Eficiencia

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALEscuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

“Unidad Culhuacán”

INGENIERÍA MECÁNICA.

LABORATORIO DE MAQUINAS TERMICAS

Prof. Cruz Jiménez Víctor Manuel

Práctica I “EFICIENCIA TERMICA”

-Grupo: 7MM4

-Integrantes del Equipo:

Ferreira Luqueño Ricardo

Jiménez Torres Jonnathan Paris

Fecha de Entrega: 30/Ago./2013

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Unidad Culhuacán

Práctica I. “EFICIENCIA TERMICA”Fecha de Realización:23/Ago./2013

-OBJETIVO:

Calcular la eficiencia real de una maquina térmica de ciclo OTTO por medio de sus condiciones de trabajo como es la presión, temperatura y flujo másico, así como por su volumen geométrico

-INTRODUCCION

¿Qué es una maquina térmica?

Es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión.

Su nombre se debe a que dicha combustión se produce dentro de la máquina en sí misma, a diferencia de, por ejemplo, la máquina de vapor.

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Máquina de vapor, combustión externaTurbina de vapor, combustión interna


-MARCO TEORICO:

¿CÓMO TRABAJAN LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA?

Estos motores trabajan en cuatro tiempos que son la admisión, la compresión, la explosión y el escape.

-En el primer tiempo o admisión el cigüeñal arrastra hacia abajo el émbolo, aspirando en el cilindro la mezcla carburante que está formada por gasolina y aire procedente del carburador.

En el segundo tiempo se efectúa la compresión. El cigüeñal hace subir el émbolo, el cual comprime fuertemente la mezcla carburante en la cámara de combustión.

En el tercer tiempo, se efectúa la explosión cuando la chispa que salta entre los electrodos de la bujía inflama la mezcla, produciéndose una violenta dilatación de los gases de combustión que se expanden y empujan el émbolo, el cual produce



trabajo mecánico al mover el cigüeñal, que a su vez mueve las llantas del coche y lo hace avanzar.

Por último, en el cuarto tiempo, los gases de combustión se escapan cuando el émbolo vuelve a subir y los expulsa hacia el exterior, saliendo por el mofle del automóvil.

Naturalmente que la apertura de las válvulas de admisión y de escape, así como la producción de la chispa en la cámara de combustión, se obtienen mediante mecanismos sincronizados en el cigüeñal.

De acuerdo a la descripción anterior, comprendemos que si la explosión dentro del cilindro no es suave y genera un tirón irregular, la fuerza explosiva golpea al émbolo demasiado rápido, cuando aún está bajando en el cilindro.

Este efecto de fuerzas intempestivas sacude fuertemente la máquina y puede llegar a destruirla

. Cuando esto sucede se dice que el motor está "detonando" o "cascabeleando", efecto que se hace más notorio al subir alguna pendiente.

Indudablemente que este fenómeno también se observa cuando el automóvil está mal carburado, o sea que no tiene bien regulada la cantidad de aire que se mezcla con la gasolina.

Sin embargo, cuando éste no es el caso, el cascabeleo se deberá al tipo de gasolina que se está usando, la cual a su vez depende de los compuestos y los aditivos que la constituyen, o sea de su octanaje.

Eficiencia Térmica de Motor

Un motor de pistones, alimentado con gasolina, no es capaz de alcanzar 100% de eficiencia térmica.

Es decir, no puede aprovechar todo el calor generado por la combustión para transformarlo en fuerza motriz.

Los motores de combustión interna a gasolina son derrochadores, su eficiencia térmica es bastante pobre. Alrededor de 30% de la energía calórica que disponen,



la transforman en movimiento y la otra parte la disipan (pérdida), hacia la atmósfera.

Su popularidad se basa en la agilidad de aceleración que presentan, a diferencia de otros tipos como el diésel, que arrojan mejor eficiencia térmica pero son más lentos.

Rendimiento Calórico

No todos desperdician igual cantidad de calor durante su funcionamiento. Comparando motores de características iguales, se considera más eficiente a aquel que utilice mejor porcentaje de calor para producir fuerza motriz.

Variadas son las razones por la cual un motor puede cambiar su eficiencia térmica.

Como ejemplo podemos mencionar un motor que está siendo refrigerado en exceso. Es decir, su sistema de refrigeración no es el apropiado ya que retira mayor calor que el adecuado.

Como consecuencia de esto el conjunto opera a temperaturas menores y su fuerza motriz decae.


http://www.todomotores.cl/mecanica/fuerza_motor.htm


Calculo de la Eficiencia Térmica de un motor de combustión interna

Durante la carrera de admisión O A, se introduce aire al cilindro a presión atmosférica y el volumen aumenta de V2 a V1.

En el proceso A B (carrera de compresión), la mezcla de aire y combustible se comprime adiabáticamente del volumen V1 a V2, y la temperatura aumenta de TA a TB. El trabajo realizado por el gas es el área bajo la curva AB.

En el proceso B C, la combustión ocurre y se añade la energía térmica Qc al gas.

Esto no es una entrada de energía térmica, sino más bien una liberación de energía térmica del proceso de combustión. Durante este tiempo la presión y la temperatura aumentan rápidamente, aunque el volumen permanece constante. No se efectúa trabajo sobre el gas.

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B

C

D

O

P

V

Qc

Qf

V2 V1

Procesos adiabáticos


En el proceso C D (carrera de potencia), el gas se expande adiabáticamente de lo que origina que la temperatura descienda de TC a TD. El trabajo realizado por el gas es el área bajo la curva CD.

En el proceso D A se extrae la energía térmica Qf del gas a medida que su presión disminuye a volumen constante al abrir una válvula de escape. No se hace trabajo durante este proceso.

En el proceso final de la carrera de escape A O, los gases residuales se expulsan a presión atmosférica, y el volumen disminuye de V2 a V1. El mismo ciclo se repite después.


A

B

C

D

O

P

V

Qc

Qf

V2 V1

Procesos adiabáticos


-DESARROLLO EXPERIMENTAL:

1. Para proceder al cálculo de la eficiencia en la cámara de combustión primero se tomaron medidas de diámetro de las camisas así como la profundidad en el punto muerto superior y punto muerto inferior de esta forma de pudo calcular e volumen. Un dato indispensable para conocer la eficiencia.

Para el ciclo diésel se tomaron medidas como temperaturas de entrada, rendimiento de la mezcla de combustible, presiones, etc, para poder proceder a los cálculos correspondientes

-CONCLUSIONES:

Se pudo comprobar de manera teórica y practica la eficiencia en un ciclo otto y diésel, se da uno cuenta que la parte ideal o teórica difiere bastante de la realidad ya que hay diversos factores que afectan estos procesos, es muy importante conoces para poder solucionar problemas como diseño o tipos de combustibles más eficientes para tener perdidas menores.

-BIBLIOGRAFIA:

Bald, Jim (1998). Adelantos ergonómicos de la cabina del camión. Revista "Auto y Camión Internacional en Español. Volumen 75. Número 1. Enero-Febrero

Fendt (1989).. Nuevas tecnologías para el medio ambiente. Noviembre. Sitio en internet: http://html.rincondelvago.com/motores-de-combustion-interna_1.html


http://html.rincondelvago.com/motores-de-combustion-interna_1.html

http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/oriespa/oriespa.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/elcapneu/elcapneu.shtml#PRENSA


Freudenberger(1998)., Bob. Entendiendo los sistemas de control electrónico del motor. Revista "Auto y Camión Internacional en Español. Volumen 75. Número 1.


http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml

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