INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE

COATZACOALCOS

A S I G N A T U R A :

-MQUINAS DE FLUIDOS COMPRESIBLES

U N I D A D I:

-CLASIFICACIN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE FLUIDO COMPRESIBLES

D O C E N T E:

ING. VCTOR CRUZ MARTNEZ

P R E S E N T A:

Equipo no.

COATZACOALCOS, VER. 12 SEPTIEMBRE 2014

Integrantes del equipo:

Agustn Germn Jos Alberto

Gonzlez Domnguez Julio Cesar

Ignacio Salomn Jess Manuel

Morales Ignacio Vctor Manuel

Pacheco Francisco Osman Ulises

Competencia Especifica

Conocer y analizar la calcificacin de los motores de fluidos compresibles y describir los componentes, as como explicar claramente su

funcionamiento.

1.1 Definicin, clasificacin y principio de

funcionamiento.

DEFINICIN

Se denominan mquinas de fluido aquellas que tienen como funcin principal

intercambiar energa con un fluido que las atraviesa. Este intercambio implica

directamente una transformacin de energa.

FORMAS DE CLASIFICAR A LOS MOTORES DE FLUIDOS COMPRESIBLES (TIPO DE

COMBUSTIN, CICLO TERMODINMICO, TIPO DE COMBUSTIBLE, DISEO DEL

MOTOR, APLICACIN, TIPO DE ENFRIAMIENTO, ETC.)

TIPO COMBUSTIN

COMBUSTIN EXTERNA: Es una mquina que realiza una conversin de energa

calorfica en energa mecnica mediante un proceso de combustin que se

realiza fuera de la mquina.

COMBUSTIN INTERNA: Es un tipo de mquina que obtiene energa mecnicadirectamente de la energa qumica producida por un combustible que arde

dentro de una cmara de combustin, la parte principal de un motor. Se

emplean motores de combustin interna de cuatro tipos:

o El motor de explosin ciclo Otto

o El motor disel

o El motor rotatorio

o La turbina de combustin.

CICLO TERMODINMICO

En lo que respecta a la clasificacin por medio de los ciclos termodinmicos

podemos mencionar cuatro, que son los ciclos: Otto, Disel, Brayton y Stirling.

TIPO DE COMBUSTIBLE.

DE PLVORA: Mquina en la que se prenda una carga de plvora en el interior de

un cilindro, para poder impulsar el pistn.

GASOLINA: Transforma la energa obtenida por combustin de una mezcla gaseosa

carburada, proveniente del carburador, en energa mecnica utilizada para

propulsar un mbolo que acta sobre una biela, la cual mueve el cigeal y a travs

de transmisiones provoca el movimiento delas ruedas.

DISEL: motor que aspira aire puro, sin mezcla de combustible. En el tiempo de

compresin, el aire se comprime, con lo que alcanza una temperatura

extraordinariamente alta.

VAPOR: El vapor penetra por un cilindro, por debajo de un mbolo, y se condensa

con un chorro de agua fra. Este proceso genera un vaco parcial, y la presin

atmosfrica que acta por encima del mbolo lo hace bajar.

TIPOS DE CICLOS DE TRABAJO

MOTORES DE DOS TIEMPOS: Motores donde todo el ciclo de trabajo se realiza en cada

vuelta de cigeal.

MOTORES DE CUATRO TIEMPOS: En este caso el ciclo de trabajo se realiza por cada dos

vueltas del cigeal.

TIPOS DE SISTEMAS DE ALIMENTACIN

MOTORES DE ASPIRACIN NATURAL: Son motores en los que el cilindro de trabajo se llena

por la aspiracin natural del pistn al hacer vaco.

MOTORES SOBRE-ALIMENTADOS: Estn dotados de un compresor que fuerza la mezcla de

aire-combustible o aire solo, segn el caso, en el cilindro de trabajo

DISEO DEL MOTOR

(Segn el modo de operar)

MOTORES CON MECANISMO PISTN-BIELA-CIGEAL: Son los motores ms utilizados en los

automviles desde sus orgenes. Este esquema de trabajo es el ms representativo del

motor de combustin interna.

MOTORES ROTATORIOS: Se usan casi exclusivamente por algunos fabricantes de

automviles, principalmente para los amantes de la velocidad.

TIPO DE LUBRICACIN

MOTORES DE CRTER HMEDO: Motores donde existe un crter que contiene aceite

lubricante.

MOTORES DE CRTER SECO: En este caso el crter est vaco y el lubricante entra al

motor mezclado con la gasolina.

TIPO DE ENFRIAMIENTO

o Por Aire

o Por Lquido

Las mquinas de fluido se suelen clasificar segn varios principios.

o Segn la naturaleza del fluido que las atraviesa

o Segn el mecanismo de intercambio energtico

o Segn el sentido de intercambio energtico

SEGN LA NATURALEZA DEL FLUIDO QUE LAS ATRAVIESA:

o MQUINA TRMICA O MQUINA DE FLUIDO COMPRESIBLE:

Trabaja con fluidos compresibles, ya sean condensables o no condensables.

Se aprovecha la energa trmica del fluido, ya que la energa mecnica se produce

mediante la expansin del fluido (incremento de su volumen especfico). Al

incrementar la temperatura del fluido a la entrada de la mquina, se obtendr una

mayor cantidad de energa mecnica en el eje de la mquina.

SEGN EL MECANISMO DE INTERCAMBIO ENERGTICO:

o MQUINAS VOLUMTRICAS O DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: Son aquellas mquinas

que son atravesadas por cantidades discretas de fluido. stas a su vez se clasifican

en alternativas rotativas en funcin del movimiento ejercido.

o TURBOMQUINAS: Son aquellas mquinas que son atravesadas por un flujo continuo

y que intercambian energa a travs de un rgano de movimiento rotativo, es decir,

un rotor.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE FLUIDOS COMPRESIBLES (MOTORES

DE COMBUSTIN INTERNA)

Un motor de combustin interna es un tipo de mquina que obtiene energa mecnica

directamente de la energa qumica producida por un combustible que arde dentro de

una cmara de combustin, la parte principal de un motor. Se emplean motores de

combustin interna de cuatro tipos:

o Motor de explosin ciclo Otto (Motor a gasolina).

o Motor de ciclo Disel (Motor de Disel).

o Motor rotatorio o Wankel.

o La turbina de combustin

MOTORES ENCENDIDOS POR CHISPA

Dentro de los motores de combustin interna de encendido por chispa existen dos tipos por la cantidad de tiempos que hay en un ciclo del motor:

o Motor de cuatro tiempos

o Motor de dos tiempos

La mayora de estos motores el combustible que utilizan es la gasolina aunque tambin pueden usar metanol.

MOTOR DE CUATRO TIEMPOS:

Primer tiempo o admisin: en esta fase el descenso del pistn aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresin. La vlvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisin est abierta. En el primer tiempo el cigeal da 180 y el rbol de levas da 90y la vlvula de admisin se encuentra abierta y su carrera es descendente.

Segundo tiempo o compresin: Al llegar al final de carrera inferior, la vlvula de admisin se cierra, comprimindose el gas contenido en la cmara por el ascenso del pistn. En el 2 tiempo el cigeal da 360y el rbol de levas da180, y adems ambas vlvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente

Tercer tiempo o explosin: Al llegar al final de carrera superior el gas ha alcanzado la presin mxima. En los motores de encendido provocado, salta la chispa en la buja,

provocando la inflamacin de la mezcla, mientras que en los motores disel, se

inyecta con jeringa el combustible que se autoinflama por la presin y temperatura

existentes en el interior del cilindro

Cuarto tiempo o escape: En esta fase el pistn empuja cuidadosamente, en su movimiento ascendente, los gases de la combustin que salen a travs de la vlvula

de escape que permanece abierta. Al llegar al punto mximo de carrera superior, se

cierra la vlvula de escape y se abre la de admisin, reinicindose el ciclo. En este

tiempo el cigeal da 360y el rbol de levas da180y su carrera es ascendente.

MOTOR DE DOS TIEMPOS:

Fase de admisin-compresin: El pistn se desplaza hacia arriba (la culata) desde su

punto muerto inferior, en su recorrido deja abierta la lumbrera de admisin. Mientras la

cara superior del pistn realiza la compresin en el cilindro, la cara inferior succiona la

mezcla aire combustible a travs de la lumbrera. Para que esta operacin sea posible

el crter ha de estar sellado. Es posible que el pistn se deteriore y la culata se

mantenga estable en los procesos de combustin.

Fase de potencia-escape: Al llegar el pistn a su punto muerto superior se finaliza la

compresin y se provoca la combustin de la mezcla gracias a una chispa elctrica

producida por la buja. La expansin de los gases de combustin impulsa con fuerza el

pistn que transmite su movimiento al cigeal a travs de la biela. En su recorrido

descendente el pistn abre la lumbrera de escape para que puedan salir los gases de

combustin y la lumbrera de transferencia por la que la mezcla aire-combustible pasa

del crter al cilindro. Cuando el pistn alcanza el punto inferior empieza a ascender de

nuevo, se cierra la lumbrera de transferencia y comienza un nuevo ciclo.

1.2 produccin de energa

hidrulica

Se denomina energa hidrulica, energa hdrica o hidroenerga a aquella

que se obtiene del aprovechamiento de las energas cintica y potencial de

la corriente del agua, saltos de agua o mareas.

Es un tipo de energa verde cuando su impacto ambiental es mnimo y usa la

fuerza hdrica sin represarla; en caso contrario, es considerada solo una forma

de energa renovable.

Dichas caractersticas hacen que sea significativa en regiones donde

existe una combinacin adecuada de lluvias, desniveles geolgicos y

orografa favorable para la construccin de represas.

Otro sistema que se emplea es conducir el agua de un arroyo con gran

desnivel, por una tubera cerrada, en cuya base hay una turbina. El agua

se recoge en una presa pequea y la diferencia de altura proporciona la

energa potencial necesaria.

Ventajas

Se trata de una energa renovable de alto rendimiento energtico.

Debido al ciclo del agua su disponibilidad es inagotable.

Es una energa totalmente limpia, no emite gases, no produce emisiones

txicas, y no causa ningn tipo de lluvia cida y, desde este punto de

vista, es ecolgica.

Desventajas

La construccin de grandes embalses puede inundar importantes

extensiones de terreno, obviamente en funcin de la topografa del

terreno aguas arriba de la presa, lo que podra significar prdida de

tierras frtiles, dependiendo del lugar donde se construyan;

En el pasado se han construido embalses que han inundado pueblos

enteros. Con el crecimiento de la conciencia ambiental, estos hechos

son actualmente menos frecuentes, pero an persisten;

Destruccin de la naturaleza. Presas y embalses pueden ser destructivas

a los ecosistemas acuticos.

1.3 Principio de funcionamiento de los motores

reciprocante de combustin externa. Motor Stirling

Actualmente, la construccin de motores de combustin para automviles,

lanchas, aeroplanos y trenes, lo mismo que para pequeas plantas de

energa, constituye una de las ms grandes industrias en el mundo.

En un motor de combustin externa, los productos de la combustin del

aire y el combustible, le transfieren calor a un segundo fluido, el cual se

convierte en el fluido motriz o elemento productor del trabajo.

En un motor de combustin interna, los productos de la combustin son,

directamente, el fluido motriz. Debido a este rasgo simplificador y al alto

rendimiento trmico resultante, el motor de combustin es una de las

unidades generadores de trabajo ms ligeras (en peso) que se conocen y,

por lo mismo, su mayor campo de aplicacin es, en la transportacin

El motor Stirling

El motor Stirling fue originalmente inventado por Sir Robert Stirling, fraile

escocs, hacia 1816. La patente de este motor era el glamoroso final de

una serie de intentos de simplificar las mquinas a vapor. Stirling

consideraba demasiado complicado calentar agua en una caldera,

producir vapor, expansionarlo en un motor, condensarlo y mediante una

bomba introducir de nuevo el agua en la caldera.

Qu es un motor stirling?

Se define como motor Stirling como aquel dispositivo que convierte trabajo

en calor o viceversa, a travs de un ciclo termodinmico regenerativo, con

compresin y expansin cclicas del fluido de trabajo, operando dicho

fluido entre dos temperaturas, la del foco caliente y la del foco fro. Es una

maquina de combustin externa, o sea, puede adaptarse a cualquier

fuente de energa (combustin convencional o mixta, por ejemplo, con

biomasa y gas, energa solar), sin que ello afecte al funcionamiento interno

del motor

Tipos de Motor Stirling:

Motor Tipo Alfa:

Consta de dos cilindros independientes, sin desplazador, con dos pistones

desfasados 90. Uno de los cilindros se calienta mediante mechero de gas

o alcohol y el otro se enfra mediante aletas o agua.

Motor Tipo Beta:

Es el motor original de Stirling. Consta de un cilindro con una zona caliente

y otra fra. En el interior del cilindro est el desplazador. Los motores

pequeos no suelen llevar regenerador, y existe una holgura de algunas

dcimas de milmetro entre el desplazador y el cilindro para permitir el

paso del gas

Motor Tipo Gamma:

Est derivado del beta, pero ms sencillo de construir. Consta de dos

cilindros separados, en uno de los cuales se sita el desplazador y en el

otro el pistn de potencia

Aplicaciones:

Inicialmente muy comn, esa tecnologa muri con el invento de los

motores Otto y Diesel, hasta renacer al inicio del siglo XX impulsado por la

compaa Philips en Holanda.

La segunda guerra mundial puso fin a una serie de nuevos desarrollos y

solo hace 25 aos volvieron a iniciar nuevas iniciativas y desarrollos. Hoy en

da se utiliza motores Stirling para generar calor, para impulsar submarinos y

prximamente como motores en automviles hbridos.

Sus aplicaciones son muchas. Existen pequeos motores capaces de

funcionar con la temperatura de la palma de la mano y se han construido

prototipos para corazones artificiales implantables.