CALCULO DE LA POTENCIA NECESARIA PARA MOVER UNA CARGA CASO 1: APROXIMACIÓN DEL DEL MOTOR NECESARIO PARA PARA UN AUTO AUTO ELECTRICO O COMBUSTIBLE…
Se requiere conocer la Potencia en HP d el motor de un auto de carreras y la Relación de transmisión cuya masa máxima será de 830 Kg de carga más 70Kg aportados p or la masa del conductor. La velocidad de movimiento debe ser de 130Km/h que equivalen a 36,11 m/seg, la cual debe ser alcanzada en t= 5seg (Mantener esta condición aunque se consigan motores de diversas rpm). rpm). Las ruedas del auto tienen un diametro de 45 cm. Se tomará en cuenta la influencia del coeficiente de rodadura entre Neumático y asfalto que es de 0,035 (Ver tabla de coeficientes de rodadura entre neu mático y diversas superficies). Se tomará una fuerza de oposición del flujo de aire sobre el carro de 38N (Este dato se desprende de un análisis aerodinámico detallado que está fuera del alcance de este estudio) FÓRMULAS:
Descargue el Documento de Excel de la Red Ingrese los datos en las casillas resaltadas en verde Magnitud
Símbolo
Cantidad
m
900
N/A
0.035
Velocidad eje motriz Velocidad de desplazamiento del auto Diametro de las ruedas del carro tiempo
N
11000
Kg Neumático Asfalto rpm
V
36.11
m/seg
D
0.45
m
metros
t
5
seg
segundo
Resistencia del Aire
Fa
38
N
Gravedad Vueltas que deben dar las llantas para recorrer la Velocidad deseada Relacion de Transmision Aceleración
g
9.81
m/seg2
n
1533
rpm
N/A a
7.2 7.2
m/seg2
Fuerza Total
FT
6847
N
Torque Potencia
T PW
1540.5334 247219.7010
Nm W
Kilogramo.metro/segundo = Newton Newton.metro Vatios
HP
PHP
331.5270
hp
Caballos de Potencia
masa Coeficiente de Rodadura
Unidad de Medida Nombre de la Unidad
Kilogramo Adimensional rev/min metros/segundo
130.0
Kilogramo.metro/segundo2 = Newton 2
metros/segundo rev/min Adimensional
metros/segundo2 2
RESULTADOS El Torque Mínimo necesario que debe ser aplicado en el eje conducido es: 1540.5334 Nm Newton.metro La Potencia mínima necesaria que debe ser aplicada en el eje conducido del sistema de p oleas es: 247.2197 KW Kilovatios Esta es la potencia del motor, puesto que idealmente la potencia de salida e igual a la de entrada en un 331.5270 HP Caballos de potencia sistema de transmisión.
Consideraciones: 1. Como la potencia se mantiene a la entrada y la salida del sistema de transmisión, lo q ue cambia es la Velocidad y el Torque directamente proporcional a la relación de transmisión. 2. La relación de transmisión (Velocidad y Torque) está dada por la relación del diámetro de las poleas así: a). Si Diametro polea Motriz < Diametro polea Conducida, Velocidad Eje conducido Disminuye y Torque Aumenta; b). Si Diametro polea Motriz > Diametro polea Conducida, Velocidad Eje conducido Aumenta y Torque Disminuye;
CALCULO DE LA POTENCIA NECESARIA PARA MOVER UNA CARGA CASO 2: APROXIMACIÓN DEL DEL MOTOR NECESARIO PARA PARA UN AUTO ELECTRICO O COMBUSTIBLE… COMBUSTIBLE…
Se requiere conocer la Potencia en HP del motor de un auto de carreras cuya masa máxima será de 830 Kg de carga más 70Kg aportados por la masa del conductor. La velocidad de movimiento debe ser de 130Km/h que equivalen a 36,11 m/seg, la cual debe ser alcanzada en t= 5seg. Se prefiere que el motor sea de 11000 rpm. (Indicar la relación de transmisión que se tiene y que la velocidad de movimiento cambie si se consiguen motores de diferente rpm). rpm). Las ruedas del auto tienen un diametro de 45 cm. Se tomará en cuenta la influencia del coeficiente de rodadura entre Neumático y asfalto que es de 0,035 (Ver tabla de coeficientes de rodadura entre neumático y diversas superficies). Se tomará una fuerza de oposición del flujo de aire sobre el carro de 38N (Este dato se desprende de un análisis aerodinámico detallado que está fuera del alcance de este estudio)
FÓRMULAS:
Descargue el Documento de Excel de la Red Ingrese los datos en las casillas resaltadas en verde Magnitud
Unidad de
Símbolo
Cantidad
m
9 00
Coeficiente de Rodadura
N/A
0.035
Velocidad eje motriz Relacion de Transmision Diametro de las ruedas del carro tiempo
N N/A
10 729 7
D
0.45
m
t
5
seg
masa
Medida
Kg Neumático Asfalto rpm
Nombre de la Unidad
Kilogramo Adimensional rev/min Adimensional metros segundo Kilogramo.metro/segundo2 = Newton
Resistencia del Aire
Fa
38
N
Gravedad Velocidad de desplazamiento desplazamiento del auto rpm llantas motor Aceleración
g
9.81
m/seg2
metros/segundo2
V
36.11
m/seg
metros/segundo
n a
1533 7.22
rpm m/seg2
rev/min metros/segundo2
Fuerza Total
FT
6848
N
Torque Potencia
T PW
1540.6878 247270.6037
Nm W
Kilogramo.metro/segundo2 = Newton Newton.metro Vatios
HP
PHP
331.5953
hp
Caballos de Potencia
RESULTADOS El Torque Mínimo necesario que debe ser aplicado en el eje conducido es: 1541 Nm Newton.metro La Potencia mínima necesaria que debe ser aplicada en el eje conducido del sistema de poleas es: 247.2706 KW Kilovatios Esta es la potencia del motor, puesto que idealmente la potencia de salida e igual a la de entrada en un sistema 331.5953 HP Caballos de potencia de transmisión.
Consideraciones: 1. Como la potencia se mantiene a la entrada y la salida del sistema de transmisión, lo que cambia es la Velocidad y el Torque directamente proporcional proporcional a la relación de transmisión. 2. La relación de transmisión (Velocidad y Torque) está dada por la relación del diámetro de las poleas así: a). Si Diametro polea Motriz < Diametro polea Conducida, Velocidad Eje conducido Disminuye y Torque Aumenta; b). Si Diametro polea Motriz > Diametro polea Conducida, Velocidad Eje conducido Aumenta y Torque Disminuye;
130.0
http://es.wikipedia.org/wiki/Res http://es.wikipe dia.org/wiki/Resistencia_a_la_ro istencia_a_la_rodadura dadura
Cuadro de resistencia a la rodadura:[1] Descripción 0,0002a 0,0010
1 2
0.5 m m
Ruedas de ferrocarril sobre railes de acero
0,1 m m
Rodamientos de bolas en acero sobre acero
0.00253
Neumáticos especialesMichelin especialesMichelinpara paraautomóvil automóvil solar /eco-marathon
0.005
Raíles estándar de tranvía
0.0055
Neumáticos BMX de bicicleta usados para automóviles solares3
0,010a0,0154
Neumáticos de automóvil de baja resistencia y neumáticos de camión sobre carretera lisa Neumáticos ordinarios de automóvil sobre hormigón
0.02
Neum áticos ordinarios de automóvil sobre losas de piedra
0,030a 0,035
Neum áticos ordinarios de automóvil sobre alquitrán o asfalto
0.055a 0.065
Neum áticos ordinarios de automóvil sobre hierba, barro y arena
0.34
Neumáticos ordinarios de automóvil sobre hierba, barro y arena
0,006a 0,01
Por ejemplo, un automóvil de 1000kg sobre una carretera asfaltada necesita una fuerza o empuje de aproximadamente 300N para 2
rodar (1000kg × 9,81 m/s × 0,03 = 294,30N).
http://books.google.com.co/books?id=ii1i7ZCDDuYC&pg http://books.google.com.co/boo ks?id=ii1i7ZCDDuYC&pg=PA207&lpg=PA207& =PA207&lpg=PA207&dq=coeficiente+d dq=coeficiente+de+rozamiento+en e+rozamiento+en+rodamiento+de +rodamiento+de+bol +bol as&source=bl&ots=l3x_66_eFS& as&source=bl& ots=l3x_66_eFS&sig=XytWawGyC3nLp9uW sig=XytWawGyC3nLp9uWLLOv2iNA9kg&hl=es&sa=X&ei=5W Ov2iNA9kg&hl =es&sa=X&ei=5WuSUcmnFoKk8Q uSUcmnFoKk8QTmwYGoDg&ved TmwYGoDg&ved=0CC0Q6AEwATgK#v =0CC0Q6AEwATgK#v=onepage&q=coe =onepage&q=coeficiente%20de%2 ficiente%20de%20rozamiento 0rozamiento %20en%20rodamiento%20de%2 %20en%20roda miento%20de%20bolas&f=false 0bolas&f=false
http://www.niasa.es/backend/c http://www.nias a.es/backend/catalogos/husillos atalogos/husillos_es.pdf _es.pdf
Sus características principales son: Peso: Más de 1500kg (son los autos de carrera más pesados del mundo) Motor: V8 Cilindraje: 5700-5900 c.c. Potencia: 660-780 H.P. RPM: 7800-8000 (en promedio)
Un automóvil deportivo de serie suele tener un peso de 1.500 quilogramos, un motor de 3.000 centímetros cúbicos de cilindrada y 185 kil ovatios de potencia (equivalentes a 250 caballos de vapor) con velocidad máxima de 244 kilómetros por hora y aceleración de 0 a 100 kilómtros por hora en algo menos que 7 segundos. Por otra parte, un automóvil de Fórmula 1 suele tener un peso de 600 kilogramos (incluido un laste en la parte inferior), un motor de 2.500 centímetros centímetros cúbicos de cili ndrada y 555 kilovatios de potencia (equivalentes a 750 caballos de vapor), con velocidad máxima de 330 kilómetros por hora y aceleración de 0 a 100 kilómetros por hora en 2,9 segundos. La adherencia al suelo antes mencionada permite frenar con desaceleración de 35 a 40 metros por segundo al cuadrado (es decir de 3,5 a 4 veces la aceleración de l a gravedad simbolizada a veces por “g”, pero en sentido contrario al del movimiento) mientras que un automóvil de serie frena con desaceleración de alrededor de 10 metros por segundo al cuadrado (es decir, la misma aceleración que la de la gravedad, gravedad, pero en sentido contrario al del movimiento). En una curva, la aceleración lateral que sufre el piloto de Fórmula 1 es de unos 40 metros por segundo al cuadrado (es decir, unas 4 veces la aceleración de la gravedad) que le es muy molesta y que le obliga a desarrollar en gi mnasio determinados determinados músculos para soportar dicha aceleración; por ello y porque la suspensión del automóvil de Fórmula 1 es muy dura, no puede decirse que pilotarlo no sea un deporte. En la misma circunstancia, un conductor de automóvil de serie sufre una aceleración lateral de sólo 10 metros por segundo al cuadrado (es decir, la misma aceleración que la de la gravedad, pero lateralmente).
Básicamente, éstas son las especificaciones básicas de un coche eléctrico, aunque existen más. Las estadísticas más comunes de este nuevo vehículo son las siguientes. La velocidad máxima suele estar en 120 Km/h. De 0 a 100 en aproximadamente 15 segundos. Las baterías pesan entre 100 y 200 Kilos. Las baterías duran unos tres o cuatro años.
