PREGUNTAS

PARA EL

EXAMEN DE

LABORATORIO

DE MÁQUINAS

Equipos principales:

Caldera: Generador de Vapor. Consume combustible para generar vapor

saturado a cierta presión.

Sobrecalentador: Intercambiador de calor. Utilizado para aumentar aún

más la entalpía del vapor y aprovechar un mayor salto entálpico en la

turbina. Necesario para obtener vapor con título cercano a 1 luego del

paso por la turbina.

Turbina:Turbomáquina térmica que transforma la entalpía del vapor en

energía mecánica aprovechable en un generador eléctrico.

Generador Electrico:¡? (este no aparece en el apunte) maquina que

convierte la energia mecanica en energia electrica :)

Condensador: Intercambiador de calor, necesario para producir el cambio

de estado a liquido saturado. Necesario para trasladar el fluido hacia la

caldera, a travez de la bomba.

Bomba: Turbomáquina hidraulica encargada de elevar la presión del agua

que proviene del condensador para que entre en la caldera. Consume

energía eléctrica la cual es transformada por un impulsor en energía de

presión.

Torre de enfriamiento: se encarga de enfriar el agua utilizada en el

condensador.

Pozo: almacena el agua utilizada como medio frío en el condensador.

Unidad de tratamiento de agua: Desaliniza el agua para que no sea dura y

no fomente la corrosión de los equipos

Recuperador de agua: Recupera el agua perdida.

Y EL CONTROL DE LA PRESION Y LA TEMPERATURA??

Yo creo que era con las válvulas de alivio y el control automático en el flujo

de combustible

Funcionamiento:

Aspiración: 0-1. Pistón viaja desde el PMS al PMI. La válvula de admisión

se abre y permite el paso de la mezcla carburada. Se necesita aportar

trabajo. Válvula de escape cerrada.

Compresión: 1-2. Pistón viaja desde el PMI al PMS manteniendo las

válvulas cerradas. La mezcla se comprime adiabáticamente.

Combustión: 2-3. Bujías (no es incandecente porque esas son del ciclo

diesel) aportan la chispa para el encendido de la mezcla comprimida. Las

válvulas se mantienen cerradas. El proceso es instantaneo y el pistón se

mantiene en el PMS.

Expansión: 3-4. La combustión instantanea de la mezcla provoca que el

piston baje desde el PMS al PMI generándose trabajo positivo en el

cigüeñal. El proceso ocurre adiabáticamente con las válvulas cerradas.

Apertura válvula de escape 4-1: Se abre solo la válvula de escape. Se

produce un descenso instantaneo de la presión.

Expulsión 1-0: Se liberan los gases de la combustión. El pistón sube

desde el PMI al PMS. No se requiere trabajo dado que los gases se

encuentran a presión atmosférica.

Obtención de curvas características:

- Se pone en marcha el motor y se acelera al máximo. Con el freno froude

se frena el motor y se fija una velocidad N (rpm). Se mide la fuerza en el

dinamómetro del freno. Dado que se tiene el brazo del freno y la fuerza se

puede obtener el Torque. Con el torque y la velocidad se obtiene la

Potencia. Para el consumo específico, se mide el tiempo que demora el

motor en consumir 50 cc de combustible.

-Se repite el proceso de medición para distintas velocidades N del motor.

Funcionamiento Motor Diesel

0-1 Admisión. Pistón viaja desde el PMS al PMI. La válvula de admisión

permite el paso del aire al cilindro. (Tiempo 1)

1-2 Compresión. Pistón viaja desde el PMI al PMS. El aire se comprime lo

cual eleva su temperatura y presión. Las válvulas permanecen

cerradas.(Tiempo 2)

2-3 y 3-4 Combustión - Expansión. Se inyecta diesel en el cilindro. Se

produce la combustión espontanea del combustible. 2-3 La mezcla se

expande a presión constante. 3-4 Carrera de trabajo, el pistón viaja hasta

el PMI. (Tiempo 3)

4-1 y 0-1 : Tiempo de escape. Se abre la válvula de escape. Descenso

instantaneo de la presión. El pistón viaja desde el PMI al PMS. (Tiempo 4)

Energía del combustible:

- Energía util (Trabajo mecánico)

- Calor cedido al medio de enfriamiento (pérdida)

- Combustión incompleta del carbono(pérdida)

- Calor sensible de los gases de escape(pérdida)

- Radiación, convección, conducción a los soportes.(pérdida)

Aparato Orsat:

- En este dispositivo se realiza el análisis de la composición de los gases

de escape de motores de combustión interna.

- Posee tres tubos de absorción. El primero contiene hidróxido de potasio

y absorbe dióxido de carbono. El segundo contiene ácido pirogálico que

absorbe oxigeno. El tercero contiene cloruro cruposo que absorbe CO.

Tambien posee una pipeta graduada en donde se almacenan 100 cc de

gases de escape y que permite mantenerlos a una temperatura constante

ya que posee una camisa de agua, un vaso nivelador y válvulas de

admisión a los tubos de absorción y pipeta.

- Funcionamiento: Se introducen 100cc de gases de escape en la pipeta

graduada. Se cierra la válvula de ingreso y se abre la válvula hacia el

primer tubo. Se sube el vaso nivelador lo que empuja los gases hasta el

tubo que absorbe CO2. Se baja el vaso hasta recuperar el nivel del tubo

1. La cantidad que falta para completar 100cc en la pipeta es el

porcentaje en volumen de CO2. Se repite la misma operación con los

otros dos tubos.

Energía del combustible:

- Calor útil: Aumenta la entalpía del líquido al generar vapor saturado.

Q1=mv*(Hv-Ha)

mv=flujo de vapor

Hv=Entalpia del vapor, salida de la caldera

Ha= Entalpía del agua de alimentación.

- Perdidas por combustión incompleta. Se utiliza el aparato Orsat para

medir el porcentaje de compuestos en los gases de escape.

Q2=mf*LHV*(%CO/(%CO2+%CO))

- Pérdidas de calor sensible en los gases de escape.

- Otras pérdidas (transferencias de calor, dificil de estimar)

Entalpía del agua a la entrada de la caldera: Es numericamente igual a su

temperatura en grados celsius, tomando como referencia entalpía igual a

cero para 0°C.

Entalpía del vapor a la salida de la caldera:Se utiliza el calorimetro de

mezcla. En un espacio termicamente aislado una masa inicial de agua a

temperatura conocida se mezcla con vapor, del cual se quiere conocer su

entalpia. Al mezclar el vapor se condensa y pasa a ser parte de la masa

de agua, elevando su temperatura. Se mide la masa final del liquido y su

temperatura luego se puede plantear:

Hv= (Hf*mf-Hi*mi)/mv siendo f para mezcla final e i para agua inicial.

1.Un distribuidor fijo que produce que el agua entrante aumente su

velocidad, además de darle la dirección deseada para que este chorro

incida en forma correcta en la rueda. En pelton se presenta en forma de

inyectores

2. Una rueda móvil, provista de álabes o paletas (CUCHARAS MONO)

que tienen por finalidad transformar la energía hidráulica

en energ´ıa mec´anica.3. Un aspirador difusor, cuya f inalidad es recuperar la energ´ıa cin´etica que puede poseer el agua al salir

de la rueda, transformándola en forma de presión. Este difusor provoca una depresión a la salida de

la rueda, por lo que no solo recupera la mayor parte de la energ´ıa cin´etica, sino que también la altura

geométrica entre la rueda y el nivel de aguas abajo. Este elemento sólo se encuentra en las turbinas de reacción. => No

en las Pelton

El inyector es el órgano regulador del caudal del chorro; consta de una

válvula de aguja cuya carrera determina el grado de apertura del mismo;

para poder asegurar el cierre, el diámetro máximo de la aguja tiene que

ser superior al de salida del chorro cuyo diámetro d se mide en la sección

contraída, situada aguas abajo de la salida del inyector y en donde se

puede considerar que la presión exterior es igual a la atmosférica.

AQUI SE HACE EL GRAFICO VERTICAL PARA MOSTRAR LA

VARIACION DE LA PRESION Y LA VEL. ABS??? yesss pero no

aparece en el apunte.

para pelton:

Presion. aumenta hasta llegar al comienzo del estator, luego cae

abruptamente hasta el inicio del rotor, luego se mantiene cte.

velocidad. se mantiene cte hasta el estator, al comienzo aumenta y al

entrar al rotor cae al mismo valor de antes.

Lo primero es determinar el coeficiente de centro “C”, para ello se deben

calcular las velocidades en distintos puntos (variando la distancia radial del

tubo de pitot). Luego se obtiene el caudal, multiplicando cada velocidad

con su respectiva área (anillo). Se determina la velocidad media y

finalmente C.

Lo segundo es calcular la velocidad media para el caudal impuesto (no se

sabe su valor aún).

Lo tercero es determinar el caudal impuesto.

Se determina la altura total (1° curva) con la diferencia entre la presión de

descarga y la presión de aspiración. Graficar en función del caudal.

Se determina la potencia cedida al fluido (2° curva) con lo calculado

anteriormente. Graficar en función del caudal.

Se calcula la potencia al freno.

Finalmente se determina el rendimiento (3° curva) con la potencia al freno.

Graficar en función del caudal.

Compresor

Condensador

Valvula de estrangulacion

Evaporador

La eficiencia de una máquina de refrigeración se mide como la razon

entre el calor extraido por el fluido refrigerante en el evaporador y el

trabajo entregado al compresor . La eficiencia queda como e = t1 / (t2- t1)

La eficiencia de una maquina de generación de calor (bomba de calor) se

calcula como la razon entre el calor entregado por el fluido en el

condensador y el trabajo del compresor. La eficiencia queda como

eb=t2/(t2-t1)

De ahi como se obtienen esas temperatura pico idea!! (supongo que con

las presiones y temperaturas obtenidas en el punto 1 y 2 , entrada al

compresor y entrada al condensador)

FIGURA 3.8 DEL APUNTE (NO PUEDO PEGAR LA IMAGEN)

Regiones

A. Refrigeración: permite una aproximación al ciclo isotérmico.

B. Trabajo necesario para la descarga.

C. Trabajo del volumen perjudicial al expansionarse.

D. Trabajo perdido en el ciclo de aspiración.

Se utiliza la compresion en varias etapas para disminuir la temperatura

fluido a la salida de la compresion (mediante refrigeracion intermedia).

Tambien mediante el uso de mas etapas se realizan compresiones mas

bajas en cada compresion, al contrario al tener 1 solo compresor que solo

éste posee una gran relacion de compresion (por lo q estos ultimos son

mas voluminosos)

Mediante la compresion de varias etapas disminuye la cantidad de trabajo

entregado por lo que el rendimiento aumenta ya que permite una

aproximacion al ciclo isotermico.