Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Laboratorio de Máquinas Térmicas

Práctica: Reconocimiento de laboratorio

Integrantes del equipo:Corona Guinto Wilberth Daniel

Cruz Teran Hector

Grupo 7MV1

Fecha de entrega: martes, 21 de abril de 2015

OBJETIVO:

El fin de ésta práctica es reconocer las máquinas térmicas que hay en el laboratorio, así como una breve información sobre su funcionamiento y uso de las mismas, para posteriormente analizar cada una de ellas en las prácticas posteriores.

INTRODUCCIÓN (HISTORIA):

Los orígenes de la termodinámica nacen de la pura experiencia y de hallazgos casuales que fueron perfeccionándose con el paso del tiempo.

Algunas de las máquinas térmicas que se construyeron en la antigüedad fueron tomadas como mera curiosidad de laboratorio, otros se diseñaron con el fin de trabajar en propósitos eminentemente prácticos. En tiempos del nacimiento de Cristo existían algunos modelos de máquinas térmicas, entendidas en esa época como instrumentos para la creación de movimientos autónomos, sin la participación de la tracción a sangre.

El ingenio más conocido por las crónicas de la época es la eolipila (una máquina constituida por una cámara de aire, con tubos curvos por donde es expulsado el vapor) de Herón que usaba la reacción producida por el vapor al salir por un orificio para lograr un movimiento. Esta máquina es la primera aplicación del principio que usan actualmente las llamadas turbinas de reacción.

La historia cuenta que en 1629, Giovanni Branca diseñó una máquina capaz de realizar un movimiento en base al impulso que producía sobre una rueda el vapor que salía por un caño. No se sabe a ciencia cierta si la máquina de Branca se construyó, pero es claro que es el primer intento de construcción de las que hoy se llaman turbinas de acción.

Máquina térmica.

Junto a la conversión de trabajo en calor puesta de manifiesto en las experiencias de Joule, la transformación efectuada en sentido inverso es físicamente realizable. Los motores de explosión que mueven, en general, los vehículos automóviles y la máquina de vapor de las antiguas locomotoras de carbón, son dispositivos capaces de llevar a cabo la transformación del calor en trabajo mecánico. Este tipo de dispositivos reciben el nombre genérico de máquinas térmicas.

En todas las máquinas térmicas el sistema absorbe calor de un foco caliente; parte de él lo transforma en trabajo y el resto lo cede al medio exterior que se encuentra a menor temperatura. Este hecho constituye una regla general de toda máquina térmica y da lugar a la definición de un parámetro característico de cada máquina que se denomina rendimiento y se define como el cociente entre el trabajo efectuado y el calor empleado para conseguirlo.

Ninguna máquina térmica alcanza un rendimiento del cien por cien. Esta limitación no es de tipo técnico, de modo que no podrá ser eliminada cuando el desarrollo tecnológico alcance un nivel superior al actual; se trata, sin embargo, de una ley general de la naturaleza que imposibilita la transformación íntegra de calor en trabajo. Por tal motivo las transformaciones energéticas que terminan en calor suponen una degradación de la energía, toda vez que la total reconversión del calor en trabajo útil no está permitida por las leyes naturales.

DATOS:

Debido a ser una práctica de reconocimiento, no se realizaron pruebas en los equipos y no se extrajeron datos.

En ésta sección, sin embargo, se dará una breve explicación de los equipos disponibles en el laboratorio de Máquinas Térmicas, funcionamiento y uso.

Máquina de gasolina:

Un motor de gasolina constituye una máquina termodinámica formada por un conjunto de piezas o mecanismos fijos y móviles, cuya función principal es transformar la energía química que proporciona la combustión producida por una mezcla de aire y combustible en energía mecánica o movimiento. Cuando ocurre esa transformación de energía química en mecánica se puede realizar un trabajo útil como, por ejemplo, mover un vehículo automotor como un coche o automóvil, o cualquier otro mecanismo, como pudiera ser un generador de corriente eléctrica.

Máquina Diésel:

Un motor diésel funciona mediante la ignición (encendido) del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en una cámara (o precámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de autocombustión, sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. Ésta es la llamada autoinflamación.

La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo del motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de combustión a gran presión desde unos orificios muy pequeños que presenta el inyector

de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión (entre 700 y 900 °C). Como resultado, la mezcla se inflama muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo.

Intercambiador de calor tubular:

El cambiador indirecto más simple es el cambiador de tubos concéntricos; consta de dos tuberías concéntricas, una en el interior de la otra, circulando los dos fluidos por el espacio anular y por la tubería interior. Los flujos pueden ser en el mismo sentido (corrientes paralelas) o en sentido contrario (contracorriente).

Sistema de refrigeración y aire acondicionado:

La refrigeración es el conjunto de elementos, que tienen como misión eliminar el exceso de calor acumulado en el motor, debido a las altas temperaturas, que alcanza con las explosiones y llevarlo a través del medio empleado, al exterior.

Estos son algunos equipos que se verán más adelante en las prácticas posteriores, donde conoceremos a fondo el funcionamiento y el uso de éstas máquinas, la toma de datos (como la presión, temperatura o volumen de entrada), y el cálculo de otras (como la potencia o trabajo neto y útil).

Conclusiones:

En el laboratorio de máquinas térmicas contamos con varias máquinas que en el transcurso del semestre iremos analizando su funcionamiento, y así entender el uso de éstas en la vida real (ámbito laboral-industrial).