Motores de vapor

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MOTORES DE VAPOR

PAG.

4.1 GENERALIDADES. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1

4.1.1 OBJETIVO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 1

2. FUNCIONAMIENTO y COMPORTAMIENTO TEORICO
(CICLOS P-V y T-s) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 4.1

4.1.3 CLASIFICACION DE LOS MOTORES DE VAPOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.13

4.1.4 APLICACIONES DEL MOTOR DE VAPOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.15

2. PLANTA DE VAPOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.16

1. DESCRIPCION DEL SISTEMA . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.16

4.2.2 DESARROLLO DE LA PRACTICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.20

4.2.2.1 Definición de fronteras de volúmenes de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.20

4.2.2.2 Balance térmico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 4. 22

BIBLIOGRAFIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.31

PRACTICA 4

MOTORES DE VAPOR

4.1 GENERALIDADES

4.1.1 OBJETIVO

El objetivo de esta práctica consta de varios puntos:

a. Conocimiento del motor de vapor como una máquina térmica susceptible de un estudio termodinámico, tanto en sucomportamiento teórico como en las condiciones reales de operación.

b. Análisis de un sistema termodinámico donde opera un motor de vapor como elemento de transformación de energía y desarrollo de trabajo.

c. Balance térmico y estudio del ciclo Rankine de la planta de vapor, considerándolo como un sistema termo dinámico.

d. Construcción de las curvas características del motor de la planta devapor. Estas curvas serán las de gasto de vapor, presión a la entrada del motor y el consumo específico de vapor como funciones de la potencia desarrollada al freno.

FUNCIONAMIENTO y COMPORTAMIENTO TEORICO (CICLOS P-V y T-s)

Un motor de vapor está constituido, esencialmente, por un mecanismo corredera-biela-manivela en donde el radio de acción es infinito o el centro instantáneo de movimientode la corredera se encuentra en el infinito debido a que corresponde al movimiento reciprocante de un pistón dentro de un cilindro o camisa. Este mecanismo podría representarse de la siguiente manera (fig. 4.1) :
[pic]
Figura 4.1

Por lo general, la manivela no es un vástago sencillo que gira y que tiene su centro en "O", sino que existe una masa completa a la que se fija la biela (se leconoce como cigüeñal) y en cuyo centro de giro se extiende una flecha que recibe el movimiento angular equivalente de la manivela.

Aun cuando el análisis del mecanismo no es el objetivo de este estudio, conviene conocer el proceso mecánico que se lleva a cabo a fin de entender los cambios termodinámicos del vapor. El pistón del motor constituye una pared contra la cual el bombardeo de las moléculasde vapor en un estado potencial muy elevado cederán toda la energía cinética y de presión posibles, ocasionando una fuerza que origina el desplazamiento del émbolo en sentido positivo, es decir, del punto más alejado del centro de giro del cigüeñal (punto muerto superior (PMS) ) al más cercano a éste (punto muerto inferior Esta absorción de energía provoca que el vapor sufra efectos deenfriamiento (reducción de velocidad molecular) y expansión a volúmenes mayores y presiones menores .

Debe existir un mecanismo adicional que permita tanto la entrada de vapor al cilindro en el momento preciso en que se inicie la carrera en sentido positivo, como la salida el fluido al iniciarse la carrera de retorno. Este problema se puede solucionar con un juego de válvulas, llamadas de admisión y...
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