COMO TRABAJA UN MOTOR CON CICLO DUAL
viernes, 6 de marzo de 2020
domingo, 16 de octubre de 2016
CICLO RANKINE
INTRODUCCIÓN
Las centrales térmicas con turbinas de vapor basan su municionamiento en el ciclo de Rankine, las cuales producen actualmente la mayor parte del consumo de la energía eléctrica que se consume mundialmente.
La evolución de las centrales térmicas va a la par de las mejoras en el rendimiento térmico del ciclo termodinámico, ya pequeñas mejoras en el rendimiento significan grandes ahorros en el gasto del combustible. La idea es aumentar la temperatura del vapor a la salida del generador de vapor, o disminuir la temperatura del fluido de trabajo en el condensador, para incrementar el rendimiento del ciclo de potencia.
CICLO BÁSICO DE RANKINE
La representación de este ciclo en los diagramas T-s y h-s, es mediante dos procesos isobáricos y dos procesos adiabáticos isoentrópicos, esto es
Al aplicar la primera ley de la Termodinámica a cada elemento que conforma el ciclo, se tiene:
Cómo trabaja una Turbina de Vapor?
Las centrales térmicas con turbinas de vapor basan su municionamiento en el ciclo de Rankine, las cuales producen actualmente la mayor parte del consumo de la energía eléctrica que se consume mundialmente.
La evolución de las centrales térmicas va a la par de las mejoras en el rendimiento térmico del ciclo termodinámico, ya pequeñas mejoras en el rendimiento significan grandes ahorros en el gasto del combustible. La idea es aumentar la temperatura del vapor a la salida del generador de vapor, o disminuir la temperatura del fluido de trabajo en el condensador, para incrementar el rendimiento del ciclo de potencia.
CICLO BÁSICO DE RANKINE
La representación de este ciclo en los diagramas T-s y h-s, es mediante dos procesos isobáricos y dos procesos adiabáticos isoentrópicos, esto es
Al aplicar la primera ley de la Termodinámica a cada elemento que conforma el ciclo, se tiene:
Planta termoeléctrica de CFE México
Cómo trabaja una Turbina de Vapor?
Steam Turbine Power Plant
MHI Steam Turbine
Como trabaja el condensador de Vapor?
Como trabaja una Caldera?
Como trabaja una Generador de Vapor?
Como trabaja el condensador de Vapor?
Como trabaja una Caldera?
Como trabaja una Generador de Vapor?
Considerando que hay un flujo de vapor mv en kg/s, se pueden determinar las potencias de la turbina de vapor y la bomba de recirculación mediante:
CICLO RANKINE CON DOS RECALENTAMIENTOS
La introducción de un recalentador en el ciclo Rankine mejora el rendimiento termodinámico y reduce el contenido de humedad del vapor en las ultimas etapas de expansión de la turbina. Las gotas de humedad actúan como un abrasivo sobre los alabes desgastandolos, efecto que es indeseable para una mayor duración de la turbina de vapor.
CICLO RANKINE CON DOS RECALENTAMIENTOS
La introducción de un recalentador en el ciclo Rankine mejora el rendimiento termodinámico y reduce el contenido de humedad del vapor en las ultimas etapas de expansión de la turbina. Las gotas de humedad actúan como un abrasivo sobre los alabes desgastandolos, efecto que es indeseable para una mayor duración de la turbina de vapor.
Como se genera electricidad?
"Alabama Power's Plant Miller"
jueves, 16 de junio de 2016
Motor Otto
Nikolaus August Otto
Ingeniero alemán que perfeccionó el motor de combustión interna (Holzhausen, Nassau, 1832 - Colonia, 1891). En 1861 diseñó un primitivo motor de combustión interna, que consumía gas de alumbrado; para su comercialización se asoció con el industrial Eugen Langen y fundaron juntos una fábrica en Colonia (1864).
En 1876 perfeccionó aquel modelo aplicando el ciclo de cuatro tiempos que había patentado Alphonse Beau de Rochas seis años antes; desde entonces se llama ciclo de Otto al ciclo de cuatro tiempos (admisión, compresión, explosión y escape) que desarrollan los cilindros de estos motores durante dos vueltas completas del cigüeñal, pues fue Otto el primero en ponerlo en práctica construyendo un motor de cuatro tiempos como los que constituyen la base de los motores de los automóviles modernos.
Al hacerlo proporcionó el primer motor eficaz alternativo a la máquina de vapor, abriendo una nueva era en la industria. No obstante, fue uno de sus colaboradores, Daimler, quien dio el paso definitivo -una vez abandonados los talleres de Otto- introduciendo la gasolina como combustible. A pesar del éxito económico inicial de sus motores, Otto perdió la patente en 1886, al descubrirse la anterioridad del invento de Beau de Rochas.
Primer motor Otto 1867
Como funciona
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Funcionamiento en linea Motor Otto
Diferencias entre Carburación e Inyección
Ciclo Atkinson (retardo en valvula de admisión en aproximadamente 20°)
Comparación de Ciclos Otto y Atkinson
Motor con inyección de agua para mejorar potencia y rendimiento.
Inyección de agua ¿ Como funciona?
Comparación de Ciclos Otto y Atkinson
Inyección de agua ¿ Como funciona?
MOTOR ROTATORIO LIQUID PISTON
La idea no es nueva. El motor Wankel de 1924 es el motor de tipo rotatorio más conocido que existe, pero tiene mayor costo de mantenimiento y mayores emisiones. En lugar de un rotor triangular, el X2 se basó en un diseño de rotor redondeado tipo lóbulo en una cámara de triangular.
En comparación, el motor X2 es casi un motor Wankel. Un Liquid Piston de 220 hp pesa solo 13 kg y mide 25X25x20 cm.
Motor Audi a4 2.0 turbo
jueves, 9 de junio de 2016
TURBINA DE VAPOR
Turbina de Vapor
La turbina de vapor es una maquina térmica que transforma la energía calorífica en trabajo mecánico, una de sus aplicaciones es en las plantas termoeléctricas para producir electricidad. En el siguiente video se muestra como se transforma la energía termica del vapor en trabajo mecánico
El siguiente vídeo, muestra como trabaja la turbina de vapor en conjunto con el condensador, bomba de recirculación de alta presión y el generador de vapor en una termoeléctrica para generar energía eléctrica con vapor de alta presión.
El siguiente video muestra el funcionamiento típico de una de las plantas Termoeléctricas de las instalaciones de la Comisión Federal de Electricidad en México.
Da un click en la figura para ver el video
sábado, 21 de mayo de 2016
REFRIGERACION
Refrigeración Balance Termodinámico
El arte de la refrigeración basado en el hielo natural es muy antiguo y se practicó mucho antes de construirse cualquier máquina térmica. Hay escritos chinos, anteriores al primer milenio A.C. que describen ceremonias religiosas para llenar en invierno y vaciar en verano sótanos de hielo. Los antiguos romanos utilizaban el hielo de los Apeninos, y según Las mil y una noches, en la Edad Media caravanas de camellos transportaban hielo desde el Líbano a los palacios de los califas en Damasco y Bagdad.
La primera máquina de refrigeración continua realmente operativa fue la construida en 1874 por Carl Ritter von Linde (Berndorf 1842 - Munic 1934 ). William Hampson y Carl von Linde presentaron de forma independiente la patente del ciclo en 1895, que se comercializó por General Electric hasta 1927. Actualmente los refrigeradores domésticos son modelos más prácticos y amigables con el ambiente, y funcionan a través de un sistema de compresión de gas.
Balance Termodinámico de Ciclo de Refrigeración
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| Publicada 21/5/16 Academia Térmicas ESIME AZC. Derechos Reservados Prof: Jesús Reyes Z |
El ciclo de refrigeración por compresión de vapor es el que más se utiliza en refrigeradores, sistemas de acondicionamiento de aire y bombas de calor. Se compone de cuatro procesos.
Balance de energía en partes principales
2-3 Rechazo de calor a presión constante en el condensador.
3-4 Estrangulamiento isoentálpico en la válvula termostática de expansión.
4-1 Absorción de calor a presión constante en el evaporador (efecto refrigerante).
Los refrigeradores son máquinas cíclicas y los fluidos de trabajo utilizados en los ciclos de refrigeración se llaman refrigerantes ( se pueden descargar las propiedades termodinámicas de algunos refrigerantes al final en los enlaces correspondientes).
En el ambiente de la refrigeración, El calor que se retira en el evaporador, se conoce como la capacidad de enfriamiento del equipo, y usualmente se emplea la tonelada de refrigeración (TR) como una medida de esta capacidad, cuyo equivalente en kW es.
Los equipos mas usuales que vemos a diario, es el refrigerador domestico y los equipos de acondicionamiento de aire para casas habitación en el siguiente vídeo podemos ver como funcionan estos equipos.
Otra máquina que transfiere calor de un medio de baja temperatura a otro de alta temperatura es la bomba de calor. Los refrigeradores y las bombas de calor son esencialmente lo mismo; únicamente. difieren en sus objetivos. El objetivo de un refrigerador, es mantener el espacio refrigerado a baja temperatura, en tanto que el de una bomba de calor es mantener un espacio caliente a temperatura alta.
El desempeño de los refrigeradores y las bombas de calor se expresa en términos del coeficiente de operación. (COP), definido como.
En el ambiente de la refrigeración, El calor que se retira en el evaporador, se conoce como la capacidad de enfriamiento del equipo, y usualmente se emplea la tonelada de refrigeración (TR) como una medida de esta capacidad, cuyo equivalente en kW es.
1TR = 3.517 kW
1TR = 12000 BTU/hr
1TR = 3024 kCal/hr
En el siguiente vídeo, se muestra como trabaja el ciclo de refrigeración por compresión de vapor y la función que tiene cada uno de los componentes.
Refrigerador domestico
Mini Split
Los equipos mas usuales que vemos a diario, es el refrigerador domestico y los equipos de acondicionamiento de aire para casas habitación en el siguiente vídeo podemos ver como funcionan estos equipos.
Otra máquina que transfiere calor de un medio de baja temperatura a otro de alta temperatura es la bomba de calor. Los refrigeradores y las bombas de calor son esencialmente lo mismo; únicamente. difieren en sus objetivos. El objetivo de un refrigerador, es mantener el espacio refrigerado a baja temperatura, en tanto que el de una bomba de calor es mantener un espacio caliente a temperatura alta.
El desempeño de los refrigeradores y las bombas de calor se expresa en términos del coeficiente de operación. (COP), definido como.
El funcionamiento de una bomba de calor lo podemos ver en el siguiente vídeo.
Bomba de calor
Downloads de refrigerantes.
Tablas de propiedades termodinámicas de refrigerantes en pdf, para descargar la tabla, da click en el refrigerante deseado.
R134A
R404A
R410A
R22
R717(NH3 saturado)
R717(NH3 recalentado)
Diagramas presión entalpía de refrigerantes en pdf, para descargar el diagrama P-h, da click en el refrigerante deseado.
R134A
R404A
R410A
R22
R717(NH3 saturado)
R717(NH3 recalentado)
Diagramas presión entalpía de refrigerantes en pdf, para descargar el diagrama P-h, da click en el refrigerante deseado.
R404A
R410A
R22
R717
domingo, 11 de octubre de 2015
martes, 14 de julio de 2015
domingo, 17 de mayo de 2015
Escala de Temperaturas
Lord Kelvin (1848) establece a partir del teorema de Carnot una nueva escala de temperaturas que no depende de las propiedades del cuerpo.
LA TEMPERATURA Y LA LEY DE LOS GASES IDEALES
Estableciendo un número cualquiera de máquinas de Carnot, sí el trabajo de todas las máquinas es igual.
Sea Tf = 0°C la temperatura absoluta de fusión del hielo y Te = 100°C la temperatura absoluta de ebullición del agua, dividiendo en cien el intervalo.
Realizando experimentalmente un ciclo de Carnot entre estas dos temperaturas, se obtendrá un rendimiento de η.
Siendo la escala Termodinámica de temperaturas.
BAJAS TEMPERATURAS
LA TEMPERATURA Y LA LEY DE LOS GASES IDEALES
Estableciendo un número cualquiera de máquinas de Carnot, sí el trabajo de todas las máquinas es igual.
Sea Tf = 0°C la temperatura absoluta de fusión del hielo y Te = 100°C la temperatura absoluta de ebullición del agua, dividiendo en cien el intervalo.
Realizando experimentalmente un ciclo de Carnot entre estas dos temperaturas, se obtendrá un rendimiento de η.
Siendo la escala Termodinámica de temperaturas.
BAJAS TEMPERATURAS
Bomba de Calor
Una bomba de calor es un dispositivo mecánico que transporta energía térmica de una región a baja temperatura a una región a temperatura mayor. La figura es una representación esquemática de una bomba de calor. La temperatura exterior es Tf y la energía térmica absorbida por el fluido circulante es Qf. La bomba de calor realiza un trabajo W sobre el fluido, y la energía térmica transferida de la bomba de calor hacia el interior del edificio es Qc.
La eficacia de la bomba de calor, en el modo de calentamiento, se describe en función de un número conocido como el coeficiente de operación, COPbc. Éste se define como la razón entre el calor transferido al depósito y el trabajo que se requiere para transferir el calor.
Una máquina térmica en un ciclo de Carnot que opere a la inversa constituye una bomba de calor; de hecho, es la bomba de calor con el coeficiente de rendimiento más alto posible para las temperaturas entre las cuales opera. El máximo coeficiente de realización es:
En este caso, el coeficiente de realización más alto posible es también el de un refrigerador cuya sustancia de trabajo se lleva por un ciclo de máquina térmica de Carnot a la inversa.
La eficacia de la bomba de calor, en el modo de calentamiento, se describe en función de un número conocido como el coeficiente de operación, COPbc. Éste se define como la razón entre el calor transferido al depósito y el trabajo que se requiere para transferir el calor.
Una máquina térmica en un ciclo de Carnot que opere a la inversa constituye una bomba de calor; de hecho, es la bomba de calor con el coeficiente de rendimiento más alto posible para las temperaturas entre las cuales opera. El máximo coeficiente de realización es:
En este caso, el coeficiente de realización más alto posible es también el de un refrigerador cuya sustancia de trabajo se lleva por un ciclo de máquina térmica de Carnot a la inversa.
martes, 21 de abril de 2015
Refrigerador de Carnot
SADI CARNOT
En su libro "Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance," Sadi Carnot también aborda el funcionamiento del refrigerador, aunque lo llama "máquina inversa". Describe cómo este dispositivo puede extraer calor de un cuerpo frío y transferirlo a uno más cálido mediante un ciclo termodinámico inverso. Carnot destaca que la eficiencia del refrigerador depende de la relación de temperaturas y subraya la importancia de la segunda ley de la termodinámica para comprender su operación. Su trabajo sentó las bases para el desarrollo posterior de sistemas de refrigeración y climatización, permitiendo aplicaciones prácticas y mejoras tecnológicas en este campo.
La transferencia de calor de un medio que se encuentra a baja temperatura hacia otro de temperatura alta requiere de un refrigerador. Al invertir el ciclo de la máquina térmica de Carnot, obtenemos un ciclo de refrigeración de Carnot. Todos los procesos son internamente reversibles.
El refrigerador trabaja de un modo muy similar a una bomba de calor; enfría su interior bombeando energía térmica desde los compartimientos de almacenamiento de los alimentos hacia el exterior más caliente. Durante su operación, un refrigerador elimina una cantidad de energía térmica Qf del interior del refrigerador, y en el proceso (igual que la bomba de calor) su motor realiza trabajo W. El coeficiente de realización de un refrigerador o de una bomba de calor se define en términos de Qf:
En este caso, el coeficiente de realización más alto posible es también el de un refrigerador cuya sustancia de trabajo se lleva por un ciclo de máquina térmica de Carnot a la inversa.
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