Motores de Combustion Externa

 

MAQUINAS TERMICAS

MOTORES DE COMBUSTION EXTERNA

TEMA: QUE ES UNA SEÑAL, FORMAS, MODOS Y MEDIOS DE TRANSMICION

PROF. : ING JORJE JOR JE TAMAYO ALUMNOS: ▪ ALVARADO QUIJIJE DIEGO ▪ QUIMIS ANCHUNDIA BRAULIO ▪

08 DE MAYO DEL 2019 MANTA-MANABI-ECUADOR 

 

Motores de combustión externa

❑

Son aquellos conversores que utilizan también la entalpía de un fluido que evoluciona evo luciona en su interior,

 pero el cual recibe calor desde desde una fuente externa. ❑ La combustión se realiza fuera de la máquina, generalmente para calentar agua que, en forma de vapor, será la que realice el trabajo, Ej.: máquina de vapor. Los motores de combustión externa también  pueden utilizar gas como fluido de trabajo (aire, H2 y He) como en el motor Stirling. (Medina, 2009)

 

Ventajas de los motores de combustión externa

➢

Pueden funcionar directo en cualquier fuente de calor disponible, no apenas una producida por la combustión, así que pueden funcionar en calor de fuentes solares, geotérmicas, biológicas, nucleares o del calor residual de procesos industriales.

➢

La mayoría de los tipos de motores de Stirling tienen el rodamiento y los sellos en el lado fresco o ddee menor temperatura del motor, y requieren menos lubricante comparado con otros tipos del motor de intercambio de calor.

➢

Los mecanismos del motor son en cierto modo más simples que otros tipos del motor de intercambio de calor. No hay válvulas necesarias, y el sistema donde se lleva lleva a cabo la combustión puede ser relativamente simple.

https://la.mathworks.com/products/simulink.html  

Ventajas de los motores de combustión externa

➢

Pueden ser construidos para funcionar silenciosamente y sin un suministro de aire, para el uso aire-independiente de la propulsión en submarinos.

➢

Son extremadamente flexibles. Pueden ser utilizados como CHP (calor y energía combinados) en el invierno y como refrigeradores ref rigeradores en verano. T Teniendo eniendo mayor uso como motores. (Depart (Departamento amento de Física Aplicada III, 2014)

 

Desventajas de los motores de combustión externa

requieren en diferenciales grandes de la temperatura t emperatura para la ✓ Todos los ciclos termodinámicos requier operación eficiente. En un motor de combustión externa, la temperatura del calentador iguala o excede siempre la temperatura de la extensión. Esto significa que los requisitos requi sitos metalúrgicos para el material del calentador son muy exigentes.

✓ La

disipación del calor residual es especialmente complicada porque la temperatura del líquido

refrigerador se mantiene tan inferior como sea posible po sible maximizar la eficacia térmica. Esto aumenta el tamaño de los radiadores, que pueden hacer un poco difícil el tamaño del motor motor.. Junto con el costo de los materiales, uno de los factores que limitan l imitan la adopción de los motores Stirling como motores automotores.

 

✓ Un motor Stirling no puede

comenzar su funcionamiento inmediatamente; necesita literalmente

“calentar”. Esto es verdad de todos los motores de combustión externa, pero el tiempo de

calentamiento puede ser más corto para los motores Stirling que para par a otros de este tipo tales como motores de vapor. ✓ Algunos

motores utilizan el aire o el nitrógeno como el fluido operante. Estos gases tienen

densidad de una energía mucho menor lo que aumenta los costos del motor, pero son más convenientes de utilizar, y reducen al mínimo los problemas de la contención y de la fuente. (Medina, 2009)

 

Máquina de vapor ❖ La

máquina de vapor fue el primer dispositivo d ispositivo mediante el cual se pudo

transformar el calor en energía mecánica con resultados satisfactorios. La energía procedente de la combustión del carbón, del petróleo, o de otro combustible, transmitida al agua contenida en una caldera puede  producir vapor a alta presión, cuya energía se transforma parcialmente parcialmente en energía mecánica y es capaz de accionar una maquinaria o un generador eléctrico. ❖ En

1775 James Wall Wall diseño una máquina de vapor para usos múltiples,

que tuvo gran acogida en la industria mecánica y metalúrgica, la textil y la alimenticia. Pronto comenzó a pensar en la utilización para el trasporte, de esta forma se crearon los primeros buques de vapor.

 

Máquinas atmosféricas ❑ Las

primeras máquinas de vapor fueron llamadas con

 bastante frecuencia máquinas atmosféricas, atmosféricas, puesto que era la presión de la atmósfera la que proporcionaba la fuente motriz. ❑ Figura

esquemática de una máquina o planta de vapor. El

agua es bombeada a un calentador donde dond e hierve y se evapora al aumentar la presión del cilindro para empujar al pistón hasta enfriarse a la temperatura y presión del condensador en el cual condensa y vuelve a ser bombeada  para completar el ciclo. (Saiz, 2013)

La tr tran ansf sfor orma maci ción ón en ener energí gíaa me mecá cáni nica ca se prod produc ucee en dos dos fa fase ses: s: ❖ ❖

En la caldera la energía calorífica calienta el agua hasta conv conver erti tirl rlaa en vapo vaporr, el cual cual se expa expand ndee y ge gene nera ra pres presió ión. n. La pres presió iónn del vap vapor se ut utiili lizza para para hace hacerr func funcio iona narr la lass part partes es me mecán cánica icass de la máqui máquina. na.

 

Motor Stirling ❑ El motor Stirling

fue inventado en 1816 por el reverendo escocés Robert

Stirling, el objetivo era tener un motor menos peligroso que las máquinas de vapor. El principio de funcionamiento en términos simples, es el trabajo mecánico realizado por la expansión (cuando se calienta) y contracción (cuando se enfría) de un gas en un recinto cerrado. ❑ El motor cuenta con un

mecanismo (desplazador) que hace que el gas

(aire) pase de la zona fría a la zona caliente y luego a la zona fría nuevamente, produciéndose consecuentemente su tendencia a la expansión y su posterior contracción. ❑ Este motor presenta muchas ventajas tales como

sencillez y versatilidad,

diversidad de fuentes de calor para su funcionamiento, bajo coste, muy eficiente. (Glez, 2011)

 

Etapas del ciclo Stirling

✓ Expansión isotérmica isotérmica 1-2: en esta es

en la cual se añade calor

desde el sumidero ✓ Regeneración a volumen constante 2-3: etapa en la

cual se

transfiere calor del fluido de trabajo al regenerador regenerador.. ✓ Compresió Compresiónn isotérmica 3-4:

etapa durante la cual se rechaza

calor hacia el sumidero. ✓ Regeneración

a Volumen Constante 4-1: etapa en la cual se

transfiere calor desde el regenerador hacia el fluido de trabajo.

 

Funcionamiento del motor Stirling

➢ El

aire que hay debajo del desplazador se calienta y se

expande. ➢ El diafragma es presionado por la expansión del aire

y el

desplazador es empujado hacia abajo por la polea. ➢ El aire es empujado hacia,

donde se enfría.

➢ El diafragma es estirado hacia abajo

por la contracción del

aire. El desplazador empieza a subir. (Departamento de Fisica Fisi ca Apli Aplicada cada III, 2014)