FISIOTERAPIA DEPORTIVA AVANZADA VALORACIÓN Y ABORDAJES INVASIVOS ECOGUIADOS EN LA EXTREMIDAD INFERIOR.
IV EDICIÓN Valencia
1. VALORACIÓN Y ABORDAJE
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Contenido
TERMODINÁMICA AVANZADA
! ! !
Unidad I: Propiedades y Leyes de la Termodinámica
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Efecto de Joule-Thomson ! Volumen de control !
!
Efecto de Joule-Thomson: Estrangulamiento Volumen de Control Equipos procesos más frecuentes Balance de masa Balance de energía Proceso en estado y flujo estables (EFE) Proceso en estado y flujo uniformes (EFU)
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Efecto de Joule-Thomson
Rafael Gamero
Efecto de Joule-Thomson U1
Experimento de Joule-Thomson Considérese un sistema consistente en un sector tubular dividido en dos por un tabique poroso y provisto de dos émbolos opuestos. PA > P B
PA , T A , U A
V1
! V2 U1
W = WA + WB
WB
Rafael Gamero
Q=0
U2
PA , T A
U=U(T)
WA
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WA
PB, TB , UB
TA> TB
2
3
!
!
WB
PB, TB
Q=0
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U2
V1
Rafael Gamero
V2
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Efecto de Joule-Thomson
Efecto de Joule-Thomson
Experimento de Joule-Thomson
Experimento de Joule-Thomson
"U = Q + W
Q=0
W = "P (V2 " V1 ) !
!
"P (V2 " V1 ) A " P (V2 " V1 ) B = (U 2 " U1 ) A + (U 2 " U1 ) B
"U = W W = WA + WB
!
"U = "U A + "U B
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U A + PAVA = U B + PBVB
Característico de los procesos irreversibles de expansión
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"P (V2 " V1 ) A " P (V2 " V1 ) B = (U 2 " U1 ) A + (U 2 " U1 ) B !
!
Proceso isentálpico:
!
"U A + "U B = W A + W B !
!
PAVA " PBVB = "U A + U B
Rafael Gamero
HA = HB
H = cte
"H = 0
! 5
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Rafael Gamero
!
!
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!
Efecto de Joule-Thomson
Efecto de Joule-Thomson
Diferencial total de entalpía
Diferencial total de entalpía
El diferencial total de la entalpía describe la variación de esa propiedad con la temperatura y la presión.
Si en un proceso de estrangulamiento la entalpía es constante:
"H = 0
(
)
f H,P,T = 0
H = H (T,P )
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Rafael Gamero
#" H & #" H & % ! ( dT + % ( dP = 0 $ "T ' P $ "P 'T
#" H & % ( # "T & $ "P 'T = µJ % ( =) #" H & $ "P ' H % ( $ "T ' P 8
Efecto de Joule-Thomson
Efecto de Joule-Thomson
Coeficiente de Joule-Thomson
Coeficiente de Joule-Thomson
Un coeficiente de Joule-Thomson con signo positivo significa que la temperatura del fluido disminuye durante el estrangulamiento.
El estrangulamiento es un proceso de expansión irreversible cuando un fluido pasa por un paso restringido representado por el tabique del sistema mostrado inicialmente.
Un coeficiente de Joule-Thomson con signo negativo significa que la temperatura del fluido aumenta durante el estrangulamiento.
# "T & µJ = % ( $ "P ' H
Aproximación discreta, para usar e.g. la tabla termodinámica.
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$T #T ' µJ " & 2 1 ) % P2 # P1 ( h
H = cte
Rafael Gamero
!
El proceso ocurre en el paso del fluido a través de válvulas de expansión.
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H = cte Rafael Gamero
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Volumen de Control
Equipos de Procesos
El sistema abierto
Equipos de transferencia de calor
Los sistemas se clasifican en cerrados y abiertos. también se denominan volumen de control. El estudio de efectos energéticos en procesos industriales se efectúan por volumen de control.
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Calderas: Equipos de generación de vapor para transporte de energía
˙ s2 es2 m W˙
˙ m ! e1 ! ee1
Sistema abierto (volumen de control)
Estos últimos
!Q ˙ !
! Rafael ! Gamero !
!
!
m(t) E(t)
!
! ˙ e 2 e!e 2 m
˙ s1 m es1
La energía transportada mediante vapor puede ser utilizada para transferencia de calor o generación de potencia. 11
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Rafael Gamero
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Equipos de Procesos
Equipos de Procesos
Equipos de transferencia de calor
Equipos de transferencia de calor Interior de una caldera acuatubular o con agua en los tubos
En una planta industrial puede haber más de una caldera para generar el vapor requerido en los procesos térmicos.
Tubos con flujo de agua Gase de combustión entre los tubos Flama generada por atomización
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Batería de calderas acuatubulares (agua en los tubos) Rafael Gamero
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Equipos de Procesos
Rafael Gamero
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Equipos de Procesos
Equipos de transferencia de calor
Equipos de transferencia de calor Batería de calderas pirotubulares
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Caldera pirotubular o de fuego en los tubos Rafael Gamero
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Equipos de Procesos
Equipos de Procesos
Equipos de transferencia de calor
Equipos de transferencia de calor Corte de una caldera pirotubular
Válvula de seguridad
Funcionamiento de una calera Salida de vapor saturado
Vapor saturado Vapor sobrecalentado
Tambor de vapor
Coraza con agua
Agua en ebullición
Tubos con gases de combustión
Tubo descendente
Flama generada por combustión de combustible atomizado 8/14/10
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Tubos de agua Agua
Combustible 17
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Caldera acuatubular
Tambor de alimentación de agua Rafael Gamero
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Equipos de Procesos Equipos de generación de potencia
Condensadores:
Turbinas:
Transferencia de calor para condensar un vapor
Intercambiadores de calor:
Sobrecalentador
Quemador
Equipos de Procesos Equipos de transferencia de calor
Gas exhausto
Equipos de generación de potencia mediante la transformación de energía contenida en un vapor o gas a trabajo de árbol (movimiento giratorio).
Calentamiento o enfriamiento de un fluido
Condensador de tubo y coraza Intercambiador de tubo y coraza 8/14/10
Intercambiador de placas Rafael Gamero
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Turbina de gas
Detalle del eje y álabes de una turbina
Rafael Gamero
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Equipos de Procesos
Equipos de Procesos
Equipos de generación de potencia
Equipos de transporte de fluidos Una turbina industrial de vapor generalmente requiere vapor sobrecalentado, lo que garantiza un alto contenido energético capaz de generar potencia suficiente para realizar trabajo mecánico a gran escala.
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Instalaciones de una turbina de vapor de una planta de generación de energía eléctrica 21
Bombas: Equipos para mover un líquido aumentando la presión de flujo. Bomba centrífuga
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Rafael Gamero
Equipos de Procesos
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Equipos de Procesos
Equipos de transporte de fluidos
Equipos de almacenamiento de fluidos
Compresores:
Tanques:
Equipos para move un gas aumentando la presión de flujo.
Equipos para almacenamiento, transporte, o procesos de transferencia de masa con transferencia de calor por lotes (batch).
Compresor reciprocante
Tanque enchaquetado Compresor rotatorio 8/14/10
Rafael Gamero
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Tanque con serpentín
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2
2 Rafael Gamero
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Producción de Potencia
Producción de Potencia
Ciclo de potencia Rankine
Ciclo de potencia Rankine con reactor nuclear Generador de vapor
Turbina Generador
Agua de enfriamiento Condensador
Reactor 8/14/10
Rafael Gamero
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Bomba del condensado Bomba del agua de reacción
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Equipos de Procesos
Rafael Gamero
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Equipos de Procesos
Simbología y condiciones para los equipos y dispositivos
Simbología y condiciones para los equipos y dispositivos
P = cte P = cte
2
1
2
Condensador
1 b
P = cte
W
P1>P2 Q=0
a
W
Q=0
2
P = cte 1
2
1
1
2
2
Intercambiador
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Evaporador Rafael Gamero
P1>P2
Turbina
Caldera 27
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1
Cilindro-pistón con flujo Rafael Gamero
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Equipos de Procesos
Equipos de Procesos
Simbología y condiciones para los equipos y dispositivos
2
Simbología y condiciones para los equipos y dispositivos Q=0