CFGM MP7 UF1.1.1 magnituts i unitats.pptx

magnituts i unitats

1. Maquines i Equips Tèrmics LAURA NIUBÓ GÓMEZ 15/09/2022 Amb la col·laboració

2. UF1: Balanç energètic d’instal.lacions tèrmiques PROGRAMA DEL MÒDUL Màquines i EquipsTèrmics UF2: Instal.lacions frigorífiques i de climatització UF3: Instal.lacions de calefacció i ACS UF4: Cambres frigorífiques

3. UF1: Balanç energètic d’instal.lacions tèrmiques UA1: Identificació de magnituts d’instal.lacions tèrmiques UA2: Càlcul de càrregues tèrmiques 1: Magnituds i unitats físiques que intervenen en instal·lacions, sistemes d’unitats 2: Mesures i procediments 4: Transmissió de calor, concepte d’entalpia, canvi d’estat 3 : Termometria i calorimetria 1: Aplicació d'higrometria en instal·lacions tèrmiques. Diagrama psicomètric. 2: Identificació de les propietats de l'aire humit. Normativa d'aplicació. 3: Càlcul de la càrrega tèrmica d'una instal·lació frigorífica. Normativa d'aplicació. 4: Càlcul de les necessitats d'ACS. Normativa d'aplicació. 5: Càlcul de la càrrega tèrmica d'una instal·lació de calefacció. Normativa d'aplicació. 6: Programes informàtics d'aplicació.

4. UA1: Identificació de magnituts d’instal.lacions tèrmiques Magnitud , es tot allò que es pot mesurar, ens serveixen per caracteritzar les dimensions físiques dels cossos La massa (M), la longitud (L), el temps (t), la temperatura (T)... Unitats, son quantitats estàndards de les magnituds físiques, les utilitzem per mesurar les dimensions. (kg), (m), (s), (ºC) Sistemes d’unitats Sistema internacional (S.I.) i sistema angles p.e . S.I. Sistema angles Longitud m In 25,4 mm 1 in

5. Activitat : Calcula el diàmetre interior d’un tub de ½ in amb un espessor de 0,7 mm 1 in = 2,54cm ½ in = 1,27cm 1,27cm = 12,7mm Æ int = 12,7 – (2x0,7) Æ int = 11,3mm

6. Quan les unitats son massa grans o petites, utilitzarem múltiples o divisors segons la següent taula Longitud Superfície Volum

7. Factor de multiplicació per a mesures de longitud

8. Factor de multiplicació per a mesures de superfície

9. Factor de multiplicació per a mesures de volum

10. Massa (M) La unitat de la Massa es el kilogram (kg) Força (F) La unitat de la Força es el Newton (N), que es la força que s’ha d’aplicar a una massa perquè es mogui a una acceleració de 1m/s 2 . F = M x a Pes (pe) La unitat per a mesurar el pes es el Newton (N), es la força amb que la terra atreu als cossos. Pes = M x g a mes del newton existeix una altra unitat per a mesurar pes que es el kilopond ( kp ), que es un kilogram-força. 1 kp = 9,81 N Densitat (d), es la massa que te un cos, per unitat de volum. d = M / v M = d x v Pes = d x v x g

11. Activitat : A una massa de 14 kg se li aplica una força de 21 N, determina l’acceleració produïda: F = M x a a = F/M a = 21/14 a = 1,5 m/s 2 Activitat : Calcula la força que s’ha d’aplicar sobre un cos de 400kg per a que la seva acceleració sigui de 7 ft /s 2 F = 400 x 2,1 F = 840 N F = M x a 1 ft = 30cm 1 ft = 0,3m 7 ft = 2,1m a = 2,1m/s 2

12. Energia (E) La unitat de energia en el S.I. es el Julius (J) J = N x m En maquines tèrmiques, s’utilitzen unitats d’energia, ja que es la unitat en la que es mesura la transferència de calor, normalment s’utilitza un múltiple de Julius, el kiloJulius ( kJ ) A mes del kJ , en instal·lacions tèrmiques, s’utilitzen les calories (cal) i els múltiples, les kilocalories (Kcal) . En el sistema anglosaxó en lloc de kcal , s’utilitzen els Btu ( British Thermal Unit) 1 kcal = 4,1868 kJ = 4 Btu Per a maquines frigorífiques, s’utilitza a mes, una altra unitat d’energia que es la frigoria ( fg ), per que el que fem es extreure el calor . 1 fg = -1 kcal

13. Activitat : Un cos transfereix a un altra 676,45 cal en funció de la seva diferencia de temperatures. Calcula a quants Julius equivalen aquestes calories 1 kcal = 4,1868 kJ 1 kcal = 1000 cal 0,67645 kcal = 676,45 cal 1 kcal Þ 4,1868 kJ 0,67645 kcal Þ X 4,1868 kJ · 0,67645 kcal 1 kcal X = 2,83216 kJ X= 2832,16 J X = \ \

14. L’energia també la podem mesurar en kWh . 1 CV = 736W (cavall de vapor) 1 hp = 746W (cavall de potencia) Potencia La unitat en el S.I. de la potencia es el watt (W) encara que, normalment en maquines tèrmiques, s’utilitza el kilowatt (kW) Quina relació hi ha entre la potencia i la energia? Potencia = Energia/Temps Això dona lloc a una altra unitat de mesura que serà la kcal/h. Si volem expressar aquestes unitats en el sistema anglosaxó serà: 1 kW = 860 kcal/h 1 kcal/h = 4 Btu /h

15. Pressió: La unitat en el S.I. es el pascal (Pa) encara que, per a maquines tèrmiques, s’utilitzen els múltiples Kilopascal ( kPa ) i megapascal ( MPa ) 1000 Pa = 1 kPa ; 1.000.000 Pa = 1 Mpa la pressió, es la relació que hi ha entre la força aplicada (F) i la superfície (S). P = F/S ; 1 Pa = 1 N/ m 2 L a unitat de pressió mes coneguda es el kg/m 2 o kilopond ( kp ) que es la pressió que exerceix una força de 1 kg en un m 2 . De manera aproximada considerarem: 1 bar = 100 kPa = 10 m.c.a » 1 bar

16. 1 kg/m 2 = 9,8 Pa 1 Pa = 1 N/m 2 1 atm = 101.325 Pa = 10,33 mca = 760 mmHg En el sistema anglosaxó: 14,696 psi =1 atm Hi ha altres mesures de pressió com son: • el Bar: 1 Bar = 105 N/m 2 = 100.000 Pa • el mil·libar : 1 mBar = 102 N/m 2 = 100 Pa • la atmosfera: 1 atm = 1 kg/cm 2 • el metre de columna d’agua : 10 m.c.a . = 1 kg/cm 2

17. Activitat resolta En una habitació, necessitem afegir 2.689,15 kcal. A quants Julius correspon, i BTU? 2.689,15kcal x 4,1868 kJ /kcal = 11.258,933 kJ = 11.258.933 J 2.689,15 kcal x 4 Btu /1kcal = 10.756,6 Btu

18. Pressió absoluta es la pressió real en un punt donat prenent com a mesura de referencia la del buit, on es situa el zero absolut. Donat que la major part dels instruments com els manòmetres mesuren la pressió respecte a l’atmosfèrica, el valor que s’acostuma a utilitzar es la pressió manomètrica. P manom = P abs - P atm Quan la pressió es inferior a la atmosfèrica rep el nom de Pressió de buit. La pressió de buit es sol determinar mitjançant vacuòmetres o mesuradors de buit. P buit = P atm - P abs

19. Vídeo Pressió atmosfèrica

20. Temperatura (T) La unitat en el S.I. es el Kelvin (K) i en el sistema anglosaxó es el Rankine (R), però el Rankie esta en desús, també existeixen altres mesures mes usades que son els Fahrenheit (ºF) i els Celsius (ºC) L’escala Kelvin es la única escala absoluta, és la temperatura mes baixa a la que s’ha pogut arribar. L’escala Fahrenheit va establir com a 0ºF el punt de congelació de una dissolució de clorur amònic i 100ºF la temperatura normal del cos humà. L’escala Celsius estableix com 0ºC el punt de fusió de l’aigua i 100ºC el punt d’ebullició.

21. Activitat resolta: Expressa les temperatures en les altres dues escales: - 95 ºC ; - 150 K ; - 32 ºF ; - 20 ºF ; Activitat proposta Explica si esta be de salut o no una persona amb 104 ºF. 203 ºF ; 368,15 K -123.15 ºC ; -253,67 ºF 0 ºC ; 273,15 K -6,6 ºC ; 266,55 K X = (ºF - 32)/1,8 X = (104 – 32)/1,8 X = 40ºC te febre

22. Conceptes de termodinàmica : ciència que estudia l’energia calor moviment Energia es la capacitat d’un sistema de produir un canvi. Sistema es l’espai o regió seleccionada per a l’estudi. Univers es el sistema i el seu entorn. Entorn , matèria o espai que es troba fora del sistema. Frontera es la superfície que aïlla el sistema de l’entorn.

23. Tipus de sistemes

24. 1ª llei de la termodinàmica: l’energia ni es crea ni es destrueix, tan sols es transforma. 2ª llei de la termodinàmica: es impossible construir una maquina tèrmica on tota l’energia subministrada es transformi en treball, hi haurà una pèrdua inevitable en forma de calor, per tant, es impossible una eficiència del 100%.

25. Processos tèrmics: procés isobàric – P ct procés isotèrmic – T ct procés adiabàtic – no intercanvia calor amb l’entorn procés isòcoric – V ct

26. Dilatacions dels cossos :

27. Activitat : Un cos amb coeficient de dilatació 0,000169ºC -1 te una longitud d’1m i la seva temperatura passa de 78 a 89ºC, quina longitud final te? D T = 89 – 78 = 11ºC L f = L x [1 + ( a x D T )] L f = 1 x [1 + ( 0,000169 x 11 )] L f = 1,001859 m

28. Activitat : calcula el coeficient de dilatació d’un cos que varia la sev a longitud de 1m fins a 0,99435m quan la temperatura passa de 0 a -50ºC. D T = -50 – 0 = -50ºC L f = L x [1 + ( a x D T )] 0,99435 = 1 x [1 + ( a x (- 50 ))] 0,99435 = 1 - 50 a 50 a = 1- 0,99435 a = 0,00565 / 50 a = 0,000113 ºC -1

29. Activitats de comprovació, per fer en grup Activitats d’ampliació, per fer en parella