PREGUNTAS PARA EL EXAMEN DE LABORATORIO DE MÁQUINAS

Transcripción

1 PREGUNTAS PARA EL EXAMEN DE LABORATORIO DE MÁQUINAS

2 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

3 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.

4 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

5 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

6 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.

7 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 finalidad 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.

8 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

9 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)

10 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.