Motores de combustión interna
“cálculo de potencia, consumo de combustible y cilindrada del motor perkins A 4.236” 4.236”
Velasque Chiclla, Noe Jorge Delgado, Cristian Marcelo Huatuco, Jimmy Loaiza Bailon, Paul
Grupo: C-12-05
Profesor: Cuba Solano, Juan Carlos
Fecha de entrega: Jueves 29 de junio del 2014
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Calcular la cilindrada del motor con las mediciones reales del pistón.
Calcular la potencia del motor perkins
Calcular el consumo específico de combustible ideal del motor perkins.
Se denomina cilindrada a la suma del volumen útil de todos los cilindros de un motor alternativo. Es muy usual que se mida en centímetros cúbicos (cc) pero los vehículos norteamericanos usan el sistema inglés de pulgadas cúbicas (16.4cc equivalen a una pulgada cúbica) La cilindrada se calcula en forma siguiente:
= =
π. -----Formula N°1
. ° ------Formula N°2
Donde: D: diámetro del cilindro o calibre L: carrera del pistón
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La potencia desarrollada en el interior de los cilindros de un motor no está aplicada íntegramente al cigüeñal, pues una parte de ella es absorbida por las resistencias pasivas (calor, rozamientos, etc.).
Para hallar la potencia del motor en función a la cilindrada podemos usar la siguiente formula:
= . . ṗ. . ′ ------- Formula N°3
Donde: n: Número de revoluciones
n’: número de ciclos termodinámicos por revolución del motor Z: número de cilindros V: volumen de un cilindro en m3
ṗ: presión media del pistón
Por otro lado, para hallar la presión media del piston podemos usar la siguiente fórmula:
ṗ=
.
------ fórmula N°4
Donde: s: carrera en mm n: revoluciones por minuto del cigüeñal en RPM
ṗ: presión media en m/seg
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Por último, el número de ciclos termodinámicos (n’) depende del motor asignado:
n’= 1; para motores de 2T n’=1/2; para motores 4T
Es un índice importante del grado de aprovechamiento y de las solicitaciones mecánicas a que se halla sometido un motor y, especialmente, el sistema biela-manivela, la unión cilindro-pistón. La velocidad media del pistón a un régimen determinado se obtiene mediante la fórmula:
= /30 En la que Vm es la velocidad media del pistón en m/s; n, el régimen de rotación en rpm, y c, la carrera en mm. Los problemas que aparecen en relación con una elevada velocidad del pistón afectan sobre todo a la lubricación de los cilindros y a la selección de materiales (tanto para los cilindros como para los pistones) resistentes especialmente al desgaste.
La presion media efectiva se define como una presión constante que durante una Carrera proporciona un trabajo igual al de un ciclo.
= /
El consumo efectivo de combustible viene dado por la expresión:
= ( )/() Este parámetro suele dar en g/kWh por lo que hay que transformar las unidades que tenemos. Para ello tendremos en cuenta que 1kg=1000g y 1s = 1/3600h
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En un motor de combustión interna, la fuerza es producida por la explosión de la mezcla de aire y combustible en el interior del cilindro. La fuerza actúa a través del pistón y de la biela sobre el muñón del cigüeñal. Cuanto más elevado es el torque, es mayor la fuerza (de torque) que desarrolla el auto. A un régimen de revoluciones muy bajas, la fuerza de combustión de la explosión todavía es muy débil y, por lo tanto, el torque es pequeño. Como el motor es sometido a poco esfuerzo, llega poca mezcla de combustible-aire a los cilindros. Sin embargo, a mayores revoluciones – el conductor acelera, llegando más combustible a los cilindros – aumenta la presión de combustión y, por ende, también el torque.
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Para la hallar la cilindrada del motor usaremos la fórmula de cilindrada. En nuestro caso las mediciones que logramos registrar en el taller son: Diámetro del pistón
Carrera del cilindro
(mm)
(mm)
95mm
118.16 mm
Para calcular la cilindra unitaria y total usaremos las formulas N°1 y N°2 respectivamente Cilindrada
unitaria
Cilindrada total (L)
(cm3) 837
3.350
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Para la cilindrada encontrar la cilindrada teórica usamos el manual de usuario del motor perkins (ANEXO N°1) Cilindrada teórica (cm3)
Cilindrada total (L)
% de error
966.75
3.867
13.36
Para hallar la potencia del motor perkins debemos calcular los siguientes parámetros:
Par efectivo: Para calcular este dato, tenemos que hallar unos de los parámetros que lo debemos obtener a través del banco de ensayo y su esquema (ANEXO N°2), donde el valor del entrehierro (H) es de 300mm, y el valor medido en el ensayo de L= 110mm y el valor de M = 50kg. Así que la expresión que nos da el par efectivo es:
= ∗ ( + ) ∗ = 50 ∗ 0.41 ∗ 9.81/ = 201.105. Donde: M: masa de la carga g: gravedad H: distancia del entrehierro L: distancia de la palanca aplicada
Potencia efectiva: Para calcular la potencia efectiva a 2200RPMutilizaremos la expresión:
= ∗ = 201.105. ∗ 2200 = 46.33 Donde: Me: torque del motor W: velocidad angular a la RPM de potencia máxima
Rendimiento efectivo: El rendimiento viene dado por la siguiente expresión:
=
∗
Donde: Ne: potencia efectiva mc: flujo de combustible en kg/s Hu: poder calorífico mc= δ*V/t =(0.84 kg/l *3.348l)/26s =0.108 kg/s Donde:
δ: densidad del combustible 43200 (kJ/kg) V: volumen t: tiempo
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=
46.33 = 9.93% 0.108 ∗ 43200
Para el consumo de combustible usaremos la siguiente ecuación:
= / = 8.39/
Mediante el uso de la potencia máxima 65cv obtenida del manual del servicio, la carrera 118 mm medida en el taller y la cilindrada total calculada 3.35L teóricamente, se logró determinar la potencia de trabajo real que entrega el motor 46.33Kw.
Una vez calculada la potencia del motor y con la información de la velocidad a la que gira el cigüeñal, extraída del manual de servicio, se determinó el torque efectivo 201.5 N.m , que nos entrega el motor Perkins A.4.236.
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ANEXO N°1 Datos técnicos del motor PERKINS A4.236
ANEXO N°2 Esquema de medición del par efectivo del motor
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