Ingeniería mecánica

Nombre del profesor:MC. Felipe Neri Castillo Pérez

Materia: Máquinas de fluidos comprensibles

Nombre del trabajo:Exposicion de la unidad 1

Por:Aguilar Canul Joel

1.1 Definición, clasificación y principio de funcionamiento

Las máquinas de fluido se suelen clasificar según varios principios.

Según la naturaleza del fluido que atraviesa

Según el mecanismo de intercambio energético

Según el sentido del intercambio energética

  Según la naturaleza del fluido que atraviesa

Máquina hidráulica o máquina de fluido incompresible

Máquina térmica o máquina de fluido compresible

Definición:

Es aquella que trabaja con fluidos compresibles, ya sean condensables (caso de la máquina de Vapor) o no condensables (como la turbina de gas). Una máquina térmica es un conjunto de Elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, Mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al Atravesar la máquina. Se trata de una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del Fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.

  Clasificación y principio de funcionamiento

Según el sentido de transferencia de energía las máquinas térmicas pueden clasificarse, según el sentido de transferencia de energía, en:

Máquinas térmicas motoras, en las cuales la energía del fluido disminuye al atravesar la Máquina, obteniéndose energía mecánica en el eje.

Máquinas térmicas generadoras, en las cuales la energía del fluido aumenta al atravesar la Máquina, precisándose energía mecánica en el eje. Según el principio de funcionamiento

Atendiendo al principio de funcionamiento, las máquinas térmicas se clasifican en:

Máquinas volumétricas o máquinas de desplazamiento positivo, cuyo funcionamiento está basado en principios mecánicos e hidrostáticos, de manera que el fluido en algún instante está contenido en un volumen limitado por los elementos de la máquina. En este tipo de máquinas el flujo es pulsatorio. Se dividen a su vez en dos tipos según el movimiento del órgano propulsor: alternativas, cuyo movimiento es rectilíneo; y rotativas, cuyo movimiento es circular.

Turbo máquinas, cuyo funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido y un rodete.

1.2 Componentes y funcionamiento de los sistemas auxiliares de los motores de combustión interna reciprocantes.

ALIMENTACION DE COMBUSTIBLEEl sistema de combustible tiene varios objetivos; entre ellos se pueden mencionar los siguientes:Proporcionar la mezcla adecuada de aire-combustible acorde a las condiciones de operación del vehículoMezclar el aire y el combustible para el mejor aprovechamiento del combustibleDosificar el combustible o la mezcla aire-combustible en la cámara de combustión. Para cumplir con estos objetivos existen diferentes sistemas de combustible entre ellos, se tienen: los sistemas carburados o de admisión natural y los sistemas de inyección que pueden ser por el tipo de inyección:• Sistema carburado o de admisión natural• Sistema de inyección

CARBURADOREl carburador es el dispositivo que hace la mezcla de aire-combustible en los motores de gasolina. A fin de que el motor funcione más económicamente y obtenga la mayor potencia de salida, es importante que la gasolina esté mezclada con el aire en las proporciones óptimas.El carburador posee una división donde la gasolina y el aire son mezclados y otra porción donde la gasolina es almacenada (cuba). Estas partes están divididas pero están conectadas por la tobera principal.

INYECCIONLa inyección de combustible es un sistema de alimentación de motores de combustión interna, alternativo al carburador, que es el que usan prácticamente todos los automóviles europeos desde 1990, debido a la obligación de reducir las emisiones contaminantes y para que sea posible y duradero el uso del catalizador.Este sistema es utilizado, obligatoriamente, en el ciclo del diésel desde siempre, puesto que el combustible tiene que ser inyectado dentro de la cámara en el momento de la combustión (aunque no siempre la cámara está sobre la cabeza del pistón).

En un principio se usaba inyección mecánica pero actualmente la inyección electrónica es común incluso en motores diésel.Los sistemas de inyección se dividen en:Inyección multipunto y mono punto: Para ahorrar costes a veces se utilizaba un solo inyector para todos los cilindros, o sea, mono punto; en vez de uno por cada cilindro, o multipunto. Actualmente, y debido a las normas de anticontaminación existentes en la gran mayoría de los países, la inyección mono punto ha caído en desuso.

Directa e indirecta. En los motores de gasolina es indirecta si se pulveriza el combustible en el colector de admisión en vez de dentro de la cámara de combustión o sea en el cilindro. En los diésel, en cambio, se denomina indirecta si se inyecta dentro de una pre cámara que se encuentra conectada a la cámara de combustión o cámara principal que usualmente en las inyecciones directas se encuentran dentro de las cabezas de los pistones.

ALIMENTACION DE AIREPara llevar a cabo la combustión completa de los hidrocarburos del combustible, es necesario aportar la cantidad suficiente de oxígeno, el cual no está en cantidad mayoritaria en el aire.Cuanto más aire y combustible seamos capaces de introducir en los cilindros del motor, mayor será la potencia que se podrá obtener, pero mayor será la masa de aire necesaria para quemarlo.Este sistema adecua el suministro de aire necesario para combustión en cuanto a su calidad.Es de suma importancia para el funcionamiento y la vida del motor, ya que debe suministrar el aire en cantidad necesaria y además retener partículas sólidas que tiene el aire en suspensión.

Turbo-compresoresLa otra vía para sobrealimentar los motores es utilizando los llamados turbo-compresores, estos dispositivos aprovechan la energía de los gases de escape para mover una turbina en cuyo eje está acoplado un compresor de hélice.

En principio este método es más eficiente que el de compresor Roots ya que no se alimenta de la energía mecánica del motor si no que aprovecha parte de la energía que de todas formas se desecha al exterior con los gases de escape.

IGNICIONIgnición es el proceso de encendido de una sustancia combustible.Todos los motores de combustión interna tienen que disponer de una forma de dar comienzo a la ignición del combustible dentro del cilindro. Dicha forma es a través de la chispa. El sistema de ignición es un dispositivo diseñado y desarrollado para tal finalidad.El sistema de ignición en los motores a gasolina consta de los siguientes componentes:• la batería o acumulador• la bobina o transformador• el distribuidor• el platino-condensador• el módulo de ignición electrónico (vehículosmás recientes)• los cables de ignición• las bujías

ESCAPEEste sistema conduce gases del motor al exterior. Es importante porque ayuda a la expulsión de los gases del motor, a mejorar la combustión y la potencia final obtenida.La función de los motores de combustión interna es la de ayudar a los gases producidos en la combustión a escapar del motor hacia el exterior mejorar la combustión y reducir en algunos casos las emisiones de gases nocivos.Consta de un múltiple de escape, conductos, catalizador, silenciador y en algunas instalaciones, de censores auxiliares.Este sistema funciona bien si el flujo de gases hacia el exterior es continuo, de caudal acorde al régimen de marcha del motor y con pérdidas de carga admisibles requeridas por el fabricante del motor. La calidad del combustible utilizado, es importante en los sistemas con catalizador, ya que éste puede contaminarse.

ENFRIAMIENTOEl sistema de enfriamiento es el que se encarga de que los diferentes componentes del motor se mantengan en temperaturas seguras y así evitar que el motor sufra desgastes prematuros o daños importantes y lograr con ello su máximo rendimiento.Algunas partes del motor que se deben enfriar constantemente son:• Cámara de combustión• Parte alta del cilindro• Cabeza del pistón• Válvulas de escape y de admisión• CilindroOBJETIVO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO• Reducir la temperatura dentro seguros de operación para los diferentes componentes, tanto exteriores como interiores del motor• Disminuir el desgaste de las partes• Reducir el calentamiento de los elementos de la máquina que se mueven unos con respecto a otros• Mantener una temperatura óptima para obtener el mejor desempeño del motor

LUBRICACIONEste sistema es el que mantiene lubricadas todas las partes móviles de un motor, a la vez que sirve como refrigerante.Tiene importancia porque mantiene en movimiento mecanismos con elementos que friccionan entre sí, que de otro modo se engranarían, agravándose este fenómeno con la alta temperatura en el interior del motor.El sistema consta de una bomba de circulación, un regulador de presión, un filtro de aceite, y conductos internos y externos por donde circula.

1.3. Principio de funcionamiento de los motores reciprocantes de combustión externa. Motor Stirling.

Un motor de combustión externa es una máquina que realiza una conversión de energía calorífica en energía mecánica mediante un proceso de combustión que se realiza fuera de la máquina, generalmente para calentar agua que, en forma de vapor, será la que realice el trabajo, en oposición a los motores de combustión interna, en los que la propia combustión, realizada dentro del motor, es la que lleva a cabo el trabajo.

Máquina de VaporPartes que forman la Máquina de Vapor:Caldera: es el componente cuya función es la de calentar el agua hasta convertirla en vapor a alta presión.Lumbreras de entrada y salida (LE, LS): conductos de entrada y salida del vapor.Válvula de entrada (VE): permite la entrada del vapor al contenedor. Si se cierra, se corta todo el suministro de entrada de vapor.Contenedor (C): lugar donde se encuentra la válvula corredera.Válvula corredera (VC): componente que se encarga de regular la entrada y salida de vapor del cilindro. Se compone de una pieza con una cavidad, conectada a una barra que se desplaza hacia la izquierda o derecha por la acción del pistón. Estos desplazamientos hacen posible que se cambie la posición de entrada y salida del vapor para provocar el movimiento de vaivén.

Cilindro (CIL): componente aislado térmicamente (para mantener la temperatura del vapor) que dispone de orificios para la entrada o salida del vapor, y contiene el pistón o émbolo, que se desplaza por su interior debido a la acción del vapor. Para que se desplace dicho pistón, dispone de dos orificios más por los extremos, por los que pasa la barra del pistón.Pistón o émbolo (P): el pistón es un disco que ocupa la sección transversal interna del cilindro, y que está atravesado por una barra en el centro, que lo conecta al sistema de transformación del movimiento de vaivén en movimiento circular.Sistema de cambio de la válvula corredera (MI, MD): se compone de unas manivelas conectadas a la barra de la válvula corredera, que al ser accionadas por un resorte situado en la barra del pistón, hacen que cambie de posición dicha válvula.Biela (B): componente del Sistema de Transformación del Movimiento (STM) que une el pistón con la manivela.

Manivela (M): componente del STM que conecta la biela con el volante y se encarga junto con la biela y el volante de transformar el movimiento de vaivén en un movimiento circular.Volante (V): último componente del STM que, por su fabricación de metal, mantiene el movimiento circular por la propia inercia de su peso.

Funcionamiento de la Máquina de VaporEn primer lugar se calienta agua en la caldera hasta que se obtiene vapor de la misma y es conducido hasta el contenedor (C) por la lumbrera de entrada (LE). Para ello se abre la válvula de entrada (VE). Si se desea cortar el suministro de vapor, por tanto, parar el funcionamiento de la máquina, se debe de volver a cerrar VE. En el momento que el vapor llega al contenedor, pasa al cilindro (CIL) por la lumbrera izquierda (LI). El vapor desplaza el pistón (P) hacia la derecha, moviendo el resorte (R), la biela (B), la manivela (M) y el volante (V). La biela junto con la manivela y el volante, se encargan de traducir el movimiento de vaivén del pistón en un movimiento circular.

Desplazándose el resorte a la derecha, llega un momento que acciona la manivela de cambio derecha (MD), moviendo la válvula corredera (VC), que pasa de tapar a la lumbrera de escape (LES)