Descripción
Este libro es un texto de introducción a diversos temas termodinámicos, que se ha escrito insistiendo en los aspectos más prácticos desde el punto de vista técnico.
El libro empieza con un recordatorio de los conceptos básicos que se utilizarán a lo largo del mismo, capítulo 1.
El capítulo 2 se dedica a la circulación de fluidos por tuberías, dado que deben conducirse líquidos y gases desde un punto a otro, como medios de transporte de materia, calor, frío o energía mecánica.
Las máquinas operadoras que actúan sobre estos fluidos comunicándoles la energía necesaria para que puedan circular se presentan en los cuatro capítulos siguientes (capítulos 3, 4, 5 y 6) dedicados, respectivamente, al
estudio de bombas, ventiladores, compresores y máquinas de vacío.
Dichas máquinas operadoras consumen energía mecánica, requiriendo la colaboración de máquinas motoras, por lo que el capítulo 7 está dedicado a turbinas de vapor, turbinas de gas y motores de combustión interna.
Se ha creído conveniente incluir también los motores eléctricos, aunque estrictamente su estudio no debería incluirse en la termodinámica.
En muchas industrias se trabaja con fluidos calientes y fríos (tuberías, depósitos, reactores) y debe minimizarse la disipación no deseada de calor y frío. El capítulo 8 está dedicado al aislamiento térmico.
Gran cantidad de operaciones y procesos se realizan a temperatura distinta de la atmosférica, como por ejemplo, conservación de productos alimentarios, concentración por evaporación de disolventes, reactores, etc. En consecuencia
se dedican tres capítulos a la generación de calor, producción de frío y redes de distribución de los mismos (capítulos 9, 10 y 11).
Dado que la energía es escasa y cara, interesa conseguir el efecto deseado con el menor consumo de la misma, por lo que, en el capítulo 12, se han introducido técnicas dedicadas al ahorro energético.
Teniendo en cuenta la creciente sensibilidad en temas afines a la conservación del medio ambiente y sostenibilidad de procesos, a pesar que pueda parecer un poco fuera de lugar en un libro enfocado a temas industriales, se ha
dedicado el capítulo 13 a las energías renovables, aunque lógicamente, no con la extensión ni el detalle con que se estudiarían en un texto dedicado exclusivamente a las mismas.
Por último, como ya se ha dicho, la industria química produce un bien útil consumiendo materia y energía. Para realizar esta labor dispone de un abanico de distintas materias, distintas fuentes energéticas y distintas tecnologías; el técnico debe ser capaz de averiguar cuál es el coste energético de un proceso y escoger el más idóneo, por lo que se dedica el último capítulo al tema de la gestión energética (capítulo 14).
A lo largo del texto se han incluido ejemplos de cálculo con su resolución detallada, así como los gráficos y las tablas precisos. La dificultad es variable, pero todos ellos son una aplicación directa de los temas expuestos a lo largo de cada capítulo.
Índice
Capítulo 1
Conceptos básicos 23
1. Introducción 23
2. Sistema, superficie de control, proceso y ciclo 24
3. Principio de conservación de la materia 24
4. Trabajo de un fluido 26
5. Principio de la conservación de la energía (1er principio de la Termodinámica) 26
6. Ecuación complementaria de la energía 30
7. Ecuación de Bernouilli 30
8. Trabajo de expansión adiabática y reversible (sin rozamiento) 31
9. Trabajo de expansión isoterma reversible 32
10. Calor y trabajo en un ciclo cerrado 32
11. Segundo principio de la Termodinámica y entropía 35
12. Rendimiento de Carnot 36
13. Diagramas termodinámicos y representación de procesos simples 37
14. Transmisión de calor 40
Capítulo 2
Circulación de fluidos en tuberías y conductos 59
1. Tipos de fluidos y viscosidad 59
2. Régimen de circulación y número de Reynolds 61
3. Pérdida de carga en una tubería 63
4. Red de tuberías para líquidos 66
5. Red de distribución de aire y gases a baja presión 76
6. Red de distribución de aire y gases a presión superior a la atmosférica 83
7. Red de distribución de vapor 84
8. Prevención de dilataciones 85
9. Apéndice 85
Referencias 89
Capítulo 3
1. Bombas 91
2. Bombas cinéticas 93
3. Bombas volumétricas alternativas 119
4. Bombas volumétricas rotativas 127
5. Bombas dosificadoras 131
6. Bombas especiales 132
7. Bombeo de líquidos viscosos 135
8. Bombeo de líquidos con sólidos en suspensión 137
9. Bombeo de líquidos con gases disueltos 139
10 .Criterios de selección del tipo de bombas 142
Referencias 147
Capítulo 4
1. Ventiladores y soplantes 149
2. Tipos de ventiladores 151
3. Leyes de semejanza 154
4. Curvas características 155
5. Elección del ventilador 159
6. Punto de trabajo 162
7. Zona de trabajo 164
8. Regulación del caudal 165
9. Ruido 167
10. Asociación de ventiladores 168
Referencias 170
Capítulo 5
1. Compresores 171
2. Conocimientos básicos 171
3. Compresores alternativos 182
4. Compresores cinéticos (turbocompresores) 192
5. Compresores rotativos de desplazamiento positivo 195
6. Campo de aplicación de los compresores 199
Capítulo 6
1. Producción de vacío 201
2. Eyectores 201
2.1 Estudio teórico 203
3. Eductores o bombas de chorro 206
4. Bombas rotativas 207
Capítulo 7
Equipos productores de energía mecánica 209
1. Introducción 209
2. Turbina de vapor 209
3. Turbina de gas 217
4. Motores alternativos de combustión interna 229
5. Motores eléctricos 241
5.1 Motor de corriente continua 242
5.2 Motores de corriente alterna (AC) 243
Capítulo 8
Aislamiento térmico 247
1. Introducción 247
2. Aislamiento de tuberías 248
3. Aislamiento de depósitos 264
4. Aislamiento de hornos 269
Referencias 276
Capítulo 9
Generación de calor 277
1. Introducción 277
2. Calderas 277
3. Quemadores 293
4. Equipos auxiliares 297
5. Almacenamiento y alimentación de combustible (gasóleo y fuelóle) 315
6. Calefacción eléctrica 316
Capítulo 10
1. Generación de frío 317
2. Conocimientos básicos 317
3. Producción de frío por compresión-expansión con cambio de estado 321
5. Ciclo Linde abierto para licuación de gases 337
6. Refrigeración con cámara de vacío 338
7. Refrigeración por humidificación adiabática del aire 340
8. Refrigeración por absorción 343
9. Torres de refrigeración 355
10. Bomba de calor 359
Capítulo 11
Red de distribución de calor o frío 361
1. Recipientes a presión: espesor de la pared 361
2. Esfuerzos mecánicos sobre una tubería 363
3. Dilatación de tuberías 365
5. Anclajes y guías 374
6. Puntos de suspensión 375
Capítulo 12
1. Tecnologías generales de ahorro energético 377
2. Valorización de vapores 377
3. Calderas y quemadores de alto rendimiento 386
4. Valorización de residuos 390
5. Bomba de calor 394
6. Intercambiadores de calor 399
7. Cogeneración de calor y electricidad 401
8 Trigeneración de calor, frío y electricidad 422
9 Células de combustión 423
10. Aislamiento térmico 428
11. Equipos de bombeo 428
12. Aire comprimido 428
Capítulo 13
Energías renovables 431
1. Introducción 431
2. Energía solar 433
3. Energía eólica 446
4. Energía hidroeléctrica 456
5. Energía geotérmica 466
6. Biomasa 476
Capítulo 14
Gestión de la energía en la industria química 489
1. Introducción 489
3. Óptimo energético de una operación o proceso 504
4. Auditoría energética 515
Bibliografía 516
