Actividad nùmero tres de màquinas termicas. De la secciòn 02 de mantenimiento T2-F2

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria
El Tigre, EDO - Anzoátegui
Universidad Politécnica Territorial “José Antonio Anzoátegui”
Profesora: Estudiante:
Lennys Betancourt Alvarez Derwuin
Maquinas Térmicas C.I.26.748.309
PROCESO DE COMBUSTION EN MOTORES DE:
•COMBUSTION INTERNA.
•COMBUSTION EXTERNA.

2. Las plantas térmicas o centrales térmicas buscan aprovechar al
máximo la energía calorífica de un combustible para luego ser transformada
en electricidad.
Esta conversión se constituye a través de los siguientes procesos:
1. La energía contenida en el combustible se transforma, por combustión
en energía calorífica.
2. La energía calorífica que absorbe el fluido de trabajo se convierte al
expansionarse en la turbina o motor en energía mecánica.
3. La energía mecánica es transformada en energía eléctrica a través del
generador eléctrico.

3. Cabe mencionar que el ciclo Rankine es el ciclo
termodinámico que se emplea en las centrales térmicas de
vapor.
la temperatura mínima es función de la temperatura del
condensador y su magnitud suele estar situada en el intervalo de
0,003 bar a 0,14 bar, lo que corresponde a una temperatura de
condensador de 26ºC y 52º respectivamente.
P
L
A
N
T
A
S
D
E
V
A
P
O
R
La temperatura máxima que puede adquirir el vapor
sobrecalentado esta normalmente limitada por los
materiales en la zona de sobrecalentamiento de la caldera.
Actualmente la temperatura máxima es del orden de los
540ºC. La presión máxima es de 150 bar y esta limitada
por problemas de diseño mecánico de la turbina y por la
humedad admisible a la salida máxima de 10%.

4. En las centrales de vapor se utilizan como maquinas motrices
las maquinas de vapor, o las turbinas de vapor o, en algunos casos,
ambos tipos de maquinarias; además de accionar los generadores
eléctricos principales, en las centrales térmicas de vapor, también se
utilizan maquinas anteriormente citadas para el accionamiento de
equipos auxiliares tales como:
•Bombas.
•Hogares mecánicos.
•Ventiladores.
•Excitatrices, entre otros.
El vapor necesario para el funcionamiento de las maquinas
motrices es producido en las calderas quemando combustible en
los hogares que forman parte integrante de las propias calderas.

5. las centrales térmicas de vapor comprenden tres partes constructivas
esenciales:
1. Sala de calderas.
2. Sala de maquinas.
3. Sala de distribución.
Y además los intercambios de energía se
realizan utilizando tres clases de circuitos
principales y varios auxiliares:

6. Son cualquier tipo de maquinas que
obtienen la energía mecánica directamente de la
energía química producida por un combustible
que arde dentro de una cámara de combustión
que se considera la parte principal de un motor.
Se utilizan motores de combustión interna
cuando de cuatro tipos:
1. El motor siclo de Otto.
2. El motor diesel.
3. El motor rotatorio.
4. La turbina de combustión.

7. Es la sucesión de operaciones
que se realizan en el interior del cilindro y
se repiten con ley periódica. La duración
de este ciclo se mide por el numero de
carreras del pistón necesarias para
realizarlo. Así se dice que los motores
alternativos son de cuatro tiempos cuando
el ciclo completo se realiza en cuatro
carreras del pistón.
Primer tiempo (admisión): Se produce
cuando se abre la válvula de admisión y el
embolo desciende del punto muerto
superior (PMS) al punto muerto
inferior(PMI), produciéndose así una
depresión en el cilindro, debido--
--al aumento del
espacio que va
dejando el embolo,
esto hace que la
mezcla aire-
combustible pase a
llenar ese espacio,
cerrándose la válvula
de admisión al
finalizar la carrera de
descanso del embolo.
Hasta este momento
el cigüeñal a girado
media vuelta.

8. Segundo tiempo (compresión): Tanto la válvula de
admisión como la válvula de escape están cerradas,
el embolo empieza a subir del punto muerto inferior
(PMI) al punto muerto superior (PMS) comprimiendo
progresivamente la mezcla aire-combustible hasta
reducir su volumen al espacio que forma la cámara
de compresión y el cigüeñal a girado otra media
vuelta.
Tercer tiempo (expansión): Con la mezcla
comprimida en la cámara se produce el salto de la
chispa producida por la bujía, que enciende la mezcla
y provoca la explosión de la misma. La combustión
de la mezcla es muy rápida, generando gran cantidad
de calor que aumenta la temperatura del gas y eleva
mucho mas la presión que había al final de la
compresión.

9. cuarto tiempo (escape): Al llegar el embolo al punto muerto
inferior (PMI), se abre la válvula de escape y a través de ella el
embolo que ya sube expulsa los gases quemados al exterior,
completándose así el ciclo al girar el cigüeñal otra media
vuelta, ya que al bajar otra ves el embolo se producirá una
nueva admisión.
Con cada ciclo del motor de gasolina de cuatro
tiempos el embolo realiza cuatro carreras y el
cigüeñal gira dos vueltas.
Tercer tiempo (expansión): Estando el embolo en el punto
muerto superior (PMS), comienza a bajar empujando con
fuerza por expansión de los gases calientes. A medida que va
descendiendo el embolo aumenta el volumen que ocupan los
gases, y estos se van enfriando y perdiendo presión. Esta
carrera descendente, que hace girar al cigüeñal otra media
vuelta, es la que proporciona la fuerza para que funcione el
motor.

10. Son aquellos motores que
utilizan también la entalpia de un
fluido que evoluciona en su interior,
pero el cual recibe desde una
fuente extrema, o lo que equivale
de una combustión que se realiza
fuera del seno del fluido que
evoluciona, o bien, desde otro
vector energético.
Los conversores que se
pueden utilizar en este caso son las
maquinas alternativas y las
maquinas rotativas.
En ambos casos, los sistemas
mecánicos básicos resultan similares a
los de los correspondientes a las
maquinas de combustión interna; es decir;
que en el caso de las alternativas el
traductor básico es el mismo sistema de
pistón y cilindro, vinculado cinemática
mente con el cigüeñal por medio de una
biela entera o partida. Y en el caso de las
rotativas, se trata de turbo maquinas
similares a las de gas, de las cuales se
diferencian por requerir el generador de
gases (conjunto compresor – cámara de
combustión – turbina de alta).

11. Se pueden entender los ciclos de
las maquinas de combustión externa a
partir del siguiente esquema:
Corresponde al ciclo ideal de
Rankine, cuyo diagrama p-v es:

12. De acuerdo a esto, el ciclo se puede
interpretar por ejemplo con el fluido de
trabajo, vapor de agua en este caso,
comenzando con el punto 1, en las
condiciones de salida del generador de
vapor, es decir con la máxima entalpia. Para
el análisis elemental se consideran nulas las
perdidas de calor y de carga en las
cañerías, por lo que esas son las mismas
condiciones con las que entra en la maquina
de expansión (M.C.E.), en la cual produce
trabajo mecánico a expensas de su entalpia,
hasta un valor tal como el correspondiente a
las condiciones entra al condensador, en el
cual cede su valor tal como el
correspondiente a las condiciones del
punto 2, a la salida de la maquina de--
--expansión. Con esas condiciones
entra al condensador, en el cual
cede su calor remanente al medio
(fuente fría) y cambia de estado
pesado a la fase liquida, en las
condiciones del punto 3. en esas
condiciones es tomado por la
bomba, la que eleva la presión del
agua hasta el valor correspondiente
al punto 4, con que entra al
generador de vapor. Allí recibe calor
de la fuente caliente elevando su
temperatura primero punto 5 y
luego, cambiando de estado hasta
las condiciones del punto 1 con la
que vuelve a iniciar el ciclo.

13. Todos los motores han tenido su origen en algún ciclo termodinámico, el cual consta de una
serie de eventos en los que la energía se recibe a un nivel elevado, convirtiéndose en trabajo la mayor
cantidad posible y el resto se vierte en el medio que lo rodea. En 1862, el francés Beau De Rochas
presento un ciclo, el cual fue utilizado por los alemanes Otto y Langen en un motor de cuatro tiempos.
Este motor fue el primero de los motores de ciclo Otto. El ciclo mecánico de un motor Otto de cuatro
tiempos, se completa con cuatro carreras del pistón y dos vueltas de cigüeñal y una del eje de levas.
En un motor de cuatro tiempos de encendido por chispa se introduce al cilindro durante el
proceso de admisión una mezcla de aire y combustible con una proporción determinada como se
aprecia en el esquema de la figura. Durante esta carrera de admisión el pistón se desplaza desde su
punto muerto superior (PMS) hasta su punto muerto inferior (PMI), mientras la válvula de admisión
permanece abierta. Una vez determinado este proceso de llenado, se comprime la mezcla de aire
combustible como se muestra en la figura (b), desplazándose el pistón desde su PMI hasta su PMS.
En esta carrera de compresión permanecen cerradas las válvulas de admisión y de escape.
Terminando este proceso se realiza la combustión de la mezcla aire-combustible, mediante la acción
de una bujía, incrementándose la presión y la temperatura de la mezcla, mientras el volumen
permanece constante en su valor mínimo. Como consecuencia de esta combustión, el pistón es
lanzado de su PMS hasta su PMI, como se observa en la figura ( c). Durante esta carrera de
expansión las válvulas de admisión y escape permanecen cerradas.

14. Al llegar el pistón a su PMI la válvula de escape se abre, iniciándose así el proceso o
carrera de escape en que los productos de combustión son descargados del cilindro hacia la
atmosfera. El proceso de escape esta diseñado en la figura (b). De esta manera el cigüeñal gira
720 grados o dos vueltas para completar los cuatro procesos; de admisión, compresión, expansión
y escape.
En la realidad no se
cumple el ciclo
termodinámico teórico
ya que el ciclo real
funciona sobre un
sistema abierto. Para el
análisis del ciclo teórico
se supone que el ciclo
es cerrado y que el
medio sufre el proceso
del ciclo repetidas
veces. ADMISION COMPRESION EXPANSION ESCAPE

15. El motor diesel es un motor de combustión interna cuyo
funcionamiento se basa en el ciclo Otto, a diferencia que se inyecta
combustible dentro del pistón una vez realizada la compresión de aire.
Esto es, en el prime tiempo la diferencia con el motor encendido por
chispas es que en lugar de entrar una mezcla de aire-combustible entra solo
aire, esto produce que en el segundo tiempo, el aire se comprima y se
caliente cuando llega el pistón a PMS, en ese instante el diese es inyectado.
En el tercer tiempo el diese se enciende a raíz de la presión elevada en la
que se encuentra el aire. El cuarto tiempo es igual al de encendido por
chispa. La relación de compresión de la carga del aire es lo sufrientemente
alta como para encender el combustible inyectado

16. Este motor utiliza varios tipos de combustible, los cuales se
caracterizan por una mayor eficiencia térmica y por las ventajas económicas
para las aplicaciones que tiene.
En los sistemas que funcionan con combustible liquido, se producen
complicaciones térmicas, (en las bombas de inyección, en las boquillas
inyectoras y en las cámaras de combustión en las cuales se realizan los
procesos de entrega, automatización y quema de combustible.
para obtener una combustión limpia, así como para no emplear una
gran cantidad de aire, todo el proceso se realiza en milisegundo. Según el
proyecto de Rudolph Diesel, el motor diesel presenta un sistema de
inyección de combustible en el que la razón de inyección se retarda y se
controla para obtener una presión constante durante el proceso de
combustión.

17. Un ciclo de potencia combinado es un ciclo
basado en el acoplamiento de dos ciclos de potencia
diferentes, de modo que el calor
residual en un ciclo sea utilizado
por el otro, parcial o totalmente,
como fuente térmica. Este ciclo
combinado consiste en la
utilización de un ciclo de turbina
de gas Brayton. Un ciclo superior
es aquel cuyo calor residual tiene
una temperatura que esta por
enzima de la temperatura
máxima del segundo ciclo como lo
muestra la figura.

18. En un ciclo de una turbina de gas, se usa distinta maquinaria para los
diversos procesos del ciclo. Inicialmente el aire se comprime
adiabáticamente en un compresor rotatorio axial o centrifugado. Al final de
este proceso, el aire entra a una
cámara de combustión en la que el
combustible se inyecta y se quema a
presión constante. Los productos de la
combustión se expanden después al
pasar por una turbina, hasta que llegan a
la presión de los alrededores. Un ciclo
compuesto de estos tres pasos recibe el
nombre de ciclo abierto, porque el ciclo no
se completa en realidad.

19. Los ciclos de las turbinas de gas son ciclos abiertos, porque
continuamente se debe alimentar aire nuevo al compresor. Si se desea
examinar un ciclo cerrado, los
productos de combustión que se han
expandido al pasar por la turbina
deben pasar por un intercambiador de
calor, en el que se desecha calor
del gas hasta que se alcanza la
temperatura inicial. El ciclo cerrado de
la turbina de gas se muestra en la figura.