LIBRO DE PASCO - SESIÓN 8

FACULTAD DE INGENERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA DE MINAS
PRÁCTICA SEMANA 7
Autor (es):
Barboza Rivera, Katte
Cieza Herrera, Aldair
Gonzales Fernández, Nallely
Pasco Palacios, Solagne
Rabines Panduro, Cynthya
Docente:
Dra. Gamarra Gonzales, Julissa Del Rocío
Chiclayo - Perú
2020-II
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INVESTIGACIÓN 25A: MOTORES TÉRMICOS
Pregunta esencial: ¿Cómo funciona un motor térmico?
Esta simulación le permite establecer las temperaturas de trabajo y las dimensiones de un motor térmico
ideal. Si presiona [Ejecutar], el motor operará su ciclo con los parámetros que ha establecido y trazará
el diagrama PV correspondiente. La simulación calcula la eficiencia ideal y el trabajo de salida
asumiendo que el motor funciona con aire. El motor le permitirá hacer el pistón tan grande como 0,5 m
en cualquier dimensión.
Establezca las temperaturas de funcionamiento iniciales en 1293 K y 550 K. Establezca el diámetro del
pistón en 20 cm (0,20 m) y el stroke en 20 cm (0,2 m).
Presione [Ejecutar] para ver un ciclo. Utilice la tabla de datos para ver los datos de presión y volumen.
Alternativamente, puede configurar la entrada de calor y la simulación calculará la temperatura máxima.
Establezca una entrada de calor de 1000 J y observe qué sucede.
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Preguntas
a. ¿Cuál es la eficiencia operativa en los parámetros anteriores?
De 57.7 % (no cambia con el diseño, en función a la T°)
El porcentaje de eficiencia se puede calcular utilizando la siguiente ecuación. Muestre este
cálculo usando valores de la simulación.
efficiency =
æ
ç
è
work output
heat input
984 J
Eficiencia = (
1711 J ) 100
Eficiencia = 57.5%
ö
÷
ø ´100
¿Cuánto calor se rechazó? ¿A dónde va?
Rechazó 728 J y esto va al sumidero que vendría a ser el medio ambiente en el que se encuentra.
b. ¿Cuál es la presión máxima alcanzada? ¿Cuál es la presión más baja?
Presión más alta: 6.0552 MPa
Presión más baja: 0.1013MPa
c. ¿Qué podrías hacer para mejorar la eficiencia del motor? Proponga dos cambios posibles y
luego diseñe un experimento para probar cada uno de sus cambios. Sus experimentos deben
tener procedimientos sobre cómo cambiará las variables y qué variables cambiará para
determinar el efecto de sus cambios. Registre su diseño experimental y sus hallazgos en el
espacio a continuación.
Primer experimento
i. Procedimiento para variable (s) cambiado:
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En este primer caso
cambiamos las
dimensiones de la
máquina que vendría a
ser el stroke y
diámetro

Efecto de cambiar estas variables:
Al hacer el cambio de dimensiones, lo que varia es el calor, el volumen y el trabajo.
Segundo experimento:
ii.
Procedimiento para variable (s) cambiado:
Ahora modificamos
las temperaturas
Efecto de cambiar estas variables:
De igual modo lo que varía es el calor, el volumen y el trabajo; a esto se le adiciona la
eficiencia.
d. ¿Qué conclusiones extrae de sus experimentos?
Que la eficiencia depende de las temperaturas y que si estas no cambian entonces la eficiencia
tampoco lo hace. Mientras más alejadas estén las temperaturas, mayor será la eficiencia.
e. ¿Cuál es la máxima eficiencia teórica posible dado el límite de 293 K como la temperatura de
funcionamiento más baja y 6000 K como la temperatura de funcionamiento más alta? ¿Qué
le podría pasar al pistón a esta alta temperatura?
La máxima eficiencia
es 95.1% y el pistón
podría explotar o
fundirse.
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f. Si aumenta el tamaño del cilindro, ¿qué cambia y qué permanece igual? ¿Por qué?
La eficiencia no cambia, lo que varía es el trabajo. Si se quisiera producir más trabajo tendría
que aumentar el calor.
Al modificar el tamaño del cilindro cambiaría la cantidad de volumen comprimido, la capacidad
máxima del trabajo entregado, también aumenta el calor añadido y el calor rechazado hacia el
entorno.
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