Maquinas de combustion

El estudio de las maquinas de combustion es de suma importancia en el ámbito de las maquinas térmicas, por esta razón conoceremos mas a fondo su funcionamiento, y los ciclos que cumplen cada una de ellas

1. MAQUINAS DE COMBUSTIÓN EXTERNA E INTERNA Prof : ING. Lennys Betancourt MM02 Bachiller: Francelys Barrios C.I: 27.878.733 El Tigre, Noviembre de 2020

2. PLANTAS DE ENERGÍA DE VAPOR La primera aplicación del vapor como fuerza motriz orientada a la obtención de energía se desarrolló con la turbina a reacción de Hero (150 a.a . de J.C.) Thomas Newcomen I nvento una máquina térmica de un cilindro abierto por arriba, en el interior se deslizaba un émbolo, el que iba unido por una cadena en sus extremos de un balancín fijo en su punto medio y en el otro extremo llevaba un contrapeso capaz de levantar el émbolo. El vapor introducido expulsaba el aire y se enfriaba y condensaba el vapor, mediante un chorro de agua, al crear un vacío parcial, permitía a la presión atmosférica impulsar el embolo hacia abajo. James Watt P erfeccionó el invento de Newcomen , evitando el alternativo calentamiento y enfriamiento del cilindro y su cambio consistió en producir la condensación del vapor, en otro recipiente la “cámara de vacío”, como lo llamó y redujo el consumo de vapor en 75%. Esta innovación pudo impulsar una bomba hidráulica y mover los fuelles de fundición No es mas que una maquina o dispositivo de ingeniería, donde la energía química se transforma en energía térmica. Generalmente es utilizado en tuberías de vapor para generar vapor, y produce suficiente energía para hacer funcionar una turbina y producir electricidad.

3. MÁQUINAS DE COMBUSTIÓN EXTERNA Son aquellas que transforman la energía calórica en energía mecánica Generalmente este proceso se desarrolla en una caldera, donde se calienta el agua y estando en forma de vapor ejerce la función de fluido activo. PARTES DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN EXTERNA Cilindro: Pistón Válvulas Biela Cigüeñales Cojinetes FUNCIONAMIENTO Combustión: El aire se expande ante el aumento de temperatura y procede a elevar la presión. Expansión: Una vez sube la presión, se activa el pistón hacía arriba y este movimiento del pisto arrastra la manivela Refrigeración: El aire se traslada al espacio frio de la maquina, disminuyendo la presión. Contracción: El aire se contrae lo que hace que el pistón se eleve MAQUINAS QUE UTILIZAN COMBUSTIÓN EXTERNA Motores de vapor: Utilizan agua como fluido, tanto en estado liquido como gaseoso. Motores de turbinas de vapor: El vapor pasa por una turbina donde pierde presión pero al mismo tiempo gana velocidad.

4. MÁQUINAS DE COMBUSTIÓN INTERNA En este la combustión se da en el interior de sí mismo, es decir, dentro del cilindro. Es un proceso donde se transforma la energía química del combustible en energía mecánica. FUNCIONAMIENTO Admisión: Baja el pistón del cilindro y aspira la mezcla de aire/combustible a través de la válvula de admisión. En este instante la válvula de salida esta cerrada Compresión: Las dos válvulas se cierran sube el pistón y comprime la mezcla de carburante; hay energía potencial. Explosión : Es aquí cuando la bujía emite una chispa en la mezcla que produce la ignición. Escape: Sube de nuevo el pistón y abre la valvula de escape, dejando salir los gases que se producen en la explosión TIPOS DE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Motores ciclo de Otto: Es el motor convencional de gasolina que funciona a 4 tiempos. Su funcionamiento se basa en la conversión de energía química en energía mecánica a partir de la ignición producto de la mezcla carburante de aire y combustible. Motores ciclo diésel: Emplean como combustible el gasoil (conocido mayormente como Diesel ). Esta clase de motor emplea compresión para el encendido, en vez de una chispa.

5. CICLO DE OTTO Se trata de un ciclo termodinámico en donde, teóricamente, el calor se aporta a un volumen constante Las fases que comprende el ciclo de OTTO son: Se dice que son fases teóricas porque, lo normal es que las fases ocurran traslapadas y no de manera líneas. Es decir, antes que una fase termine ya ha comenzado la otra

6. CICLO DIÉSEL Un ciclo diésel ideal es un modelo simplificado de lo que ocurre en un motor diésel. En este el aire se comprime adiabáticamente con una proporción de compresión típica entre 15 y 20. Esta compresión eleva la temperatura al valor de encendido de la mezcla de combustible que se forma, inyectando el mismo una vez que el aire esta comprimido. El ciclo estándar de aire ideal, se organiza como un proceso adiabático reversible, seguido de un proceso de combustión a presión constante, luego una expansión adiabática para una descarga de potencia y finalmente una expulsión de humos isovolumetrica .

7. CICLO MIXTO Es una tecnología que combina una turbina de gas y una turbina de vapor de condensación de forma que aumenta la eficiencia, en este caso de grande centrales productoras de electricidad Con el ciclo mixto se genera electricidad en dos etapas utilizando una única fuente de energía, gas natural. Primera etapa: El gas natural es inyectado en el combustor junto con el aire de combustión que ha sido previamente filtrado y comprimido en el compresor interno de la turbina de gas. en el combustor se produce el proceso de combustión a alta presión. La energía de los gases de combustión se expanden, hace girar el eje principal de la turbina de gas que, acoplado al generador, trasforma la energía mecánica en eléctrica Segunda etapa: Los gases de escape de la turbina circulan a través de la caldera donde se recupera la mayor parte de calor que contienen en forma de vapor recalentado. Este vapor se expansiona en una turbina de vapor acoplada a un alternador. El vapor expandido a baja presión a la salida de la turbina pasa a un condensador donde el agua, otra vez en fase liquida, se introducirá en la caldera, cerrando el ciclo.

8. CICLO DE BRAYTON También conocido como ciclo joule o ciclo froude . Es un ciclo termodinámico consistente, en su forma más sencilla, en una etapa de compresión adiabática , una etapa de calentamiento isobárico y una expansión adiabática de un fluido termodinámico compresible . El ciclo Brayton , el cual ahora se usa solo para turbinas de gas, fue el primero que se utilizo con maquinas reciprocantes . El mismo Brayton ideo una maquina reciprocante que quemaba aceite con la inyección del combustible directa al cilindro, y un compresor que estaba separado del cilindro de potencia. El ciclo de Brayton pasa por diferentes fases Admisión : El aire frío y a presión atmosférica entra por la boca de la turbina. Compresor : El aire es comprimido y dirigido hacia la cámara de combustión mediante un compresor (movido por la turbina ). Cámara de combustión: En la cámara, el aire es calentado por la combustión del queroseno . Escape: Por último, el aire enfriado (pero a una temperatura mayor que la inicial) sale al exterior.