Motor a vapor

MAQUINAS E INSTALACIONES TERMICAS
LABORATORIO Nº1
1- MOTOR DE VAPOR
Objetivos:
Analizar el funcionamiento y el ciclo que desarrolla el motor de vapor que se encuentra en la facultad. De este se conocen los siguientes datos:
Presión manométrica de suministro de vapor 9 bares.
Régimen de giro 130 r.p.m.

a. Describir el funcionamiento y características observadas.
b. Esquematizar ydescribir el ciclo del motor.
c. Determinar el consumo de vapor de este equipo.
d. La potencia que podría desarrollar.
e. Determinar la eficiencia del motor.
Desarrollo:
a. Funcionamiento de la máquina y características
La máquina de vapor que se encuentra en el patio de la facultad es del tipo de distribución por corredera plana con cilindro de doble efecto, un esquema de la misma se puedeapreciar en la figura 1 donde se muestran los elementos fundamentales de toda máquina de vapor: El cilindro con su pistón que se mueve alternativamente de derecha a izquierda y la válvula de distribución, en este caso de corredera, que dirige tanto el vapor de la caldera hacia el cilindro, como el vapor expandido hacia el escape.

Figura1: Máquina de vapor con distribución por corredera plana
Estaes una máquina sobre cuyo pistón actúa la fuerza expansiva del vapor alternativamente en ambas caras por ser una máquina de doble efecto. El vapor expandido pero no condensado se expulsa todavía caliente del cilindro impulsado por el propio pistón, de forma que el cilindro permanece a temperatura constante. Este vapor expandido se expulsa a la atmósfera o se lleva a un condensador donde se enfríay se convierte en líquido otra vez.
El vapor procedente de la caldera, por lo tanto a alta presión y temperatura entra en la cámara del distribuidor, en donde se mueve la corredera, que es la pieza en forma de "C" que se mueve de izquierda a derecha. En su movimiento, esta pieza cubre y descubre alternativamente la entrada de los dos tubos en forma de “S”. Si nos fijamos en la corredera, suforma hace que en un extremo de su movimiento el tubo que comunica con el cilindro quede abierto a la cámara de admisión, por donde viene el vapor, pero cuando la corredera se mueve al otro extremo, lo que hace es comunicar el tubo con el interior de la propia corredera, y de ahí la cámara de escape situada debajo de la corredera. Cuando la entrada de uno estos tubos queda abierta a la cámara deadmisión, el vapor entra por él hasta el cilindro. Esta entrada se produce cuando el pistón está cerca del extremo por el que entra el vapor, con lo cual, la presión del vapor empuja el pistón hacia el extremo opuesto, expandiéndose y realizando el trabajo útil. Al llegar al extremo opuesto el pistón, la corredera se ha movido, de forma que ahora el vapor comienza a entrar en la cara opuesta delpistón, que retrocede de nuevo. En este retroceso, el vapor que llenaba el cilindro (expandido, pero todavía en estado gaseoso y caliente) es empujado al tubo por el que entró, pero ahora la situación de la corredera hace que este vapor se dirija a la cámara de escape desde donde sale por una lumbrera (representada aquí por un circulito) hacia la atmósfera . Ese circulito que vemos en la cámara de escapees la boca del tubo vertical por el que sale el vapor a la atmósfera.
En este dibujo hay dos elementos adicionales: un gran volante de inercia encargado de regular el giro de la máquina, ya que el impulso se produce a golpes (dos golpes por vuelta) y un regulador centrifugo, encargado de mantener constante la velocidad de la máquina, ya que actúa mediante una varilla sobre la válvula deadmisión.
b. Ciclo del motor a vapor.
En la figura 2 se representa un diagrama PV típico de presiones y carreras del motor a vapor. La máquina emplea un ciclo Rankine sin condensación.
La recta - indica la presión atmosférica. Sobre el diagrama ideal quedan marcados los siguientes procesos:
1- Cierre de la admisión.
2- Final de la expansión.
3- Escape.


Figura 2: Diagrama ideal y diagrama...