
La especialización corrompe...
Talvés tengas razón en decir que este tipo de máquinas no son nada baratas, pero lo que me hace dudar es que en donde yo vivo se puede comprar un compresor a pistón (eso sí, de dudosa calidad) con todo y motor eléctrico de 1/2 hp en $650.00 - $750.00 pesos y en cambio un rotor eólico de 400 W de eje horizontal cuesta $8000.00 pesos sin contar la torre de montaje. Aún puedo buscar la manera de conseguir el puro compresor sin motor eléctrico ni accesorios y podría salir más barato. Pero quien sabe, de cualquier manera seguiremos calculando, eso no cuesta dinero y es posible determianr si vale o no la pena gastarse una buena cantidad de dinero en algo previamente analizado.
Además recuerda que una de mis intenciones es calcular y construir un sistema híbrido, en el cual se pueda acoplar cualquier tipo de motor para sumar la impusión hidráulica dentro del circuito concentrador hacia la máquina generadora y lo malo es que no todos los motores son adecuados para impulsar turbomáquinas por la elevada cantidad de revoluciones de las que dependen.
Saludos...
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Paulino Cuevas
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Hola mockba;Creo que deberias repasar lo de la potencia para comprimir el aire. ¿De que temperatura comienza la compresión?¿El caudal de aire es de 468Kg /hora aproximadamente?¿Compresión isotérmica a isoentrópica?
Saludos mockba,me estaba aburriendo hasta que has sacado esto.Parece que los criticos han volado.
Saludos mockba,me estaba aburriendo hasta que has sacado esto.Parece que los criticos han volado.
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mockba
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Por Paulino Cuevas:
Hola mockba;Creo que deberias repasar lo de la potencia para comprimir el aire. ¿De que temperatura comienza la compresión?¿El caudal de aire es de 468Kg /hora aproximadamente?¿Compresión isotérmica a isoentrópica?
Saludos mockba,me estaba aburriendo hasta que has sacado esto.Parece que los criticos han volado.
Hola mockba;Creo que deberias repasar lo de la potencia para comprimir el aire. ¿De que temperatura comienza la compresión?¿El caudal de aire es de 468Kg /hora aproximadamente?¿Compresión isotérmica a isoentrópica?
Saludos mockba,me estaba aburriendo hasta que has sacado esto.Parece que los criticos han volado.
Existe una gran cantidad de cálculos que desconozco aún ya que estoy siendo autodidacta en el estudio de estos temas. Como ya había mencionado antes, mi carrera es Electrónica Digital y no estaba muy familiarizado con muchos de estos temas de máquinas. Pero aquí estamos intentando y he aprendido mucho en estos últimos meses.Las preguntas que planteas no las entiendo porque no sé a que te refieres específicamente. ¿Te refieres a los cálculos que desplegué enteriormente? ó ¿te refieres a condiciones y factores del sistema que aún no se reflejan en los cálculos que muestro?, si hay algún error, ¿Me lo podrías señalar por favor Paulino Cuevas para poder corregirlo entre los dos?. Lo que estoy tratando de hacer mostrando todos estos cálculos, es tratar de armar un modelo matemático de cada una de las fases del sistema para poder determinarlo en la realidad. Sé que todavía falta pulir muchas cosas y descubrir otras, pero no importa, trataré hasta lograrlo. Nota: Quiero hacer la aclaración de que los cálculos que presento no son los aplicados realmente al diseño específico de un sistema realizable en el mundo físico. Sólo estoy presentando ejemplos ficticios aislados para hacer entendible y clara la aplicación práctica de las fórmulas, con el afán de que cualquiera que quiera diseñar algun sistema se pueda basar en ellas cambiando los valores de las variables a conveniencia para su beneficio propio.Si tienes algun conocimiento matemático específico o tienes interés en agregar fórmulas que pudieran ser de utilidad práctica, ¿Podrías tratar de explicarlas de forma simple para que todos puediéramos entederlas (con ejemplos desglozados talvés) y podrías hacer clara la relación de dicha fórmula con todas las demás dentro del sistema?. Es decir, el "para qué es esta fórmula". Yo me ofresco a transcribir, editar y ordenar los cálculos que me envien para estandarizarlos con la presentación que le estoy dando a los que yo posteo. Eso es con la intención de que cuando ya sea un volumen considerable de cálculos, ejemplos desglozados, fórmulas explicadas y datos acumulados, se pueda hacer un compendio para postearlo como materíal didáctico de utilidad práctica. De antemano Gracias...Curioso que menciones lo de los críticos que volaron, yo también lo noté. Lo malo es que en verdad pensé que habría varios dispuestos a aportar herramientas de cálculo con ejemplos desglozados para tratar de diseñar un sistema realizable en el mundo físico y no sólo a decir si algo se puede o no se puede llevar a cabo. Me dí cuenta tristemente de que muchos que los que entramos a este foro sólo especulamos la mayor parte del tiempo, por eso es que decido finalmente cambiar mi rol de participación en el foro y en vez de entrar más a las "críticas constructivas" me quiero dedicar más a estudiar y a portar herramientas que le puedan servir a otros para estudiar también.Me permito anexar una herramienta de cálculo que he programado incrustada en el hilo directo en el código de la páguina. Espero los administradores de CE lo acepten ya que me gustaría programar más calculadores (Estoy aprendiendo) para las fórmulas que he mostrado y facilitar el diseño de sistemas de producción de energía. De lo contraio lo retiraré en breve. Daniel, PPP... Saludos.Istrucciones de uso: Sólo hay que escribir un valor de temperatura en cualquiera de los campos y en los demás aparecerá el valor correspondiente en las diferentes escalas:Saludos... Paulino_Cuevas...
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Paulino Cuevas
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No te preocupes mockba,yo tambien soy un autodidacta (esta palabra no me gusta nada) y tenemos derecho a equivocarnos.
Las fórmulas generales para calcular el trabajo de compresion de los gases son relativamente sencillas.
Conociendo las propiedades termodinámicas mas importantes como la capacidad calorifica a presión constante (para la compresión adiabatica o isoentropica).El exponente adiabatico (En la compresión isotermica es igual a 1) (en la compresión isoentropica y presiones bajas=1,4 para el aire)
El exponente adiabatico es consecuencia de la linea politropica que experimenta el gas al ser comprimido.Pasa por varios estadios diferentes con cambios en volumen,temperatura y presión.
La fórmula para calcular el trabajo de compresión del aire ,aspirando a presión atmosférica y una temperatura de 293ºk (20ºC)
Datos:1º) Capacidad calorifica a presión costante.....1 Kj/KG
Exponente adiabatico .................................. 1,4
Trabajo W= (T2-T1)X1kJ/Kg
T2=T1 (P2/P1)elevado a (1,4-1)/1,4=0,28
T2=T1 (5/1) (0,28)elevado como potencia=293X1,56=457ºk
W=457ºk-293ºK=164 X1kJ=164kJ/Kg
Compresión isotermica:W=T.R.Ln (P2/P1)=293ºkX30(Costante universal del gas en kilogrametros)x1,6=14064Kgmtrs /427=32,93Kcal =137,67Kj/kg
(427 es el equivalante el kilogrametros a 1 Kcal)
Resumen:
Trabajo adiabatico (reversible)=164Kj/Kg
Trabajo Isotermico.................=137,67Kj/Kg
La costante universal del gas tambien puede estar en Kj
R=8,32kJ/Kmol /Kº=8,32/29Kg/mol=0,28Kj/Kg/Kº
Si quieres mas información ya sabes donde estamos ,saludos compañero.
Las fórmulas generales para calcular el trabajo de compresion de los gases son relativamente sencillas.
Conociendo las propiedades termodinámicas mas importantes como la capacidad calorifica a presión constante (para la compresión adiabatica o isoentropica).El exponente adiabatico (En la compresión isotermica es igual a 1) (en la compresión isoentropica y presiones bajas=1,4 para el aire)
El exponente adiabatico es consecuencia de la linea politropica que experimenta el gas al ser comprimido.Pasa por varios estadios diferentes con cambios en volumen,temperatura y presión.
La fórmula para calcular el trabajo de compresión del aire ,aspirando a presión atmosférica y una temperatura de 293ºk (20ºC)
Datos:1º) Capacidad calorifica a presión costante.....1 Kj/KG
Exponente adiabatico .................................. 1,4
Trabajo W= (T2-T1)X1kJ/Kg
T2=T1 (P2/P1)elevado a (1,4-1)/1,4=0,28
T2=T1 (5/1) (0,28)elevado como potencia=293X1,56=457ºk
W=457ºk-293ºK=164 X1kJ=164kJ/Kg
Compresión isotermica:W=T.R.Ln (P2/P1)=293ºkX30(Costante universal del gas en kilogrametros)x1,6=14064Kgmtrs /427=32,93Kcal =137,67Kj/kg
(427 es el equivalante el kilogrametros a 1 Kcal)
Resumen:
Trabajo adiabatico (reversible)=164Kj/Kg
Trabajo Isotermico.................=137,67Kj/Kg
La costante universal del gas tambien puede estar en Kj
R=8,32kJ/Kmol /Kº=8,32/29Kg/mol=0,28Kj/Kg/Kº
Si quieres mas información ya sabes donde estamos ,saludos compañero.
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mockba
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En construcción...
Lo cual significa que es una curva y ni una relación linear... porfín entiendo para que demonios era el exponente adiabático... ¡jejeje!... Gracias Paulino_Cuevas. Espero no te moleste, re-edite tus cálculos para estandarizarlos con el compendio.
Fórmulas generales para determinar el trabajo de compresión de los gases, por Paulino_Cuevas:
La fórmula para calcular el trabajo de compresión del aire, aspirando a presión atmosférica y una temperatura de 293ºK, capacidad calórica a presión constante 1 kJ/kg y exponente adiabático de 1.4 por tratarse de una compresión isoentrópica es:
Donde
T1 = Temperatura inicial en °K
T2 = Temperatura final en °K
P1 = Presión inicial en Kg/cm² (Cualquier unidad de Presión ya que se establece una relación)
P2 = Presión final en Kg/cm² (Cualquier unidad de Presión ya que se establece una relación)
W' = (T2-T1)(1 kJ/kg)
T2 = T1(P2/P1)(1.4 - 1)/1.4 = (293°K)(5 kg/cm² / 1 kg/cm²)0.28 = (293 °K)(1.5693) = 459.81 °K
W' = 459.81°K - 293°K =166.81(1 kJ/kg) = 166.81 kJ/kg
Compresión isotermica: W = T·R·ln·(P2/P1) donde ln es el logaritmo natural.
En construcción...
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Por Paulino_Cuevas:
El exponente adiabatico es consecuencia de la linea politropica que experimenta el gas al ser comprimido
El exponente adiabatico es consecuencia de la linea politropica que experimenta el gas al ser comprimido
Lo cual significa que es una curva y ni una relación linear... porfín entiendo para que demonios era el exponente adiabático... ¡jejeje!... Gracias Paulino_Cuevas. Espero no te moleste, re-edite tus cálculos para estandarizarlos con el compendio.
Fórmulas generales para determinar el trabajo de compresión de los gases, por Paulino_Cuevas:
La fórmula para calcular el trabajo de compresión del aire, aspirando a presión atmosférica y una temperatura de 293ºK, capacidad calórica a presión constante 1 kJ/kg y exponente adiabático de 1.4 por tratarse de una compresión isoentrópica es:
Donde
T1 = Temperatura inicial en °K
T2 = Temperatura final en °K
P1 = Presión inicial en Kg/cm² (Cualquier unidad de Presión ya que se establece una relación)
P2 = Presión final en Kg/cm² (Cualquier unidad de Presión ya que se establece una relación)
W' = (T2-T1)(1 kJ/kg)
T2 = T1(P2/P1)(1.4 - 1)/1.4 = (293°K)(5 kg/cm² / 1 kg/cm²)0.28 = (293 °K)(1.5693) = 459.81 °K
W' = 459.81°K - 293°K =166.81(1 kJ/kg) = 166.81 kJ/kg
Compresión isotermica: W = T·R·ln·(P2/P1) donde ln es el logaritmo natural.
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Paulino Cuevas
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Estupendo mockba, se nota que trabajas bien con el ordenador,yo no tengo ni puñetera idea.para mi sobra el 99% del ordenador.
Las formulas son aplicables con bastante acierto a presiones y temperaturas moderadas.Para mas precisión es necesario buscar la capacidad calorifica media entre dos temperaturas.
Ahora debes aplicar el rendimiento del compresor.Debido a la marcha de la maquina se producen efectos de irreversibilidad.El gas al final de la compresión tendra una temperatura superior a la que deberia tener en un proceso reversible.
Ejemplo:Trabajo ideal=160Kj/kg.Rendimiento:80%
160Kj/0,8=200Kj/KG
T2=200Kj/1Kj/Kg/Kº=200ºK +293ºK=493ºk
Como puedes observar la temperatura aumenta y por tanto el trabajo tambien.En tu caso particular,tratas de comprimir 0,1m3 =0,13Kg/aire aproximadamente x 3600SG=468kG/H
Trabajo Compresor= (493ºK-293ºK)1kJ=200kj/Kg x468Kg=93600Kj/h=26KW/h.
Mockba,lo siento pero tengo que dejarlo de momento ,es posible que cometa algun fallo ,lo estoy haciendo a la carrera
Saludos y hasta pronto.
Las formulas son aplicables con bastante acierto a presiones y temperaturas moderadas.Para mas precisión es necesario buscar la capacidad calorifica media entre dos temperaturas.
Ahora debes aplicar el rendimiento del compresor.Debido a la marcha de la maquina se producen efectos de irreversibilidad.El gas al final de la compresión tendra una temperatura superior a la que deberia tener en un proceso reversible.
Ejemplo:Trabajo ideal=160Kj/kg.Rendimiento:80%
160Kj/0,8=200Kj/KG
T2=200Kj/1Kj/Kg/Kº=200ºK +293ºK=493ºk
Como puedes observar la temperatura aumenta y por tanto el trabajo tambien.En tu caso particular,tratas de comprimir 0,1m3 =0,13Kg/aire aproximadamente x 3600SG=468kG/H
Trabajo Compresor= (493ºK-293ºK)1kJ=200kj/Kg x468Kg=93600Kj/h=26KW/h.
Mockba,lo siento pero tengo que dejarlo de momento ,es posible que cometa algun fallo ,lo estoy haciendo a la carrera
Saludos y hasta pronto.
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eduardo37
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Hola. Estuve pensando un sistema para bombear agua en grandes cantidades. El cálculo que hago es que es lo mismo bombear poca agua a mucha altura, que mucha agua a poca altura. Por temas de disponibilidad topográfica para un sistema de generación hidroeólico, me parece mejor la opción de bombear grandes cantidades de agua a baja altura, solamente la suficiente como para mover la turbina hidráulica.
He diseñado un sistema con molinos cilindricos de eje vertical, por ejemplo de 3 metros de ancho x 30 de alto. La idea sería ir poniendolos en linea como una barrera cortavientos, por ejemplo uno cada 10 mts. El aire al pasar por el espacio que queda entre los cilindros movera el molino y se comprimirá un poco al tener que pasar por un espacio reducido, o sea que se formará un corredor de viento por el espacio entre molinos. Luego se puede poner una segunda línea de molinos intercalandolos para aprovechar la corriente producida y luego una tercera línea volviendo a la primer configuración y así sucesivamente. O sea que el aire ira zigsagueando entre los molinos.
Creo que es el mejor sistema para lugares de vientos fríos ya que estos tienden a buscar la superficie para desplazarse.
Ademas el alinear los molinos de eje vertical tiene otra ventaja.
Se puede poner una viga hizontal en la parte superior que cruce y sostenga a los ejes de toda la línea de molinos. Una especie de sostén superior para que el eje de los molinos tenga otro agarre más(aparte de inferior). Y tambien sobre esta viga se puede construir una pantalla metálica o de concreto que, a modo de embudo, capture un mayor volumen de aire y lo conduzca hacia abajo a el paso entre molinos,
Mediante este sistema creo posible bombear volumenes realmente importante de agua.
También me parece que el sistema de molinos de eje vertical con la viga y la pantalla arriba se podría aplicar a las zonas donde existen correderas naturales de viento, por ejemplo cuando pasa encajonado entre dos montañas.
La ventaja que le veo a los de eje vertical es su mayor robustez, por lo que son ideales para esfuerzos del tipo que nombro.
He diseñado un sistema con molinos cilindricos de eje vertical, por ejemplo de 3 metros de ancho x 30 de alto. La idea sería ir poniendolos en linea como una barrera cortavientos, por ejemplo uno cada 10 mts. El aire al pasar por el espacio que queda entre los cilindros movera el molino y se comprimirá un poco al tener que pasar por un espacio reducido, o sea que se formará un corredor de viento por el espacio entre molinos. Luego se puede poner una segunda línea de molinos intercalandolos para aprovechar la corriente producida y luego una tercera línea volviendo a la primer configuración y así sucesivamente. O sea que el aire ira zigsagueando entre los molinos.
Creo que es el mejor sistema para lugares de vientos fríos ya que estos tienden a buscar la superficie para desplazarse.
Ademas el alinear los molinos de eje vertical tiene otra ventaja.
Se puede poner una viga hizontal en la parte superior que cruce y sostenga a los ejes de toda la línea de molinos. Una especie de sostén superior para que el eje de los molinos tenga otro agarre más(aparte de inferior). Y tambien sobre esta viga se puede construir una pantalla metálica o de concreto que, a modo de embudo, capture un mayor volumen de aire y lo conduzca hacia abajo a el paso entre molinos,
Mediante este sistema creo posible bombear volumenes realmente importante de agua.
También me parece que el sistema de molinos de eje vertical con la viga y la pantalla arriba se podría aplicar a las zonas donde existen correderas naturales de viento, por ejemplo cuando pasa encajonado entre dos montañas.
La ventaja que le veo a los de eje vertical es su mayor robustez, por lo que son ideales para esfuerzos del tipo que nombro.
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mockba
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eduardo37, tu idea es buena, me hace pensar en otras formas de disponer del espacio. Pero también me diste ideas para crear una estructura fija al rededor de rotor de eje vertical que cree el efecto de "tobera" o algo así, para aumentar la velocidad del aire.
Paulino_Cuevas, por el momento yo me voy también. No he dormido en dos días (¡¡¡jejejeje, es en serio!!!)... lo diré como lo deciamos mis amigos y yo en la Universidad... ¡¡¡ Ya estoy mal, ya estamos diciendo puras mariwanadotas !!!... Disculpa que deje a medias la transcripción, luego la termino... y gracias por el aporte.. sólo dame un poco de tiempo para que transcriba todo y después le seguimos...
Saludos... eduardo37... Paulino...
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Paulino_Cuevas, por el momento yo me voy también. No he dormido en dos días (¡¡¡jejejeje, es en serio!!!)... lo diré como lo deciamos mis amigos y yo en la Universidad... ¡¡¡ Ya estoy mal, ya estamos diciendo puras mariwanadotas !!!... Disculpa que deje a medias la transcripción, luego la termino... y gracias por el aporte.. sólo dame un poco de tiempo para que transcriba todo y después le seguimos...
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mockba
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Paulino, antes de irme... ya entendí tu punto... me estas diciendo que en mi caso particular trato de comprimir aire con... pero ya entendí... no es así... más bien en los cálculos que hice con respecto a máquinas volumétricas de desplazamiento positivo, se me olvidó mencionar en las notas que estoy trabajando fórmulas para fluidos incompresibles, que como podras notar son sustancilmente más sencillas.
A lo largo del hilo, cambié de opinión acerca usar aire como fluido del circuito común para alimentar una turbina central... decidí buscar información acerca de un tipo de máquina distinta de turbocompresores para hacer el trabajo y me topé con un libro de máquinas hidráulicas... de ahí es de donde saqué los cálculos y las fórmulas de la --sección 04--. De cualquier forma, me agradó trabajar en conjunto y espero que lo sigamos haciendo. Estoy seguro que de cualquier forma estas fórmulas que me enseñaste serán necesarias, así que me parece buena idea seguirlas desarrollando. Gracias...
Saludos...
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Por Paulino_Cuevas:
Como puedes observar la temperatura aumenta y por tanto el trabajo tambien.En tu caso particular,tratas de comprimir 0,1m3 =0,13Kg/aire aproximadamente x 3600SG=468kG/H
Como puedes observar la temperatura aumenta y por tanto el trabajo tambien.En tu caso particular,tratas de comprimir 0,1m3 =0,13Kg/aire aproximadamente x 3600SG=468kG/H
A lo largo del hilo, cambié de opinión acerca usar aire como fluido del circuito común para alimentar una turbina central... decidí buscar información acerca de un tipo de máquina distinta de turbocompresores para hacer el trabajo y me topé con un libro de máquinas hidráulicas... de ahí es de donde saqué los cálculos y las fórmulas de la --sección 04--. De cualquier forma, me agradó trabajar en conjunto y espero que lo sigamos haciendo. Estoy seguro que de cualquier forma estas fórmulas que me enseñaste serán necesarias, así que me parece buena idea seguirlas desarrollando. Gracias...
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eduardo37
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Quiero aclarar que dije que los molinos podían ser de 30 mts de altura solo como un ejemplo. Podrían ser de 300 mts de alto, y tambien se podría poner pantallas laterales para canalizar más aire hacia la zona de paso de aire. Crear, como dice Mockba una especie de tobera o embudo por el que el viento se vea obligado a pasar por la zona donde están los molinos.
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Paulino Cuevas
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Hola mockba;El empuje o tensión mecanica debes indicarla en N/m2 o en Pa (Pascales)
1 bar=1,000 (x)10(5)Pa
1 atm=1,013(x)10(5)Pa
Potencia.
1N/m2 =J=w/s
Fuerza:1kP=9,8067 N
1 bar=1,000 (x)10(5)Pa
1 atm=1,013(x)10(5)Pa
Potencia.
1N/m2 =J=w/s
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eduardo37
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Hola.
creo que en el sistema de generación hidroeólico sería posible prescindir totalmente de bombear agua a altura de la siguiente manera: Se agrupa un conjunto de molinos bombeadores sobre una superficie de agua de poca profundidad. Luego mediante un sistema de tubos, que se pueden ubicar sumergidos a poca profundidad se bombea agua a un ducto central, para que todos transmitan su empuje sobre el fluído en forma simultánea. Al final del tubo central se ubican las turbinas.
Un sistema de regulación posible para variaciones en la potencia de los vientos podría ser dividir la salida del ducto central en tres salidas, ubicando una turbina menor en cada una de ellas, de modo que se vayan accionando segun la presión del agua.
Si el viento es escaso funcionará una sola, al aumentar la velocidad del viento y aumentar la cantidad de agua bombeada se enciende la segunda, y trabaja simultáneamente con las tres a potencia máxima.
Una ventaja es que no hay que trasladar agua a largas distancias. Esta solo cumple la función de transmitir y unificar la potencia de los rotores sobre las turbinas generadoras.
Además el agua se extrae, se usa y se devuelve en el mismo sitio de generación.
Por otro lado los caños pueden estar sumergidos a unos pocos metros de profundidad, quizás solo 2 o 3, lo necesario como para que puedan desplazarse embarcaciones menores sobre la superficie del agua
creo que en el sistema de generación hidroeólico sería posible prescindir totalmente de bombear agua a altura de la siguiente manera: Se agrupa un conjunto de molinos bombeadores sobre una superficie de agua de poca profundidad. Luego mediante un sistema de tubos, que se pueden ubicar sumergidos a poca profundidad se bombea agua a un ducto central, para que todos transmitan su empuje sobre el fluído en forma simultánea. Al final del tubo central se ubican las turbinas.
Un sistema de regulación posible para variaciones en la potencia de los vientos podría ser dividir la salida del ducto central en tres salidas, ubicando una turbina menor en cada una de ellas, de modo que se vayan accionando segun la presión del agua.
Si el viento es escaso funcionará una sola, al aumentar la velocidad del viento y aumentar la cantidad de agua bombeada se enciende la segunda, y trabaja simultáneamente con las tres a potencia máxima.
Una ventaja es que no hay que trasladar agua a largas distancias. Esta solo cumple la función de transmitir y unificar la potencia de los rotores sobre las turbinas generadoras.
Además el agua se extrae, se usa y se devuelve en el mismo sitio de generación.
Por otro lado los caños pueden estar sumergidos a unos pocos metros de profundidad, quizás solo 2 o 3, lo necesario como para que puedan desplazarse embarcaciones menores sobre la superficie del agua
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Paulino Cuevas
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Hola eduardo37;Tu lo que propones es montar los "molinos" de viento verticalmente.No estoy muy al corriente de estos artilugios, pero la gran mayoria de ellos estan montados horizontalmente.Esta posición del "molino" no impide que por medio de una transmisión puedas hacer girar a una bomba de desplazamiento positivo (las centrifugas son muy sensibles al cambio de revoluciones) y el agua bombeada pasarla a una balsa o tanque elevado.Si tratas de bombear directamente a las turbinas ,no podras mantener un caudal constante y la turbina acusará estas variaciones.
Saludos
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eduardo37
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Bueno, realmente habría que hacer un estudio más profundo para saber que tipo de molinos son los más idóneos para bombear grande masas de agua, pero lo importante del agua es que permite unficar la potencia de muchos molinos a la vez.
Con respecto a lo de bombear directamente a las turbinas se podría regular teniendo varias turbinas de generación, de modo que se accionen segun la potencia del viento. Menor potencia, menos turbinas funcionando, a medidas que se acentúa el viento se van accionando más.
Con respecto a lo de bombear directamente a las turbinas se podría regular teniendo varias turbinas de generación, de modo que se accionen segun la potencia del viento. Menor potencia, menos turbinas funcionando, a medidas que se acentúa el viento se van accionando más.
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Jaime...z
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Una forma de estabilizar la presión, y de ahorrarnos un volante de inercia, o el depósito a mayor altura, podría ser usar unas bombonas de forma esférica que llevan muchas bombas de agua, de las que tienen una membrana, y acumulan la presión en una cámara de aire.
¡Paren el mundo, que yo me bajo!
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eduardo37
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O a lo mejor también se podría hacer un depósito (un piletón o tanque) cuya salida de agua coincida con la altura de agua del lago, el río o el mar del cual se tome el agua. O sea solo elevar el agua el mínimo indispensable como para no tener que vencer la presión del agua exterior al conducto.
Pero igual creo que es lo mismo porque a la vez más se eleva el agua, más energía se conserva por la altura a la que está elevada, por lo que la presión de salida será mayor.
Pero igual creo que es lo mismo porque a la vez más se eleva el agua, más energía se conserva por la altura a la que está elevada, por lo que la presión de salida será mayor.
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Paulino Cuevas
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Jaime;Esas bombonas se montan con presostato incorporado para conmutar el arranque cuando baja la presión.En otros casos y para bombeos con tuberias de largo recorrido y fuerte elevación,amortiguar el golpe de ariete,cuando la bomba se para por falta de fluido electrico.En los golpes de ariete si no existen valvulas de retención,la presión aumenta como el cuadrado de la velocidad.
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mockba
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Gracias Paulino_Cuevas por las aclaraciones técnicas... creo que ya estamos hablando el mismo idioma... me hace falta estudiar algunas cosas y términos, pero en general se pueden seguir expresando las ideas principales del los temas y del uso de las fórmulas... por estos días tendré que apartarme un poco ya que estaré un pcoo más ocupado de lo normal..
Saludos...
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mockba
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Yo pienso en que se puede construir un circuito hidráulico cerrado, totalmente saturado de fluido, que es una sección tenga un tanque pequeño a nivel del suelo, pero más alto que los ductos del circuito, para crear una reserva de fluido y asegurar la saturación. Al estar el circuito hidraulico lo más saturado posible a través del bombeo de desplazamiento positivo es posible mover una máquina de desplazamiento positivo a la inversa, talvés a bajas revoluciones pero con un torque relativo a la fuerza en N/m² transmitida al fluido como menciona Paulino_Cuevas, y si se logra concentrar un número de rotores sumando sus potencias mecánicas a través de la fuerza transmitida al fluido, es posible generar electricidad con un multiplicador de vueltas y un generador eléctrico.
Los cálculos que hemos estado mostrando Paulino_Cuevas y yo, no son los que determinan el comportamiento de todo este sistema, sino que más bien tratamos de determinar el comportamiento de diferentes fluidos dentro de un sistema y el trabajo que en un determinado momento se puede extraer de estos en condiciones de trabajo.
Paulino_Cuevas, una pergunta... El empuje o tensión mecánica se debe expresar en las unidades que mencionas, ¿pero el cualculo que muestro esta correcto aunque no sean las unidades adecuadas para expresar el asunto?, ah y otra cosa... en uno de los libros tengo que 1 kP = 1000 N/m² y tu mencionas que 1 N/m² = J = W/s Fuerza:1kP=9,8067 N supongo que son redondeos para hacer más simples los cálculos de ejemplo, ¿no?. Aun me quedan dudas... por ejemplo yo se que 1 W = 1 J/s y que un Joule = 1 N.m Neuwton metro. Entonces, supongo que 1 Joule = 1 N.m se refiere a fuerza en el desplazamiento de una masa y el 1 N/m² = J que tu mencionas se refiere a fuerza por unidad de área, que sería de donde se puede determinar el trabajo de empuje del fluido dentro de un sistema hidráulico por unidad de área transversal de ducto. En el libro que tengo se decribe cómo 1 kP = 1000 N/m² = 0.145 lb/in² y el hecho de expresar la presión en un ejemplo en kg/cm² es sólo una coversión de unidades de esta relación, ¿no?... lo que sí noté es que al final del problema, al calcular la potencia las unidades si concuerdan, es decir, (m³/s)(kg/cm² x 10000) = (m³/s)(kg/m²) = kg.m/s = W al igual que se puede expresar en ft.lb/s se puede en N.m/s o en kg.m/s , ¿no?.
Por el momento, estoy tratando de diseñar calculadores para que podamos usarlos y hacer más rápido los cálculos específicos de los problemas sólo vaciando los datos. Lo malo es que los diseño y cuando incrusto el código en el campo para editar estso mensajes el diseño se desconfigura y no aparecen las calculadoras como las diseñé originalmente...
Saludos...
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Los cálculos que hemos estado mostrando Paulino_Cuevas y yo, no son los que determinan el comportamiento de todo este sistema, sino que más bien tratamos de determinar el comportamiento de diferentes fluidos dentro de un sistema y el trabajo que en un determinado momento se puede extraer de estos en condiciones de trabajo.
Paulino_Cuevas, una pergunta... El empuje o tensión mecánica se debe expresar en las unidades que mencionas, ¿pero el cualculo que muestro esta correcto aunque no sean las unidades adecuadas para expresar el asunto?, ah y otra cosa... en uno de los libros tengo que 1 kP = 1000 N/m² y tu mencionas que 1 N/m² = J = W/s Fuerza:1kP=9,8067 N supongo que son redondeos para hacer más simples los cálculos de ejemplo, ¿no?. Aun me quedan dudas... por ejemplo yo se que 1 W = 1 J/s y que un Joule = 1 N.m Neuwton metro. Entonces, supongo que 1 Joule = 1 N.m se refiere a fuerza en el desplazamiento de una masa y el 1 N/m² = J que tu mencionas se refiere a fuerza por unidad de área, que sería de donde se puede determinar el trabajo de empuje del fluido dentro de un sistema hidráulico por unidad de área transversal de ducto. En el libro que tengo se decribe cómo 1 kP = 1000 N/m² = 0.145 lb/in² y el hecho de expresar la presión en un ejemplo en kg/cm² es sólo una coversión de unidades de esta relación, ¿no?... lo que sí noté es que al final del problema, al calcular la potencia las unidades si concuerdan, es decir, (m³/s)(kg/cm² x 10000) = (m³/s)(kg/m²) = kg.m/s = W al igual que se puede expresar en ft.lb/s se puede en N.m/s o en kg.m/s , ¿no?.
Por el momento, estoy tratando de diseñar calculadores para que podamos usarlos y hacer más rápido los cálculos específicos de los problemas sólo vaciando los datos. Lo malo es que los diseño y cuando incrusto el código en el campo para editar estso mensajes el diseño se desconfigura y no aparecen las calculadoras como las diseñé originalmente...
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mockba
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Paulino_Cuevas... me perdí aquí... no me da iagual que ati los cálculos... Los podrías transcribir o desglozar un poco más... Gracias...
Compresión isotermica:W=T.R.Ln (P2/P1)=293ºkX30(Costante universal del gas en kilogrametros)x1,6=14064Kgmtrs /427=32,93Kcal =137,67Kj/kg
(427 es el equivalante el kilogrametros a 1 Kcal)
Resumen:
Trabajo adiabatico (reversible)=164Kj/Kg
Trabajo Isotermico.................=137,67Kj/Kg
La costante universal del gas tambien puede estar en Kj
R=8,32kJ/Kmol /Kº=8,32/29Kg/mol=0,28Kj/Kg/Kº
Si quieres mas información ya sabes donde estamos ,saludos compañero.
Saludos...
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Compresión isotermica:W=T.R.Ln (P2/P1)=293ºkX30(Costante universal del gas en kilogrametros)x1,6=14064Kgmtrs /427=32,93Kcal =137,67Kj/kg
(427 es el equivalante el kilogrametros a 1 Kcal)
Resumen:
Trabajo adiabatico (reversible)=164Kj/Kg
Trabajo Isotermico.................=137,67Kj/Kg
La costante universal del gas tambien puede estar en Kj
R=8,32kJ/Kmol /Kº=8,32/29Kg/mol=0,28Kj/Kg/Kº
Si quieres mas información ya sabes donde estamos ,saludos compañero.
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Paulino Cuevas
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Hola mockba;Vamos haber:
Compresión adiabatica reversible:
W=T2-T1 (Cp=1,0032Kj)
T2=T1 (P2/P1)elevado a 0,28=293ºK (x)1,5845=464ºK
W=(464ºk-293ºK)x 1,0032=171,54Kj
Compresión isotérmica:
W=T.R.Ln(P2/P1)=293ºk(x)30(x)1,6=14.146Kgmtrs/427=33,1Kcal x4,18=138,48Kj
Comprueba estos calculos.
Compresión adiabatica reversible:
W=T2-T1 (Cp=1,0032Kj)
T2=T1 (P2/P1)elevado a 0,28=293ºK (x)1,5845=464ºK
W=(464ºk-293ºK)x 1,0032=171,54Kj
Compresión isotérmica:
W=T.R.Ln(P2/P1)=293ºk(x)30(x)1,6=14.146Kgmtrs/427=33,1Kcal x4,18=138,48Kj
Comprueba estos calculos.
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Paulino Cuevas
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Quote by mockba: Yo pienso en que se puede construir un circuito hidráulico cerrado, totalmente saturado de fluido, que es una sección tenga un tanque pequeño a nivel del suelo, pero más alto que los ductos del circuito, para crear una reserva de fluido y asegurar la saturación. Al estar el circuito hidraulico lo más saturado posible a través del bombeo de desplazamiento positivo es posible mover una máquina de desplazamiento positivo a la inversa, talvés a bajas revoluciones pero con un torque relativo a la fuerza en N/m² transmitida al fluido como menciona Paulino_Cuevas, y si se logra concentrar un número de rotores sumando sus potencias mecánicas a través de la fuerza transmitida al fluido, es posible generar electricidad con un multiplicador de vueltas y un generador eléctrico.
Los cálculos que hemos estado mostrando Paulino_Cuevas y yo, no son los que determinan el comportamiento de todo este sistema, sino que más bien tratamos de determinar el comportamiento de diferentes fluidos dentro de un sistema y el trabajo que en un determinado momento se puede extraer de estos en condiciones de trabajo.
Paulino_Cuevas, una pergunta... El empuje o tensión mecánica se debe expresar en las unidades que mencionas, ¿pero el cualculo que muestro esta correcto aunque no sean las unidades adecuadas para expresar el asunto?, ah y otra cosa... en uno de los libros tengo que 1 kP = 1000 N/m² y tu mencionas que 1 N/m² = J = W/s Fuerza:1kP=9,8067 N supongo que son redondeos para hacer más simples los cálculos de ejemplo, ¿no?. Aun me quedan dudas... por ejemplo yo se que 1 W = 1 J/s y que un Joule = 1 N.m Neuwton metro. Entonces, supongo que 1 Joule = 1 N.m se refiere a fuerza en el desplazamiento de una masa y el 1 N/m² = J que tu mencionas se refiere a fuerza por unidad de área, que sería de donde se puede determinar el trabajo de empuje del fluido dentro de un sistema hidráulico por unidad de área transversal de ducto. En el libro que tengo se decribe cómo 1 kP = 1000 N/m² = 0.145 lb/in² y el hecho de expresar la presión en un ejemplo en kg/cm² es sólo una coversión de unidades de esta relación, ¿no?... lo que sí noté es que al final del problema, al calcular la potencia las unidades si concuerdan, es decir, (m³/s)(kg/cm² x 10000) = (m³/s)(kg/m²) = kg.m/s = W al igual que se puede expresar en ft.lb/s se puede en N.m/s o en kg.m/s , ¿no?.
Por el momento, estoy tratando de diseñar calculadores para que podamos usarlos y hacer más rápido los cálculos específicos de los problemas sólo vaciando los datos. Lo malo es que los diseño y cuando incrusto el código en el campo para editar estso mensajes el diseño se desconfigura y no aparecen las calculadoras como las diseñé originalmente...
Saludos...
Los cálculos que hemos estado mostrando Paulino_Cuevas y yo, no son los que determinan el comportamiento de todo este sistema, sino que más bien tratamos de determinar el comportamiento de diferentes fluidos dentro de un sistema y el trabajo que en un determinado momento se puede extraer de estos en condiciones de trabajo.
Paulino_Cuevas, una pergunta... El empuje o tensión mecánica se debe expresar en las unidades que mencionas, ¿pero el cualculo que muestro esta correcto aunque no sean las unidades adecuadas para expresar el asunto?, ah y otra cosa... en uno de los libros tengo que 1 kP = 1000 N/m² y tu mencionas que 1 N/m² = J = W/s Fuerza:1kP=9,8067 N supongo que son redondeos para hacer más simples los cálculos de ejemplo, ¿no?. Aun me quedan dudas... por ejemplo yo se que 1 W = 1 J/s y que un Joule = 1 N.m Neuwton metro. Entonces, supongo que 1 Joule = 1 N.m se refiere a fuerza en el desplazamiento de una masa y el 1 N/m² = J que tu mencionas se refiere a fuerza por unidad de área, que sería de donde se puede determinar el trabajo de empuje del fluido dentro de un sistema hidráulico por unidad de área transversal de ducto. En el libro que tengo se decribe cómo 1 kP = 1000 N/m² = 0.145 lb/in² y el hecho de expresar la presión en un ejemplo en kg/cm² es sólo una coversión de unidades de esta relación, ¿no?... lo que sí noté es que al final del problema, al calcular la potencia las unidades si concuerdan, es decir, (m³/s)(kg/cm² x 10000) = (m³/s)(kg/m²) = kg.m/s = W al igual que se puede expresar en ft.lb/s se puede en N.m/s o en kg.m/s , ¿no?.
Por el momento, estoy tratando de diseñar calculadores para que podamos usarlos y hacer más rápido los cálculos específicos de los problemas sólo vaciando los datos. Lo malo es que los diseño y cuando incrusto el código en el campo para editar estso mensajes el diseño se desconfigura y no aparecen las calculadoras como las diseñé originalmente...
Saludos...
Lo importante mockba,como tu sabes,es que las fórmulas tengan todos sus terminos en el mismo sistema.Deberias hacerte con una tabla de conversión de unidades
Tu mencionas:1Kp=1000N/m2,
Compruebalo ,como fuerza 1Kp=9.8067N
Lo importante,mockba, es que todo este dentro del mismo sistema,?de acuerdo?
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Paulino Cuevas
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Quote by Paulino Cuevas:
Lo importante mockba,como tu sabes,es que las fórmulas tengan todos sus terminos en el mismo sistema.Deberias hacerte con una tabla de conversión de unidades
Tu mencionas:1Kp=1000N/m2,
Compruebalo ,como fuerza 1Kp=9.8067N
Lo importante,mockba, es que todo este dentro del mismo sistema,?de acuerdo?
Quote by mockba: Yo pienso en que se puede construir un circuito hidráulico cerrado, totalmente saturado de fluido, que es una sección tenga un tanque pequeño a nivel del suelo, pero más alto que los ductos del circuito, para crear una reserva de fluido y asegurar la saturación. Al estar el circuito hidraulico lo más saturado posible a través del bombeo de desplazamiento positivo es posible mover una máquina de desplazamiento positivo a la inversa, talvés a bajas revoluciones pero con un torque relativo a la fuerza en N/m² transmitida al fluido como menciona Paulino_Cuevas, y si se logra concentrar un número de rotores sumando sus potencias mecánicas a través de la fuerza transmitida al fluido, es posible generar electricidad con un multiplicador de vueltas y un generador eléctrico.
Los cálculos que hemos estado mostrando Paulino_Cuevas y yo, no son los que determinan el comportamiento de todo este sistema, sino que más bien tratamos de determinar el comportamiento de diferentes fluidos dentro de un sistema y el trabajo que en un determinado momento se puede extraer de estos en condiciones de trabajo.
Paulino_Cuevas, una pergunta... El empuje o tensión mecánica se debe expresar en las unidades que mencionas, ¿pero el cualculo que muestro esta correcto aunque no sean las unidades adecuadas para expresar el asunto?, ah y otra cosa... en uno de los libros tengo que 1 kP = 1000 N/m² y tu mencionas que 1 N/m² = J = W/s Fuerza:1kP=9,8067 N supongo que son redondeos para hacer más simples los cálculos de ejemplo, ¿no?. Aun me quedan dudas... por ejemplo yo se que 1 W = 1 J/s y que un Joule = 1 N.m Neuwton metro. Entonces, supongo que 1 Joule = 1 N.m se refiere a fuerza en el desplazamiento de una masa y el 1 N/m² = J que tu mencionas se refiere a fuerza por unidad de área, que sería de donde se puede determinar el trabajo de empuje del fluido dentro de un sistema hidráulico por unidad de área transversal de ducto. En el libro que tengo se decribe cómo 1 kP = 1000 N/m² = 0.145 lb/in² y el hecho de expresar la presión en un ejemplo en kg/cm² es sólo una coversión de unidades de esta relación, ¿no?... lo que sí noté es que al final del problema, al calcular la potencia las unidades si concuerdan, es decir, (m³/s)(kg/cm² x 10000) = (m³/s)(kg/m²) = kg.m/s = W al igual que se puede expresar en ft.lb/s se puede en N.m/s o en kg.m/s , ¿no?.
Por el momento, estoy tratando de diseñar calculadores para que podamos usarlos y hacer más rápido los cálculos específicos de los problemas sólo vaciando los datos. Lo malo es que los diseño y cuando incrusto el código en el campo para editar estso mensajes el diseño se desconfigura y no aparecen las calculadoras como las diseñé originalmente...
Saludos...
Los cálculos que hemos estado mostrando Paulino_Cuevas y yo, no son los que determinan el comportamiento de todo este sistema, sino que más bien tratamos de determinar el comportamiento de diferentes fluidos dentro de un sistema y el trabajo que en un determinado momento se puede extraer de estos en condiciones de trabajo.
Paulino_Cuevas, una pergunta... El empuje o tensión mecánica se debe expresar en las unidades que mencionas, ¿pero el cualculo que muestro esta correcto aunque no sean las unidades adecuadas para expresar el asunto?, ah y otra cosa... en uno de los libros tengo que 1 kP = 1000 N/m² y tu mencionas que 1 N/m² = J = W/s Fuerza:1kP=9,8067 N supongo que son redondeos para hacer más simples los cálculos de ejemplo, ¿no?. Aun me quedan dudas... por ejemplo yo se que 1 W = 1 J/s y que un Joule = 1 N.m Neuwton metro. Entonces, supongo que 1 Joule = 1 N.m se refiere a fuerza en el desplazamiento de una masa y el 1 N/m² = J que tu mencionas se refiere a fuerza por unidad de área, que sería de donde se puede determinar el trabajo de empuje del fluido dentro de un sistema hidráulico por unidad de área transversal de ducto. En el libro que tengo se decribe cómo 1 kP = 1000 N/m² = 0.145 lb/in² y el hecho de expresar la presión en un ejemplo en kg/cm² es sólo una coversión de unidades de esta relación, ¿no?... lo que sí noté es que al final del problema, al calcular la potencia las unidades si concuerdan, es decir, (m³/s)(kg/cm² x 10000) = (m³/s)(kg/m²) = kg.m/s = W al igual que se puede expresar en ft.lb/s se puede en N.m/s o en kg.m/s , ¿no?.
Por el momento, estoy tratando de diseñar calculadores para que podamos usarlos y hacer más rápido los cálculos específicos de los problemas sólo vaciando los datos. Lo malo es que los diseño y cuando incrusto el código en el campo para editar estso mensajes el diseño se desconfigura y no aparecen las calculadoras como las diseñé originalmente...
Saludos...
Lo importante mockba,como tu sabes,es que las fórmulas tengan todos sus terminos en el mismo sistema.Deberias hacerte con una tabla de conversión de unidades
Tu mencionas:1Kp=1000N/m2,
Compruebalo ,como fuerza 1Kp=9.8067N
Lo importante,mockba, es que todo este dentro del mismo sistema,?de acuerdo?
Atención mockba,Kp=Kilopondio, que es una unidad de fuerza
y Kpa=Kilopascal=Unidad de presión
1Kp=9,8 Newtón.
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mockba
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ups, gracias Paulino_Cuevas... sabía la diferencia entre kp y kPa pero la olvidé por completo a la hora de hacer el problema... Con respecto a la tabla de unidades la haré y creo que incluso haré una tabla de unidades con código html para incrustar una tabla dinámica de conversiones. El problema es que por el momento no tendré tanto tiempo y eso puede tardar.
Efectivamente chequé el libro y dice kPa... Garcias... me había creado una duda yo sólo. Por cierto, encontré un problema de ejemplo resuelto que viene en el libro. Luego, nada más que tenag un poco de tiempo lo transcribo para acá y lo discutimos, ¿Ok, Paulino_Cuevas?... muchas gracias... estoy aprendiendo mucho.
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Efectivamente chequé el libro y dice kPa... Garcias... me había creado una duda yo sólo. Por cierto, encontré un problema de ejemplo resuelto que viene en el libro. Luego, nada más que tenag un poco de tiempo lo transcribo para acá y lo discutimos, ¿Ok, Paulino_Cuevas?... muchas gracias... estoy aprendiendo mucho.
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mockba
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Paulino_Cuevas, checa esto... no sé si ya lo notaste pero mencionas que: Potencia 1N/m2 = J = w/s. Yo encontré que Pa = N/m² = kg/m·s² y que J = N·m = kg·m²/s². Ya hasta el final, para potencia se tiene que: W = J/s = kg·m²/s³. Lo puedes checar aquí.
También, ya revisé mi cálculo y está incorrecto, las unidades que me resultaron no estaban bien. Resulté que las unidades que yo tomé como W de potencia fueron m·kg/s y si hubiera expresado la presión en Pa hubiera tenido, (m³/s)(kg/m·s²) = (kg·m²/s³) = W
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También, ya revisé mi cálculo y está incorrecto, las unidades que me resultaron no estaban bien. Resulté que las unidades que yo tomé como W de potencia fueron m·kg/s y si hubiera expresado la presión en Pa hubiera tenido, (m³/s)(kg/m·s²) = (kg·m²/s³) = W
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Paulino Cuevas
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mockba como se dice por aqui ,me estoy haciendo la "picha" un lio.Ese cuadro de unidades que me presentas es correcto.Tal vez yo este en algun punto equivocado,de todos modos tu haces lo que te he dicho:Todas las unidades dentro del mismo sistema.
En tu ejemplo de la bomba,me parece que te salia el siguiente resultado:0.1m3/sg x5Kg/cm2 x10.000cm2=7Kw
El resultado es en kilogrametros/sg,no en Kw
Serian 5000Kgmtr/sg/75=66,00H.P (X)07=46,66Kw
Esto concuerda con el siguiente ejemplo:Para bombear 100Litrs de agua por segundo a 50mtrs de altura (5Kg/cm2)
la potencia necesaria en HP=(100ltrs/sg(x)50Mtrs)/75=66HP
La formula para un rendimiento del 80% es la siguiente:
(100Ltrs/sg(x)50mtrs)/60=83HP.
Estas formulas son mas sencillas y eficientes y observa el rendimiento.Como puedes ver,necesitas 83HP en lugar de los 66HP,si posteriormente la turbina tiene en rendimiento de 85% al final en el mejor de los casos solo tendras 56HP,has perdido 27HP.Ahora tienes el generador de potencia con un 85%, por lo tanto solo quedan 47,6Kw.
.En generación eólica debemos de tratar de aumentar los rendimientos del sistema siempre.
No sigas al pie de la letra mis instrucciones, puedo equivocarme,repasa bien el sistema de unidades,es lo fundamental.
En tu ejemplo de la bomba,me parece que te salia el siguiente resultado:0.1m3/sg x5Kg/cm2 x10.000cm2=7Kw
El resultado es en kilogrametros/sg,no en Kw
Serian 5000Kgmtr/sg/75=66,00H.P (X)07=46,66Kw
Esto concuerda con el siguiente ejemplo:Para bombear 100Litrs de agua por segundo a 50mtrs de altura (5Kg/cm2)
la potencia necesaria en HP=(100ltrs/sg(x)50Mtrs)/75=66HP
La formula para un rendimiento del 80% es la siguiente:
(100Ltrs/sg(x)50mtrs)/60=83HP.
Estas formulas son mas sencillas y eficientes y observa el rendimiento.Como puedes ver,necesitas 83HP en lugar de los 66HP,si posteriormente la turbina tiene en rendimiento de 85% al final en el mejor de los casos solo tendras 56HP,has perdido 27HP.Ahora tienes el generador de potencia con un 85%, por lo tanto solo quedan 47,6Kw.
.En generación eólica debemos de tratar de aumentar los rendimientos del sistema siempre.
No sigas al pie de la letra mis instrucciones, puedo equivocarme,repasa bien el sistema de unidades,es lo fundamental.
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mockba
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Gracias Paulino_Cuevas, espero que si tienes algun error en tus unidades lo podamos corregir, en cuanto a el ejercicio que muestro arriba, gracias... debo repasar mi uso de unidades. Sigamos más adelante y poco a poco, que me quedo atrás ya que no soy experto en física/mecánica y tenía mucho que no agarraba un libro de estos.
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eduardo37
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hola. Se me ha ocurrido un sistema para, tal como se propuso en este apartado temático, trabajar con un sistema de ducto cerrado centralizado.
Mockba proponía utilizar fuerza eólica para accionar un sistemas e ir acumulando la potencia generada en un fluido, agua o aire, como se estuvo discutiendo aquí.
Yo, como ya lo he repetido hasta el cansancio, sostengo que sería viable utilizar energía térmica solar para generar fuerza mecánica en forma simple, económica y lo que me parece más importante, masiva.
Creo que si queremos empezar a reemplazar el petróleo mediante energías renovables, lo mejor es pensar en alternativas a gran escala.
Se me ha ocurrido un sistema, similar a los propuestos aquí, pero accionado por energía térmica.
Se trataría de contruir un gigantesco horno solar para calentar agua o aire y luego mediante tuberías hacerlo perder calor al conducirlo por aguas frías.
El sistema sería cerrado porque luego de enfriarse, el agua o el aire se introduce nuevamente en el horno para volver a calentarlo.
Me he imaginado un sistema giganteco que funcione con estos principios básicos.
Hay que disponer del casco de un barco, el más amplio disponible, por ejemplo podría ser el casco de un superpetrolero, así lo usamos para algo útil. Se construye un gigantesco horno solar con el casco, sacando todo lo que tenga en su interior, poniendolé una tapa de vidrio, y espejandolo en la superficie interna.
Luego de un extremo del barco se saca un tubo que haga un recorrido por agua frías y que funcione com intercambiador térmico. Luego de que el agua o el aire que se desplace por el interior de los tubos haya perdido suficiente calor se lo hace ingresar nuevamente al barco/horno.
La diferencia con los sitemas propuestos con los sistemas que proponen utilizar el gradiente térmico del mar es que en el que yo propongo se utiliza la diferencia térmica entre el aire y el agua que suele ser muy importante, y mucho más si sobrecalentamos los fluido con radiación solar, convenientemente capturada.
Si lo implementamos con aire el sistema será eólico y podremos aprovechar las reacciones de compresión/descompresión para optimizar el funcionamiento, y si utilizamos agua el sistema será hidráulico, aunque creo que no sería conveniente por las mayores dificultades del agua para calentarla y enfriarla rápidamente, además de su mayor peso.
Mockba proponía utilizar fuerza eólica para accionar un sistemas e ir acumulando la potencia generada en un fluido, agua o aire, como se estuvo discutiendo aquí.
Yo, como ya lo he repetido hasta el cansancio, sostengo que sería viable utilizar energía térmica solar para generar fuerza mecánica en forma simple, económica y lo que me parece más importante, masiva.
Creo que si queremos empezar a reemplazar el petróleo mediante energías renovables, lo mejor es pensar en alternativas a gran escala.
Se me ha ocurrido un sistema, similar a los propuestos aquí, pero accionado por energía térmica.
Se trataría de contruir un gigantesco horno solar para calentar agua o aire y luego mediante tuberías hacerlo perder calor al conducirlo por aguas frías.
El sistema sería cerrado porque luego de enfriarse, el agua o el aire se introduce nuevamente en el horno para volver a calentarlo.
Me he imaginado un sistema giganteco que funcione con estos principios básicos.
Hay que disponer del casco de un barco, el más amplio disponible, por ejemplo podría ser el casco de un superpetrolero, así lo usamos para algo útil. Se construye un gigantesco horno solar con el casco, sacando todo lo que tenga en su interior, poniendolé una tapa de vidrio, y espejandolo en la superficie interna.
Luego de un extremo del barco se saca un tubo que haga un recorrido por agua frías y que funcione com intercambiador térmico. Luego de que el agua o el aire que se desplace por el interior de los tubos haya perdido suficiente calor se lo hace ingresar nuevamente al barco/horno.
La diferencia con los sitemas propuestos con los sistemas que proponen utilizar el gradiente térmico del mar es que en el que yo propongo se utiliza la diferencia térmica entre el aire y el agua que suele ser muy importante, y mucho más si sobrecalentamos los fluido con radiación solar, convenientemente capturada.
Si lo implementamos con aire el sistema será eólico y podremos aprovechar las reacciones de compresión/descompresión para optimizar el funcionamiento, y si utilizamos agua el sistema será hidráulico, aunque creo que no sería conveniente por las mayores dificultades del agua para calentarla y enfriarla rápidamente, además de su mayor peso.
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mockba
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eudardo37, tienes ideas para provechar un efecto que en verdad es posible recrear, pero el problema radica en las dimensiones del sistema, para poder a provechar la energía de las maneras que expones es necesario construir estructuras gigantes teniendo así un sistema posiblimente caro y con dificultades técnicas de construcción como para ingenieros de estructuras. De cualquier forma, si quieres intentar, te recomiendo que trates con un tubo estriado y no uno liso. De esa forma, a ver si logras crear el efecto ciclónico dentro del ducto.
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mockba
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Akelarre SL, hace tiempo me dió este ¡enlace erróneo!, pero hasta ahora se me ocurrió usar esta información para combinar sistemas de concentración térmica. Podríamos utilizar bombas térmicas impulsadas por energía eólica y concentrar calor a base de viento en el bulbo de un motor Stirling.
Imaginemos un conjunto de rotores eólicos moviendo bombas de calor para concentrar energía térmica en un punto caliente. El sistema que intento describir matemáticamente puede ser usado de la misma forma, sólo que en vez de producir movimiento mecánico a través de una máquina de desplazamiento positivo a la inversa, se puede hacer pasar el fluido a presión por un sistema condensador que expulse el calor hacie el foco caliente del Stirling.
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Imaginemos un conjunto de rotores eólicos moviendo bombas de calor para concentrar energía térmica en un punto caliente. El sistema que intento describir matemáticamente puede ser usado de la misma forma, sólo que en vez de producir movimiento mecánico a través de una máquina de desplazamiento positivo a la inversa, se puede hacer pasar el fluido a presión por un sistema condensador que expulse el calor hacie el foco caliente del Stirling.
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eduardo37
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Estuve chequeando un poco las psibilidades de obtener calor mediante molinos y si bien es posible, creo que resultaría más simple recojer el calor directamente de la radiación solar.
A mi el horno solar me parece el medio más idóneo para calentar aire en cantidades, ya que un horno esta justamente diseñado para calentar el aire de su interior. Estaba leyendo que en la plataforma solar La Almería estan consiguiendo entregar aire a 1000° para alimentar una turbina híbrida.
De todas formas me parece que también sería factible usar hornos o un diseño similar para calentar agua y generar vapor, o también pensaba en la posibilidad de construir un horno flotante para aprovechar la diferencia térmica que se puede generar entre el agua del horno y el agua exteror a él.
Quizás utilizando un horno se pueda calentar grandes cantidades de agua a 70 u 80 grados, que no sería suficiente para hacerla hervir, pero que generaría una gradiente térmica importante con el agua exterior, máxime si ubicamos la plataforma flotante en un lugar con amplia radiación solar pero de aguas frías,y de esta forma aplicar los métodos estudiados para energías maremotérmicas.
Creo que me fui un poco del tema principal...
A mi el horno solar me parece el medio más idóneo para calentar aire en cantidades, ya que un horno esta justamente diseñado para calentar el aire de su interior. Estaba leyendo que en la plataforma solar La Almería estan consiguiendo entregar aire a 1000° para alimentar una turbina híbrida.
De todas formas me parece que también sería factible usar hornos o un diseño similar para calentar agua y generar vapor, o también pensaba en la posibilidad de construir un horno flotante para aprovechar la diferencia térmica que se puede generar entre el agua del horno y el agua exteror a él.
Quizás utilizando un horno se pueda calentar grandes cantidades de agua a 70 u 80 grados, que no sería suficiente para hacerla hervir, pero que generaría una gradiente térmica importante con el agua exterior, máxime si ubicamos la plataforma flotante en un lugar con amplia radiación solar pero de aguas frías,y de esta forma aplicar los métodos estudiados para energías maremotérmicas.
Creo que me fui un poco del tema principal...
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enol
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Un apunte "termodinamico" extraido de los motores... ¿Por que los turbos de los camiones se llaman interCOOLER?
Debido a que a mayor temperatura del fluido aire, mayores problemas para que pase una mayor cantidad del mismo hacia el interior del motor, en este caso turbina.
Debido a que a mayor temperatura del fluido aire, mayores problemas para que pase una mayor cantidad del mismo hacia el interior del motor, en este caso turbina.
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mockba
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Paulino_Cuevas, dejo unas correcciones al ejemplo de las fórmulas básicas de la bomba de émbolo --Sección 04--. Espero que esta vez tengan más coherencia, ¿Está bien la interpretación?... Incluso, desplegué la operación de unidad es para corroborar la coherencia.
Más adelante, trataré de ejemplificar desde el comienzo un ejemplo que ya involucre todo lo mencionado desde la potencia obtenida del viento a través de un rotor eólico, hasta la presión de columna de agua generada por una bomba de émbolo adaptada el rotor eólico. Todo lo anterior con el fín de saber cuanta potencia podría llegar realmente al fluido (líquido incompresible en un circuito hidráulico, para no meternos con compresión de gases por el momento) que impulsaría un generador. ¿Cuánta potencia estaría llegando realmente al generador?, además podremos calcular, ¿Qué índice de pérdida hay a través de todo el sistema?.
De antemano sabemos que habrá pérdidas, pero también hay que tomar en cuenta que el objetivo del sistema no es eficientar el uso de la energía eólica, sino más bien aumentar la disponibilidad de energía a un dispositivo central de generación a través de la suma de esfuersos celulares (dispositivos pequeños en escala) que inyecten potencia de manera distribuida a un fluido dentro de un circuito hidráulico. Muchas pequeñas máquinas juntas pueden realizar un gran trabajo, al igual que en la naturaleza los insectos, las bacterias y las células en los tejidos..
Saludos...
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Más adelante, trataré de ejemplificar desde el comienzo un ejemplo que ya involucre todo lo mencionado desde la potencia obtenida del viento a través de un rotor eólico, hasta la presión de columna de agua generada por una bomba de émbolo adaptada el rotor eólico. Todo lo anterior con el fín de saber cuanta potencia podría llegar realmente al fluido (líquido incompresible en un circuito hidráulico, para no meternos con compresión de gases por el momento) que impulsaría un generador. ¿Cuánta potencia estaría llegando realmente al generador?, además podremos calcular, ¿Qué índice de pérdida hay a través de todo el sistema?.
De antemano sabemos que habrá pérdidas, pero también hay que tomar en cuenta que el objetivo del sistema no es eficientar el uso de la energía eólica, sino más bien aumentar la disponibilidad de energía a un dispositivo central de generación a través de la suma de esfuersos celulares (dispositivos pequeños en escala) que inyecten potencia de manera distribuida a un fluido dentro de un circuito hidráulico. Muchas pequeñas máquinas juntas pueden realizar un gran trabajo, al igual que en la naturaleza los insectos, las bacterias y las células en los tejidos..
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mockba
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Encontré un sitio en donde se puede hayar una gran cantidad de datos sobre materiales, temperaturas de fusión, ebullición y demás... está muy interesante el sitio. Si quieren encontrar algun dato para calcular algo, aquí podrían encontrarlo. No sé si ya lo conocen, pero si no, pues aquí está.
¡enlace erróneo!
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mockba
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Una animación ¡enlace erróneo! que presenta una máquina de desplazamiento positivo como las que menciono en este hilo. El diseño es uno de tantos que hay disponibles, con fórmulas y concenptos bien documentados y estudiados.
En esta página los presentan como motores neumáticos, pero si se mueven a partir de una energía externa también sirven para comprimir el fluido, sea aire, agua, aceite, etc. Es decir, como ya mencioné antes, este tipo de máquinas puede servir de motor tanto como de compresor.
Saludos...
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En esta página los presentan como motores neumáticos, pero si se mueven a partir de una energía externa también sirven para comprimir el fluido, sea aire, agua, aceite, etc. Es decir, como ya mencioné antes, este tipo de máquinas puede servir de motor tanto como de compresor.
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Groucho
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Hablador
Identificado: 20/09/2006
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[QUOTE=Mockba]¿qué te parece si tratamos de calcular y diseñar un rotor eólico de eje vertical? para ir parte por parte y darle forma poco a poco al sistema (aunque sea en ideas). La ventaja directa que veo de este tipo de rotores para este caso es que no necesita orientación. Además puede desarrollar una gran potencia mecánica y aunque las velocidades alcanzadas no son muy altas, se pueden usar simples mecanismos simples (incluso piezas de bicicleta) para multiplicar las vueltas.[/QUOTE]
Gran trabajo, Mockba.
Con respecto a los aerogeneradores eólicos de eje vertical (VAWTs)...
La principal ventaja de los aerogeneradores de eje vertical es su "omnidireccionalidad", es decir, que no necesitamos un sistema de orientación. Esto simplifica el diseño y elimina las fuerzas giroscópicas que aparecen en un típico aerogenerador de eje horizontal. También permite montar la máquina a nivel de suelo.
Podemos encontrarnos con dos tipos de aerogeneradores de eje vertical: los que usan el "empuje" (fuerza aerodinámica) para extraer energía del viento y los que usan la "sustentación" (fuerza aerodinámica). O también podemos hacer otra subdivisión en función de la forma: estos aerogeneradores conocidos como tipo "Darrieus" pueden presentar diferentes configuraciones: H, delta, diamante, Y, PHI,.. en función de la forma que se de a las palas. La forma más típica es la PHI ("forma de huevo", eje vertical en que las palas van curvadas entre los extremos del eje a los que se une).
He nombrado en el primer párrado las ventajas de estas máquinas, entonces, ¿por qué han sido mayoritariamente abandonadas estas configuraciones? Porque presentan grandes inconvenientes:
- Las palas suelen romper por fatiga y el refuerzo de la pala es complicado. En su giro alrededor del eje vertical la fuerza de sustentación (dado el caso) en la pala cambia en cada giro del aerogenerador provocando unas tensiones que no tenemos en los HAWTs.
- La "flexión de caída" (es la mejor forma de expresarlo sin un dibujo que se me ocurre) que sufren las palas debido a su propio peso hace que la unión inferior sufra grandes tensiones. Este efecto, como es lógico, aumenta mucho cuando el aerogenerador está parado. Enormes tensiones aparecen en el rodamiento inferior del eje, lo cuál nos obliga a tener que utilizar un gran rodamiento reforzado.
- Otro inconveniente es que las máquinas no pueden auto-arrancar. El ángulo de paso de las palas (pitch) es fijo. Por lo tanto, el aerogenerador sólo auto-arrancará cuando la posición relativa de las palas con respecto al viento sea, gracias a... "a la suerte", la adecuada. Se hace necesaria la existencia de un motor de arranque.
- Por otro lado dices: "se pueden usar simples mecanismos simples (incluso piezas de bicicleta) para multiplicar las vueltas". En este tema no estoy de acuerdo. Parece que señalas que el sistema de transmisión es más sencillo. Mi opinión es la contraria. El sistema de transmisión en los aerogeneradores verticales es más complicado. El problema es que tienes que "transformar" el "giro vertical" en "giro horizontal". Cierto, eso es sencillo. Pero el caso es que es un paso que no tienes que dar en los HAWTs en los que la transmisión a la multiplicadora es "directa". En principio (valorándolo de forma muy general), en las VAWTC el sistema de transmisión es algo más complicado.
Nuestro sistema, en principio, sencillo, se va complicando.
Todas estas razones han llevado a que este tipo de máquinas de eje vertical hayan sido practicamente desechadas en la producción de energía a nivel comercial. Eso sí, manteniéndose como interesantes aerogeneradores que nos pueden dar datos, ideas y experiencias positivas. Su uso se restringe casi por completo a la "ciencia recreativa".
Quizás fuera aún más interesante plantearse el diseño con un eje horizontal pero, de nuevo, te agradezco tu trabajo y te animo a que continues. Prometo participar.
Saludos.
Gran trabajo, Mockba.
Con respecto a los aerogeneradores eólicos de eje vertical (VAWTs)...
La principal ventaja de los aerogeneradores de eje vertical es su "omnidireccionalidad", es decir, que no necesitamos un sistema de orientación. Esto simplifica el diseño y elimina las fuerzas giroscópicas que aparecen en un típico aerogenerador de eje horizontal. También permite montar la máquina a nivel de suelo.
Podemos encontrarnos con dos tipos de aerogeneradores de eje vertical: los que usan el "empuje" (fuerza aerodinámica) para extraer energía del viento y los que usan la "sustentación" (fuerza aerodinámica). O también podemos hacer otra subdivisión en función de la forma: estos aerogeneradores conocidos como tipo "Darrieus" pueden presentar diferentes configuraciones: H, delta, diamante, Y, PHI,.. en función de la forma que se de a las palas. La forma más típica es la PHI ("forma de huevo", eje vertical en que las palas van curvadas entre los extremos del eje a los que se une).
He nombrado en el primer párrado las ventajas de estas máquinas, entonces, ¿por qué han sido mayoritariamente abandonadas estas configuraciones? Porque presentan grandes inconvenientes:
- Las palas suelen romper por fatiga y el refuerzo de la pala es complicado. En su giro alrededor del eje vertical la fuerza de sustentación (dado el caso) en la pala cambia en cada giro del aerogenerador provocando unas tensiones que no tenemos en los HAWTs.
- La "flexión de caída" (es la mejor forma de expresarlo sin un dibujo que se me ocurre) que sufren las palas debido a su propio peso hace que la unión inferior sufra grandes tensiones. Este efecto, como es lógico, aumenta mucho cuando el aerogenerador está parado. Enormes tensiones aparecen en el rodamiento inferior del eje, lo cuál nos obliga a tener que utilizar un gran rodamiento reforzado.
- Otro inconveniente es que las máquinas no pueden auto-arrancar. El ángulo de paso de las palas (pitch) es fijo. Por lo tanto, el aerogenerador sólo auto-arrancará cuando la posición relativa de las palas con respecto al viento sea, gracias a... "a la suerte", la adecuada. Se hace necesaria la existencia de un motor de arranque.
- Por otro lado dices: "se pueden usar simples mecanismos simples (incluso piezas de bicicleta) para multiplicar las vueltas". En este tema no estoy de acuerdo. Parece que señalas que el sistema de transmisión es más sencillo. Mi opinión es la contraria. El sistema de transmisión en los aerogeneradores verticales es más complicado. El problema es que tienes que "transformar" el "giro vertical" en "giro horizontal". Cierto, eso es sencillo. Pero el caso es que es un paso que no tienes que dar en los HAWTs en los que la transmisión a la multiplicadora es "directa". En principio (valorándolo de forma muy general), en las VAWTC el sistema de transmisión es algo más complicado.
Nuestro sistema, en principio, sencillo, se va complicando.
Todas estas razones han llevado a que este tipo de máquinas de eje vertical hayan sido practicamente desechadas en la producción de energía a nivel comercial. Eso sí, manteniéndose como interesantes aerogeneradores que nos pueden dar datos, ideas y experiencias positivas. Su uso se restringe casi por completo a la "ciencia recreativa".
Quizás fuera aún más interesante plantearse el diseño con un eje horizontal pero, de nuevo, te agradezco tu trabajo y te animo a que continues. Prometo participar.
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