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5/26/2018 informe termostato

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPEDEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS

GUA DE LABORATORIO DE FSICA IIIng. Diego Proao Molina

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

FISICA II

LABORATORIO

INTEGRANTES: Nivel: Segundo B

Priscila Cern Carrera: Automotriz

Bryan Hinojosa

Jorge Espinoza

Eduardo Chano

Erick Manobanda

Fecha de Realizacin:11/11/2013 Fecha de Entrega:13/11/2013

TEMA:

Realizar Un Sistema De Enfriamiento De Un Vehculo

OBJETIVOS:

Objetivo General:

Realizar Un Sistema De Enfriamiento

Objetivos Especficos:

Visualizar la dilatacin de cada material utilizado en la prctica. Reducir la temperatura dentro de rangos seguros de operacin para los diferentes

componentes, tanto exteriores como interiores

Mantener una temperatura ptima para la realizacin de los clculos requeridos.


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MARCO TEORICO:

PARA LA REALIZACION DE EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO:

PROCEDIMIENTO PARA LA CIRCULACIN DEL AGUA

La circulacin del agua puede asegurarse por dos procedimientos por termosifn o por bomba

Refrigeracin por bomba.

En la refrigeracin por bomba la corriente de agua: es activada por una bomba intercalada en el

circuito que aqulla recorre, entre la parte baja ms fra del radiador y las camisas del bloque. La

bomba obliga a circular el agua a travs de las camisas, tubos y radiador y recibe movimiento del

motor generalmente por medio de una correa que lo trae desde la polea conductora montada en el

extremo exterior del cigeal.

ELEMENTOS DE LA REFRIGERACIN.

La bomba de agua.

El modelo ms usado es del tipo centrfugo, cuya parte mvil est compuesta por un plato con paletas;

el agua llega por el tubo a la parte central de la bomba: las paletas, al girar, impulsan el agua con fuerza

hacia fuera, obligndola a pasar a las camisas del bloque de cilindros.

El movimiento para la bomba se enva desde el cigeal por la correa a la polea que acciona elventilador, teniendo el mismo eje bomba y ventilador. Para que no haya fugas de agua por este eje, se

rodea de una empaquetadura o prensa-estopas hecho de materia plstica y resbaladiza que por medio

de la tuerca se oprime contra el eje, impidiendo escapes de agua. El eje de la bomba leva muchas veces

un engrasador que debe atenderse con frecuencia, hacindolo funcionar diariamente (cada diez

horas). Modernamente se montan las bombas con engrase interno, para toda su vida, y con un resorte

que aprieta automticamente la empaquetadura, por lo que no necesitan ocuparse de engrase ni

apriete.

Las paletas dejan entre ellas bastante espacio para que el agua circule por termosifn aunque deje de

funcionar la bomba, claro que de modo insuficiente, pero dando tiempo a que el tractorista se percate

de la avera por el calentamiento progresivo del motor. Este tipo de bomba se llama tambin impulsor,

que a veces tiene forma de hlice sencilla.

El radiador


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Es el elemento en el que se produce el enfriamiento del agua calentada en el bloque, va colocado cerca

del motor, generalmente en la parte delantera del tractor y protegido por una coraza y parrilla que lo

disimula. Puede ser de varios tipos, pero en todos ellos se hace circular el agua caliente dividida entre

tubitos para que el aire que pasa por en medio de ellos la enfre.

EL VENTILADOR

Tiene por objeto activar la corriente de aire que pasa a travs del radiador durante la marcha del

tractor y tambin produce esa corriente cuando el vehculo est parado, con el motor funcionando. Es

una pequea hlice de varias palas; se mueve, casi siempre, por medio de una correa que recibe su

giro desde una polea montada en el extremo delantero del cigeal.

Como la correa se afloja el uso, es necesario disponer de un medio para templarla y que no patine. La

disposicin ms corriente es en la que la correa, mandada por la polea del cigeal, mueve el eje delventilador y de la bomba de agua que est detrs, y pasa por una tercera polea que hace girar el

generador. ste va montado sobre un soporte que puede bascular alrededor de la tuerca-pivote,

fijndose con la tuerca-pivote, fijndose con la tuerca en la posicin que deje suavemente atirantada la

correa.

El ventilador aspira la corriente de aire a travs del radiador, la hace circular alrededor del motor y,

para que su circulacin sea fcil y quede bien canalizada, ha de tener salida al exterior; esto se

consigue por las aberturas laterales del capo que cubre y encierra el motor, protegindole de la

intemperie.

REGULACIN DE LA TEMPERATURA

La refrigeracin est calculada para dar un buen rendimiento en tiempo caluroso, el ms desfavorable,

en forma que la temperatura del agua no suba de los 85C a 90C, sin legar a hervir. Pero en tiempo

fro la refrigeracin puede ser excesiva y, sobre todo, al poner el motor en marcha conviene que se

caliente rpidamente para dar fluidez al aceite y facilitar el engrase, calentamiento que ha de

conseguirse por algn medio que no sea el frotamiento brutal, sin lubricacin, de las piezas metlicas

en movimiento.

El termostato

Consiste en una vlvula mandada por una especie de acorden redondo de metal muy fino ondulado

que, cuando est fro y encogido, aplica la vlvula contra su asiento y cierra el paso al radiador. El agua

de las camisas no puede renovarse y se caliente deprisa; cuando ha alcanzado una temperatura entre

60C y 70C, el alcohol o ter de dentro de acorden al convertirse en vapor, y el metal de fuelle al

calentarse, hacen que ste se dilate comenzando a abrir la vlvula, que deja pasar al agua hacia el


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radiador. El termostato debe estar abierto del todo al llegar el agua a 80C. si el agua tiende a enfriarse

y baja de 70C, el termostato se encoge y va cortando la circulacin para mantener la temperatura.

En caso de circular el agua por termosifn no hay dificultad, pues el agua no da presin suficiente paradaar el termostato cerrado; pero si la circulacin es por bomba, ha de darse un circuito de desahogo

para el agua dejando fuera el radiador. Cuando el motor est fro el extremo superior del termostato

impide la circulacin al radiador y el inferior deja libre el paso por la tubera de desahogo, retornando

el agua a la bomba.

Cuando el agua se caliente, el termostato se dilata y, al estirarse, se abre la vlvula plana superior, que

permite el paso del agua al radiador, mientras que la parte inferior tapa la entrada de la tubera de

desahogo, obligando a toda la corriente de agua a circular del modo ordinario, a travs del radiador.

Regulacin de la temperatura actuando sobre la corriente de aire

Antiguamente se colocaban unas persianas de hojas giratorias delante del radiador, montadas sobre

un bastidor; el mtodo ms sencillo es moverlas desde el asiento del tractorista con una manija. Si se

dejan abiertas permiten el libre paso del aire a travs del radiador, enfriando el agua, y si se cierran se

forma una pantalla que corta el paso del aire. El mando poda ser automtico, por medio de un

termostato, pero por el gran esfuerzo que exige al termostato, pero por el gran esfuerzo que exige al

termostato el mover el varillaje que gira las hojas de persiana, ha dejado de emplearse prcticamente.

En regiones muy fras suelen cubrirse los radiadores con cortinas de cuero que permiten descubrir ms

o menos espacio al paso del aire, segn la temperatura ambiente.

Es frecuente que el ventilador no reciba movimiento por polea y correa, sino que es accionado por un

motor elctrico que entra en funciones cuando el agua tiende a calentarse mucho y, entonces un

termo contacto cierra el interruptor que da paso a la corriente elctrica para dicho motor. Este sistema

acta en la corriente de aire, como lo hace el termostato en el agua, es decir, activando la circulacin

cuando existe elevacin de la temperatura.

REFRIGERACIN A PRESIN

En todos los tractores modernos se hace hermtico el sistema de refrigeracin para que el agua nocomience a hervir hasta pasados los 100C, con lo que el rendimiento del motor mejora y se pierden

menos agua y anticongelante.

El tapn del radiador cierra hermticamente y est provisto de una vlvula de seguridad que se abre en

cuanto la presin del sistema alcanza el valor calculador, que desde luego es muy reducido (0,3 a 0,7

kg/cm2). El tapn oprime la vlvula mediante el resorte tarado. Cuando hierve el agua y hace vapor a


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presin, ste empuja venciendo al muelle y el vapor escapa por el tubo de rebose, con lo que baja la

presin a cerrase la vlvula.

Hay una segunda valvulita que abre hacia adentro y que est sostenida por el muelle cuando el motorse enfra, baja la presin y se forma un ligero vaco, con lo que la presin atmosfrica abre la vlvula y

puede entrar el aire. Bajo el tapn de cierre hermtico hay una vlvula de bola que cierra el tubo de

desage: cuando la temperatura creciente del agua se hace subir la presin por encima de la prevista,

cede el resorte de la vlvula y se descarga el vapor por dicho tubo.

En los tractores que llevan estos sistemas debe tenerse mucho cuidado al destapar el radiador; pues si

el motor est caliente y hay presin pueden saltar violentamente agua hirviendo y vapor a la cara del

tractorista. Debe desenroscarse el tapn poco a poco, hasta observar que se escapa el vapor y dejarlo

entonces salir hasta que cesa. Al volverlo a poner se apretar a fondo para dejar bien sellado el cierre,

y previamente se habr comprobador con el dedo que las vlvulas se abren fcilmente.

El radiador a presin pierde de poco vapor, con lo que el relleno de agua se hace ms de tarde en tarde

y habr menos incrustaciones calcreas en los conductos del bloque y del radiador. Este puede tener

menos superficie de enfriamiento y menor capacidad, por lo que conviene a las modernas formas

delanteras de los caps.

1. Refrigeracin a presin con circuito cerrado

En vez de tubo de desage al aire libre, y de colocar simplemente un tapn con vlvula para refrigerar

a presin, se combinan ambos:

Cuando el agua se caliente bastante, el vapor producido por el aumento de temperatura, as como el

volumen de agua dilatada, van desde el radiador al vaso de expansin, que es un depsito auxiliar

cuya capacidad es de tres o cuatro litros, pero donde solamente hay medio. Ah se conserva a presin.

Cuando la temperatura en el radiador baja, y por tanto su presin, la presin del vaso hace regresar su

agua por el mismo tubo al radiador. Todos los tapones tienen cierre hermtico y el radiador est. lleno

con agua y anticongelante, de modo que no puede haber prdidas ni el tractorista tiene que ocuparse

de rellenos.

PARA REALIZAR LOS CALCULOS:

Casi todos los slidos se dilatan cuando se calientan, e inversamente se encogen al enfriarse. Esta

dilatacin o contraccin es pequea, pero sus consecuencias son importantes. Un puente de metal de

50 m. de largo que pase de 0 a 50 podr aumentar unos 12 cm. de longitud; si sus extremos son fijos

se engendrarn tensiones sumamente peligrosas. Por eso se suele montarlos sobre rodillos como


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muestra la ilustracin. En las vas del ferrocarril se procura dejar un espacio entre los rieles por la

misma razn; este intersticio es el causante del traqueteo de los vagones.

Mas abajo se muestra una tabla de dilatacin de algunas sustancias. Conocido el coeficiente dedilatacin es necesario multiplicarlo por el nmero de centmetros y por el nmero de grados, para

saber cul ser la extensin total del slido en las condiciones que deber soportar. En otras palabras,

si el slido tiene 1,50 m. y la variacin de temperatura es de 30 habr que multiplicar ese coeficiente

tan pequeo por 150 y por 30 a fin de conocer su dilatacin total en centmetros.

Coeficientes de dilatacin lineal (por coda grado de temperatura y centmetro de longitud)

Aluminio 0,000024

Bronce 0,000018

Hormign 0,000018Cobre 0,000017

Fundicin de hierro 0,000012

Acero 0,000013

Platino 0,000009

Vidrio trmico 0,000003

Vidrio comercial 0 000011

Cuarzo fundido 0,0000005

Invar (aleacin) 0,0000009

Roble, a lo largo de fibra 0,000005Roble, a lo ancho de fibra 0,000054

Caucho duro 0,000080

POR QU SE DILATAN LAS SUSTANCIAS CON LA TEMPERATURA?

La temperatura no es ms que la expresin del grado de agitacin de las partculas o molculas de una

sustancia. Cuando se da calor a un slido se est dando energa a sus molculas; stas, estimuladas,

vibran ms enrgicamente. Es cierto que no varan de volumen; pero se labran un espacio ms grande

para su mayor oscilacin, de manera que al aumentar la distancia entre molcula y molcula el slido

concluye por dilatarse. La fuerza que se ejerce en estos casos es enorme.

ALGUNAS APLICACIONES

La dilatacin trmica puede aprovecharse. El aluminio, por ejemplo, se dilata dos veces ms que el

hierro. Si soldamos en una barra dos tiras paralelas de estos metales y la calentamos, la mayor

dilatacin del aluminio har que la barra se doble hacia un lado; y si la enfriamos ocurrir exactamente


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al contrario. Habremos fabricado as un termmetro que puede sealarnos las temperaturas y, en

ciertos casos, un termostato, como muestra la ilustracin.

La dilatacin tiene aplicaciones industriales. El cilindro debe ajustar perfectamente en su camisa. Paracolocarlo se lo enfra en oxgeno lquido; se lo coloca mientras est contrado, y al dilatarse y recuperar

la temperatura ambiente queda firmemente sujeto en su lugar.

Existen as muchos disyuntores, que cortan la corriente elctrica, o aparatos que desencadenan algn

otro proceso, cuando la temperatura llega a un punto crtico.

MEDIDA DE LA DILATACIN

Dilatacin Lineal

En un slido las dimensiones son tres, pero si predomina slo el largo sobre el ancho y el espesor o

altura, como ser una varilla o un alambre, al exponerse a la accin del calor habr un incremento en la

longitud y no as en el ancho y espesor llamada dilatacin lineal. Se ha demostrado en un laboratorio

de Fsica al utilizar varillas de igual longitud y de distintas sustancias (hierro, aluminio, cobre) que el

incremento en su largo (L) es diferente, dependiendo as de la naturaleza del material.

El Coeficiente de dilatacin lineal ()es el cociente entre la variacin de longitud (L) de una varilla y el

producto de su longitud inicial (Li) por la variacin de la temperatura (T)

= L/ Li . T se mide en (1/C)

En donde el incremento o variacin de la longitud (L) ser la diferencia entre la longitud final (Lf) y la

longitud inicial (Li) de la varilla:

L = Lf - Li

para poder restar ambas longitudes debern estar expresadas en la misma unidad de medida.

De la definicin del coeficiente de dilatacin podemos despejar L

L =. Li . T y como L= Lf - Li

reemplazamos L Lf - Li = . Li . T si despejamos la longitud final nos queda:

Lf = . Li . T- Li

sacamos factor comn longitud inicial para no tenerla dos veces en la frmula Lf = Li .(1 + . T) y

esta es la frmula para calcular la longitud final (Lf) de una varilla cualquiera.


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Dilatacin Superficial

Ahora en un slido, cuando las dimensiones predominantes son el largo y el ancho sobre el espesor o

altura, como ser una chapa o una lmina, al exponerse a la accin del calor habr un incremento ovariacin en la superficie (S) y no as en el espesor llamada dilatacin superficial. Para calcular la

superficie final (Sf) de un slido plano, la frmula ser:

Sf = Si .(1 + . T)

El coeficiente de dilatacin superficial ( ) resultar de ser el doble del valor del coeficiente de

dilatacin lineal () para cada una de las sustancias, porque al tratarse de dos dimensiones largo y

ancho, el clculo es:

= 2.

Dilatacin Cbica

En los slidos, cuando predominan sus tres dimensiones como el largo, ancho y altura, siendo un

prisma, una esfera, un cubo, etc, al exponerse a la accin del calor habr un incremento o variacin en

el volumen (V) se denomina dilatacin cbica o volumtrica. Para calcular el volumen final (Vf) en un

slido la frmula ser:

Vf = Vi .(1 + . T)

El coeficiente de dilatacin cbica ( ) resulta al ser el triple del valor del coeficiente de dilatacinlineal () para cada una de las sustancias, porque al tratarse de tres dimensiones largo, ancho y altura,

el clculo es:

= 3 .


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MATERIALES:

Componentes del

Sistema enfriado porlquido.

Descripcin Dibujo

ABANICO [VENTILADOR] A excepcin de algunosvehculos que usan abanico, oventilador fijo a un embrague;por lo regular, los automvilescon traccin delantera, utilizanun abanico elctrico.La frecuencia defuncionamiento, lo determinaun interruptor o switch trmico,que por lo comn se activacuando la aguja de control,supera la mitad de su recorrido.

BOMBA DE AGUA Es el dispositivo que hacecircular el lquido refrigeranteen el sistema de refrigeracindel motor. Es accionada por unacorrea de transmisin y slofunciona cuando el motor se

encuentra encendido.

TERMOSTATO La funcin del Termostato, esimpedir que el agua fluya hastaque, la temperatura alcanzadasea 180 grados, o ms, acorde alas especificaciones delfabricante.


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RADIADOR: Su funcin es intercambiarcalor del sistema de calefaccinpara cederlo al ambiente, y es

un dispositivo sin partes mvilesni produccin de calor.

TANQUE DE AGUA: son un elemento fundamental enun sistema de enfriamiento de un

auto.

MANGUERA: Una manguera es un tubo huecoflexible diseado paratransportar fluidos de un lugar a

otro.

TORNILLOS: Unelemento mecnico cilndricocon una cabeza, generalmentemetlico.


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SUELDA ELECTRICA: Uso de la electricidad comofuente de energa para la uninmetlica.

TALADRO: Es una mquinaherramienta donde semecanizan la mayora delos agujeros que se hacen a laspiezas en los talleres mecnicos.

TERMOMETRO: Es un instrumento demedicin de temperatura.

MANOMETRO: Es un instrumento demedicin que sirve para medirla presin de fluidos contenidosen recipientes cerrados


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TERMO SWITCH: El termo swith sireve para queencienda el ventilador cuandosobrepase la temperatura

establecida.

CONCLUCION:

Con la presentacin del anterior proyecto se mostr de manera sencilla el funcionamiento de

un sistema refrigerante.

Igualmente este proyecto nos ayud a afianzar nuestros conocimientos, y como esta rea de la

fsica est relacionada de manera directa a nuestra vida diaria.

Con lo anterior est en nuestras manos conocer el montaje y funcionamiento de este principiode enfriamiento, ya que ste es la base para muchos instrumentos de la vida diaria, tales como

aires acondicionados, neveras, enfriadores, etc.

Es importante este desarrollo acadmico, ya que es fundamental que como personas que

llegaremos a ser profesionales en nuestra rea, debemos saber y conocer un poco ms o de

manera ms profunda los procesos o efectos que se producen en nuestro entorno, es decir, la

naturaleza misma del mundo.


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RECOMENDACIN:

Respecto a las uniones deben estar adecuadamente acopladas para que la presin y el lquido

no tengan fugas.Ver si la bomba es adecuada para que el agua pueda circular satisfactoriamente.

Tener cuidado con la correcta colocacin de los bornes o cables del ventilador, porque si son

colocados de manera incorrecta puede sufrir un dao interno i puede dejar de funcionar.

Comprobar que el ventilador tenga la energa suficiente para que pueda enfriar el agua caliente

que va a circular por el radiador y as pueda continuar con su recorrido normal.

BIBLIOGRAFIA:

(2010, 20 DE ENERO).[BASE DE DATOS].ARGENTINA:FATELA PREUNIVERCITARIOS.

DISPONIBLE EN: http://es.wikipedia.org/wiki/Termostato DE AGOSTO DEL 2013] JEIMMY

GRAJALES COQUIES. (2010).

Nueva Enciclopedia Temtica, Tomo I. Editorial Cumbre, S.A. Mxico. Edicin 1978.

Fsica Conceptual. Paul G. Hewitt. Tercera edicin. Editorial Pearson.
http://es.wikipedia.org/wiki/Termostato%20DE%20AGOSTO%20DEL%202013http://es.wikipedia.org/wiki/Termostato%20DE%20AGOSTO%20DEL%202013http://es.wikipedia.org/wiki/Termostato%20DE%20AGOSTO%20DEL%202013


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ANEXOS

Ilustracin 1 busca de materiales reciclados

Ilustracin 2 recoleccin de materiales recicladosIlustracin 3 radiador reciclado


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Ilustracin 4 ventilador electrico

Ilustracin 5 ensamblaje del radiador y ventilador

Ilustracin 6 limpieza de materiales

Ilustracin 7 colocacin del equipo para calentar


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Ilustracin 8 colocacin de termoswitch

Ilustracin 9 perforando el tanque

Ilustracin 10 soldando las uniones

Ilustracin 11 perforacin completa


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Ilustracin 12 creacin de los empaques

Ilustracin 13 termostato colocado

Ilustracin 14 colocando el manmetro

Ilustracin 15 colocacin del agua en el sistema


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Ilustracin 16 maqueta terminada

Ilustracin 17 comprobacin del funcionamiento del sistema


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PROCEDIMIENTO DE ARMADO:

Una ves que conseguimos los materiales resiclados