ESTUDIO DE LOS PARÁMETROS DE ADMISIÓN Y FORMACIÓN DE LA MEZCLA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO Nº 2

ALUMNO : FLORES SANCHEZ, RICK ANDERSON 20101095A

PROFESOR : ING. LASTRA ESPINOZA, LUIS

CURSO : MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

SECCIÓN : I

2015-1

2015

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ÍNDICE

RESUMEN…………………………………………………………………………………………………….…..PÁG. 2

OBJETIVOS………………………………………………………………………………………………….…….PÁG. 3

FUNDAMENTO TEÓRICO……………………………………………………………………………….….PÁG. 4

DATOS DE LABORATORIO…………………………………………………………………………….…..PÁG. 6

CÁLCULOS Y RESULTADOS……………………………………………………………………….………..PÁG. 7

CONCLUSIONES…………………………………………………………………………………………………PÁG. 10

BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………………………………PÁG. 10

ANEXOS……………………………………………………………………………………………………………..PÁG. 11

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RESUMEN

Para el presente laboratorio se realizó la experimentación de cómo es que en la práctica se puede determinar el coeficiente de llenado nv y del coeficiente de exceso de aire α, para un motor de encendido por compresión, ya que estos son los más importantes en el tipo antes mencionado.

Al finalizar el presente, entenderemos y determinaremos la influencia de los regímenes de funcionamiento y los parámetros constructivos del motor sobre el coeficiente de llenado nv y el coeficiente de exceso de aire α. Además se presentarán las curvas convenientes para los regímenes antes mencionados a partir de los datos tomados en el laboratorio y los resultados obtenidos.

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OBJETIVOS

- Determinar los valores de Caudal Real de aire GAR y Caudal Teórico de aire GAT usando las fórmulas mostradas previamente.

- Determinar el Caudal de Combustible GC

- Calcular el Coeficiente de Llenado nv, para el cual nos apoyamos del proceso de admisión del motor.

- Calcular el Coeficiente de Exceso de Aire α, el cual es posible de determinar si el enfoque es dirigido hacia la formación de la mezcla.

- Representar el comportamiento que tiene el Coeficiente de Llenado nv en función de la potencia efectiva del motor.

- Representar el comportamiento que tiene el Coeficiente de Exceso de Aire α en función de la potencia efectiva del motor.

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FUNDAMENTO TEÓRICO

PROCESO DE ADMISIÓN

Para realizar el ciclo de trabajo de un motor de combustión interna encendido a compresión, es preciso expulsar del cilindro los productos de la combustión formados en el ciclo anterior e introducir en él la carga fresca del aire o de la mezcla aire-combustible. Estos dos procesos (admisión y escape) están vinculados entre sí y en función del número de tiempos del motor, así como del proceso de admisión, en mayor o menor medida, transcurren simultáneamente. La cantidad de carga fresca suministrada depende de la calidad con que se limpia el cilindro del motor. Por eso el proceso de admisión se debe analizar tomando en consideración los parámetros que caracterizan el desarrollo del proceso de escape, examinando todo el complejo de fenómenos que se refieren al proceso de intercambio de gases en conjunto.

1. Coeficiente de Llenado (ηV )

El Coeficiente de Llenado es la razón entre la cantidad de carga fresca que se encuentra en los cilindros del motor al inicio de la compresión real, es decir, en el instante en que se cierran las válvulas de admisión y escape, y la cantidad de carga fresca que podría llenar la cilindrada del motor.

ηV=GarGat

Donde:

Gar: Cantidad de aire real que ingresa a los cilindros del motor en 1 hora.

Gat : Cantidad de aire teórico que debería ingresar a los cilindros del motor en 1 hora.

Las condiciones de admisión para los motores de cuatro tiempos con sobrealimentación son:

Para presión: Pk=π k∗P0

Para temperatura: T k=T 0∗(π k)n1−1n1

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Donde:

πk :grado de sobrealimentación

P0 : presión atmosférica

T 0: temperatura ambiente

n1 :exponente politrópico ;n1=k=1.4

2. Coeficiente de Exceso de Aire (α)

Las combustiones no transcurren a condiciones ideales (completa y estequiométrica), el principal aspecto a considerar será la posibilidad de que la combustión ocurra con exceso o defecto de aire, para caracterizar la proporción de oxígeno se define el parámetro Coeficiente de Exceso de Aire.

α = 1: combustión estequiométrica.

α < 1: defecto de aire, la mezcla es rica.

α > 1: exceso de aire, la mezcla es pobre.

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DATOS DE LABORATORIO

Los datos recogidos en laboratorio son presentados en la sgte. tabla:

n = 1600rpm V = 25cm3

FD (lb) h (mmH2O) t (seg)13 45 27.65

37.5 46 19.8463 46 14.36

89.5 47 11.31121.5 49 8.63133 49 8.12

Además, debemos tener en cuenta estos adicionales:

Cilindrada: Vh=3860c m3

Cantidad estequiométrica de aire: l0=14.4

Coeficiente de descarga: μd=0.69

Densidad del combustible: ρc=850kg/m3

Diámetro: d=54.5mm

Temperatura: T 0=28.2 °C

Presión: P0=747.9mmHg

Brazo: L=36 cm

Grado de sobrealimentación: πk=¿1.2

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CÁLCULOS Y RESULTADOS

1. Gasto teórico (G¿¿ AT ) :¿

GAT=30¿V h∗n∗ρk

ρk=Pk∗10

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287∗T k

Pk=π k∗P0

T k=T 0∗(π k)0.41.4

T k=301.2∗1.20.2857=317.306K

Pk=1.2∗747.9760

∗101.3∗10−3=0.1196MPa

ρk=0.1196∗106

287∗317.306=1.313 kg/m3

GAT=30∗3860∗10−6∗1600∗1.313=243.27kg /h

2. Gasto real (GAR ) :

GAR=3600∗μd∗A∗√2∗g∗∆h∗ρo∗ρH 2O

→ Losresultados se presentan en tablas

3. Coeficiente de llenado (nv ):

nv=GAR

G AT

→ Losresultados se presentan en tablas

4. Caudal del combustible (Gc ) :

Gc=3.6∗∆V

t∗ρ c

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→ Losresultados se presentan en tablas

5. Coeficiente de exceso de aire (α ) :

α=GAR

Gc∗l0

→ Losresultados se presentan en tablas

GAR(Kg/h) nv Gc (Kg /h) α197.306 0.811 2.767 4.952199.487 0.820 3.856 3.593199.487 0.820 5.327 2.600201.643 0.829 6.764 2.070205.889 0.846 8.864 1.613205.889 0.846 9.421 1.518

6. Potencia efectiva (N e ) :

N e=M e∗n

9550

M e=FD∗L

Me (N-m) Ne (Kw)20.817 3.48860.048 10.060

100.881 16.901143.315 24.011194.556 32.596212.970 35.681

9

0 5 10 15 20 25 30 35 400

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

nv vs. Ne

Ne (Kw)

nv

0 5 10 15 20 25 30 35 400

1

2

3

4

5

6

α vs. Ne

Ne (Kw)

α

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CONCLUSIONES

- Se demuestra, mediante gráfica que a medida que el coeficiente de llenado aumenta (casi inapreciable), la potencia efectiva tiende a aumentar.

- Se demuestra, mediante gráfica que a medida que el coeficiente de exceso de aire disminuye, la potencia efectiva tiende a aumentar.

- Los valores del coeficiente de llenado se encuentran dentro de los límites permitidos; por tanto estos valores hallados son acertados.

- Los valores del coeficiente de exceso de aire son todos mayores que la unidad; los cuales son acorde a lo esperado.

BIBLIOGRAFÍA

- Motores de automóvil – Jovaj

- Motores de combustión interna – Obert E.F.

- Motores diesel – Boulanger P.

- http://www.solediesel.com/portals/0/ftp/fichas/pk36_es.pdf

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ANEXOS

Motor Diesel Perkins

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Dinamómetro

Diferencia de presiones