motor, originalmente Diesel, de relación de compresión 16 / 1, de cuatro tiempos, de 4 L de cilindrada, de 4 cilindros, de aspiración natural, es convertido para trabajar con GNV con el ciclo Otto remplazando los inyectores por bujías, rebajando la cabeza de los pistones para así aumentar el volumen muerto de los cilindros en 50% (con la consiguiente disminución de la relación de compresión) e instalando un mezclador (aire-GNV) con su válvula de mariposa en el ducto de admisión. Estas son las únicas modificaciones hechas. Si en la versión Diesel, en el régimen nominal, el motor tenía los siguientes parámetros: nnom=3100 RPM, T = 25ºC, 1 =1,05, pa=0,87 bar, pr =1,15 bar. Después de la conversión las pérdidas
Problema 1.-Un
hidráulicas en la admisión (a nnom, con la válvula de mariposa completamente abierta) varían en T se mantiene constante. Asumiendo que p0=1,01 bar, T 0=20ºC. Calcular 0,03 bar y (justificando las asunciones que haga): a) La eficiencia volumétrica cuando el motor trabaje a GNV en el régimen nominal, en %. b) El caudal de GNV GNV (en m3 /h) asumiendo 1 y l0=9,3 m3 /m3. Problema 2.-Un motor E.CH., de aspiración natural, de relación de compresión =9,5/1, tiene una velocidad media del pistón de V p=14m/s, =R/L=0,28, un coeficiente de amortiguamiento =0,2, un coeficiente de resistencia del sistema de admisión referido a la sección más estrecha ad
=3,8, un coeficiente de recarga
1
=1,05, una temperatura al final de la admisión T a=340K,
p0=1,01bar y T 0 =24ºC. Calcular: a) La caída de presión en el sistema de admisión
p a , en bar.
b) La eficiencia volumétrica del motor en este régimen, en %. Problema 3.- Un motor Diesel, sobrealimentado con turbocompresor (sin intercooler), de 4 tiempos y 4 cilindros, de dimensiones SxD= 120x100 mm, coeficiente de amortiguamiento
Aad A p
0,2 ( A p área transversal del pistón), relación de compresión
16 / 1 , sin
descentramiento. En el régimen nominal, la velocidad del motor es n=3500 rpm y el coeficiente de resistencia del sistema de admisión ad 3,5 , el calentamiento del aire fresco por contacto con las paredes es T 18º C , la presión de los gases residuales pr =0,80 pk . Las condiciones del aire a la salida del turbocompresor son pk =1,9 MPa y T k k= 90ºC. Si en un cuarto de vuelta del cigüeñal (desde el PMS), los pistones descienden el 65% de la carrera. Además, durante la recarga ingresa adicionalmente a los cilindros 8% de aire y el coeficiente de soplado s =0,80. Asumiendo que la velocidad del aire ( V ad ad en m/s) en la sección más estrecha del sistema de 2 admisión ( Aad en m ) se puede calcular con la fórmula propuesta por M.S. Jóvaj: V ad
R n 30
1
2
D 4
2
1 , donde
Aad
R , determinar: L
a) La longitud de la biela del motor, en m (1,5 puntos) b) El coeficiente de llenado, en % (3 puntos). Un motor “cuadrado”, Diesel, de 4 cilindros, tiene una cilindrada de 1,2 litros y su relación de compresión es 20:1. Sabiendo que la combustión termina 25° después del PMS y la relación λ=R/L=0,3. Calcular la eficiencia termodinámica del ciclo teórico, asumiendo que se lo puede modelar como un ciclo con suministro de calor a presión constante (k =1,4). =1,4).
Problema 4.
Problema 5.-
Un motor encendido por chispa de dos tiempos, dos cilindros, funciona a 5000 rpm y la velocidad media del pistón es de 10,5 m/s. Si el diámetro del cilindro es 75 mm, y las relaciones de compresión geométrica y real son 8 y 6,5, respectivamente, determine el volumen total perdido por efecto de las lumbreras, en centímetros cúbicos.
Problema 6.
Un motor Diesel sobrealimentado, de 10 cilindros, de cuatro tiempos, cuyo régimen nominal nominal es 2500 r.p.m. r.p.m. , tiene una presión media efectiva p e 1,20 MPa . Si la temperatura del aire de admisión ad misión después del compresor se determina con la ecuación:
k 1
T K
T o
1
1
p k
ad , k
p o
k
1
Calcule la eficiencia efectiva del motor en el régimen nominal si se conoce lo siguiente, p o 0,1 MPa ; T o 298 K ; p k 0,2 MPa ; 0,80 (eficiencia adiabática del ad , k compresor); D
13cm ; S 14,95 cm ;
adiabático del aire). Considere que la
H u
masa
molecular
v
del
0,80 ; α = 1,8; lo = 14,45; k
aire
es
a
28,96 Para
1,4 (exponente el
combustible:
42500 kJ / kg
Pregunta 1.- Llenar los espacios en blanco en las siguientes oraciones: a) El propano, a las condiciones atmosféricas estándares, se encuentra en estado ………………….. b) La presencia de fracciones ligeras en una gasolina facilita ……………………… pero aumentan …………………………………. c) La temperatura de autoencendido del metano es ……………… que l a de las gasolinas. d) La presencia de fracciones muy pesadas en la gasolina ocasiona ……………… ……………………………………………….en el cárter del motor. e) El número de cetano mide …………………….. del autoencendido del combustible en un motor Diesel. Numéricamente es igual al porcentaje en volumen de ……………………. en una mezcla con ……..…………………… Pregunta 2.- Llenar los espacios en blanco en las siguientes oraciones: a) A elevadas revoluciones de un motor, la eficiencia volumétrica ………………, principalmente, por efecto de …………..…………………… ……….. b) En un motor sobrealimentado con turbocompresor, la eficiencia volumétrica, en relación al valor de un motor idéntico de aspiración natural, …………………, sin embargo, el flujo másico de aire …………………debido a ……………… ……………………. c) En un motor Diesel de aspiración natural, al variar la carga, la eficiencia volumétrica ……………………. debido a ……………………………… ….. … d) La eficiencia volumétrica de un motor de combustión interna de aspiración natural …………………… al aumentar la relación de compresión. e) En un motor de combustión interna de aspiración natural, al variar la velocidad de rotación, ………………………… el coeficiente de gases residuales y ………………………el grado de calentamiento T por contacto con las paredes calientes del sistema de admisión. Pregunta 3.- Llenar los espacios en blanco en las siguientes oraciones: a) La …………..eficiencia termodinámica del ciclo teórico con suministro mixto del calor en relación al valor de este parámetro del ciclo Otto se debe principalmente a ………………………………………………… b) La presencia de un interenfriador en el ciclo termodinámico de un motor sobrealimentado provoca …………………… de la eficiencia termodinámica y ……………………… de presión media del ciclo. c) El aumento el coeficiente de expansión preliminar ocasiona que.la eficiencia termodinámica del ciclo teórico Diesel …………….. y que la presión media del ciclo ……………… d) La máxima velocidad del pistón de un motor, a una determinada velocidad de rotación, se logra aproximadamente cuando ……………………………… ……………… e) Al aumentar la relación de compresión de un motor E.CH., aumenta la posibilidad de ……………………………..aumentan las emisiones de ………… ………….. …… y ………………………
