Informe 2 - Motor Ech

7/28/2019 Informe 2 - Motor Ech

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Mecánica

CURSO: Motores de Combustión Interna MN - 136 sec “D”

PROFESOR: Ing. Jorge Ponce

TEMA: Proceso de Admisión Motores ECH y EC

ALUMNO: Marco Antonio Maximiliano Guerra

CÓDIGO: 20105513B

2013



2

INDICE

Objetivos……………………………………………………… pag 3

Fundamento Teórico…………………………………………..pag 4

MOTOR ECH-DAIHATSU

Instrumento y equipos……………………………………….. .pag 17

Parámetros a calcular………………………………………….pag 20

Procedimiento experimental……………………………….…pag 2 2

Cálculos y resultados..………………………………….…..…pag 2 3

Análisis y concl usiones………………….…………………....pag 29

MOTOR EC- L ISTER PETTER

Instrumento y equipos………………………………………...pag 32 Parámetros a calcular………………………………………….pag 36

Procedimiento experimental……………………………….…pag 35

Cálculos y resultados..………………………………….…..…pag 39

Análisis y conclusiones………………….…………………....pag 40

Bibliografía……………………………………………………… pag 48

Anexos…………………………………………………………..pag 49



3

OBJETIVOS

Los objetivos primarios de estas experiencias son los siguientes:

Determinar la influencia de los parámetros explotacionales y constructivos

del motor Diesel sobre los coeficientes de llenado (eficiencia volumétrica) yde exceso de aire.

Determinar la influencia de los regímenes de funcionamiento y losparámetros constructivos del motor a gasolina sobre los coeficientes dellenado (eficiencia volumétrica) y de exceso de aire, que son los parámetrosque caracterizan cualitativa y cuantitativamente a los procesos de admisióny formación de la mezcla respectivamente.



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FUNDAMENTO TEORICO

GENERALIDADES

Para realizar el ciclo de trabajo en un motor de combustión interna a pistón, es

preciso expulsar del cilindro los productos de la combustión formados en el cicloanterior e introducir en él la carga fresca del aire (motores diesel) o de la mezclaaire –

combustible (motores con carburador). Los procesos de admisión y escape estánvinculados entre sí y en función del número de tiempos del motor. La cantidad decarga fresca suministrada depende de la calidad con que se limpia el cilindro delmotor. Por eso el proceso de admisión de debe analizar tomando en consideraciónlos parámetros que caracterizan el desarrollo del proceso de escape, examinandotodo el complejo de fenómenos que se refieren al proceso de intercambio degases en conjunto

PARAMETROS DEL PROCESO DE ADMISIÓNLa cantidad de carga fresca que ingresa en el proceso de admisión, es decir, elllenado del cilindro, depende de los siguientes factores:

Resis tenc ia hid ráulic a en el sistema de admisión, que hace disminuir la

presión de la carga suministrada en la magnitud Pa;

Existencia de cierta cantidad Mr de productos quemados (gases

residuales) en el cilindro, que ocupan parte de su volumen;

Calentamiento de la carga por las superficies de las paredes del sistema

de admisión y del espacio interior del cilindro en la magnitud T, como

consecuencia de la cual disminuye la densidad de la carga introducida.

La influencia que ejerce cada uno de los factores indicados puede aclararse

analizándolos por separado.

a) Presión en el cilindro en el periodo de llenado.

La existencia de resistencias en el sistema de admisión conduce a que lacantidad de carga fresca que entra en el cilindro del motor, disminuye debido aldecrecimiento de la densidad de la carga.

La disminución de la presión en el sistema de admisión y en el cilindro dependedel régimen de velocidad del motor, de las resistencias hidráulicas en todos los



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elementos del sistema, del área de las secciones de paso por donde se desplazala carga fresca y de su densidad.

Utilizando la ecuación de Bernoulli podemos escribir.

aad

ad ad

a

a K

K

K

K gZ ww P gZ w P 222

22

2

2

Dónde:

K : densidad de la carga en la entrada del cilindro.

a : densidad de la carga en el cilindro.

K w : velocidad del aire en la entrada del sistema de admisión.

ad w : velocidad media del aire en todo el proceso de admisión (medida en la

válvula

por ser la sección más estrecha del sistema de admisión) en m/s.

K Z : altura de nivel desde el eje del sistema de admisión

a Z : altura de nivel desde el eje de la válvula de admisión.

ad : Coeficiente de resistencia del sistema de admisión referida a su sección

más estrecha.

cw : velocidad media del aire en la sección examinada del cilindro.

ad

c

w

w : (coef. de amortiguación de la velocidad de la carga en la sección

examinada del cilindro).

Asumiendo:

,,,0 ak ak k Z Z w



6

Reemplazando en la ecuación anterior se obtiene:

k ad

ad ak a

w P P P

2)(

2

2

a P : perdidas hidráulicas en el sistema.

Para las secciones más estrechas del sistema de admisión y del cilindro la

ecuación de continuidad es:

pmáxad ad F Cp f w

ad f : área de la sección de paso de la válvula (o de la sección más

estrecha)..

máxCp : velocidad máxima del pistón.

p F : área de la cara del pistón.

21 RCpmáx

n 2 : (n, frecuencia de rotación del cigüeñal).

L

R , relación entre el radio de la manivela R y la longitud de la biela L.

ad ad ad

p

másad f

n A

f

D Rn

f

F Cpw 1

22 )

1)(

4(12

Reemplazando w ad en la ecuación de perdidas hidráulicas se obtiene:

2

2

22

22

12 )1)(2

)((ad

k

ad

ad af n A

f n AP

En los motores de automóvil modernos de cuatro tiempos con las válvulas

dispuestas en la parte superior la posibilidad de aumentar la superficie f ad está

limitada por condiciones de ubicación de las válvulas en la culata.



7

Siendo Vh = constante en caso de disminuir la carrera del pistón será necesario

aumentar respectivamente el diámetro D del cilindro, lo que permitirá instalar

válvulas con mayor sección de sus gargantas de paso.

La superficie de la sección de paso en las válvulas puede incrementarse utilizandocámaras de combustión en las cuales las válvulas van dispuestas inclinadamente.

Según datos experimentales obtenidos al investigar motores de automóviles, para

la apertura completa de la válvula en el régimen nominal, la velocidad de

movimiento de la carga en la sección de paso es 50 – 130 m/s, los coeficientes de

resistencia están entre los valores de 2.5 – 4.

En los motores de cuatro tiempos sin sobrealimentación los datos experimentales

muestran que Pa = (0.8 – 0.9)Po, mientras que para los que emplean

sobrealimentación Pa = (0.9 – 0.96)Pk.

b) Cantidad de gases residuales.

En el proceso de escape no se logra desalojar por completo del cilindro los

productos de la combustión, ocupando éstos cierto volumen a presión P r y

temperatura Tr respectivas.

En el proceso de admisión los gases residuales se expanden y mezclándose con

la carga fresca que ingresa, hacen disminuir el llenado del cilindro, La cantidad de

gases residuales Mr depende del procedimiento empleado para limpiar el cilindro,

así como de la posibilidad del barrido del cilindro por la carga fresca.

La cantidad de gases residuales se caracteriza por una magnitud relativa

denominada coeficientes de gases residuales.

1M

M r r

En los motores de cuatro tiempos, que tiene traslapo de válvula (no mayor de 30 –

40°), el cual excluye la posibilidad de barrido, puede considerarse que al final de la



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carrera de escape los gases residuales ocupan el volumen de la cámara de

combustión Vc=Vh/(ε-1), y por lo tanto, su cantidad:

r v

c r

r T R

V P M

La magnitud Pr queda definida por la presión del medio ambiente al cual se

expulsa los gases, es decir, por la presión Po en caso en caso de escape a la

atmósfera o Pp cuando en el escape se instala un silenciador o un colector,

habiendo sobrealimentación por turbocompresor.

La temperatura Tr depende de la composición de la mezcla del grado de

expansión y del intercambio de calor en la expansión y en el escape. En los

motores de gasolina, en los cuales la composición de la mezcla varía entre límites

relativamente pequeños, la temperatura Tr , decrece insignificativamente al

disminuir la carga. La temperatura Tr en los motores Diesel es considerablemente

menor (en 200 – 300 K), comparada con la de los motores a gasolina, debido a las

relaciones de compresión y respectivamente de expansión más altas y a las

temperaturas más bajas en este último proceso.

Es muy importante señalar que el aumento de la relación de compresión siempre

va acompañado de la disminución de Mr .

El número de moles de la carga fresca M1 se caracteriza por las condiciones de

llenado y regulación de la carga. Al disminuir la carga en los motores a gasolina

mediante la reducción de los gases la magnitud M1decrece. Al haber

sobrealimentación M1 aumenta.

En los motores a gasolina el coeficiente r es mayor, que en los motores Diesel,

debido a menores relaciones de compresión. Al disminuir la carga en los motores

a gasolina r aumenta. Al introducir la sobrealimentación el coeficiente r disminuye

como resultado de una mayor cantidad de M1.



9

En los motores a gasolina r = 0.06...0.10; en los motores diesel r = 0.03…0.06;

r T =900…1000K para motores a gasolina, r T =700…900K para motores diesel,

En los motores de cuatro tiempos el coeficiente r puede ser disminuido utilizando

la sobrealimentación y aumentando en cierta medida el traslapo de las válvulas.

Coeficiente de barrido s

:r

sM M

M

1

1

c) Temperatura de calentamiento de la carga.

La carga fresca durante su movimiento por el sistema de admisión y dentro del

cilindro entra en contacto con las paredes calientes, elevándose su temperatura en

T. EL grado de calentamiento de la carga depende de la velocidad de su

movimiento, de la duración de la admisión, así como de la diferencia de

temperaturas entre las paredes y la carga.

Al aumentar la temperatura de la carga su densidad disminuye, por eso el

calentamiento especial del sistema de admisión en el motor de carburador es

conveniente solo hasta cierto límite correspondiente al calor necesario para la

vaporización del combustible. El calentamiento excesivo influye negativamente

sobre el llenado del cilindro.

vapc l T T T ..

..c l T : Incremento de la temperatura de la carga fresca debido al intercambio de

calor.

vapT : Disminución de la temperatura de la carga fresca, debido a la vaporización

del combustible.

El cálculo de T se dificulta debido a la ausencia de datos suficientes para elegir

el coeficiente de transmisión de calor y la temperatura media de las superficies,

así como a la complejidad en determinar la parte de combustible que se ha

evaporado durante el proceso de admisión (en los motores de gasolina). Como



10

resultado de esto, durante el cálculo térmico del motor la temperatura T se

adopta basándose en los resultados experimentales y en cálculos indirectos. Si el

sistema de intercambio de gases ha sido diseñado correctamente, la carga fresca

que ingresa al cilindro del motor Diesel sin sobrealimentación, será T 20 –

40°C. Para el motor con formación externa de la mezcla T = 0 – 20°C.

Temperatura al terminar la adm isión

La temperaturaa

T puede calcularse sobre la base del balance térmico, compuesto

para la carga fresca y para los gases residuales antes y después de su mezcla.

Asumiendo que el proceso de transferencia de calor se realiza a presión constante

y que Cp”= C

p.

ar pr r pk p T M M c T M c T T M c )()( 11

De donde:

r

r r k

aM M

T M T T M T

1

1 )(

Puesto que:

)1(11 r r M M M

Entonces

r

r r k a

T T T T

1

d) Coeficiente de llenado (ηV)

El grado de perfección del proceso de admisión se acostumbra evaluar por el

coeficiente de llenado o rendimiento volumétrico nv que es la razón entre la

cantidad de carga fresca que se encuentra en el cilindro al inicio de la compresión

real, es decir, al instante en que se cierran los órganos del intercambio de gases, y



11

aquella cantidad de carga fresca que podría llenar la cilindrada (volumen de

trabajo del cilindro) en las condiciones de admisión.

Los cálculos muestran que para los motores con formación externa de la mezcla,

que funcionan con combustible líquido, la diferencia entre los coeficientes dellenado, calculando considerando la condición de la carga fresca puede ser el aire

o la mezcla aire – combustible, es insignificante. Por eso en lo sucesivo, para

estos motores así como para los de tipo Diesel, vamos a determinar la n v la

cantidad de aire admitida al cilindro. Según la definición:

nv = Gar / (Vh*k) = Vk / Vh

Donde Gar es la cantidad másica real de carga fresca que se encuentra en el

cilindro al inicio de la compresión, en Kg; Vk, el volumen ocupado por la carga

fresca y reducido a las condiciones de admisión (Pk y Tk), en m 3.

En los motores de cuatro tiempos con barrido del cilindro en el periodo de traslapo

de las válvulas y en los motores de dos tiempos parte de la carga fresca

suministrada se pierde en el barrido y no participa en los procesos de compresión

y combustión.

k

r s

k

a

k

k v

P

P

P

P

T T

T

1

1

1

Según datos experimentales:

2

1

2

1

k

k

v

v

T

T

Diversos factores que influyen sobre el coeficiente de llenado

Se puede decir que sobre el valor del coeficiente de llenado influyen la presión P a

y la temperatura Ta al final de la admisión, el calentamiento de la carga, el

coeficiente de gases residuales, la temperatura Tr y la presión Pr , la relación de



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compresión, los coeficientes de recarga y de barrido. A su vez, dichas magnitudes

dependen de una serie de factores y, además, están relacionadas entre sí.

Relación de com presión

Si los demás parámetros se mantiene constantes, entonces para mayores valores

de , el coeficiente de llenado aumentara. En la realidad, al crecer varían

también otros parámetros (disminuye el coeficiente y temperatura de los gases

residuales, aumenta el calentamiento de la carga y otros). Además influye sobre nv

de barrido de la cámara de combustión. Se puede mostrar analíticamente que

siendo el barrido completo de la cámara con el aumento de el coeficiente nv

disminuye. Sin embargo, al elevar , nv puede tanto aumentar como disminuir, en

función del factor que ejerza mayor influencia.

Presión al final de la admis ión

La presión Pa es la que ejerce mayor influencia sobre nv. Se puede concluir que la

Pa depende de las resistencias en el sistema de admisión y varía

proporcionalmente al cuadrado de la velocidad media de la carga en la sección

mínima de la tubería de admisión.

Al aumentar la velocidad de la carga en la sección mínima de admisión, el

coeficiente de llenado disminuye, lo cual debe tenerse en cuenta al diseñar el

sistema de admisión cuando se requiere aumentar la velocidad de la carga.

Presión y temperatura en la entrada

La presión de la carga en la entrada ejerce cierta influencia sobre la magnitud del

coeficiente de llenado. Al aumentar Pk, sin variar la presión de escape, la relación

Pa/Pk crece. Lo que conduce al incremento de nv.

El aumento de nv cuando crece Pk es una consecuencia de la disminución relativa

de las perdidas hidráulicas, así como también de cierta disminución del



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calentamiento T, debido al enfriamiento más intenso de las superficies que

intercambian calor durante el barrido del cilindro.

Con el aumento de la temperatura Tk, por efecto de la menor diferencia entre las

temperaturas de las paredes y del aire, la intensidad del intercambio de calor y lamagnitud T disminuyen, mientras nv crece. En los motores de carburador,

siendo la temperatura Tk elevada, mayor cantidad de calor, introducida con el aire,

se gasta también en el calentamiento y vaporización del combustible, así como

para recalentar sus vapores.

Presión de los gases residuales

La presión Pr también influye sobre nv. El aumento de la presión Pr manteniendo

constante la temperatura Tr , corresponde a la presencia de mayor cantidad de

gases residuales en el cilindro. En este caso gran parte de la carrera del pistón

desde el P.M.S. se gasta para la expansión de los gases residuales y la admisión

comienza más tarde, como consecuencia de lo cual el coeficiente n v disminuye.

La resistencia del sistema es proporcional al cuadrado de la velocidad de salida

del gas en la sección mínima de paso y, por lo tanto, es proporcional al cuadrado

de la frecuencia de rotación del cigüeñal del motor. Tomando en consideración la

menor influencia de Pr sobre nv, en algunas estructuras de motores disminuyen las

secciones de paso de las válvulas de escape en cierta medida aumentando

respectivamente las secciones de paso de las válvulas de admisión, obteniendo

de esta manera el incremento de nv.

Temperatura de los gases residuales

Puede considerarse que Tr no influye sobre nv, ya que la mezcla suministrada al

calentarse se expande tanto como se comprimen los gases residuales al ceder el

calor a la mezcla admitida o al aire.

Calentamiento de la carga



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En los motores con formación externa de la mezcla parte del calor introducido con

el aire se gasta en calentar y evaporar la gasolina. Sin embargo, en la mayoría de

los casos la cantidad de calor del aire, empleado para los fines indicados, no

puede garantizar la completa vaporización.

Por eso, para este tipo de formación de la mezcla, está se calienta adicionalmente

en los conductos de admisión.

Hay que tener en cuenta que el calentamiento excesivo del sistema de admisión,

en caso del cual a la mezcla aire – combustible se le suministrara más calor del

necesario para la vaporización del combustible, conduce a un incremento

injustificado de la magnitud de T y a la correspondiente disminución del

coeficiente nv y de la carga másica.

Llenado del mo tor a n = constante var iando la carga

Al disminuir la carga del motor de carburador y cerrar respectivamente la mariposa

de gases, las pérdidas hidráulicas se incrementan, lo que conduce a la variación

del carácter con que transcurre el proceso de intercambio gaseoso.

Al cerrar demasiado la mariposa de gases, el coeficiente de gases residuales

crece. Debido a la menor temperatura de la superficie, a causa de disminuir lacarga decrece un poco. Sin embargo, la variación de T es en este caso

insignificante. Como resultado de la acción conjunta de estos factores, al reducir la

carga el coeficiente nv también disminuye.

Influencia de la variación de “n” sobre el llenado de los motores de

cuatro t iempo s

Cuando el motor funciona cambiando la frecuencia de rotación y a máxima carga(según la característica externa de velocidad) sobre la calidad del llenado influyen

la resistencia en el sistema de admisión, el calentamiento de la carga y la

presencia de gases residuales.



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Cuando la frecuencia de rotación aumenta la resistencia del sistema crece

proporcionalmente al cuadrado de la misma, como resultado de esto Pa también

crece, en tanto que la presión Pa disminuye. A pesar de que la temperatura media

de la superficie transmisora de calor se eleva, la temperatura de calentamiento de

la carga T disminuye, debido a que el tiempo de intercambio de gases decrece.

El coeficiente de gases residuales aumenta un poco.

Al aumentar la frecuencia de rotación, nv al principio crece y luego, después de

alcanzar su valor máximo valor, decrece.

e) Coeficiente de exceso de aire

En el motor de automóvil la cantidad de aire realmente consumida puede ser, en

función del tipo de formación de la mezcla, de las condiciones de encendido y

combustión, así como del régimen de funcionamiento, mayor, igual o menor que la

necesaria teóricamente para la combustión completa.

La relación entre la cantidad real de aire que ingresa al cilindro del motor (l, en Kg

o L, en Kmol) y la cantidad de aire teóricamente necesaria para la combustión de 1

Kg de carburante, se denomina coeficiente de exceso de aire y se designa con la

letra :

= L/Lo

Siendo la mezcla estequiometrica L = Lo (l = lo) el coeficiente de exceso de aire

= 1; si < 1 (insuficiencia de oxígeno), la mezcla se denomina rica; cuando > 1

(exceso de oxigeno), la mezcla se denomina pobre.

En los motores de gasolina con encendido de la mezcla homogénea por chispa y

con regulación combinada, cuando la mariposa de gases está completamenteabierta, la mayor economicidad y el transcurso suficientemente estable del

proceso de combustión se logra siendo = 1.1 – 1.3.

La máxima potencia de estos motores se obtiene enriqueciendo ligeramente la

mezcla ( = 0.85 – 0.9). Para alcanzar un trabajo estable del motor a bajas cargas



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y en vacío se necesita un mayor enriquecimiento de la mezcla. En caso de < 1,

debido a la insuficiencia de oxígeno, el combustible no se quema totalmente, como

consecuencia de lo cual durante la combustión el desprendimiento de calor es

incompleto y en los gases de escape aparecen los productos de la oxidación

incompleta (CO, H, CH4 y otros).



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MOTOR ECH – MOTOR DAIHATSU

INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZADOS

Banco de pruebas motor a gasolina conectado con un freno eléctrico que está

conectado a un tablero de control

Cilindrada: 993 cm3 Número de cilindros: 3Orden de encendido: 1-2-3Diámetro x carrera: 76,0 x 73,0 mmRelación de compresión: 9,0:1Potencia máxima: 40,5 Kw

Velocidad máxima: 5.500 rpmMomento máximo: 76,5 N.m

Dispositivo para medir el consumo de combustible por método volumétrico.



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Dinamómetro.

Tablero de control



19

.



20

PARAMETROS A CALCULAR

1.-

36002/21

,

O H aire

n

iid a senoS g AC hkg G

Donde:C d =0,96 (toberas)C d =0,60 (agujero)

Ai : Areas de los medidores, en m2

S : Lectura del manómetro inclinado, en mӨ=45ºg =9,81m/s2

aire : Densidad del aire atmosférico, en kg/m3

O H 2 =1.000 kg/m3

2.-h

Kg nV Gat aire H (***30 * )

Donde:Gat : Cantidad de aire teórico (Kg/h)VH : Cilindrada del motor (m3)

aire* : Densidad corregida del aire(Kg/m3)

n : rpm

3.-

273

273

760

*

To

Poaireaire

Donde:

aire*

: Kg/m3

Po : mmHgTo : °C

4.-Gat

Gar nv

Dónde:nv: Eficiencia volumétrica o coeficiente de llenado

5.- .

83

8

23.0

1

comb Kg

aire Kg O H C lo

Donde:C, H, O: Porcentajes gravimétricos de carbono, hidrogeno y oxigeno en elcombustible diesel.



21

6.- ct

V Gc **6.3

Donde:Gc : Consumo real de combustible (Kg/h)V : Variación de volumen (cm3)

t : Tiempo empleado en consumir V de combustible (s)

c : Densidad del combustible (Kg/l)

7.- oc

ar

l G

G

Donde: : Coeficiente de exceso de aireGar : Cantidad real de aire (Kg/h)Gc : Consumo real de combustible (Kg/h)lo : Relación estequiometria de aire-combustible



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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Primer Ensayo (hc var iable y n c onstante.)

1. Comprobar el funcionamiento adecuado de los equipos que conforman el bancode ensayos.

2. Arrancar el motor, para lo cual se realizara los siguientes pasos: Prender el motor eléctrico primario.

Conectar la llave de transmisión de corriente desde el generador primariohasta el sistema de arranque del motor.

Conectar la dos llaves de alimentación ubicados en el motor de controlprimario (de arranque).

Poner la manija de arranque del tablero secundario (de carga) en “start”.

Arrancar el motor moviendo la palanca de excitación de corriente de freno.

Esperar que la palanca de excitación vuelva a su posición inicial.

Con la mariposa de gases del carburador establecer el régimen de velocidaddel motor igual a una velocidad previamente determinada.

3. Esperar que el motor alcance una temperatura de 70º C.4 Abrir la mariposa del carburador de tal manera que las r.p.m. del motor

alcancen su valor nominal nnom = 2500 r.p.m.5 Variando la posición de la mariposa de gases del carburador y sin variar la

carga del tablero de control y realizar las mediciones correspondientes.

Segundo Ensayo (hc cons tante y n var iable) 1. Realizar los pasos 1, 2 y 3 del primer ensayo .2. Variar la carga del reóstato del tablero de control(RPM)manteniendo la aperturade la válvula de mariposa en una posición estable para realizar las medidascorrespondientes de carga del motor.



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CALCULOS Y RESULTADOS

Datos técnicos

Cdtobera 0.96

dtobera 0.02 mAtobera 0.0003142 m2

Cdorificio 0.6dorificio 0.015 mAorificio 0.0001767 m2

to 26 °CPo 752 mmhg

ρ aire 1.1681382 kg/m3Angulo 0.7853982 rad

Cilindrada 0.000993 m3ρ Combustible 0.715 Kg/lt

Lo 14.7 kg/kgfreno brazo 0.323 m

ENSAYO 1

Condiciones: n(RPM) ----Variab le

∆ Hc(%) ----Cons tant e TH2O ------Cons tant e

Datos tomados:

N° n(RPM) ∆hc(%) F(kg) ∆s(cm H2O) ∆ V(cc) ∆ t(s) TE(°C) TS(°C) Pac(psi) Tac(°F) Voltaje A(amp)

1 3000 20 10.4 11.5 35.52 29 90 90 60 90 99 79

2 2700 20 11.3 10.7 35.52 30 84 86 58 92 96 763 2400 20 11.5 8.5 35.52 31.6 89 92 57 96 92 72

4 2100 20 11.6 8 35.52 32 83 86 55 100 91 73

5 1800 20 13 7.1 35.52 33.9 90 94 48 102 85 76

6 1500 20 14 5.9 35.52 51.6 80 84 40 102 80 72



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Resultados:

N° n(RPM) ∆hc(%) Gar(Kg/h) Gat(Kg/h) efvol (%) Gc(Kg/h) α Potencia(Kw) Pelec(Kw)

1 3000 20 63.3502 104.3965 0.6068 3.1527 1.3669 10.5525 7.8210

2 2700 20 61.1070 93.9569 0.6504 3.0476 1.3640 10.3191 7.2960

3 2400 20 54.4638 83.5172 0.6521 2.8933 1.2806 9.3349 6.6240

4 2100 20 52.8377 73.0776 0.7230 2.8571 1.2580 8.2390 6.6430

5 1800 20 49.7769 62.6379 0.7947 2.6970 1.2555 7.9143 6.4600

6 1500 20 45.3759 52.1983 0.8693 1.7719 1.7421 7.1026 5.7600

Graficas:



25

Nv=F(n)



26

α=F(n)



27

ENSAYO 2

Condiciones:n(RPM) ----Cons tant e

∆ Hc(%) ----Variab le

TH2O ------Cons tant e

Datos tomados:

N° n(RPM) ∆hc(%) F(kg) ∆s(cm H2O) ∆ V(cc) ∆ t(s) TE(°C) TS(°C) Pac(psi) Tac(°F) Voltaje A(amp)

1 2800 10 4.2 3 35.52 47.4 92 92 60 96 123 24

2 2800 20 11.6 11.8 35.52 23.2 86 88 59 102 111 77

3 2800 30 14.4 18.3 35.52 23 87 90 59 104 125 86

4 2800 40 15.2 20.9 35.52 20.7 89 90 56 106 134 92

5 2800 50 17 23.4 35.52 20.4 84 88 55 111 136 956 2800 60 19 26.1 35.52 16.7 82 86 55 112 143 100

Resultados:

N° n(RPM) ∆hc(%) Gar(Kg/h) Gat(Kg/h) efvol (%) Gc(Kg/h) α Potencia(Kw) Pelec(Kw)

1 2800 10 32.3563 97.4367 0.3321 1.9289 1.1411 3.9775 2.9520

2 2800 20 64.1712 97.4367 0.6586 3.9409 1.1077 10.9854 8.5470

3 2800 30 79.9143 97.4367 0.8202 3.9752 1.3676 13.6370 10.7500

4 2800 40 85.4028 97.4367 0.8765 4.4168 1.3154 14.3946 12.3280

5 2800 50 90.3664 97.4367 0.9274 4.4818 1.3716 16.0993 12.92006 2800 60 95.4375 97.4367 0.9795 5.4748 1.1859 17.9933 14.3000

Graficas



28

Nv=F(Ne)



29

α=F(Ne)



30



31

ANALISIS DE RESULTADOS

1. gráfica (nv vs n), notamos que conforme aumenta la velocidad de rotación n la

eficiencia volumétrica disminuye, esto se debe a que la resistencia hidráulica

aumenta conforme crece la velocidad de rotación del motor.

2. gráfica (alfa vs n), Se observa que alfa decrece pero de manera leve, ya que

en los motores E.CH alfa no puede variar mucho ya que sino la mezcla se

consumiría en una combustión sumamente incompleta, alfa decrece porque la

tendencia es que el régimen nominal se alcanza con alfa ligeramente menor a

la unidad.

3. gráfica (nv vs Ne), notamos que conforme aumenta la potencia, la eficiencia

volumétrica también aumenta, esto se debe a que a mayor potencia, la válvula

de mariposa se abre más, y esto reduce enormemente la resistencia hidráulica

y la fricción de la mezcla lo cual reduce las pérdidas de presión en la admisión

y esto es beneficioso.

4. gráfica (alfa vs Ne), Se observa una tendencia de subida hasta un punto

máximo, luego empieza a decrecer, esto es debido a que a máxima potencia

la combustión no es totalmente completa ya que de esta manera no se genera

tanto calor y entonces no se pierde volumen con gases residuales. Es por ello

que alfa en máxima potencia es menor a la unidad.

5. gráfica (nv vs hc), Notamos que cuando aumentamos la carga la eficiencia

volumétrica aumenta debido a que está relacionada con la apertura de válvula

que hace incrementar la perdidas hidráulicas en el sistema de admisión



32

CONCLUSIONES

La eficiencia volumétrica nv varía con el aumento de las rpm del motor. Su

tendencia es a disminuir. Esto es debido a que existe mayores pérdidas

hidráulicas y aumento de temperatura de la mezcla lo cual disminuyen ladensidad de la mezcla.

Nuestro motor ECH el coeficiente de exceso de aire es mayor que 1 para RPM

altas que muestra clara tendencia a economizar el consumo de combustible

como consecuencia de lo anterior.

A mayor carga, los motores E.C tienden a perder eficiencia volumétrica, debido

a la mayor temperatura en las paredes de los cilindros, en cambio los motores

E.CH tienden a elevar su eficiencia volumétrica ya que de esta manera la

friccion y resistencia hidráulica de la válvula de mariposa(órgano de control

E.CH), se encuentra totalmente abierta.

Para un mismo valor de RPM, los motores E.C tienen mayor coeficiente de

llenado que un motor E.CH.

La eficiencia volumétrica también depende de la apertura de la válvula que

eleva la presión de entrada.



33

MOTOR DIESEL LISTER PETTER

INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZADOS

Banco de pruebas motor Diésel Petter conectado con un freno eléctricoque está conectado a un tablero de control, este freno también es utilizadoal inicio como arrancador del motor.

Potencia Efectiva (Ne): 8.2HP/2000RPMCilindrada (Vh): 659 cm3 Cantidad de cilindros: 1

Relación de compresión: 16.5/1Tipo de combustible: Diésel B5Densidad de combustible: 0.850 gr/cm3

Densidad de agua: 1000 Kg/m3 Longitud de brazo: 305 mm

Manómetro.



34

Micrómetro, conectado a cremallera.

Dispositivo para medir el consumo de combustible por el métodovolumétrico.

Manómetros de mercurio.



35

Banco de frenado.

Tablero de control



36

PARAMETROS A CALCULAR

1.- )(273

6.13

10*

*464.0)º30(*8365.5h

Kg

T

P P

senS Go

o

ar

Dónde:

Gar : Cantidad real de aire (Kg/h)

oo T P , : Condiciones de la entrada de admisión (mmHg y ºC respectivamente)

S : Variación de presión estática en el ducto de admisión (cm H2O)

P : Factor de corrección en la admisión (cm H2O)

2.-h

Kg nV Gat aire H (***30 * )

Donde:

Gat : Cantidad de aire teórico (Kg/h)

VH : Cilindrada del motor (m3)

aire* : Densidad corregida del aire(Kg/m3)

n : rpm

3.-

273

273

760

*

To

Poaireaire

Donde:

aire*

: Kg/m3

Po : mmHg

To : °C

aire =1.293 Kg/m3

4.-Gat

Gar nv



37

Dónde:

nv: Eficiencia volumétrica o coeficiente de llenado

5.- .

83

8

23.0

1

comb Kg

aire Kg O H C lo

Donde:

C, H, O: Porcentajes gravimétricos de carbono, hidrogeno y oxigeno en elcombustible diesel.

6.- ct

V Gc **6.3

Donde:

Gc : Consumo real de combustible (Kg/h)

V : Variación de volumen (cm3)

t : Tiempo empleado en consumir V de combustible (s)

c : Densidad del combustible (Kg/l)

7.- oc

ar

l G

G

Donde:

: Coeficiente de exceso de aire

Gar : Cantidad real de aire (Kg/h)

Gc : Consumo real de combustible (Kg/h)

lo : Relación estequiometria de aire-combustible

8.- Coeficiente de llenado (eficiencia volumetrica) v

teorico

ar

v GG

9.- Momento efectivo: Me (N .m)

LF Me * (N.m)

F = fuerza en el dinamómetro (N)



38

L = brazo del eje hasta el dinamómetro (m)

10.- Potencia efectiva del motor Ne (kw)

9550

* nMeNe (kw)

Me = Momento efectivo (N.m), n= RPM



39

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Primer Ensayo (hc var iable y n c onstante.)

1. Comprobar el funcionamiento adecuado de los equipos que conforman el

banco de ensayos.

2. Arrancar el motor, para lo cual se realizara los siguientes pasos:

Prender el motor eléctrico primario.

Conectar la llave de transmisión de corriente desde el generador primario

hasta el sistema de arranque del motor.

Conectar la dos llaves de alimentación ubicados en el motor de control

primario (de arranque).

Poner la manija de arranque del tablero secundario (de carga) en “start”.

Arrancar el motor moviendo la palanca de excitación de corriente de freno.

Esperar que la palanca de excitación vuelva a su posición inicial.

Con la mariposa de gases del carburador establecer el régimen de

velocidad del motor igual a una velocidad previamente determinada.

3. Esperar que el motor alcance una temperatura de 70º C.

4. Regular la cremallera de tal manera que las r.p.m. del motor alcancen su valor

nominal nnom = 1500 r.p.m.5. Variando la posición de la cremallera según lo que marca el micrómetro y sin

variar la carga del tablero de control y realizar las mediciones

correspondientes.

Segundo Ensayo (hc cons tante y n var iable)

1. Realizar los pasos 1, 2 y 3 del primer ensayo.

2. Variar la carga del reóstato del tablero de control (RPM) manteniendo laposición del micrómetro anexo a la cremallera CONSTANTE (16 mm) para

realizar las medidas correspondientes de carga del motor .



40

CALCULOS Y RESULTADOS

Datos técnicos

D A T O S

to 18 °C

Po 752 mmhg

ρ aire 1.200252 kg/m3

Angulo 0.5235988 rad

Cilindrada 0.000659 m3

ρ Combustible 0.87 Kg/lt

Lo 14.25 kg/kg

freno brazo 0.305 m

ENSAYO 1

Condiciones: n(RPM) ----Variab le

∆ Hc(%) ----Cons tant e


Datos tomados:

N° n(RPM) ∆hc(mm) F(kg) ∆s(cm H2O) ∆ V(cc) ∆ t(s) ∆ P(cm) TE(°C) TS(°C) Pac(psi) Tac(°F) Voltaje(V) A(amp

1 2000 15 95 11.2 10 15 10.1 70 72 55 - 109 53.3

2 1800 15 103 10.5 9 15 9 70 72 38 - 108 52.8

3 1600 15 105 9.5 7.8 15 8 70 72 30 - 104 51

4 1400 15 107 8.6 6.7 15 6.7 70 72 25 - 98 48.3

5 1200 15 105 7.5 5.5 15 5.7 70 72 20 - 90 40.3

6 1000 15 98 6.3 4.2 15 4.8 70 72 18 - 80 39.2

Resultados:

N° n(RPM) ∆hc(mm) Gar(Kg/h) Gat(Kg/h) efvol (%) Gc(Kg/h) α Potencia(Kw)

1 3000 15 38.8037 71.1869 0.5451 2.0880 1.3042 60.6806

2 2700 15 36.4180 64.0683 0.5684 1.8792 1.3600 59.2115

3 2400 15 32.9821 56.9496 0.5791 1.6286 1.4211 53.6545

4 2100 15 29.8957 49.8309 0.5999 1.3990 1.4996 47.8419

5 1800 15 26.0975 42.7122 0.6110 1.1484 1.5947 40.2408

6 1500 15 21.9413 35.5935 0.6164 0.8770 1.7558 31.2984

Graficas:



41

Nv=F(n)



42

α=F(n)



43

ENSAYO 2

Condiciones: n(RPM) ----Cons tant e

∆ Hc(%) ----Variab le


Datos tomados:

N° n(RPM) ∆hc(mm) F(kg) ∆s(cm H2O) ∆ V(cc) ∆ t(s) ∆ P(cm) TE(°C) TS(°C) Pac(psi) Tac(°F) Voltaje A(amp)

1 1500 18 47 8.9 3.6 15 7.6 70 72 24 165 67 32.5

2 1500 17 73 9 4.7 15 7.5 70 72 32 167 83 40.8

3 1500 16 91 9 5.7 15 7.4 70 72 32 169 94 45.5

4 1500 15 106 8.9 7.1 15 7.3 70 72 32 170 102 49.8

5 1500 14 115 8.9 8.2 15 7.2 70 72 32 170 107 52

6 1500 13 118 8.9 9.3 15 7.1 70 72 30 172 108 52.5

7 1500 12 118 8.9 10.1 15 7 70 72 30 172 108 52.7

Resultados:

N° n(RPM) ∆hc(mm) Gar(Kg/h) Gat(Kg/h) efvol (%) Gc(Kg/h) α Potencia(Kw)

1 1500 0 30.9112 35.5935 0.8685 0.7517 2.8858 22.5157

2 1500 1 31.2616 35.5935 0.8783 0.9814 2.2355 34.9712

3 1500 2 31.2647 35.5935 0.8784 1.1902 1.8435 43.5942

4 1500 3 30.9203 35.5935 0.8687 1.4825 1.4637 50.78015 1500 4 30.9234 35.5935 0.8688 1.7122 1.2674 55.0916

6 1500 5 30.9264 35.5935 0.8689 1.9418 1.1176 56.5288

7 1500 6 30.9295 35.5935 0.8690 2.1089 1.0292 56.5288

Graficas:



44

Nv=F(Ne)



45

α=F(Ne)



46

nv=F(∆hc)



47

ANALISIS DE RESULTADOS

1. De la gráfica (nv vs n), notamos que conforme aumenta la velocidad de

rotación n la eficiencia volumétrica disminuye, esto se debe a que la resistencia

hidráulica aumenta conforme crece la velocidad de rotación del motor, ademásse produce un aumento de la temperatura en el ingreso de la carga fresca a la

que se añade el calentamiento adicional debido a la presencia de gases

residuales lo cual provoca una disminución de la densidad de la mezcla

ingresante por lo tanto menos masa de la mezcla trabajo en el cilindro

disminuyendo de esta manera la eficiencia volumétrica.

2. De la gráfica (alfa vs n),Se observa una caída de alfa, esto se debe a que

conforme se incrementa las r.p.m. el ciclo se realiza en un tiempo cada vez

más reducido dando menos oportunidad a que el cilindro se llene

completamente, menos todavía para que se produzca un exceso de aire, por lo

tanto el a disminuye significativamente.

3. De la gráfica (nv vs Ne), notamos que conforme aumenta la potencia la

eficiencia volumétrica disminuye, esto se debe a que la resistencia hidráulica

se mantiene constante pero además se produce un aumento de la temperatura

notable ya que ingresa mayor combustible lo que produce un calentamiento

adicional debido a la presencia de gases residuales lo cual provoca una

disminución de la densidad de la mezcla ingresante por lo tanto menos masa

de la mezcla trabajo en el cilindro disminuyendo de esta manera la eficiencia

volumétrica. Es decir entra menos aire debido a mayor calor en el motor.

4. De la gráfica (alfa vs Ne),Se observa una caída de alfa, esto se debe a queconforme se incrementa la potencia, la entrada de aire al cilindro es menor

(directamente proporcional) y el gasto de combustible es mayor. Sabemos que

es inversamente proporcional al valor del coeficiente de exceso de aire.



48

BIBLIOGRAFIA

Experimentación y Calculo de MCI, LASTRA, IMCI - UNI, Lima 1995.

Motores de Automóvil, JOVAJ, Editorial MIR, Moscú 1982.

Manual del Automóvil, ARIAS PAZ Editorial Dossat, Madrid 2001.



ANEXOS

Tabla para DIESEL B5

Documents

Informe 2 - Motor Ech