Manual Maquinas Termicas

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre

FECHA DE ELABORACIN : ELABORARON : NOMBRE

Marzo del 2004

FIRMA

M en E. LIDIA RAMIREZ QUINTANILLA Ing. AURELIO CHI GONZLEZ Ing. NOE GONZALEA ARZATE

Vo. Bo. ACADEMIA DEPRESIDENTE

SECRETARIO

Vo. Bo. COORDINACIN DE LA LICENCIATURA EN QUMICA

FECHA DE PRXIMA REVISIN:


NDICE:Pag Prctica Prctica Prctica Prctica Prctica Prctica Prctica Prctica No. No. No. No. No. No. No. No. 1 Combustin 2 Reconocimiento de la caldera 3 Compresores 4. Circuitos Neumticos 5 Ciclos de motores de combustin interna 6 Sistemas en motores de combustin interna 7. Refrigeracin mecnica 8. Aire Acondicionado

NOMBRE DE LA PRCTICA : Combustin No. DE PRCTICA: No. DE SESIONES:

1

1

No. DE INTEGRANTES MXIMO POR EQUIPO:


OBJETIVO: Al trmino de la prctica los alumnos conocern la forma de operacin de un quemador y sern capaces de calcular el aire terico y la potencia calorfica del combustible empleado

MARCO TERICO: Combustin es sinnimo de oxidacin y consiste en la unin de oxgeno con un material combustible. Los grados de la combustin varan ampliamente, conocindose la combustin lenta y la muy rpida detonacin. Se dice que una combustin es completa cuando el combustible es totalmente oxidado y se libera toda la energa. La combustin incompleta pede ser debida a: 1.- Insuficiencia de oxgeno. 2.- Mezcla imperfecta entre el combustible y el oxgeno. 3.- Temperatura demasiado baja para mantener la combustin. Potencia calorfica del combustible. Es la energa liberada por unidad de peso o de volumen del mismo. Para los combustibles slidos o lquidos la potencia calorfica se expresa en kcal/kg y para los gaseosos en kcal/ metro cbico medido a 15.6C y a una presin absoluta de 762mmHg. Los combustibles que contiene hidrgeno tienen dos potencias calorficas, la superior y la inferior. La combustin del hidrgeno produce vapor de agua, el cual en los hogares ordinarios se escapa a la temperatura de los gases de la chimenea. La potencia calorfica inferior es el calor liberado por kilogramo de combustible despus de deducir el necesario para vaporizar el agua formada por la combustin del hidrgeno. La potencia calorfica superior de un combustible es la obtenida mediante un calormetro de volumen constante en el cual el vapor producido se condensa y se recupera su calor.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CANTIDAD 1 Horno MATERIAL Y EQUIPO ESPECIFICACIONES

CANTIDAD

REACTIVOS

ESPECIFICACIONES


MEDIDAS DE SEGURIDAD: Los alumnos debern tener cuidado de no tocar las partes metlicas calientes como tuberas, volantes, vlvulas, etc. as como mantener retiradas las manos de las partes en movimiento de los equipos.

PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PRCTICA: El profesor mostrar a los alumnos la forma de operacin de un horno de pirometalurgia haciendo nfasis en el proceso de arranque y el paro as como de la forma en que se asegura que el aire llegue en una cantidad correcta para que se verifique la combustin completa del combustible. El profesor har nfasis en las medidas de seguridad necesarias para la maniobra de equipos de combustin. Los alumnos obtendrn los datos necesarios del proceso para calcular la relacin aire combustible y la potencia calorfica del combustible quemado.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CROQUIS O DIAGRAMA DE LA INSTALACIN DEL EQUIPO :


CUESTIONARIO: A partir de los datos recabados durante la realizacin de la prctica, el alumno deber realizar los siguientes clculos: a) Relacin aire combustible terico b) Potencia calorfica del combustible empleado

BIBLIOGRAFA: Severns, Degler, Miles, Energa mediante aire, vapor o gas. Editorial Reverte. Wark, Kennet, termodinmica. Ed. Mc Graw Hill. YUNUS A. ENGEL MICHAEL A. BOLES Termodinmica. Ed. McGrawHill

NOMBRE DE LA PRCTICA : Reconocimiento de la caldera No. DE PRCTICA: No. DE SESIONES:



2

1

OBJETIVO: Al termino de la prctica los alumnos conocern la forma de operacin de una caldera pirotubular.

MARCO TERICO: Las calderas son equipos intercambiadores de calor cerrados hermticamente sujeto a presin que transfiere energa a un fluido, generalmente agua, para obtener vapor o agua caliente. Las calderas son la forma usual de proporcionar calor en diversos procesos industriales y en otros mbitos, en este caso se tiene la oportunidad de observar las particularidades de su aplicacin en una unidad deportiva. La clasificacin general de las caderas, incluye las acuotubulares y las pirotubulares. Las calderas acuotubulares, son convenientes para grandes capacidades y presiones, la circulacin del agua es por el interior de los tubos y por la parte externa de los mismos se tiene la circulacin de gases. Las calderas pirotubulares se emplean donde la demanda de vapor es relativamente baja, comparada con las acuotubulares o los generadores de vapor, tienen la ventaja de su tamao compacto y permiten fluctuaciones en cuanto a la demanda de vapor; son diseadas con los tubos dispuestos de forma horizontal o vertical con hogar interno o externo. Las partes principales de una caldera son: cuerpo, hogar, chimenea y accesorios.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CANTIDAD 1 MATERIAL Y EQUIPO Caldera pirotubular ESPECIFICACIONES

CANTIDAD

REACTIVOS

ESPECIFICACIONES


MEDIDAS DE SEGURIDAD: Los alumnos debern tener cuidado de no tocar las partes metlicas calientes como tuberas, volantes, vlvulas, etc. as como mantener retiradas las manos de las partes en movimiento de los equipos.

PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PRCTICA: El profesor ensear las partes principales de la caldera as como de los equipos auxiliares, los alumnos tomarn nota de los mismos. Se observarn las maniobras del operador en el encendido y apagado del equipo, realizacin de purga y accionamiento de las vlvulas de seguridad. Identificar partes, controles e indicadores, anotando las lecturas de los mismos, anotar tambin los datos de placa. Investigar con el operador los consumos de combustible, periodicidad de servicio, etc.



CUESTIONARIO: A partir de los datos recabados durante la realizacin de la prctica, el alumno deber realizar los siguientes clculos: a) Produccin de la caldera. b) Potencia de la caldera. c) Factor de vaporizacin. d) Vaporizacin equivalente. e) rendimiento global de la caldera.



NOMBRE DE LA PRCTICA Compresores. No. DE PRCTICA: No. DE SESIONES:

3

1


OBJETIVO: Al trmino de la prctica los alumnos conocern las partes caractersticas de los compresores de rotor con paletas y reciprocantes.

MARCO TERICO: Un compresor es una mquina destinada a elevar la presin de un fluido gaseoso (aire) a travs de la aspiracin del aire del ambiente (a presin atmosfrica) y la compresin del mismo hasta lograr la mencionada presin superior. El aire comprimido es un medio de trabajo con crecientes aplicaciones en la industria. La funcin de los compresores es proporcionar en forma adecuada este medio de trabajo. Algunas de las consideraciones que se deben tener en cuenta al momento de seleccionar un compresor, son las siguientes: Uso al que se va a destinar y aquellos otros requerimientos relativos a presin, aire exento de aceite, etc. Mxima y mnima demanda de aire, condiciones ambientales y costo de energa. Disponibilidad de potencia, limitaciones de ruido, continuidad o intermitencia del suministro. Experiencia tanto del usuario como del personal de mantenimiento.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CANTIDAD 1 1 1 MATERIAL Y EQUIPO Compresor pequeo de rotor con paletas. Compresor reciprocante de dos etapas Ingersoll Rand. Compresor reciprocante de dos etapas Kellog que abastece a la unidad de laboratorios. ESPECIFICACIONES

CANTIDAD

REACTIVOS

ESPECIFICACIONES


MEDIDAS DE SEGURIDAD: Los alumnos debern tener cuidado de no tocar las partes mviles de los compresores.

PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PRCTICA: * El profesor presentar a los alumnos las partes del compresor pequeo de rotor con paletas y del reciprocante Ingersoll Rand. * El profesor accionar el compresor de rotor con paletas y los alumnos observarn los valores de presin y vaco que se presentarn. * El profesor accionar en forma inversa el compresor de rotor con paletas a fin de que se comporte como motor, utilizando el suministro de la red de aire de laboratorio. * En el exterior del edificio de la unidad central de laboratorios, el profesor mostrar a los alumnos el compresor Kellog que abastece al laboratorio y se observar la operacin del sistema de control arranque paro.



CUESTIONARIO: El alumno tomar los datos necesarios acerca del compresor para poder realizar los clculos de potencia del equipo. Anotar sus observaciones



NOMBRE DE LA PRCTICA : Circuitos neumticos. No. DE PRCTICA: 4 2 No. DE SESIONES: 1 1


OBJETIVO: Al trmino de la prctica, los alumnos conocern los diversos componentes de los circuitos de automatizacin neumtica.

MARCO TERICO: El aire comprimido tiene una infinidad de aplicaciones, debido a su adaptabilidad y facilidad de transporte en comparacin con el vapor de agua. Una importante aplicacin es el accionamiento de taladros, martillos, chorros de arena, controles, pulverizadores y bombas. La importancia de la neumtica en automatizacin es fundamental en campos como las mquinas herramientas, equipos de procesos de control numrico, robots, etc.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CANTIDAD 1 1 MATERIAL Y EQUIPO Equipo FESTO de neumtica Carteles de seguridad ESPECIFICACIONES

CANTIDAD

REACTIVOS

ESPECIFICACIONES


MEDIDAS DE SEGURIDAD: Los alumnos debern mantener retiradas las manos de las partes en movimiento de los equipos. Debern tener cuidado al realizar las conexiones de las mangueras, cerciorndose que queden bien sujetas para evitar que se desprendan y ocasionen accidentes.

PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PRCTICA: El profesor ensear los principales elementos que forman parte de los circuitos neumticos. El profesor mostrar a los alumnos la forma correcta de realizar las conexiones de las mangueras a las tomas de aire comprimido. Una vez conocido el funcionamiento de los diferentes dispositivos neumticos, los alumnos realizarn conexiones entre los diferentes elementos a fin de crear un circuito. A partir del circuito formado, los alumnos realizaran las variantes posibles del mismo.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CROQUIS O DIAGRAMA DE LA INSTALACIN DEL EQUIPO : Los alumnos realizarn sus propios circuitos por lo que no se proporciona un diagrama especfico.


CUESTIONARIO: A partir de los datos recabados durante la realizacin de la prctica, el alumno deber realizar las siguientes actividades: a) Realizar la identificacin de los elementos empleados en el circuito armado. b) Realizar un diagrama del circuito armado. c) Redactar las observaciones y conclusiones de la prctica.



NOMBRE DE LA PRCTICA : Ciclos de motores de combustin interna. No. DE PRCTICA: 2 5 No. DE SESIONES: 1 1


OBJETIVO: Al trmino de la prctica, los alumnos sern capaces de explicar las diferencias operativas de los ciclos trmicos y mecnicos utilizados en motores de combustin interna.

MARCO TERICO: Un motor de combustin interna consta en esencia de un cilindro, un mbolo y una manivela. El combustible se quema dentro del cilindro y al expansionarse los productos gaseosos de la combustin se realiza trabajo; el movimiento rotatorio se consigue por medio de la manivela. En 1862 el francs Beau de Rochas, patent un ciclo, el cual fue utilizado por los alemanes Otto y Langen en un motor de cuatro tiempos, ste fue el primero de los motores de ciclo Otto, Rodolfo Diesel en 1892, concibi la idea de producir la ignicin del combustible por compresin en lugar de utilizar chispa o llama. Ciclo es una serie de operaciones despus de las cuales el aparato o sustancia vuelve peridicamente a un determinado estado o configuracin. En realidad un motor de combustin interna no trabaja segn un ciclo termodinmico, porque el medio no vuelve al punto original sino que es evacuado a travs del escape y una nueva carga de medio es introducida en el cilindro. Para el anlisis termodinmico se supone que el ciclo es cerrado y que el mismo medio sufre el proceso del ciclo repetidas veces.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CANTIDAD 1 MATERIAL Y EQUIPO Modelos seccionados. de motores ESPECIFICACIONES

CANTIDAD

REACTIVOS

ESPECIFICACIONES


MEDIDAS DE SEGURIDAD: Los alumnos debern mantener retiradas las manos de las partes en movimiento de los equipos.

PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PRCTICA: El profesor mostrar a los alumnos mediante combustin interna (dos y cuatro tiempos). maquetas, los pasos de los ciclos de

El profesor resaltar las diferencias entre ciclo Otto y ciclo Diesel.



CUESTIONARIO: A partir de lo analizado y observado durante la realizacin de la prctica, el alumno realizar un reporte en donde se incluyan los diagramas de los ciclos as como sus observaciones y conclusiones.

BIBLIOGRAFA: Severns, Degler, Miles, Energa mediante aire, vapor o gas. Editorial Reverte. Wark, Kennet, termodinmica. Ed. Mc Graw Hill. YUNUS A. ENGEL MICHAEL A. BOLES Termodinmica. Ed. McGrawHill YUNUS A. ENGEL MICHAEL A. BOLES Termodinmica. Ed. McGrawHill

NOMBRE DE LA PRCTICA : Sistemas en motores de combustin interna. No. DE PRCTICA: 2 6 No. DE SESIONES: 1 1



OBJETIVO: Al trmino de la prctica los alumnos sern capaces de identificar los sistemas principales utilizados en motores de combustin interna.

MARCO TERICO: En los motores de combustin interna, el ciclo mecnico puede completarse con una revolucin (ciclo de dos tiempos), o en dos revoluciones (ciclo de cuatro tiempos). En los motores de ciclo Otto, el combustible y el aire se mezclan y la mezcla explota mediante una chispa, entre los motores de ciclo Diesel el combustible es inyectado mediante una bomba o por aire comprimido y arde por el calor de la compresin. Ninguno de ellos cumple completamente el ciclo termodinmico para el cual fueron proyectados. Para facilitar su estudio es costumbre considerar que el aire es el medio de trabajo y supone que es un medio ideal, es decir, que su calor especfico es constante y que cumple exactamente las leyes de los gases perfectos. Un ciclo basado en tales hiptesis se denomina ideal, de aire estndar o terico o se designa por una combinacin de estos nombres.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CANTIDAD 1 MATERIAL Y EQUIPO Motor seccionado y motores del laboratorio de trmica. ESPECIFICACIONES

CANTIDAD

REACTIVOS

ESPECIFICACIONES



PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PRCTICA: El profesor ensear las partes principales de los motores de combustin interna auxilindose del motor seccionado del laboratorio de trmica. El maestro mostrar a los alumnos por medio del motor seccionado el accionamiento de las vlvulas a fin de que se puedan corroborar los pasos del ciclo Otto. El profesor mostrar a los alumnos los principales componentes del motor a Diesel que se encuentra en el laboratorio de trmica, resaltando las diferencias con el de ciclo Otto.



CUESTIONARIO: A partir de los datos recabados durante la realizacin de la prctica, el alumno deber realizar las siguientes actividades: a) Establecer las diferencias entre ciclo Otto y Diesel. b) Explicar el funcionamiento del ciclo Otto. c) Anotar sus observaciones y conclusiones.



NOMBRE DE LA PRCTICA: Refrigeracin mecnica. No. DE PRCTICA:

7

No. DE SESIONES:

1


OBJETIVO: Al trmino de la prctica los alumnos conocern los componentes caractersticos de los sistemas de refrigeracin.

MARCO TERICO: El campo de la refrigeracin mecnica incluye los refrigeradores domsticos; la congelacin rpida de carnes, frutas y legumbres; el enfriamiento de locales destinados a almacenar materias delicadas en diversas condiciones; fabricacin de hielo; procesos industriales que requieran refrigeracin y el enfriamiento y deshumidificacin del aire en fases especiales del acondicionamiento de aire. El conjunto de equipo necesario para la refrigeracin mecnica frecuentemente se clasifica como bomba de calor. El proceso comprende la absorcin de calor del cuerpo que se trata de enfriar mediante un fluido a una temperatura baja, y la evacuacin de este calor, del aparato, a una temperatura ms baja. La eleccin del refrigerante, o medio de trabajo, para un determinado tipo de instalacin de refrigeracin se basa en las presiones y temperaturas a las cuales se vaporiza, junto con otros factores esenciales entre los cuales se incluyen: elevado calor latente de vaporizacin; olor, volumen especfico, no ser corrosivo, posibilidad de explosin y combustin, temperatura de solidificacin, estabilidad, poder disolvente, reacciones con los aceites lubricantes, conductibilidad del calor, elevada resistividad elctrica, inocuidad con respecto a las sustancias alimenticias, efectos txicos y costo.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CANTIDAD 1 1 1 1 1 MATERIAL Y EQUIPO Modelos seccionados de compresores de refrigeracin. Sistema de refrigeracin con tanque de salmuera. Equipo de refrigeracin automotriz. Enfriador evaporativo para refrigeracin. Intercambiadores de calor ESPECIFICACIONES

CANTIDAD

REACTIVOS

ESPECIFICACIONES



PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PRCTICA: Se pone en funcionamiento el equipo de refrigeracin del laboratorio de trmica para el alumno pueda observar el funcionamiento del refrigerador. El profesor explicar a los alumnos el funcionamiento del equipo El profesor mostrar las partes de los compresores y dems componentes de los sistemas de refrigeracin mecnica. Los alumnos podrn observar variantes de acuerdo a las aplicaciones especficas.



CUESTIONARIO: A partir de los datos recabados durante la realizacin de la prctica, el alumno deber realizar las siguientes actividades: a) Establecer diferencias entre los equipos observados. b) Anotar las temperaturas que se presentan en la operacin de los equipos de refrigeracin. c) Anotar sus observaciones y conclusiones.



NOMBRE DE LA PRCTICA : Aire acondicionado. No. DE PRCTICA: No. DE SESIONES: 1

7


OBJETIVO: Al trmino de la prctica los alumnos conocern las particularidades de diversos sistemas de aire acondicionado.

MARCO TERICO: Las condiciones ambientales requeridas para el almacenamiento de algunos artculos, as como la atmsfera en donde son manufacturados ciertos productos, infiere el control del contenido de humedad existente en el aire. Para el confort humano resulta necesario en muchas ocasiones disponer de sistemas de aire acondicionado que permitan adecuar las condiciones ambientales de un modo ms adecuado a las actividades que se desarrollan, lo anterior puede ser conseguido mediante la variacin tanto de la temperatura como del agua incluida en el aire que constituye la atmsfera de cualquier recinto. Bsicamente son cuatro las operaciones que pueden intervenir en un proceso de acondicionamiento de aire: calentamiento, enfriamiento, humidificacin y secado. Por lo general, el acondicionamiento de aire se reduce a la eliminacin del agua presente en el aire y quizs intervenga un cambio en las condiciones de temperatura del fluido que se desea acondicionar.

LICENCIATURA EN INGENIERA INDUSTRIAL MANUAL DE PRCTICAS MQUINAS TRMICAS Semestre CANTIDAD 1 1 1 1 1 MATERIAL Y EQUIPO Psicrmetro. Humidificador para aire acondicionado. Modelo de aire acondicionado residencial. Intercambiador de calor. Bomba de calor. ESPECIFICACIONES

CANTIDAD

REACTIVOS

ESPECIFICACIONES



PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PRCTICA: El profesor mostrar los equipos con que cuenta el laboratorio y se tomar nota de sus parmetros operativos.



CUESTIONARIO: A partir de los datos recabados durante la realizacin de la prctica, el alumno deber realizar las siguientes actividades: a) Reportar los datos obtenidos durante el desarrollo de la prctica. b) Anotar sus observaciones y conclusiones.


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