informe-n_5-motores

INTRODUCCION

En el funcionamiento de un motor de combustión interna se conjugan una serie

de parámetros efectivos e indicados, que en conjunto van a caracterizar al

motor, uno de estos parámetros es la potencia de pérdidas mecánicas que

tiene un motor durante su funcionamiento, a partir de este parámetro se

pueden empezar a calcular algunos de estos parámetros. Para predecir el

comportamiento de un motor bajo un determinado régimen (de carga o de

velocidad es necesario), es necesario conocer como varían los parámetros

(que están interrelacionados entre sí) del motor que se está analizando, por ello

en presente laboratorio se mostrara un método sistemático y sencillo para

bosquejar estos gráficos característicos de un motor.

Con el objetivo de tomar conocimiento sobre la metodología de determinación

de las perdidas mecánicas en los motores Diesel de combustión interna y

analizar la influencia de factores como regímenes térmicos, velocidad de

rotación del cigüeñal, sobre la magnitud de las perdidas mecánicas. Se

realizaron pruebas en el Instituto de Motores de la Facultad de Ingeniería

Mecánica de la Universidad Nacional de Ingeniería.

En el siguiente informe presentaremos el método utilizado para determinar los

parámetros ya mencionados, así como las curvas características de un motor

Diesel (Petter) y un motor E.CH (Daihatsu).

Características de velocidad Página 1

OBJETIVOS:

Obtener las curvas características en regímenes de velocidad y carga

para los motores de encendido por chispa.

Comprender el funcionamiento de los motores de encendido por chispa,

en este caso el motor DAIHATSU.


FUNDAMENTO TEORICO

Características de Velocidad

Se denomina características de velocidad a la variación de los principales

índices del motor en función de la velocidad siendo constante la carga.

Como índices de velocidad se considera a los siguientes parámetros: Potencia

efectiva (Ne), par motor efectivo (Me), consumo de combustible horario Gc y

especifico efectivo ge.

Característica externa de la velocidad

Es la característica de la velocidad del motor cuando el órgano de mando del

sistema de alimentación de combustible se mantiene constante y en la posición

correspondiente al máximo suministro de combustible.

Esto es, cuando la mariposa está completamente abierta (|ᶲ|=100%) en el

motor encendido por chispa, o cuando la cremallera de la bomba de

combustible se encuentra en la posición correspondiente a la máxima

alimentación establecida para el motor Diesel.

Característica parcial de velocidad

Es la característica de velocidad del motor, en la que el órgano controlador de

suministro de combustible, ocupa una posición intermedia. En consecuencia

dentro de los límites de movimiento del órgano de mando existirán tantas

características parciales como posiciones intermedias de la mariposa de gases

en el caso de motores ECH (|ᶲ|<100%).


Condiciones necesarias para la obtención de las características de

velocidad

Variable independiente: Velocidad de rotación del cigüeñal.

Magnitud constante: Posición del órgano controlador de suministro de

combustible.

Variables dependientes: Potencia efectiva, momento torsional, consumos

horarios y específico de combustible, presión media efectiva, consumo horario

de aire, etc.

Curva característica de velocidad de un motor

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.

La curva de potencia crece progresivamente casi constante hasta un valor

determinado que indica su valor máximo, después decrece rápidamente hasta

el límite máximo de utilización del motor. El descenso de potencia, más allá de

dicho valor se debe a la disminución del rendimiento volumétrico del motor.

La curva de par del motor no es tan pronunciada como la de potencia, es decir,

tiende a ser más horizontal, pero sin perder su concavidad. También crece al

aumentar las revoluciones del motor pero su progresión es menor. El par

máximo se encuentra a un menor nivel de revoluciones que la potencia máxima

pero a la vez el decrecimiento del par es mucho más lento al aumentar la

velocidad de giro. La elasticidad de un motor se conoce como el intervalo entre

el par máximo del motor y su potencia máxima.

La curva de consumo específico tiene una presentación gráfica inversa a la del

par del motor, decrece al aumentar el nivel de revoluciones hasta llegar al valor


de menor consumo en un número determinado de vueltas del motor y a partir

de allí empieza a crecer suave y gradualmente hasta el límite de utilización del

motor.

nv

α

Ga

GC

n(min) n(nom)

Fig. 1. Parámetros en función de la frecuencia de rotación


Fig. 2. Parámetros en función de la frecuencia de rotación


EQUIPOS UTILIZADOS

MOTOR ECH

Motor de encendido por chispa(DAIHATSU)

Dinamómetro

Tablero de control


Manómetro inclinado de agua.

Mariposa


PROCEDIMIENTO

Ensayo de velocidad

Arrancar el motor y esperar que alcance su temperatura de 65 – 75 º.

Dicha temperatura se controlará observando el termómetro de medición

de la temperatura de salida del agua refrigerante.

Establecer el régimen de velocidad en 1600 rpm con un porcentaje de

apertura de la mariposa de 30%, y luego variar la velocidad de 200 en

200 hasta una velocidad de 2600 rpm.

Con el régimen de velocidad ya establecida en 2600 rpm, con la

abertura de la válvula constante en un 50% y con ayuda del freno

eléctrico, disminuir las revoluciones en 200 hasta alcanzar los 1600 rpm.

Efectuar las mediciones indicadas en cada régimen de funcionamiento

del motor.

variando las rpm y con el ángulo de mariposa a 30%, obtener las fuerzas

en el eje, presión de ingreso del aire y tiempo para medir el caudal.


CÁLCULOS Y RESULTADOS

Datos de laboratorio

Para 50% de apertura

N°

1 50 2600 17.6 17.5 0.0625 18.972 50 2400 18 15.5 0.0625 20.943 50 2200 18.4 14.5 0.0625 21.724 50 2000 19 11.5 0.0625 22.065 50 1800 19.4 10 0.0625 22.86 50 1700 19.6 9.5 0.0625 23.4

Para 30% de apertura

N°

1 30 1600 17.8 8 0.0625 31.522 30 1800 17.4 8.5 0.0625 29.23 30 2000 17 9.5 0.0625 25.14 30 2200 16 11.5 0.0625 24.95 30 2400 15.6 13.2 0.0625 22.726 30 2600 15 14 0.0625 21.27

Datos del equipo

Vh (cm3) 993

α(°) 45brazo(m) 0.32A(m2) 0.0003141

5ρair(kg/m3)

1.1737253

ρc(g/cm3) 0.731

Ne=Me×n9550

= L×n9550

× Fe[kW ]

nm=WeWi

Hu : poder calorifico de la gasolina


∆ hc (%)

n(RPM )

Fe(kg )

∆ S(cm H 2O)

∆V¿)

∆ t(s)

∆ hc (%)

n(RPM )

Fe(kg )

∆ S(cm H 2O)

∆V¿)

∆ t(s)

Hu=42.5MJ /Kg

Cálculos

Resultados para 50% de aperturaGat (kg/h)Gar (kg/h) vƞ Gc(kg/h) α Me(N.m) Ne(kw)

20 3000 104.896 53.7306 0.5122 4.1026 0.8757 55.250 15.04220 2700 94.406 50.5672 0.5356 3.7166 0.9097 56.506 14.20020 2400 83.917 48.9088 0.5828 3.5831 0.9126 57.761 13.30620 2100 73.427 43.5564 0.5932 3.5279 0.8255 59.645 12.49120 1800 62.937 40.6165 0.6453 3.4134 0.7956 60.900 11.47920 1500 52.448 39.5881 0.7548 3.3259 0.7958 61.528 10.953

Resultados para 50% de aperturaGat (kg/h) Gar (kg/h) vƞ Gc(kg/h) α Me(N.m) Ne(kw)20 3000 104.896 36.329 0.346 2.4691 0.9837 55.878 9.361720 2700 94.406 37.447 0.397 2.6653 0.9394 54.622 10.295320 2400 83.917 39.588 0.472 3.1006 0.8537 53.366 11.176220 2100 73.427 43.556 0.593 3.1255 0.9317 50.227 11.570720 1800 62.937 46.665 0.741 3.4254 0.9108 48.972 12.307020 1500 52.448 48.058 0.916 3.6589 0.8782 47.088 12.8198


∆ hc (%)

n(RPM )

∆ hc (%)

n(RPM )

Gráficos obtenidos

Resultados para 50% de apertura

Resultados para 30% de apertura


CONDICIONES:T motor≈constante∆ hc=50 %

CONCLUSIONES

En el ensayo de curvas características de carga en el motor DAIHATSU,

no se presenta un valor máximo ni mínimo del consumo horario de

combustible.

En el ensayo de curvas características de velocidad en el motor

DAIHATSU, a 1500 rpm la eficiencia efectiva máxima es de 0.27.

En el ensayo de curvas características de carga en el motor DAIHATSU,

el consumo especifico mínimo es a una potencia especifica de 14.2Kw

En el motor DAIHATSU, del grafico se aprecia que la eficiencia

mecánica aumenta conforme disminuye la velocidad por ello la máxima

eficiencia se da en el punto 5, a unas 1800 rpm.


CONDICIONES:T motor≈constante∆ hc=30 %

BIBLIOGRAFÍA

JOVAJ M.S., “Motores de Automóvil”, Editorial MIR, Moscú 1982.

PAYRI, “Motores de Combustión Interna Alternativos”


ANEXOS

Codificación en Matlab para las graficas

clcclear allNe=[15.042 14.200 13.306 12.491 11.479 10.953];n=[2600 2400 2200 2000 1800 1600];a=[0.8757 0.9097 0.9126 0.8255 0.7956 0.7958];nv=[0.5910 0.6026 0.6358 0.6229 0.6453 0.7076];Gc=[4.1026 3.7166 3.5831 3.5279 3.4134 3.3259]; %title('CURVA CARACTERISTICA EN REGIMEN DE VELOCIDAD')xp=linspace(2600,1600,10);c=polyfit(n,Ne,2);yp=polyval(c,xp); d=polyfit(n,a,2);yp2=polyval(d,xp); e=polyfit(n,nv,2);yp3=polyval(e,xp); f=polyfit(n,Gc,2);yp4=polyval(f,xp); %xlabel='n RPM';ylabels{1}='Potencia Efectiva Ne[N.m]';ylabels{2}='coeficiente de exceso de aire [kg/kg]';ylabels{3}='eficiencia volumetrica nv[%]';


ylabels{4}='consumo de combustible [kg/h]'; ploty4(xp,yp,xp,yp2,xp,yp3,xp,yp4,ylabels),grid on;xlabel='n RPM';title('CURVA CARACTERISTICA EN REGIMEN DE VELOCIDAD');hold on


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