Laboratorio N° 2 NOMBRE y APELLIDO:
PAUCAR CALAMPA , JORGE ANTONIO CODIGO:
20131247D PROFESOR:
CUTY , CLEMENTE SECCION:
“G”
LIMA 27 DE ABRIL -2018
1.- OBJETIVOS
-
Identificar las zona de mejor rendimiento del motor.
-
Hallar las graficas de nv(eficiencia Volumétrica) Vs n(rpm) a hc (Desplazamiento de la cremallera) Constante para un motor Diesel.
-
Hallar la grafica nv (eficiencia Volumétrica) VS NE(potencia) a n (RPM) constante para el motor Diesel.
-
Observar en las graficas graficas realizadas como varían los parámetros en la grafica nv (eficiencia Volumétrica) VS NE(potencia) y nv(eficiencia Volumétrica) Vs n(rpm) del motor y las variaciones de las curvas a que se debe.
2.- MARCO TEORICO
Motor de 4 tiempos: El funcionamiento básico de este motor a explosión son los mismos pasos que el motor de 2 tiempos pero con más piezas y más movimientos.
-
Admisión Compresión Explosión Escape
Nota: en el diseño a la izquierda visto de perfil falta una válvula para hacer más claro el dibujo, Siempre son 2 válvulas, escape y admisión. Paso 1: El pistón baja mientras se abre la válvula de admisión y entra aire y combustible Paso 2: El Pistón sube mientras se cierran las válvu las y comprime la mezcla. Paso 3: Se produce la explosión y los gases ejercen presión sobre el pistón. Paso 4: El pistón sube a la cima y se abre la válvula de escape para dejar salir los gases. Como veréis el cilindro no tiene ninguna tobera ya que el escape lo permite una válvula y la admisión otra válvula. El ciclo de apertura y cierre de las válvulas está marcado por los giros del cigüeñal que a su vez mueve con la cadena de distribución el árbol de levas que a su vez presiona el balancín que presiona la válvula para abrirla (por defecto debido al resorte siempre está cerrada en
reposo) El árbol de levas puede estar arriba o abajo en los motores (cabeza o culata). Otro tema diferente al 2 tiempos es que el pistón cuenta con además de los aros con retén de aceite ya que el cigüeñal y demás partes están siempre dentro del aceite. Motor DIESEL: El motor Diesel es un motor térmico de combustión interna cuyo encendido se logra por la temperatura elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1892, del cual deriva su nombre.
Un motor Diesel funciona mediante la ignición (quema) d el combustible al ser inyectado en una cámara (o pre cámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de auto combustión, sin necesidad de chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo del motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior d e la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación. Para que se produzca la auto inflamación es necesario pre-calentar el aceitecombustible o emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo fluctuando entre los 220 °C y 350 °C, que recibe la denominación de gasóleo o gasoil en Inglés.
Relación aire combustible:
es la relación entre la masa de aire Para combustible presentes en un combustión procesos tales como en un motor de combustión interna u horno industrial. Si exactamente suficiente aire se suministra totalmente quemar todo el combustible, la relación es conocida como la estequiométricas mezcla, abreviado a menudo a estoico. Para los cálculos exactos de AFR, la oxígeno contenido de aire de combustión debe especificarse por dilución posible por ambiente vapor de agua, o enriquecimiento por las adiciones de oxígeno. El AFR es una medida importante por razones contra la contaminación y tuning de la performance. Cuanto menor el AFR, la mezcla de los "más rica".
Eficiencia Volumetrica del motor nv :
Con respecto a los motores de combustión, la eficiencia volumétrica en motores de combustión se define como el cociente del volumen de sustancia de trabajo realmente admitido, medido a una temperatura y presión especificadas, contra todo el volumen de desplazamiento del pistón.
Para los motores y compresores de gases, Access Science (Accede a la Ciencia) define la eficiencia volumétrica como el cociente del volumen de una sustancia de trabajo admitido, medido a una temperatura y presión específicas, entre el volumen total de desplazamiento del pistón.
Para los motores de combustible líquido (es decir, motores a diésel), la eficiencia volumétrica es el cociente del volumen de aire aspirado en un cilindro entre el desplazamiento del pistón. Para un motor de gas combustible, la eficiencia volumétrica se determina según la carga de combustible y aire aspirado dentro del cilindro.
Concepto de par motor o torque
Es una fuerza que gira y se aplica alrededor de un eje. Si la fuerza fuera lineal y constante, la forma del par en cada vuelta seria senoidal en el caso de un ciclista seria semisenoidal.
Pero la fuerza que produce el par en un motor térmico, es una fuerza variable, que tiene un máximo en el momento de la exposición, es es positiva durante el proceso de expansión de gases y se convierte en negativa en resto del tiempo durante cada dos vueltas (motor de 4T)
PARAMETROS A CALCULAR: A) Admisión: -Coeficiente de llenado (eficiencia volumétrica nv): Ex presa cuanto del aire no ingresa por presencia de perdidas.
Donde: Gar: Gasto real (medido experimentalmente con med idor de flujo)
Gat: Gasto teórico (condiciones atmosféricas y cilindrada del motor) nv = f(n, posición del órgano de control del suministro del combustible)
*) Para el motor Diesel:
B) Formación de la mezcla: Coeficiente de exceso de aire (α): Expresa con cuanta cantidad más o menos respecto de la cantidad teórica estequiométrica está funcionando el motor.
donde: lo: Cantidad teorica de aire necesaria para la combustión de 1kg de combustible. Ga: gasto de aire Gc: gaste de combustible De acuerdo al valor de α la mezcla puede ser:
> 1: < 1:
a
EQUIPOS E INSTRUMENTOS :
PROCEDIMIENTO :
3.- PARTE EXPERIMENTAL
Cálculos tomados: a) Con estos datos de la figura hallamos la grafica de nv(eficiencia Volumétrica) Vs n(rpm) a hc (Desplazamiento de la cremallera) Constante para un motor Diesel.
b) Con los datos de la figura Hallamos la grafica nv (eficiencia Volumétrica) VS NE(potencia) a n (RPM) constante para el motor Diesel.
4.- CALCULOS DE LOS PARAMETROS
4.1 Para un hc (Desplazamiento de la cremallera) Constante para un motor Diesel: hallamos la grafica de nv(eficiencia Volumétrica) Vs n(rpm) a hc Po=728.9 mmhg , To=24.9°C
N°1 n(RPM)
Δ hc (mm)
F(N)
Δ S (cm H2O)
Δ V(cm3)
Δ t(s)
ΔP(cm H2O)
Pac(psi)
1
2000
15
106.0
10.48
10.4
15
12.0
55
2
1800
15
109.5
9.56
8.8
15
10.7
45
3
1600
15
112.0
8.85
7.7
15
9.5
38
4
1400
15
115.5
7.85
6.45
15
7.7
31
5
1200
15
108.0
6.8
5.15
15
6.5
25
4.2 Para un (RPM) constante para el motor Diesel: Hallamos la grafica nv (eficiencia Volumétrica) VS NE(potencia)
N°1 n(RPM) Δ hc (mm)
F(N)
Δ S (cm H2O)
Δ V(cm3)
Δ t(s)
ΔP(cm H2O)
Pac(psi)
1
1500
18
43.00
8.50
3.30
15
8.5
45
2
1500
17
75.50
8.51
4.80
15
9.0
42
3
1500
16
95.50
8.45
5.85
15
8.7
40
4
1500
15
112.0
8.35
7.00
15
8.5
38
5
1500
14
121.5
8.25
8.35
15
8.4
37
5.- RESULTADOS Y DISCUSION
5.1 Para un hc (Desplazamiento de la cremallera) Constante para un motor Diesel: hallamos la grafica de nv(eficiencia Volumétrica) Vs n(rpm) a hc Po=728.9 mmhg , To=24.9°C
-
Densidad del aire corregido:
273 = 1.293 760 +273 3 = =3.6. 1.1364
-
Consumo horario de combustible:
Δ V(cm3)
Δ t(s)
Gc (kg/h)
10.4
15
2.12
8.8
15
1.80
7.7
15
1.57
6.45
15
1.32
5.15
15
1.05
-
Consumo horario de aire teórico:
-
Π = numero de tiempos Vh=Volumen útil de trabajo en m3. i= numero de cilindros. n=rpm
-
, = 120π
n(RPM)
Ga,t (kg/h)
2000
44.93
1800
40.44
1600
35.95
1400
31.45
1200
26.96
Consumo horario de aire real:
= =30° ∆10 − 0 =5.8365Δ S x senα x [0.464 0+27313.6 ]
-
Δ S (cm H2O)
ΔP(cm H2O)
Ga(kg/h)
10.48
12.0
34.290
9.56
10.7
31.321
8.85
9.5
29.031
7.85
7.7
25.798
6.8
6.5
22.374
Cantidad teorica de aire necesaria para la combustión de 1kg de combustible:
= 0.123 (83 +8−) = 14.452
para: C=0.87, H=0,126 y Oc=0.004
-
-
-
Coeficiente de exceso de aire:
=
Ga(kg/h)
Gc (kg/h)
α
34.290
2.12
1.119
31.321
1.80
1.204
29.031
1.57
1.279
25.798
1.32
1.352
22.374
1.05
1.474
Eficiencia volumétrica del motor:
= ,
Ga(kg/h)
Ga,t (kg/h)
nv
34.290
44.93
0.763
31.321
40.44
0.775
29.031
35.95
0.808
25.798
31.45
0.820
22.374
26.96
0.830
Grafica nv Vs n(RPM):
n(RPM)
nv
2000
0.763
1800
0.775
1600
0.808
1400
0.82
1200
0.83
nv Vs N 0.84 0.83 o 0.82 c i r t e 0.81 m u 0.8 l o v a 0.79 i c n e i 0.78 c i f E 0.77
0.76 0.75 0
500
1000
1500
2000
2500
n(rpm)
La eficiencia volumétrica baja muy poco respecto a n(rpm) aumenta, las perdidas hidráulicas no varían(es lo que afecta mas). .A mas N(rpm) la Temperatura aumenta. La cantidad de aire que entra en admisión baja ligeramente y por eso la eficiencia volumétrica baja ligeramente.
-
Grafica
Vs n:
n(RPM)
α
2000
1.119
1800
1.204
1600
1.279
1400
1.352
1200
1.474
α Vs n 1.600 e r 1.400 i a e d 1.200 o s e 1.000 c x e e 0.800 d e t 0.600 n e i c i 0.400 f e o C 0.200
0.000 0
500
1000
1500
2000
2500
n(RPM)
El coeficiente de exceso de aire aumenta a menos n(rpm), lo cual esta lo correcto para un motor diésel >1 (mezcla pobre).
5.2 Para un (RPM) constante para el motor Diesel: Hallamos la grafica nv (eficiencia Volumétrica) VS NE(potencia)
N°1 n(RPM) Δ hc (mm)
F(N)
Δ S (cm H2O)
Δ V(cm3)
Δ t(s)
ΔP(cm H2O)
Pac(psi)
1
1500
18
43.00
8.50
3.30
15
8.5
45
2
1500
17
75.50
8.51
4.80
15
9.0
42
3
1500
16
95.50
8.45
5.85
15
8.7
40
4
1500
15
112.0
8.35
7.00
15
8.5
38
5
1500
14
121.5
8.25
8.35
15
8.4
37
Po=728.9 mmhg , To=24.9°C
-
Densidad del aire corregido:
273 = 1.293 760 +273 3 = 1.1364
-
Consumo horario de combustible:
=3.6. Δ V(cm3)
Gc (kg/h)
3.30
0.673
4.80
0.979
5.85
1.193
7.00
1.428
8.35
1.703
-
Consumo horario de aire teórico:
-
Π = numero de tiempos Vh=Volumen útil de trabajo en m3. i= numero de cilindros. n=rpm
-
Consumo horario de aire real:
, = 120π , = 33.699 ℎ
= =30° ∆10 − 0 =5.8365Δ S x senα x [0.464 0+27313.6 ]
-
Δ S (cm H2O)
ΔP(cm H2O)
Ga(kg/h)
8.50
8.5
27.911
8.51
9.0
27.930
8.45
8.7
27.741
8.35
8.5
27.418
8.25
8.4
27.093
Cantidad teorica de aire necesaria para la combustión de 1kg de combustible:
= 0.123 (83 +8−) = 14.452
para: C=0.87, H=0,126 y Oc=0.004
-
Coeficiente de exceso de aire:
= Gc (kg/h)
Ga(kg/h)
-
-
27.911
0.673
2.870
27.930
0.979
1.974
27.741
1.193
1.609
27.418
1.428
1.329
27.093
1.703
1.101
Eficiencia volumétrica del motor:
Potencia del motor:
α
= ,
Ga(kg/h)
nv
27.911
0.761
27.930
0.761
27.741
0.756
27.418
0.747
27.093
0.738
= 9550
F= Fuerza aplicada en el dinamómetro (N). L=Brazo del freno (m) =0.305m.
F(N)
Ne(KW)
43.00
2.060
75.50
3.617
95.50
4.575
112.0
5.365
121.5
5.821
-Grafica de nv Vs Ne : Ne(KW)
nv
2.06
0.761
3.617
0.761
4.575
0.756
5.365
0.747
5.821
0.738
nv Vs Ne 0.765 0.76
a c i r t e 0.755 m u l o 0.75 v a i c n e i 0.745 c i f E
0.74
0.735 0
1
2
3
4
5
6
7
Potencia Ne (rpm)
La eficiencia volumétrica baja muy poco respecto a Ne(kW) aumenta, las perdidas hidráulicas no varían(es lo que afecta mas).
.A mas Ne(kW) la Temperatura aumenta. La cantidad de aire que entra en admisión baja ligeramente y por eso la eficiencia volumétrica baja ligeramente(se nota cuando Ga baja ligeramente).
-Grafica de α Vs Ne : Ne(KW)
α
2.06
2.87
3.617
1.97
4.575
1.61
5.365
1.33
5.821
1.10
α Vs Ne 3.50 3.00 e r i a e 2.50 d o s e 2.00 c x e e t 1.50 n e i c i 1.00 f e o C 0.50 0.00 0
1
2
3
4
5
6
7
Potencia Ne(kW)
Como se sabe para un motor diésel el coeficiente de exceso de aire para un motor diésel es mayor que uno (mezcla pobre), y también que mientras mas potencia requiero, mayor combustible necesito y asi la mezcla se vuele cada vez mas rica.
6.- CONCLUSIONES
-
Se demostró que para hc= cte (desplazamiento de la cremallera) la eficiencia volumétrica para un motor diésel baja ligeramente por la Temperatura que gana.
-
Se demostró que para hc= cte (desplazamiento de la cremallera) el coeficiente de aire en exceso para un motor diésel es mayor que uno, por ser una mezcla pobre.
-
Se demostró que para un n(rpm)=cte la eficiencia volumétrica para un motor diésel baja ligeramente ya que la única causa es la temperatura de la cámara de combustión.
-
Se demostró que para un n(rpm)=cte el coeficiente de aire en exceso para un motor diésel es mayor que uno(mezcla pobre), en donde mientras aumentamos la potencia Ne , el coeficiente de aire en exceso disminuye.
7. BIBLIOGRAFIA
-
JOVAJ M.S., “Motores de Automóvil”, Editorial MIR, Moscú 1982.
-
LASTRA Luis.” Experimentación y calculo de motores de combustión interna”.
-
Experimentación y Calculo de MCI, LASTRA, IMCI - UNI, Lima 1995.
-
https://diccionario.motorgiga.com/diccionario/grado-de-llenado-definicionsignificado/gmx-niv15-con194322.htm
