domingo, 24 de junio de 2018

TIPOS DE LUBRICANTES

TIPOS DE LUBRICANTES

De acuerdo a su estado los lubricantes se pueden clasificar así:
1. Gaseoso (aire)
2. Líquidos (aceite)
3. Semi-sólidos (grasas)
4. Sólidos, Por ejemplo: (Bisulfuro de molibdeno, grafito, talco)
Se destacan por su mayor utilización en la industria los aceites y las grasas.

SEGÚN SU NATURALEZA LOS LUBRICANTES SE CLASIFICAN:
1. VEGETALES:
Extraídos de las plantas y frutos, poco usados en la lubricación industrial pues comparados con los lubricantes minerales quedan en gran desventaja en lo que respecta al poder lubricante. Se les da mayor utilización en los alimentos.
Podemos citar entre otros: Los aceites de oliva, soya, maíz, coco, algodón, higuerilla, etc.
2. ANIMALES:
Son extraídos de la lana, de los huesos y tejidos adíposo de los animales terrestres y marinos. También son poco usados en la lubricación industrial, se les utiliza en procesos industriales. Por ejemplo, en la fabricación de jabones.
Entre los más conocidos citaremos: La lanolina, la manteca de cerdo, el aceite de ballena, etc.
3. MINERALES:
Los lubricantes minerales por sus características son los más utilizados en la industria. Se pueden clasificar así:
a. Los derivados de los hidrocarburos, del petróleo, del carbón de piedra.
b. Los lubricantes sólidos como; el bisulfuro de molibdeno, el grafito, el tungsteno, el talco y otros.

ELABORACION DE LUBRICANTES A PARTIR DE CRUDOS DE
PETROLEO
La palabra petróleo está formada por “Petra” piedra y “Oleum” aceite, esto es aceite de piedra y lo componen en su mayor porcentaje hidrocarburos, contienen además, en pequeños porcentajes oxígeno, nitrógeno, azufre, etc.
Se encuentra una gran variedad de petróleos crudos y se puede decir que no existen en el mundo dos pozos que contengan petróleo crudo de igual composición química, pero en forma general se han agrupado según la base predominante, esto es:
Base parafínica
Base nafténica o asfáltica
Base mixta (parafínica- nafténica)



Estructura Básica de los Lubricantes
La mayoría de los lubricantes son derivados de hidratos de carbono (hidrocarburos). Hay lubricantes basados en otras químicas, pero en general son para usos muy especializados, donde lubricantes comunes no se pueden usar.
La materia prima para lubricantes puede ser derivada de grasas y aceites animales, vegetales o aceites crudas (petróleo). Como verán, no he listado los lubricantes sintéticos por separado, ya que los lubricantes sintéticos son basados en las mismas materias primas. Increíble, no? Sigan leyendo…
Sea el tipo de lubricante que sea, siempre se empieza con la “base”. La base se prepara con un proceso de refinado. El refinado es una especie de destilación de elementos componentes de la materia prima que son evaporados a distintas temperaturas y condensados en distintos receptáculos. A este lubricante básico se le agregan aditivos antioxidantes y anticorrosivos.
Estos aditivos son absolutamente necesarios en todos los lubricantes base o básicos para brindar resistencia a la corrosión a los metales con los que el lubricante va a estar en contacto y resistencia a la oxidación para el lubricante mismo. La oxidación es muy común entre los aceites, y es fácilmente
reconocida, por ejemplo, en la cocina de casa (la manteca y otras cosas que contienen aceite y se ponen rancias). Todos los lubricantes base eventualmente se oxidan y se degradan. Esto es lo que hace que la grasa vieja se oscurezca y se endurezca. Los aditivos son importantísimos y esenciales para brindar durabilidad y consistencia a los lubricantes.
Una vez que el lubricante base ha sido combinado con los dos aditivos mencionados anteriormente (anti-óxido y anti-corrosión), cosa que se hace inmediatamente después de refinarse, se la agrega un segundo “paquete” de aditivos. Este paquete provee a cada lubricante sus características. Lo que es
interesante saber es que la materia prima afecta la calidad final tanto como cada uno de los aditivos que integran la mezcla. Una materia prima de baja calidad va a pasar los requerimientos legales para la venta, pero se va a degradar mucho más rápido que un lubricante hecho con los mismos aditivos pero con una mejor materia prima. A su vez, una buena materia prima combinada con aditivos de baja calidad va a producir un lubricante que no posee todo su “potencial”.

ACEITES LUBRICANTES
En la actualidad los aceites se derivan del petróleo. El petróleo crudo es esencialmente una mezcla de gasolina, kerosene, aceite combustible y diesel, fracciones lubricantes, asfalto y gas natural disuelto. Estos productos a su vez son mezclas a menudo de miles de compuestos diferentes, cada uno de los
cuales hierve a una temperatura definida.
Para aplicaciones en las cuales las condiciones son extremadamente severas, los aceites de petróleo se refuerzan a menudo con la adición de ciertos agentes especiales (aditivos).
La elección del lubricante adecuado es de suma importancia puesto que se tienen numerosos puntos para considerar en vista del servicio que se deba prestar.
Si tomamos como referencia lo concerniente al coeficiente de fricción debe observarse:
1. La viscosidad y hasta cierto punto que de sus propiedades depende la facultad de un aceite para quedar entre dos superficies en movimiento.
2. Con el aumento de temperatura se reduce la viscosidad y viceversa.
3. Con una película completa de espesor constante crece la fricción líquida a medida que aumenta la velocidad del movimiento.
Para elegir en cada caso el lubricante adecuado se dispone de aceites de petróleo que varían en viscosidad, punto de ebullición, estabilidad química y otras características ya que todo lubricante debe:
1. Humedecer las superficies que necesitan lubricación.
2. Poseer la viscosidad adecuada.
3. No evaporarse excesivamente en el servicio.
4. No ser perjudicial a las sustancias con las que se pone en contacto y no tener tendencia a formar goma, barniz, sedimento y otros materiales que puedan estorbar su acción propia.
5. Poseer tal estabilidad contra las alteraciones químicas, que ninguna de las propiedades mencionadas se haga insuficiente en el servicio.
El aceite lubricante o simplemente “aceite” es una compleja mezcla de hidrocarburos que representa una de las clasificaciones más importantes de productos derivados de la refinación del petróleo crudo, encontrándose una gran variedad tanto de tipos como de grados.
Una de las propiedades más importantes y toda la historia de la lubricación gira alrededor de ella, es la viscosidad.

LA VISCOSIDAD de un fluido es su resistencia a fluir libremente.

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ENTRADAS RELACIONADAS
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FUENTE:

Luis Burgio "SEMINARIO DE TRIBOLOGIA Y LUBRICACIÓN"

BIBLIOGRAFÍA
• ELEMENTOS DE MAQUINAS, Lubricación de maquinarias, SENA.1985.
• TRIBOLOGIA Y LUBRICACIÓN INDUSTRIAL Y AUTOMOTRIZ. Albarracin Pedro. Tomo 1, segunda edición.
• MECANICA DE FLUIDOS. Mott. Ed. Prentice Hall.
• FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA. Groover, J:P. Ed. Prentice Hall.





jueves, 21 de junio de 2018

CONCEPTO DE LUBRICACIÓN

CONCEPTO DE LUBRICACIÓN



Lubricación es interponer entre dos superficies, generalmente metálicas expuestas a fricción, una película fluida que las separe a pesar de la presión que se ejerza para juntarlas. La lubricación elimina el contacto directo de las superficies metálicas, impide su desgaste y reduce al mínimo el rozamiento
que produce pérdida de potencia.

IMPORTANCIA DE LA LUBRICACION
Los costosísimos y complicados equipos industriales que requieren la industria moderna no podrían funcionar, ni siquiera unos minutos, sin el beneficio de una correcta lubricación. El costo de ésta resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda protección.
La utilización del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios.
1. Reduce el desgaste de las piezas en movimiento.
2. Menor costo de mantenimiento de la máquina.
3. Ahorro de energía.
4. Facilita el movimiento.
5. Reduce el ruido.
6. Mantiene la producción.

FUNCIONES DE LOS LUBRICANTES
Los lubricantes deben rebajar al máximo los rozamientos de los órganos móviles facilitando el movimiento, pero además deben reunir propiedades tales como:
1. Soportar grandes presiones sin que la película lubricante se rompa.
2. Actuar como refrigerante.
3. Facilitar la evacuación de impurezas.

ELEMENTOS BASICOS QUE REQUIEREN LUBRICACION
Por complicada que parezca una máquina, los elementos básicos que requieren lubricación son:



1. Cojinetes simples y antifricción, guías, levas, ect.
2. Engranajes rectos, helicoidales, sin fin, etc., que puedan estar descubiertos
o cerrados.
3. Cilindros como los de los compresores, bombas y motores de combustión
interna.
4. Cadenas, acoples flexibles y cables.

Tipos de Lubricación
El tipo de lubricación que cada sistema necesita se basa en la relación de los componentes en movimiento. Hay tres tipos básicos de lubricación: limítrofe, hidrodinámica, y mezclada. Para saber qué tipo de lubricación ocurre en cada caso, necesitamos saber la presión entre los componentes a ser lubricados, la velocidad relativa entre los componentes, la viscosidad del lubricante y otros factores. Desde hace relativamente poco tiempo se ha empezado a hablar de un cuarto tipo de lubricación: elasto-hidrodinámica, pero no la voy a mencionar ya que no aporta conceptos únicos y se usa solamente en aplicaciones de muy alta tecnología.
La Lubricación Limítrofe ocurre a baja velocidad relativa entre los componentes y cuando no hay una capa completa de lubricante cubriendo las piezas. Durante lubricación limítrofe, hay contacto físico entre las superficies y hay desgaste. La cantidad de desgaste y fricción entre las superficies depende de un número de variables: la calidad de las superficies en contacto, la distancia entre las superficies, la viscosidad del lubricante, la cantidad de lubricante presente, la presión, el esfuerzo impartido a las superficies, y la velocidad de movimiento. Todo esto afecta la lubricación limítrofe.
La mayor cantidad del desgaste ocurre al prender el motor. Esto sucede por la baja lubricación limítrofe, ya que el aceite se ha "caído" de las piezas al fondo del cráter…produciendo contacto de metal-a-metal. Una vez que arrancó el motor, una nueva capa de lubricante es establecida con la ayuda de la bomba de aceite a medida que los componentes adquieren velocidad de operación.




En algún momento de velocidad crítica la lubricación limítrofe desaparece y da lugar a la Lubricación Hidrodinámica. Esto sucede cuando las superficies están completamente cubiertas con una película de lubricante.
Esta condición existe una vez que una película de lubricante se mantiene entre los componentes y la presión del lubricante crea una "ola" de lubricante delante de la película que impide el contacto entre superficies. Bajo condiciones hidrodinámicas, no hay contacto físico entre los componentes y
no hay desgaste. Si los motores pudieran funcionar bajo condiciones hidrodinámicas todo el tiempo, no habría necesidad de utilizar ingredientes anti-desgaste y de alta presión en las fórmulas de lubricantes. Y el desgaste sería mínimo!


La propiedad que más afecta lubricación hidrodinámica es la viscosidad. La viscosidad debe ser lo suficientemente alta para brindar lubricación (limítrofe) durante el arranque del motor con el mínimo de desgaste, pero la viscosidad también debe ser lo suficientemente baja para reducir al mínimo la "fricción viscosa" del aceite a medida que es bombeada entre los metales (cojinetes) y las bancadas, una vez que llega a convertirse en lubricación hidrodinámica.
Una de las reglas básicas de lubricación es que la menor cantidad de fricción innecesaria va a ocurrir con el lubricante de menor viscosidad posible para cada función específica. Esto es que cuanto más baja la viscosidad, menos energía se desperdicia bombeando el lubricante.
Por ejemplo, los locos que corren los "Dragsters" de NHRA y IHRA en el cuarto de milla en los Estados Unidos (USA) le ponen aceite del "SAE 0" ó "SAE 5", pues reduce la fricción interior del motor, dándoles máxima potencia (pero alto desgaste, ya que la viscosidad es demasido baja). Ellos
quieren la mayor cantidad de HP, y no les importa si hay desgaste, ya que desarman el motor después de cada carrera.
La Lubricación Mezclada es exactamente eso: una mezcla inestable de lubricación limítrofe e hidrodinámica. Por ejemplo, cuando enciendes el motor (o cuando arranca un componente, si es otro equipo), la velocidad de los componentes aumenta velozmente y por una pequeña fracción de segundo se produce lubricación mezclada. En otras situaciones, cuando el esfuerzo y la velocidad de los componentes varía ampliamente durante el uso (durante manejo en montaña o en tráfico, por ejemplo) la temperatura puede hacer que el lubricante se "queme" más rápido y que así la lubricación hidrodinámica sea difícil de adquirir (ya que el lubricante ha perdido el beneficio de ciertos aditivos que se "quemaron"), dejando así el motor trabajando en una condición de lubricación mezclada, que producirá más desgaste.
 


Por ejemplo, mucha gente anda en un cambio (velocidad) más alto que el que deben usar, cosa que causa pocas vueltas de motor, y tal vez menor consumo, pero aumenta el desgaste tremendamente. ¿Cómo es eso?
Supongamos que un motor viene en 3ra a 3.000 rpm, o en 4ta a 2.000 rpm y que el vehículo se acerca a una pendiente o cuesta…el conductor decide dejarlo en 4ta para subir…el motor empieza a trabajar más duro (mayor esfuerzo) para subir…la temperatura interior y el esfuerzo interno del motor aumenta, pero las revoluciones (que se reflejan en el tacómetro) del motor no…el aceite se calienta, la fricción aumenta (fíjense en la cantidad de aceite en medio del carril en la ruta en el lado de la subida de una pendiente... y verán, pero NO en el lado de la bajada)…¿por qué?, porque el motor levanta presión, temperatura y fricción en la subida, y no en la bajada. Al aumentar el esfuerzo, sería lógico aumentar la cantidad de aceite que pasa por cada superficie bajo fricción, pero al dejar el motor en 4ta, las revoluciones siguen siendo 2.000, como en la recta antes de la subida, por más que el esfuerzo del motor es mucho mayor en la subida y para mantener buena lubricación se necesitarían más revoluciones en el motor…¿qué se debería de hacer...bajarle un cambio o velocidad!. Se debe aumentar las revoluciones para que la bomba de aceite pueda mandar más lubricante sobre los componentes bajo mayor fricción!
Es más o menos así:
· Si dejas la lubricación constante (al dejarlo en pocas revoluciones) pero aumentas el esfuerzo del motor, aumentarás el desgaste.
· Si aumentas el esfuerzo, entonces aumenta las revoluciones del motor (bajándole un cambio de la caja de velocidades) para aumentar la lubricación, ya que al levantar vueltas, aceleras la bomba de aceite!
Esto es un ejemplo de lubricación hidrodinámica perdiendo efecto y convirtiéndose en lubricación mezclada (de alto desgaste de componentes). Lo bueno es que las subidas no son eternas , así que ningún motor trabaja en condiciones de lubricación mezclada 100% del tiempo, si no, no duraría
mucho.
No voy a hacer distinciones entre los diferentes tipos de baleros, ya que una vez que el aceite llega a la condición de lubricación hidrodinámica se convierte en el tercer elemento físico del balero, agarrado "en sandwich" entre las superficies, impartiendo sus características a la ecuación de fricción de deslice y fricción rotatoria; de hacerlo dificultaría entender las cosas aún más…

Lubricación Elasto-hidrodinámica


A medida que la presión o la carga se incrementan, la viscosidad del aceite también aumenta. Cuando el lubricante converge hacia la zona de contacto, las dos superficies se deforman elásticamente debido a la presión del lubricante.
En la zona de contacto, la presión hidrodinámica desarrollada en el lubricante causa un incremento adicional en la viscosidad que es suficiente para separar las superficies en el borde de ataque del área de contacto. Debido a esta alta viscosidad y al corto tiempo requerido para que el lubricante atraviese la zona de contacto, hacen que el aceite no pueda escapar, y las superficies permanecerán separadas.
La carga tiene un pequeño efecto en el espesor de la capa, debido a que a estas presiones, la capa de aceite es más rígida que las superficies metálicas. Por lo tanto, el efecto principal de un incremento en la carga es deformar las superficies metálicas e incrementar el área de contacto, antes que disminuir el espesor de la capa de lubricante.

FACTORES QUE AFECTAN LA LUBRICACION
El desempeño de un lubricante se ve afectado por varios factores. Los principales en términos generales son:
1. Factores de operación:
Entre los factores de operación principales que afectan la lubricación tenemos:
a. La carga.
b. La temperatura.
c. La velocidad.
d. Posibles contaminantes.
2. Factores de diseño:
Entre los factores de diseño se pueden considerar entre otros:
a. Materiales empleados en los elementos.
b. Textura y acabado de las superficies.
c. Construcción de la máquina.
d. Métodos de aplicación del lubricante.
TIPOS O SISTEMAS DE LUBRICACION
a. Manual.
b. Centralizada o automática.

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ENTRADAS RELACIONADAS
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FUENTE:

Luis Burgio "SEMINARIO DE TRIBOLOGIA Y LUBRICACIÓN"

BIBLIOGRAFÍA
• ELEMENTOS DE MAQUINAS, Lubricación de maquinarias, SENA.1985.
• TRIBOLOGIA Y LUBRICACIÓN INDUSTRIAL Y AUTOMOTRIZ. Albarracin Pedro. Tomo 1, segunda edición.
• MECANICA DE FLUIDOS. Mott. Ed. Prentice Hall.
• FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA. Groover, J:P. Ed. Prentice Hall.





miércoles, 20 de junio de 2018

Separating throttle wet vapor


Separating throttle wet vapor


WET STEAM can be caused by:
1. Undesired carry-over of un-evaporated water from the boiler.
2. Normal condensation of saturated steam in the distribution network or process equipment.

PREVENTION OF UNDESIRED CARRY-OVER
Carry-over from the steam boiler is basically categorised as foaming or priming. This may cause sometimes severe operating and maintenance problems, which not only impact on plant economics, but can have serious safety implications.
In general terms, this is mainly caused by excessive levels of total dissolved solids, which have to be controlled by proper water treatment and boiler blowdown. However, other chemical imbalances, erratic load conditions, poor water level control and/or mechanical boiler defects may be responsible.

Many times the root cause of an operating problem or maintenance issue is not correctly identified. Take the example of a hospital boiler system where the decision was made to reduce the boiler pressure from 10 bar g to 8 bar g, in the interest of better energy efficiency due to higher latent heat of steam at lower pressure. Apart from many other more or less subtle side effects, the apparently simple action of turning down the burner firing rate resulted in higher steam disengagement velocities during high steam demand periods, which in turn allowed unevaporated water to carry over into the steam distribution system. This resulted in greatly increased maintenance requirements for valves, steam traps and regulators, as well as serious issues with the integrity of the steam sterilisers due to the impurities introduced by residues from boiler water chemicals.
Just so we don't create the impression that the boiler pressure reduction as such was a bad idea: far from it. What is however important is that all modifications to a steam and condensate system must be approached from a WHOLE SYSTEM point of view, which invariably requires extensive practical experience with this subject.

The measure of steam quality is termed Dryness Fraction, expressed as % dryness in steam.
Relatively low cost instruments available for determining the Dryness Fraction are calorimeters (either throttling, separating or combined) or conductivity-based meters which relate the TDS (total dissolved solids) in boiler water to the TDS in the steam sample. For most industrial applications where steam purity measurements are carried out on a grab-sample basis, these methods can be sufficiently accurate to give a meaningful representation of Dryness Fraction (but make sure you can get a representative sample in the first place!). For high pressure steam systems, much more accurate methods such as sodium ion analysers are required, together with continuous monitoring.

The cost of WET STEAM due to carry-over from the boiler(s) can be substantial. If your steam includes say 10% moisture, your steam heated equipment (heat exchangers) cannot achieve more than about 90% of rated capacity.
Carry-over from boilers can scour the pipe internals, increasing both the dissolved and suspended iron content in the steam and condensate network, resulting in greatly increased maintenance costs.

This can be insured against by installing an efficient steam separator. We have available designs which can ensure better than 99% dry steam (dryness fraction >0.99)






It is also possible to incorporate a steam sampling nozzle upstream of the separator.
This will allow the periodic attachment of a calorimeter to measure actual moisture content. A further option is a second sampling nozzle on the downstream side, to facilitate checking and confirming of the separating efficiency.

A separator should also be used upstream of any primary flow meter element, e.g. orifice plate, venturi or vortex meter, to ensure accuracy.




The above schematic layout shows a steam separator system incorporating all the above mentioned features.

Systems such as these invariably show excellent cost benefits, from the point of better energy efficiency due to dry steam and because of the subsequent lower maintenance and increased productivity. Accurate flow and dryness fraction measurements should no longer be regarded as optional extras, but as important tools to the overall management of steam systems.

Remember, IF YOU CAN'T MEASURE IT YOU CAN'T MANAGE IT.

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Heat Pump Reversing Valve

Heat Pump Reversing Valve.

The heat pump reversing valve is the only difference between the heat pump and standard air conditioner. Previously we have talked about how a heat pump works. We concluded it works just like an air conditioner, moving heat from one place to another. But the heat pump reversing valve allows us to move the heat from inside the house to the outdoors (cooling mode) or to reverse the cycle and remove the heat from outside the house to the indoors (heating mode).

But how does it really work? And what does it look like? That’s what we are about to discover in this section.

Frist let’s see what a heat pump reversing valve looks like. In the figure below, you will notice the valve has 4 tubes or connections; A, B, C, D. This valve is also referred to as a 4-way valve.


A heat pump reversing valve is an electro-mechanical 4-way valve that reverses the refrigerant (Freon) flow direction, using an electrical magnet. It works very similar to your washer’s water valve or solenoid valve (pictured below). When you connect electricity to a valve (energize it), it opens and lets water in and when you disconnect the electricity (de-energize it), it closes the valve and the water stops flowing.



When you energize the coil with electricity (in the USA, washer’s water valve use 110VAC, and in most other countries, they use 220VAC) the coil becomes magnetized, pulling a pin and compressing the spring. This action opens the valve to let the water flow. When you de-energize the coil the electrical magnet loses its magnetic power, and the compressed spring expands and pushes the pin back to shut off the water.

The washer’s water valve (solenoid valve) is 2-way valve, and in the Heat Pump, the reversing valve is 4-way valve. Let’s look at the image below so we can understand it better.

➤Energized mode, cooling mode




The heat pump reversing valve has 4 large tubes (A, B, C, D ) that’s why they call it a 4 way valve and it also has:- capillary tube (1), capillary tube (2), capillary tube (3), slider (4), block (5) ,electrical coil (6), electrical magnet (7), and spring (8).

Notice that the compressor’s discharge port (high pressure) is always connected to tube A in the reversing valve and the return port (low pressure) in the compressor is always connected to tube B. Therefore tube A always has higher pressure refrigerant, and tube B always has lower pressure refrigerant. Notice also that capillary (2) is always connected to tube A, thus capillary (2) also has a high pressure.

When we energize the electrical coil (6) it energizes the magnet (7) that pulls the block (5) which will blocks the capillary tube (3) and compresses the spring (8). Wow if that was confusing, well if it was, please read it one more time.

Got it? Great, so notice that the capillary tube (3) is now blocked, and the high pressure refrigerant will flow from capillary (2) to capillary (1 ) straight to the left side of theheat pump reversing valve’s body that will push the slider to right hand side from the valve’s body which will allow the high pressure refrigerant to go from the tube A to tube D to the outdoor coil, through the metering device to drop its pressure, then to the indoor coil to cool the inside of the house ( cooling mode ) then back to tube C .

If you had notice the slider has a top grove which allows the low pressure refrigerant to flow from tube C to tube B then back to the return port in the compressor to repeat the cycle again.

That was easy wasn't it? Now let’s see what happens in heating mode in the figure below.

➤De-energized mode, heating mode
Please notice that the coil (6) lost its power, or de-energized, which makes the electrical magnet (7) lose its magnetic power. When this occurs, the spring (8) will decompress and push the block (5) to the left, and block the capillary tube (1). I am thinking you are becoming an expert by now!

The capillary tube (1) is now blocked and the high pressure refrigerant will flow from capillary (2) to capillary (3) straight to the right side from the reversing valve’s body. This in turn will push the slider to the left hand side of the valve’s body,which will allow the high pressure refrigerant to go from the tube A to tube C. This allows refrigerant to flow to the indoor coil to heat the inside of the house (heating mode), then through the metering device to drop its pressure then to the outdoor coil then back to tube D.

Again the slider has a top grove this will allow the low pressure refrigerant to flow from tube D to tube B then back to the return port in the compressor to repeat the cycle again. That’s it that’s how the heat pump reversing valve works in real-life.

We should notice some important stuff:

  • When we energize the reversing valve we start the cooling mode, and when we de-energize it, we start the heating mode. Is this always the case or can it be the other way around? Yes of course it can. However, in almost all Heat Pumps, the cooling mode starts when we energize the reversing valve, so if the electrical coil fails (and it cannot energize the reversing valve anymore) you will be able to have a heating function and you won’t freeze your butt off.
  • All reversing valves use 24VAC to energize, unlike a washer’s water valve which uses either 110VAC or 220VAC.
  • Reversing valves use the difference between high and low pressure refrigerant to work, the compressor should be working in order for the reversing valve to work properly.
  • 99% of the reversing valve failures are due to bad or faulty electrical coil and not because the valve itself has failed. So the next time an air conditioning service man tells you that you need to change the reversing valve, chances are he doesn't know what he is talking about or he want to rip you off. .
  • Replacing the reversing valve could be a complicated process. It needs a very skilled person, because the reversing valve will be soldered, which can easily overheat the reversing valve’s body, and in turn melt the slider inside it, making it inoperable.
  • If you really need to replace your valve, and your unit is over 10 years of age, please consider replacing the Heat Pump.
  • The heat pump reversing valve itself might cost $200-$250 however, it will take a lot of work ,1st the technician must recover all the refrigerant (Freon) in the approved and certified container , if he lets it out to the air or like a lot of them do into a bucket of water that’s violation to the law (it could cost him $10,000 if you report him) , after he needs to take out the electrical coil then takes out the old reversing valve and buts the new one in and soldered it carefully, then vacuum the system and make sure there is no leaks , then charges it back with refrigerant (Freon). All that will take time and effort but it should not exceed than $900 and as always if you end up doing any repair work only deal with people charge by labor and material and not lump sum.
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SOURCE:




domingo, 17 de junio de 2018

Momentum o cantidad de movimiento

 Momentum o cantidad de movimiento


Momentum o cantidad de movimiento, es un término que se deriva del latín y que traducido al español significa “movimiento”. Es un vocablo empleado en la física para definir el producto entre la masa de un cuerpo y la velocidad. El momentum se encuentra vinculado con la cantidad de masa que contiene un objeto y la velocidad con que éste se mueve.
Considerando que el movimiento es transferible, se puede decir entonces, que una persona puede transmitir movimiento o momentum a un objeto.
Esta palabra fue empleada por el físico Isaac Newton para referirse a un cuerpo en movimiento. Newton utilizó latín ya que en la antigüedad, las clases eran impartidas en esa lengua en todas las naciones de Europa.
Newton deseaba entender cómo los cuerpos superaban la inercia para lograr el momentum. Es por esto que crea las tres leyes de movimiento: la primera ley afirma que un objeto en movimiento se mantiene en la misma trayectoria a una velocidad constante, a menos que intervenga una fuerza externa.
En esta ley se refleja el principio de inercia planteado por Galileo Galilei: “un objeto en movimiento seguirá la misma dirección a una velocidad constante, a menos que sea interrumpido”. Esto quiere decir entonces, que un cuerpo ya sea en movimiento o en reposo, seguirá un modelo constante, soportando cualquier cambio en sus velocidades, hasta que aparezca alguna energía que interceda en el impulso de dicho cambio.
La segunda ley de newton plantea que la modificación en el movimiento se encuentra directamente asociado con la dimensión de la fuerza externa. En este caso se muestra un vínculo directo entre cuerpos y elementos que integran el universo, aspectos de gran relevancia ya que influyen en el momentum.
Por último la tercera ley expresa que para cada acción, existe una reacción igual y opuesta. En esta ley, newton demuestra que las acciones y reacciones son inherentes y que los cuerpos presentan tanta resistencia como sea necesaria para sobrepasar el impulso que reciben.
En la actualidad, el término momentum, se le conoce como movimiento o momento lineal, cuya expresión física viene simbolizada por una p y su fórmula es: p =m * v.
Donde:
m = masa.
v = velocidad.

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FUENTE:

http://conceptodefinicion.de/momentum/






jueves, 14 de junio de 2018

LA FRICCIÓN

LA FRICCIÓN

TRIBOLOGÍA
Palabra que viene del latín tribo=fricción y logo=tratado
Ciencia relacionada en principio sólo con la fricción y en la actualidad extendida a todos los fenómenos que limitan la vida de los equipos.
• Sistema tribológico. Es un sistema natural o artificial de elementos materiales, por lo menos dos, donde se presenta la fricción y en casos extremos, el desgaste.
• Sistema tribotécnico. Sistema particular o grupo funcional, donde existen varios puntos de fricción, los cuales tienen la función de transmitir energía o movimiento.

LA FRICCIÓN
Se puede definir como la resistencia al movimiento relativo entre dos cuerpos en contacto.
Al frotar un cuerpo contra otro, debe vencerse una resistencia. A esta fuerza que se opone al deslizamiento se le conoce como fricción.

El valor de la fricción de un cuerpo deslizante es igual a la fuerza necesaria para vencerla.

CAUSAS:
Ninguna superficie metálica es completamente lisa; aún superficies con acabados que se aproximan a la perfección presentan asperezas cuando se examinan en un microscopio. Las diminutas protuberancias en una superficie interfieren el movimiento relativo de dos cuerpos cuando rozan entre sí dando origen a la fricción al tratar de entrelazarse y agarrarse.

EFECTOS DE FRICCIÓN
La fricción no solo puede ser considerada desde el punto de vista negativo por efectos que produce en maquinaria; también produce efectos positivos. Sin fricción no sería posible caminar (percibimos la sensación de esta dificultad cuando caminamos sobre el hielo), y muchos de los elementos que
aprovechamos, como el automóvil, el freno (el frenado de un automóvil es posible gracias a la fricción, primero entre la pastilla y el disco y después entre la llanta y el pavimento), la piedra de esmeril, etc., no tendrían razón de ser.
En los órganos de las maquinas consideramos la fricción como indeseable porque casi todos requieren del deslizamiento de una parte contra otra. Para vencer la fricción se requiere trabajo y la energía así gastada supone pérdida de potencia y eficiencia. Además donde hay fricción sólida ocurre desgaste, pérdida de material por la acción cortante de las asperezas opuestas y el rompimiento de las minúsculas superficies soldadas.
Uno de los problemas de los ingenieros es controlar la fricción; incrementar la fricción donde se requiere (frenos) y reducir donde no es conveniente (cojinetes).
La fricción origina calor, produce pérdida de potencia y desgaste de las partes en movimiento, desde el punto que se inicia un rápido deterioro hasta una falla total en la parte en contacto.
La fricción es conceptualizada tradicionalmente en la forma de un bloque sobre una superficie horizontal. Se aplica una fuerza al bloque que tiende a moverlo a lo largo de la superficie, tal como lo muestra la figura. Además de la fuerza horizontal F, también existe una fuerza normal N entre el bloque y la superficie, mostrada aquí como resultante del peso del bloque. Conforme se incrementa gradualmente la fuerza F desde un valor bajo, no hay movimiento del bloque por la fricción entre las dos superficies. Finalmente, F alcanza un cierto valor ( llamado Fs ) que vence la fricción y el bloque comienza a deslizarse.



Una vez que el bloque está en movimiento, la fuerza requerida para mantenerlo en movimiento baja a un valor Fk , que es la fuerza cinética. En la mayoría de la situaciones mecánicas, la fuerza cinética se aproxima al 75% de la fuerza estática, pero esto depende de los materiales involucrados; para alguna combinación de materiales la diferencia entre la fuerza cinética y estática es cero.


Existen varias teorías que explican la fricción, la más aceptada es la teoría de la adhesión, la cual sostiene que dos superficies deslizantes (no lubricadas) están en contacto una con la otra solo en una pequeña fracción del área aparente entre ellas. Esto es verdad aun cuando las superficies sean bastante lisas.
Cuando se observa en una vista muy amplificada, cada superficie se caracteriza por asperezas microscópicas que hacen contacto con su opuesta sólo en ciertos puntos. Estos puntos comprenden el área real de contacto Ar entre las dos superficies. A causa de que el área real soporta la carga normal,
los esfuerzos involucrados en estos puntos de contacto son muy altos y conducen a deformaciones plásticas y adhesión en algunos casos. Debido a la naturaleza aleatoria de las superficies, algunas asperezas experimentan esfuerzos más grandes que otros, de manera que la adhesión ocurre solamente en los puntos donde los esfuerzos son muy altos y hay un contacto físico muy estrecho. También depende del material en contacto y su condición ( que tan limpia y seca está la superficie, por ejemplo). Para romper estos enlaces adhesivos conforme las superficies se mueven, una con respecto a la otra, se requiere una fuerza F, la la cual se aplica contra las uniones como una fuerza
cortante. Estas conexiones suman un área equivalente al área real de contacto.
De la misma manera, la fuerza normal N implica la resistencia a la fluencia del material (la resistencia a la fluencia del material más débil es la apropiada aquí) aplicada sobre el área real de contacto. Entonces podemos definir el coeficiente de fricción de acuerdo a la teoría de adhesión como:
 

TIPOS DE FRICCIÓN
• Fricción externa. Se da entre cuerpos diferentes.
• Fricción interna. Se genera entre partículas de un mismo cuerpo.

TIPOS DE FRICCIÓN EXTERNA
Dependiendo del movimiento relativo:
- Fricción de deslizamiento. Se presenta durante el movimiento relativo tangencial de los elementos sólidos en un sistema tribológico.
- Fricción de rodamiento. Se presenta durante el movimiento relativo de rodadura entre los elementos sólidos de un sistema tribológico.
- Fricción de rotación. Se presenta durante el movimiento relativo de rotación entre los elementos sólidos de un sistema tribológico.
Dependiendo de las condiciones de contacto:
- Fricción estática. Pérdida de energía mecánica al inicio y al final del movimiento relativo tangencial entre dos zonas materiales en contacto.
- Fricción móvil. Pérdida de energía mecánica durante el movimiento relativo de zonas materiales en contacto.
- Fricción de choque. Pérdida de energía mecánica al inicio y al final del movimiento relativo normal (perpendicular) entre zonas materiales en contacto.

ESTADOS DE FRICCIÓN
- Fricción metal-metal. La fricción metal-metal es un estado de fricción que se presenta en diferentes fenómenos tribotécnicos. Tiene lugar en un elemento lubricado como consecuencia del rompimiento de la película límite o por agotamiento de lo aditivos antidesgaste del lubricante. La fricción metal-metal no siempre se debe evitar. Hay casos en donde es imprescindible que ocurra, como por ejemplo en las líneas de ferrocarril, en donde es necesario que que las superficies estén completamente exentas de algún tipo de lubricante para poder rodar y frenar rápidamente.
- Fricción pura. Es un estado de fricción en el cual el sistema tribológico está constituido por dos elementos que corresponden a los materiales base. La fricción pura raras veces se encuentra en la práctica industrial y por lo general, se obtiene a nivel de laboratorio, bajo un control muy riguroso de los experimentos. Durante la fricción pura las superficies están libres de cualquier película contaminante. La magnitud del coeficiente de fricción pura varía entre 0,8 a 10 y más.
- Fricción sólida. Estado de fricción en el cual el sistema tribológico está constituido por tres elementos que presentan características de cuerpos sólidos. Durante la fricción sólida el tercer elemento está presente en forma de capas de un compuesto adheridas al metal base. En la práctica
industrial este estado de fricción se halla ampliamente difundido. Se entienden como compuestos la película límite de aditivo antidesgaste, las capas de óxidos, suciedad, etc. La magnitud del coeficiente de fricción varía entre 0,2 a 0,8.
- Fricción fluida. Estado de fricción en el cual el sistema tribológico está constituido por tres elementos, presentando uno de ellos propiedades líquidas. La obtención de la fricción fluida está condicionada a la existencia de un lubricante líquido que separa las superficies de los elementos sólidos, que constituyen el sistema tribológico.
- Fricción hidrodinámica. Estado de fricción en el cual las condiciones hidrodinámicas se logran a través del movimiento relativo del par friccionante, cuando se encuentra sometido a ciertas condiciones de velocidad y de carga. En este estado de fricción juega un papel muy importante la viscosidad del lubricante empleado. Los valores del coeficiente de fricción varían en el rango de 0,001-0,002 en dependencia de la viscosidad del lubricante.
- Fricción hidrostática. Es un estado de fricción que se presenta en aquellos mecanismos que giran a bajas velocidades y que soportan grandes cargas y donde, para formar la película hidrodinámica, es
necesario inyectar aceite a presión antes y durante el movimiento del mecanismo.
- Fricción gaseosa. Estado de fricción en el cual el sistema tribológico está constituido por tres elementos y uno de ellos presenta propiedades gaseosas. Dentro de la fricción gaseosa, una de las formas más difundidas es la que utiliza aire como elemento gaseoso y este separa las superficies de los elementos sólidos, que constituyen el sistema tribológico. La fricción aerodinámica se logra a través del movimiento relativo de los elementos sólidos, mientras que la aerostática se alcanza
por medio de una presión exterior.
- Fricción mixta. Es un estado de fricción integrado por lo menos por dos estados de fricción, que se presentan simultáneamente en un sistema tribológico. La fricción mixta, formada por los estados de fricción sólida y fluida se encuentra ampliamente difundida en la práctica industrial, sobre todo en aquellas uniones tribotécnicas que se caracterizan por bajas velocidades y grandes cargas (lubricación elastohidrodinámica o EHL). Durante la fricción mixta, las propiedades de los materiales, que constituyen la unión, juegan un papel de primer orden. La magnitud del coeficiente de fricción mixta varía entre 0,05 y 0,2.

LEYES DE LA FRICCIÓN METAL- METAL POR DESLIZAMIENTO
La fricción metal-metal presenta las siguientes características:
- Es directamente proporcional al peso del elemento que desliza o rueda.
- Es independiente del área aparente de las superficies de contacto. Es función del area efectiva, la cual es la suma de las zonas en contacto dadas por las irregularidades de ambas superficies. Por esta razón, el área de contacto no coincide en general con el área geométrica de las superficies que se rozan.
- No depende de la velocidad de deslizamiento.
- Varía según la naturaleza de los materiales y del acabado superficial.

LEYES DE LA FRICCIÓN METAL-METAL POR RODADURA
- Varía con la carga.
- Es inversamente proporcional al diámetro del elemento rodante.
- Es menor para superficies pulidas que para superficies rugosas.

REDUCCION DE LA FRICCIÓN
Las fuerzas de fricción pueden ser disminuidas por los siguientes factores, los cuales pueden controlarse:
1. La carga: Influye en forma directamente proporcional a la fricción; sin embargo, es parte de todo mecanismo y en la mayoría de los casos es difícil modificar.
2. Naturaleza de los materiales: Dependiendo de su naturaleza química, los cuerpos pueden presentar mayor o menor fricción.
EJEMPLO: Dos superficies de acero que deslizan presentan mayor fricción que dos superficies de teflón bajo las mismas condiciones de trabajo.
3. El acabado de las superficies: Los coeficientes de fricción son mayores cuando las superficies son ásperas que cuando son pulidas.
4. Forma de los cuerpos: La fricción por rodamiento es menor que la fricción por deslizamiento. Los cuerpos esféricos o cilíndricos, por lo tanto, ocasionan menor fricción.
5. La lubricación utilizada.

DESGASTE
Es consecuencia directa de del rozamiento metal-metal entre dos superficies y se define como el deterioro sufrido a causa de la intensidad de la interacción de sus rugosidades superficiales. El desgaste puede llegar a ser crítico, haciendo que las piezas de una máquina pierdan sus tolerancias y queden inservibles, causando costosos daños y elevadas pérdidas de producción.

TIPOS DE DESGASTE
• ADHESIVO. Se presenta cuando las irregularidades de una superficie interactúan directamente con las de otra, se adhieren y se sueldan, dando lugar en la mayoría de los casos al desprendimiento de partículas.




Causas:
- Falta de aplicación de un lubricante.
- Rompimiento de la película límite por agotamiento o por sobrecarga.
- Un bajo nivel, viscosidad o presión del aceite en el sistema.
- Un alto nivel, viscosidad o presión del aceite en el sistema.
Soluciones:
- Cambiar el aceite dentro de las frecuencias normales.
- No sobrecargar los mecanismos.
- Mantener el nivel, viscosidad y presión del aceite.

• ABRASIVO. Es el resultado de la presencia entre las superficies en movimiento relativo de partículas extrañas de igual o mayor dureza a la de los materiales que los conforman. Las partículas abrasivas se incrustan ellas mismas en una de las superficies y actúan como una herramienta de corte, removiendo material de la otra superficie.
Causas:
- Problemas de filtración
- Presencia de partículas sólidas de igual o mayor tamaño al juego dinámico.
- Presencia de partículas sólidas de menor tamaño al juego dinámico con incremento de la carga.
- Las partículas sólidas provienen de algún otro tipo de desgaste o del medio ambiente.

• CORROSIVO. Es el deterioro lento y progresivo de las superficies metálicas al estar presente sustancias ácidas que afectan la metalurgia de los mecanismos. Este tipo de desgaste también se puede presentar por vibraciones en el sistema, que interrumpen la película lubricante y hacen
que la humedad del ambiente corroa las superficies.

Causas:
- Intervalos de uso del aceite muy prolongado (aceite oxidado)
- Contaminación del aceite con ácidos o con agua.
- Vibraciones y humedad en el ambiente (maquinaria textil)
Soluciones:
- Cambiar el aceite dentro del intervalo de vida útil.
- Utilizar el lubricante adecuado para condiciones de vibración y humedad.

• EROSIVO. Es causado por un fluido a alta presión y puede llagar a ser crítico si tiene partículas sólidas en suspensión, las cuales al impactar sobre las superficies arrancan material de ellas, debido al efecto de los momentum de las partículas. La perdida de material puede ser significativa, provocando roturas por fatiga.
Causas:
- Alto nivel del aceite.
- Alta viscosidad del aceite.
- Alta presión del sistema.
- Partículas sólidas en el aceite fluyendo a alta presión.
Soluciones:
- Mantener el nivel, la viscosidad y la presión del aceite en el sistema dentro del rango normal.
- Implementar sistemas de filtración.
- Cambiar el aceite con mas frecuencia.

• FATIGA SUPERFICIAL. Se presenta como consecuencia de los esfuerzos cíclicos de tensión, compresión y esfuerzos cortantes sobre una superficie, los cuales dan como resultado grietas profundas de fatiga que causan finalmente la aparición de picaduras y escamas.

Causas:
- Es inevitable con el tiempo.
- Se puede incrementar con la presencia de partículas del mismo tamaño o ligeramente más grandes que el juego dinámico y que no se adhiere a ninguna superficie en movimiento.
Soluciones:
- Un proceso tribológico positivo.
- Mantener el aceite limpio.

• POR CAVITACIÓN. Tiene lugar cuando el aceite fluye a través de una región donde la presión es menor que la de su presión de vapor, esto hace que el aceite hierva y forme burbujas de vapor, las cuales son transportadas por el aceite hasta llegar a una región de mayor presión, donde el vapor
regresa al estado líquido en forma súbita, generando implosiones sobre las superficies metálicas que dan lugar a la aparición de picaduras y grietas.
Causas:
- Entrada de aire en el sistema de lubricación.
- Alta tendencia del aceite a formar espuma.
Soluciones:
- Inspeccionar el sistema de lubricación.
- Seleccionar correctamente el lubricante.
- Incremento de la presión en el sistema o utilizando aceites con presiones de vapor altas a altas temperaturas.

• POR CORRIENTES ELECTRICAS. Se presenta como consecuencia del paso de corrientes eléctricas a través de los elementos de una máquina, como en el caso de los rodamientos y cojinetes lisos en turbomaquinaria.
Causas:
- Toma a tierra defectuosa (Motores eléctricos)
- Corrientes parásitas (turbomaquinaria)
Soluciones:
- Inspeccionar la toma a tierra en equipos rotatorios.

• POR DIFUSION. La difusión metálica puede ser un factor de desgaste a altas temperaturas. La difusión es un proceso de transferencia de masa, que se acelera al incrementarse la temperatura; por ejemplo, un proceso de maquinado implica el contacto íntimo entre el material de trabajo y la
herramienta de corte a temperaturas que se aproximan algunas a veces a los 1100o C. Bajo estas condiciones la difusión es un mecanismo de desgaste significativo en la herramienta.
Causas:
- Altas temperaturas.
Soluciones:
- Utilizar lubricante, refrigerante.

PROBLEMAS OCACIONADOS POR EL DESGASTE
- Mayor consumo de repuestos por aumento en las reparaciones y en el mantenimiento.
- Reducción en la producción por paros de maquinaria.
- Vida útil más corta de la maquinaria.
- En motores de combustión interna da lugar a pérdida de potencia, mayor consumo de combustible, etc.
- Posibilidad de accidentes ante el peligro de rotura de piezas al sobrepasar los límites permisibles de diseño.

FORMAS DE REDUCIR EL DESGASTE
- Utilizando los lubricantes más apropiados para la diferentes condiciones de operación.
- Frecuencia de lubricación adecuada, con el fin de determinar los cambios de aceite y los reengrases correctos.
- Buenos programas de mantenimiento preventivo, incluyendo principalmente la limpieza y/o el cambio de los filtros de aire y de aceite.
- No sometiendo los equipos a condiciones diferentes a las de diseño.

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ENTRADAS RELACIONADAS
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BIBLIOGRAFÍA
• ELEMENTOS DE MAQUINAS, Lubricación de maquinarias, SENA.1985.
• TRIBOLOGIA Y LUBRICACIÓN INDUSTRIAL Y AUTOMOTRIZ. Albarracin Pedro. Tomo 1, segunda edición.
• MECANICA DE FLUIDOS. Mott. Ed. Prentice Hall.
• FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA. Groover, J:P. Ed. Prentice Hall.


 

Good Reasons You Should Choose a Generator with Diesel Powered Engine

Good Reasons You Should Choose a Generator with Diesel Powered Engine

In today’s day and age, when fuel price are getting higher as a result of spiraling demand and declining supply, you need to pick a cost effective fuel that is going to meet your needs. In great thanks to the invention of Rudolf Diesel, the diesel engine has been extremely efficient and more cost effective than we would have though. Diesel fuel is priced a bit higher than gasoline is but diesel has a higher energy density. That means that more energy can be gained from diesel than it can be gained with the same volume of gas. So, diesel engines in cars will give you higher mileage, making it the better choice for long distance transport vehicles and equipment. Diesel is also heavier and oilier than gasoline, and its boiling point is higher than that of water. Diesel engines are starting to attract attention since they are getting higher efficiency and a better cost efficiency.

How Does a Diesel Engine Work?
The main distinction lies in how the ignition is made. While gasoline engines are operated on a spark ignition, diesel engines operate on a compression-ignition for ignition of the fuel. In diesel, the air is drawn in the engine and it’s subjected to a high compression that will heat it up. This then results in a very high temperature in the engine, which is much higher than that in a gasoline engine. At peak pressure and temperature, the diesel that is let into engine will then ignite due to the account of the extreme temperature.
In a diesel engine, the fuel and air are permeated into the engine at different stages as opposed to a gas engine. In a gas engine a mixture of air and gas are introduced. Fuel is then injected into the diesel engine using an injector, but in a gas engine a carburetor is used. In a gas engine, air and fuel are sent into the engine together and are compressed. The fuel and air mixture limits fuel compression and also the overall efficiency. Unlike a diesel engine which only compresses air, and the ratio can be higher. An engine fueled with diesel compresses at the ratio of 14:1 up to 25:1, unlike a gas engine where the compression ratio is nearer to 8:1 to 12:1. After this combustion, the by-products are removed through exhaust. For starting engines during colder months extra heat is provided through something called ‘glow plugs’.
When referring to diesel engines they can either be two or four cycle and are chosen depending on their mode of operation. Liquid cooled and air cooled engines are the variants to be chosen appropriately. Most preferred are the liquid cooled generators as they are quiet in operation and has evenly controlled temperatures.

Diesel Engine Advantages
Considered to be much more efficient and preferred over the gasoline engine due to the following:
•Diesel engines have overcome the disadvantages of older noisier models with high maintenance costs.
•More rugged and reliable.
•No sparking when fuel auto ignites. No spark plugs or spark wires lowers maintenance costs.
•The fuel cost per kW produced is 30-50% lower than that of gasoline engines.
•1800 rpm water cooled diesel unit will run for 12,000-30,000 hours before major maintenance needed. An 1800 rpm water cooled gas unit will operate 6,000-10,000 hours before major maintenance needed.
•Diesel units are cooler than gas units, and will have longer lives than gas units.

Applications & Uses for Diesel Engines
You will find that diesel engines are commonly used as mechanical engines, mobile drives, and power generators. They are used in construction equipment, locomotives, automobiles, and other industrial applications. They extend to nearly any industry you can think of and can be seen on a daily basis if you look under the hood of anything that passes you by. Industrial diesel engines and diesel powered generators have marine, construction, hospital, mining, telecommunications, forestry, agricultural, underground applications just to name a few. Power generation for standby or prime backup power is the main application of diesel generators. Feel free to take a look at our article on the different types of engines and generators and their common applications for more examples.

Power Generators
Electrical generator sets or diesel generators are used in countless commercial and industrial establishments. Generators can be used for small loads in homes, or for large loads in hospitals, industrial plants, or commercial buildings. They are able to be used as standby/back-up or prime power sources. They are available in many specifications and sizes. Diesel generators are rated 5-30KW are typically used in personal applications such as recreational vehicles or small homes. Industrial applications will cover a much wider spectrum of power ratings, from a 30 kW to 6 mW. They are used in various industries around the world. For home use, there are single-phase power generators. Three-phase power generators are mainly used for industrial purposes.


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SOURCE:

http://www.jatpower.com/blog/good-reasons-you-should-choose-a-generator-with-diesel-powered-engine/




PRINCIPIOS DEL FRACCIONAMIENTO DEL PETRÓLEO

PRINCIPIOS DEL FRACCIONAMIENTO DEL PETRÓLEO

El desarrollo del fraccionamiento estuvo inicialmente limitado a la industria del alcohol, en donde se denominaba destilación. A medida que la industria petrolera se expandió, recibió considerable atención, gracias a que el fraccionamiento ocupa un puesto especial en la producción de productos de petróleo. No fue sino mucho después cuando el fraccionamiento dejó de ser un arte, y pasó a considerarse una ciencia.
Hoy, el fraccionamiento ha llegado a ser una especialización, y las compañías petroleras emplean los ingenieros con base a su conocimiento del campo. Como consecuencia, numerosos datos se han podido recopilar. Los principios que soportan tan complicados diseños, son bastantes simples, y una vez que se entienden, permiten obtener una mejor información del equipo disponible.
La ciencia del fraccionamiento puede dividirse en tres clasificaciones: diseño de equipo nuevo, conversión de equipo viejo para nuevas operaciones, y mejoramiento del equipo existente. En el diseño de equipo nuevo, la inversión inicial ocupa un segundo plano, y suele diseñarse para operación económica.
Cuando se invierte en equipos viejos, la inversión inicial ocupa un primer plano . El mejoramiento del equipo existente, puede hacerse bien mejorando las instalaciones para disminuir costos o aumentando la calidad del producto.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS
Una columna de fraccionamiento se usa para separar una mezcla en dos o más componentes en virtud de la diferencia en sus volatilidades o puntos de burbujeo.
La volatilidad relativa de dos componentes, determina su dificultad en la separación por fraccionamiento. La separación es tanto más difícil cuanto más baja sea la volatilidad relativa (o más cerca estén los puntos de burbujeo). En la separación de una mezcla binaria es costumbre hablar del componente más volátil, aquel de punto de burbujeo más bajo y el componente menos volátil, aquel de punto de burbujeo más alto).
Debido a que el calor se suple por el fondo del fraccionador y se retira por el tope, se crea un gradiente de temperatura entre los platos del tope y los del fondo de la columna. El calor que entra al rehervidor, produce vapor en el fondo de la columna, el cual fluye hacia arriba, plato a plato. Debido a que el vapor encuentra continuamente puntos de baja temperatura, el componente menos volátil se condensa; su condensación produce calor, que a su vez vaporiza el componente más volátil del líquido que entra al plato, desde el plato inmediato superior. Este proceso de condensación y vaporización alternativa origina un producto de tope, enriquecido en el componente más volátil y un producto de fondo enriquecido en el componente menos volátil.
Cuando la carga está formada por dos o más componentes éstos se distribuyen hacia el tope y el fondo de la columna en cantidades apreciables. Si existen solamente dos componentes, el más volátil se denomina componente llave liviano y, el menos volátil, componente llave pesado. Estos componentes representan la sección donde se desea la separación. Si se fracciona un sistema multicomponente, pueden haber más de dos componentes distribuidos, en este caso los componentes llave serán aquellos que muestren mayor cambio en la composición entre el tope y el fondo. Cuando existan más de dos componentes que muestren esta posibilidad, la columna deberá diseñarse en condiciones de producir la separación más difícil.
Una columna de fraccionamiento esta dividida en dos secciones a ambos lados del plato de carga, la sección del tope se llama zona de rectificación y la del fondo, zona de despojamiento (stripping). En la zona superior el componente más volátil es enriquecido o rectificado. En la zona del fondo el componente más volátil es removido del componente menos volátil. En la zona de despojamiento, cada plato, tiene una mayor cantidad de líquido que de vapor, mientras en la zona de rectificación ocurre lo contrario. Cuando la columna se opera a reflujo total, la cantidad del líquido y vapor, que dejan cada plato, se hacen igual en ambas secciones.

PARÁMETROS FUNDAMENTALES DE DISEÑO
a. Tipos de Torres
La selección del tipo de equipo, las partes interiores de esos equipos, la razón líquido/gas, el diámetro y la altura de la columna tienen efectos importantes desde el punto de vista económico al seleccionar el tipo de torre para una operación de fraccionamiento.
En este caso nombraremos algunas ventajas importantes para la elección de torres empacadas y de platos:

Torres Empacadas:
Hay muchos casos en que las torres empacadas tienen ventajas importantes.
Entre éstas se incluyen:

1. Operaciones al vacío. La caída de presión en una torre empacada se puede diseñar con frecuencia para un nivel más bajo que en el caso de una torre de platos y obtener, de todos modos, un contacto adecuado en el vapor y el líquido.

2. Los líquidos espumantes se pueden manejar con frecuencia en forma más satisfactoria en una torre empacada.

3. La retención de líquido suele ser generalmente menor, por lo que se puede manejar materiales sensibles al calor junto con procesos que pueden tener reacciones secundarias indeseables.

4. La construcción suele ser más sencilla y barata cuando el sistema es corrosivo para los materiales de construcción normales.

5. Para columnas pequeñas (menores que, aproximadamente, 2 pies de diámetros), las torres empacadas serán casi siempre más baratas que las de platos.

Torres Platos:
Las torres de tipo platos tienen ventajas importantes en muchos campos:

1. Se instalan con facilidad serpentines de enfriamiento en los platos, lo que las hace más conveniente cuando el calor de solución requiere enfriamiento interno.

2. Con el diseño apropiado para la longitud del flujo transversal de líquido, las torres de platos pueden manejar flujos más altos de líquido.

3. Para flujos de líquido extremadamente bajos (por ejemplo, en la deshidratación de gas natural en el cual se utiliza un glicol), las torres de platos tienen ventajas, puesto que se pueden diseñar para retener una cantidad dada de líquido en el plato.

4. Se puede preferir ciertos tipos de torres de plato, cuando hay disposiciones de materiales sólidos que se deben retirar periódicamente. La limpieza de las otras torres de platos se puede hacer por bocas de acceso, mientras que las torres empacadas requieren que caiga el empaque para facilitar la limpieza.

5. El peso total de la torre de platos suele ser menor que el de una torre empacada, diseñada para el mismo servicio. La resistencia limitada a la trituración de muchos materiales de relleno puede hacer obligatorio el uso de platos múltiples de soporte del empaque, para sostener el peso alto, de la columna empacada.

6. Se prefieren en general columnas de platos para las operaciones que requieren un gran número de unidades de transferencia o platos teóricos.
Las torres empacadas tienden a someterse al encauzamiento de las corrientes de vapor y líquido y la distribución adecuada es difícil de mantener, sin patrones bastantes elaborados de redistribución.

b. Bases de Diseño
Para diseñar una columna de fraccionamiento es necesario seguir los siguientes pasos:

1. Definir la alimentación, recuperación de productos (Rata de Flujo) y especificaciones de los mismos (Caracterización).

2. Definir el componente Llave Pesado y el componente Llave Liviano.

3. Establecer la presión de la columna de acuerdo al medio enfriante en el condensador.

4. Calcular el punto de rocío para el destilado y el punto de burbujeo para el fondo. (Temperatura de tope y fondo).

5. Calcular el mínimo número de platos teóricos.

6. Calcular el mínimo reflujo.

7. Determinar el punto de operación de reflujo y el número de platos teóricos.

8. Determinar el plato de alimentación.

9. Calcular con la eficiencia de la columna (o plato) y determinar el número de platos.

10.Calcular el diámetro y altura de la torre.

AUTOR: Ing. Jorge Barrientos, MSc.

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sábado, 2 de junio de 2018

Piston and Piston Rings

Piston and Piston Rings

A piston is a cylindrical engine component that slides back and forth in the cylinder bore by forces produced during the combustion process. The piston acts as a movable end of the combustion chamber. The stationary end of the combustion chamber is the cylinder head. Pistons are commonly made of a cast aluminum alloy for excellent and lightweight thermal conductivity. Thermal conductivity is the ability of a material to conduct and transfer heat. Aluminum expands when heated, and proper clearance must be provided to maintain free piston movement in the cylinder bore. Insufficient clearance can cause the piston to seize in the cylinder. Excessive clearance can cause a loss of compression and an increase in piston noise.

Piston features include the piston head, piston pin bore, piston pin, skirt, ring grooves, ring lands, and piston rings. The piston head is the top surface (closest to the cylinder head) of the piston which is subjected to tremendous forces and heat during normal engine operation.

A piston pin bore is a through hole in the side of the piston perpendicular to piston travel that receives the piston pin. A piston pin is a hollow shaft that connects the small end of the connecting rod to the piston. The skirt of a piston is the portion of the piston closest to the crankshaft that helps align the piston as it moves in the cylinder bore. Some skirts have profiles cut into them to reduce piston mass and to provide clearance for the rotating crankshaft counterweights.

A ring groove is a recessed area located around the perimeter of the piston that is used to retain a piston ring. Ring lands are the two parallel surfaces of the ring groove which function as the sealing surface for the piston ring. A piston ring is an expandable split ring used to provide a seal between the piston an the cylinder wall. Piston rings are commonly made from cast iron. Cast iron retains the integrity of its original shape under heat, load, and other dynamic forces. Piston rings seal the combustion chamber, conduct heat from the piston to the cylinder wall, and return oil to the crankcase. Piston ring size and configuration vary depending on engine design and cylinder material.

Piston rings commonly used on small engines include the compression ring, wiper ring, and oil ring. A compression ring is the piston ring located in the ring groove closest to the piston head. The compression ring seals the combustion chamber from any leakage during the combustion process. When the air-fuel mixture is ignited, pressure from combustion gases is applied to the piston head, forcing the piston toward the crankshaft. The pressurized gases travel through the gap between the cylinder wall and the piston and into the piston ring groove. Combustion gas pressure forces the piston ring against the cylinder wall to form a seal. Pressure applied to the piston ring is approximately proportional to the combustion gas pressure.

A wiper ring is the piston ring with a tapered face located in the ring groove between the compression ring and the oil ring. The wiper ring is used to further seal the combustion chamber and to wipe the cylinder wall clean of excess oil. Combustion gases that pass by the compression ring are stopped by the wiper ring.

An oil ring is the piston ring located in the ring groove closest to the crankcase. The oil ring is used to wipe excess oil from the cylinder wall during piston movement. Excess oil is returned through ring openings to the oil reservoir in the engine block. Two-stroke cycle engines do not require oil rings because lubrication is supplied by mixing oil in the gasoline, and an oil reservoir is not required.


Figure 4 - Piston Rings



Figure 5 - Piston Ring Gap 

Piston rings seal the combustion chamber, transferring heat to the cylinder wall and controlling oil consumption. A piston ring seals the combustion chamber through inherent and applied pressure. Inherent pressure is the internal spring force that expands a piston ring based on the design and properties of the material used. Inherent pressure requires a significant force needed to compress a piston ring to a smaller diameter. Inherent pressure is determined by the uncompressed or free piston ring gap. Free piston ring gap is the distance between the two ends of a piston ring in an uncompressed state. Typically, the greater the free piston ring gap, the more force the piston ring applies when compressed in the cylinder bore.

A piston ring must provide a predictable and positive radial fit between the cylinder wall and the running surface of the piston ring for an efficient seal. The radial fit is achieved by the inherent pressure of the piston ring. The piston ring must also maintain a seal on the piston ring lands.

In addition to inherent pressure, a piston ring seals the combustion chamber through applied pressure. Applied pressure is pressure applied from combustion gases to the piston ring, causing it to expand. Some piston rings have a chamfered edge opposite the running surface. This chamfered edge causes the piston ring to twist when not affected by combustion gas pressures.

Another piston ring design consideration is cylinder wall contact pressure. This pressure is usually dependent on the elasticity of the piston ring material, free piston ring gap, and exposure to combustion gases. All piston rings used by Briggs & Stratton engines are made of cast iron. Cast iron easily conforms to the cylinder wall. In addition, cast iron is easily coated with other materials to enhance its durability. Care must be exercised when handling piston rings, as cast iron is easily distorted. Piston rings commonly used on small engines include the compression ring, wiper ring, and oil ring.

Compression Ring

The compression ring is the top or closest ring to combustion gases and is exposed to the greatest amount of chemical corrosion and the highest operating temperature. The compression ring transfers 70% of the combustion chamber heat from the piston to the cylinder wall. Most Briggs & Stratton engines use either taper-faced or barrel-faced compression rings. A taper faced compression ring is a piston ring that has approximately a 1° taper angle on the running surface. This taper provides a mild wiping action to prevent any excess oil from reaching the combustion chamber.

A barrel faced compression ring is a piston ring that has a curved running surface to provide consistent lubrication of the piston ring and cylinder wall. This also provides a wedge effect to optimize oil distribution throughout the full stroke of the piston. In addition, the curved running surface reduced the possibility of an oil film breakdown due to excess pressure at the ring edge or excessive piston tilt during operation.

Wiper Ring

The wiper ring, sometimes called the scraper ring, Napier ring, or back-up compression ring, is the next ring away from the cylinder head on the piston. The wiper ring provides a consistent thickness of oil film to lubricate the running surface of the compression ring. Most wiper rings in Briggs & Stratton engines have a taper angle face. The tapered angle is positioned toward the oil reservoir and provides a wiping action as the piston moves toward the crankshaft.

The taper angle provides contact that routes excess oil on the cylinder wall to the oil ring for return to the oil reservoir. A wiper ring incorrectly installed with the tapered angle closest to the compression ring results in excessive oil consumption. This is caused by the wiper ring wiping excess oil toward the combustion chamber.

Oil Ring

An oil ring includes two thin rails or running surfaces. Holes or slots cut into the radial center of the ring allow the flow of excess oil back to the oil reservoir. Oil rings are commonly one piece, incorporating all of these features. Some on-piece oil rings utilize a spring expander to apply additional radial pressure to the piston ring. This increases the unit (measured amount of force and running surface size) pressure applied at the cylinder wall.

The oil ring has the highest inherent pressure of the three rings on the piston. Some Briggs & Stratton engines use a tree-piece oil ring consisting of two rails and an expander. The oil rings are located on each side of the expander. The expander usually contains multiple slots or windows to return oil to the piston ring groove. The oil ring uses inherent piston ring pressure, expander pressure, and the high unit pressure provided by the small running surface of the thin rails.

The piston acts as the movable end of the combustion chamber and must withstand pressure fluctuations, thermal stress, and mechanical load. Piston material and design contribute to the overall durability and performance of an engine. Most pistons are made from die- or gravity-cast aluminum alloy. Cast aluminum alloy is lightweight and has good structural integrity and low manufacturing costs. The light weight of aluminum reduces the overall mass and force necessary to initiate and maintain acceleration of the piston. This allows the piston to utilize more of the force produced by combustion to power the application. Piston designs are based on benefits and compromises for optimum overall engine performance.

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 SOURCE:



http://courses.washington.edu/engr100/Section_Wei/engine/UofWindsorManual/Piston%20and%20Piston%20Rings.htm