INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA PLAN 2012 GUÍA DE LABORATORIO

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1 INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA PLAN 2012 GUÍA DE LABORATORIO ASIGNATURA SISTEMAS TÉRMICOS CÓDIGO NIVEL 07 EXPERIENCIA C- 582 CICLOS TERMODINÁMICOS

2 OBJETIVO GENERAL: Familiarizar al alumno con el análisis, operación y funcionamiento de una turbina de vapor, empleada en la generación de energía eléctrica, visualizando las operaciones de cada uno de los elementos que conforman una central térmica de vapor del tipo de laboratorio. OBJETIVO ESPECÍFICO: - Determinar el rendimiento de una turbina de vapor del tipo acción, graficando las curvas características. Conocer de la aplicación e importancia de los rendimientos. - Dar una idea general del funcionamiento de una central térmica de vapor real, así como de los aspectos termodinámicos involucrados. INTRODUCCIÓN TEÓRICA CICLO RANKINE Ciclo termodinámico de máquina térmica comúnmente empleado en plantas de fuerza, la sustancia de trabajo en general es agua. El ciclo básico idealizado, considera los siguientes elementos funcionando en forma estacionaria como flujo estable estado estable.

3 La formulación energética, con las simplificaciones del caso conduce a: Calor agregado Q 2-3 = h 2 h 3 Calor rechazado Trabajo ciclo Q 1-4 W Rendimiento térmico del ciclo: h h h h térmico h 3 h 2 = = h 1 h 4 (h 2 h 1 ) + (h 4 h 3 ) La presencia efectiva de irreversibilidades justifica establecer el concepto de rendimiento termodinámico de proceso en turbina y bomba. Para el caso de turbina: turbina trabajo ef ectivo turbina h 4' h 3' trabajo teórico idealizado h 4 h 3 En instalaciones como en la que se ensayará la turbina, se encuentra acoplada a un generador eléctrico, dando lugar a un rendimiento de grupo generador. generador Energía eléctrica Trabajo ef ectivo turbina Curva Característica Generador

4 Por lo que el rendimiento del conjunto turbo-generador es: turbo generador Energía eléctrica Trabajo teórico idealizado Con la intención de aumentar la producción de trabajo y/o la eficiencia térmica, el ciclo Rankine puede ser modificado incorporando algunos dispositivos adicionales como se muestra en la figura. MÉTODO A SEGUIR: - Reconocimiento de la instalación de laboratorio. - Ensayo del equipamiento para diferentes cargas eléctricas en condición de velocidad rotacional estacionaria. VARIABLES A CONSIDERAR: Condiciones de ingreso del vapor a la turbina, presión de descarga del mismo, velocidad rotacional de la turbina, mediciones efectivas del generador, consumo de vapor.

5 TEMAS DE INTERROGACIÓN: - Principios de funcionamiento de los componentes de un ciclo Rankine. - Determinación e interpretación de propiedades termodinámicas. - Ciclo Rankine como ciclo termodinámico de máquina térmica. EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR: - Barómetro de torricelli - Manómetro tipo Bourdon - Termómetros digitales - Termocuplas de inmersión - Tacómetro mecánico - Bomba - Caldera de vapor - Turbina de acción - Condensador - Balanza digital - Pipeta graduada - Cronómetro - Resistencias eléctricas LO QUE SE PIDE EN EL INFORME: Determinar y graficar. Rendimiento termodinámico del proceso correspondiente a la turbina para diferentes cargas. Rendimiento del grupo turbogenerador para diferentes cargas. Consumo de vapor en relación a energía eléctrica producida.

6 BIBLIOGRAFIA: - Yunus Cengel y Michael Boles, Termodinámica, tomo II, editorial Mc Graw Hill. - Van Wylen, Fundamentos de Termodinámica, editorial Limusa Wiley. - Kenneth Wark y Donald E. Richards, Termodinámica, editorial Mc Graw Hill.