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Lab2 Potencia

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Laboratorio de Potencia

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Universidad Nacional de IngenieraFacultad de ingeniera mecnica

Informe

Curso: Laboratorio de Ingeniera MecnicaSeccin: BPeriodo acadmico: 2015-1Experimento: Medicin de potencia

Realizado por:

Apellidos y NombresCdigo

Condor Aranda juan20120124C

CanteoHuaranga, Juan Ivan20127018D

Experimento dirigido por:Ingeniero ChavesFecha:06/04/2015

Entrega del Informe:Fecha:20/04/2015

Informe Calificado por:Ingeniero ChavesFecha:

Observaciones:

Nota:

INDICE

INTRODUCCION OBJETIVOS FUNDAMENTO TEORICO MATERIALES Y EQUIPS UTILIZADOS PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO DATOS OBTENIDOS Y RESULTADOS OBSERVACIONES y CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCIN

En el presente informe realizaremos el laboratorio de medicin de potencia y velocidad, nuestra primera experiencia ser la de calcular la potencia elctrica, la potencia al eje y la potencia indicada en el compresor de baja presin, para lo cual tomaremos los datos convenientes, y con stos la eficiencia mecnica. En la segunda experiencia ser la de calcular la potencia al eje que entrega la Turbina Francis para diferentes cargas mediante un freno de cinta (faja) para lo cual tomaremos datos de RPM haciendo uso de un tacmetro digital, la potencia hidrulica, as como datos de carga de las pesas y las ledas por medio de lo que nos marcar la lectura del dinammetro.Asimismo proporcionaremos grficos que nos indiquen el comportamiento de la potencia con respecto a algunos parmetros fsicos.Y para un mayor entendimiento de los ensayos adjuntaremos material grfico de los equipos as como los esquemas de instalacin.

OBJETIVOS

Los principales objetivos del presente laboratorio son:

Conocer los diferentes tipos de potencia que se pueden medir en una mquina y las relaciones que se pueden definir entre ellas. Conocer y aprender los mtodos para poder calcular los diferentes tipos de potencia. Conocer el funcionamiento de los diferentes equipos de medicin de potencia. Determinar la potencia indicada, potencia al eje y la potencia elctrica del compresor de baja presin, as como su eficiencia mecnica. Encontrar la potencia al eje (Potencia mecnica) que entrega la Turbina Francis a partir de los datos que nos da el freno de cinta (Prony). Encontrar la potencia hidrulica que genera la Turbina Francis a partir de datos de alturas, debido a la cada de agua. Analizar los diferentes valores de la velocidad angular del eje de la turbina al ser sometido a un frenado al agregar peso a la cinta.

FUNDAMENTO TEORICO

MQUINA ROTATORIAEquipo capaz de utilizar la rotacin de un eje para producir, generar, transformar, transmitir, intercambiar energa entre dos o ms entes. Por ejemplo turbinas, bombas, etc.

La importancia de un equipo se da por la capacidad de trabajo en la unidad de tiempo que pueda entregar (Potencia). La potencia de una mquina es fundamental, ya que se desarrolla, transmite y absorbe en mquinas rotativas y otros dispositivos. Algunas mquinas como turbinas, mquinas de vapor y motores de combustin interna desarrollan potencia.

POTENCIAEs la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Esto es equivalente a la velocidad de cambio de energa en un sistema o al tiempo empleado en realizar un trabajo, segn queda definido por:

Donde:

P es la potencia E es la energa o trabajo y t es el tiempo

POTENCIA TIL Frecuencia con que se desarrolla o recibe trabajo [til].

POTENCIA AL FRENO Y POTENCIA EN EL EJE:

La potencia de salida de las mquinas de vapor se determinaba antes por medio de un freno. Por lo tanto, la potencia entregada por las mquinas de vapor se llamaba potencia al freno. El trmino ha persistido y se lo usa tambin en relacin con los motores de combustin interna. La potencia entregada por las turbinas y los motores se llama potencia en el eje. Tambin se usa este trmino para indicar la potencia de entrada en el eje de compresores, ventiladores y bombas.

Debe observarse que tanto la potencia al freno como la potencia en el eje denotan la potencia entregada por la mquina al exterior en el caso de un motor o la potencia tomada del exterior por la mquina cuando sta consume potencia. La potencia entregada al eje de una turbina por el vapor o el gas, por intermedio de las ruedas o paletas, se conoce como potencia interna. A causa de las prdidas por friccin, parte de la potencia interna se pierde. Por lo tanto, la potencia entregada por la turbina (potencia en el eje) es menor que la potencia interna.

Hay dos mtodos bsicos para medir la potencia de salida de los motores, segn se basen en los instrumentos denominados dinammetros de absorcin, o en los llamados dinammetros de transmisin. El tipo de absorcin absorbe toda la potencia producida y, por lo tanto, su uso debe restringirse a la prediccin de los que una mquina, turbina o motor har en circunstancias dadas. El tipo de transmisin, en cambio, es de valor para determinar la potencia realmente entregada en funcionamiento.

Los dinammetros de absorcin pueden ser clasificados de la manera siguiente:

a) Dinammetros mecnicos a friccin.b) Dinammetros hidrulicos.c) Dinammetros de aire.d) Dinammetros elctricos

a) Dinammetros mecnicos a friccin.-

La potencia entregada por la turbina es absorbida por la friccin existente entre la faja y el volante. El efecto de friccin la controlamos por medio del cargado de pesas aumentando sta, conforme se aumenta el cargado. Si deseamos medir potencias relativamente altas debemos de agregar agua en la volante con la finalidad de producir el enfriamiento de sta, con la consiguiente evaporacin del lquido. El freno de faja presenta grandes dificultades para la disipacin del calor y para mantener constante el par resistente, por ello su uso se limita para la medicin de bajas potencias.

A continuacin se muestra una variante del freno de prony:

b) Dinammetros hidrulicos.-

En el dinammetro hidrulico la friccin de un fluido se sustituye por la friccin entre slidos. Se compone de un elemento rotativo en el interior de una caja parcialmente llena de agua. Dado que puede haber una circulacin continua de fluido por el dinammetro, el dinammetro hidrulico puede ser construido para potencias mucho mayores que el anterior.

c) Dinammetros de aire.-

Hay muchas variantes del dinammetro de aire. Se los llama frenos de aire o frenos de ventilador. La mayor parte de ellos se basan en la friccin entre el elemento rotativo y la atmsfera libre para absorber la potencia, aunque en algunos casos el elemento rotativo est parcialmente cerrado para aumentar su capacidad de absorcin de potencia. La potencia absorbida a una velocidad dada no puede variarse sin hacer cambios mecnicos; adems, la capacidad para absorber potencia es escasa, an a grandes velocidades.

d) Dinammetros elctricos.-

El dinammetro de campo basculante consiste esencialmente en una mquina de c.c. en derivacin que puede funcionar indiferentemente como motor o como generador.El dinammetro de campo basculante en rigor no es dinammetro de absorcin. La parte principal de la potencia de entrada es convertida en energa elctrica la que puede disiparse en un banco de resistencias.

Para hallar la potencia en nuestro experimento deducimos que la potencia es:

Como el torque en este caso

F WrRPM Sera el de friccin entonces:Ffriccion= Ff = W FT= Ff.r = (W-F).r

POTENCIA INDICADA:

La potencia indicada est siendo entendida como la potencia entregada a la cara del pistn o por ella. Para el caso de compresores el motor es el que entrega potencia, en este caso al aire para comprimir este.

Existe una potencia que entrega el pistn a la sustancia de trabajo, que es determinada mediante los llamados indicadores de diagrama, estos son Indicadores del tipo pistn.

Indicadores de diafragma de equilibrio. Indicadores pticos. Indicadores electrnicos.

Los indicadores del tipo pistn se utilizan en mquinas alternativas de baja velocidad, tales como mquinas a vapor, bombas, compresores y motores de combustin interna. Los indicadores de diafragma se usan para mquinas alternativas de alta velocidad.

Los indicadores pticos han sido diseados para 2000 rpm o ms, de tal manera que los efectos de inercia puedan ser considerados despreciables.

Los indicadores electrnicos son tiles para un rango ms amplio de velocidades estando libre de los efectos de inercia.

La potencia desarrollada por la mquina no es la misma que se le da debido a las prdidas que se suscitan durante su funcionamiento. En la transmisin de la potencia una parte de ella se pierde inevitablemente a causa de la friccin. La potencia indicada es la potencia entregada a la cara del pistn o por ella.

Taqumetro de mano

La presin media indicada (Pmi) se obtiene con el indicador de diagrama que es un instrumento provedo de un soporte que nos registra el ciclo termodinmico que se suscita en escala reducida.

SPmiPVl

S = rea del ciclo termodinmicoK = constante del resorteL = longitud del diagrama

Pmi= . K

Y el IHP (Potencia Indicada):

Donde:N= numero de cilindros = 1 2 dependiendo de los tiempos del motor.

Indicador del tipo de pistn

POTENCIA POR FRICCION

La potencia por friccin se halla comnmente por diferencia entre la potencia indicada y la potencia en el eje o entregada:

FHP= IHP-BHP

Diagrama de cuerpo libre

Donde:f : Fuerza de friccin.W: Carga.D : Fuerza registrada en el dinammetro.R : Radio de la v