Motor de dos bielas

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INDICE

Introducción.        3

Objetivo General        3

Objetivos específicos        3

Capítulo I: Motor de vapor de dos bielas.        4

1.1.        ¿Qué es un motor de vapor y como funciona?        4

1.2.        ¿Qué es un motor de doble biela y cómo funciona?.        6

1.3.        Funcionamiento de mecanismos de transmisión y de transformación de movimientos        8

1.4.        Funciones.        9

1.5.        Ventajas        9

1.6.        Eficiencia.        9

Capítulo II: Bases de termodinámica.        11

2.1.        Primera Ley de la Termodinámica        11

1.1.        Energía        11

2.1.        Trabajo        11

3.1.        Calor        11

Capítulo III: Desarrollo.        12

3.1.        Requerimientos para elaboración.        12

3.2.        Proceso de elaboración.        13

Capitulo IV: Resultados        13

4.1.        Conclusiones        13

Definiciones        13

Bibliografía        14

Introducción.

Desde el siglo I DC, los científicos griegos observaron que era posible generar energía a partir de la implementación de vapor para mover maquinarias. Sin embargo, no fue hasta finales del siglo XVII que se había prestado atención a ello. Mediante miles de pruebas y grandes fallos, se comenzaron a implementar las maquinas a vapor. Dos de los grandes contribuidores al tema fueron El Segundo Marques de Worcester y Thomas Savery, el cual obtuvo la primera patente de una máquina de vapor. Con el paso del tiempo se fue mejorando el diseño de la misma, la primer maquina implementada en gran cantidad fue la desarrollada por James Watt y financiada por Matthew Boulton. Una de las características destacables fue el aumento de la eficiencia del carbón o madera y la implementación de un condensador. Por su parte, las bielas fueron desarrolladas e implementadas por Karl Benz y Daimler Gottlieb, esto fue un gran aporte en el mundo de los motores.

Gracias al “combustible” usado por estos mecanismos y a sus diseños, que cada vez eran más fáciles de transportar, se implementaron las máquinas de vapor en vehículos y trenes, utilizados primeramente en el comercio de mercancías y movilización de la población entre distintas ciudades. Hasta llegar a los primeros automóviles de uso diario. En su momento, fue la maquinaria que revoluciono el siglo, así, con el paso del tiempo se buscó la forma de innovarlo sustituyendo el combustible usado por otros que generan una mayor potencia como lo son los motores de combustión interna. Sin embargo, siguen siendo una opción válida para servicios auxiliares y generación eléctrica, como turbinas de vapor.

Objetivo General

Transformar energía térmica a mecánica mediante el desarrollo de un motor de vapor de dos bielas utilizando la termodinámica y mecánica de fluidos como herramienta principal.

Objetivos específicos

1. Demostrar las ventajas del uso de un motor a vapor.
2. Analizar las bases de la termodinámica y mecánica de fluidos para el funcionamiento de una máquina de vapor.
3. Comprender el funcionamiento de un motor de vapor de dos bielas en la actualidad.

Capítulo I: Motor de vapor de dos bielas.

En el presente trabajo se desarrolla un motor de vapor el cual funcionara mediante dos bielas lo que permitirá usar combustibles económicos y libres de contaminantes, facilitando así el aprovechamiento de la energía térmica.

1. ¿Qué es un motor de vapor y cómo funciona?

Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica. La producción de calor puede efectuarse por combustión de combustibles sólidos, generalmente hulla.

Se clasifican como motores térmicos de combustión externa, puesto que el combustible es quemado fuera del cuerpo de la máquina, por lo contrario de los motores de combustión interna, donde el combustible es quemado en el interior del cilindro de trabajo.

Las máquinas de combustión externa utilizan fluidos para transmitir la energía calorífica producida.

La transformación en energía mecánica se produce en dos fases:

1. Genera vapor por el calentamiento en una caldera cerrada herméticamente.

La energía calorífica calienta el agua hasta convertirla en vapor, el cual se expande y genera presión que produce la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón.

Se controla mediante una serie de válvulas de entrada y salida que regulan la renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro.

1. La presión del vapor se utiliza para hacer funcionar las partes mecánicas de la máquina.

Mediante un mecanismo de biela-manivela, el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que permite accionar, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico.

Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia.

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Imagen 1: Ejemplo transformación a energía mecánica.

Tabla 1: Proceso de función de las partes mecánicas.

1. ¿Qué es un motor de doble biela y cómo funciona?      

Motor que funciona a base del movimiento de dos bielas sincronizadas, el movimiento es generado mientras una tira de la rueda principal del motor, la otra empuja a la misma, lo que provoca el movimiento, el cual se produce en un inicio por una fuerza externa seguido de la fuerza ejercida por el gas contenido en los cilindros (jeringas de vidrio) conectados a las bases de las bielas, el gas al aumentar su temperatura disminuye su densidad y ocupa un mayor volumen, lo cual provoca que al cubrir un volumen más amplio y al estar conectados los cilindros, este tienda a empujar el cilindro contrario, el cual se encuentra más frio, al llegar ahí, el aire o gas, disminuye su temperatura y el volumen que requiere ocupar, la fuerza ejercida por el regreso de la biela provoca que el aire empuje la biela contraria y vuelva al cilindro que se encuentra con mayor temperatura, para con ello repetir el proceso.

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