PREGUNTAS PARA EL EXAMEN DE LABORATORIO DE · PDF fileObtención de curvas...
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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.