Motores Reciprocantes de Combustión Interna y Turbinas de Gas-periodo 1

MOTORES RECIPROCANTES DE COMBUSTIÓN INTERNA Y TURBINAS DE GAS. UNIDAD 2.

MOTORES RECIPROCANTES. • Motores Térmicos

Qué es un motor?

• Motores de Combustión Interna. • Motores de Combustión Externa.

Es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el sistema

• Motores Eléctricos.

MOTORES RECIPROCANTES. Qué es un movimiento reciprocante?

Movimiento oscilante de un cuerpo en una dirección alternándose con otro en sentido contrario.

MOTORES RECIPROCANTES.

Entonces… Qué es un motor reciprocante?

MOTORES RECIPROCANTES.

MOTORES RECIPROCANTES. • Dos tiempos.

Cómo se clasifican? • Cuatro tiempos.

MOTORES RECIPROCANTES. Cómo se clasifican?

Dos tiempos.

• Barrido, admisión y Compresión de la mezcla aire combustible.

• Combustión y Escape de los gases de combustión.

MOTORES RECIPROCANTES. Cómo se clasifican? • Admisión del aire o de la mezcla aire-combustible

Cuatro tiempos.

• Compresión del aire o de la mezcla. • Expansión de los gases de combustión. • Escape de los gases de combustión.

MOTORES RECIPROCANTES. Cómo se clasifican?

Dos tiempos.

Cuatro tiempos.

MOTORES RECIPROCANTES.

• Ciclo de Otto. Cómo operan los motores reciprocantes? • Ciclo Diésel.

CICLO OTTO. • Un ciclo Otto ideal modela el comportamiento de un motor de explosión. • también conocido por motor a encendido por chispa. • El ciclo Otto es el ciclo termodinámico que se aplica en los motores de combustión interna de encendido provocado, Se caracteriza porque en una primera aproximación teórica, todo el calor se aporta a volumen constante.

Cuáles son los DOS tipos de motores que se rigen bajo el ciclo OTTO?

CICLO OTTO. • Dos tiempos. Cuáles son los DOS tipos de motores que se rigen bajo el ciclo OTTO?

• Cuatro tiempos.

CICLO OTTO.

Descripción termodinámica del ciclo Otto.

CICLO OTTO. • Admisión (1): El pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de mezcla (aire + combustible) en la cámara. Esto se modela como una expansión a presión constante (ya que al estar la válvula abierta la presión es igual a la exterior). En el diagrama PV aparece como la línea recta E→A. • Compresión (2): El pistón sube comprimiendo la mezcla. Dada la velocidad del proceso se supone que la mezcla no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el proceso es adiabático. Se modela como la curva adiabática reversible A→B, aunque en realidad no lo es por la presencia de factores irreversibles como la fricción. • Combustión : Con el pistón en su punto más alto, salta la chispa de la bujía. El calor generado en la combustión calienta bruscamente el aire, que incrementa su temperatura a volumen prácticamente constante (ya que al pistón no le ha dado tiempo a bajar). Esto se representa por una isócora B→C. Este paso es claramente irreversible, pero para el caso de un proceso isócoro en un gas ideal el balance es el mismo que en uno reversible.

CICLO OTTO. • Expansión (3)La alta temperatura del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él. De nuevo, por ser un proceso muy rápido se aproxima por una curva adiabática reversible C→D. • Escape (4)Se abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla fría en la siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues intercambia masa con el exterior. No obstante, dado que la cantidad de aire que sale y la que entra es la misma podemos, para el balance energético, suponer que es el mismo aire, que se ha enfriado. Este enfriamiento ocurre en dos fases. Cuando el pistón está en su punto más bajo, el volumen permanece aproximadamente constante y tenemos la isócora D→A. Cuando el pistón empuja el aire hacia el exterior, con la válvula abierta, empleamos la isobara A→E, cerrando el ciclo.

CICLO DIÈSEL. • son motores a pistón con similares componentes a los detallados para los que cumplen con el ciclo Otto. • Aunque: no poseen sistema de encendido. • Difiere totalmente el sistema de alimentación y en general todos los componentes son más robustos a igualdad de potencia (esto último debido a las mayores relaciones de compresión).

Cuáles son los DOS tipos de motores que se rigen bajo el ciclo DIESEL?

CICLO DIÈSEL.

Cuáles son los DOS tipos de motores que se rigen bajo el ciclo DIESEL?

• Dos tiempos.

• Cuatro tiempos.

CICLO DIÈSEL.

CICLO DIÈSEL.

Descripción termodinámica del ciclo Diesel.

Conclusiones.

MOTOR WANKEL. Félix Wankel. El motor Wankel es un tipo de motor de combustión interna, que utiliza rotores en vez de los pistones.

• Puede ser eléctrico?

NOOOOO !!!

• Puede ser térmico?

NOOOOO !!!

• Puede ser de combustión interna?

UNICAMENTEEEE !!!

MOTOR WANKEL. Videítosss para decimas…

MOTOR WANKEL.

MOTOR WANKEL.

MOTOR WANKEL.

MOTOR WANKEL.

• Ciclo de Otto? Cómo operan los motores rotatorios? • Ciclo Diésel?

MOTOR WANKEL. • Dos tiempos?

Cómo se clasifican? • Cuatro tiempos?

MOTOR WANKEL. Un motor Wankel, más conocido como “motor rotativo” es un tipo especial de motor de combustión interna que se caracteriza porque está constituido por una cámara de combustión en la que un rotor hace posible que se produzcan los cuatro tiempos de la combustión de gasolina, pero contando con un movimiento constante y sin “tiempos muertos”. Es decir, el rotor gira constantemente mientras se efectúa la admisión, compresión y combustión de combustible, seguido por el escape de los gases resultantes.

MOTOR WANKEL. Y entonces…???

En cierto modo podemos decir que es un motor de cuatro tiempos que se comporta como uno dos tiempos.

MOTOR WANKEL. Un motor rotativo necesita bielas?

Noooooo!!!

Un motor rotativo necesita cigüeñal?

siiiiiii!!!

Un motor rotativo necesita válvulas?

Noooooo!!!

MOTOR WANKEL Ventaja s Menos piezas móviles: el motor Wankel tiene menos piezas móviles que un motor convencional, Esto contribuye a una mayor fiabilidad. Movimientos suaves: todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo sentido, en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que está sometido un pistón. Un motor Wankel de dos rotores equivale en uniformidad de par a un motor de 6 cilindros alternativo. Menor velocidad de funcionamiento: dado que los rotores giran a 1/3 de la velocidad del eje y al tocar el estator, las piezas principales del motor se mueven más lentamente que las de un motor convencional, aumentando la fiabilidad. Menores vibraciones: dado que las inercias internas del motor son muy pequeñas (no hay bielas, ni volante de inercia, ni recorrido de pistones, ni movimiento), solo se producen pequeñas vibraciones en la excéntrica.

MOTOR WANKEL Desventaj as Emisiones: es más complicado ya que trabaja igual que un motor de 2 tiempos. Costos de mantenimiento: al no estar tan difundido, su mantenimiento resulta más complejo por la dificultad en encontrar personal con formación adecuada en este tipo de motor. Consumo: Hace mas ciclos, mas succiones y descargas. Sincronización: la sincronización de los distintos componentes del motor debe ser muy buena para evitar que el encendido de la mezcla se inicie antes de que el pistón rotativo se encuentre en la posición adecuada. Si el encendido es precoz, empujará en sentido contrario al deseado, pudiendo averiar el motor. Freno motor: El motor rotativo Wankel, como los motores de 2T, tiene menos freno motor que los motores alternativos de 4T, por lo que los sistemas que lo usan precisan unos frenos de mayores

COMBUSTIBLES. • Aire. En los motores usualmente se quema…?

• Combustible.

COMBUSTIBLES. Aire. Aire seco

O2 N2 Ar CO2

Combustible. GasolinaACPM Diés el

Aire húmedo

21% 75% 4%

O2 N2 Ar CO2 Vapo r

C H2 4%

Azufre

86 % 14 % 1%

Alcohole s

PARAMETROS DE LA MAQUINA.

Qué es un parámetro?

Variable. Factor.

Que se debe consider ar

• Analiz a. • Critica r • ELEGI R.

PARAMETROS DE LA MAQUINA.

Parámetros de operación.

Aportan información actualizada y precisa para ayudar a la elección de sistemas petroleros.

PARAMETROS DE LA MAQUINA. • Elegir correctamente el sistema. Importancia de los parámetros de operación.

• Mejorar el sistema. • Condiciones de operación del sistema. • Condiciones de seguridad.

PARAMETROS DE LA MAQUINA. • Potencia. (HP). • Eficiencia. • Velocidad.

En que parámetros se pensaría para elegir un motor?

• Condiciones ambientales. • Determinación de la fuente de alimentación. • Ciclos. • Espacio físico . • Economía. • Stop de Bodega.

Conclusiones?

Preguntas?

TURBINAS DE GAS. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO.

• El aire es absorbido en primer lugar hacia el interior de la turbina. • Donde se comprime. • Se mezcla con el combustible y se enciende. • El gas caliente resultante se expande a gran velocidad a través de una serie de álabes de forma aerodinámica transfiriendo la energía creada en la combustión para hacer girar un eje de salida.

TURBINAS DE GAS. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO.

TURBINAS DE GAS. • Una turbina de gas es un motor térmico rotativo de combustión interna. • Se puede decir que una turbina es un aparato de conversión de energía. • Energía almacenada en el combustible en energía mecánica útil en forma de energía rotacional. • El término "gas" se refiere al aire ambiente que es absorbido y pasa al interior de la turbina y es utilizado como medio de trabajo en el proceso de conversión de la energía.

TURBINAS DE GAS. AREAS DE APLICACIÒN.

• Propulsión de aviones con motores turborreactores y de hélice. • Propulsión de barcos rápidos, locomotoras y vehículos de carga rápidos. • Propulsión de generadores eléctricos en centrales energéticas. • Propulsión de compresores y bombas en la extracción de gas natural y aceite.

TURBINAS DE GAS. TIPOS DE TURBINAS.

• Turbina de gas Aero derivadas. • Turbina de cámara de combustión tipo silo. • Turbina de gas industriales. • Turbina mono eje. • Turbina de cámara de combustión tubo anular. • Turbina de cámara de combustión anular. • Turbina multieje.

TURBINAS DE GAS. COMPONENTES BASICOS.

• Compresor. • Cámara de combustión. • Turbina de expansión. • Carcasa. • Escape • Succión

TURBINAS DE GAS.

TURBINAS DE GAS.

TURBINAS DE GAS

TURBINAS DE GAS CICLO BRAYTON. P vs V

•  Compresión adiabáti

ca. • Calentamiento isobá rico. • Expansión adiabática.

TURBINAS DE GAS CICLO BRAYTON.

T vs S ???

TURBINAS DE GAS CICLO COMBINADO

coexistencia de dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajo es el vapor de agua y otro cuyo fluido de trabajo es un gas producto de una combustión.

• Turbina de gas. • Turbina de vapor.

TURBINAS DE GAS CICLO COMBINADO

https://www.youtube.com/watch?v=9q--NQ-3IDw

PREGUNTAS?