Ejercicios: Motores y Máquinas.
Ciclos y renovación de la carga
1.1.-Determinar las coordenadas de los puntos de un ciclo Otto teórico así
como el rendimiento térmico, conociéndose los datos siguientes:
Cilindrada Vc = 2000 cm3
Presión de admisión : p1 = 1 bar
Temperatura de admisión T1 = 350 K
Relación de compresión : ( = 10
Dosado F = 1/15,2
Poder calorífico del combustible : Hi = 42000 kJ/kg.
Calor especifico a volumen constante de la mezcla cv= 720 J/kg K
Exponente adiabático ( = 1, 41
1.2.-Un motor de encendido por compresión de 4T trabaja sobre un ciclo
teórico de aire. El consumo de combustible es 15 l/h a 2000 r/min. Sabiendo
que la cilindrada es 5000 cm3 , Presión en la admisión 0,95 bar, Dosado
1/25, Relación de compresión 22, Poder calorífico Hi = 42000 kJ/kg, R=
8315 J/kmol K, Ma= 29 kg/kmol, (= 1,41 ; (g = 0,86 kg/l.
Determinar:
1.- Consumo de aire por ciclo.
2.- Coordenada P,V,T de los puntos del ciclo.
3.- Grado de combustión, rendimiento térmico, y calores aportado y cedido.
4.- Trabajo, par motor, potencia y presión media teóricos.
1.3.-Un motor de encendido provocado de 4T trabaja a 4500 r/min según un
ciclo teórico de aire. Conociéndose los siguientes datos:
Presión de admisión p1 = 0,9 bar, Temperatura al final de la admisión T1
= 60 C, Cilindrada Vc = 1600 cm3, Relación de compresión ( = 10, Dosado
1/20, Poder calorífico Hi = 42000 kJ/kg, R= 8315 J/kmol K, Ma= 29 kg/kmol,
(= 1,41 ; (g = 0,76 kg/l.
Determinar:
1.- Coordenadas P,V,T de los puntos del ciclo grado de explosión y
rendimiento térmico.
2.- Calores aportado y cedido.
3.- Trabajo, par motor y potencia desarrollada.
4.- Presión media teórica y consumo horario de combustible.
1.4.-En el ciclo representado en la figura 1 determinar el rendimiento
térmico teórico sabiendo que T2 = 4T1 ; T3 = 6T1 ; T4 = 10T1 ; T5 = 4T1 ;
( = 1,4
fig 1
fig 2
1.5.-En el ciclo representado en la figura 2 determinar el rendimiento
térmico teórico y la presión al final de la carrera de trabajo en función
de P1 .
P2 = 26 P1 ; P3 = 4P2 ; ( = 1,41
1.6.-La presión media efectiva de un motor de gasolina es de 10 bar, siendo
las calorías totales introducidas de 0,6 kcal/ciclo. Con relación a su
ciclo teórico, se sabe que los valores de p1,p2 y p3 son, respectivamente,
1, 10 y 40 bar. Si el motor tiene 6 cilindros y gira a 3000 r/min, ¿cual
es la potencia útil de este motor?
1.7.-Se tiene un motor Diesel, en. el que p1 = 1 bar; monocilíndrico, Vc =
1 020 cm3 (=18. Sabiendo que la relación de mezcla es de 22/1, el
rendimiento volumétrico = 0.75, y el poder calorífico del combustible H =
10.800 kcal/kg, Calcular los parámetros p - V del ciclo teórico. Calcular
Q1 y Q2.
1.8.-Un motor diesel de 4T de 5000cm3 de cilindrada desarrolla una potencia
efectiva de 60 kW a 1900 r/min consumiendo un caudal de aire de 4,25 kg/min
y una cantidad de combustible de 135 cm3 en 30 s. Si el rendimiento
indicado es la mitad del mecánico, la densidad del aire en el exterior 1,12
kg/m3 y H = 42.000 kJ/kg, calcular:
1.- Los rendimientos volumétrico, indicado y mecánico: (g = 0,84 kg/L
2.- El dosado.
3 - La presión media debida a las pérdidas mecánicas.
1.9.-Un motor Diesel de 4 cilindros y 4T tiene 5000 cm3 de cilindrada. El
consumo especifico es de 240 gr/ kW-h Sabiendo que la presión media debida
a las pérdidas mecánicas es el 20% de la.presión media indicada, y presión
media efectiva es 7bar. Calcular:
1 - Los rendimientos, indicado, mecánico y efectivo.
2 - Potencia y par motor efectivos, sin gira a 2000 r/min (Hi= 42000kJ/kg)
3 - Cantidad de combustible inyectado en cada cilindro.
1.10.-Un tractor está equipado con un motar de 6 cilindros y 4 tiempos su
cilindrada total es 5,000 cm3 . Si la carrera es 10 cm y el dosado F= 0,04
, determinar:
1.- Velocidad de giro del motor para una velocidad media del pistón de 8
m/s
2.- Potencia al freno para un (v = 0,8 ; (m = O,7 ; (t = 0, 6 ;
( =0,76 ; Hi = 42 MJ/kg. (a = 1,25 g/l
3.- Consumos específico y horario.
1.11.-La presión de admisión de un motor es 950 mb y la ambiental 1000 mb.
Se desea conocer como afectan las temperaturas de invierno y verano al
rendimiento volumétrico si las presiones antes citadas no se modifican.
En invierno consideramos una temperatura ambiente de 0 C y 80 C la del
aire en la admisión, mientras que en verano la temperatura del ambiente es
40 C y la del aire de admisión 90 C.
1.12.-Un motor atmosférico trabaja en una zona cuya presión ambiental es
1000 mb y posteriormente en otra de 900 mb. Si en ambos casos la
temperatura ambiente y la de admisión permanecen constantes, se pide
determinar como afecta el cambio de presión atmosférica al rendimiento
volumétrico, teniendo en cuenta que la diferencia de presiones entre la del
ambiente y la de admisión es 60 mb.
1.13.-Calcular las potencias teórica y indicada y efectiva así como el
dosado relativo de un motor Otto de 4 cilindros y 4T cuyas características
son las siguientes:
Cilindrada 1,400 cm3
Régimen 3.000 r/min
Relación de compresión 8,5
Rendimiento volumétrico 0,75
Consumo específico 260 gr/kW-h
Rendimiento mecánico 0,8
Presión media ideal 25 bar
Poder calorífico 42000 kJ/kg
Dosado estequiométrico 0,0645
Densidad del aire 1,23 g/l
1.14.-En el ensayo de la potencia al freno de un tractor con motor Diesel
de 4 cilindros y 4 T , de 4.600 cm3 de cilindrada se han obtenido los
siguientes resultados:
Régimen del motor 1.600 r/min
Par motor 520 N.m en la toma de fuerza a 540 r/min
Consumo de combustible 50 g en 14 s
Determinar :
Potencia del tractor, Consumo específico , Rendimiento efectivo y
Combustible inyectado por ciclo . Poder calorífico 42 MJ/kg.
1.15.-De un motor monocilíndrico de encendido provocado se sabe que a un
determinado régimen proporciona un par motor efectivo de 100 N.m . Si el
consumo específico vale 350 gr/kW-h, el rendimiento volumétrico 0,75; el
dosado 0,07 y la densidad del aire 1,2 kg/m3 . Determinar su cilindrada.
1.16.-Un motor Diesel de 4T . sobrealimentado se encuentra funcionando en
un banco de pruebas , donde se han obtenido los siguientes datos. Régimen
de giro 1400 r/min. par motor 6.000 N-m , tiempo que tarda en consumir
una probeta de 3 litros de combustible 45 s, masa de aire que absorbe el
motor 1. 1643 kg/s , diámetro y carrera del pistón 185 y 200 mm el número
de cilindros es 12.
Calcular:
Potencia que desarrolla el motor y presión media efectiva, velocidad media
del pistón, combustible inyectado por cilindro y ciclo, consumo especifico,
densidad del aire en el colector de admisión después del compresor
suponiendo un rendimiento volumétrico de 0,91
1.17.-Determinar la presión media indicada y efectiva así como el diámetro,
carrera y cilindrada total de un motor de gasolina de cuatro tiempos
empleado en automoción que desarrolla 35 kW a 6200 r.p.m., partiendo de
los datos siguientes: Relación de compresión volumétrica: r = 9,5/1.
Relación combustible aire: F = 1/14 Rendimiento volumétrico a plena
carga y 6200 rpm: (v = 0,75. Rendimiento mecánico: ( m = 0,88. Coeficiente
de calidad respecto al ciclo teórico del aire: ( = 0,53. Relación
carrera-diámetro: S/D= 1,07 Número de cilindros: Z = 4. Potencia
calorífica del combustible: 42000 kJ/kg. Condiciones ambientales 20 C y 1
bar: (a = 1,2 kg/m3. Relación entre calores específicos del aire 1,41
1.18.-En un banco de ensayos se obtuvo de un motor Diesel, de cuatro
tiempos y seis cilindros, funcionando a 2000 r/min un caudal de aire de Va=
0,145 m3/seg, valor determinado con un medidor de caudal, siendo la
densidad del aire en el caudalímetro de 1,04 kg/m3 . El motor tiene una
cilindrada unitaria de 1750 cm3 y las condiciones ambientales de la sala
en donde se realizó el ensayo eran de 27 C y 0,92 bar. Se pide determinar
el rendimiento volumétrico y el rendimiento volumétrico referido a las
condiciones normales (20 C y 1 bar). ¿Se modificaría el rendimiento
volumétrico al eliminar el filtro del aire?. (o = 1,293 kg/m3 a 0 C y 1
bar.
