Fórmulas de tecnología

CARNOT Tiempo 1: Expansión isotérmica de C a D.

 
Tiempo 2.Expansion adiabática hasta alcanzar la isoterma.no hay intercambio de calor con el exterior 

Tiempo 3: el gas se comprime isotermicamente a la Tª del foco frio

Timepo 4: el gas se comprime adiabaticamente.

 RANKINE

Ciclo básico que relizan las máquinas de vapor. Diagrama PV. 1.- El líquido sale de la bomba (A) y pasa al estado de líquido saturado (B) atravesando dos isotermas que pasan por (E) y (A). 2.- Se calienta hasta el estado (B) donde todo es vapor saturado. 3.- El motor cede energía de manera dadiabática y se alcanza el estado (C) a menor presión. 4.- En el condensador el vapor húmedo se condensa hasta la saturación. 5.- El líquido saturado se comprime adiabáticamente con un ligero aumento de temperatura.

Modificaciones: Recalentamiento del vapor de salida de la turbina o Precalentamiento del agua en la caldera mediante la extracción de vapor (ciclo regenerativo). Se acostumbra a combinar estas dos mejoras.

Cuanto menor sea el intercambio de calor más calor se transforma en trabajo. 1cal = 4.18 Joules. 

Procesos reversibles e irreversibles: Un proceso es reversible cuando con un cambio muy pequeño en el ambiente podemos hacer que recorra su trayectora a la inversa. La naturaleza dice que todos los procesos son irreversibles, y por tanto esto es imposible. Motor térmico. Máquina frigorífica: Para que se produzca un trabajo la máquina ha de funcionar entre dos focos de calor, uno caliente (Qc) y el otro frio (Qf) y su diferencia es el trabajo realizado (motor térmico).

 La máquina frigorífica consume trabajo, donde Qf es el calor extraído y Qc el cedido.

BRAYTON
Compuesta por dos adiabáticas y dos isobáricas. Etapas: 1.- En A entra la masa de aire a T y P ambiente. En el compresor aumenta su T y P hasta (B). 2.- De (B) a (C) la presión es constante elevando la temperatura. El punto (C) la presión sigue siendo la presión de (B). 3.- Los gases se expanden adiabáticamente de C a D y disminuye la T y la P, por lo que la P en (D) es la presion en (A). 4.- Ya en la atmosfera los gases ceden calor residual, con lo que la temperatura disminuye desde la T en (D) hasta la T en (A)

 MOTORES TÉRMICOS: Una máquina que tiene como misión transformar energía térmica en mecánica utilizable para producir trabajo. Tipos de combustión: De combustión externa: El calor desprendido al quemarse el combustible produce la energía mecánica a través de una máquina alternativa o rotativa (máquinas y turbinas de vapor). De combustión interna: La combustión producida en una cámara interna genera directamente el movimiento de los mecanismos del motor ( motores de explosión, diesel o turbohélices). Obtención de la energía mecánica: Motores alternativos: el trabajo actua sobre pistones dotados de movimientos (subida y bajada). Motores rotativos: El fluido actua sobre pistones rotantes. De chorro: El fluido produce el empuje por el principio de acción y reacción.

Máquinas de combustión externa: Motor alternativo de combustión externa (máquina de vapor): Un cilindro con un émbolo en su interior que divie el cilindro es dos zonas. EL cilindro se mueve de forma alternatva gracias al vapor que llega de la caldera, transformando el movimiento lineal en rotatorio, por un sistema viela-mainvela. Encima del cilindro se desplaza en dirección horizontal un distribuidor unido al volante y de dirección de movimiento opuesto al émbolo. Motor rotativo de combustión: El vapor pasa a través de unas toberas donde pierde presión y gana velocidad a la vez que se orienta tangencialmente sobre la turbina formada por un rodete que tiene insertados un conjunto de álabes sobre los cuales se originan una serie de fuerzas, resultado del choque del vapor con éstos. Ello produce una depresión con lo que el álabe hace girar la rueda en dicho sentido.

MÁQUINAS DE COMBUSTIÓN INTERNA: Motores rotativos:  Compresor: Se emplean de tipo axial y radial por el gran caudal de aire que pueden suministrar. ÉStos comprimen el aire transformando la energía cinética en energía de presión. Cámara de combustión: Lugar donde el aire llega comprimido, y se le inyecta combustible pulverizado. Turbina: La mezcla de aire con productos de combustión es lanzada con energía cinética contra los álabes para transformarse en energía mecánica aprovechada para mover el compresor y que genere energía eléctrica. Motores alternativos: Transforma la energía térmica en mecánica mediante uno o varios pistones. Funcionamiento: 1º Tiempo: Admisión. EL piston al descender crea un vacio que hace que aspire la mezcla gaseosa o combustible a través de la válvula abierta. 2º Compresión:  La de admisión se cierra cuando el piston llega al PMI, momento en el que sube comprimiendo hasta llegar al PMS. 3º Expansión: Antes de que finalice la carrera se produce la inflamación de combustible, el cual aumenta de P y T. EL pistón lo proyecta hacia abajo produciendo trabajo. 4º Escape: En el PMI la válvula de escape se abre, el pistón asciende y los gases de la combustión son evacuados al exterior. Cuando la válvula de escape se cierra, la de admisión se abre y se vuelve a iniciar el primer tiempo.  

CICLO DE OTTO

Los motores de encendidopor chispa usan el ciclo termodinámico (ciclo otto). Representado en un diagrama PV. Los procesos termodinámicos son: Tramo E-A: Admisión, Tramo A-B: Compresión adiabática, Tramo B-C: Explosión y absorción del calor a volumen constante. Tramo C-D: Expansión adiabática del pistón. Tramo D-A: Escape de los gases, con lo que hay un descanso brusco de presion y calor cedido. Tramo A-E: Expulsión de los gases.

CICLO DIESEL: El ciclo teórico para el estudio de los motores de de encendido por compresión es el ciclo diesel. Fases: Tramo E-A: Admisión. Tramo A-B: Compresión adiabática. Se llegan a alcanzar temperaturas próximas a 900Kelvin. Tramo B-C: Absorción de calor manteniendo la presión constante. Tramo C-D: Expansión adiabática. Tramo D-A: Cesión de calor manteniendo el volumen constante. Tramo A-E: Expulsión de los gases.

La diferencia entre el OTTO y el DIesel es la manera en que se introduce el calor. Si la relación de compresión volumétrica y del calor fuesen iguales, el rendimiento teórico es favorable al ciclo OTTO. La relación de compresión del ciclo DIesel es más del doble que en el de OTTO. 

Por tanto decimos que el ciclo DIesel tiene mayor rendimiento y trabajo útil. Lubricación y Refrigeración:  Si en el motor no existiera una adecuada lubricación, el material se desgastaría por el calor (agarrotamiento o gripage). Las partes que deben lubricarse de un motor son las paredes del cilindro, las articulaciones de las bielas, los coginetes de cigueñal, el arbol de levas, los taqués, las válvulas, los balancines,y los engranages.  Todo ello realizado mediante un circuito de aceite a presión depositado en el cárter. Refrigeración: Es realizada por aire o agua. Por aire, en pequeños motores debido a que las aletas aumentan la superficie de refrigeración y se enfria el cilindro. Este proceso es debido al movimiento del vehículo o forzado por un ventilador. En la refrigeración por agua los cilindros y la culata están rodados por una cámara de agua que al calentarse pasa al radiador donde se enfria por accion de la corriente de aire de un ventilador

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