Laboratorio de la EspecialidadTema: Calculo del motor

Integrantes Enrique Pizarro BritoItalo Pesce MuozVictor Jara BalboaGerardo Collantes

DocenteNygel Cayupe Rojas

Seccin900

FechaDiciembre 15 del 2014

MotorConjunto donde se realiza la transformacin de la energa qumica de un combustible en trabajo mecnico (mediante un par torsor), pasando previamente por una transformacin intermedia en energa calorfica, con el consiguiente aumento d volumen de la masa transformada.El calor necesario para obtener trabajo, se consigue mediante la combustin de un fluido. Se puede generar dentro del propio motor, motores de combustin interna (MCI), o fuera de l, motores de combustin externa (MCE). Estos ltimos no se emplean en los vehculos, aunque se ensaya en ello. Un ejemplo es el motor Stirling, inventado hace ms de 180 aos, y otro la mquina de vapor de agua, apenas utilizada en los primeros tiempos del automvil.Motor de combustin internaEl proceso consiste en: admisin de un fluido (mezcla (Otto) o aire (disel)), compresin del mismo, combustin (aportando combustible cuando en la admisin es slo aire) y expulsin de los gases.Segn se transmite la fuerza creada por los gases, producto de la combustin los motores se pueden clasificar en tres grupos: Alternativos, Rotativos y Turbinas.Alternativos:El motor alternativo es el ms utilizado para llevar a cabo la transformacin trmica en mecnica. Consta bsicamente de un pistn que se mueve en carreras de ida y vuelta, dentro de un cilindro cerrado por uno de los extremos por la culata. Entre el pistn y el extremo cerrado se produce la combustin, que obliga a aquel a moverse. El movimiento se transforma en giro, mediante el mecanismo de biela-manivela.En los motores alternativos, cuando el ciclo se hace en dos carreras del cilindro (una vuelta de cigeal), de cuatro tiempos.

En los motores de dos tiempos la carrera descendente es la de expansin, originndose en su ltimo recorrido el escape y la admisin simultneamente. En la ascendente se realiza la compresin.

En la figura se representan las cuatro fases. La primera, una vez producida la combustin, corresponde a la carrera de trabajo, finalizando cuando la lumbrera de escape queda abierta desplazamiento del cilindro. Inmediatamente se abre la lumbrera de admisin, aportndose la carga empujada por la presin adquirida por compresin previa en el crter del motor o por una bomba auxiliar, desplazando al exterior los gases residuales. Esta parte ltima recibe el nombre de barrido.En la carrera ascendente correspondiente a la compresin, una vez cerradas las lumbreras de carga y escape, se descubren la de admisin, pasando la carga al crter como consecuencia de la depresin creada en el por desplazamiento del pistn. Cerca del PMS se inicia la combustin, repitindose el proceso.En los motores de cuatro tiempos, tericamente cada fase se realiza en una carrera, aunque en la prctica puede que dure ms o menos con el fin de mejorar el rendimiento, jugando con el comienzo de apertura y cierre de las vlvulas de admisin y escape.

1 admisin, bajando el pistn.2 compresin, subiendo el pistn y comienzo de la combustin arriba.3 expansin-trabajo, bajando el pistn4 escape, subiendo el pistn.La posicin de los cilindros suele ser en lnea, en oposicin (llamados bxer), en uve y en estrella

La relacin de aire y combustible, para que se realice una buena combustin, en motores con combustible gasolina (ciclo Otto), es ptima cuando en peso es 15/1, siendo tolerable entre 14/1 (mezcla rica) y 16/1 (mezcla pobre). De la dosificacin se encarga el carburador o una bomba de inyeccin. En motores de combustible gasoil (ciclo disel), con bomba de inyeccin obligatoria, prcticamente no hay mnimo pues la combustin es buena para mezclas entre 50/1 en mnimo y aproximadamente 18/1 de mximo, de superarse sale humo negro al exterior. El mximo ms o menos de 18/1 dependen de lo acertado que sea el diseo del motor.

El motor disel tiene ciertas ventajas como bajo consumo, menor contaminacin, mayor duracin; sin embargo, a igual potencia, mayor consto, peso y ruido.La inyeccin de la gasolina en los motores de encendido provocado, MEP (motor Otto), se hace en el producto de aspiracin, bien mediante en solo inyector para todos los cilindros, bien uno por parejas o tros de cilindros, o uno para cada cilindro. El inyector se tara para que comience a inyectar con unos 25. En lo motores disel es superior a 130.

Los motores disel precisan atomizar el gasoil y tener gran turbulencia en el aire, pues disponen de unos 20(grados) de giro del cigeal para mezclar y hacer la combustin (en gasolina unos 360 (grados) sea de carburador o inyeccin).La inyeccin directa ha sido utilizada de forma general en motores por debajo de 3000 rpm; sin embargo hoy se ha generado incluso para los ms rpidos (cerca de 5000 rpm) como consecuencia del avance tecnolgico en el sistema de inyeccin.Ventajas e inconvenientes de la inyeccin directa:1. La mezcla aire/combustible es ms lenta, lo cual hace que la pre cmara haya sido ms conveniente en motores con muchas r.p.m. Por el mismo motivo, la pre cmara admite mezclas ms ricas y la potencia por litro de cilindrada es mayor (en motores atmosfricos). Hoy da, las mejoras introducidas en sistema de inyeccin estn equilibrados los dos sistemas desde el punto de vista tecnolgico, decidiendo en la eleccin el costo.2. Mejor rendimiento trmico, del orden de un 10% a un 15%, y por tanto menor consumo.

3. Mayor ruido. Igualmente que en la inyeccin, hoy casi no hay diferencia entre ambos sistemas.4. Distribucin ms uniforme de temperatura en culatas y pistones. La concentracin de calor es muy alta a la salida de la pre cmara, que est demasiado prxima al borde del pistn y al cilindro. sta es la razn por la que la pre cmara no es conveniente en motores grandes, como los que montan en camiones. El lmite peligroso es de 1 litro de cilindrada por cilindro.Cuando la aportacin del aire se hace solo con la ayuda del motor, se llama motor de aspiracin atmosfrica, cuando se hace con la ayuda de un compresor, motor sobrealimentado.Tambin existe y probablemente pronto en fabricacin en serie, el motor llamado de carga estratificada. Es un motor de encendido provocado, con un diseo mixto entre los motores Otto, con una admisin de mezcla pobre, y el disel, inyectando directamente al cilindro el combustible restante necesario, con mezclas estratificadas ricas, cerca del punto de comienzo de ignicin. El consumo en estos motores se reduce hasta un 15% con respecto a los motores convencionales.El sistema de alimentacin y formacin de la mezcla tiene como misin suministrarla adecuadamente tanto en su aspecto cuantitativo como cualitativo, en todas las condiciones de trabajo del motor. En los ltimos treinta aos, por motivos de costos energticos y de contaminacin, han mejorado sensiblemente, incluso a costa de su encarecimiento. Se estudiaron de forma profunda los requerimientos de mezcla del motor y, conocidos estos, los sistemas idneos para su aportacin. Se hizo en dos etapas: rgimen estacionario (n rpm, t temperatura y carga constante) y rgimen transitorio, (arranque en frio, calentamiento, aceleracin y desaceleracin).

DistribucinEn la sincronizacin de la apertura y cierre de los cilindros intervienen el rbol de levas, los empujadores (taques), ya sean rgidos o hidrulicos, varilla, balancines, vlvulas y muelles. El empujador es el elemento en contacto con el rbol, puede ser mecnico (rgido) o hidrulico (accionado por el propio aceite

de lubricacin); con estos ltimos no hay holguras en la cadena cinemtica. El rbol recibe movimiento, igualmente sincronizado, desde el cigeal, conectado mediante engranajes, cadena o correa dentada, y est situado en el motor; bien en el bloque (lateral) o en la culata (en cabeza). A travs del rbol se mueve tambin de forma ordenada el distribuidor en motores Otto y la bomba de inyeccin en motores disel. Suele tambin mover la bomba de combustible y la de aceite.

SobrealimentacinEl llenado de aire de un motor atmosfrico vara segn: Presin atmosfrica Altitud Temperatura del aire de admisin Numero de vueltas Perdidas de carga en los colectores de admisin y escape Inyeccin directa o indirecta Numero de vlvulasCuando los cilindros reciben el mximo aire, casi el total de su volumen, el motor da su par mximo.

Ahora bien, si se le fuerza a recibir ms aire, aportando al mismo tiempo mayor cantidad de combustible, se consigue de l ms potencia y se dice que esta sobrealimentado.La sobrealimentacin se realiza mediante un compresor accionado por el motor o por una turbina. En el primer caso, se consume potencia de la dada por el motor, mientras que en el segundo, se aprovecha la energa residual de los gases de escape que no es posible transformar en energa mecnica por adaptarse el ciclo a la carrera mxima del pistn, accionando una turbina, la cual arrastra un compresor forzando la carga de aire. Al mismo tiempo, la bomba de inyeccin aporta el combustible necesario.

Los motores de gasolina sobrealimentados son de inyeccin.La sobrealimentacin comienza a partir de un nmero de vueltas. A veces el sistema ha de contar con una vlvula de seguridad para evitar presiones excesivas.Cuando el compresor eleva considerablemente la temperatura del aire, su dilatacin es tan importante que requiere ser refrigerado antes de entrar en el cilindro mediante un intercambiador de calor, bien aire-aire o aire-agua (intercooler). Adems, refrigerando el aire del compresor, los gases de escape bajan su temperatura a valores no peligrosos.

RefrigeracinLa refrigeracin del motor, necesaria por la limitacin de los materiales, a las altas temperaturas que se alcanzan, se puede llevar a cabo mediante un fluido, aire o agua generalmente.La refrigeracin por aire es simple desde el punto de vista de instalacin, pues solo hay que estudiar convenientemente las entradas y salidas de aire y el elemento impulsor de ste (ventilador o soplante). Sin embargo, el diseo del motor ha de ser estudiado muy minuciosamente, para que el intercambio de calor con el aire circundante se haga lo ms adecuadamente posible. El motor requiere dotarse de aletas para facilitar dicha transferencia en ciertas zonas, como bloque y crter de aceite.

Ventajas: tiempo muy pequeo para llegar a la temperatura ptima de funcionamiento, menos peligro de fugas y ausencia de radiador. Inconvenientes: mayor ruido de la soplante y ms potencia absorbida por ventilador o soplante.Para la refrigeracin por agua se ha de disponer de un intercambiador de calor (radiador) y un ventilador movido por el propio motor o por un motor elctrico. El clculo del nmero de paletas, su inclinacin y dimensiones, se har para hacer pasar el caudal de aire necesario por el panel del radiador, y el de ste para que sea capaz de transmitir al aire el calor necesario para hacer bajar la temperatura del agua del motor a los valores deseados. El valor ms frecuente de velocidad del aire es de 8 a 10 [m/s] y la diferencia de temperatura agua y ambiente debe ser 50-55 (grados) en latitudes como Espaa.Para la circulacin del agua, el motor lleva incorporada una bomba movida por el cigeal en la zona de la distribucin, y un termostato que abre en el momento que la temperatura del agua en el motor requiera ser bajada (80 grados), hacindola pasar por el radiador.7El agua circula de arriba abajo en el radiador, a travs de un panel fabricado en cobre o acero, y de abajo arriba en el motor.El sistema de refrigeracin, desde hace algn tiempo, cuenta con vaso de expansin que mantiene la cantidad de lquido refrigerante inicial.El radiador, en los vehculos industriales, cunado va apoyado sobre el bastidor, requiere ser montado sobre amortiguadores, generalmente de caucho.Las temperaturas mximas de rgimen en ciertos componentes del motor son del siguiente orden: De 150C a 200C en las paredes del cilindro. De 650 a 700C en disel y 750 a 800C en los motores a gasolina, para los gases de escape, y unos 350 a 400 C de media en las vlvulas de escape. De 250 a 300 C en el pistn.Lubricacin:El sistema de lubricacin de los rganos del motor, sea de gasolina o Diesel, est compuesto por: aceite, bomba impulsora (suelen ser de engranajes o rotores), vlvula limitadora de presin, vlvula de descarga, depsito, formado por

la tapa inferior del motor (Crter), filtro de aceite y canalizacin hasta puntos de engrase.El aceite ayuda a la refrigeracin del motor(volumen y caudal estn en funcin de esto), transfiriendo calor al sistema propio de refrigeracin del motor por sus canalizaciones y a la atmsfera a travs de su crter. Hay veces que es necesario intercalar en el circuito de lubricacin un intercambiador de calor por el que pasa el aceite cuando la temperatura lo requiere.En algunos motores Disel sobrealimentados es obligada la refrigeracin del pistn, se consigue mediante el propio aceite de lubricacin, proyectndolo pulverizado a su interior desde una tobera situada en el buln del pistn, en motores grandes, donde el tamao de la biela permite canalizarlo hasta all o situada en el bloque por debajo del PMI.Datos caractersticos y fundamentales de un motor alternativo Dimetro del cilindro D Carrera del pistn L Seccin del pistn A N de cilindros N Cilindrada NxAxL Punto muerto superior PMS Punto muerto inferior PMI Relacin de compresin Nmero de revoluciones por minuto n Velocidad media del pistn por minuto Potencia W en CV O kW Potencia especfica (potencia por litro de cilindrada o por peso del motor Consumo especfico

Curvas caractersticas de un motorLos motores han de ser ensayados, segn su objeto:1) Ensayos experimentales2) Ensayos de puesta a punto3) Ensayos de control de sus caractersticas4) Ensayos de vida, fiabilidad

5) Ensayos para su homologacinLos ensayos 1 y 4 se realizan en la fase de investigacin del motor, inicindose por cuestiones prcticas y econmicas con un motor monocilndrico. Estos tipos de ensayos tambin se emplean en motores ya en fabricacin para estudios de mejoras de materiales, diseos, etc.El ensayo 5, correspondientes a los de homologacin, est normalizado de forma oficial, en reglamentaciones y por organismos del entorno de los fabricantes.El ensayo 2 en la fabricacin y el ensayo 3 muestras al azar en fabricacin.La potencia y el par que proporciona un motor, teniendo en cuenta la variacin de su rendimiento, en las distintas condiciones de funcionamiento y utilizacin para el que ha sido concebido, se representan grficamente por sus curvas caractersticas, acompaadas de la del consumo especfico.Estas curvas representan la variacin de potencia, el par motor y el consumo especfico en funcin de la velocidad angular del motor.

Curva de potenciaLugar geomtrico de los puntos de mxima potencia que nos da el motor, a partir de un nmero mnimo de revoluciones, en funcin del rgimen. La curva termina en un punto fijado por el fabricante (llegar a 14 m/s de velocidad media de pistn es crtico y normalmente no se pasa de 12 m/s).

El nmero mnimo de vueltas viene fijado por su funcionamiento inestable, al no poder soportar carga, debido a la falta de alimentacin o equilibrado. La potencia dad a ralent slo es para compensar sus resistencias internas. Aunque hay ocasiones excepcionales, como los camiones recogedores de basura, que por razones de ruido nocturno principalmente, giran el bombo y suben sus contenedores a ralent del motor, con el mximo par disponible a ralent.La curva de potencia se determina midiendo el par motor y nmero de vueltas. Par medir el primero se requiere un freno y para el segundo un tacmetro.

f en kg V m/s n en r.p.mAl ser fxr igual al par motor M (kgxm) y la velocidad (rad/s).

Dividiendo por 75 se obtiene la potencia en CV (Caballo de vapor) y multiplicando por 9,81 en W (vatio).

Para pasar de CV a kW se multiplica por 0,736.La potencia fiscal es un parmetro definido slo a efecto fiscal. En espaa, para un motor de cuatro tiempos, es:

Para motores de dos tiempos:

Para ambas frmulas: D= Dimetro del cilindro en cm L= Recorrido del pistn N= Nmero de cilindros del motor

Para motores rotativos y motores elctricos:

Donde es la potencia efectiva en kilovatios (kW), medida por un laboratorio oficial.

Curva de utilizacinEs la correspondiente a la potencia que debe dar el motor cuando mueve un vehculo, para vencer las resistencias debidas a la rodadura y al aire cuando aquel rueda por una carretera llana y horizontal, y con marcha directa o superdirecta (segn vehculo) en la caja de cambios. Es la situacin ms frecuente de utilizacin.Curva de ParSe obtiene frenando el motor con frenos dinamomtricos. Puesto que el par resistente puede expresarse como el producto de una fuerza por una distancia, de lo anterior se puede expresar lo siguiente:

Adoptando una longitud de palanca l igual a 716,2 mm:

Siendo F la lectura en balanza y n las r.p.m.Como esto no se suele hacer por los fabricantes de bancos de prueba, como norma general, se toma un mltiplo de ella y se tiene:

Siendo K la constante del freno o banco de ensayo.Los valores del par se pueden calcular mediante frmulas o grficamente.Como se aprecia en la figura anterior, el valor mximo del par suele ser a menos rpm que la mxima potencia y en motores atmosfricos, coincide con el punto tangencial de la curva de potencia con la recta que pasa por el origen de coordenadas.

En consecuencia, el par motor ser mximo cuando lo sea tang, mientras que en motores sobrealimentados la curva de par puede ser irregular o bastante plana en una buena gama de vueltas del motor, dependiendo de la sobrealimentacin y nmero de vlvulas.Curva de consumo especficoRepresenta los gramos de combustible consumidos por caballo o kW dado.El consumo especfico mnimo suele coincidir con las rpm de par mximo y hoy tiene los siguientes valores medios orientativos: 200 gr/CV hora en motores gasolina. 185 gr/CV hora en motores Disel de pre cmara. 165 gr/CV hora en motores Disel de inyeccin directa. 150 gr/CV hora en motores Disel sobrealimentado directo. 140 gr/CV hora en motores Disel sobrealimentado con refrigeracin en la admisin.En instalaciones de cogeneracin con aprovechamiento de gases de escape en turbinas de vapor, se acerca a 115 gr/CV hora.Nota: 148 gr/CV h es un rendimiento de 40%.

Esquema del conjunto Motor - Transmisin

G. Reductor: Cnico-Diferencial (motor longitudinal) Paralelo-Diferencial (motor transversal)La fuerza de empuje que se aplica al eje motriz es como consecuencia del par motor transmitido a lo largo de la transmisin, cuyo valor ser el que sale por el volante del motor, multiplicado por el valor de las relaciones de engranajes que pe pueden afectar y dividido por el radio de las ruedas motrices.En directa, por ejemplo, la potencia motor se transmite variando el par y el nmero de vueltas a lo largo de la transmisin del siguiente modo:

Como el valor de r reduce el nmero de vueltas, el par se multiplica. Similarmente ocurre cuando interviene una relacin r de la caja de cambios, con el propsito de multiplicar el par motor y obtener una fuerza de empuje mayor, en cuyo caso:

La fuerza de empuje ser: De forma general:

La potencia que ha de suministrar el motor para las prestaciones del vehculo, debe ser la requerida ms la que por rozamientos e inercias se pierde en la transmisin.Estas prdidas en transmisin, en las condiciones menos ventajosas, son del orden de un 15% de la potencia dada por el motor a la entrada de la caja de cambios.

Componentes bsicos de un motor

BloqueBase fundamental del motor. Suele ser una masa de fundicin perltica, tambin de aleacin ligera (aluminio) en ciertos tipos de motores. En l se encuentran los cilindros, se mecanizan por dentro. Su parte inferior mecanizada, hace de bancada para la situacin del cigeal. Tambin sirve de soporte, no en todos los motores, del rbol de levas. Cada vez es ms frecuente el rbol de levas sobre la culata para motores de vehculos de turismo.Cuando las paredes de los cilindros estn constituidas por camisas, stas se denominan secas o hmedas dependiendo si tiene o no contacto con el agua de refrigeracin. En motores pequeos, incluso Diesel, no se ponen camisas actualmente y el pistn desliza directamente en la fundicin.

PistnPieza que transmite la fuerza originada por la presin de los gases a travs de las bielas al cigea. Sus caractersticas son: De aleacin ligera (menor inercia) Resistente Buen conductor de calorLa hermeticidad de la cmara de combustin se consigue mediante los segmentos que van colocados en unas ranuras. Actualmente, la mayora de motores llevan 3 segmentos; el de arriba para cerrar el paso de gases, el intermedio que ayuda al anterior y hace que no suba aceite salpicado por el cigeal y el inferior para distribuir homogneamente ese aceite y engrasar cilindro y pistn.

BielaConecta el pistn con el cigeal. Fabricada mediante estampacin. En ellas se distinguen tres partes; la cabeza, que es la que va pegada al cigeal, el pie, al pistn mediante el buln y la zona media llamada cuerpo. La articulacin en pie y cabeza permite transformar el movimiento alternativo del pistn en circular al cigeal. A travs de ella se transmite la fuerza originada por los gases y tambin la requerida en las tres carreras del pistn no efectivas en los motores de 4 tiempos o 4 carreras por ciclo.

Cigeal Se fabrica mediante estampacin, con forma de varias manivelas en las que se toman las bielas. De gran resistencia, conseguida por tratamiento trmico. Se da un tratamiento inicial en la masa del cigeal de aproximadamente 30 Rc y otro superficial a las partes de rozamiento, para evitar desgastes, de aproximadamente 55 Rc, normalmente calentando por induccin. La resistencia se requiere no slo para soportar los pares torsionales, sino tambin las vibraciones que se originan por deformacin elstica. Las vibraciones se amortiguan por la parte delantera mediante un anti vibrador y por la parte posterior, con la colaboracin del conjunto de embrague. Este ltimo se monta en el volante de inercia que requiere el motor. Al volante se le dota de una corona dentada por la actuacin del motor de arranque.

Debe estar equilibrado esttica y dinmicamente.Desde el cigeal y a travs de la distribucin, se transmiten los movimientos necesarios y sincronizados, al rbol de levas y bomba de inyeccin y sin sincronizar, a la bomba de aceite, agua, compresor, ventilador, etc.

Culata Pieza fundida en aleaciones pesadas o ligeras y con conductos para el agua de refrigeracin, el aceite de engrase y el aire para la combustin y salida de los gases de escape. Soporte de balancines y de rbol de levas si va con ella.Es la tapa de los cilindros. Se consigue la hermeticidad colocando entre ella y el bloque una junta. En ella se colocan las vlvulas de admisin y escape y el sistema de eje y balancines que la accionan, al recibir stos directamente o a travs de empujadores la accin desde el rbol de levas.

RotativosLa concepcin de los motores rotativos, eliminando las fuerzas de inercias debido al movimiento alternativo de las masas del pistn, biela y buln en los tiempos actuales ha sido un objetivo buscado por fabricantes de automviles. Se instalaron tanto en vehculos ( Citron, Mazda) como en motos (NSU) en series cortas hacia 1970.El motor Wankel es un ejemplo de motor rotativo. Su utilizacin ha sido bastante limitada por tener la cmara de combustin prismtica, inferior en rendimiento y superior en contaminacin hacia el exterior. Tambin da problemas de estanqueidad de gases. Hoy su concepto de diseo se emplea en la fabricacin de compresores para sobrealimentacin.El dibujo representa esquemticamente un motor Wankel. La cmara tiene la forma de una curva epitrocoide con doble curvatura y su superficie sirve de gua del pistn rotativo, ste con forma triangular y lados curvos, sobre los cuales ejerce la presin de los gases.Entre el pistn y el bloque se forman tres cmaras cuyos volmenes son variables al girar aquel.Ciclo en una de las cmaras: en la posicin (1) la admisin queda abierta producindose la aspiracin. Al seguir girando la cmara crece hasta que cierra la admisin. Desde este instante la mezcla se empieza a comprimir (2), hasta que el volumen es mnimo, saltando la chispa (3). Luego comienza la expansin (4) y por ltimo se produce el escape al quedar abierta su lumbrera, terminando el ciclo(5).

Parmetros del Motor de Combustin InternaCilindrada Unitaria: Vh=D24s Vh= Volumen del cilindro (cilindrada unitaria en ) D= Dimetro del cilindro en (m) s= Carrera en (m)Cilindrada Total: VH= Vhxi VH= Cilindrada total () i= Nmero de cilindrosRelacin de Compresin: =Vh+VcVc =Relacin de compresin Vc=Volumen de la cmara de combustin (m3)Volumen total del cilindro:

Va=Volumen total del cilindro (m3)Carrera del pistn: s=2r r= Radio del cigeal (m) Ciclo OTTO Volumen ConstanteCalor Suministrado: q1= Cv(Tz-Tc) q1= Cantidad de calor suministrado [kJ/kg] Cv= Calor especfico a volumen constante 0,718 [kJ/kgK] Tz=Temperatura de combustin (K) Tc= Temperatura de compresin (K)Calor Extrado: q2= Cv(Tb-Ta) q2= Cantidad de calor extrado [kJ/kg] Ta= Temperatura de admisin (K) Tb= Temperatura de expansin (K)Trabajo del Ciclo: qc= q1-q2 qC= Trabajo del ciclo [kJ/kg]Eficiencia Trmica:

t= Eficiencia Trmica K= Coeficiente adiabticoTemperatura de Compresin: Tc= TaVaVcK-1= T ak-1

Temperatura de Combustin: Tz=TcPzPc=Tc=k-1TaTemperatura de Expansin: Tb=TzVzVbk-1=TzVcVak-1= Tz1k-1=TaPresin Media del Ciclo: Pmc= Pak(-1)-1(k-1)t Pmc= Presin media del ciclo (Pa) Pa= Presin de admisin (Pa) =Grado de elevacin de la presin

Ciclo Diesel (Presin Constante)

Calor Suministrado: q1= Cp(Tz-Tc)Calor Extrado: q2= Cv(Tb-Ta)Relacin de Compresin: = VaVcGrado de Expansin Previa: =VzVc=TzTc =Grado de expansin previaEficiencia Trmica: t=1-q2q1=1-Cv(Tb-Ta)Cp(Tz-Tc) t=1-1k-1k-1k(-1) Cp= Calor especfico a presin constante 1,005 [kJ/kgK]

Presin Media del ciclo: Pmc= Pakk(-1)-1(k-1)tRelaciones: CvCp= 1kCiclo Mixto (Presin y Volumen constante)Calor Aportado: q1=q1+q1=CvTz-Tc+CpTz-Tz q1= Calor aportado a volumen constante [kj/kg] q1= Calor aportado a presin constante [kj/kg] q1= CvTcTzTc-1+CpCvTzTcTzTz-1 q1= CvTc-1+k(-1) Donde Tc= Tak-1Grado de Expansin Previa: = VzVz=TzTzCalor Extrado: q2= Cv(Tb-Ta)Eficiencia Trmica: t=1-q2q1=1-Cv(Tb-Ta)CvTc-1+k(-1) t=1-1k-1k-1-1+k(-1)Presin Media Efectiva: Pmc= Pak-1+k(-1)-1(k-1)tFormacin de la MezclaCoeficiente de Exceso de Aire: =ll0 =0,85 a 1,15 M.G. =1,3 a5 M.D. =Coeficiente de exceso de aire

I= Cantidad real en masa de aire que toma parte en la combustin de 1kg de combustible IO= Cantidad terica necesaria (kg)

Clculo de Tiempos del Motor

ADMISIN:Cantidad mxima en masa de aire: G0=Va0 G0=Cantidad mxima en masa de aire (Kg) Va=Volumen total del cilindro (m3) 0=Densidad del aire a P y T ambiente Kgm3Prdidas de Presin: Pa=Pc-Pa=(1+0)Wad220 Pa=1+0Wad22g0kgfm2 Pa=Prdidas de presin (Pa) Pc=Presin de sobrealimentacin (Pa) Pa=Presin al final de admisin (Pa) Po=Presin ambiente (Pa) 0=Coeficiente de resistencia Wad= Velocidad media del movimiento del aire en la seccin de paso de la vlvula 45 a 70 [m/s]

Sin Sobrealimentacin Pc= Po c=o Pa=Pc-Pa Pa= (0,8 a 0,9)Po

Densidad del aire al final de la carrera de admisin: a=PaRTo a=PaPoo 0=Densidad del aire a P y T ambiente Kgm3 a= Densidad del aire al final de admisin Kgm3Masa de la carga en admisin: G= aVa=oVaPaPo G=Masa de la carga a Pa, Ta y a (Kg)

Temperatura de la carga al finalizar el llenado: To'=To+T To'=Temperatura de la carga al finalizar el llenado (K) T=Diferencia de temperatura de la carga (K) To=Temperatura ambiente (K)

Disminucin de la masa de carga debido a las resistencias hidrulicas: G= Go-G= oVo-oVoPaPo G= oVo1-PaPo G=oVa1-PaPoTaTo G=Disminucin de la masa de carga debido a resistencias hidrulicas (Kg)Densidad de la carga al terminar admisin: =PaRTa =oPaPoToTo' =Densidad de la carga al terminar admisin Kgm3 R=constante universal de los gases 287JKg.KCantidad de carga admitida: G'=oVaPaPoToTo' G'=Cantidad de carga admitida (Kg)

Coeficiente de gases residuales: res=MrM1 res=Coeficiente de gases residuales res=0,06 a 0,10 MG res=0,03 a 0,06 MD res=0,4 M 2 tiempos Mr=Cantidad de gases residuales (kmol) M1=Cantidad de carga fresca (kmol)Temperatura al final de la admisin: Ta=To+T+resTr1+res Ta=Temperatura de la mezcla al final de la admisin (K) Tr=Temperatura gases quemados (K) Tr=900 a 1000K MG Tr=700 a 900K MD Pr=1,1 a 1,25 bar Presin al final de escape

Cantidad de calor que aporta la carga fresca tomando en cuenta el calentamiento con la pared: Qcf=cpG1(To-T) Qcf=Cantidad de calor que aporta la carga fresca tomando en cuenta el calentamiento con la pared (KJ) G1=Cantidad real de carga fresca que entra al cilindro (Kg)Cantidad de calor que conservan los gases residuales: Qr=cp''GrTr Qr=Cantidad de calor que conservan los gases residuales (KJ) cp''=Capacidad calorfica de los productos de la combustin a P=cte.KJKg.K Gr=Cantidad de gases residuales (Kg) G1+Gr=PaVaRmTa

Cantidad de calor al mezclarse carga fresca con gases residuales: Qm=cpm(G1+Gr)TaQm=Qcf+Qr Qm=Cantidad de calor al mezclarse carga fresca con gases residuales (KJ)Coeficiente de llenado: nv=G1Go nv=Coeficiente de llenado Go=Cantidad de carga fresca que podra entrar al cilindro (Kg) nv=PaVaRmTaRoToPoVh11+res nv=-1PaPoToTa(1+res) nv=-1PaPoToTo+T+Trres)Cantidad de carga fresca que podra entrar al cilindro: Go=PoVhRoTo Ro=Constante universal de los gases KJKg.K Rm=Constante de gases para la mezcla de gases residuales KJKg.K Con sobrealimentacin: To=Tc Sin tomar en cuenta relleno y soplado: 1=2=1 res=To+TTrPrPa-PrCOMPRESIN:Relacin de compresin: =VaVc Va=Volumen al final de admisin o inicio de compresin (m3) Vc=Volumen al final de compresin (m3)Presin al final de compresin: Pc=PaVaVcn1 Pc=Pan1 Pc=Presin al final de compresin (Pa) n1=constante politrpica 1,34Temperatura al final de compresin: Tc=Tan1-1

Presin mxima del ciclo: Pz=PcTzTc PzPcVzVc=M2+MrM1+MrTzTc=TzTc =Coeficiente real de variacin molecular =1,06 a 1,08 MG =1,03 a 1,06 MD Pz1=Presin mxima del ciclo (Pa)

Presin mxima real: Pz1=0,85 Pz Pz1=Presin mxima real (Pa)Grado de elevacin de la presin: =PzPcGrado de expansin previa: =VzVcEn el ciclo mixto: =TzTc EXPANSIN:Presin al final de expansin: Pb=PzVzVbn2 Pb=Presin al final de expansin (Pa) n2=Coeficiente politrpico n2=1,23 a 1,30 MG n2=1,18 a 1,28 MDGrado de expansin: =VbVz == VbVz= VaVc=(MG) =Grado de expansin

Presin al final de expansin: Pb=Pzn2Temperatura al final de expansin: Tb=Tzn2-1 Tb=Tzn2-1