Mtodo 2 de 2: Hacer una mquina de vapor con una lata de pintura
(para adultos)1. 1Haz un agujero rectangular cerca de la base de
una lata de pintura de casi 4 L (1 galn). Marca un rectngulo
horizontal de 15 x 5 cm en el lado de la lata cerca de la base. Ten
en cuenta que para esta lata (y la otra que usars), querrs
asegurarte de que haya contenido pintura nicamente a base de ltex y
de haberla lavado completamente con agua y jabn antes de usarla.2.
2Corta un pedazo de malla metlica de 12 x 24 cm (4 2/3 x 9 1/3
pulgadas). Dobla hacia abajo 6 cm (alrededor de 2 1/3 pulgadas) en
cada extremo del lado que mide 24 cm y forma un ngulo de 90o. Al
hacerlo debes crear una "plataforma" cuadrada de 12 x 12 cm con 2
"patas" de 6 cm. Coloca esta malla dentro de la lata de pintura con
las "patas" hacia abajo alinendose con los bordes del agujero que
cortaste. 3. 3Haz un semicrculo de agujeros a lo largo del permetro
de la tapa. Ms adelante, quemars carbones dentro de esta lata para
proporcionar el calor necesario a tu mquina de vapor. Si estos
carbones no tienen un suministro constante de oxgeno, no podrn
quemarse bien. Permite que la ventilacin ingrese al perforar una
serie de agujeros en un patrn de semicrculo a lo largo del borde de
la tapa. Estos agujeros de ventilacin deberan tener aproximadamente
1 cm (4/10 de pulgada) de dimetro.4. 4Crea una espiral con un tubo
de cobre. Toma unos 6 m (alrededor de 19 1/2 pies) de un tubo de
cobre suave de unos 6 mm (1/4 de pulgada) de dimetro y mide 30 cm
(11 8/10 pulgadas) desde un extremo. Comenzando a partir de este
punto, envuelve el tubo formando cinco espirales de 12 cm (4 3/4
pulgadas) de dimetro. Enrolla el resto del tubo en 15 espirales de
8 cm (3 1/6 pulgadas) de dimetro. Debe quedarte unos 20 cm (7 5/6
pulgadas) adicionales. 5. 5Pasa ambos extremos de la espiral a
travs de los agujeros de ventilacin de la tapa. Dobla ambos
extremos para que apunten hacia arriba e inserta cada uno a travs
de uno de los agujeros de la tapa. Si el tubo no tiene la longitud
suficiente, podras necesitar desenrollar un poco una de las
espirales. 6.
6Inserta la espiral y el carbn vegetal en la lata de pintura.
Coloca la espiral sobre la malla metlica. Llena con briquetas de
carbn el espacio circundante y dentro de la espiral. Cierra la tapa
firmemente. 7. 7Perfora agujeros para los tubos en la lata de
pintura ms pequea. En el centro de la tapa de la lata de pintura de
un 1 L (1/4 de galn), perfora un agujero de 1 cm (4/10 de pulgada)
de dimetro. Al lado de la lata perfora 2 agujeros de 1 cm; uno
cerca de la base y otro encima de este cerca de la tapa. 8.
8Inserta un tubo de plstico con un corcho en los agujeros al
lado de la lata ms pequea. Utiliza los extremos del tubo de cobre
para atravesar los agujeros en el centro de los dos corchos.
Inserta un pedazo de 25 cm (9 5/6 pulgadas) de tubo hecho de
plstico duro en un corcho y un pedazo de 10 cm (3 11/12 pulgadas)
en el otro de modo que se ajusten bien y se extiendan ligeramente
desde el otro extremo del corcho. Inserta el corcho con el tubo ms
largo en el agujero inferior de la lata pequea y el que tiene el
tubo ms corto en el agujero superior. Asegura los tubos en cada
corcho con abrazaderas de manguera. 9. 9Conecta el tubo de la lata
ms grande con la lata ms pequea. Coloca la lata ms pequea encima de
la ms grande con el tubo con corcho en el lado opuesto de los
agujeros de ventilacin de esta ltima. Utiliza cinta metlica para
asegurar el tubo del corcho inferior al tubo que se extiende desde
la base de la espiral de cobre. Luego asegura de la misma manera el
tubo del corcho superior al que se extiende desde la parte superior
de la espiral. 10. 10Inserta un tubo de cobre a travs de una caja
de conexiones. Utiliza un martillo y destornillador para quitar la
parte central de una caja de conexiones elctrica hecha de metal y
de forma circular. Asegura una abrazadera para cables elctricos a
la caja de conexiones con el anillo de retencin interior. Inserta
una tubera de cobre de 15 cm (5 9/10 pulgadas) de largo y de 1,3 cm
(1/2 pulgada) de dimetro a travs del conector de la abrazadera para
cables a fin de que el cable sobresalga unos cuantos centmetros por
debajo del agujero en la caja de conexiones. Dobla los bordes de
este extremo hacia adentro con un martillo. Coloca este extremo de
la tubera en el agujero ubicado en la tapa de la lata ms pequea.
11. 11Inserta una brocheta dentro de la varilla. Toma una brocheta
de madera para barbacoa e insrtala dentro de un extremo de una
varilla de madera hueca de 1,5 cm (6/10 de pulgada) de largo y 9 mm
(3/8 de pulgada) de dimetro. Coloca la varilla y la brocheta dentro
del tubo de cobre ubicado en la caja de conexiones metlica de
manera tal que la brocheta apunte hacia arriba. La brocheta y la
varilla actuarn como el "pistn" cuando la mquina funcione. Para
hacer que el movimiento del pistn sea visible con mayor facilidad,
podras fijar una pequea "bandera" de papel en la parte
superior.12.
12Prepara el motor para que comience a funcionar. Retira la caja
de conexiones de la lata pequea y llena esta ltima con agua dejando
que drene en la espiral de cobre hasta que est llena en unos 2/3 de
su capacidad. Revisa todos los conectores en busca de fugas y
asegrate de que todos los sellos estn ajustados. Asegura las tapas
de ambas latas con la ayuda de un martillo. Coloca nuevamente la
caja de conexiones en su lugar sobre la lata pequea. 13. 13Haz
funcionar la mquina! Arruga pedazos de papel peridico y colcalos en
el espacio rodeado por la malla metlica en la base de la mquina.
Cuando el carbn se encienda, deja que las briquetas se quemen por
cerca de 20-30 minutos. A medida que se calienta el agua ubicada en
la espiral, el vapor comenzar a formarse en la lata superior.
Cuando este vapor alcance la presin suficiente, empujar la varilla
y el pistn hacia arriba. Una vez que se haya liberado suficiente
presin, el pistn caer nuevamente a causa de la gravedad. Corta
partes de la brocheta segn sea necesario para reducir el peso del
pistn, ya que, mientras ms ligero sea, "saltar" con mayor
frecuencia. Trata de recortar gradualmente la brocheta hasta llegar
a un peso en el que el pistn "funcione" a un ritmo constante.
Puedes acelerar el proceso de quema si usas un secador de cabello
para que sople a travs de los agujeros de ventilacin.14. 14Ten
cuidado. Probablemente no haga falta decir que esta mquina de vapor
casera exige una manipulacin y operacin cuidadosa. Nunca la hagas
funcionar dentro de casa. Nunca la hagas funcionar cerca de
material inflamable como hojas secas o rboles colgantes. Oprala
nicamente sobre una superficie dura y no inflamable como el
concreto. Si vas a trabajar con nios o adolescentes, asegrate de
que un adulto se encuentre presente supervisando en todo momento.
No permitas que los nios o adolescentes se acerquen a la mquina
mientras el carbn est ardiendo. Si ni siquiera ests seguro de cun
caliente est la mquina, asume que el calor es muy alto al tacto.
Asimismo, asegrate de que el vapor pueda escapar de la "caldera"
superior. Si el pistn se obstruye por alguna razn, la presin puede
incrementarse dentro de la lata pequea. En el peor de los casos,
esto puede provocar que la lata explote, lo que puede ser muy
peligroso.Construir un Mejor Motor Stirling
A raz de mis experimentos con la primera Stirling LTD, me decid
a tratar de hacer una mejor.Los principales problemas con el
primero haba sido el aire pegado conjunta con fugas, y los
requisitos excesivos para el mecanizado.Esto habra uniones soldadas
para impedir las filtraciones y tendra mecanizado menos y se poda
hacer con un taladro de columna ..La principal diferencia entre ste
y el primero que hice fue cilindro difusor.Esto se podra usar un ms
largo, ms delgado cilindro con un pistn de aluminio.Tambin decid a
utilizar el metal si es posible en este caso y tienen cojinetes de
rodillos.El cilindro difusor se atornilla en permitir que tira
hacia abajo de la mquina y una junta de caucho para mantener el
sello.
Paso 1: Materiales
Para este motor que utiliza los siguientes materiales:1 longitud
de 22 mm (1 ") Tubo de cobre1 de la longitud de 15 mm (1/2 ") la
caera de cobrede cobre de 22 mm 1 tapa (no se muestra)3 disipadores
de calor de aluminio de un viejo televisor (desguace)1 pieza de
resina valoresde cobre revestido Paxolin placa PCBbrazo HDD cabeza
de accionamiento con rodamientos y eje detubo de latn de 2,5
mmvarilla de latn de 1,5 mm (ajuste deslizante)Un marcador con un
cuerpo de aluminio (no se muestra)Parte de un plstico de 3 "tubo o
similar (no mostrado)El jefe centro latn desde una unidad de CD
difuntoUna longitud corta de barra de aluminio de 10 mm de una
impresora de chatarraUn tramo corto de canal de aluminio (no
mostrado)de soldarpegamentoVarias tuercas y pernos rescatados de
artculos de desecho (no mostrado)Una pequea pedazo de goma de alta
densidad (un trozo de tubo de bicicleta)4 discos de latn de 15 mm
(no se muestra)La razn de los elementos que no se muestran es .....
en este momento no los he adquirido todava!
Paso 2: Los Pistones y cilindros
Mostrar todas las 12 Fotos
El cilindro de alimentacin de este motor est hecho de un trozo
de tubo de cobre de 15 mm, 1/2 "va a hacer si eso es lo que tiene.
Me cort una seccin de 40 mm con un cortador de tubo barato, y luego
limpiar los extremos con un Dremel para eliminar cualquier Burr y
el labio en los extremos. El agujero se pule con un cepillo de
alambre pequeo en la Dremel, seguido por lana de acero y arena muy
fina hmeda y seca enrollada en un tubo.entonces emitir el tubo
mediante el proceso de resina en mi instructable otro.Slo una nota
aqu. He intentado tanto la resina y un poco de masilla epoxi emitir
internamente como por otros 'ibles en el sitio. Me pareci que en
ambos casos la contraccin (alrededor del 5%) hizo que el pistn
demasiado flojo. Tal vez sea la marca que estaba utilizando.La
pieza en bruto de resina se lij luego hacia abajo en el taladro y
pulido para un ajuste deslizante. Esto dio un pistn de 13 mm de
dimetro. Me reducir a 13 mm de longitud, entonces perforados de 2
mm y 6 mm perforado hacia fuera en un extremo para la biela de
conexin.decid simplificar las barras de con-para este motor. Fui a
la tienda y compr un poco de modelo de tubo de ms de 2,5 mm y un
poco de barra de 1,5 mm. Estos dos pueden deslizarse entre s. El
pistn de la biela es acero de 2 mm de una vieja impresora. Para
hacer que los conectores de E simplemente aplastados 4 mm del tubo
plano en el tornillo de banco, entonces se cort en 10 mm. perfor el
plano 2 mm y se desliz en la biela del pistn.El cilindro es un
difusor longitud de tubo de cobre de 22 mm (1 "debe hacer).La
tubera tiene que ser cortada a la longitud como en funcin de la
longitud del pistn y la carrera del cigeal:.El pistn debe tener un
hueco alrededor de ella en el cilindro, la idea es que a medida que
se mueve el pistn, el aire fluye alrededor de ella desde un extremo
del cilindro para la calefaccin y la refrigeracin y otro que va.No
debe haber una separacin en los lados de al menos un par de
milmetros.Quera usar un pistn de metal para que yo pudiera usar una
luz de las velas de t para hacer funcionar el motor.Encontr un lpiz
marcador cuerpo de aluminio que fue de alrededor de 16 mm de
dimetro.Esto dej un espacio de aproximadamente 2 mm a cada lado
cuando se desliza en el tubo.Ideal.Cort el lpiz por la mitad y
quitar las innerds que fueron desechados.El extremo de plstico
estaba roto y se limpia con la Dremel para dejar un agujero
redondo.Entonces me funcion la longitud del pistn requerida.Una
conjetura pero fui a 65mm.Para hacer que el pistn cort la parte
trasera hacia abajo para dar la dimensin global que quera, entonces
me deslic una seccin corta de tubo de 15 mm de plomera de plstico
en el extremo pegado a ella con sper pegamento en gel.La otra pieza
de la pluma se desliza entonces sobre el otro extremo de la plomada
aparato y fijada con pegamento super-gel.Esto le dio un ligero
hermtico del pistn.El extremo abierto se equip con un tapn de
aluminio pre-perforados para la biela.Se complet as el pistn
difusor.Ahora quera ser capaz de desnudarse y volver a montar este
motor por lo que las juntas encoladas tan pocos como sea posible.Se
puede usar un tapn de extremo liso soldadura en un extremo del
cilindro, pero debido a los pasadores soldados que no quera
molestar con ms calefaccin que utiliza una conexin de
compresin.Esto se convertir en el extremo caliente.Luego me origen
latn 4 tornillos de fijacin de la placa base de un PC depsito de
chatarra.Estos vienen en varios tamaos de rosca, los tamaos ms
comunes son el hilo fino o hilo M3 M3 supuesto, pero hay algunos
imperiales alrededor.el truco es encontrar el mismo 4 (que debera
ser el caso si procedieran de la misma PC).Encuentra los 4
tornillos que se ajustan a las roscas.Estos deben ser de al menos
15 mm de largo.Si ellos son mtricas que no debera tener problemas
para encontrar los pernos.Si son imperial lo entiendan y vean.Corte
la parte roscada del tornillo, dejando slo "tuerca" el latn, que
debe ser de 6 mm de largo.Vamos a soldar estos en el extremo fro de
nuestra cilindro y luego usarlos para empernar el cilindro al
chasis.Si te las arreglas para soldarlos en exactamente 90 grados
cada uno, entonces no es necesario marcar el cilindro.No confiaba
en mi exactitud lo que describi una marca superior a fin de que
cada vez que el cilindro est atornillado hasta el tope de nuevo en
el mismo lugar que permite el desalineamiento del soldado
stand-offs.Hice una plantilla de madera simple para mantener todo
en lugar.i estaados los pernos y un extremo de la tubera y luego se
usa una antorcha micro pluma para soldar los pernos en.Prob
empernado todo hasta antes de volver a terminar el chasis.Con la
excepcin de las varillas de con-esto completa los cilindros y
pistones.
Paso 3: Chasis principal
Montaje del chasis principal.Este motor difiere de la ltima vez
en que la placa fra albergar un difusor independiente y un cilindro
de potencia cada lado.Ambos sern selladas en su propio derecho y
unidos por un poco de tubera.El chasis se compone de un sndwich de
cuatro placas.Dos calor-sumideros (transistores de potencia que
tenan en ellos) de un televisor que se encuentra en el depsito de
chatarra.Se han pre-perforados agujeros de los soportes de
transistores y son idnticos.Esto significa que puede invertir y
atornillar entre s para formar una sola placa gruesa con las aletas
de refrigeracin.Cada cilindro est formado a partir de la tubera de
cobre, el cilindro de potencia est soldada a una placa de Paxolin
que est atornillado a los dos disipadores trmicos.El cilindro
difusor se atornilla a una segunda junta Paxolin y atornillado al
chasis a travs de una junta.Esto debera permitir a m para sellar
los dos cilindros y luego simplemente vincularlas con un poco de
tubera.(Eso espero).limpi los dos disipadores trmicos, con la
Dremel para asegurar un buen contacto mecnico entre ellos.I cortar
y marcado los dos tableros Paxolin, luego perfor la tarjeta de
potencia del cilindro con un agujero para el disipador de calor.La
junta cilindro difusor se marc y se perfora con el cojinete y el
tubo de alimentacin, a continuacin, con tachuelas en pegamento.Los
cuatro orificios de los pernos de montaje fueron perforados a travs
y luego los dos tubos de alimentacin se sueldan en su lugar.El
cilindro de potencia se suelda a y el cojinete de nylon para el
pistn difusor pegado pulgFinalmente, el tubo alimentador fue
conectado.Esto completa el conjunto del chasis principal
Paso 4: El volante y Boss
Quera hacer que el motor se ven bien, as que me decid a tratar
de hacer un elegante volante.Haba encontrado un centro de latn
antiguo desde un CD o un reproductor de DVD difunto, entonces he
descargado una plantilla transportador de las lneas netas y marcado
a los 0, 120 y 240 grados para dar tres radios iguales.Todava tena
el anillo superior de un recipiente de comida que haba cortado para
mi primera Stirling, as que us eso como el anillo exterior del
volante.Usted puede cortar un anillo de 3 "tubera de plstico en su
lugar.Puse el jefe de latn sobre el transportador de cinta adhesiva
de doble cara y luego medir y cortar 3 trozos de varilla de latn de
1,5 mm de mis acciones. Estos fueron apoyados luego en algunas
materias de nivelacin y soldadas a la protuberancia central. El
anillo exterior se coloca sobre el transportador y se marcan
entonces perforado de 1,5 mm para aceptar los radios. Debido a que
el anillo es ligeramente flexible que era fcil de deformar lo
suficiente como para forzar a travs de los radios. Una vez que todo
era de nuevo en forma y rectificadas para arriba en el
transportador, los radios eran sper pegado al ring.Una pieza de 10
mm de aluminio fue cortado a medida y perforados listo para aceptar
el cigeal. Fue entonces sper pegado en el jefe de latn.Eso completa
el volante.
Paso 5: El pilar de apoyo y rodamientos
Reconocimiento por la idea para el pilar de soporte y los
cojinetes deben ir aeVoltique fue un poco inspiracin de 'ible.Decid
usar un sistema muy similar, slo un poco ms simple en su
ejecucin.Usando el brazo cabeza y los cojinetes de la unidad de
disco duro que tengo los discos de mi motor para LTD, me perfor el
eje 2.5mm a aceptar el cigeal.La cabeza haba originalmente tena
cuatro brazos lectura, tres de ellos fueron molidos apagado con el
Dremel y todas las bobinas auxiliares, cables y las cabezas reales
fueron retirados.El brazo se moli cuidadosamente para encajar una
pieza de aluminio canal, el canal fue perforado y el brazo de
atornillado a l.Un poco de pegamento epxico se ha aadido para una
unin fuerte realmente bueno.El canal se redujo de 60 mm de largo,
pero se puede ajustar el tamao a lo que usted necesite.El fondo del
canal se atornilla a la tercera disipador de calor que encontr en
el viejo televisor que tena una buena curva de 90 grados en el
mismo.La curva se atornilla a la placa del chasis principal.
Paso 6: El cigeal
El cigeal se compone de una longitud corta de tubo de 2,5
mm.Esto se hace pasar a travs de la cabeza de apoyo y lleva una
rueda volante en un lado y las bielas sobre el otro.Las bielas se
forman a partir de 15 mm discos de latn.Usted puede cortar estos un
pedazo de barra de latn, ya que tena la intencin de hacerlo, pero
mientras yo estaba en la seccin de fontanera de la ferretera
comprar la tapa de compresin del cilindro difusor me encontr con un
paquete de cuatro 15mm 'tapas ciegas' para 79p.Estos har el trabajo
muy bien.Me perfor los centros de tres de las tapas de 2,5 mm para
aceptar el eje, entonces perforado de 1,5 mm por 5 mm de
desplazamiento desde el centro de las barras de manivela.Esto dar
una carrera de 10 mm.El primer disco se desliza sobre un extremo
del eje y soldado en su lugar.La distancia entre los cilindros (26
mm) se marc en el eje y el par de discos para la segunda manivela
se desliza sobre y soldado en su lugar.Las barras de manivela se
desliz en los discos, los conectores del vstago desliza sobre las
varillas y luego las varillas se sueldan.Finalmente el metal
adicional sobre las varillas y el eje principal de la manivela se
molieron a cabo utilizando la Dremel.El eje se asegur a la
rodamiento con un poco de gel super-pegamento y el volante
montado.
Paso 7: Montaje Final
I formado por un pequeo conector para el pistn difusor, a
continuacin, las varillas de con-se midieron y se corta a la
longitud.Estos estaban pegados a continuacin en la posicin usando
sper pegamento en gel.El motor fue probado y ajustado para que todo
gire libremente, y para mantener el equilibrio.El volante se
necesita un poco de trabajo para conseguir un mejor equilibrio,
pero el motor debera funcionar.Tengo que hacer un soporte para que
pueda ser colocado sobre una vela luz del t, pero eso puede
esperar.puedo conseguir alrededor a publicar un video en algn
momento.
Fabricando un Motor Stirling casero
Integrantes del grupo:
Moreno Medina, Kevin Alberto Ortiz Sandy, Marilyn Fiorella Rudas
Caja, Segundo Victor Vargas Castillo, Samantha Vanessa Yupari Ruiz,
Mark Nicolas
Introduccin
En el presente trabajo daremos a conocer como fabricar un motor
stirling casero, el cual se define como una mquina que convierte
trabajo en calor y viceversa, a travs de un ciclo termodinmico, con
compresin y expansiones cclicas del fluido del trabajo. El motor
Stirling que fabricamos es un tipo de motor trmico, que genera
trabajo a partir de diferencias de temperaturas. Una de las
ventajas del motor Stirling es la combustin externa (se puede
quemar cualquier combustible para calentar el motor) y no hay
explosin, por lo que el motor es extremadamente silencioso y libre
de vibraciones. Hoy en da se utiliza estos motores para generar
calor, para impulsar submarinos y prximamente como motores en
automviles hbridos, existen aun pocas aplicaciones comerciales y
muchos proyectos de investigacin.Es por estas razones que el motor
Stirling es muy til en diferentes ramas de la ciencia.
Teora
El motor Stirling fue originalmente inventado por Sir Robert
Stirling, fraile escocs, hacia 1816. En sus inicios compiti
efectivamente con el motor a vapor. Perdi inters despus del
desarrollo del motor de combustin interna y ha retomado inters en
los ltimos aos por varias caractersticas muy favorables que tiene.
Este motor intercambia el calor con el exterior, por lo tanto es
adaptable a una gran gama de fuentes de calor para su operacin. Se
han construido motores Stirling que usan como fuente de calor la
energa nuclear, energa solar, combustibles fsiles, calor de desecho
de procesos, etc. Al ser de combustin externa, el proceso de
combustin se puede controlar muy bien, por lo cual se reducen las
emisiones.
El ciclo ideal Stirling se compone de dos procesos isomtricos
(calentamiento y enfriamiento del fluido de trabajo a volumen
constante) y dos isotrmicos (compresin y expansin a temperatura
constante). La eficiencia termodinmica del ciclo ideal Stirling es
igual a la de un ciclo de Carnot, trabajando a las mismas
temperaturas de las fuentes de calor, lo cual se debe
principalmente a la regeneracin que se lleva a cabo durante los
procesos a volumen constante del ciclo.
Objetivos Aplicar la Segunda Ley de la Termodinmica fabricando
un motor Stirling casero. Entender el funcionamiento del motor
Stirling. Realizar la experiencia trabajando en equipo. Aprender a
gestionar un proyecto economizando costos. Comprobar los enunciados
de Kelvin y Planck
Materiales 2 latas de Pepsi 1 lata de atn o de durazno Esponja
de metal para olla Hilo de nylon (para pescar) 1 Tapa de plstico 1
Globo (diafragma) Alambre de aluminio 1 Conector YF (rojo) Clips
grandes 1 Stove bolt 3/16 x 1.05 3 Tuercas 3/16 2 Arandelas planas
3/16 1 Vela misionera
Procedimientos
1. Lo primero que debemos hacer es cortar dos latas de gaseosa
(pepsi o coca cola), la primera lata debe ser cortada por la parte
superior de forma precisa, mientras que en la segunda lata solo
dejaremos la base, tratando de formar dos brazos con el cuerpo de
la misma.
2. Una tercera lata representar nuestro foco fro, debe ser un
poco ms ancha que las latas de gaseosa, para ello utilizamos una
lata de conserva de durazno; debe ser cortada con mucha precisin y
en su base tendr un agujero por donde pasara una de las latas de
gaseosa.
3. Luego procederemos a realizar unos pequeos agujeros en los
brazos de la lata de gaseosa, estos agujeros soportaran el alambre
de aluminio; asimismo, este alambre ser moldeado con el alicate
para que tenga la forma de un cigeal
4. Despus juntaremos la lata de gaseosa con la de durazno
utilizando moldimix para que ambos se ajusten y sellen, previo a
esto cortaremos a una medida apropiada la esponja de metal; debemos
procurar que la esponja pueda pasar sin mayor dificultad por la
lata de gaseosa
5. A continuacin introduciremos un globo en una tapa de agua
mineral de 7 litros, para ello debemos cortar el globo en sus
partes y ajustarlo a la tapa con un stove bolt y un par de wachas y
pernos. Previo a esto, la tapa debe tener un pequeo agujero por
donde se introducir a presin una manguerita de 3.5 cm; para un
mayor ajuste se utilizar el moldimix y se sostendr con la latita de
gaseosa
6. Por ltimo se proceder a colocar dentro del alambre de
aluminio el conector YF y los ganchitos formados por clips, todos
estos elementos se ajustarn con unos seguros de plstico. Se
ensamblar todo el motor y se proceder a darle impuls
Bibliografa
http://www.todomotores.cl/motores-stirling.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_Stirlinghttp://www.youtube.com/watch?v=WFpJxRpKkm4&feature=g-vrecPublicado
por Motor Stirling en 22:04 1 comentario: Enviar por correo
electrnicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con
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El eje debe ser de alambre galvanizado para que no se doble y
debe doblarse correctamente para que funcione bien. Cortar con
cuidado las latas para evitar sufrir accidentes. Hubo problemas
para fijar el mbolo. Para el buen funcionamiento del motor
Stirling, lo que se debe hacer es trabajar con anticipacin y en
equipo, pues con la colaboracin de todos se facilita la realizacin
del proyecto.ENERGIA TRMICA1- Calor y transferencia de Energa 1-1
Movimiento molecular y Temperatura 1-2 Equilibrio trmico y escalas
de temperatura2- Cantidad de calor transferida en intervalos
trmicos 2-1 Determinacin de la capacidad calorfica especifica3-
Cantidad de calor transferida en los cambios de estado4-Otros
efectos de calor sobre los Cuerpos 4-1 Dilatacin de los slidos 4-2
Dilatacin de los lquidos 4-3 Dilatacin de los gases5- Equivalencia
entre energa mecnica y energa trmica 5-1 Experimento de Joule 5-2
Degradacin de la Energa 5-3 Procesos irreversibles 5-4 Maquinas
Trmicas 5-4-1 La Maquina de Vapor 5-4-2 El motor de Combustin
Interna6- Transmisin de energa trmica 6-1 Conduccin 6-2 Conveccin
6-2-1 Corrientes de conveccin 6-3 Radiacin1-Calor y transferencia
de energaLa energa mecnica es la que se intercambia cuando se
realiza trabajo. Sin embargo, existen otros intercambios de energa
que no se pueden cuantificar por medio del trabajo. El intercambio
de energa trmica o calorfica se cuantifica por el calor, y este,
por las variaciones de temperatura. - El trabajo y el calor son
procesos mediante los cuales se intercambia energa. - Energa,
trabajo y calor se miden en las mismas unidades.1.1. Movimiento
molecular y temperaturaDe acuerdo con la teora cintica de la
materia, esta se compone de partculas (tomos, molculas o iones) que
estn en continuo movimiento y que, por tanto, poseen energa
cintica.Cuando un cuerpo se encuentra a una temperatura elevada,
sus molculas se mueven muy deprisa, es decir, tienen mucha energa
cintica, y cuando esta a baja temperatura, sus molculas se mueven
ms despacio: tienen menos energa cintica. La energa trmica se
relaciona con la energa cintica que tienen las partculas del cuerpo
y con su temperatura.1.2 Equilibrio trmico y escalas de
temperaturaAl poner en contacto dos cuerpos que tienen temperaturas
diferentes, ambos acaban alcanzando la misma temperatura al cabo de
cierto tiempo. Cuando esto ocurre, se dice que los dos cuerpos han
alcanzado et equilibrio trmico. -Dos cuerpos en contacto a la misma
temperatura estn en equilibrio trmico.-El calor es la transferencia
de energa que tiene lugar desde un cuerpo caliente (a mayor
temperatura) a otro fro (a menor temperatura) al ponerlos en
contacto.Los termmetros funcionan gracias al equilibrio trmico.
Cuando introducimos un termmetro dentro de un frasco con agua,
llega un momento en el que el mercurio del termmetro y el agua del
frasco alcanzan el equilibrio trmico, y la temperatura del agua es
la misma que la que indica la escala del termmetro, que ha sido
previamente calibrado.La temperatura es la magnitud que miden los
termmetros. - En la escala centgrada o Celsius se toman como puntos
fijos el punto de fusin del agua, 0 C, y su punto de ebullicin, 100
C.- La escala Kelvin o escala absoluta de temperaturas conserva el
tamao del grado centgrado, pero el punto de fusin del agua es 273
K, y su punto de ebullicin, 373 K.La relacin numrica entre ambas
escalas es:T (K) = t (C) + 2732-Cantidad de calor transferida en
intervalos trmicosExperimento1. Calienta en un hornillo dos vasos
de precipitados con distinta cantidad de agua durante el mismo
tiempo. Mide la temperatura del agua de cada recipiente. Marcan la
misma temperatura los dos termmetros? Por que?2. Pon a calentar
ahora, tambin durante el mismo tiempo, un vaso de precipitados con
agua y otro con un trozo de hierro (ambas sustancias deben tener la
misma masa). Mide la temperatura de las dos sustancias. Marcan la
misma temperatura los dos termmetros? Por que?En estos ejemplos, el
hornillo encendido es el cuerpo caliente, y las diferentes
sustancias que se calientan son los cuerpos fros. La cantidad de
energa calorfica suministrada por et hornillo depender del tiempo
durante el que se hayan estado calentando los cuerpos. Si et tiempo
es el mismo, podemos concluir que:La variacin de temperatura
depende de la masa del cuerpo. La variacin de temperatura depende
de la sustancia.La cantidad de calor transferida es proporcional a
la variacin de temperatura.Estos hechos experimentales pueden
expresarse cuantitativamente as:
Donde:Q es la energa calorfica suministrada, que se expresa en
julios; m la masa, expresada en kilogramos; t2 y t1 son las
temperaturas final e inicial, respectivamente, expresadas en C o K
c, la capacidad calorfica especfica, que depende de la naturaleza
del cuerpo.La capacidad calorfica especifica o calor especifico, c,
de un cuerpo es la energa necesaria para elevar un grado la
temperatura de 1 kg de masa de dicho cuerpo. Sus unidades son el
J/kg C o el J/kg KTABLA DE CAPACIDADESCALORIFICAS ESPECIFICAS
SUSTANCIACAPACIDAD CALORIFICA ESPECIFICA (j/Kg C)
Aluminio910
Cobre386
Hierro447
Oxigeno920
Agua4180
Hielo2100
Plomo128
Tomadas a 1 atm de presin y a 25C.En la tabla de capacidades
calorficas especficas aparece la correspondiente al agua liquida:
4180 J/kg C. Esto quiere decir que son necesarios 4180 J para
elevar 1 C la temperatura de 1 kg de agua liquida.Que cantidad de
energa trmica a calorfica es necesario transferir a 1,5 kg de plomo
para elevar su temperatura de 20C a 30C? Dato: = 128 J/kg CSolucin.
Aplicamos la expresin Q = m c - (t2 t1); de este modo:Q = 1,5 kg
128 J/kg C (30 C - 20 C) = 1920 J2.1. Determinacin de la capacidad
calorfica especificaLos calormetros se utilizan para aislar del
ambiente las sustancias y realizar, de esta forma, experimentos en
los que se produce una variacin de temperatura. Un calormetro
consta de un recipiente que contiene agua y que esta provisto de
una tapadera con dos orificios, a travs de los cuales se introduce
un agitador y un termmetro. El recipiente esta envuelto por un
aislante trmico que reduce al mnimo las prdidas de energa al
exterior.Los calormetros se utilizan para determinar la capacidad
calorfica especfica de las sustancias.
Si se mezcla en un calormetro una cierta cantidad de plomo, , a
una temperatura, con una determinada cantidad de agua, , a una
temperatura , la mezcla alcanza al poco tiempo el equilibrio trmico
a una temperatura t (temperatura de equilibrio). El balance de
energa es:energa cedida por = energa absorbida por
el plomo se enfra et agua se calientaEjemploUn calormetro como
el de la fotografa contiene 0,450 kg de agua a 24C. Se introduce un
bloque de plomo de 0,1 kg a una temperatura de 97,5 C. Una vez
alcanzado el equilibrio trmico, la temperatura del conjunto es de
24,5 C. Calcula la capacidad calorfica especfica del plomo.Solucin.
La energa trmica transferida por el bloque de plomo al agua ha
hecho posible que la temperatura de esta se eleve 0,5 C. La
expresin:
permite calcular la cantidad de energa ganada por el agua:Q =
0,450 kg 4 180 J/kg C (24,5 C - 24 C) = 940,5 JPor tanto, la
cantidad de energa cedida por el plomo es:
Como el balance de energa en el equilibrio trmico es:Energa
cedida por el plomo = energa absorbida par el aguaIgualamos ambas
expresiones y despejamos la capacidad calorfica especfica del
plomo:0,1 kg . - (975 C 245 C) = 9405 J= 12884 J/kg CLa diferencia
entre este valor y el que aparece en la tabla de la pagina anterior
puede deberse a [as perdidas inevitables de energa trmica que
tienen lugar en el calormetro.3-Cantidad de calor transferida en
los cambios de estadoComo acabamos de ver, cuando se produce una
transferencia de energa trmica entre dos cuerpos, ambos
experimentan una variacin de temperatura que depende de la
capacidad calorfica especfica de cada uno de ellos. Sin embargo,
esto no sucede cuando tiene lugar un cambio de estado en uno o en
ambos cuerpos. La experiencia nos dice que, mientras tiene lugar un
cambio de estado, la temperatura permanece constante.El cambio de
estado de las sustancias consiste en un intercambio de energa.
Pueden darse los siguientes casos:Si se produce cuando se
suministra energa al cuerpo, tenemos: Fusin. Cambio de estado de
slido a lquido. Vaporizacin. Cambio de estado de lquido a gas.
Sublimacin. Cambio de estado de slido directamente a gas.Si se
produce cuando el cuerpo o sistema cede energa al ambiente,
tenemos: Solidificacin. Cambio de estado de lquido a slido. La
temperatura a la que se solidifica un lquido coincide con su punto
de fusin. Condensacin. Cambia de estado de gas a lquido. Sublimacin
inversa. Cambio de estado de gas directamente a slidoExperimento1.
Pon unas bolas de naftalina en un tubo de ensayo e introduce en el
un termmetro (el bulbo del termmetro debe quedar completamente
cubierto por la naftalina).2. Coloca el conjunto en un recipiente
al bao Maria (Lleno de agua en sus dos terceras partes) y acrcalo
al fuego.3. Anota cada minuto la temperatura que marca el termmetro
mientras agitas el agua.4. Representa grficamente el tiempo de
calentamiento (minutos) en funcin de la temperatura (grados
Celsius).Imagina que, tras la realizacin del experimento, has
obtenido la siguiente grafica. En ella se puede observar lo
siguiente:1. Una primera lnea ascendente, hasta llegar a la
temperatura de 80C.2. Una segunda Lnea recta paralela al eje de
abscisas.3. Una tercera lnea ascendente.a) A que temperatura se
funde la naftalina?b) que esta ocurriendo a los 80 C?
En el experimento anterior, la naftalina ha pasado de estado
slido a lquido. Como habrs observado, la temperatura ha permanecido
constante durante la fusin. La naftalina empieza a fundirse a los
80 C. La temperatura se mantiene constante hasta que la sustancia
termina de fundirse, momento en el que la temperatura vuelve a
subir.La energa que se suministra en el cambio de estado se emplea
en romper las fuerzas de cohesin que mantienen unidos los tomos o
las molculas en estado slido (fusin) o en estado lquido
(vaporizaci6n).Esta energa suministrada a las partculas durante el
cambio de estado no puede ser medida, como hemos vista en el
apartado anterior, mediante las variaciones de temperatura que
marca un termmetro, y por ello es necesario introducir el concepto
de calor latente de cambio de estado
El calor latente de cambio de estado, L, es la cantidad de
energa trmica que se transfiere a un kilogramo de masa de una
sustancia pura para cambiar de estado, a una presin determinada y a
la temperatura de cambio de estado.En el caso de la fusin:
En esta expresin, es el valor latente de fusin, que es igual al
de solidificacin. La diferencia reside en que para fundir un
material le comunicamos energa, mientras que, cuando se solidifica,
se desprende energa en forma de calor.En el caso de la
vaporizacin:
En esta expresin, L, es el calor latente de vaporizacin, que es
igual al valor de condensacin o licuacin. La diferencia estriba en
que para vaporizar el material hay que comunicarle energa, mientras
que, al condensarse o licuarse, se desprende energaEjemploCalcula
la energa que debe ser transferida a una masa, m, de agua cuya
temperatura inicial, esta bajo cero (hielo), para que su
temperatura se eleve hasta 100C y el agua lquida pase a estado de
vapor
Solucin. Hay que analizar los siguientes tramos del
proceso:-Tramo 1. Hielo a --->hielo a 0 CLa cantidad de calor
que se debe transferir para elevar desde (bajo cero) hasta 0C la
temperatura del hielo, que permanecera en estado slido, es:
-Tramo 2. Hielo a 0 C - agua lquida a 0 CEn esta etapa se
produce un cambio de estado mientras la temperatura permanece
constante. La cantidad de calor transferida es:
Tramo 3. Agua liquida a 0 C - agua liquida a 100 CLa cantidad de
calor que se debe transferir para elevar la temperatura del agua
desde 0 C hasta 100 C es:
Tramo 4. Agua liquida a 100 C - vapor de agua a 100 CDe nuevo se
produce un cambio de estado: de agua liquida a 100'C a vapor de
agua a 100 C. La cantidad de valor transferida es:
La energa trmica total que se ha transferido es:
El calor latente se establece a la temperatura a la que se
produce el cambio de estado, y aquella depende de la presin y de la
naturaleza de la sustancia de que se trate. Por ello, en las tablas
donde se recogen los dates de calores I latentes figura siempre la
presin a la que se ha realizado la medicinVALORES DE LOS CALORES
LATENTES A PRESION ATMOSFERICA
Sustancia Lr (J/kg)LV (Jlkg)
Aluminio400. 12,3.
Cobre205. 4,8.
Hierro275. 6,29.
Plomo23 . 0,8.
Agua335.2,2.
Mercurio11. 0,29.
4-Otros efectos de calor sobre los cuerposCuando un cuerpo
recibe energa trmica, no solo se incrementa la temperatura, sino
que experimenta tambin un fenmeno diferente: la dilatacin.Es un
hecho comprobado que todos los cuerpos se dilatan al calentarse, en
muy pocas excepciones (por ejemplo, el agua entre los 0 C y los 4
C). Los gases se dilatan ms que los lquidos, y estos, a su vez, ms
que los slidos.4.1 Dilatacin de los slidosLa dilatacin de los
slidos puede ser lineal, superficial o cbica, segn tenga lugar en
una, dos o tres dimensiones.En los slidos homogneos e istopos
(aquellos que las caractersticas fsicas de los cuales no dependen
de la direccin) se verifican los fenmenos siguientes:- la dilatacin
de una dimensin determinada es proporcional al valor inicial de
esta dimensin.- Las dilataciones lineales, superficiales y cbicas
son proporcionales al aumento de temperatura que experimentan los
cuerpos.La dilatacin lineal es el aumento de la longitud que
experimenta un cuerpo al ser calentado.
Donde es la longitud del cuerpo a 0 C, t es la temperatura a la
que se calienta; es la longitud resultante a la temperatura t, y es
el coeficiente de dilatacin lineal, que es el alargamiento que
experimenta la unidad de longitud del slido, medida a 0C, cuando la
temperatura se eleva 1 C. Esto ltimo es un valor caracterstico de
la sustanciaLa dilatacin superficial es el aumento de superficie
que experimenta un cuerpo por efecto del calor.
Donde es la superficie del cuerpo a 0C; t es la temperatura a la
que se calienta, es la superficie resultante a la temperatura t, y
es el coeficiente de dilatacin superficial, que es el aumento que
experimenta la unidad de superficie de un cuerpo, medida a 0C
cuando la temperatura se eleva 1C.La dilatacin cbica es el aumento
de volumen que experimenta un slido al elevar su la
temperatura.
Donde , es el volumen del cuerpo a 0C, t es la temperatura a la
que se calienta; es el volumen resultante a la temperatura t, y ,
es el coeficiente de dilatacin cbica, que es al aumento que
experimenta la unidad de volumen de un cuerpo, medida a 0C, cuando
la temperatura se eleva 1 CLa unidad en que se expresan los tres
coeficientes es: COEFICIENTE DE DILATACN LINEAL
SUSTANCIA
Aluminio24
Cobre18
Hierro12
Acero11
Vidrio01-13
Hormign07-14
Te interesa saber:Una lmina metlica con un orificio, a la que se
le incrementa la temperatura, el rea del orificio es dilatada en la
misma proporcin que la superficie que la rodeaCuando disean grandes
estructuras, como edificios, puentes, hay que tener en cuenta la
dilatacin que experimentan cuando varia la temperatura.Algunos
puentes son aproximadamente 1 metro mas largos en el verano que en
el invierno. Si este hecho no se tuviera en cuenta, la accin de las
fuerzas de dilatacin hara que el puente se curvara.4.2 Dilatacin de
los lquidosResulta ms difcil medir la dilatacin por efecto de la
temperatura en los cuerpos lquidos que en los slidos, ya que en
aquellos se dilata el liquido con el recipiente que el contiene.
Por esta razn, se suele hablar de dilatacin aparente de los
lquidos.La dilatacin aparente de un lquido es la dilatacin real o
propia del liquido menos la que experimenta el volumen del
recipiente que el contiene.Dilatacin anmala del aguaEn la grafica
del margen se puede observar que la dilatacin del agua es distinta
a la de otras sustancias. El agua tiene una dilatacin anmala. A
partir de los 4 C se dilata como los otros lquidos a medida que se
aumenta la temperatura. No obstante, entre los 0 C y los 4 C, en
lugar de dilatarse se contrae. Por lo tanto, el agua llega a un
volumen mnimo y a la mxima densidad a los 4 C.
4.3 Dilatacin de los GasesLos gases se dilatan mucho menos que
los slidos y los lquidos. Las variables de un gas son la presin, el
volumen y la temperatura.Anteriormente, habamos analizado la
relacin constante que hay entre la presin, el volumen de una masa
determinada de gas cuando la temperatura se mantiene constante (Ley
de Boyle). Presin .Volumen=constante P.V=cteA continuacin,
estudiaremos la influencia que tiene la variacin de la temperatura
en una masa de un gas constante.Al hacer variar la temperatura de
un gas, se pueden producir los siguientes fenmenos:- El volumen
vara si mantenemos la presin constante.- La presin vara manteniendo
el volumen constante.En el segundo caso no se trata de una
dilatacin, ya que no hay un aumento de volumen, aunque si una
perturbacin causada por el incremento de la temperatura.Supongamos
un gas encerrado en un recipiente, la cara del cual puede
desplazarse mediante un embolo mvil. Si se duplica la temperatura
por el calentamiento del gas con una fuente de calor, se aumenta la
energa cintica de las partculas, que, al tener mas velocidad,
duplican el numero de veces que cada una por separado golpea las
paredes del recipiente, aumentando, as, el volumen hasta que la
presin interior se iguala a la exterior (atmosfrica) y se mantiene
constante.Si la presin se mantiene constante, se conseguir duplicar
el volumen inicial al aumentar al doble de la temperatura.
Supongamos un gas cerrado en un recipiente, el volumen del cual
se mantiene constante. Si se duplica la temperatura por la
presencia de una fuente de calor, la energa cintica de las
partculas aumenta y se duplica el nmero de veces que estas golpean
las paredes del recipiente.Si el volumen se mantiene constante, la
presin se duplica.
5-Equivalencia entre energa mecnica y emerga trmicaCuando los
cientficos del siglo XVIII se referan a la energa, la relacionaban
nicamente con el calor y empleaban la unidad denominada calora, que
todava se continua utilizando.El fsico y qumico britnico Joseph
Black (1728-1799) va a definir la caloria (cal) como cantidad de
calor necesario para elevar 1C la temperatura de 1 gr de Agua.Esta
definicin se refiere al calentamiento por una fuente de calor, como
la combustin de un material.Experimentalmente sabemos que la
combustin no es la nica fuente de energa trmica que existe, ya que
tambin se puede producir este tipo de energa a partir de la
mecnica. (Golpeando dos metales por ejemplo, batiendo el agua con
una batidora, doblando un alambre repetidas veces, )Ahora bien, lo
importante no es constatar el hecho que se produce energa trmica a
partir de la energa mecnica, sino descubrir cual es la relacin
cuantitativa que hay entre trabajo y calor.En 1845, el fsico ingles
James Prescott Joule va a demostrar por primera vez la equivalencia
entre calor y trabajo. Va a llevar a trmino una serie de
experimentos para comprobar que, cuando una cierta cantidad de
energa mecnica se consume en un sistema, la energa mecnica
desaparecida es exactamente igual que la energa trmica
producida.5.1 Experimento de JouleJoule dise un dispositivo como el
que se representa en el dibujo, con el que demostr la equivalencia
entre calor y trabajo. Dej caer unos pesos desde una altura
determinada. Los pesos, al precipitarse, provocan el movimiento de
unas paletas dentro de un recipiente lleno de agua y aislado
trmicamente del exterior. El cientfico ingles dedujo el calor
producido en el lquido midiendo el aumento de temperatura.. Repiti
el experimento 7 veces y hizo las correspondientes medidas de la
variacin de temperatura del agua por el efecto del giro de las
paletas.
A raz de este experimento, Joule estableci, que la relacin entre
la cantidad de trabajo y calor producida es invariable. Si el
trabajo y el calor se miden en las mismas unidades, esta relacin
puede expresarse de la forma siguiente:W=QEste resultado se conoce
como equivalencia mecnica del calor.Joule demostr que siempre que
se hace la misma cantidad de trabajo sobre un sistema, se obtendr
la misma cantidad de calor, independientemente que el trabajo sea
de origen mecnico, elctrico o qumico.Observa que la relacin
encontrada por Joule, es otra manera de enunciar el principio de
conservacin de la energa total, que incluye el calor como otra
forma de transferencia de energa:La cantidad de energa total de un
sistema se mantiene constante.Joule estableci la equivalencia entre
Caloras y Julios:1 cal = 418 Julios1 Julio = 024 cal5.2 Degradacin
de la energaAunque la equivalencia entre la energa mecnica y la
energa trmica es completa, hay una diferencia esencial entre las
trasformaciones en los dos sentidos. As es posible transformar
fcilmente toda la energa mecnica en energa trmica.Un ejemplo muy
frecuente es el trabajo hecho por las fuerzas de rozamiento que se
convierten ntegramente en calor. En cambio, generalmente mediante
una mquina trmica nada ms se aprovecha una fraccin de la energa
trmica disponible en forma de energa mecnica. Por esta razn se
puede afirmar que la energa se degrada.Si dos formas de energa, A y
B, se intercambian por completo, se puede asegurar que ambas son
del mismo grado, es decir, que tienen la misma calidad. La calidad
o el grado de una energa es la disponibilidad que tiene para hacer
un trabajo.Si es posible convertir ntegramente la forma A de energa
en la forma B, pero el proceso inverso no se consigue por completo,
cabe deducir que la forma A tiene mas grado de energa, es decir, es
de mas calidad que la B.La energa de mas grado que se transforma en
energa trmica ya no puede recuperarse de nuevo totalmente como una
energa de mas grado, este fenmeno recibe el nombre de degradacin de
la energa.La energa se degrada al adoptar una forma que resulta
menos util para hacer trabajo. En todos los procesos naturales en
que hay una transferencia de calor, la energa disponible para hacer
el trabajo disminuye.El rendimiento de cualquier transformacin
energtica es:
Es fcil convertir completamente el trabajo mecnico o la energa
interna de un sistema en calor sin ningn otro cambio, no obstante,
es imposible extraer calor o energa interna de un sistema y
convertirla del todo en trabajo mecnico sin ningn cambio
adicional.5.3 Procesos irreversiblesParalelamente a la conversin de
calor en trabajo, existen otros procesos consecuentes con la
relacin de Joule, W=Q, que no tienen lugar en la naturaleza, como
el paso de calor de manera espontnea de un cuerpo fri a otro.Si el
movimiento de todas las partculas materiales del universo se
invirtiera en un instante determinado, el curso de la naturaleza se
invertira tambin para siempre. Aquellos procesos que cumplen el
principio de conservacin de la energa, pero que los procesos
inversos de los cuales nunca ocurre, se llaman procesos
irreversibles.5.4 Maquinas trmicasLas mquinas trmicas disponen de
un foco caliente (caldera) y de un foco fro (condensador o
refrigerante). Mediante una cantidad de calor transferida por el
foco caliente,, la mquina produce un trabajo, W, y reintegra una
cantidad de calor al foco fro, . La diferencia , constituye la
energa til; por lo tanto, el rendimiento terico de una mquina
trmica es:
Podemos deducir que:Una mquina trmica es un dispositivo que
puede transformar energa trmica en otras formas de energa, como la
elctrica o la mecnica.La Mquina de vapor:Una mquina de vapor
transforma en energa mecnica la energa calorfica que se desprende
en las reacciones de combustin de los combustibles (madera, carbn,
petrleo). Esta energa es debida al vapor que se produce al calentar
el agua hasta la ebullicin en un recipiente cerrado (caldera).
En una mquina convencional de vapor se calienta agua a presin
muy elevada hasta que se vaporiza, lo que produce vapor de agua a
una temperatura muy alta. La presin de vapor anterior empuja un
muelle conectada a una biela, de manera que el movimiento de sta
hace gira un volante, es decir, el vapor se expande contra el
pistn, y as hace un trabajo. El vapor escapa despus a una
temperatura mucho mas baja y se enfra hasta que se condensa. El
agua es bombeada e introducida de nuevo en la caldera, donde vuelve
a calentarse.Hoy en da la maquina de vapor se emplea para producir
energa elctrica (por ejemplo, en las centrales trmicas).El motor de
combustin internaEn una mquina de vapor, el combustible se quema
fuera del motor para calentar el agua y produce el vapor que mueve
el dispositivo.El avance que supone el motor de combustin interna
de cuatro tiempos, consiste en el hecho de que el gas se comprime
antes de su combustin, lo cual no solo aumenta el rendimiento, sino
que adems, reduce el consumo de combustible, que suele ser un
producto derivado del petrleo, por lo que disminuye la energa
calorfica disipada al medio ambiente y, por eso, la
contaminacin.
Los cuatro tiempos son:1-Admisin: El pistn, al desplazarse hacia
abajo, aspira una mezcal de aire y combustible.2-Comprensin. El
pistn se mueve hacia arriba y comprime la mezcla para la
ignicin.3-Explosin: Al quemarse la mezcla, los gases se expanden y
desplazan el pistn hacia arriba.4-Expulsin: el movimiento del pistn
hacia arriba empuja los gases hacia afuera del cilindro.De estos
cuatro tiempos, nada mas el tercero proporciona potencia.*** En una
central trmica, se produce energa elctrica a partir de la energa
trmica que se desprende en la combustin de combustibles como el
carbn, el petrleo.En esta transformacin, parte de la energa trmica
se disipa al medio ambiente****6-Transmisin de energa trmicaLa
energa trmica se pone de manifiesto cuando es transferida de un
cuerpo caliente a otro fri. Esta transferencia, se puede llevar a
trmino mediante tres mecanismos diferentes: conduccin, conveccin y
radiacin. 6.1 ConduccinSi calientas una olla con agua al fuego, la
llama transmite calor al metal de la olla, y esta acaba calentndose
del todo, aunque solo la base es la que esta en contacto con el
fuego.El proceso por el cual el calor atraviesa un solid, se
denomina conduccinObserva que no se produce transporte de materia
en la conduccin de la energa trmica, y que nicamente tiene lugar
cuando las distintas partes de un cuerpo estn a diferentes
temperaturas.En la conduccin, las partculas que estn a ms
temperatura tienen tambin ms energa cintica y ceden parte de esta
energa a las partculas que les rodean y que estn a menos
temperatura, sin que se alteren las posiciones relativas de ninguna
de estas; as se va propagando la energa trmica por todo el solid.
Segn su comportamiento ante la fuente de calor, los materiales se
clasifican en aislantes y conductores trmicos. Los materiales
aislantes, como por ejemplo, el corcho y la madera son malos
conductores trmicos, por el hecho de que tienen en la estructura
bolsas de aire que dificultan la transmisin del calor. Los metales,
la cermica, y el vidrio, entre otros, son conductores trmicos
excelentes.Buenos conductoresMalos conductores (aislantes)
CobreCorchoAire
PlataAguaVaco
AceroMaderaFibra de Vidrio
AluminioBaquelitaLana
6.2 ConveccinCuando se pone a calentar un recipiente con agua,
esta comienza a calentarse por la parte inferior y se dilata, con
lo que disminuye la densidad. El agua caliente, asciende y
transporta, as, calor de la parte inferior a la superior. El agua
de la parte superior, que esta mas fra, es ms densa, por eso
desciende. Bajo se calienta y vuelve a subir. Este proceso genera
el movimiento del fluido.El proceso por el cual se transmite calor
a travs de un fluido por el movimiento del mismo fluido se denomina
conveccin.
En la conveccin tiene lugar un movimiento real de la materia a
causa de la diferencia de densidad existente entre el fluido que
esta a mas temperatura (menos denso) y el que esta a menos
temperatura (mas denso). Estas corrientes de fluidos se llaman
corrientes de conveccin.Corrientes de conveccinLas brisas marinas
son corrientes de conveccin provocadas por la diferencia de
temperatura entre el mar y la tierra.Durante el da, la tierra se
calienta mas deprisa que el mar, por lo cual la temperatura es ms
alta en la tierra. El aire que esta sobre la tierra, se calienta y
asciende, el vaco que deja es substituido por el aire menos
caliente procedente de la mar. De esta manera se produce la brisa
marina.Cuando se pone el Sol, la tierra se enfra antes. En
consecuencia, el aire que esta encima del mar esta mas caliente,
por lo que asciende, y ahora, el aire fro situado encima de la
tierra el que se desplaza hasta ocupar el lugar del aire caliente.
Por ello se produce una brisa que se dirige desde la tierra hacia
el mar.
Los sistemas de calefaccin y ventilacin usados en las oficinas..
se basan en el fenmeno de las corrientes de conveccin.6.3
RadiacinSe conoce con este nombre la emisin continua de energa
desde la superficie de los cuerpos, sin que haya ningn medio
material entre el emisor y el receptorEsta energa se denomina
energa radiante y se transporta mediante ondas electromagnticas.No
todos los cuerpos tienen el mismo poder de emisin y de absorcin de
las radiaciones. Las que los absorben mejor son los cuerpos negros
y las que mejor las reflectan, los blancos.Por medio de la radiacin
nos llega el calor del sol, y tambin por radiacin notamos el calor
que desprenden una bombilla si acercamos la mano.Caldera de
vapor
Este es un instructable para mi pequea caldera de vapor de
tamao.Yo quera una caldera de slidos que poda usar para ejecutar
pequeos motores de vapor, turbinas o en este caso un "steamfuser",
que es un contenedor de aluminio caliente que permite que un lquido
perfumado que se vaporizan y se realizar en el aire con el vapor
que se levanta ... no son comprados en la tienda de unidades que lo
har mucho ms segura con luces hojeando y papel aroma infundido,
pero seamos honestos, el fuego, el vapor, el cobre y el latn manos
ganadoras abajo.La unidad fue construida en su totalidad en mi
apartamento con un taladro de mano y un rotativo herramienta.He
utilizado una sopa de lata pequea de la caldera y algunos
accesorios de hardware diferentes tiendas a sondear el sistema.Si
ests buscando para hacer un poco de caldera, atractivo buscando
steampunk su lugar siga leyendo!
Paso 1: Partes
Las partes principales que necesitar para esta versin se puede
cambiar enormemente dependiendo de los materiales disponibles.Cog
la mayor parte de mis partes de mi tienda local de hardware y un
par de cosas en una tienda de hobby.Las cosas principales que usted
necesita es una lata de sopa para el cuerpo de la caldera, un poco
de tubera resistente al calor para llevar el vapor alrededor (yo us
modelo de avin de lnea de combustible), y un poco de chapa para
formar la carcasa de la caldera (yo us hoja de latn) y un poco de
1/4 "tubo de cobre para hacer un pocos puntos de conexin y la
bobina de calentamiento. Una antorcha de soldadura y tambin son
necesarias para hacer algunas conexiones ... el de la foto es
enorme, y mientras lo haca trabajo que utiliza una computadora de
mano un pequeo para la mayora de las conexiones.Nota: La imagen
tubera de vinilo NO FUNCIONA que pronto me di cuenta de silicona es
el camino a seguir para la alta resistencia al calor..Paso 2:
Caldera-1
En primer lugar tendr una sopa de lata pequea y una broca
ligeramente ms pequeo que el tubo va a utilizar.En este paso vamos
a perforar dos agujeros en la sopa puede vaciar su contenido
(recoger una lata de algo como caldo o salsa de tomate para hacer
el vaciado ms fcil).Los 2 agujeros en el extremo de la lata se
sirven para mantener una pequea seccin de tubo que actuar como
nuestro visor para ver el nivel de agua en el tanque.Asegrese de
que los tubos de diapositivas en estos agujeros bastante bien ya
que tiene que ser hermtico.TIP - poniendo agua caliente en un
agujero ayudar a mover el contenido fuera un poco ms fcil ... sobre
todo si es tomate caducado grueso pegar como antes.
Paso 3: Caldera-2
Una vez que estn todos los componentes de tu puede quitar usted
perforar el hoyo 3 para trabajar en el orificio de llenado.Opt por
usar un accesorio de latn y toma adecuada para la apertura y cierre
de la caldera fcil.Una vez que taladrar el agujero tercero desea
asegurarse de que el interior de la lata es tan limpio como sea
posible ya que esta es la ltima vez que tendr un fcil acceso al
interior.Despus de mi agujero de tamao adecuado a mi me dio tanto a
la guarnicin de cobre amarillo y el agujero de un lijado suave a
spero la superficie para soldar fcil.Atornille la rosca dentro de
la lata y aplicar una pequea cantidad de flujo para mantener la
articulacin de la oxidacin.Calentar la guarnicin de cobre amarillo
grueso y luego la lata hasta que pueda fluir la soldadura en la
unin.Una vez ms, todas las juntas deben ser hermticas as que tmate
tu tiempo y hacer un trabajo limpio.Una vez que la soldadura es
competir limpiar cualquier flujo restante de la lata.La soldadura
nico que tena en ese momento era de plata soldadura (caro) y
general de soldadura electrnica (60/40 mezcla).Mientras que la
soldadura de plata es bueno que no piensa en beber de esta mquina
que utiliza la soldadura con plomo electrnica que funcionaba muy
bien en este pequeo trabajo.Paso 4: Caldera-3
En esta etapa se puede cortar una pequea seccin de tubo e
introdzcalo en los agujeros de mirilla.Limpiar cualquier pegamento
restante residen de la lata como vamos a comenzar la carcasa de la
caldera en la siguiente etapa.Tambin puede consultar la caldera
para su "estanqueidad" compra de instalar el tapn de llenado,
poniendo un extremo de la tubera de combustible en el orificio de
la mirilla, conectar el otro con el dedo y que sopla en el extremo
libre de la tubera.Paso 5: Cuerpo de caldera
Aqu he utilizado la caldera puede doblar lentamente la hoja de
metal para formar el soporte principal.Al trabajar el metal
lentamente en sus manos usted debe ser capaz de formar una curva
suave agradable.Tome nota del centro de la hoja de metal para
mantener las dos piernas de la misma longitud.Yo eyeballed la
longitud de levantar la caldera suficiente altura del suelo para
que pudiera deslizarse mi fuente de calor debajo de la lata.La
altura puede variar dependiendo de su mtodo de calefaccin (velas
ligeras del t, contenedores de combustible lquido ... Caja de
lea?).Utilizando una regla y poder dedo tendrs que doblar 90 pies *
en la base de el soporte de la caldera para fijar la unidad a la
base de madera.Este paso se simplifica mucho si usted tiene acceso
a un tornillo de banco, pero ya que estaba construyendo en mi
apartamento me decid a ir con el enfoque del poder dedo.Luego marc
ubicaciones de los tornillos, orificios piloto en mi base de madera
(arce) y atornillar la unidad hacia abajo.Sugerencia - Use guantes
cuando se trabaja con la hoja de metal ... mientras que los bordes
no se sienta fuerte un pequeo pedazo de la mano puede producir unas
lonchas muy grandes ... una vez ms hablando de la experiencia.
Paso 6: Perforacin Llenar y escape
Me perfor un agujero centrado en permitir que mi conector de
llenado para pasar a travs de la carcasa de la caldera.Cuando se
trabaja con latn fino como este su mejor empezar con un poco pequeo
y poco a poco abrir el agujero para el tamao que necesita.Como yo
no tena ganas de perforar agujeros ms grandes y ms grandes que he
marcado la ubicacin del agujero con un sharpie luego, lentamente,
cortar el metal de distancia con una rueda cuttoff en mi
herramienta rotativa hasta que fui capaz de adaptarse a un tambor
de lijado en el agujero para acabar los bordes agradable y suave.El
segundo agujero pequeo permitir que el orificio de escape de vapor
para limpiar la carcasa de la caldera.Usted puede ver cmo poco a
poco me corte la marca sharpie negro hasta que me qued con un
agujero liso.He utilizado un tambor de lijado para desbarbar los
agujeros en el interior de la carcasa listo para la instalacin de
la caldera.
Paso 7: Salida de vapor y pruebas de presin
Uso de la carcasa de la caldera como una gua marcar la ubicacin
de la tubera de salida de vapor.He utilizado una seccin corta de
tubo de cobre que se ajusta muy cmodamente dentro de la tubera de
combustible del avin.Una vez ms, lijada tanto el tubo de cobre y el
cuerpo de la caldera antes de la soldadura de la conexin.Despus de
la soldadura del cuerpo de la caldera est completa.Ya que no est
utilizando una vlvula de escape para evitar que el tanque se rompa
bajo una situacin vlvula cerrada decid ver lo que la presin de la
tubera podra estallar apagado (suponiendo que lo hara).La manera ms
segura de llevar a cabo esta tarea es mediante el llenado completo
de la caldera y la lnea de conexin con agua y despus con una bomba
de aire para presurizar el sistema.Mediante el uso de un gran
volumen de agua incompresible que minimizar la cantidad de aire
comprimido dentro de la caldera que reduce en gran medida la fuerza
de conmocin si la lata se rompiera antes de una lnea se desprendi.I
utiliza una bomba de amortiguador que tiene un sistema incorporado
en la vlvula y la bomba puede a presiones extremadamente altas
(200-300 psi) con mucha precisin para probar el sistema.Puse la
caldera en mi fregadero de la cocina, conectado la bomba y la
caldera con una seccin de tubo y comenz a bombear.De las 3 pruebas
que realic la manguera se le cay a 50 psi ... un buen dispositivo
de seguridad simple.
Paso 8: Caldera Soporte
Ahora que tenemos un funcionamiento hermtico caldera tenemos que
apoyarlo dentro de la caja de latn.Yo pequeos 1 "amplios sectores
de latn doblado en seccin transversal rectangular. Metal esta
delgada es fcil de cortar con tijeras y se dobla fcilmente con
pequeas pinzas planas nariz y los dedos. Los soportes doblados no
se hunde bajo el peso de la caldera llena de agua, especialmente
una vez que se conviertan en caliente de la fuente de calor. Su
sencillo podra usar secciones de varilla roscada para soportes de
calderas pero us lo que tena a mano (adems de que tiene miles de
millones de esos pequeos tornillos de bronce y me gusta el aspecto
de ellos).Para obtener la lnea de combustible se deslice sobre el
tubo de cobre tomar una gran cantidad de habilidad y destreza. Me
pareci ms fcil para agregar un poco de agua para que tanto el tubo
y el tubo para ayudarles a deslizarse juntos sin problemas. Tambin
asegrese de tener los bordes afilados de la tubo para evitar el
corte de la silicona.Paso 9: Vlvula de cierre
Como tambin la intencin de utilizar esta caldera para funcionar
un pequeo motor o turbina que era importante que yo podra cerrar el
suministro de vapor para permitir que el tanque principal de
creacin de presin.He utilizado la ms pequea 1/4 "vlvula que pude
encontrar en la ferretera y se aade a extremos de cobre para que yo
pudiera conectar los conductos de combustible a la misma.No hay
mucho implicado en este paso, slo asegrese de que el tornillo
juntos accesorios son llave apretado . Usted quiere que los
acopladores de latn para comprimir ligeramente en el cobre para
asegurar un buen sello hermtico.Paso 10: Recipiente Infuser
Despus de buscar por mi casa para un contenedor adecuado para
envolver los tubos de intercambiadores de calor de cobre en torno a
que finalmente tropez con una vieja lata de aerosol del cuerpo.Ya
que era casi vaco que oprima el gatillo para limpiar la mayor
cantidad de gas comprimido como sea posible a continuacin,
utilizando un pequeo taladro hice 2 agujeros en la parte superior
de la lata para liberar cualquier presin restante y permitir que
una manera de eliminar el resto de los contenidos.Desde que
planeado utilizar un punto de corte bien para acortar el puede no
quera que el alcohol en la iluminacin puede desde el disco de
corte.Una vez que la lata fue cortado al tamao que utiliza un
tambor de lijado para eliminar la mayora de la pintura dejando un
poco aqu y no aadir un poco carcter.Termin con una mano de lijado
para limpiar algunas zonas bajas y tomar las rebabas de los
bordes.El ltimo y casi lo ms difcil fue doblar la bobina de
cobre.Si intenta doblar la bobina con la mano (o alrededor de una
forma) que da gusto ver el tubo se doble.Trat de llenar el tubo con
arena que funciona muy bien pero es bastante difcil conseguir que
la arena se vierte de nuevo sin considerar su ID pequea.Finalmente
me decid por llenar la seccin de la tubera con agua y doblar los
extremos cerrados.Entonces cuidadosamente doblado del tubo con la
mano para que coincida con la lata de aluminio y se utiliza la
rueda cuttoff para recortar los extremos y eliminar el agua.Si bien
esto funcion bien, tiene que haber una manera ms fcil.
Paso 11: Montaje de la vlvula
Como mencion en mi video que he decidido colocar la vlvula a la
base en un mtodo simple que fcilmente me deja extraer el conjunto
despus de probar diferentes diseos.Puse la vlvula en la base donde
yo quera que sentarse y marc 4 posiciones de los agujeros.Luego
utiliza una broca pequea para hacer los agujeros pasantes y
finalmente se utiliza una fresa de extremo pequeo en mi herramienta
rotativa para hacer muescas en la parte inferior.A travs de estos
agujeros me encontr con alambre y gire bsicamente empat el
interruptor hacia abajo.jugu con la idea de ejecutarse un canal
agradable para la vlvula a descansar con mi mquina CNC (tambin
hecho en casa), pero lleg a la conclusin de que no todas las
personas tienen un CNC mquina en su apartamento :).Nota - Si usted
esta interesado en la mquina de CNC puede encontrar mi hilo
construccin (con dibujos DXF de esta mquina) sobre
Paso 12: Conexiones finales
A partir de aqu todo el trabajo principal se ha completado.Para
despedir a mi caldera que haba planeado sobre el uso de velas
ligeras del t ... despus de echar un vistazo a travs de mis
armarios me di cuenta de velas de t eran escasos, no haba ninguno
que encontramos.Yo sin embargo tengo un par de tapas de cobre final
que me imagin que podra quemar combustible con alcohol.Yo iba a
concebir un sistema ordenado mecha poco, pero decidi ir con la
regla KISS y simplemente lijados la oxidacin de las tapas de los
extremos con un poco de papel de lija fino y se utiliza apenas como
eso.Tambin se menciona en el video que conecta la bobina de
calentamiento a la vlvula con una seccin corta de la tubera de
combustible.Al principio yo tena la salida de la bobina enva al
lado, pero no me gust el hecho de que escupa agua sobre mi mesa, de
vez en cuando, as que corri un tubo de silicona de nuevo en el lado
de la "steamfuser" ncleo.Esto no slo resolver mi problema del agua
tambin ayuda a transportar el olor en el aire mucho mejor ... que
creo que todava est superado por el olor de la quema de alcohol, a
menos que se es el olor que vayas en el primer lugar.En conjunto
Estoy muy contento con los resultados de esta compilacin.Me qued
con el bajo costo y alta funcionalidad.Con el diseo modular de la
salida de vapor puedo adjuntar todo tipo de pequeas creaciones,
ahora que s que la salida de calor de este ncleo poco que tengo la
idea de utilizar la energa de vapor para derretir cera de las
velas, hacer velas, para calentar el agua en la caldera.Sus usos
como la que me hace sonrer.Los dispositivos construidos con el nico
fin de ejecutar ellos mismos. Espero que la gente tome lo que han
aprendido aqu y aplicarlo para hacer el mejor diseo, ms pequeo, ms
delgado o ms fuerte.He aprendido mucho de los numerosos usuarios de
esta comunidad y gracias a todos los contribuidores de ideas y
conocimientos.
luego de casi 20 aos abandonado en mi deposito,un par de
soldaduras de estao y una pequea pulida,anduvo otra vez,este
motorcito es una rplica de los motores que usaban las viejas
locomotoras a vapor
por esa tapa de arriba se le echa agua hasta la mitad del tanque
la tapa tambien funciona como valvula de presion,si no la tuviera
podria haber accidentes
ese es el mechero,lo uso con alchol
comparacion del pistoncito
en este video el motor funcionando
link: http://www.youtube.com/watch?v=qp1FNjAkm-8
que tengan un muy buen dia