11/09/2015 LA MÁQUINA DE AIRE BASES. PRECURSORES 1788.ERASMUS DARWING EVOLUCIÓN E.TORRELLA

Transcripción

1 2 LA MÁQUINA DE AIRE EVOLUCIÓN E.TORRELLA BASES. PRECURSORES ERASMUS DARWING El principio de la fuente neumática de Heron para sacar agua, fué implementado a gran escala por M. Hoell en 1755 en las minas de Chemnitz (Hungria), poniendo de manifiesto el potencial de enfriamiento del aire al ser expandido desde altas presiones. Erasmus Darwin ( ), abuelo de Charles Darwing, observó en 1788 que la expansión de aire comprimido daba como resultado un enfriamiento, mucho antes que Joule-Thomson (1848). Darwin experimentó con el uso de aire y gases para calmar infecciones y cáncer, escribió en 1788 Frigorific experiments on the mechanical expansión of air para Philosophical Transactions of the Royal Society en la que formulaba el enfriamiento por expansión de gases. En 1772 Johan Carl Wilcke, el cula cálculo el calor latente del hielo y estableció el concepto de calor específico (en paralelo con J. Black) había explicado el fenómeno. 1

2 LEMUEL WELLMAN WRIGHT EL EFECTO JOULE-THOMSON En 1834 obtuvo la patente nº 6655 "Machinery for refrigerating fluids, por un dispositivo de fabricación de hielo por expansión de aire comprimido. Wrigth se dedicó principalmente a los motores de combustión interna, tema en el que obtuvo diferentes patentes. El efecto de James Prescott Joule-William Thomson (Lord Kelvin) es el proceso en el cual la temperatura de un sistema disminuye o aumenta al permitir que el sistema se expanda libremente manteniendo la entalpía constante. La relación entre temperatura, presión y volumen de un gas se puede describir de una forma sencilla gracias a las leyes de los gases. Cuando el volumen aumenta durante un proceso irreversible, las leyes de los gases no pueden determinar por si solas qué ocurre con la temperatura y presión del gas. En general, cuando un gas se expande adiabáticamente, la temperatura puede aumentar o disminuir, dependiendo de la presión y temperatura inicial. Para una presión constante (fijada previamente), un gas tendrá una temperatura de inversión de Joule-Thomson, sobre la cual al expandirse el gas causa un aumento de temperatura, y por debajo, la expansión del gas causa un enfriamiento. En la mayoría de los gases, a presión atmosférica esta temperatura es bastante alta, mucho mayor que la temperatura ambiental, y por ello la mayoría de los gases se enfrían al expandirse. El ciclo de las máquinas de aire se denomina ciclo Joule. 7 MÁQUINAS DE AIRE. ANTECEDENTES Charles Piazzi Smyth presenta los resultados de su experimentación con producción de frío, mediante un ciclo de aire, en la Royal Society de Edinburgh. Charles William Siemens, "Improvements in refrigerating and producing ice, and in apparatus or machinery for that purpose", British patent no (filed: July 29, 1857). Siemens introduced the regenerative cooling concept with the Siemens cycle. Sin éxito comercial Disipación Potencia Motor recuperada Turbina Compresor Efecto útil LAS MÁQUINAS DE AIRE 2

3 LOS MÉTODOS CLÁSICOS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO PRIMERAS MÁQUINAS DR. JOHN GORRIE LA PRIMERA MÁQUINA COMERCIAL LA PRIMERA MÁQUINA DE AIRE. (1844). DR. JOHN GORRIE ( ); diseño la primera máquina de aire con destino al acondicionamiento de aire en un hospital de Florida. En 1844 diseñó una máquina de ciclo abierto, que funcionaba con aire comprimido, para la producción de hielo y el enfriamiento del aire para el uso del hospital (enfermedades tropicales; fiebre amarilla ) Vallance. Vacuum cooling 1834 Perkins. Compresión 1838 Lenz. TE 1850 Carré. Absorción Adsorción 1909 Leblanc. Eyección En abril de 1848 su máquina fue construida en Cincinnati por la Cincinnati Iron Works y en octubre de ese mismo año pudo realizar demostraciones de su funcionamiento. Su publicación en Scientific American es de 1849, en 1850 recibió la patente inglesa , y en 1851 la U. S. Patent 8080 Improved process for the artificial production of ice. La máquina comprimía aire a 2 atm, y con su expansion enfriaba un fluido hasta -7ºC, con el que producía hielo Gorrie. Aire 1886 Ettinghausen. MTE Vortex Hershel. Stirling Vuilleumier ALEXANDER CARNEGIE KIRK FRANZ WINDHAUSEN Franz Windhausen, prusiano ( ), diseño una máquina de aire en ciclo cerrado en 1868, a cual podía ser movida por vapor, agua o viento yproducíade100a1000libras de hielo por hora. Windhausen construyó mas de cien unidades en Europa y estados Unidos. Ingeniero naval escocés, inventó una máquina frigorífica de aire para la separación de la parafina, que se empleó posteriormente en la fabricación de hielo. Sistema de ciclo cerrado. Usando tasas de compresión de 6 a 8, Kirk alcanzaba temperaturas tan bajas como -40ºC. 3

4 PAUL GIFFARD LEICESTER ALLEN Desarrollo máquinas de aire de tipo abierto. Paul Giffard 1873 (también armas). Patente inglesa Nº. 627, cuya exhibición tuvo lugar en la exposición de Paris de 1878, donde fue adquirida por J&E Hall. Desarrollo máquinas de aire. En 1877 Leicester Allen construyo una máquina de aire en ciclo cerrado de alta presión (15 bar) y consiguió las patentes U.S. Nº , y THOMAS BELL LIGHTFOOT J & E. HALL Thomas Bell Lightfoot de Inglaterra desarrolló la máquina de aire seco Lightfoot y en 1881 presentó un documento al Instituto de Ingenieros Mecánicos "Máquinas para la producción de aire frío. Se asoció con Linde y con J. & E. Hall Company. Su patente original británica de 1880 fue de un compresor de aire seco de dos etapas. Desarrollo máquinas de aire. J & E. Hall Máquina de aire de 1881, construida por John Hall and Edward Hall or J & E Hall), of Dartford, (England) con destinoalcomerciodecarneen Australia. Máquinaparabarcosfrigoríficos (Basada en Giffard). 4

5 ALFRED SEALE HASLAM HENRY Y J.A.S. BELL & J.J. COLEMAN Desarrollo máquinas de aire. Máquinas de aire producidas por la empresa HASLAM. Lord Kelvin ayudo al ingeniero J.Colemaneneldiseñodesus máquinas de aire, este fundó la Bell-Coleman Mechanical Refrigeration Company, en Fueron las más utilizadas en transporte marítimo MAURICE LEBLANC LOCKHEED El último diseño de Maurice Leblanc fué una máquina de aire, realizada bajo su patente en los talleres del Havre de la Société pour l exploitation des procédés Maurice Leblanc- Vickers. Las máquinas de aire comenzaron su ocaso con el perfeccionamiento de las de compresión. No obstante, encontrarían un campo de aplicación en el campo de la aviación, debido a tener la major relación potencia frigorífica por masa de máquina. En 1944 el ciclo de aire fué utilizado por Lockheed. 5