Balance Termico

Introducción al Motor de Combustión Interna, Transformador de Energía, Fuente de Energía Mecánica y Calor. Prof. Ing. Juan René Roncagliolo Ziomi

J R Roncagliolo Z Mayo 2011

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TEMARIO 1. Introducción. 2. Balance térmico. 3. Medic edició ión n y cal calcu culo lo de las dife difere rent ntes es potencias. 4. Cogeneración


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TEMARIO 1. Introducción. 2. Balance térmico. 3. Medic edició ión n y cal calcu culo lo de las dife difere rent ntes es potencias. 4. Cogeneración


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1. INTRODUCCION •

Definición.

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Aplicaciones, importancia, difusión.

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El Primer Principio de la Termodinámica y la Flexibilidad del Motor de Combustión Interna. El Segundo Principio dela Termodinámica y el Motor de Combustión. La regulación de la carga en el motor Diesel. La aplicación Grupo Electrógeno (carga variable, velocidad constante). J R Roncagliolo Z Mayo 2011

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Primer Principio de la Termodinámica Aplicado al Motor en Condiciones Permanentes Energía entra al motor

Motor de Combustión

Energías salen del motor

Energías almacenadas en el motor permanecen constantes


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Primer Principio de la Termodinámica Aplicado al Motor en Condiciones Transientes Energía entra al motor

Motor de Combustión

Energías salen del motor

Energías almacenadas en el motor varian. Calentamiento y aceleración


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El Segundo Principio de la Termodinámica y el Motor de Combustión Interna Potencia efectiva Rendimiento global = Potencia del Combustible


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Corte longitudinal y transversal de un motor.


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Tabla de Valores Característicos del Motor Mercedes Benz OM 352


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Curvas Características del Motor Mercedes Benz OM 352


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Curvas de Isoconsumo (igual rendimiento)


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2.Balance Térmico

Potencia del combustible

Potencia de refrigeración

Potencia de radiación Potencia Interna Potencia de Roce Accionamiento Auxiliares y Accesorios

Potencia de escape Sensible (calor) Latente (no quemados)

Potencia efectiva J R Roncagliolo Z Mayo 2011

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Pc

Pr

auxiliares accesorios


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Balance Térmico Global P c  P e  P refr  P escS  P esc L

C




P esc LCO



P rad

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Pc: Potencia del Combustible. P c  Be  H inf kW  V pro beta   comb  kg  Be    t  s  Be: Caudal másico de combustible [kg/s] Hinf : Poder calorífico inferior del combustible. Para el Diesel 43.000 [kJ/kg] Ρcomb: Densidad del combustible. Para el Diesel 0,85 [kg/L] Vprobeta: Volumen de la probeta en [L] t: Tiempo de consumo de Vprobeta [s]


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Valores Característicos de Combustibles Líquidos


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Valores Característicos de Combustibles Gaseosos


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Balance Térmico Parcial P i P r

 Pe 



P i



P r P e

Pi: Potencia Interna (o Indicada) Pe: Potencia Efectiva (o al Freno o Util) Pr: Potencia de Roce, Accionamiento de Auxiliares y Accesorios (en Pérdidas Mecánicas)


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Potencia Interna (o Indicada) Pi P i  pmi   

D

2

4

s  n  i  Z



Determinación de la Pi por el Méto de Morse (Desactivación sucesiva de cilindros) P i 6cil

P  P e 6 cil  r 6 cil

P i 5cil

P  P e5cil  r 6 cil

P i1cil

 P e 6 cil  P e5cil

P i

P P P P P  P icil 1  icil 2  icil 3  icil 4  icil 5  icil 6

Rendimiento Mecánico ηmec

 mec

P e 

P i J R Roncagliolo Z Mayo 2011

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•

Potencia efectiva P e P e P e

•

•



T  2    n T  n



9549

kW 

Torque T [Nm] Velocidad de rotación n [r.p.m.]


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Potencia de Refrigeración Prefr  agua  cagua  (t sam  t eam )kW  P refr  Cte  m Cte: Constante para arreglo de unidades según las utilizadas. magua: Caudal másico de agua de refrigeración cagua: Calor específico del agua tsam: Temperatura de salida del agua del motor. team: Temperatura de entrada del agua al motor.


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Potencia de Escape Sensible P escS P escS



 gases m

 gasesc pgases  (T e T ad )kW  Cte. m



 aire  m comb m

 gases : Caudal másico de gases de escape m  aire m

: Caudal másico de aire admitido.

 comb m

; Caudal másico de combustible, corresponde al Be

Cte.: Constante para el arreglo de las unidades de acuerdo a las utilizadas Te: Temperatura de los gases de escape. Tadm: Temperatura de Admisión del aire al motor. J R Roncagliolo Z Mayo 2011

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Potencia de Escape Latente por CO: PescLCO P escLCO



 comb  %C comb  23550  m

%CO %CO2



%CO

kW 

mcomb: Caudal másico de combustible en [kg/s] %Ccomb: % en masa de C en el combustible. %CO: % de CO en los gases de escape. %CO2: % de CO2 en los gases de escape. 23550: Pérdidas de calor en kJ por cada kg de C que se quema a CO en vez de CO2 J R Roncagliolo Z Mayo 2011

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Potencia de Escape Latente por C: PescLC  P escLC  34,122  mC  V gaseskW   V

gases

: Caudal volumétrico de gases de escape [m 3/s]

mC: Masa de C por unidad de volumen de gases de escape en [g/m3]. Se obtiene dee Nº Bosch u Opacidad.


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Gráfico de contenido de C según Nº Bosch


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Potencia de Radiación: Prad P rad  P comb  ( P e  P refr  P escS  P escLCO  P escLC )


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Especificaciones Técnicas de un Grupo Electrógeno


26

Especificaciones de operación de Grupo Electrógeno


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RENDIMIENTO DEL ALTERNADOR


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Diagrama de bloques del Balance Térmico 100% Pc

ENTRADA

Pi INTERNO Pr

SALIDA GRUPO ELECTRÓGENO

Pe 44,4%

Prefr

Prad

PescS

PescLCO

PescsLC

17,8%

3,1%

33,6%

0%

0%


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Balance Térmico de un Grupo Electrógeno Semirápido


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Balance Térmico de un Diesel Semi- rápido Antiguo


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Balance Térmico de un Grupo de Cogeneración


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Balance Termico

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