medicion de potencia

5/16/2018 Medicion de Potencia - slidepdf.com

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MEDICION DE POTENCIA

Se designa por potencia a la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo. Dado que el

trabajo resulta del producto de una fuerza por una distancia, la potencia está expresada por el

producto de una fuerza por una distancia, dividido por el tiempo.

Tanto maquinas como los dispositivos o instalaciones pueden desarrollar, transmitir o

consumir potencia.

Desarrollan potencia: motores, turbinas.

Transmiten potencia: reductores, acoplamientos.

Consumen potencia: bombas, compresores, máquinas en general.

Potencia indicada Ni es la desarrollada dentro del cilindro del motor y su magnitud se

determina por medio del diagrama del ciclo.

Potencia efectiva Ne es la desarrollada en el eje motor y su determinación se realiza por vía

experimental con frenos dinamométricos.

La potencia en el eje Ne es la potencia generada dentro del cilindro Ni, menos la potencia

consumida por fricción de todos los órganos que transmiten su efecto hasta el eje:

Donde ηm es el rendimiento mecánico y su valor es siempre menor que la unidad, lo que se

puede deducir de lo siguiente. La diferencia entre la potencia indicada y la efectiva es igual a la

potencia absorbida por el trabajo de rozamiento,

Por lo que el rendimiento mecánico resulta:

Las unidades más usadas en potencia mecánica son el HP, el CV o el KW. La sigla HP (HORSE

POWER o caballo de fuerza), es equivalente a la potencia necesaria para elevar un peso de

33000 libras (33000 libras x 0.453 kg/libra= 14949kg), a una altura de un pie (304,8mm) en un

minuto. El CV (CHEVAL DE VAPEUR o caballo de vapor), es equivalente a la potencia que se

debe desarrollar para elevar 75kg a una altura de un metro en el tiempo de un segundo.

POTENCIA HP CV KW Kgm/s

1 HP 1 1.013 0.745 75,94

1 CV 0.987 1 0.7355 75

1 KW 1.341 1.36 1 101.972

1 Kgm/s 0.0131 0.0133 0.0098 1



Determinación de potencia efectiva

La determinación de la potencia efectiva se obtiene con frenos dinamométricos, y su

evaluación se logra transformando la energía que desarrolla y transmite el motor, en trabajo

de fricción o de deformación.

Para saber la potencia efectiva de un motor, es decir, la potencia real que nos da en el eje

motor o cigüeñal, hemos de recurrir a un principio físico muy sencillo. Si queremos medir una

fuerza, aplicamos otra fuerza conocida hasta igualar a la fuerza desconocida.

Dinamómetros de fricción mecánica

FRENO DE ZAPATA

El efecto frenante lo provoca una zapata contra una polea dispuesta en el eje cuya potencia se

quiere determinar. La carga P dispuesta en el extremo de la palanca genera una fuerza Q

contra la polea. La fuerza tangencial que se debe frenar estará dada por el frotamiento:

Por otro lado habrá equilibrio entro los momentos o cuplas resistentes y motoras.

Aceptando que el freno pudiese girar alrededor del punto O el camino que describiría sería

igual a 2.π.l y si el eje gira a “n” rpm, el recorrido por segundo sería:

Si dicho recorrido en la unidad de tiempo se factorea por la fuerza P, se tendrá la potencia

efectiva en kilográmetros/seg.

Dividiendo dicho valor por 75 tendremos expresado la potencia efectiva en CV.



Que se reduce a:

Que se puede expresar en término del par aplicado M= P.l :

O en el caso de hacer el brazo de palanca l igual a 71.6cm (0.716m) se puede expresar:

FRENO PRONY

Con el Freno de Prony aplicamos al eje del cigüeñal una fuerza contraria a la de la explosión

hasta contrarrestarla, a un régimen determinado de revoluciones por minuto perfectamente

medibles. Claro está, porque si aplicamos tanta fuerza que cesa el movimiento, no habrá ni

fuerza del motor ni potencia que medir.



Esta fuerza se aplicará mediante un par de fuerzas, que es el producto de una fuerza por una

distancia. El pistón aplica una fuerza fex sobre el punto de apoyo C, sobre la muñequilla de la

biela, situado a una cierta distancia r del eje motor. El par de fuerzas ejercido estará en función

de la longitud r de esa manivela.

A la fuerza fex, contraponemos una fuerza F (que puede ser menor) aplicada a cierta distancia

R del cigüeñal (que puede ser tan grande como queramos). Este será el par de fuerza opuesto

al par motor. Aumentando o disminuyendo la fuerza F del peso, logramos igualar ambos pares

de fuerza. Aunque desconocemos el par de fuerza del motor, podemos conocer perfectamente

el par de fuerza opuesto que aplicamos, a una determinada velocidad de giro. Ya que lo

podremos medir, y será igual al par de fuerza motor.

Para la física, el par de fuerzas es el producto de una fuerza aplicada a cierta distancia de un

punto, cuyo resultado es un giro en ese punto. En el motor la fuerza será la fex y la distancia es

la longitud r de la manivela del cigüeñal.

Siguiendo con la Física aplicada al automóvil, sabemos que la Potencia es proporcional a la

fuerza empleada en recorrer una distancia o espacio en un tiempo determinado, esto es, por

unidad de tiempo. Matemáticamente lo expresaremos así:

En el motor, el espacio recorrido por la manivela C en una vuelta es de 2πr, pues es el

desarrollo geométrico de la longitud de la circunferencia de radio r que cubre la vuelta

completa. Si el motor gira a n revoluciones por minuto, el espacio total que recorrerá C en 1

minuto será igual a 2 · π · r · n, y en 1 segundo será 2 · π · r · n / 60 Al aplicar el freno Prony al motor e igualar ambos pares de fuerza, tenemos que:

Sustituyendo valores en la Potencia:

A esta Potencia se la denomina Potencia Efectiva Pe del Motor, ya que, "efectivamente"

sabemos su valor por habérselo sacado mediante el freno Prony (por eso también se la llamaPotencia al freno Pf ).

Si el par motor M lo expresamos en metros · kilogramo, la potencia Pe nos dará en

Kilográmetros por segundo. Si introducimos como unidad de potencia el Caballo de Vapor (CV),

que equivale a 75 Kilográmetros por segundo, la potencia efectiva nos dará en CV:

Potencia Efectiva en Caballos de Vapor (C.V.)



M en metros · kilo (m · kg)

n en revoluciones por minuto (rev./min.)

(2 · π) / (60 · 75) = 1 / 716,19

FRENO DE CINTA

Es una variante del anterior, constituido por una cinta b, aplicada a una polea. De un extremo

de la cinta crea una carga el contrapeso Q y en el otro una balanza determina la fuerza P. La

diferencia entre dichos valores nos da la fuerza tangencial entregada por el eje:

Por lo que la potencia efectiva resulta:

DINAMÓMETRO DE FRICCIÓN HIDRÁULICA

Formulan el efecto frenante entre uno o varios discos y un fluido (agua), son los frenos

dinamométricos más usados y pueden ser aplicados en motores de hasta 3000 C.V. y con

elevado número de rpm.



La potencia absorbida se determina regulando la cantidad de agua contenida en la caja,

mediante válvulas colocadas a tal fin.

La caja envolvente G, que contiene el agua, está montada sobre rodamientos que permiten su

giro libre alrededor del eje E que dispone de los discos D y que a su vez se acopla al eje del

motor a ensayar.

Mediante el nexo que formula el agua, el eje E arrastrará en su movimiento a la caja G, efecto

que será contrarrestado por una fuerza exterior P.

La variación del caudal de agua que entra al freno permite regular la potencia absorbida.

El valor de la potencia se determina por la fórmula:

Haciendo el brazo de palanca l igual a 0.716 m:

DINAMÓMETROS AERODINÁMICOS

Son de construcción sencilla y económica. En su forma más simple están formados por una

hélice que se acopla al eje del motor a ensayar. El motor se instala sobre un banco balanza

cuya oscilación se mide con una báscula. El par motor es equilibrado por la resistencia opuesta

por el aire a la rotación de la hélice.

Utilizado para motores de aviación, en pruebas de duración.

DINAMÓMETROS ELÉCTRICOS



Consisten en una máquina de C.C. de inducido anular, con el estator basculante sobre

rodamientos, de manera que en lugar de ser la fundación de la máquina el elemento resistente

que absorbe los momentos de reacción mecánica que formula el rotor, este se los transmite al

estator. Siendo estos momentos equilibrados por los pesos colocados a una distancia l de

centro de rotación.

Ofrecen la ventaja de poder funcionar como motor, por lo cual se los puede utilizar para el

arranque de los motores a ensayar, como así también para determinar la potencia absorbida

por fricción.

Otra forma de determinar la potencia es acoplar al eje del motor en ensayo una dínamo. La

energía eléctrica producida por dicho sistema se consume mediante resistencias de valor

conocido. Se hace girar el sistema en un determinado régimen de vueltas y se miden tensión V

(voltios) e intensidad I (amperes). La potencia eléctrica producida será:

Como 1C.V. =0.736kW

Este valor aun debe ser afectado por el rendimiento de la dinamo, por lo que el valor de

potencia efectiva del motor ensayado resultará:

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