UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

01/06/15

CENTRALES ELECTRICAS IPROBLEMAS DE MAQUINAS TERMICAS

DOCENTE : ING. ENRIQUE OLARTE PINO

RESPONSABLE : AGNOTA LLANOS, JUAN JOSE

CURSO DE CENTRALES ELECTRICAS I

PROBLEMAS DE MOTORES TERMICOS

1. Un motor térmico reversible opera entre un foco a una temperatura “T” y otro a 280º K, cede 1000 KJ/min de calor al foco frio y desarrolla una potencia útil de 40 Kw, determine la temperatura del foco caliente.

Resolucion del Problema N°01.DATOS :T.Frio : 280 °K P.Out : 1000kJ/min es equivalente a 16.67kWP. Util : 40 kW Entonces la Potencia de entrada es igual a la siguiente formula:P. Out : 1000kJ/min P.In : P.Util+P.outT.Caliente : ? entonces la Potencia de entrada (P.In) sera : 40kW+16.67kW = 56.67kW

Ahora hallamos el rendimiento de la maquina termica : Efic: P.Util/P.InEfic: 40kW/56.67kW = 0.706entonces aplicamos la siguiente formula : Efic : (T. caliente - T. frio)/T.Calientereemplazando valores obtenidos hallamos la T. Caliente sera:0.706=(T.Caliente-280)/T.CalienteDespejando la T. Caliente sera :

Rpta. : T.Caliente : 952°K

2. Un motor térmico consume 10 Lts/ hr de funcionamiento, de un combustible de 0.85 Kg/dm3 de densidad y de 41000 KJ/kg de poder calorífico, si tiene un poder calorífico total del 25 %, se pide: a. Calcular la potencia y el par que está suministrando a un régimen de 5000 rpm. b. Calcular el consumo especifico expresado en gr/kW-h

Resolucion del Problema N°02.DATOS :Consumo : 10Lts./Hrs. Calulamos la masa del combustible : Densidad del comb. : 0.85 kG/dm3 Densidad : masa/volumenPoder Calori. : 41000kJ/kG entonces la masa sera : m=Densidad*volumenrendimeitno ; 25% m= 0.85kG/dm3*1Lts.*10dm3/1Lts = 8.5kGa) Hallar la Potencia y el par a 5000RPM entonces el Q. = masa*pod.calorificob)Hallar el Consumo especifio en (gr/kW-h) Q.=8.5kG*41000kJ/kG = 348500kJ

entonces divimos el Calor (Q.) entre 1 hora para obtener potenciaPotencia In = 348500kJ/hrs =348500kW

entonces la potencia generada sera : P.generada = efici*P.in, entonces P.generada : 0.25*348500kJ/s = 87125kJ/hrs = 24200 W la velocidad es : 5000 RPM, igual a : 5000rev/min*1min/60s*2pi radial/1rev = 523.60 rad/sentonces el par motor sera : M = P. generada/W.angular, el momento sera : 24200W/523.60rad/s = 46.218 N*mCalculamos el comsumo especifico espresado en gr/kW-h : m(gr)/Energia(kW-h)entonces el consumo sera : 8500gr/24.20kW*hrs = 351.24 gr/kW-hrs

3. Un motor diésel entrega un par de 29.56 N-m a 4500 rpm, la densidad del combustible es 0.8 Kg/Lt , su poder calorífico es de 10 Kcal/Kg con un rendimiento global del 25%, se pide determinar: a. Hallar la potencia útil. b. Hallar el consumo horario en Lts

Resolucion del Problema N°03.DATOS :Par motor: 29.56N*m a 4500RPM Calulamos la potencia util : Densidad del comb. : 0.8 kG/Lts Potencia Util : M*WangularPoder Calori. : 10kCal/kG entonces la P.util es : 26.56*(4500rev/min*1min/60s*2pi rad/rev)=13.93kWrendimeitno ; 25%a) Hallar la Potencia Util Entonces la pot. Entrada : P.util/eficienciab)Hallar el Consumo Horario en Lts. Pot. Entrada : 13.93kW/0.25=55.72kW entonces el calor en 1 hora durante la operación del motor es : 55.72kW*1hrs = 55.72kW-hrs*(3600kJ/kW-hrs)*(1kCal/4.18kJ) = 47988.516kCalentonces la masa Sera : masa=Calor en 1 hora / Poder calorificola masa sera :47988.516kCal/(10kCal/kG, entonces la masa es = 4798.85kGEl consumo horario en Lts. Sera: Volumen=masa/densidadVolumen : 4798.85kG/(0.8kG/Lts) = 6 Lts/hrs

4. Un motor Otto bicilindrico, tiene una cilindrada de 97.97 Cm3, el diámetro del pistón es de 40 mm y la relación de compresión es de 12:1, el motor entrega un par de 7.87 N-m, a una potencia de 7 kW. Se pide determinar: a. Calcular la carrera del pistón y el volumen de la cámara de combustión. b. Hallar el régimen de giro de la máquina.

Resolucion del Problema N°04.DATOS :Cilindrada : 97.97cm3 Calulamos la cilindrada del motor : Diametro del piston : 40mm Vt=2*VdRelacion de compresion : 12:1 97.97/2=Vd ; entonces el Vd: 48.98cm3Par motor de 7.87N*m y potencia=7kW calculamos la carrera a) Hallar la carrera del piston y el volumen Vd=((Pi*´D¨2)/4)*Carrera, entonces 48.98cm3 = ((pi*(40)¨2)/4)*carrerab)Hallar el regimen de giro de la maquina entonces la carrera sera : Carrera = 38.98 mmLa relacion de compresion es :R.C = (Vd+Vcc)/Vcc , entonces 12=(48.98+Vcc)/Vcc , entonces el Vcc = 4.45cm3entonces el regimen de giro sera W : 7000W/7.87 = 889.4rad/s*(60s/1min)*(1rev/2pi rad) = 8993 RPM

5. Un motor térmico reversible funciona entre dos focos térmicos uno a 170 ºC y otro a 510 ºC. Se pide determinar: a. Calcular el rendimiento térmico del motor

b. Calcular el trabajo desarrollado por el motor si aportamos 7000 Kcal y el calor que cederá al foco frio.

6. Un motor térmico de 4 cilindros desarrolla una potencia efectiva de 75 CV a 3750 rpm. Se conoce que el diámetro de cada pistón es de 72 mm, la carrera de 87 mm y la relación de compresión es de 9:1, se pide: a. Calcular el volumen de la cámara de combustión y el par del motor.

b. Calcular el rendimiento efectivo del motor, si este consume 6.5 lts/hr de combustible cuyo poder calorífico es de 10500 Kcal/ Kg si su densidad es de 1.2 Kg/lt.

7. Un motor de combustión interna alternativo de cuatro tiempos, tiene tres cilindros en

línea. Sus prestaciones son: Potencia máxima 74.4 KW a 5600 rpm y par máximo de 130 N-m a 2500 rpm. La cilindrada del motor es 698 Cm3 y una carrera de 67 mm. Determine: a. El diámetro de los cilindros

b. Calcular el régimen de potencia máxima, el par que está proporcionando y el número de ciclos por segundo que realiza.

8. Un motor de ciclo diésel de cuatro tiempos, con unas dimensiones DxC (Diametro x Carrera) de 85 x 97 mm y de cuatro tiempos, que presenta los valores de par que se expresan en la tabla:

RPM 1500 2000 2500 (*) 3000 3500 4000Par motor 220 320 340 330 290 250

(N-m)

(*) Par máximo 340 N-m a 2500 rpm.

Se pide determinar:

a. Calcular el rendimiento a 2000 rpm, si está consumiendo 10 Kg de combustible de 41000 KJ/ Kg por cada hora de funcionamiento.

b. Calcular la cilindrada y la potencia a 4000 rpm.

9. Un motor monocilindrico Otto de 4T, cuyo volumen total en el PMI es de 136.36 CC, correspondiendo el 8.33% del mismo de la cámara de combustión, realiza 83.33 ciclos de trabajo por segundo y entrega un par a máxima potencia de 10.55 N-m, se solicita: a. Hallar la cilindrada y la relación de compresión. b. Hallar la potencia máxima y el régimen de giro a esa potencia.

10. Un motor cilíndrico Otto de 4T de cuatro tiempos tiene un rendimiento mecánico del 45% y desarrolla una potencia útil o efectiva de 75 Kw a 3500 rpm. Calcular: a. El par suministrado a esa potencia. b. El trabajo por ciclo.

11. El pistón de un motor cilíndrico tipo Otto, tiene un diámetro de 70 mm y efectúa una carrera de 150 mm, siendo el volumen de la cámara de combustión de 60 Cm3, determine: a. El volumen de un cilindro. b. La relación de compresión c. Explique el tiempo de admisión en un motor de 4T tipo Otto.

Ing. Enrique Olarte Pino: Docente del curso de centrales eléctricas I. 26.05.15