Planta de Vapor con Motor Reciprocante

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

Sistemas Termoenergéticos

Munguía Valadez Rafael Antonio

Ing. Agustín Nieves Saavedra

Práctica 4

Planta de Vapor con Motor Reciprocante

Fecha de Realización

31/04/2022

Objetivos

1. Conocer el motor de vapor como una máquina térmica susceptible de un estudio termodinámico, tanto en su comportamiento teórico como en las condiciones reales de operación.

1. Análisis de un sistema termodinámico donde opera un motor de vapor como elemento de transformación de energía y desarrollo de trabajo.

1. Desarrollar el balance térmico y estudio del ciclo Rankine de la planta de vapor, considerándolo como un sistema termodinámico.

1. Construcción de las curvas características del motor de la planta de vapor. Estas curvas serán las de gasto de vapor, presión a la entrada del motor y el consumo especifico de vapor como funciones de la potencia desarrollada al freno.

Descripción

Un motor de vapor esta constituido, esencialmente, por un mecanismo corredera-biela-manivela en donde el radio de acción es infinito o el centro instantáneo de movimiento de la corredera se encuentra en el infinito debido a que corresponde al movimiento reciprocante de un pistón dentro de un cilindro o camisa. Este mecanismo podría representarse de la siguiente manera. 

[pic 1]

Así mismo, se deben definir las fronteras del sistema la cual cubre tres equipos: la caldera, el motor y el condensador. En la caldera opera salvaguardando el nivel del agua no sea menor al mínimo permitido junto con un medidor de vidrio del nivel del agua que le permite la máquina de regularlo con una válvula de cierre. El agua de alimentación se suministra por una bomba recíproca ante eléctrica la cual toma el agua de un recipiente por medio de una manguera flexible y lo conduce a través de una válvula de retención hasta la caldera que hace que llega una tubería de salida en donde puede haber una purga inicial de la misma. Así mismo, contiene un kilowaterimetro el cual mide la energía de las resistencias eléctricas.

La potencia del motor la absorben freno de banda al cual se le colocan dos balanzas de resorte (dinamómetro) las cuales cuentan con graduación y están unidos por un cordón que pasa por debajo de la polea movida dicho cordón. Las lecturas de la balanza se registran y se toma la diferencia para calcular el par de salida.

El vapor de salida de la máquina llega a través de la manguera flexible en donde el fluido de trabajo que sale por la parte inferior del condensador se puede tirar o captar en un recipiente para su medición. Así entonces, mediante una probeta graduada y cronometro se mide el flujo de vapor.

La instrumentación tendrá también medidores que indican la presión de la caldera y la presión al entrada del motor de vapor en donde se registrará la temperatura de entrada y salida del agua de enfriamiento para calcular la calidad del vapor generado con ayuda de instrumentos adicionales como un termómetro para colocarlo en el termo pozo de la caldera, un termómetro por el calorímetro

Las maquinas reciprocantes (básicamente un dispositivo de cilindro – embolo) una de esas raras invenciones que ha probado ser muy versátil y abarcar un amplio rango de aplicaciones.

 La fuente de poder de la vasta mayoría de los automóviles, camiones, pequeños aviones, barcos y generadores de energía eléctrica, así como de muchos otros dispositivos como sabemos, es el combustible con el que trabajan. El motor aprovecha el poder de esa fuente y la transforma en potencia mecánica.

El motor de vapor se encuentra constituido esencialmente por un mecanismo corredera-biela-manivela en donde el radio de acción es infinito o el centro instantáneo del movimiento de la corredera se encuentra en el infinito debido a que corresponde al movimiento reciproco de un pistón dentro de un cilindro.

Memoria de Cálculo

Datos:

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

Estados:

: entalpía del agua dentro de la caldera. La caldera se considera como un depósito de líquido cuya finalidad es proveer de sustancia de trabajo al sistema; por lo que la entalpia del medio operante al inicio del ciclo será igual a la del líquido saturado a la presión absoluta de la caldera.[pic 6]

[pic 7]

: entalpía del vapor que sale de la caldera = hc[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

@Patm =0.77bar y Td = 104°C 🡪 [pic 11]

También se sabe que:

 [pic 12]

Por lo que:

[pic 13]

El valor obtenido comprueba que el vapor que sale de la caldera es saturado.

Inspeccionando de las tablas de vapor saturado a la presión del motor se tiene que

 [pic 14]

Así entonces, el estado 1 está dentro de la campana, por lo que hay que determinar la calidad:

[pic 15]

Sustituyendo:

[pic 16]

Luego,

[pic 17]

[pic 18]

El estado 1 al 2(teórico) es isentrópico e inspeccionando de tablas de vapor saturado a la presión del condensador (0.77 bar), se verifica si s2T<sg.

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