Psicometría y Humedad Relativa:

La presión de vapor juega un papel fundamental en la definición de la humedad relativa como la relación entre la presión parcial de vapor de agua y la presión de vapor saturado a una temperatura específica. Este concepto es ampliamente utilizado en sistemas de aire acondicionado y refrigeración para evaluar condiciones de confort térmico y humedad​.

Psicometría y Humedad Relativa: La presión de vapor juega un papel fundamental en la definición de la humedad relativa como la relación entre la presión parcial de vapor de agua y la presión de vapor saturado a una temperatura específica. Este concepto es ampliamente utilizado en sistemas de aire acondicionado y refrigeración para evaluar condiciones de confort térmico y humedad​.

Sistemas de Deshumidificación: En procesos de deshumidificación con desecantes, la fuerza impulsora es el gradiente de presión de vapor. El desecante absorbe vapor de agua cuando la presión de vapor en el aire circundante supera la presión de vapor en la superficie del desecante​.

Condensación y Barreras de Vapor:La diferencia de presión de vapor a través de paredes o techos puede llevar a la condensación de agua, reduciendo la capacidad aislante de los materiales. Para mitigar este problema, se recomienda la instalación de barreras de vapor adecuadas​.

Propiedades de los Refrigerantes:En el diseño de sistemas de refrigeración, la presión de vapor de los refrigerantes es crucial para determinar el rango operativo y la eficiencia del sistema.

Análisis de Energía en Válvulas de Expansión: Durante la expansión de un líquido saturado a través de una válvula, parte del líquido se convierte en vapor, lo que requiere trabajo adicional del compresor. Este análisis está relacionado con la presión de vapor y su impacto en el rendimiento del ciclo de refrigeración​.

Definición y Contexto
Vaporization se refiere al proceso por el cual un líquido se transforma en vapor. Esto ocurre a través de:
Evaporación: Transformación a temperaturas inferiores al punto de ebullición.
Ebullición: Transformación a temperaturas iguales o superiores al punto de ebullición.

Aplicaciones en Refrigeración y Aire Acondicionado.
Latent Heat of Vaporization: En refrigeración, el calor latente de vaporización es esencial para la transferencia de energía. El refrigerante absorbe calor durante su cambio de fase de líquido a vapor en el evaporador, generando el efecto de enfriamiento​.

Procesos de Vaporización en Evaporadores: En un evaporador, el líquido refrigerante se vaporiza al absorber calor del aire o fluido que se desea enfriar. Este proceso es crucial para el diseño eficiente de sistemas de refrigeración​.

Impacto de las Condiciones Operativas: La vaporización también se considera en situaciones de derrames o fugas de refrigerantes, donde se observa un alto ritmo de vaporización inicial que disminuye a medida que la temperatura del líquido y el suelo se enfrían​ .

Ciclos de Refrigeración: En el ciclo de compresión de vapor, el refrigerante se vaporiza a baja presión en el evaporador, absorbiendo calor del espacio refrigerado, y posteriormente se condensa a alta presión en el condensador​.

Ejemplo Práctico
El amoníaco, un refrigerante común, presenta un alto calor latente de vaporización, lo que lo hace eficiente para sistemas industriales. Sin embargo, su vaporización puede ser peligrosa en caso de fugas, requiriendo medidas de seguridad adicionales.

Calor de evaporación

Dado que las características del agua son fáciles de observar y debido a que el agua es uno de los mejores refrigerantes, se utilizará como ejemplo en esta descripción.

Cuando el agua se calienta, su temperatura aumenta proporcionalmente hasta que alcanza su punto de ebullición. Este punto de ebullición depende de la presión que se ejerza sobre el agua. En un recipiente abierto, con la presión atmosférica normal y al nivel del mar (760 mm de columna de mercurio), el agua hierve a 100 ºC.

Si la presión desciende por debajo de la presión atmosférica, el punto de ebullición será más bajo que 100 ºC. Por ejemplo, a una presión de 531 mm Hg (equivalente a 3000 m sobre el nivel del mar), el punto de ebullición del agua es de 89 ºC.

En un recipiente cerrado, el punto de ebullición está determinado por la presión del vapor. Si la presión es superior a 760 mm Hg, el punto de ebullición será mayor a 100 ºC. Por ejemplo, el punto de ebullición del agua es de 120 ºC cuando la presión es de 1 atmósfera, y 183 ºC cuando la presión es de 10 atmósferas. Este principio es utilizado en las ollas a presión, que permiten cocinar a temperaturas superiores a los 100 ºC debido a la presión interna.

Cuando el agua alcanza su punto de ebullición, se le llama líquido saturado y, consecuentemente, el punto de ebullición también se conoce como temperatura de saturación. A cualquier presión dada, le corresponde un punto de ebullición específico o temperatura de saturación. Los valores para el agua en diversas presiones se encuentran en la siguiente tabla:

La cantidad de energía suministrada para llevar un líquido a su punto de ebullición y hacer que se evapore se llama calor de evaporación.

A la presión atmosférica (760 mm Hg), la cantidad de energía requerida para evaporar 1 kg de agua a 100 ºC y convertirlo en vapor a 100 ºC es de 539 Kcal (2.260 kJ). En este caso, se forma 1 kg de vapor saturado seco. Si se aplica solo una pequeña cantidad de calor, solo una parte del líquido se evapora, y el resultado será una mezcla consistente en líquido saturado y vapor saturado.

El calor de evaporación también se conoce como calor latente, ya que es el calor necesario para cambiar el estado de un cuerpo sin que su temperatura cambie. En otras palabras, el calor latente es el calor necesario para transformar un líquido en gas (o viceversa) sin aumentar su temperatura.

Por otro lado, el calor sensible es el calor aplicado a un cuerpo cuya temperatura está por encima o por debajo del punto de ebullición o de fusión. A diferencia del calor latente, el calor sensible sí produce un cambio en la temperatura del cuerpo al ser transferido.

Recalentamiento

Cuando se aplica calor a un vapor saturado, el resultado es un vapor recalentado. El calor que se aplica en este proceso se conoce como calor de recalentamiento.

Cuando se realiza un cambio de estado, el calor sensible entra en juego. Este calor sensible es la causa de que el vapor aumente su temperatura. El calor específico de un cuerpo cambia cuando pasa del estado líquido al estado gaseoso. Por ejemplo, solo se necesitan 0,45 Kcal (1,9 kJ) para calentar 1 kg de vapor un grado centígrado, mientras que para obtener el mismo incremento de temperatura en el agua, se necesitan 1 Kcal (4,187 kJ). Este es un ejemplo claro de cómo el calor específico varía según el estado de la sustancia, siendo el vapor mucho más fácil de calentar que el agua líquida.

El proceso de condensación

El proceso de condensación es el inverso del cambio de estado de líquido a vapor. En lugar de aplicar calor, como ocurre en la vaporización, en la condensación es necesario extraer calor del vapor para convertirlo de nuevo en líquido. Este proceso también se conoce como precipitación.

Al igual que en la evaporación, la presión determina la temperatura a la cual la condensación se lleva a cabo. A medida que se reduce la presión, la temperatura a la que ocurre la condensación también disminuye. Este principio se utiliza en diversos sistemas de refrigeración y calefacción, donde el vapor se condensa en líquido a temperaturas controladas para aprovechar el cambio de fase en procesos de transferencia de calor.

variable displacement pumps (hydraulics)

Las bombas de desplazamiento variable (“Variable Displacement Pumps”) son componentes fundamentales en los sistemas hidráulicos modernos, diseñadas para ajustar la cantidad de fluido desplazado por ciclo en función de las necesidades del sistema. Este ajuste proporciona una mayor eficiencia energética al minimizar el desperdicio de fluido y calor, y se logra mediante mecanismos internos de control que modifican el ángulo de la placa oscilante (“swashplate”).

Estas bombas utilizan pistones que se mueven hacia adentro y hacia afuera dentro de un bloque cilíndrico. En una configuración de desplazamiento variable, la inclinación de la placa oscilante determina la carrera del pistón y, por ende, el volumen de fluido desplazado. Cuando el ángulo de la placa es perpendicular al eje del rotor, el desplazamiento es cero. A medida que el ángulo aumenta, también lo hace el volumen de fluido desplazado.

Figura  : Bomba de engranajes externos

• Housing: Carcasa
• Drive gear: Engranaje motriz
• Idler gear: Engranaje loco
• Inlet oil: Aceite de entrada
• Outlet oil: Aceite de salida

Tipos de Diseño

1. Bombas axiales de pistón (“Axial Piston Pumps”):

   • Los pistones están dispuestos en paralelo al eje del rotor.
   • Utilizan una placa oscilante que puede ajustar su ángulo para variar el desplazamiento.

2. Bombas de ángulo inclinado (“Bent Axis Pumps”):

   • Los pistones están colocados en un ángulo fijo respecto al eje del rotor.
   • Este diseño elimina la necesidad de una placa oscilante, utilizando en su lugar un mecanismo de inclinación para variar el desplazamiento.

3. Bombas radiales de pistón (“Radial Piston Pumps”):

   • Los pistones están dispuestos radialmente alrededor del eje de rotación.
   • Estas bombas son ideales para aplicaciones de alta presión y alto caudal.

El control de desplazamiento es una característica clave que permite a estas bombas ajustarse a diferentes condiciones de carga. Algunos mecanismos incluyen:

1. Compensadores de Presión:

   • Limitan el caudal cuando la presión del sistema alcanza un nivel predefinido.
   • Reducen el desplazamiento para evitar sobrecargas y ahorrar energía.

2. Compensadores de Flujo:

   • Ajustan el caudal en función de la demanda del sistema.
   • Utilizados comúnmente en aplicaciones que requieren velocidad variable.

3. Compensadores de Par:

   • Diseñados para limitar el par aplicado al sistema hidráulico.
   • Mantienen el sistema operando dentro de rangos seguros.

• Eficiencia Energética:

  • Reducción del consumo de combustible en sistemas como excavadoras y maquinaria de construcción.
  • Minimiza las pérdidas de calor al ajustar el caudal según la carga.

• Flexibilidad Operativa:

  • Adecuadas para una amplia gama de aplicaciones, desde sistemas de transmisiones hidrostáticas hasta maquinaria industrial.
  • Permiten un control preciso del movimiento y la velocidad.

• Reducción de Costos:

  • Menor desgaste de componentes debido a la operación ajustada.
  • Disminuyen los costos de mantenimiento y prolongan la vida útil del sistema.

1. Transmisiones Hidrostáticas:

   • Utilizadas en maquinaria pesada como tractores, cargadoras y excavadoras.
   • Permiten una transición suave entre diferentes velocidades y torques.

2. Sistemas Industriales:

   • Aplicaciones que requieren alta precisión, como prensas hidráulicas y sistemas de moldeo por inyección.

3. Sistemas de Potencia Móvil:

   • Vehículos todoterreno y equipos militares.
   • Equipos de minería que operan bajo condiciones extremas.

• Selección de Materiales:

  • Componentes resistentes al desgaste y a altas presiones son esenciales.

• Compatibilidad con el Fluido:

  • Los materiales internos deben ser compatibles con el tipo de fluido utilizado para evitar corrosión.

• Mantenimiento Preventivo:

  • La inspección regular de componentes como la placa oscilante, pistones y juntas es crucial para mantener el rendimiento.

Términos destacados :

1. Aplicaciones industriales (Industrial Applications)
2. Aplicaciones móviles (Mobile Applications)
3. Ángulo de la placa oscilante (Swashplate Angle)
4. Bomba de ángulo inclinado (Bent Axis Pump)
5. Bomba de pistones axiales (Axial Piston Pump)
6. Bomba de pistones radiales (Radial Piston Pump)
7. Bombas de desplazamiento variable (Variable Displacement Pumps)
8. Bombas hidráulicas (Hydraulic Pumps)
9. Carga variable (Variable Load)
10. Caudal ajustable (Adjustable Flow)
11. Compensadores de flujo (Flow Compensators)
12. Compensadores de par (Torque Compensators)
13. Compensadores de presión (Pressure Compensators)
14. Componentes resistentes (Durable Components)
15. Control electrónico (Electronic Control)
16. Control hidráulico (Hydraulic Control)
17. Desgaste reducido (Reduced Wear)
18. Diseño de bombas (Pump Design)
19. Eficiencia energética (Energy Efficiency)
20. Equipo de minería (Mining Equipment)
21. Equipos militares (Military Equipment)
22. Excavadoras (Excavators)
23. Fluidez ajustable (Adjustable Fluidity)
24. Fluido hidráulico (Hydraulic Fluid)
25. Industria pesada (Heavy Industry)
26. Innovación tecnológica (Technological Innovation)
27. Lubricación adecuada (Proper Lubrication)
28. Mantenimiento preventivo (Preventive Maintenance)
29. Maquinaria de construcción (Construction Machinery)
30. Maquinaria industrial (Industrial Machinery)
31. Movimiento preciso (Precise Movement)
32. Placa oscilante (Swashplate)
33. Pistones (Pistons)
34. Presión alta (High Pressure)
35. Sensores inteligentes (Smart Sensors)
36. Sistemas de control (Control Systems)
37. Sistemas hidrostáticos (Hydrostatic Systems)
38. Sistemas hidráulicos (Hydraulic Systems)
39. Transiciones suaves (Smooth Transitions)
40. Vida útil prolongada (Extended Service Life)

Futuras Innovaciones

Con el avance de la tecnología, se espera que las bombas de desplazamiento variable incorporen sensores inteligentes y sistemas de control electrónico para optimizar aún más su eficiencia y capacidad de respuesta. Estas mejoras podrán integrarse con sistemas de gestión energética para maximizar el rendimiento en aplicaciones industriales y móviles.

En resumen, las bombas de desplazamiento variable representan un componente esencial en los sistemas hidráulicos modernos, ofreciendo un equilibrio perfecto entre eficiencia, flexibilidad y rendimiento. Su capacidad para adaptarse a condiciones cambiantes las hace indispensables en una amplia variedad de aplicaciones.