MAQUINAS TERMICAS basico

7/24/2019 MAQUINAS TERMICAS basico

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TEMAS

1. Clasificacin de los motores de combustin interna.1.1. Ciclo termodinmico y procesos (Estados).1.2. Ecuaciones de estado.

2. Partes de un motor de combustin interna.2.1. Sistemas auxiliares.

2.1.1. Sistema de encendido (Sistema Elctrico).2.1.2. Sistema de alimentacin de combustible.2.1.3. Sistema de refrieracin o enfrentamiento.2.1.!. Sistema de lubricacin.

3. Problemas encontrados y correcciones: Aos 1!"1#.3.1. "endimiento.3.2. Cilindrada.3.3. "elacin de presin.

$. %sos y a&licaciones de los MC' &ara (eneracin de ener()a y&otencia en centrales.

!.1. #etalles


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1. Clasificacin de los motores de combustin interna.

$na forma muy eneral de clasificar los motores se %ace partiendo del tipo decombustible &ue utili'an debido a &ue esto establece diferencias muy importantesentre ellos como eremos ms adelante*

+otores de asolina (tambin llamados motores ,tto).+otores #isel.

1.1. Ciclo termodin*mico y &rocesos +Estados,.1.1.1. Ciclo ,tto.

En un ciclo -tto se toma calor del &roceso de combustin +aolumen constante, y se cede calor a la atmsfera. -astransformaciones del ciclo son*

1"2 E/&ansin adiab*tica* Se reali'a trabao sin intercambio de calordisminuyendo su ener/a interna

2"3 E/&ansin iscora* Se cede calor al foco fr/o (02). o se reali'atrabao. -a entrop/a disminuye

3"$ Com&resin adiab*tica* Se consume trabao sin intercambio de calory aumenta su ener/a interna

$"1 Com&resin iscora: Se toma calor 01. o se reali'a trabao yaumenta la ener/a interna


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El rendimiento del ciclo -ttoser*

#onde*relacin de compresin olumtrica

4coeficiente adiabtico 1!

El rendimiento de&ende del (rado de com&resin cuanto mayor sea mayorser el rendimiento.

1.1.2. Ciclo #iesel.En el ciclo 0iesella combustin se realia tericamente a &resinconstante y &or su&eracin del (rado de autoinflamacin del combustible.-as transformaciones del ciclo son*

1"2 E/&ansin adiab*tica* Se reali'a trabao sin intercambio de calor

2"3 E/&ansin iscora* Se cede calor al foco fr/o (02). o se reali'a trabao

3"$ Com&resin adiab*tica* Se necesita absorber trabao para llear a la 5 deautoinflamacin

$"1 E/&ansin isbara: Se absorbe calor 01 y se reali'a trabao


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El rendimiento del ciclo 0ieselser*

#onde*

6rado de combustin a presin constante

El rendimiento del ciclo 0iesel de&ender* de y

Se7n el teorema de Carnot 8No puede existir una mquina trmica quefuncionando entre dos fuentes trmicas dadas tenga mayor rendimiento que una

de Carnot que funcione entre esas mismas fuentes trmicas8. 9or lo tanto elrendimiento de los ciclos mencionados ser siempre menor al rendimiento de

Carnot.

:lunos clculos reali'ados por la $niersidad de Seilla demuestran &ue laeficiencia m*/ima de un motor terico &erfecto de (asolina con relacin decom&resin #:1 es de un 45647.

9ara el ciclo #iesel &ue permite relaciones de compresin mayores

su rendimiento &erfecto &ara una relacin de com&resin de 1#:1 ser)a deun 53627.

Estos estudios se reali'aron para motores tericamente perfectos por lo &ue en

la realidad no se construyen motores &ue se acer&uen a estos alores de

rendimiento debido a ro'amientos prdidas por bombeo etc.

Con ello &uiero decir &ue en el diseo de un motor t8rmico el ob9etio no&uede ser conertir toda la ener()a u)mica en moimiento sino intentar nodes&erdiciar muc;o m*s de la mitad en el meor de los casos.


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2. Partes de un motor de combustin interna.2.1. Sistemas au/iliares.

2.1.1. Sistema de encendido +Sistema El8ctrico,.

-os motores necesitan una forma de iniciar la combustin del combustible dentro delcilindro. En los motores ,tto el sistema de encendido consiste en un componente

llamado bobina de encendido &ue es un auto;transformador de alto oltae al &ue est

conectado un conmutador &ue interrumpe la corriente del primario para &ue se indu'ca

un impulso elctrico de alto oltae en el secundario.

#ic%o impulso est sincroni'ado con el tiempo de compresin de cada uno de los

cilindros< el impulso se llea al cilindro correspondiente (a&uel &ue est en compresin en

ese momento) utili'ando un distribuidor rotatio y unos cables &ue llean la descara de

alto oltae a la bu/a. El dispositio &ue produce el encendido de la me'clacombustible=aire es la bu/a &ue instalada en cada cilindro dispone de electrodos

separados unas dcimas de mil/metro el impulso elctrico produce una c%ispa en el

espacio entre un electrodo y otro &ue inflama el combustible< %ay bu/as con arios

electrodos bu/as &ue usan el proceso de >descara de superficie> para producir la

c%ispa y >bu/as incandescentes > (?lo@;plu).

Si la bobina est en mal estado se recalienta< eso produce prdidas de ener/a reduce la

c%ispa de las bu/as y causa fallos en el sistema de encendido del automil. #e los

sistemas de eneracin de electricidad en los motores las manetos dan un bao oltaea pocas rpm aumentando el oltae de la c%ispa al aumentar las rpm mientras los

sistemas con bater/a dan una buena c%ispa a baas rpm pero la intensidad de la c%ispa

baa al aumentar las rpm.


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2.1.2. Sistema de alimentacin de combustible.El sistema de alimentacin de combustible de un motor ,tto consta de un depsito

una bomba de combustibley un dispositio dosificador de combustible &ue apori'a o

atomi'a el combustible desde el estado l/&uido en las proporciones correctas para poder

ser &uemado. Se llama carburadoral dispositio &ue %asta a%ora en/a siendo utili'adocon este fin en los motores ,tto. :%ora los sistemas de inyeccin de combustiblelo %an

sustituido por completo por motios medioambientales.

Su mayor precisin en la dosificacin de combustible inyectado reduce las emisiones de

C,2 y aseura una me'cla ms estable. En los motores disel se dosifica el

combustible asoil de manera no proporcional al aire &ue entra sino en funcin del

mando de aceleracin y el rimen motor (mecanismo de reulacin) mediante una

bomba inyectorade combustible.

En los motores de arios cilindros el combustible apori'ado se llea a los cilindros a

tras de un tubo ramificado llamado colector de admisin. -a mayor parte de los

motores cuentan con un colector de escape o de expulsin &ue transporta fuera del

e%/culo y amortiua el ruido de los ases producidos en la combustin.

2.1.3. Sistema de refrieracin o enfrentamiento.

#ado &ue la combustin produce calor todos los motores deben disponer de al7n tipo

de sistema de refrieracin. :lunos motores estacionarios de automiles y de aiones

y los motores fueraborda se refrieran con aire. -os cilindros de los motores &ue utili'an

este sistema cuentan en el exterior con un conunto de lminas de metal &ue emiten el

calor producido dentro del cilindro.

En otros motores se utili'a refrieracin por aua lo &ue implica &ue los cilindros se

encuentran dentro de una carcasa llena de aua &ue en los automiles se %ace circular

mediante una bomba. El aua se refriera al pasar por las lminas de un radiador. Es

importante &ue el l/&uido &ue se usa para enfriar el motor no sea aua com7n y corriente

por&ue los motores de combustin trabaan reularmente a temperaturas ms altas &ue

la temperatura de ebullicin del aua. Esto prooca una alta presin en el sistema de

enfriamiento dando luar a fallas en los empa&ues y sellos de aua as/ como en el

radiador< se usa un refrierante pues no %iere a la misma temperatura &ue el aua sino

a ms alta temperatura y &ue tampoco se conela a temperaturas muy baas.

,tra ra'n por la cual se debe usar un refrierante es &ue ste no produce sarro ni

sedimentos &ue se ad%ieran a las paredes del motor y del radiador formando una capa

aislante &ue disminuir/a la capacidad de enfriamiento del sistema. En los motores naales

se utili'a aua del mar para la refrieracin.


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2.1.$. Sistema de lubricacin.Este sistema es el &ue mantiene lubricadas todas las partes miles de un motor a la

e' &ue sire como medio refrierante.

5iene importancia por&ue mantiene en moimiento mecanismos con elementos &ue

friccionan entre s/ &ue de otro modo se enranar/an arandose este fenmenocon la alta temperatura reinante en el interior del motor.

-a funcin es la de permitir la creacin de una cuAa de aceite lubricante en las partes

miles eitando el contacto metal con metal adems produce la refrieracin de las

partes con alta temperatura al intercambiar calor con el medio ambiente cuando

circula por 'onas de temperatura ms baa o pasa a tras de un radiador de aceite.

Consta bsicamente de una bomba de circulacin un reulador de presin un filtro

de aceite un radiador de aceite y conductos internos y externos por donde circula.

El funcionamiento es el siuiente* un bomba eneralmente de enranaes toma el

aceite del depsito del motor usualmente el carter y lo en/a al filtro a una presin

reulada se distribuye a tras de conductos interiores y exteriores del motor a las

partes miles &ue a a lubricar y=o enfriar lueo pasa por el radiador donde se

extrae parte del calor absorbido y retorna al depsito o carter del motor para reiniciar

el ciclo.


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3. 'ndicadores de desem&eo de un motor de combustin interna.3.1.


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tambin llamado punto muerto superior. -a cilindrada da una buena medida de

la capacidad de trabao &ue puede tener un motor.

3.3.


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Turbinas de combustin-as unidades de combustin interna incluyen turbinas de as estacionariotambin conocidas como turbinas de combustin y motores de combustininterna alternatios. 9or lo eneral estas unidades tienen una capacidad inferiora 1BB mea@atts y se considera &ue son menos eficientes &ue las turbinas de

apor.

Ciclo combinado-as unidades de ciclo combinado usan una turbina de as para enerar ener/aelctrica en la primera etapa. : continuacin los ases de escape calientes de laturbina de as suministran todo el calor o una parte a una caldera &ue a sue' produce apor para accionar la turbina de un enerador de apor y as/enerar electricidad adicional.
http://www2.cec.org/site/PPE/es/tecnolog%C3%ADas/turbinas-de-combusti%C3%B3nhttp://www2.cec.org/site/PPE/es/tecnolog%C3%ADas/ciclo-combinadohttp://www2.cec.org/site/PPE/es/tecnolog%C3%ADas/turbinas-de-combusti%C3%B3nhttp://www2.cec.org/site/PPE/es/tecnolog%C3%ADas/ciclo-combinado


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Co(eneracin-as unidades de coeneracin tambin conocidas como sistema combinado decalor y electricidad usan calor para enerar electricidad y para otras aplicacionestrmicas en el sitio.
http://www2.cec.org/site/PPE/es/tecnolog%C3%ADas/cogeneraci%C3%B3nhttp://www2.cec.org/site/PPE/es/tecnolog%C3%ADas/cogeneraci%C3%B3n


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SE=%>0- T


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Traba9o:Se define como el producto de un despla'amiento (factor de amplitud) porla componente de la fuer'a (factor de intensidad) en la direccin deldespla'amiento. Existen 3 cateor/as de trabao &ue componen el trabao total &ueun sistema puede intercambiar con sus alrededores*a) 5rabao de expansin o compresin

b) 5rabao de fluoc) 5rabao neto o de ee

a, Traba9o de e/&ansin o com&resin:Cuando un material se expande debeencer las fuer'as eercida por la presin externa y por lo tanto desarrollartrabao contra el medio ambiente.Cuando el olumen del sistema es constante por tratarse de una estructurar/ida el trabao de compresin o expansin entre el sistema y el medioambiente es cero.

b, Traba9o de flu9o:En todo sistema abierto %ay un intercambio de masa con elmedio ambiente es decir %ay fluos de entrada y=o salida a tras de susfronteras. El medio ambiente debe efectuar un trabao para introducir materia enel sistema y a su e' ste debe reali'ar un trabao para descarar masa %acia elexterior. El trabao de fluo es la ener/a re&uerida para producir el fluo demateria %acia adentro y=o %acia fuera de un sistema abierto.

c, Traba9o de E9e o Traba9o til +Bs)* Conceptualmente es el trabao inculado alaccionamiento de ees rotatios (aitadores bombas centr/fuas turbinas etc.)ees alternatios (compresores y bombas alternatias) y al de todo dispositiomecnico elctrico o %/brido diseAado especialmente para la transferencia detrabao.

El trabao 7til (Ms) es la ener/a transferida por cual&uier combinacin fuer'adespla'amiento &ue no sea el de materia a tras de fronteras del sistema o elde expansin o compresin del depsito.E&uialente mecnico del calor* Calor y 5rabao son formas de la ener/a y porlo tanto pueden conertirse una en la otra. El 5rabao se conierte en calorcuando interienen fuer'as de friccin. El calor se conierte en trabao medianteel auxilio de m&uinas trmicas (motores de combustin interna y turbinas).Experimentalmente se %a determinado &ue la e&uialencia entre ambas formasde ener/a es*1 calor/a !1NF Ooule9or esto se define el e&uialente mecnico del calor O como*

O !1NF Ooule=calor/aSobre la base de la interconertibilidad de la ener/a es decir*

amos a plantear el balance trmico*

Lalance 5rmico* Ja %emos establecido &ue la materia funciona como undepsito de ener/a interna ($) y &ue este depsito puede modificarse porintercambio con otros 8depsitosI ecinos uno de los cuales es el medioambiente. a) los intercambios de ener/a entre un sistema cerrado y su medio


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ambiente se efect7a exclusiamente bao la forma de Calor (0) o 5rabao (M). b)en los sistemas abiertos tambin se produce un intercambio de ener/a con elmedio ambiente a tras de las corrientes de frontera ya &ue la materia es elreserorio de ener/a interna ($).

Sistemas cerrados: Consideramos un sistema cerrado &ue contiene unadeterminada cantidad de ener/a interna $1. En un momento dado absorbe unacantidad de calor 0 y por efecto del cambio de temperatura se dilata enciendola presin externa 9o.

Sistemas abiertos:eamos a%ora de aplicar estos conceptos a los sistemasabiertos como son las operaciones en fbrica donde existe un fluo continuo demateria desde la entrada %asta la salida. :ntes de formular un balance deener/a deben especificarse cuales formulas de la ener/a sern tomadas encuenta. En el rea de competencia del Gntercambio de Calor efectos elctricosmanticos y de tensin superficial se manifiestan muy raramente ra'n por la

cual eneralmente no estn incluidos en un Lalance de Ener/a.


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2. Proceso de combustin en motores de combustin interna.

$n motor de combustin interna basa su funcionamiento como su nombre loindica en el &uemado de una me'cla comprimida de aire y combustible dentrode una cmara cerrada o cilindro con el fin de incrementar la presin y enerar

con suficiente potencia el moimiento lineal alternatio del pistn.

Este moimiento es transmitido por medio de la biela al ee principal del motor ociPeAal donde se conierte en moimiento rotatio el cual se transmite a losmecanismos de transmisin de potencia (caa de elocidades ees diferencialetc.) y finalmente a las ruedas con la potencia necesaria para despla'ar ele%/culo a la elocidad deseada y con la cara &ue se necesite transportar.

+ediante el proceso de la combustin desarrollado en el cilindro la ener/a&u/mica contenida en el combustible es transformada primero en ener/acalor/fica parte de la cual se transforma en ener/a cintica (moimiento) la &ue

a su e' se conierte en trabao 7til aplicable a las ruedas propulsoras< la otraparte se disipa en el sistema de refrieracin y el sistema de escape en elaccionamiento de accesorios y en perdidas por friccin.

En este tipo de motor es preciso preparar la me'cla de aire y combustibleconenientemente dosificada lo cual se reali'aba antes en el carburador y en laactualidad con los inyectores en los sistemas con control electrnico. #espusde introducir la me'cla en el cilindro es necesario proocar la combustin en lacmara de del cilindro por medio de una c%ispa de alta tensin &ue laproporciona el sistema de encendido.


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El principio de funcionamiento de un motor de combustin interna

En un motor el pistn se encuentra ubicado dentro del cilindro cuyas paredes lerestrinen el moimiento lateral permitiendo solamente un despla'amiento lineal

alternatio entre el punto muerto superior (9+S) y el punto muerto inferior (9+G)C'->AM'E>T- TE


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3. 'ndicadores y &ar*metros de o&eracin.

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