Octavio MartínezMauricio MayoAndrés PalacioEmerson SalinasDaniel Saltarín

MAQUINAS TERMODINAMICAS

INTRODUCCIÓN

BREVE RESUMEN HISTÓRICO

•1769: James Watt•1839: John Ericsson•1876: Nikolaus Otto•1892: Rudolf Diesel•1892: Frank Whittle•1944: Von Braun

DEFINICIÓN

Una máquina térmica es un sistema o

mecanismo cuyo objetivo es convertir

calor en trabajo.

CLASIFICACIÓN

1. Maquinas térmicas de combustión externa

Son aquellas maquinas térmicas en las que el

combustible es utilizado para formar vapor fuera de

la máquina y parte de la energía interna del vapor

se emplea en realizar trabajo en el interior de la máquina.

2. Maquinas térmicas de combustión interna

Son un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un

combustible que arde dentro de una cámara de

combustión.

MOTOR DE 4 Y 2 TIEMPOS – DIESEL

3. Maquinas térmicas de reacción

Un motor a reacción es una máquina térmica que produce un empuje,

realizando una serie de transformaciones

termodinámicas a un fluido (aire u otro gas).

REFRIGERADORES

Un refrigerador permite que el calor fluya de una

zona de menor temperatura a otras más

calientes, es decir, un proceso contrario al

habitual.

EFICIENCIA TÉRMICA

La eficiencia térmica es la medida de desempeño de un dispositivo que usa energía térmica, como

motores de combustión interna, refrigeradores, calderas, máquinas de vapor, etc. Para la eficiencia

térmica, la entrada al dispositivo es el calor, o el contenido de calor de un combustible que se

consume, la salida deseada es el trabajo mecánico o el calor.

EFICIENCIA DE CARNOTLa segunda ley de la termodinámica

coloca un límite esencial en la eficiencia térmica de todos los motores

térmicos. Incluyendo un motor ideal, sin fricción no puede alcanzar el 100%.

Las causas limitantes son la temperatura a la que el calor ingresa al

motor, y la temperatura del medio donde los motores diluyen el calor

sobrante del proceso. El valor límite se llama la eficiencia del ciclo de Carnot,

debido a que es la eficiencia de un ciclo de imposible de alcanzar, es ideal

y reversible.

EFICIENCIA DEL CICLO DE MOTOR

El ciclo anterior (Carnot) es reversible y por tanto simboliza el límite mayor en la eficiencia de un ciclo de motor. Los ciclos de motor son prácticamente irreversibles y por lo

tanto tiene una eficiencia generalmente mucho menor a la eficiencia de Carnot cuando se trabaja entre las mismas temperaturas. Uno de los elementos que establecen la

eficiencia es la manera en que se agrega calor al fluido de trabajo en el ciclo, y la forma en que este es eliminado. El

motivo por el cual el ciclo de Carnot alcanza la mayor eficiencia posible es porque todo el calor se añade al fluido

de trabajo a la máxima temperatura, y es expulsado a la temperatura mínima.

EFICIENCIA DEL CICLO DE MOTOR

- El ciclo Otto: ciclo usado en motores de encendido por chispa de combustión interna, como lo son los de

automóviles de gasolina. Los motores actuales tienen relaciones de compresión en un nivel de 8 a 11, lo que

refleja eficiencias de ciclo ideal de 56% a 60%.

EFICIENCIA DEL CICLO DE MOTOR

- El ciclo Otto: ciclo usado en motores de encendido por chispa de combustión interna, como lo son los de

automóviles de gasolina. Los motores actuales tienen relaciones de compresión en un nivel de 8 a 11, lo que

refleja eficiencias de ciclo ideal de 56% a 60%.

EFICIENCIA DEL CICLO DE MOTOR

- El ciclo Diesel: el combustible es encendido por compresión en el cilindro. La eficiencia de este ciclo es dependiente de la relación de compresión tal como en el ciclo Otto, y también por la relación de corte, que es la proporción del volumen del cilindro al comienzo y al final del proceso de combustión.Los motores Diesel son prácticamente 30% más eficientes que los motores de gasolina. - Ciclo de Rankine: utilizado en las centrales eléctricas de turbinas de vapor. La mayoría de la electricidad en el mundo es producida a causa de este ciclo. La eficiencia de las plantas actuales de turbinas de vapor con ciclos de recalentamiento se aproximan al 46%.

EFICIENCIA DEL CICLO DE MOTOR

Ejemplo ciclo de Rankine

OTRAS DEFICIENCIAS

Las eficiencias anteriores se fundamentan en modelos matemáticos simples de motores idealizados, sin fricción y fluidos de trabajo que se someten a las reglas termodinámicas. Los motores reales tienen una gran cantidad de variaciones en su comportamiento como:- La fricción en las piezas móviles.- La combustión defectuosa.- El calor perdido en la cámara de combustión.- La resistencia que provoca el aire que se mueve por el motor.- La energía que utilizan los equipos secundarios, como las bombas de aceite y agua.

COEFICIENTE DE DESEMPEÑO

La eficiencia para los refrigeradores se define el coeficiente de desempeño, guiándose del mismo principio utilizado en las máquinas térmicas siendo la salida deseada, lo que sale del foco frio, y lo que le cuesta, el trabajo necesario para llevar a cabo este proceso. La función principal de un refrigerador es remover el calor de un sistema.

En las bombas de calor se utiliza el mismo principio que los refrigeradores, pero se usa para pasar calor del medio a un foco más caliente, como lo puede ser una habitación, para

calentarla.