Story Transcript
MOTORES TÉRMICOS CONTENIDOS
1. MAQUINA DE VAPOR 2. TURBINA DE VAPOR 3. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA: motores de explosión, de combusJón, turbina de gas. 4. RENDIMIENTO DE LOS MOTORES TÉRMICOS 5. EFECTOS MEDIOAMBIENTALES.
INTRODUCCIÓN
DEFINICIÓN: disposiJvos funcionamiento periódico transforman calor en trabajo. TIPOS: combusJón externa, interna, rotaJvo. FLUIDO MOTOR: vapor agua, aire, mezcla gases.
MÁQUINA DE VAPOR
1. PARTES: hogar, caldera, cilindro, órganos movimiento. 2. CALDERA: limite metalúrgico, sobrecalentador. 3. CILINDRO: caja distribución, corredera, émbolo. 4. ORGANOS MOVIMIENTO: vástago, biela, manivela
MÁQUINA DE VAPOR COMPOSICIÓN DEL CILINDRO
MÁQUINA DE VAPOR FUNCIONAMIENTO
MÁQUINA DE VAPOR ESQUEMA BÁSICO
CICLO DE RANKINE MODIFICACIÓN DEL CICLO DE CARNOT: RAZONES 1. La condensación y evaporación hace que P=k AB: Q>O, P aumenta a T=k hasta vapor saturado seco BC: Expansión adiabáJca hasta T2. W>0 CD: Condensación a P y T cte y hay líquido saturado DA: Compresión adiabáJca liquido saturado hasta A
POTENCIA MÁQUINA VAPOR
1. Depende de la P y de la canJdad de vapor por unidad de Jempo. 2. Se considera P media en el cilindro. 3. P = p. L. S. f 4. La potencia real es un 70%-‐90% de la teórica 5. Potencia limitada a 1000 C.V.
TURBINA DE VAPOR PALETAS A 10000 rpm
1. Gran ventaja al carecer de cilindros pues no hay que transformar movimiento. 2. Rendimiento mayor. 3. Centrales de energía eléctrica
MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA 1. El agente motor es el propio combusJble y aire. 2. Proceso irreversible: gases entrada/salida disJntos, 3. Se considera fluido motor como gas perfecto: ciclos reversibles. 4. Tipos movimiento: alternaJvo y rotaJvo. 5. CombusJón instantánea, combusJble voláJl. 6. CombusJón progresiva a P=k, combusJble menos voláJl.
MOTOR DE EXPOLOSIÓN: MEP
PARTES DEL MOTOR CUATRO TIEMPOS 1. 2. 3. 4. 5. 6.
CARBURADOR: pulveriza, mezcla 7/100 CILINDRO: pistón, válvulas, bujías, segmentos. BIELA-‐MANIVELA-‐CIGÜEÑAL: movimiento. CULATA: refrigeración. LUBRICACIÓN. CARTER
CICLO DE OTTO SOLO EN EL TERCER TIEMPO SE PRODUCE TRABAJO
PRIMER TIEMPO: 0-1 SEGUNDO TIEMPO: 1 - 2 TERCER TIEMPO: 2 -3 y 3-4 CUARTO TIEMPO: 4-1 y 1-0
1. 2. 3. 4.
TERMINOLOGÍA
P.M.S.: Punto muerto superior. P.M.I.: Punto muerto inferior. CARRERA: Distancia entre PMS y PMI (mm) VOLUMEN DEL CILINDRO V1: espacio entre la culata y el pistón en el PMI (cm3) 5. VOLUMEN CÁMARA COMBUSTIÓN V2: espacio entre la culata y el pistón en el PMS (cm3) 6. CILINDRADA: V1 – V2 (cm3) 7. RELACIÓN COMPRESIÓN R= V1/V2
8. NIVEL DE AUTOIGNICIÓN: límite de compresión. 9. DETONACIÓN: combusJón antes de la chispa.
CAUSAS DEL BAJO RENDIMIENTO 1. COMBUSTIÓN INCOMPLETA CON CO 2. LAS LINEAS 1-‐2 Y 3-‐4 NO ADIABÁTICAS (refrigeración) 3. LA COMBUSTIÓN NO ES INSTANTÁNEA 4. LA COMBUSTIÓN AUMENTA EL VOLUMEN LIGERAMENTE. 5. AVANCE DE ENCENDIDO ANTES DEL FIN 1-‐2
MOTOR DE EXPLOSIÓN DE 2 TIEMPOS Ø SENCILLEZ Ø 2 CARRERAS Ø CARTER HERMETICAMENTE CERRADO Ø LUMBRERAS DE ADMISIÓN – ESCAPE – TRANSFERENCIA Ø NO VÁLVULAS Ø NO EXISTE 0-‐1 Y 1 -‐ 0 Ø RENDIMIENTO MECÁNICO< 4 TIEMPOS: Ø >DESGASTE
MOTOR DIESEL 1. SE COMPRIME AIRE Y SE INTRODUCE COMBUSTIBLE. 2. C O M B U S T I Ó N P R O G R E S I V A P O R A L T A COMPRESIÓN: AUTOIGNICIÓN 3. NO CARBURADOR NI BUJÍA: bomba inyectora 4. SI TURBOCOMPRESOR. 5. RENDIMIENTO MÁS ELEVADO QUE OTTO POR RELACIÓN DE COMPRESIÓN MAYOR.
MOTOR DIÉSEL
0
Ro= relación combustión v. mezcla/v. recámara R = relación compresión
0-‐1: Admisión aire a P atmosférica. 1-‐2: Compresión adiabáJca 40-‐50 Atm y 600 C 2-‐3: CombusJble a 70 Atm,inflamación P cte, 10 % rec 3-‐4: Expansión adiabáJca 4-‐1: Escape y P desciende a P atmosférica.
DIÉSEL REAL 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
La combusJón no es a P cte 4-‐1 no es a volumen cte CombusJón incompleta Acción de las paredes Elevado rendimiento CombusJble más ‘barato’ Detonación: la ignición no se puede retrasar.
SOBREALIMENTACIÓN
1. Sistema para aumentar potencia. 2. Más mezcla combusJble en ciclindro. 1. Se consigue subiendo la presión del aire o del combusJble. 4. Se usa un compresor accionado por turbina. 5 . E l c o n j u n t o c o m p r e s o r -‐ t u r b i n a : turbocompresor. 6. Intercooler: enfría los gases a la salida del compresor.
TURBINAS DE GAS DE CICLO ABIERTO 1. 2. 3. 4.
MOTORES TÉRMICOS ROTATIVOS DE COMBUSTIÓN INTERNA. SON DE EXPLOSIÓN O COMBUSTIÓN. U S A D A S E N A V I A C I Ó N Y O B T E N C I Ó N ELECTRICIDAD
TURBINA DE EXPLOSIÓN 1. CONSTITUCIÓN: compresor, cámara de combusJón y turbina. 1. PROCESO: • Se carga la cámara con aire. • Se cierra la válvula de admisión. • Se introduce el combusJble. • Salta la chispa: sube P a V cte • Se abre la válvula de escape. • Salida de gases a la turbina.
CICLO OTTO EXPANSIÓN TOTAL
TURBINA DE COMBUSTIÓN
1. Aprovechamiento gases para producir vapor agua. 1. Si hay tobera: turboreactor. 2. Ciclo de Brayton: ciclo diésel expansión completa.
RENDIMIENTO MOTORES TÉRMICOS
Gef: consumo efecJvo combusJble para producción trabajo úJl: gr/Kwh Hc: poder calorífico combusJble: Kcl/Kg
EFECTOS MEDIOAMBIENTALES 1. RUIDOS: silenciadores. 2. CONTAMINACIÓN: combusJble evaporado y gases. 3. SOLUCIONES: • < S y cetanos • Mezcla homogénea • Mejorar la combusJón e inyección • Catalizadores