Màquines Tèrmiques PDF

TEMA 1: APLICACIÓ I CLASSIFICACIÓ DE LES MÀQUINES TÈRMIQUES 1. Introducció Les màquines tèrmiques es poden classificar: Combustió interna: la combustió es produeix dins la màquina: o Alternativa ▪ Ex: gairebé tots els cotxes o Rotativa...

TEMA 1: APLICACIÓ I CLASSIFICACIÓ DE LES MÀQUINES TÈRMIQUES 1. Introducció Les màquines tèrmiques es poden classificar: Combustió interna: la combustió es produeix dins la màquina: o Alternativa ▪ Ex: gairebé tots els cotxes o Rotativa ▪ Ex: motor Wonkel, Ripalda, Antonio Sánchez, casi turbines… Combustió externa: la combustió es produeix fora de la màquina o Alternativa ▪ Ex: Màquina de vapor o Rotativa ▪ Turbina de vapor 1.1. Aplicació Propulsar Propulsió marina Grups energètics Produir energia Propulsió ferroviària Automòbils Instal·lacions Agricultura 1.2. Classificació dels motors Què és un motor? Màquina encarrega de transformar l’energia tèrmica en energia mecànica. Tot i que hi ha molts de llibres que diuen que transforma l’energia química en energia tèrmica en energia mecànica. Segons el procés termodinàmic de la combustió: (segons sistema d’encès) Motor de combustió isocòrica: o Motor que crema combustible a volum constant o També es coneix com: ▪ Motor Otto ▪ Motor d’explosió ▪ Motor d’encès per xispa 1  ▪ Motor d’encès provocat ▪ Motor de gasolina Motor de combustió isobàrica: o Motor que crema a pressió constant o També es coneix com: ▪ MEC (motor d’encès per compressió) ▪ Motor de autoencendido ▪ Motor Dièsel (el va inventar aquest home) Com funciona un motor d’explosió? Com funciona el motor dièsel? 1- S’introdueix aire (només l’aire) 1- S’introdueix la mescla d’aire i combustible 2- Comprimim l’aire => produeix un augment 2- Es comprimeix la mescla de la temperatura (com més comprimit, més 3- Salta la bujía temperatura) 4- Explota la mescla 3- Entra el combustible pulveritza 5- S’expandeix i produeix treball 4- Es produeix la combustió del combustible 6- Surten gasos (escape) a l’atmosfera (es va cremant) 7- Tornem a realitzar tot el procès 5- A l’augmentar T i P, empuja la culata cal avall i es produeix treball Segons el cicle operatiu: Motors de 2T: o Cicle complet fet amb 1 volta de cigüenyal o No hi ha vàlvula d’admissió i escape => Té lumbreras per a l’admissió o Hi ha alguns que si tenen vàlvules d’escape Motors de 4T: o Cicle complet fet amb 2 voltes de cigüenyal i 4 carreres o Si hi ha vàlvula d’admissió i vàlvula d’escape: és un motor de 4T 2 El número de vàlvules depèn del fabricant (1 i 1, 2 i 2, 3 i 2) Segons el sistema d’elaboració de la mescla: Gasolina: o Motors a carburació o Motors a injecció Diésel: o Motors a injecció El sistema d’injecció és més precís que el de carburació. La injecció es realitza al conductor Segons el sistema d’alimentació: Motors atmosfèrics: o Aspira aire de l’exterior Motors sobrealimentats: o Hi ha algun element per tal de que ajudi a aspirar aire o El més utilitzat és el turbocompressor ▪ El compressor agafa aire de l’exterior i el comprimeix ▪ El turbo agafa aire d’escape i fa moure l’eix. Segons l’acció del fluid sobre el pistó: Simple efecte Doble efecte 3 Segons el nº i disposició dels cilindres: Nº de cilindres Disposició dels cilindres Monocilíndrics: 1 cilindre Motors en línia Policilíndrics: + d’1 cilindre => nº Motors en V depèn del fabricant Motors opuestos Motors en estrella En estrella Segons el tipus de refrigeració: Per aire Per fluids líquids: per aigua dolça (motors marins) i en alguns casos aigua salada Segons la lubricació: Motor de càrter húmedo Motor de càrter seco: l’oli no està al carter, està a l’exterior *Hi ha una sèrie d’exercicis als apunts* 4 2. Definicions Diàmetre => D: diàmetre interior del cilindre, és major que el diàmetre del pistó Carrera => C: distància des de la posició més alta del pistó fins al més baix, del PMS al PMI Punto muerto alto/superior => PMS: quan la distància entre el pistó i la culata és mínima o quan la distància entre el pistó i el cigüenyal és màxima Punto muerto bajo / inferior => PMI: quan la distància entre el pistó i la culata és màxima o quan la distància entre el pistó i el cigüenyal és mínima Volum total del cilindre => V1: volum tancat entre pistó i culata a l’interior quan PMI Volum càmera de combustió => V2: volum tancat dins el cilindre quan el pistó està a PMS Cilindrada unitària => Vp: volum desplaçat pel pistó al passar del PMI al PMS 𝑉1 = 𝑉𝑝 + 𝑉2 𝜋𝐷 2 𝑉𝑝 = 𝜋𝑟 2 · 𝐶 = ·𝐶 4 Cilindrada total del motor => V: 𝑉 = 𝑉𝑝 · 𝑁 𝐶 𝜇= 𝐷 Pot ser >1, =1, relació del volum final i del volum inicial en la fase d’expansió 𝑣f Re = 𝑣i Τ = Relació de compresió a volum constant => relació entre la pressió final i la inicial en la fase d’aportació de calor (Q1) a volum constant Τ’ = Relació de compresió a volum constant => relació entre el volum final i l’inicial en la fase d’aportació de calor (Q1) a pressió constant 2.1. Equacions d’elements 6 3. Elements que s’allotgen en la culata d’un motor marí de 4T (per cilindre) 2 vàlvules d’admissió 2 vàlvules d’escape Injector o injectòries Vàlvula d’aire d’arranc Vàlvula de seguretat o sobrepressió Vàlvula del indicador de pressión => vàlvula per obtenir diagrames reals del motor o Això serveix per als oficials de màquines decidir quins canvis s’han de realitzar juntament el parte de càmera de màquines a partir de dades presses 6 cops al dia. Junta de culata => sandwitch alumini, acabat d’una superfície no es perfecta El cilindre es troba al bloque de cilindres. Normalment dins hi ha la camisa (està a tots els motor), un cilindre fals, per a quan es gasta un cilindre es canvia. Si no hi ha, cal pulir el cilindre. Viela del motor => barra que transmet el moviment El pie de viela se une al pistón mediante el bulón (com a pasador d’acero) Dins del cap de viela, hi ha el cigüenyal. Va acompanyat d’un contrapès. Eje de levas o de camonas => un eje con levas/ camones 7  Correa de distribució => uneix eje de levas i cigüenyal => es trenca o El cigüenyal diu a l’eje de levas i va comunicant-se fins a vàlvules Cadenes de distribució => es destensa Engranaje de distribució Què passa si es trenca? Es deixa de comunicar el cigüenal i les vàlvules El muelle tanca la vàlvula i la leva la obri Bancada => on descansa el cigüenyal Pistó =>porta aros o segmentos = 3 => Per tal que els gasos no es colin, sellen la càmara 8 4. Cicles de funcionament (Otto real, no és un cicle ideal) Els efectes no es produeixen en els punts morts 1r temps: Quan el pistó baixa, s’obri més tard per poder crear una depressió i així l’aire entra millor 2n temps: Quan arribem al PMI, la vàlvula d’escape s’obri 20º més tard. Tot això es per millorar l’eficiència energètica 3r temps: La xispa salta un poc abans d’arribar al PMS (7º) => Per a què les majors pressions es produeixin al PMS En funció de les revolucions del motor, salta a diferents motors => hi ha un variador Tot això es fa perquè la zona del treball sigue major 4t temps: 42º abans de que el pistó arribi al PMI. Deixo de perdre expansió per millorar l’escape Cicle Otto Real Solape de vàlvules (o cruce de vàlvules): les dues vàlvules es troben entre obertes- Per millorar el procés de renovació de la carga energètica: Sortir gasos escape Entrar massa fresca 9 5. Cicle pràctic del dièsel 1r temps: S’obri 15º abans del PMS => Hi ha un cruce de vàlvules 3r temps: S’injecta a 40º i comences 7º abans del PMS (Injecció estratificada) Dibuix real del pistó Com augmentem el grau de compressió? Llimant la culata (planejant o reduint) i llavors Les vàlvules de l’admissió seran més grans o si hi ha 3/5 => 2/3 d’admissió i ½ escape. 5.1. Equacions per als problemes 10 El motor dièsel costa més d’arrancar (més força) 6. Exercicis Problemes als apunts de classe 11