Los motores de ciclo Atkinsn son motores de combustin interna

con ciclos de cuatro tiempos prcticamente iguales a los de ciclo Otto, aunque tienen como desventaja la consecucin de una potencia inferior.

En el aspecto positivo aprovechan mejor el combustible, pudiendo con ello obtener mejores cifras de consumo.

Ciclo de admisin: Igual en ambos motores. Una vez abiertas las vlvulas de admisin el pistn desciende y el cilindro se llena de mezcla de aire y combustible.

El motor de ciclo Atkinson es un tipo de motor de combustion interna, inventado por James Atkinson en 1882. El ciclo Atkinson se dise para ofrecer mayor eficiencia a expensas de la potencia, se estn empezando a aplicar en las aplicaciones hbridas modernas

Ciclo de compresin: En este ciclo el pistn pasa desde el punto ms bajo, o punto muerto inferior (PMI) hasta el punto ms alto o punto muerto superior (PMS) pero, mientras en el ciclo Otto las vlvulas estn cerradas durante todo el proceso, en el ciclo Atkinson la vlvula de admisin queda abierta durante buena parte de la carrera ascendente del pistn. El trabajo requerido para elevar el pistn es menor que si la vlvula estuviera cerrada todo el tiempo.

Ciclo de explosin: El pistn desciende desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior mientras las vlvulas de admisin y escape permanecen ambas cerradas. Ciclo de escape: Igual en ambos motores Cuando el pistn llega al punto muerto inferior se abre la vlvula de escape y el pistn vuelve a ascender para expulsar el total de los gases quemados.

RENDIMIENTO.

Dada la menor compresin llevada a cabo en el ciclo Atkinson la potencia generada es menor pues, debido a la diferente relacin de compresin, tenemos que los gases

comprimidos, a igualdad del resto de componentes, tendrn mucha menor temperatura en el motor de ciclo Atkinson, motivo por el cual el trabajo realizado tambin es menor, pues los motores trmicos lo que hacen en

definitiva es transformar calor en trabajo. En las mecnicas de ciclo Atkinson el nmero de revoluciones mximo no alcanza cifras demasiado elevadas (5.300 en el Toyota Prius) pero, al combinarlo con un motor elctrico, permite que la potencia mxima final sea suficiente.

El resultado final, con el apoyo de los motores elctricos, nos da una potencia de 140 a

170cv.

La eficiencia o rendimiento trmico de un motor de este tipo depende de la relacin de compresin,

proporcin entre los volmenes mximo y mnimo

de la cmara de combustin.

Esta proporcin suele ser de 12 a 1 hasta 14 a 1 en la mayora de los motores atkinson modernos.

La eficiencia media de un motor atkinson va de un 38% a un 40%.

APLICACIONES.

2009 Ford Escape Hybrid: 2.5 153 CV, 7,84 l/100 km (autova), relacin de compresin 12,3:1

Toyota Prius II: 1.5 78 CV, potencia combinada hbrida 115 CV, 4,3 l/100 km, relacin de compresin

13:1

Actualmente existen varios modelos de coches que montan un motor de ciclo Atkinson, todos ellos en

combinacin con motores elctricos, dando lugar a

los llamados coches hbridos. Entre estos vehculos

destacan el Toyota Prius y el Auris HSD (las siglas de

Hybrid Synergy Drive), el Ford Escape, el Lexus RX

450h , el Hyundai Sonata Hybrid y el futuro Ford

Evos Concept.

Anlisis:

Consigue relaciones ms altas de compresin.

El rendimiento termodinmico es superior.

Las vlvulas controlan la cantidad de gases en el cilindro y la duracin de la carrera de compresin.

La potencia es inferior al de un motor Otto de la misma cilindrada.

Consumen menos combustible ya que tienen ms eficiencia termodinmica.

1500 el chimney jack de

leonardo davinci..

1629nlos chorros de vapor

giraban una turbina.

En 1791:una patente de jhon

barber.

En1872motor de turbina de gas

diseado fran ztolse.

Compresor

Cmara de combustin sencilla

turbina

COMPRESOR

EL COMPRESOR ES UN DISPOSITIVO CUYO FINALIDAD ES LA

COMPRESION DE LOS GASES,A ALTAS PRESIONES,EN EQUIPOS

CON ASPAS GIRATORIAS.

EN UNA TURBINA SE UTILIZAN COMPRESORES TIPO AXIAL, DE

CENTRIFUGADO Y DE AXIAL-CENTRIFUGADO COMBINADO.

El aire que abandona el compresor ingresa A CADA

UNO DE LOS QUEMADORES

Tres tipos posibles: - ANULAR

- TUBO-ANULAR

- SILO

Elementos De Las Turbinas a Gas

CMARA COMBUSTION - ANULAR

En este caso la cmara consiste en un cilindro

orientado axialmente instalado alrededor del eje.

Tiene un nico tubo de llama y entre 15 y 20

inyectores.

Consiguen una buena refrigeracin de los gases de combustin y bajas perdidas de carga,

aunque su distribucin de temperaturas y mezcla combustible/comburente es menos

uniforme que en cmaras tuboanulares.

Este diseo se utiliza por los fabricantes Alstom y Siemens, y en general en turbinas

aeroderivadas.

Elementos De Las Turbinas a Gas

CMARA COMBUSTION TUBO-ANULAR

Una serie de tubos distribuidos alrededor del eje de forma uniforme conforman este

diseo de cmara de combustin.

Cada una posee un nico inyector y buja.

Tienen mejor resistencia estructural que las anulares, pero menor rendimiento y mayor

peso. Adems si una de ellas deja de funcionar y no es detectado, pueden producirse

grandes diferencias de temperaturas en la estructura.

Esta tecnologa es utilizada en sus diseos por Siemens, Mitshubishi y General Electric.

Elementos De Las Turbinas a Gas

CMARA COMBUSTION TUBO-ANULAR

The world-class gas turbine combines the best features of the existing product lines and

technology advancements. single-shaft SGT-8000H innovative 375 MW gas turbine.

Elementos De Las Turbinas a Gas

CMARA COMBUSTION SILO

labes

DISEO QUE DEBE SOPORTAR GRAN ESTRES TERMICO

Tipos de Refrigeracin: Por conveccin o por Capas

Conveccin: el calor es transferido desde la sup. Del labe al

aire refigerante mediante mtodos convectivos. (Generadores

de turbulencia Long y transv) o por el paso de aire por las

superficien interna a travs de orificios existentes en los labes.

Por Capas: aire comprimido a alta presin atraviesa orificios

confeccionados en la sup. Del labe, direccionando el flujo de

aire hacia la sup. Externa del labe. El aire luego se mezcla con

los gases de escape.

Materiales: Aleaciones en base a Niquel. Pequeos contenidos

de cromo mejoran mucho su resistencia a la corrosin.

Se utilizan labes monocristalonos para evitar problemas de

bordes de granos, que por las condiciones de operacin

generan problemas de creep, fatiga, stress, etc.

Una turbina de gas, es una turbomquina

motora, cuyo fluido de trabajo es un gas.

Como la compresibilidad de los gases no

puede ser despreciada, las turbinas de

gas son turbomquinas trmicas.

Elementos De Las Turbinas a Gas

Elementos De Las Turbinas a Gas

COMBUSTIBLES UTILIZADOS EN LA TURBINA DE

GAS?

las turbinas de gas pueden trabajar con una gran

variedad de combustibles gaseosos y lquidos los

gaseosos como butano propano y gas natural hasta

varios gases de procesos comunes y no tan comunes

incluyendo los de refinera, metano hidrogeno gas de

horno de coque monxido de carbono entre otros. los

combustibles lquidos pueden ser destilados ligeros,

disel gasoil combustleo bunker, hasta petrleo

crudo, la eleccin del combustible queda

determinado por consideraciones prcticas, por

restricciones de disponibilidad y precio, sujetas alas

demandas normales de operacin dela planta

respecto ala confiabilidad, duracin satisfactoria del

equipo y controles de la contaminacin. Las turbinas

pueden funcionar con lquidos pesados cuando no hay

cerca lquidos destilados ligeros.

TIPOS DE TURBINAS DE GAS

Las turbinas de gas se clasifican como para trabajo pesado y

derivadas de motores de aviacin(o tipo avin).

Turbina para trabajo pesado

El tipo para trabajo se ha perfeccionado para satisfacer las

necesidades normales de las plantas industriales sin

limitaciones de espacio y peso. normalmente este tipo de

turbinas es de uno o dos ejes. las paletas y alabes de la turbina

son de construccin fuerte, lo mismo que las toberas esto junto

con las razones de presiones y temperaturas moderadas en el

gas energizado permite largos intervalos para las inspecciones

y mantenimiento, por lo general el sistema de lubricacin y los

sistemas auxiliares y los instrumentos sirven para las

necesidades normales de la plantas de proceso establecidas en

las normas api 614 y 616.

Las turbinas tipo avin

La primer turbina se instal en estados unidos en 1960.son

motores de chorro(jet) para aviones pero en vez de impulsar un

avin mueve una turbina de potencia en esta forma el motor es

un generador de gas energizado que se enva a una turbina

convencional de potencia para trabajo pesado.

MATERIALES DE CONSTRUCCION cualquiera que sea el tipo de turbina de gas su eficiencia total depende de las eficiencias individuales del compresor y la turbina y de la temperatura maxima de entrada con la cual se puede tener funcionamiento continuo ,con la tecnologa actual la eficiencia de la turbina y el compresor ha llegado hasta un 90% y no se considera probable el poder aumentarla, pero los constantes adelantos tecnologicos han permitido la elevacion de la temperatura maxima de combustion segura. para lograr este adelanto los fabricantes se han enfrentado a los problemas del manejo de altas temperaturas en 3 formas basicas:

1.- se han y siguen perfeccionando materiales con alta resistencia ala ruptura y escurrimiento a temperaturas elevadas 2.-empleo de revestimientos protectores de barrera termica base de oxido de aluminio carburos de tugsteno cromo con aleacion de niquel cromo y platino. para toberas y alabes en servicio con altas temperaturas 3.-el enfriamiento por aire para las toberas, alabes y discos de la turbina, este enfriamiento se ha utilizado en la cmara de combustin.

FUNCIONAMIENTO. 1.- se han y siguen perfeccionando materiales con alta resistencia ala ruptura y escurrimiento a temperaturas elevadas 2.-empleo de revestimientos protectores de barrera termica base de oxido de aluminio carburos de tugsteno cromo con aleacion de niquel cromo y platino. para toberas y alabes en servicio con altas temperaturas 3.-el enfriamiento por aire para las toberas, alabes y discos de la turbina, este enfriamiento se ha utilizado en la cmara de combustin.

3.-el calor generado por la combustin aumenta la presin dentro de la cmara de combustin, producindose una expansin de los gases al salir de la cmara. 4.- a medida que el gas pierde presin gana velocidad, en su camino de salida atraviesa los alabes de la turbina haciendo girar su eje que puede mover a su vez el eje de un alternador para producir corriente elctrica.

OPERACION Y MANTENIMIENTO la operacin de las turbinas de gas requiere que el operador este atento a todos los factores de funcionamiento incluyendo aspectos tanto operacion y mantenimiento de las turbinas como cada de presin en el filtro de aire, silenciadores de admisin y escape, alojamientos acusticos con instrumentos para el equipo de operacion y de seguridad, inspeccion y mantenimiento de la camara de combustion, obstruccin del compresor y de la turbina, cuando se ensucia la turbina se altera su funcionamiento y las limpiezas de las paletas y alabes del compresor y la turbina son muy importantes.