Máquinas Termicas

MAQUINAS TÉRMICAS: PRINCIPIOS, FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES
1. Clasificación de las máquinas térmicas
2. Motores de combustión interna alternativos(MCIA)
3. Turbinas de vapor
4. Turbinas de gas



Introducción:

Primera ley de la termodinámica
Expresa la conservación de la energía en un sistema

El trabajo realizado por o sobre un sistema cerrado sometido a un proceso adiabáticoentre dos estados dados depende únicamente de los estados inicial y final y no de los detalles del proceso adiabático.

Tipos de energía contenidas en un sistema
La energía es todo aquello que puede transformarse en trabajo. La expresión general para la energía de un sistema resulta:
Etotal= ∑EMecánicas+ ∑EInternas
∑EMecánicas= Ecinética+ Epotencial = 1/2mc2+ mgz


Componentetermomecánico de la energía interna:
Está relacionada con el nivel térmico del sistema.
Varía con:
• Cambio de nivel térmico.
• Cambio de fase.

Componente termomecánico de la energía interna en un Sistema cerrado
Un sistema cambia con el tiempo la energía contenida en su interior mediante el intercambio de
calor y de trabajo.







1. Clasificación de las máquinas térmicas
Se puedenestablecer varias clasificaciones atendiendo al fluido de trabajo o funcionamiento mecánico
Fluido de trabajo
 Máquinas de reacción interna: El trabajo lo realizan los gases procedentes de la
combustión (motores de combustión interna alternativos “MCIA” y turbinas de gas)
 Máquinas de reacción externa: El fluido de trabajo es vapor de agua procedente del
aporte de caloral agua (turbinas de vapor ).
Funcionamiento
Mecánico
 Máquinas de combustión interna alternativas (MCIA )
 Máquinas rotativas (turbinas de gas y vapor)



2. Motores de combustión interna alternativos(MCIA)
a) Breve historia
La historia de los motores de combustión interna es relativamente reciente. Comienza en la segunda mitad del siglo pasado. Históricamente el motor de combustióninterna fue un perfeccionamiento del motor de combustión externa o máquina de vapor; así como posteriormente la turbina de gas de ciclo abierto de combustión interna fue a su vez un ulterior desarrollo del motor alternativo de combustión interna. Al desarrollo espectacular de los motores de combustión interna han contribuido un gran número de investigadores de los principales paísesindustrializados del mundo.
He aquí algunas de las fechas históricas en el primitivo desarrollo de los motores de combustión interna.
- 1857 : BARSANTI Y MATTEUCCI construyen el primer motor de explosión: combustible, pólvora de arma de fuego; motor vertical de pistón libre, que ascendía por la explosión y descendía por gravedad, conectando en el descenso un trinquete para accionar un eje.
- 1876 ; OTTO,ingeniero alemán, construye el primer motor de explosión que alcanzó éxito, según el ciclo Otto por él desarrollado. Por ello Otto merece el nombre de inventor del motor de explosión, que se denomina también motor de encendido provocado en contraposición al motor Diesel o motor de autoencendido. Los primeros motores de este tipo funcionaban a 200rpm.
- 1881 ; CLARK, ingeniero escocés , construye elprimer motor de dos tiempos.
- 1882 ; DAIMLER, que se asocia primero con Otto y luego se independiza , construye un motor mucho más revolucionado, a 900 r.p.m. (los motores modernos funcionan frecuentemente por encima de las 4000 r.p.m. ).
- 1897 ; DIESEL, ingeniero alemán, construye el primer motor Diesel, monocilíndrico de 25 CV, después de años de incansable trabajo y de la explosión deun prototipo con peligro de su vida. (Actualmente los grandes motores diesel son de varios kW).
- 1926 ; SEILIGER desarrolla el ciclo mixto que lleva su nombre.
El desarrollo de los motores de combustión interna continúa en la actualidad. A título de ejemplo, mencionaremos los estudios que se realizan para la utilización de H2 y O2 líquidos, combustibles, y comburente respectivamente, para...