1. La Máquina de Savery: Un Primer Intento

La máquina de Savery, aunque rudimentaria, tuvo una aplicación práctica. Se utilizaba para extraer agua de las minas y elevar agua en edificios.

2. Las Mejoras de Newcomen y Watt

¿Qué elementos incorporó Watts a la máquina de Newcomen? ¿Qué logró mejorar?

• Cilindros adiabáticos: Para evitar la pérdida de calor a través de sustancias frías.
• Condensadores: Depósitos donde se transforma el vapor en líquido.
• Extracción de gases no condensables: Eliminación de gases del condensador que no se pueden condensar.
• Descarga de vapores a la atmósfera: Para liberar el vapor del condensador.
• Refrigeración: Para evitar que el vapor se condense completamente y aprovecharlo en máquinas con expansión y compresión de vapor.
• Lubricación con aceite: Para reducir la fricción en los componentes.

Estas mejoras permitieron aumentar la eficiencia y la potencia de la máquina de vapor.

3. Conceptos Termodinámicos Relevantes

1. ¿La suma de qué calores es la entalpía? ¿En qué unidad se mide? La entalpía es la suma del calor sensible y el calor latente. Se mide en KJ/Kgr.
2. ¿Cuál es la menor cantidad de vapor que debe ingresar a una turbina, por qué? La menor cantidad es de 0,85%. Si no se cumple este valor, los álabes de la turbina corren riesgo de corrosión.
3. ¿Por qué es necesario recalentar el vapor en el ciclo de Rankine? El ciclo con recalentamiento tiene una mayor temperatura media de absorción de calor, lo que aumenta el rendimiento térmico.
4. ¿Qué efecto produce en el rendimiento la reducción de la presión en el condensador? La disminución de la presión en el condensador reduce el rendimiento del sistema. Por lo tanto, se busca aumentar la presión para mejorar la eficacia.
5. ¿De dónde proviene el vapor a recalentar y hacia dónde ingresa ya recalentado? El vapor recalentado proviene de la turbina de alta presión y, ya recalentado, ingresa a la turbina de baja presión.
6. ¿Cuál es el propósito del recalentamiento? Mejorar el rendimiento a través del incremento de la temperatura.
7. ¿Qué tipos de flujo de fluido en intercambiadores conoces? Existen intercambiadores de 1 y 2 corrientes. Los de 2 corrientes se subdividen en 4 tipos: flujo en paralelo, contracorriente, flujo cruzado y con múltiples pasos.
8. Transferencia de calor:
   • Conducción: Transferencia de energía de partículas con mayor energía a un medio adyacente (sólido, líquido o gaseoso).
   • Convección: Transferencia de energía entre superficies sólidas y un líquido o gas en movimiento.
   • Radiación: Transferencia de calor a través del aire.
9. El flujo de calor a través de una pared plana es igual a: Qcond= -K*A*dt / dx
10. Menciona cuatro tipos básicos de intercambiadores de calor: Generador de vapor, refrigeradores, condensadores, recuperadores, regeneradores de calor.
11. Grafique el flujo de calor en una pared plana. [Aquí se debería incluir una imagen o diagrama del flujo de calor en una pared plana]
12. ¿Cuál es el ciclo termodinámico que, evolucionando entre dos fuentes dadas, se obtiene más rendimiento? Es el ciclo de Carnot.
13. Escribe la fórmula del rendimiento o eficiencia del ciclo de Rankine con sobrecalentamiento: R= 1- Q salida / Q entrada
14. ¿Qué significa calor total? ¿En qué unidad se mide? El calor total es la suma del calor latente (cambio de estado) y el calor sensible (elevación de la temperatura sin cambio de estado) de un fluido. Se mide en Kcal/kg.
15. ¿Qué expresa la diferencia entre entalpías, entre el valor de salida de la bomba y el de ingreso a la turbina? La diferencia de entalpías expresa el calor entregado al fluido, el cual debe ser igual al trabajo neto (W_neto = W_turbina – W_bomba) cuando el sistema desarrolla un ciclo. Es decir, al desarrollar un ciclo, el trabajo neto es igual al calor recibido por el agua.
16. ¿Cómo se relaciona la radiación de calor con respecto a la temperatura? R= e*o* T4
17. ¿Qué datos son necesarios para calcular los calores intercambiados en el ciclo de Rankine con sobrecalentamiento? El calor es igual a la diferencia de entalpías más el trabajo. Hay que tener en cuenta los elementos: caldera, turbina, condensador y bomba. Se debe ver el Q de cada uno. La caldera y el condensador no realizan trabajo (W=0). La turbina y la bomba (Q=0). Los calores intercambiados se calculan:
    • Caldera: Q entrada= H3 – H2
    • Condensador: Q salida = H4-H1
    Este cálculo permite un aumento del rendimiento térmico o título y ahorro en el consumo de energía. También se debe tener en cuenta la temperatura y la presión o la entalpía.
18. Principio de funcionamiento de la máquina de Savery: El principio de funcionamiento de ambas máquinas era crear vacío en un depósito a base de enfriar vapor de agua.
19. ¿Qué elementos agrega Newcomen a la máquina de Savery? Agrega cilindro y embolo, válvulas que regulan la entrada y la salida del vapor del cilindro, balancín para volver a la posición inicial y bombas auxiliares. Utiliza un pistón en el depósito que sube por acción de la presión atmosférica y eleva el agua por medio de un balancín que lleva incorporada una bomba en el otro extremo.
20. ¿Qué provoca la elevación de agua al depósito en la máquina de Savery? El enfriamiento del depósito provoca una condensación y, en consecuencia, la disminución de la presión genera la elevación del agua al depósito.
21. ¿Qué es un diagrama psicométrico? Es un diagrama en el que se relacionan múltiples parámetros referentes a una mezcla de aire húmedo: temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, punto de rocío, entalpía específica o calor total, calor sensible, calor latente y volumen específico del aire. Los valores del diagrama no son constantes: varían según la altura sobre el nivel del mar.
22. Domo – Hervidor: Es un recipiente metálico diseñado con las condiciones de presión a la que debe trabajar el generador de vapor. La función es la de separar el vapor de la mezcla vapor-agua y mantener el vapor seco.
23. Calderas pirotubulares: características y ventajas: Las calderas pirotubulares están construidas por un recipiente que contiene agua en ebullición y es atravesada por tubos, por el interior de los cuales circulan los gases producto de la combustión. Se usan en rangos de presiones bajas entre 5 y 30 Kg/cm2. Sus ventajas son:
    • Mejor vida útil
    • Menor costo de mantenimiento
    • Menor tratamiento del agua de proceso
    • Mejor respuesta en cuanto a demanda de picos bruscos de vapor
24. Diferencias entre temperatura de rocío y temperatura de bulbo húmedo: La TBH mide o permite la humedad relativa que hay en el aire. La TPR mide la temperatura a la cual se condensará la humedad sobre la superficie. Es un parámetro de la humedad.
25. El economizador de fluidos intercambia energía: El economizador de fluido es un equipo de intercambio de calor para precalentar el agua líquida con los gases aún calientes antes de alimentar la caldera.
26. Importancia histórica del motor Otto Diesel: [Aquí se debería incluir información sobre la importancia histórica del motor Otto Diesel]