UNIVERSIDADNACIONAL DE INGENIERÍA UNIVERSIDADNACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA 03 de Noviembre del 2015
INTEGRANTES:
Los murdocks
PROFESOR :
Ing Toledo
CURSO:
Motores de Combustión Interna
ÍNDICE
OBJETIVOS .......................................................................................................................... 2 RESUMEN ............................................................................................................................ 3 FUNDAMENTO TEÓRICO ................................................................................................. 4 1. CURVAS CARACTERISTICAS ............................................................................. 4 2. POTENCIA ................................................................................................................ 6 2.1. Potencia Indicada .................................................................................... 6 2.2. Potencia Efectiva ..................................................................................... 7 2.3. Potencia de Perdidas Mecánicas......................................................... 7 CÁLCULOS Y REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS ..................................... 9 1. BANCO DAIHATSU CB 20 ......................................................................... 9 A. TABLA DE DATOS DEL LABORATORIO ............................................. 10 B. TABLA DE RESULTADOS ....................................................................... 11 C. GRÁFICOS ................................................................................................... 13 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS PARA EL MOTOR ECH ..................................... 15 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 16
Motores de Combustión Interna
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OBJETIVO
Obtener las curvas características en regímenes de velocidad y carga para el motor de encendido por chispa.
Motores de Combustión Interna
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RESUMEN
El presente informe de laboratorio trata sobre el estudio de las curvas características que existen en los motores de encendido por chispa. Para el estudio de las curvas características se usaron los datos tomados en laboratorio. A continuación se fundamentara las curvas características que existen en los motores de encendido por chispa. Finalmente se mostraran y analizaran los resultados obtenidos y las conclusiones que se obtienen de la experiencia.
Motores de Combustión Interna
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FUNDAMENTO TEÓRICO 1. CURVAS CARACTERISTICAS Las curvas características de un motor de combustión interna son las que indican, en función de la velocidad de rotación del motor, la potencia, el par y el consumo específico del mismo. Están incluidas en un rango de revoluciones, debajo del cual el motor funciona muy irregularmente y/o tiende a apagarse y si se sobrepasa el límite superior los elementos mecánicos están muy cerca de sufrir daños irremediables o rupturas irreparables. Estos dos extremos determinan el campo de utilización de un motor. Los índices principales del motor de combustión interna no son constantes para todo su rango de trabajo. La figura1 que se muestra a continuación representa el comportamiento genérico de alguno de ellos.
Fig. N° 01: Curvas caracteristicas
http://www.sabelotodo.org/automovil/curvasmotor.html
Motores de Combustión Interna
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Aunque estos índices varían un tanto dependiendo del tipo y naturaleza del motor, en reglas generales en los motores de combustión interna se comportan como se indica en la figura1. El eje horizontal representa el crecimiento de la velocidad de rotación, mientras que el vertical, el crecimiento de la potencia, par motor o torque y el consumo específico de combustible. Se entiende por consumo específico de combustible, la cantidad de combustible que se consume para producir la unidad de potencia su unidad es: gramos/kilowatts-hora. Veamos el comportamiento de cada uno de los índices.
Potencia La potencia en el motor de combustión interna crece todo el tiempo con el aumento de la velocidad de rotación, hasta un máximo en el valor de la velocidad nominal, a partir de la cual comienza a decrecer drásticamente, especialmente en el motor Diesel.
Par motor Los motores de combustión interna tienen muy bajo torque a bajas y altas velocidades de rotación, según se muestra en la curva azul de la figura1. Los valores altos del par motor se obtienen a las velocidades medias con un máximo en un punto que depende del tipo y naturaleza del motor, cuando un motor tiene el par máximo a bajas velocidades de rotación, se dice que es un motor elástico, ya que puede adaptarse mejor a los cambios de carga bajando la velocidad y aumentando el torque; por ejemplo: subiendo una colina. En forma general este punto de par máximo responde a las reglas generales siguientes:
a. Los motores de gasolina tienen el punto de velocidad de par máximo en un valor más bajo del rango de trabajo que los motores Diesel.
b. Para el motor de gasolina, el punto de par máximo será más bajo a medida que aumente la carrera del pistón. Como durante el desarrollo del motor de gasolina, cada vez la carrera se ha ido haciendo más pequeña, puede decirse que: los modernos motores tienen el par máximo en un punto más alto que los antiguos.
c. Los motores Diesel de inyección directa, tienen el punto de par máximo a más alta velocidad de rotación, mientras que los de inyección indirecta y de cámara MAN a más bajas (son más elásticos).
Motores de Combustión Interna
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Consumo específico de combustible El consumo de combustible para producir la potencia se comporta en el motor de gasolina como se muestra en la curva roja, puede apreciarse que hay un punto con el consumo de combustible mínimo, y un relativo ancho rango donde se mantiene muy próximo al mínimo, cambiando drásticamente al alza, para las bajas velocidades y especialmente para las altas. De este comportamiento se despr ende, que si quiere ahorrarse gasolina, deben evitarse las altas velocidades. Los motores Diesel tienen su punto de menor consumo específico a velocidades de rotación más altas, por lo que en este caso, lo más conveniente, es utilizarlo cerca de la potencia máxima.
2. POTENCIA A la potencia desarrollada en el interior del cilindro no está aplicada íntegramente al cigüeñal, pues una parte de ella es absorbida por las resistencias pasivas (calor, rozamiento, etc.) Fundamentalmente podemos distinguir 3 clases de potencia en el motor: la indicada, la efectiva y la absorbida (o mecánica). La primera puede calcularse partiendo del ciclo indicado, cuya área del diagrama representa el trabajo realizado por el cilindro durante el ciclo. La potencia efectiva se obtiene midiendo con máquinas apropiadas el trabajo que está desarrollando el motor. La potencia absorbida es la diferencia entre las dos anteriores que pueden ser medidas también con el trabajo necesario para hacer girar el motor.
2.1. Potencia Indicada Es la potencia realmente desarrollada en el interior del cilindro por el proceso de combustión una de las formas de determinarlas es a través de la presión media indicada del ciclo.
Donde:
Motores de Combustión Interna
∗ = ∗ 120
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: ó : : 2.2. Potencia Efectiva La potencia efectiva es generada por un par (aplicada a la biela y transmitida al cigüeñal) y se conoce también como potencia al freno ya que se mide empleando un dispositivo frenante, que aplicado al eje del motor, se opone al par motor permitiendo leer su valor.
Donde:
= ∗ 9550
: : 2.3. Potencia de Perdidas Mecánicas Resulta difícil de medir dada la diversidad de las causas de las pérdidas por rozamiento y las alteraciones de su valor al variar las condiciones de funcionamiento. Puede obtenerse su valor total midiendo la potencia efectiva y restando de la indicada. Como en este procedimiento resulta complejo la determinación de la potencia absorbida suele acercarse obligando a girar al motor sin que este funcione. Midiendo al propio tiempo la potencia que es necesario emplear.
= Por perdidas mecánicas se entiende las pérdidas originadas por la fricción entre las piezas del motor, el intercambio de gases, el accionamiento de mecanismos auxiliares (bombas de agua, de aceite, de combustible, ventilador, generador) y el accionamiento del compresor (soplador). En los motores Diesel con cámaras de combustión separadas, las perdidas mecánicas se deben también a las perdidas gasodinámicas ocurridas al pasar la mezcla a través del canal que comunica la cámara auxiliar con la cámara principal del motor. Por analogía a la presión media indicada, cuando se estudia las pérdidas mecánicas, convencionalmente, se introduce el concepto de presión media de Motores de Combustión Interna
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pérdidas mecánicas, la cual numéricamente es igual al trabajo específico de pérdidas en un ciclo. Matemáticamente la presión media de perdidas mecánicas se representa mediante la siguiente expresión:
= + . + + + Donde: Pfr
: Presión media de perdidas mecánicas por fricción.
Pi.g
: Presión media de perdidas mecánicas por intercambio de gases.
Paux
: Presión media de perdidas mecánicas por accionamiento de mecanismos auxiliares.
Pvent
: Presión media de perdidas mecánicas por ventilación.
Pcomp : Presión media de perdidas mecánicas por accionamiento del compresor para el caso de motores con sobrealimentación mecánica. Las mayores pérdidas mecánicas se deben a las pérdidas por fricción Pfr, que constituyen hasta un 80% del total. La mayor parte de las perdidas por fricción corresponde a las piezas del grupo cilindro - embolo y anillos (del 45% al 55% en total de las perdidas internas). Las pérdidas por fricción en los cojinetes constituyen aproximadamente el 20% del total de las perdidas mecánicas.
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CÁLCULOS Y REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS 1. BANCO DAIHATSU CB 20
Recordando:
=√ ∗()∆∗ ⁄ … Donde:
∆: Caída de presión en el manómetro inclinado (cm) α: ángulo de inclinación del manómetro inclinado ( 45°)
Cd: coeficiente de descarga = 0.96 A: Área = 314.159 mm2
ρaire∗ : Densidad del aire corregido ρagua : Densidad del agua (1000 kg/m ) 3
=.∗ ∆∆ ∗ /… Donde: ρc : Densidad del combustible (≈ 0. 715 gr/cm3) ΔV: Volumen de combustible consumido en cada ensayo (cm3) Δt: Intervalo de tiempo en el que se consumió el ΔV (en seg.)
=∗… Donde: F: fuerza aplicada en el dinamómetro (N) h: brazo del freno = 305 mm
… = ∗ Donde: n: velocidad de rotación del cigüeñal (rpm.) Me: par motor, en N-m
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= ∗ … − Donde: Gc: Consumo horario de combustible (kg/h) Ne: Potencia efectiva (Kw)
… = ∗ − Donde: Hu: Poder Calorifico Inferior (MJ/kg) Para la gasolina : Hu=42.5 MJ/kg ge: Consumo especifico efectivo de combustible (Kw)
A. TABLA DE DATOS DEL LABORATORIO A.1. Datos tomados experimentalmente manteniendo constante la velocidad Δhc %
n
F
Δv S
Te
Ts
Pac
Kg
Δt s
RPM
°C
°C
PSI
1
15
2500
5.6
3.5
47.8
0.0625
79
87
49
280
45
64
2
20
2500
10.2
4.7
35
0.0625
82
92
50
222
70
88
3
30
2500
16
14.1
23.5
0.0625
83
94
50
230
95
106
4
40
2500
17.6
17.0
22.6
0.0625
84
94
48
235
100
112
5
50
2500
18.6
18.8
21.8
0.0625
82
92
45
240
102
115
6
60
2500
20.2
19.5
18.7
0.0625
81
88
45
242
107
120
Pto
Motores de Combustión Interna
Tac
V
A
Δs cm
volt
amp
10
A.2. Datos tomados experimentalmente manteniendo constante la carga Pto
F kg
Δs
Δt
Δv
%
n RPM
cm
s
1
30
3000
14
8.1
2
30
2800
14.6
3
30
2600
4
30
5 6
A
Pinta
Te °C
Ts °C
Pac PSI
Tac °F
V volt
20.7
0.0625
82
86
57
183
93
104
7.3
21.9
0.0625
84
94
55
200
94
104
15.2
6.8
23.9
0.0625
83
91
54
210
92
103
2400
15.6
6.3
24.9
0.0625
82
90
50
220
91
102
30
2200
16.6
5.7
27.4
0.0625
84
92
48
225
91
102
30
2000
17.2
5.1
30.6
0.0625
82
92
45
230
90
100
Δhc
amp
B. TABLA DE RESULTADOS B.1. Resultados, en régimen de carga (RPM cte) Punto
Ne KW
Gar kg/h
Gc kg/h
ge g/Kw-h
ηe
1
8.06
39.349
2.588
321.191
0.264
2
10.85
47.681
3.038
279.853
0.303
3
13.32
54.039
3.661
274.862
0.308
4
14.47
59.724
3.900
269.459
0.314
5
15.13
61.183
4.405
291.154
0.291
6
16.28
64.611
4.119
252.998
0.335
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B.2. Resultados, en régimen de velocidad (ΔHc cte) Punto
RPM
Me N.m
Ne KW
ge g/Kw-h
ηe
1
3000
36.437
11.446
263.903
0.321
2
2700
39.579
11.190
279.034
0.304
3
2400
42.720
10.736
278.823
0.304
4
2100
44.605
9.808
268.825
0.315
5
1800
49.002
9.236
280.719
0.302
6
1500
50.887
7.993
202.595
0.418
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C. GRÁFICOS c.1. Grafica en Régimen de Carga
e l e b d i t s o u v b i t m c e o f c e e r e o A i d c a i a v D e i o f i i t d N r c c a e E l e a r p f o s e Y e l e r e h b i E o o o i t a L c m m m s u n u u e b i s u s s n n n m i c o o o o f C C C c E : : : : r a c e e G G g η - - -
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S E % N ] 0 6 O I - 0 0 C 5 I 1 [ 5 2 D = N = O c M H P C Δ R
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c.2. Grafica en Régimen de Velocidad
e d o v i t c e r f o t e o o c a m i A l f v i i D a t e c ] v d e i 0 p e c N t S e o s l f E c 0 E e v 0 b e i i e Y f 3 N t a E e c o t s i c 0 O e a u m L f I i b n u c 0 e e % 0 s m i C 0 n c n o i r I t e 2 [ a 3 o D = o P C c f E = N P : : : : e e O c e M e P H C N M g η R Δ - - -
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ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS PARA EL MOTOR ECH De
la gráfica consumo específico de combustible en régimen de velocidad,
podemos observar que la velocidad de máxima economía se encuentra en el rango de 2000 RPM a 2600 RPM.
En la gráfica potencia efectiva en régimen de velocidad se observa que para una velocidad óptima de aproximadamente 3000 RPM se obtiene la mayor potencia efectiva para valores menores a éste, la potencia decrece.
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BIBLIOGRAFÍA
Lastra l., Lira G.,”Experimentación y Calculo de Motores de Combustión Interna”,
Instituto de Motores de Combustión Interna- UNI, Lima, 1995.
Arias Paz, “Manual de automoviles”, Editorial Dossat, Madrid, 2004.
M. S. Jóvaj y G. S. Maslov, Motores de automóvil. Editorial Mir Moscú, 1978.
http://es.wikipedia.org.
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