Temperatura

Temperatura

La temperatura de un gas ideal monoatmico es una medida re- lacionada con la energa cintica promedio de sus molculas al moverse. En esta animacin, se muestra a escala la relacin en- tre el tamao de los tomos de helio respecto a su espaciado bajo una presin de 1950 atmsferas. Estos tomos, a temperatura ambiente, muestran una velocidad media que en esta animacin se ha reducido dos billones de veces. De todas maneras, en un instante determinado, un tomo particular de helio puede mover- se mucho ms rpido que esa velocidad media mientras que otro puede permanecer prcticamente inmvil.

La temperatura es una magnitud referida a las nocio- nes comunes de calor, fro, templado o tibio, medible mediante un termmetro. En fsica, se dene como una magnitud escalar relacionada con la energa interna de un sistema termodinmico, denida por el principio cero de la termodinmica. Ms especcamente, est relacionada directamente con la parte de la energa interna conocida como energa cintica, que es la energa asociada a los movimientos de las partculas del sistema, sea en un sen- tido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energa cintica de un siste- ma, se observa que ste se encuentra ms caliente; es decir, que su temperatura es mayor.En el caso de un slido, los movimientos en cuestin re- sultan ser las vibraciones de las partculas en sus sitios dentro del slido. En el caso de un gas ideal monoatmico se trata de los movimientos traslacionales de sus partcu- las (para los gases multiatmicos los movimientos rota- cional y vibracional deben tomarse en cuenta tambin).El desarrollo de tcnicas para la medicin de la tempe- ratura ha pasado por un largo proceso histrico, ya que es necesario darle un valor numrico a una idea intuitiva como es lo fro o lo caliente.

Multitud de propiedades sicoqumicas de los materiales o las sustancias varan en funcin de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (slido, lquido, gaseoso, plasma), su volumen, la solubilidad, la presin de vapor, su color o la conductividad elctrica. As mismo es uno de los factores que inuyen en la velocidad a la que tienen lugar las reacciones qumicas.La temperatura se mide con termmetros, los cuales pue- den ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicin de la temperatu- ra. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el va- lor cero kelvin (0 K) al cero absoluto, y se grada con un tamao de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del mbito cientco el uso de otras es- calas de temperatura es comn. La escala ms extendida es la escala Celsius, llamada centgrada; y, en mucha menor medida, y prcticamente solo en los Estados Uni- dos, la escala Fahrenheit. Tambin se usa a veces la escala Rankine (R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamao de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada nicamente en Estados Unidos, y solo en algunos campos de la ingeniera.

Nociones generales

La temperatura es una propiedad fsica que se reere a las nociones comunes de calor o ausencia de calor, sin embargo su signicado formal en termodinmica es ms complejo. Termodinmicamente se habla de la velocidad promedio o la energa cintica (movimiento) de las par- tculas de las molculas, siendo de esta manera, a tempe- raturas altas, las velocidad de las partculas es alta, en el cero absoluto (0 K) las partculas no tienen movimiento. A menudo el calor o el fro percibido por las personas tie- ne ms que ver con la sensacin trmica (ver ms abajo), que con la temperatura real. Fundamentalmente, la tem- peratura es una propiedad que poseen los sistemas fsicos a nivel macroscpico, la cual tiene una causa a nivel mi- croscpico, que es la energa promedio por la partcula. Y actualmente, al contrario de otras cantidades termodi- nmicas como el calor o la entropa, cuyas deniciones microscpicas son vlidas muy lejos del equilibrio trmi- co, la temperatura solo puede ser medida en el equilibrio, precisamente porque se dene como un promedio.La temperatura est ntimamente relacionada con la

energa interna y con la entalpa de un sistema: a mayor temperatura mayores sern la energa interna y la entalpa del sistema.La temperatura es una propiedad intensiva, es decir, que no depende del tamao del sistema, sino que es una pro- piedad que le es inherente y no depende ni de la cantidad de sustancia ni del material del que este compuesto.

Denicin

Ley cero de la termodinmica

Un termmetro debe alcanzar el equilibrio trmico antes de que su medicin sea correcta.

Antes de dar una denicin formal de temperatura, es ne- cesario entender el concepto de equilibrio trmico. Si dos partes de un sistema entran en contacto trmico es pro- bable que ocurran cambios en las propiedades de ambas. Estos cambios se deben a la transferencia de calor entre

las partes. Para que un sistema est en equilibrio trmico debe llegar al punto en que ya no hay intercambio neto de calor entre sus partes, adems ninguna de las propiedades que dependen de la temperatura debe variar.Una denicin de temperatura se puede obtener de la Ley cero de la termodinmica, que establece que si dos sis- temas A y B estn en equilibrio trmico, con un tercer sistema C, entonces los sistemas A y B estarn en equi- librio trmico entre s.[1] Este es un hecho emprico ms que un resultado terico. Ya que tanto los sistemas A, B, y C estn todos en equilibrio trmico, es razonable de- cir que comparten un valor comn de alguna propiedad fsica. Llamamos a esta propiedad temperatura.Sin embargo, para que esta denicin sea til es necesa- rio desarrollar un instrumento capaz de dar un signicado cuantitativo a la nocin cualitativa de sa propiedad que presuponemos comparten los sistemas A y B. A lo largo de la historia se han hecho numerosos intentos, sin em- bargo en la actualidad predominan el sistema inventado por Anders Celsius en 1742 y el inventado por William Thomson (ms conocido como lord Kelvin) en 1848.

Segunda ley de la termodinmica

Tambin es posible denir la temperatura en trminos de la segunda ley de la termodinmica, la cual dice que la entropa de todos los sistemas, o bien permanece igual o bien aumenta con el tiempo, esto se aplica al Universo en- tero como sistema termodinmico.[2] La entropa es una medida del desorden que hay en un sistema.Este concepto puede ser entendido en trminos estads- ticos, considere una serie de tiros de monedas. Un siste- ma perfectamente ordenado para la serie, sera aquel en que solo cae cara o solo cae cruz. Sin embargo, existen mltiples combinaciones por las cuales el resultado es un desorden en el sistema, es decir que haya una fraccin de caras y otra de cruces. Un sistema desordenado podra ser aquel en el que hay 90 % de caras y 10 % de cruces, o 60% de caras y 40 % de cruces. Sin embargo es claro que a medida que se hacen ms tiros, el nmero de combi- naciones posibles por las cuales el sistema se desordena es mayor; en otras palabras el sistema evoluciona natural- mente hacia un estado de desorden mximo es decir 50 % caras 50 % cruces de tal manera que cualquier variacin fuera de ese estado es altamente improbable.Para dar la denicin de temperatura con base en la se- gunda ley, habr que introducir el concepto de mquina trmica la cual es cualquier dispositivo capaz de trans- formar calor en trabajo mecnico. En particular interesa conocer el planteamiento terico de la mquina de Car- not, que es una mquina trmica de construccin teri- ca, que establece los lmites tericos para la eciencia de cualquier mquina trmica real.En una mquina trmica cualquiera, el trabajo que esta realiza corresponde a la diferencia entre el calor que se le

dS =

dQrev T

Aqu se muestra el ciclo de la mquina trmica descrita por Car- not, el calor entra al sistema a travs de una temperatura inicial (aqu se muestra comoTH) y uye a travs del mismo obligan- do al sistema a ejercer un trabajo sobre sus alrededores, y luego pasa al medio fro, el cual tiene una temperatura nal (TC).

Donde el subndice indica un proceso reversible. El cam- bio de esta funcin de estado en cualquier ciclo es cero, tal como es necesario para cualquier funcin de estado. Es- ta funcin corresponde a la entropa del sistema, que fue descrita anteriormente. Reordenando la ecuacin siguien- te para obtener una denicin de temperatura en trminos de la entropa y el calor:

T = dQrev

suministra y el calor que sale de ella. Por lo tanto, la e- ciencia es el trabajo que realiza la mquina dividido entre el calor que se le suministra:

dSPara un sistema en que la entropa sea una funcin de su energa interna E, su temperatura est dada por:

= WciQi

= Qi QfQi

Qf

Q= 1 i

1dS=TdE

Donde Wci es el trabajo hecho por la mquina en cada ciclo. Se ve que la eciencia depende solo de Qi y de Qf. Ya que Qi y Qf corresponden al calor transferido a las temperaturas Ti y Tf, es razonable asumir que ambas son funciones de la temperatura:

qC = f (Tf ) = g(T , T )qH f (Ti) i fSin embargo, es posible utilizar a conveniencia, una escala de temperatura tal que

Qf = Tf QiTiSustituyendo la ecuacin (3) en la (1) relaciona la ecien- cia de la mquina con la temperatura:

Esto es, el recproco de la temperatura del sistema es larazn de cambio de su entropa con respecto a su energa.

3 Unidades de temperatura

Las escalas de medicin de la temperatura se dividen fun- damentalmente en dos tipos, las relativas y las absolutas. Los valores que puede adoptar la temperatura en cual- quier escala de medicin, no tienen un nivel mximo, sino un nivel mnimo: el cero absoluto.[3] Mientras que las es- calas absolutas se basan en el cero absoluto, las relativas tienen otras formas de denirse.

3.1 Relativas Grado Celsius (C). Para establecer una base de me- dida de la temperatura Anders Celsius utiliz (en 1742) los puntos de fusin y ebullicin del agua. Se

Qf

q = 1 i

= 1Tf

Ti

considera que una mezcla de hielo y agua que se en-cuentra en equilibrio con aire saturado a 1 atm est en el punto de fusin. Una mezcla de agua y vapor

Hay que notar que para Tf = 0 K la eciencia se hacedel 100 %, temperaturas inferiores producen una ecien- cia an mayor que 100 %. Ya que la primera ley de la termodinmica prohbe que la eciencia sea mayor que el 100 %, esto implica que la mnima temperatura que se puede obtener en un sistema microscpico es de 0 K. Reordenando la ecuacin (4) se obtiene:

de agua (sin aire) en equilibrio a 1 atm de presin se considera que est en el punto de ebullicin. Celsius dividi el intervalo de temperatura que existe entre stos dos puntos en 100 partes iguales a las que lla- m grados centgrados C. Sin embargo, en 1948 fueron renombrados grados Celsius en su honor; as mismo se comenz a utilizar la letra mayscula para denominarlos.

QiQf = 0

Ti TfAqu el signo negativo indica la salida de calor del siste- ma. Esta relacin sugiere la existencia de una funcin de estado S denida por:

En 1954 la escala Celsius fue redenida en laDcima Conferencia de Pesos y Medidas en trminos de un slo punto jo y de la tempe- ratura absoluta del cero absoluto. El punto es- cogido fue el punto triple del agua que es el

estado en el que las tres fases del agua coexis- ten en equilibrio, al cual se le asign un valor de 0,01 C. La magnitud del nuevo grado Cel- sius se dene a partir del cero absoluto como la fraccin 1/273,16 del intervalo de temperatura entre el punto triple del agua y el cero absoluto. Como en la nueva escala los puntos de fusin y ebullicin del agua son 0,00 C y 100,00 C respectivamente, resulta idntica a la escala de la denicin anterior, con la ventaja de tener una denicin termodinmica.

Grado Fahrenheit (F). Toma divisiones entre el punto de congelacin de una disolucin de cloruro amnico (a la que le asigna valor cero) y la tempe- ratura normal corporal humana (a la que le asigna valor 100). Es una unidad tpicamente usada en los Estados Unidos; errneamente, se asocia tambin a otros pases anglosajones como el Reino Unido o Irlanda, que usan la escala Celsius. Grado Raumur (R, Re, R). Usado para proce- sos industriales especcos, como el del almbar. Grado Rmer o Roemer. En desuso. Grado Newton (N). En desuso. Grado Leiden. Usado para calibrar indirectamente bajas temperaturas. En desuso. Grado Delisle (D) En desuso.

Absolutas

Las escalas que asignan los valores de la temperatura en dos puntos diferentes se conocen como escalas a dos pun- tos. Sin embargo en el estudio de la termodinmica es ne- cesario tener una escala de medicin que no dependa de las propiedades de las sustancias. Las escalas de ste tipo se conocen como escalas absolutas o escalas de tem- peratura termodinmicas.Con base en el esquema de notacin introducido en 1967, en la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM), el smbolo de grado se elimin en forma ocial de la uni- dad de temperatura absoluta.

Sistema Internacional de Unidades (SI)

Kelvin (K) El kelvin es la unidad de medida del SI. La escala kelvin absoluta parte del cero absoluto y dene la magnitud de sus unidades, de tal forma que el punto triple del agua es exactamente a 273,16 K.[3]

Aclaraciones: No se le antepone la palabra grado ni el sm- bolo . Cuando se escribe la palabra completa, kelvin, se hace con minscula, salvo que sea principio de prrafo.

Sistema anglosajn de unidades

Rankine (R o Ra). Escala con intervalos de grado equivalentes a la escala Fahrenheit, cuyo origen est en 459,67 F. En desuso.

Conversin de temperaturas

Las siguientes frmulas asocian con precisin las diferen- tes escalas de temperatura:

Temperatura en distintos medios

CK

100373.15

0.01273.160.00273.15

-273.150

Se comparan las escalas Celsius y Kelvin mostrando los puntos de referencia anteriores a 1954 y los posteriores para mostrar cmo ambas convenciones coinciden. De color negro aparecen el punto triple del agua (0,01 C, 273,16 K) y el cero absoluto (273,15 C, 0 K). De color gris los puntos de congelamiento (0,00 C, 273,15 K) y ebullicin del agua (100 C, 373,15 K).

La temperatura en los gases

Para un gas ideal, la teora cintica de gases utiliza mecnica estadstica para relacionar la temperatura con el promedio de la energa total de los tomos en el sistema. Este promedio de la energa es independiente de la masa de las partculas, lo cual podra parecer contraintuitivo para muchos. El promedio de la energa est relacionado exclusivamente con la temperatura del sistema, sin em- bargo, cada partcula tiene su propia energa la cual puede o no corresponder con el promedio; la distribucin de la energa, (y por lo tanto de las velocidades de las partcu- las) est dada por la distribucin de Maxwell-Boltzmann. La energa de los gases ideales monoatmicos se relaciona con su temperatura por medio de la siguiente expresin:

2Et = 3 nRT

donde n, nmero de moles, R, constante de los gases idea- les. En un gas diatmico, la relacin es:

2Et = 5 nRT

El clculo de la energa cintica de objetos ms compli- cados como las molculas, es ms difcIl. Se involucran grados de libertad adicionales los cuales deben ser con- siderados. La segunda ley de la termodinmica establece sin embargo, que dos sistemas al interactuar el uno con el otro adquirirn la misma energa promedio por partcula, y por lo tanto la misma temperatura.En una mezcla de partculas de varias masas distintas, las partculas ms masivas se movern ms lentamente que las otras, pero aun as tendrn la misma energa prome- dio. Un tomo de Nen se mueve relativamente ms lento que una molcula de hidrgeno que tenga la misma ener- ga cintica. Una manera anloga de entender esto es no- tar que por ejemplo, las partculas de polvo suspendidas en un ujo de agua se mueven ms lentamente que las partculas de agua. Para ver una ilustracin visual de s- te hecho vea este enlace. La ley que regula la diferencia en las distribuciones de velocidad de las partculas con respecto a su masa es la ley de los gases ideales.En el caso particular de la atmsfera, los meteorlogos han denido la temperatura atmosfrica (tanto la temperatura virtual como la potencial) para facilitar al- gunos clculos.

Sensacin trmica

Es importante destacar que la sensacin trmica es algo distinto de la temperatura tal como se dene en termodi- nmica. La sensacin trmica es el resultado de la forma

en que la piel percibe la temperatura de los objetos y/o de su entorno, la cual no reeja elmente la temperatura real de dichos objetos y/o entorno. La sensacin trmica es un poco compleja de medir por distintos motivos:

El cuerpo humano regula su temperatura para man- tenerla aproximadamente constante (alrededor de 36,5 C).

El cuerpo humano produce calor constantemente, que es el residuo de la digestin de los alimentos que ingiere. Ese calor sirve para mantener la temperatu- ra antes dicha, y para ello debe disipar el sobrante en el ambiente.

Si las condiciones del entorno hacen que las prdidas sean iguales a la produccin el cuerpo siente bienestar trmico. Si las condiciones del entorno hacen que las prdidas de calor superen a la produccin, el cuerpo siente fro. Si las condiciones impiden que el calor sobran- te se disipe, el cuerpo siente calor.

Las prdidas o ganancias dependen de varios facto- res, no solo de la temperatura seca del aire.

Se produce intercambio por conveccin. El ai- re en contacto con la piel, se calienta y ascien- de, siendo sustituido por aire ms fresco, que a su vez se calienta. Si el aire es ms caliente ocurre al revs. Por transmisin. La piel en contacto con cuer- pos ms fros, cede calor. Si son ms calientes, recibe calor. Por radiacin. La piel intercambia calor por radiacin con el entorno: si la temperatura ra- diante media del entorno es ms fra que la de la piel, se enfra, si es al contrario, se calienta. Por evapotranspiracin. Al evaporarse el sudor o la humedad de la piel o de las mucosas, se produce una prdida de calor siempre, debida al calor latente de evaporacin del agua.

Por todo ello, la sensacin de comodidad depende de la incidencia combinada de los factores que determi- nan estos cuatro tipos de intercambio: temperatura seca, temperatura radiante, temperatura hmeda (que seala la capacidad del aire para admitir o no la evaporacin del sudor) y la velocidad del aire (que incide sobre la con- veccin y la evaporacin del sudor). La incidencia en las prdidas de la transmisin es pequea, salvo que la piel, o parte, est en contacto con objetos fros (pies descalzos, asiento fro con poca ropa de abrigo...).

Temperatura seca

Se llama temperatura seca del aire de un entorno (o ms sencillamente: temperatura seca) a la temperatura del aire, prescindiendo de la radiacin calorca de los obje- tos que rodean ese ambiente concreto, y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire. Se puede obtener con el termmetro de mercurio, respec- to a cuyo bulbo, reectante y de color blanco brillante, se puede suponer razonablemente que no absorbe radiacin.

Temperatura radiante

La temperatura radiante tiene en cuenta el calor emiti- do por radiacin de los elementos del entorno.Se toma con un termmetro de globo, que tiene el dep- sito de mercurio o bulbo, encerrado en una esfera o globo metlico de color negro, para asemejarlo lo ms posible a un cuerpo negro y as absorber la mxima radiacin.Las medidas se pueden tomar bajo el sol o bajo la sombra. En el primer caso se tendr en cuenta la radiacin solar, y se dar una temperatura bastante ms elevada.Tambin sirve para dar una idea de la sensacin trmica.La temperatura de bulbo negro hace una funcin pareci- da, dando la combinacin de la temperatura radiante y la ambiental.

Temperatura hmeda

Temperatura de bulbo hmedo o temperatura hmeda, es la temperatura que da un termmetro bajo sombra, con el bulbo envuelto en una mecha de algodn hmedo ba- jo una corriente de aire. La corriente de aire se produce mediante un pequeo ventilador o poniendo el termme- tro en un molinete y hacindolo girar. Al evaporarse el agua, absorbe calor rebajando la temperatura, efecto que reejar el termmetro. Cuanto menor sea la humedad relativa del ambiente, ms rpidamente se evaporar el agua que empapa el pao. Este tipo de medicin se uti- liza para dar una idea de la sensacin trmica, o en los psicrmetros para calcular la humedad relativa y la tem- peratura del punto de roco.

Equipos de Proteccin Personal

- Los EPP comprenden todos aquellos dispositivos, accesorios y vestimentas de diversos diseos que emplea el trabajador para protegerse contra posibles lesiones.

- Los equipos de proteccin personal (EPP) constituyen uno de los conceptos ms bsicos en cuanto a la seguridad en el lugar de trabajo y son necesarios cuando los peligros no han podido ser eliminados por completo o controlados por otros medios como por ejemplo: Controles de Ingeniera.

- La Ley 16.744 sobre Accidentes del Trabajo y Enfermedades Profesionales, en su Articulo n 68 establece que: las empresas debern proporcionar a sus trabajadores, los equipos e implementos de proteccin necesarios, no pudiendo en caso alguno cobrarles su valor.

Requisitos de un E.P.P.Proporcionar mximo confort y su peso debe ser el mnimo compatible con la eficiencia en la proteccin.- No debe restringir los movimientos del trabajador.- Debe ser durable y de ser posible el mantenimiento debe hacerse en la empresa.- Debe ser construido de acuerdo con las normas de construccin.- Debe tener una apariencia atractiva.

Clasificacin de los E.P.P.1. Proteccin a la Cabeza (crneo).2. Proteccin de Ojos y Cara.3. Proteccin a los Odos.4. Proteccin de las Vas Respiratorias.5. Proteccin de Manos y Brazos.6. Proteccin de Pies y Piernas.7. Cinturones de Seguridad para trabajo en Altura.8. Ropa de Trabajo.9. Ropa Protectora.

Proteccin a la Cabeza.- Los elementos de proteccin a la cabeza, bsicamente se reducen a loscascos de seguridad.

- Los cascos de seguridad proveen proteccin contra casos de impactos y penetracin de objetos que caen sobre la cabeza.

- Los cascos de seguridad tambin pueden proteger contra choques elctricos y quemaduras.

- El casco protector no se debe caer de la cabeza durante las actividades de trabajo, para evitar esto puede usarse una correa sujetada a la quijada.

- Es necesario inspeccionarlo peridicamente para detectar rajaduras o dao que pueden reducir el grado de proteccin ofrecido.

Proteccin de Ojos y Cara. Todos los trabajadores que ejecuten cualquier operacin que pueda poner en peligro sus ojos, dispondrn de proteccin apropiada para estos rganos. Los anteojos protectores para trabajadores ocupados en operaciones que requieran empleo de sustancias qumicas corrosivas o similares, sern fabricados de material blando que se ajuste a la cara, resistente al ataque de dichas sustancias. Para casos de desprendimiento de partculas deben usarse lentes con lunas resistentes a impactos. Para casos de radiacin infrarroja deben usarse pantallas protectoras provistas de filtro. Tambin pueden usarse caretas transparentes para proteger la cara contra impactos de partculas.

Proteccin de los Odos. Cuando el nivel del ruido exceda los 85 decibeles, punto que es considerado como lmite superior para la audicin normal, es necesario dotar de proteccin auditiva al trabajador. Los protectores auditivos, pueden ser: tapones de caucho o orejeras ( auriculares). Tapones,son elementos que se insertan en el conducto auditivo externo y permanecen en posicin sin ningn dispositivo especial de sujecin.-Orejeras, son elementos semiesfricos de plstico, rellenos con absorbentes de ruido (material poroso), los cuales se sostienen por una banda de sujecin alrededor de la cabeza.

Proteccin de Manos y Brazos. Los guantes que se doten a los trabajadores, sern seleccionados de acuerdo a los riesgos a los cuales el usuario este expuesto y a la necesidad de movimiento libre de los dedos. Los guantes deben ser de la talla apropiada y mantenerse en buenas condiciones. No deben usarse guantes para trabajar con o cerca de maquinaria en movimiento o giratoria.- Los guantes que se encuentran rotos, rasgados o impregnados con materiales qumicos no deben ser utilizados.

Proteccin de Pies y Piernas.- El calzado de seguridad debe proteger el pie de los trabajadores contra humedad y sustancias calientes, contra superficies speras, contra pisadas sobre objetos filosos y agudos y contra cada de objetos, as mismo debe proteger contra el riesgo elctrico.

Tipos de guantes. Para la manipulacin de materiales speros o con bordes filosos se recomienda el uso de guantes de cuero o lona. Para revisar trabajos de soldadura o fundicin donde haya el riesgo de quemaduras con material incandescente se recomienda el uso de guantes y mangas resistentes al calor. Para trabajos elctricos se deben usar guantes de material aislante.- Para manipular sustancias qumicas se recomienda el uso de guantes largos de hule o de neopreno.

Tipos de calzado. Para trabajos donde haya riesgo de cada de objetos contundentes tales como lingotes de metal, planchas, etc., debe dotarse de calzado de cuero con puntera de metal. Para trabajos elctricos el calzado debe ser de cuero sin ninguna parte metlica, la suela debe ser de un material aislante. calzado se ajustar al pie y al tobillo para evitar el ingreso de dichos materiales por las ranuras. - Para proteger las piernas contra la salpicadura de metales fundidos se dotar de polainas de seguridad, las cuales deben ser resistentes al calor.

Ropa de Trabajo.- Cuando se seleccione ropa de trabajo se debern tomar en consideracin los riesgos a los cuales el trabajador puede estar expuesto y se seleccionar aquellos tipos que reducen los riesgos al mnimo.Restricciones de Uso.- La ropa de trabajo no debe ofrecer peligro de engancharse o de ser atrapado por las piezas de las mquinas en movimiento.- No se debe llevar en los bolsillos objetos afilados o con puntas, ni materiales explosivos o inflamables.- Es obligacin del personal el uso de la ropa de trabajo dotado por la empresa mientras dure la jornada de trabajo.

Ropa Protectora.- Es la ropa especial que debe usarse como proteccin contra ciertos riesgos especficos y en especial contra la manipulacin de sustancias custicas o corrosivas y que no protegen la ropa ordinaria de trabajo.Tipo de ropa protectora.- Los vestidos protectores y capuchones para los trabajadores expuestos a sustancias corrosivas u otras sustancias dainas sern de caucho o goma.- Para trabajos de funcin se dotan de trajes o mandiles de asbesto y ltimamente se usan trajes de algodn aluminizado que refracta el calor.-Para trabajos en equipos que emiten radiacin (rayos x), se utilizan mandiles de plomo

Ventajas y Limitaciones de los E.P.P.Ventajas.- Rapidez de su implementacin.- Gran disponibilidad de modelos en el mercado para diferentes usos.- Fcil visualizacin de sus uso.- Costo bajo, comparado con otros sistemas de control.- Fciles de usar.

Desventajas.- Crean una falsa sensacin de seguridad: pueden ser sobrepasados por la energa del contaminante o por el material para el cual fueron diseados.- Hay una falta de conocimiento tcnico generalizada para su adquisicin.- Necesitan un mantenimiento riguroso y peridico.- En el largo plazo, presentan un coso elevado debido a las necesidades, mantenciones y reposiciones.- Requieren un esfuerzo adicional de supervisin. Consideraciones Generales.Para que los elementos de proteccin personal resulten eficaces se deber considerar lo siguiente:- Entrega del protector a cada usuario.- Le responsabilidad de la empresa es proporcionar los EPP adecuados; la del trabajador es usarlos. El nico EPP que sirve es aquel que ha sido seleccionado tcnicamente y que el trabajador usa durante toda la exposicin al riesgo.- Capacitacin respecto al riesgo que se esta protegiendo.- Responsabilidad de la lnea de supervisin en el uso correcto y permanente de los EPP.- Es fundamental la participacin de los supervisores en el control del buen uso y mantenimiento de los EPP. El supervisor debe dar el ejemplo utilizndolos cada vez que este expuesto al riesgo.

Turbocompresor

Turbocompresor (corte longitudinal). En rojo, esttor de fundicin y rotor de la turbina. En azul esttor de aluminio y rotor del compresor.

Un turbocompresor o tambin llamado turbo es un sis- tema de sobrealimentacin que usa una turbina centr- fuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrfugo para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustin in- terna alternativos, especialmente en los motores disel.En algunos pases, la carga impositiva sobre los automviles depende de la cilindrada del motor. Como un motor con turbocompresor tiene una mayor potencia m- xima para una cilindrada dada, un modelo turbocargado pagara menos impuestos que un motor no turbocargado de la misma potencia.

Cronologa

En 1936 Cli Garrett funda The Garrett Corporationen California, Estados Unidos.

En 1940 la tecnologa del turbo es aplicada a insta- laciones marinas, industriales y locomotoras.

En 1953 Caterpillar prueba el primer turboalimen- tador desarrollado por la compaa Garret.

En 1962 el primer automvil de produccin en masa fabricado en EEUU en tener un turbocargador de fbrica (el Oldsmobile Jetre Turbo Rocket).

En 1966 se utilizan por primera vez motores turbo- cargados en las 500 Millas de Indianpolis.

En 1977 se utilizan por primera vez motores tur- bocargados en la F1, los introducidos por el equipo Renault. La primera victoria de un motor turbo fue dos aos despus. Fueron prohibidos por el regla- mento en 1989 y reintroducidos en el 2014.

Funcionamiento

En los motores sobrealimentados mediante este sistema, el turbocompresor consiste en una turbina accionada por los gases de escape del motor de explosin, en cuyo eje se ja un compresor centrfugo que toma el aire a presin atmosfrica despus de pasar por el ltro de aire y luego lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presin.Los gases de escape inciden radialmente en la turbina, saliendo axialmente, despus de ceder gran parte de su energa interna (mecnica + trmica) a la misma.El aire entra al compresor axialmente, saliendo radial- mente, con el efecto secundario negativo de un aumen- to de la temperatura ms o menos considerable. Este efecto se contrarresta en gran medida con un enfriador (intercooler).Este aumento de la presin consigue introducir en el ci- lindro una mayor cantidad de oxgeno (masa) que la masa normal que el cilindro aspirara a presin atmosfrica, ob- tenindose ms par motor en cada carrera til (carrera de expansin) y por lo tanto ms potencia que un motor at- mosfrico de cilindrada equivalente, y con un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire en el motor de gasolina. En los disel la masa de aire no es pro- porcional al caudal de combustible, siempre entra aire en exceso al ser por inyeccin el suministro de combustible al cilindro, por ello es en este tipo de motores en donde se ha encontrado su mxima aplicacin (motor turbodisel).Los turbocompresores ms pequeos y de presin de so- plado ms baja ejercen una presin mxima de 0,25 bar (3,625 psi), mientras que los ms grandes alcanzan los 1,5 bar (21,75 psi). En motores de competicin se llega a presiones de 3 y 8 bares dependiendo de si el motor es gasolina o disel.Como la energa utilizada para comprimir el aire de ad- misin proviene de los gases de escape, que se desechara en un motor atmosfrico, no resta potencia al motor cuan- do el turbocompresor est trabajando, tampoco provoca prdidas fuera del rango de trabajo del turbo, a diferencia de otros compresores de admisin, como los sistemas con

compresor mecnico (volumtrico), en donde el compre- sor es accionado por una polea conectada al cigeal.

Funcionamiento en distintos tipos de motores

Disel

Lado compresor, con entrada de aire por el lado de baja presin y conexin de alta presin a la membrana de la Waste-Gate.

En los motores disel el turbocompresor est ms difun- dido debido a que un motor disel trabaja con exceso de aire al no haber mariposa, por una parte; esto signica que a igual cilindrada unitaria e igual rgimen motor (rpm) entra mucho ms aire en un cilindro disel.Por otra parte, y esto es lo ms importante, las presiones alcanzadas al nal de la carrera de compresin y sobre to- do durante la carrera de trabajo son mucho mayores (40 a 55 bares) que en el motor de ciclo Otto (motor de gasoli- na) (15-25 bares). Esta alta presin, necesaria para alcan- zar la alta temperatura requerida para la auto-inamacin o auto-ignicin del gasleo, es el origen de que la fuerza de los gases de escape, a igual rgimen, cilindrada uni- taria y carga requerida al motor sea mucho mayor en el disel que en la gasolina.

Intercooler

El aire, al ser comprimido, se calienta y pierde densidad; es decir, en un mismo volumen tenemos menos masa de aire, por lo que es capaz de quemar menos combustible y, en consecuencia, se genera menos potencia. Adems, al aumentar la temperatura de admisin aumenta el peli- gro de detonacin, picado, o autoencendido y se reduce la vida til de muchos componentes por exceso de tem- peratura, y sobreesfuerzos del grupo trmico.Para disminuir esta problemtica se interpone entre el turbocompresor y la admisin un intercambiador de ca- lor o intercooler. Este sistema reduce la temperatura del aire, con lo que se aumenta la densidad de ste, que se introduce en la cmara de combustin.En el lado negativo, los intercambiadores de calor pro- vocan una cada de presin, por lo que se disminuye la densidad del aire, aunque en muchos casos es necesario instalar uno para evitar la detonacin o autoignicin.

Existen tres tipos de intercoolers:

1. Aire/aire: en estos el aire comprimido intercambia su calor con aire externo.2. Aire/agua: el aire comprimido intercambia su calor con un lquido que puede ser refrigerado por un ra- diador o, en algunas aplicaciones, con hielo en un depsito ubicado en el interior del coche.3. Criognicos: se enfra la mezcla mediante la evaporacin de un gas sobre un intercambiador ai- re/aire.

Demora de respuesta

Los motores provistos de turbocompresor padecen de una demora mayor en la disposicin de la potencia que los motores atmosfricos (NA-Normal Aspiration o Aspira- cin Normal) o con compresor mecnico, debido a que el rendimiento del turbocompresor depende de la presin ejercida por ste. En esta demora inuyen la inercia del grupo (su dimetro y peso) y el volumen del colector entre la turbina y la salida de los gases de escape del cilindro.Un turbocargador no funciona de igual manera en distin- tos regmenes de motor. A bajas revoluciones, el turbo- cargador no ejerce presin porque la escasa cantidad de gases no empuja con suciente fuerza. Un turbocompre- sor ms pequeo evita la demora en la respuesta, pero ejerce menos fuerza a altas revoluciones. Distintos fabri- cantes de motores han diseado soluciones a este proble- ma.

Un "biturbo": es un sistema con dos turbocargado- res de distinto tamao. A bajas revoluciones funcio- na solamente el pequeo, debido a su respuesta ms

rpida, y el grande funciona nicamente a altas re- voluciones, ya que ejerce mayor presin. Un "biturbo en paralelo" o twin turbo": es un sis- tema con dos turbocargadores pequeos de idnti- co tamao. Al ser ms pequeos como si fuera un turbocargador nico, tienen una menor inercia rota- cional, por lo que empiezan a generar presin a re- voluciones ms bajas y se disminuye la demora de respuesta. Un "turbocargador asimtrico" consiste en poner un solo turbocargador pequeo en una bancada (la delantera en el motor V6 colocado transversalmen- te) dejando la otra libre. La idea no es conseguir una gran potencia, sino que la respuesta sea rpida. Este sistema fue inventado por el fabricante sueco Saab y utilizado en el Saab 9-5 V6. Un "biturbo secuencial": se compone de dos tur- bocargadores idnticos. Cuando hay poco volumen de gases de escape se enva todo este volumen a un turbocompresor, y cuando este volumen aumenta, se reparte entre los dos turbocargadores para lograr una mayor potencia y un menor tiempo de respues- ta. Este sistema es utilizado en el motor Wankel del Mazda RX-7. Un "turbocargador de geometra variable" (VTG): consiste en un turbocompresor que tiene un mecanismo de aletas llamadas labes mviles que se abren y cierran haciendo variar la velocidad de los gases de escape al entrar en la turbina. A menor caudal de gases de escape (bajas revoluciones) se cierra el paso entre los labes provocando que los gases aumenten la velocidad al entrar en la turbina; a mayor caudal (altas revoluciones) necesitamos ms paso y estos se abren. Esto nos permite tener una presin de trabajo muy lineal en todo el rgimen de trabajo del turbocargador. En motores disel es muy comn pero en motores de gasolina solo Porsche ha desarrollado un turbo que soporta ms de 1000 C en el modelo Porsche 911 turbo (2007).

Tambin Mazda, tiene un prototipo de turbo elctrico.[1] El sistema elctrico del coche no puede dar suciente cau- dal para el motor a altas revoluciones, pero s a bajas; as ambos se complementan. Con baja carga y revoluciones, la ayuda elctrica permite un rpido aumento de presin y despus la turbina puede suministrar toda la potencia para comprimir el aire. Este sistema ahorra mucha ms energa que combinndolo con un compresor mecnico movido por el motor.Fiat Auto, S.P.A. (Actualmente, Fiat Group Automobi- les (FGA).;Cre y desarroll el sistema turbo + compre- sor mecnico durante la dcada de 1.980. El vehculo en el cual se desarroll y se implant fue en el Lancia Delta (MKI), fabricado entre los aos 1.985 y 1.990. Alcanzan- do su mximo exponencial y desarrollo en el Lancia Delta Integrale WRC.

Overboost

Se conoce como Overboost[2] el periodo durante el cual el sistema produce a plena carga una presin de sobreali- mentacin mayor a la normal, con objetivo de aumentar el par motor.Actualmente este sistema, con el control electrnico ade- cuado, puede tener en cuenta diferentes aplicaciones.

Evolucin del turbocompresor

La losofa de aplicacin de los turbocompresores ha ido cambiando: desde priorizar la potencia a altas revolucio- nes a priorizar que el coche responda bien en todo el r- gimen de giro de uso.La vlvula llamada waste-gate evita presiones excesivas que daen el motor. La waste-gate o vlvula de descarga es la que regula que cantidad de gases de escape que se fugan del caracol de escape del turbo directamente hacia el escape del vehculo mediante la apertura de la vlvula, de esa forma a ms gases fugados menos presin de turbo, con la vlvula cerrada se alcanza la mxima presin del turbo al pasar todos los gases de escape por el caracol.La dump valve o vlvula de alivio (tambin llamada blow o) abre una fuga en el conducto de admisin cuando se deja de acelerar para que la presin generada por la enor- me inercia del turbo no sature estos conductos, evitando al mismo tiempo la brusca des-aceleracin de la turbina, alargando su vida til.

Refrigeracin

Normalmente el turbocompresor suele estar refrigerado con aceite que circula mientras el motor est en marcha. Si se apaga bruscamente el motor despus de un uso in- tensivo y el turbocompresor est muy caliente, el aceite que refrigera los cojinetes del turbocompresor se queda estancado y su temperatura aumenta, con lo que se puede empezar a carbonizar, disminuyendo su capacidad lubri- cante y acortando la vida til del turbocompresor.El turbo timer es un sistema que mantiene circulando el aceite en el turbocompresor durante un lapso de tiempo despus del apagado del motor. Algunos modelos funcio- nan con sensores que detectan la intensidad en el uso del turbocompresor para permitir la lubricacin forzada del mismo por un tiempo prudencial despus del apagado del motor.