Tobera

SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR
DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR
TECNOLÓGICA
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CANCÚN
Nombre de la materia: Termodinámica.
Nombre de la ingeniería: Electromecánica.
Nombre del alumno(a): José Martin Mata Utrera
Número de control: 12530210
Nombre de la tarea: Investigación de tobera.
Unidad #: 1 nombre de la unidad:
Nombre del profesor(a):
Fecha: 30/03/14
TOBERA
Una tobera es un dispositivo diseñado para transformar entalpía en energía
cinética.
Son dispositivos que aumentan la velocidad del gas a costa de una perdida de
presión. Es decir, la diferencia de la entalpia (es una magnitud termodinámica,
simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la
cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la
cantidad de energía que un sistema intercambia con su entorno) del gas que se
emplea en aumentar su energía cinética. Como tal, es utilizado en turbo máquinas
y otras máquinas, como inyectores, surtidores, propulsión a chorro, etc. El fluido
sufre un aumento de velocidad a medida que la sección de la tobera va
disminuyendo, por lo que sufre también una disminución de presión y temperatura
al conservarse la energía.
Tobera de un cohete.
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Las toberas son elementos que reducen progresivamente el área transversal por
donde circula un fluido, por ejemplo, algunos dispensadores de agua utilizados en
el riego de las plantas. Tiene como objetivo aumentar la velocidad del fluido al
restringir el área por donde se mueve, y simultáneamente tiene como
consecuencia una caída en la presión del fluido. El difusor, por el contrario,
desacelera el fluido al aumentar el área transversal por donde circula ocasionando
un aumento en su presión.
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Propiedades de entrada y salida
Las toberas están diseñadas para disminuir la presión de un fluido al acelerarlo.
No hay extracción de masas por lo tanto
decimos que el flujo másico en la
entrada es igual al flujo másico de salida, el cual podrá ser apreciado con la
ecuación de continuidad. La tasa de trasferencia de calor entre el fluido que fluye
por una tobera y los alrededores es comúnmente muy pequeño por lo tanto el flujo
de calor es cero, ya que el fluido tiene velocidades altas y por lo tanto no se
mantiene suficiente mente en el dispositivo para producir este; Comúnmente el
trabajo de flujo y la energía potencial es insignificante.
Condiciones de la tobera en termodinámica:
.
Q=0
.
W=0
Energía potencial = 0
Vs > Ve
Ecuación de continuidad y 1ra ley de la termodinámica:
.
.
me = ms
.
.
me( he + 1/2 Ve2) = ms(hs + 1/2Vs2)
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TIPOS Y DISEÑOS DE TOBERAS QUE EXISTEN

Tobera convergente

Tobera laval ( convergente-divergente)
De Laval estudió el flujo supersónico en toberas y resolvió el problema de
aceleración máxima dentro de la tobera llegando al diseño de toberas con sección
convergente-divergente en las que se logra un flujo sónico M = 1 (M = número de
Mach) en la garganta para posteriormente expandir la tobera y lograr flujos
supersónicos M > 1.
Estas toberas deben tener una expansión adecuada para evitar la generación de
ondas de choque dentro de las mismas. La tobera es la encargada de convertir
energía de presión en energía cinética adaptando las presiones y velocidades de
los gases eyectados. Los flujos que recorren dicha tobera se consideran
compresibles y se mueven a velocidades muy elevadas alcanzando valores
supersónicos en la parte divergente. Las diferentes secciones transversales
producen durante el avance de los gases variaciones en la densidad, presión y
velocidad del fluido.
Todo ello está supuesto para condiciones de flujo isoentrópico, es decir,
condiciones adiabáticas y sin rozamiento. En la práctica, no existe la condición de
flujo isoentrópico ideal, por lo que se aplica un coeficiente de rendimiento que
ajusta el cálculo.
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


External geometry
Maneuvering
Co-annular
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Aplicación:
Una tobera de rociada o boquilla pulverizadora es un dispositivo empleado para
dividir un líquido en gotitas. Las aplicaciones de estas toberas son numerosas y
variadas, y en consecuencia, se emplea un gran número de modelos. Todas las
toberas de rociada pueden clasificarse en alguno de los tipos siguientes:
 Toberas de Presión
En las que el líquido está a presión y se divide por su inherente estabilidad y su
choque con la atmósfera, o bien por su choque con otro chorro o con una placa
fija.
Las toberas de presión son e general relativamente sencillas, pequeñas y poco
costosas y consumen por lo general menos potencia que otros tipos. Pueden
emplearse con todos los líquidos que contengan una viscosidad menor que unos
300 a 500 seg. Saybolt y que no contengan partículas sólidas mayores que los
pasajes de la tobera.
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
Toberas de cono hueco
Las toberas de presión tienen un campo de aplicación muy vasto y se encuentran
en el comercio en una gran variedad de modelos y tamaños. La más común es la
llamada de cono hueco y en ella se alimenta el líquido a una cámara por pasajes
tangenciales o por una espiral fija, de modo que adquieran rápido movimiento de
rotación. El orificio está colocado en el eje de la cámara de remolinos y el líquido
sale en una lámina con forma de cono hueco que luego se divide en gotas Dichas
toberas se construyen con orificios de 0.5 mm (0.02'') a 51 mm (2'') de diámetro,
con gastos de derrame correspondientes de 0.038 a más de 760 l/min. Los
tamaños mayores se emplean para los estanques de enfriamiento, para lavar
grava y arena, airear agua, etc., y suelen trabajar a presiones relativamente bajas.
Las toberas más pequeñas se emplean para el secado por pulverización, los
lavadores y los humidificadores de aire, los quemadores de petróleo, la absorción
de gases, etc., y suelen funcionar con presiones algo más altas. Como en las
toberas de presión la capacidad de una tobera dad es casi proporcional a la raíz
cuadrada de la presión, salvo a presiones extremadamente altas a las cuales los
rozamientos limitan la descarga o derrame. Las presiones de trabajo no suelen ser
superiores a 21 kg./cm.2, salvo en casos especiales, como la pulverización de
leche, en la que se emplean presiones de 70 a 490 kg./cm2. Para un diseño dado
de tobera, la descarga a presión constante es aproximadamente proporcional al
área del orificio, aunque en este no corra el líquido llenándolo totalmente. La
descarga o derrame no varía mucho con la viscosidad del fluido, hasta que esta
sea mayor de 10 veces la del agua. El ángulo comprendido en el cono de rociada
suele aumentar con la presión lentamente hasta un máximo y luego disminuye,
pero depende en gran parte de las proporciones de la tobera. Una espiral con un
paso corto, produce una rociada de cono ancho, mientras que inversamente, una
espiral de paso grande da una de cono cerrado. El ángulo puede ser de 15 a 135
grados, pero no siempre resulta posible la obtención de toberas comerciales que
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nos den el ángulo deseado cuando la presión y el gasto de derrame son también
fijos. Las toberas de cono cerrado tienden a la producción de un cono macizo más
bien que uno hueco.

Toberas de cono macizo
Esta tobera es una modificación de la de cono hueco y se emplea cuando se
desea abarcar por completo una superficie fija. Se emplea en ciertas aplicaciones
de lavado, para enfriar y airear agua, y para otros fines en que resulte ventajosa la
distribución especial más que uniforme. La tobera es en esencia una de cono
hueco a la que se le ha añadido un chorro axial que choca contra el líquido en
rotación justamente en el orificio. La división del líquido se debe en gran parte a
este choque y a la turbulencia resultante. El fluido parece salir del orificio en forma
de gotas mientras que en la de cono hueco suele observarse por lo general una
lámina cónica corta que luego se rompe en gotitas fuera del orificio. Para obtener
una distribución espacial uniforme es necesario diseñar la tobera de modo que
exista una proporción adecuada entre la cantidad de líquido alimentado al chorro
central, la cantidad del que se hace girar y el tamaño del orificio. Normalmente, es
mayor la cantidad de líquido que se puede hacer girar que la del chorro axial.
Puede conectarse una tubería independiente de alimentación para el chorro
central, de modo que puedan mezclarse íntimamente dos líquidos o un líquido y
un gas. Esto frecuentemente resulta útil en ciertas aplicaciones químicas.
El ángulo comprendido en el cono macizo es función del diseño de la boquilla y es
casi independiente de la presión. Varias toberas comerciales de cono macizo
producen conos con ángulos comprendidos que van de 30 a 100 grados. Con un
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diseño especial puede conseguirse una rociada de cono macizo sin chorro central
con ángulo comprendido tan grande como 100 grados.
Las toberas de cono macizo no suelen encontrarse en el comercio en tamaños tan
pequeños como las del cono hueco, pero los tamaños corrientes tienen gastos de
derrame que van desde menos de 3.8 l/min. Hasta varios centenares de litros por
minuto.

Toberas de abanico
Un tercer modelo de tobera de presión es la llamada de abanico. Por medio de
cortes fresados o canales en la cara posterior de la placa del orificio, y a veces de
un orificio alargado, o por medio de dos chorros inclinados, se hace que el fluido
salga en lámina de forma de abanico que luego se rompe en gotitas. Debido a la
tensión superficial, los bordes de la lámina están por lo general limitados por
corrientes macizas o cuernos, en particular en los tamaños más pequeños, que
pueden comprender entre una cuarta parte y la mitad de la cantidad total de
líquido pulverizado. Esas corrientes se rompen en corrientes más gruesas que la
lámina central. Los cuernos no suelen ser tan acusados en los tamaños mayores,
ni para ángulos comprendidos por la rociada inferior a unos 50 grados. Las
toberas de abanico son útiles cuando se desea distribuir el líquido siguiendo una
línea determinada, como sucede cuando se lava, se limpia, se recubre o se enfría
un material en un proceso continuo. El ángulo del abanico es de 10 a 130 grados
en las toberas normalizadas y sus capacidades oscilan entre 0.38 y 76 l/min.

Toberas de choque
Otro tipo de tobera utilizada para ciertos fines especiales es el de choque. Se hace
chocar a una corriente maciza de líquido a presión contra una superficie fija o
contra otra corriente análoga. Mediante una orientación y una forma adecuada de
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la placa o variando el tamaño y la dirección de las dos corrientes de fluidos es
posible obtener un cono hueco o una lámina en forma de abanico o de disco. Con
toberas de choque es posible producir gotas de tamaños más uniformes que con
otros tipos de toberas de presión, si se mantiene la corriente laminar. En estos
últimos tipos es extremadamente difícil conseguir la corriente laminar debido a sus
piezas esenciales interiores. Por el contrario, los orificios de las toberas de choque
pueden proyectarse para que produzcan flujo laminar si se toman las
precauciones apropiadas y se aplican a operaciones continuas como el lavado de
gases y a reacciones químicas entre un líquido y un gas en las que los tamaños
más uniformes de las gotas conducen en total a una economía a pesar del mayor
costo de las toberas. Las pequeñas toberas de choque suelen usarse en el
humidificador de aire.

Toberas de “niebla” para extinguir incendios
Hay en el mercado varias toberas especiales de rociada para extinguir incendios,
especialmente los producidos en petróleos y sus aceites. Corrientemente son de
presión diseñados para producir una densa capa o “niebla” de gotas de agua
relativamente pequeñas. Su efecto extintor se debe primordialmente al
enfriamiento de los gases quemados por su contacto con las gotas de agua y
principalmente por la evaporación de dichas gotas. Se consume una cantidad de
agua relativamente pequeña, en comparación con la gastada por las mangueras
ordinarias. Por lo que reducen la inundación y el esparcimiento consiguiente de los
líquidos en llamas. Comúnmente se emplea un cabezal o distribuidor múltiple de
rociadas que comprende varias toberas de alguno de los tipos corrientes. Sirve
ello para producir pequeñas gotas y formar además una manta de rociado de un
volumen relativamente grande. Estas toberas trabajan a presiones de 3.5 a 14
kg./cm², y descargan hasta 760 l/min.
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 Toberas Rotativas
La parte fundamental de una tobera rotativa es un disco o una copa generalmente
conectado directamente a un motor eléctrico. El líquido que se pulveriza se
alimenta bajo presión al centro del disco rotativo. Se emplean diversos modelos de
discos, con el fin de mejorar las características de la rociada. A menudo se ponen
aletas a la periferia del disco, o se montan independientemente a corta distancia
de ella, para facilitar la dispersión o eliminar algunas de las gotas más grandes. La
tobera rotativa es particularmente útil para pulverizar o rociar líquidos viscosos,
lechadas, y líquidos que contengan partículas sólidas que obstruirían otras
toberas; se emplea también en algunos lavadores de aire, en pequeños aparatos
para humedecer aire y en los quemadores de petróleo para uso doméstico. El
líquido pulverizado es lanzado en todas las direcciones en el plano del disco, y
esto es a menudo un inconveniente. La velocidad del disco, depende de la
aplicación y del tamaño de la tobera y varía entre unos cuantos cientos y varios
miles de r.p.m. La cantidad de líquido pulverizado se controla fácilmente entre
límites extensos. Los pequeños aparatos solo rocían unos litros por hora para
humedecer aire, en tanto que los grandes funcionan con un gasto de derrame de
378 l/min. El tamaño de las gotas producidas se modifica cambiando la velocidad
de rotación y dicho gasto, siendo las grandes velocidades y los bajos gastos los
que dan gotas más pequeñas. Las toberas rotativas necesitan por lo general más
potencia para funcionar que las de presión, para una aplicación determinada. Esto
se debe probablemente a las perdidas por rozamientos entre el disco y el líquido, y
entre este y el aire. Y además, a menudo hay que usar una bomba para
suministrar líquido al disco. Las toberas rotativas son relativamente grandes y
costosos y no suelen emplearse en los casos en que pueden aplicarse las de
presión.
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 Toberas Atomizadoras
El líquido se pulveriza por su choque con una corriente de gas a gran velocidad,
generalmente de aire o vapor. El líquido puede alimentarse bajo presión por la
carga hidráulica debida a su densidad o por aspiración por el efecto del inyector de
la corriente de gas. El contacto entre el líquido y el gas, puede tener lugar
completamente fuera de la tobera dentro de una cámara en la cual sale el líquido
pulverizado por un orificio. La forma de la nube de rociado se controla variando la
forma del orificio en los tipos de mezcla interna y por medio de chorros auxiliares
de gas en la mezcla externa.

El motor cohete termoquímico
Una de las aplicaciones que tienen las toberas es precisamente en este motor.
Los motores cohetes termodinámicos pueden dividirse en dos según el
combustible utilizado: propulsante (o propelente) líquido y de propulsante
Este motor cohete de propulsante a líquido funciona así: El comburente y el
combustible se bombean a través de la placa de inyectores a la cámara de
combustión, donde se efectúa está a grande presión. Los gases de combustión a
alta presión y alta temperatura se expanden a medida que fluyen por la tobera, y
como resultado salen de esta a gran velocidad. El cambio de cantidad de
movimiento que implica este aumento de velocidad, da lugar al empuje hacia
adelante (reacción propulsiva) ejercida sobre el vehículo.
Donde se pueden conseguir:
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REFERENCIAS LIBROS ELECTRONICOS
REFERENCIAS DE INTERNET
http://www.ehowenespanol.com/desarrollar-plan-relaciones-publicascomo_47252/
http://www.agenciasdecomunicacion.org/relaciones-publicas/seis-pasospara-desarrollar-su-plan-de-relaciones-publicas-y-medios-decomunicacion.html
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