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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
Facultad de Tecnología
Carrera de Mecánica Automotriz
Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento
Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel
Nissan FD6-T
Presentado por:
Favio José Morales Calle
Tutor:
Ing. Ricardo Paz Zeballos
La Paz - 2014
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
Facultad de Tecnología
Carrera de Mecánica Automotriz
Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico
y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
PPrreesseennttaaddoo ppoorr::
FFaavviioo JJoossee MMoorraalleess CCaallllee
Requisito para la obtención del grado de
Licenciado en Mecánica Automotriz
DDiirreeccttoorr::
Ing. Cedric Rua Rodriguez -----------------------------------
TTrriibbuunnaall::
Ing. Juan F. Quispe Medrano -----------------------------------
Ing. Justiniano Zegarra Verastegui ----------------------------------
Ing. Víctor H. Herrera Cusicanqui ----------------------------------
TTuuttoorr::
Ing. Ricardo Paz Zeballos -----------------------------------
CCaalliiffiiccaacciióónn ----------------------------------
iv
Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Este proyecto está dedicado a:
Dios Todopoderoso, que me cuida siempre y me
da fortaleza para no darme por vencido y lograr
la culminación de una etapa de estudiante.
Mi familia, mis padres; Bernabé Morales y
Victoria Calle. Por su amor y dedicación. Ustedes
son el mejor y más grande ejemplo de sabiduría,
persistencia, esfuerzo y trabajo. Sin ustedes nada
de esto hubiera sido posible, a mis hermanas y
hermanos gracias por su comprensión
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Un agradecimiento para todos los docentes de la carrera
mecánica automotriz de la facultad de tecnología que
nos contribuyen con sus conocimientos y sabiduría, en
especial al ing. Ricardo Paz Zeballos asesor y tutor que
supo guiarme de la mejor manera en la realización de
este proyecto. Al compañero y amigo Efraín J. Mamani
que me ayudó a realizar la parte práctica en este
proyecto y a las personas que me apoyaron de una u
otra manera para culminar estos estudios con éxito.
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
El desarrollo del proyecto menciona de forma clara el Análisis práctico y teórico del
rendimiento mecánico para un motor de combustión interna diesel Nissan FD6-T, desde la
reparación de las partes más importantes hasta las pruebas y ensayos que se realizaron con
un dinamómetro hasta un análisis de los gases residuales de este motor, en la carrera de
Mecánica Automotriz de la Facultad de Tecnología.
El presente proyecto engloba una serie de capítulos los cuales siguen una secuencia
correcta para la evaluación del rendimiento mecánico y un análisis ambiental del motor de
combustión interna diesel Nissan FD6-T.
En el Primer Capítulo (Introducción), se realiza una introducción sobre los objetivos
del proyecto, antecedentes, situaciones y la justificación del porque es importante la
evaluación teórico práctica del rendimiento mecánico y el análisis ambiental del motor de
combustión interna diesel Nissan FD6-T en la carrera de Mecánica Automotriz.
En el Segundo Capítulo (Marco Teórico), dá el énfasis de la base teórica con que se
realizará el proyecto en conceptos claros de: Una descripción de los sistemas del motor diesel,
parámetros indicados y efectivos (que se aplica en la evaluación teórica del motor), el ciclo
de trabajo de un motor diesel, el estudio de los gases residuales, Además mostrar el
dinamómetro hidráulico que se utilizara, en síntesis la base teórica de cómo se lograran los
objetivos específicos planteados.
En el Tercer Capítulo (Marco Práctico), muestra las condiciones de funcionamiento
del motor de combustión interna diesel Nissan FD6-T y el concepto de lubricación definiendo
que el desgaste entre las piezas del motor es inevitable (visto en marco teórico), dando paso
a la reparación y el cambio de las partes más importantes del motor. Donde al final se denota
la calibración de la bomba de inyección y los inyectores.
En este capítulo, también se muestra claramente la instalación descripción y la operación del
dinamómetro hidráulico, donde menciona los pasos de la instalación del dinamómetro, el
acople de este al motor, la instalación de la recirculación de agua, la instalación de los sensores
para el software de Acuudyno y finalmente la descripción de la manipulación de este y la
realización de ensayos por barrido.
Y al final de este capítulo, trata del trabajo que se realizó en la evaluación de los gases
residuales y el análisis ambiental del motor de combustión interna diesel Nissan FD6-T
denotando los equipos que se usaron para realizar las pruebas con datos y resultados
confiables respecto a estas pruebas y ensayos.
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Cuarto capítulo (Cálculos y Resultados), muestra las mediciones que se realizó y el
cálculo de parámetros indicados y finalmente el cálculo del rendimiento mecánico así como
también el índice de elasticidad del motor reparado y el motor de referencia (motor según
manual) culminando con un resultado y los datos de cuadros y tablas adquiridas en esta parte.
Quinto capítulo (Conclusiones y Recomendaciones), se redacta las conclusiones según
el logro de cada objetivo específico (un párrafo para cada objetivo específico y un párrafo
como conclusión final); en la parte de recomendaciones indica conceptos para trabajos
futuros y sugerencias para realizar otros ensayos.
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Pág.
Dedicatoria IV
Agradecimientos V
Resumen VI
Índice VIII
Índice De Figuras XII
Índice De Cuadros XV
Índice De Tablas XVI
CAPÍTULO I 2
INTRODUCCIÓN 2
1.1 Antecedentes 2
1.2 Planteamiento del problema 3
1.2.1 Identificación del problema 3
1.2.2 Formulación del problema 3
1.3 Objetivos 3
1.3.1 Objetivo general 3
1.3.2 Objetivos específicos 3
1.4 Justificación 4
1.4.1 Justificación económica 4
1.4.2 Justificación ambiental 5
CAPÍTULO II 7
MARCO TEÓRICO 7
2.1 Principio de funcionamiento 7
2.1.1 Descripción de los sistemas 7
2.1.1.1 Sistema de alimentación 7
2.1.1.2 Sistema de distribución 10
2.1.1.3 Sistema de lubricación 10
2.1.1.4 Sistema de refrigeración 11
2.2 Diagnostico del motor 11
2.2.1 Concepto de desgaste (Lubricación) 12
2.3 Banco de pruebas (Dinamómetro) 14
2.3.1 Dinamómetro hidráulico 14
2.3.2 Dinamómetro MWD (Accudyno) 15
2.3.3 Numero de pruebas y grado de precisión 16
2.4 Índices del ciclo de trabajo 19
2.4.1 Parámetros indicados 19
2.4.2 Parámetros efectivos 22
2.4.3 Rendimiento 22
2.4.4 Rendimiento mecánico 22
2.4.5 Zona elástica de operación del motor 23
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
2.5 Análisis ambiental 24
2.5.1 Estudio de los gases residuales 25
2.5.2 Opacidad 26
2.5.3 Referencia en nuestro medio 27
2.6 Ciclo diesel 28
2.6.1 Proceso de admisión 29
2.6.2 Proceso de Compresión 31
2.6.3 Proceso de combustión 32
2.6.4 Proceso de expansión y escape 35
2.6.5 Diferencia entre ciclo real y ciclo teórico 36
CAPITULO III 39
MARCO PRACTICO 39
3.1 Caracterización del motor Nissan FD6-T 39
3.1.1 Inspección del estado del motor Nissan FD6-T 40
3.2 Rehabilitación del motor Nissan FD6-T 41
3.2.1 Desensamble de los elementos del motor 41
3.2.1.1 Desensamble del extremo superior 42
3.2.1.2 Desensamble del extremo frontal 42
3.2.1.3 Desensamble del extremo inferior 44
3.2.2 Limpieza de las partes del motor 46
3.2.3 Comprobación de las partes del motor 46
3.2.3.1 Comprobación de la culata 46
3.2.3.2 Comprobación del block del motor 47
3.2.3.3 Comprobación del cigüeñal 48
3.2.3.4 Comprobación de las válvulas y sus asientos 49
3.2.4 Armado del motor 50
3.2.4.1 Armado del extremo inferior 50
3.2.4.2 Ensamble de los pistones y bielas 51
3.2.4.3 Armado del extremo frontal 52
3.2.4.4 Armado del turbocompresor 52
3.2.4.5 Armado del extremo superior 53
3.2.5 Sistema de inyección de combustible 54
3.2.5.1 inspección de la bomba de alimentación 54
3.2.6 Reparación de la bomba de inyección 55
3.2.6.1 Desmontaje de la bomba de inyección 55
3.2.6.2 Armado de la bomba de inyección 60
3.2.6.3 Calibración de la bomba de inyección 64
3.2.7 Inyectores 67
3.2.7.1 Desmontaje de los inyectores 68
3.2.7.2 Armado de los inyectores 69
3.2.7.3 Calibrado de los inyectores 69
3.3 Instalación, descripción y operación del dinamómetro 69
3.3.1 Aplicación 69
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.3.2 Característica de operación 70
3.4 Instalación 71
3.4.1 Montaje del dinamómetro 71
3.4.2 Acoplamiento del motor al dinamómetro 72
3.4.3 Instrumentación 73
3.4.4 Sistema de recirculación de agua 75
3.4.5 Instalación de los sensores para el software de ACCUDYNO 76
3.5 Descripción del software 79
3.5.1 Pantalla 79
3.5.1.1 Pantalla principal 79
3.5.1.2 Ficha de datos 82
3.5.1.3 Gráficos 84
3.5.1.4 Listados 87
3.5.2 Procedimientos principales 89
3.5.2.1 Como realizar un ensayo 89
3.5.2.2 Configuración del sistema 90
3.5.2.3 Calibración del sistema 91
3.5.3 Configuración general 93
3.5.3.1 Configuración de señales 93
3.5.3.2 Configuración de canales 94
3.5.3.3 Configuración de instrumentos 96
3.5.3.4 Normas 97
3.6 Operación 97
3.6.1 Medición de la potencia (por Barrido) 98
3.6.2 Número de pruebas mínimo 101
3.7 Análisis de los gases residuales 104
3.7.1 Análisis de la opacidad 104
3.7.2 Aplicación del analizador de gases 105
CAPITULO IV 108
CALCULOS y RESULTADOS 108
4.1 Evaluación del ciclo de trabajo del motor Nissan FD6-T 108
4.1.1 Medición de la temperatura de aire en el proceso de admisión 108
4.1.2 Medición de la presión de aire en el proceso de admisión 108
4.1.3 Cálculo de la cantidad total de productos de combustión 109
4.1.4 Cálculo en cada punto del diagrama P-V del motor 110
4.1.4.1 Motor después de la reparación 110
4.1.4.2 Motor con datos del manual (asumiendo que es nuevo) 113
4.1.4.3 Comparación del diagrama P-V del motor (según manual y reparado) 117
4.1.5 Cálculo de parámetros indicados y efectivos 118
4.2 Cálculo del rendimiento mecánico 120
4.3 Cálculo de la zona elástica e índice de elasticidad 121
4.2.1 Diagramas característicos (según manual) 121
4.2.2 Diagramas característicos (pruebas del dinamómetro) 123
xi
Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
CAPITULO CINCO 127
CONCLUCIONES y RECOMENDACIONES 127
5.1 Conclusiones 127
5.2 Recomendaciones 131
BIBLIOGRAFIA A
ANEXOS B
Anexo"A" Manual De Calibración Del Motor Nissan FD6-T C
Manual Del Banco De Pruebas "Magasa" F
Anexo"B" Otras Pruebas Realizadas Con El Dinamómetro I
Anexo"C" Otras Pruebas Realizadas De opacidad S
Norma de gases residuales IBNORCA T
Anexo"D" Tablas que se usaron para el cálculo del ciclo de trabajo del motor U
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Pág.
FIGURA 1 Diagrama del Sistema de alimentación 7
FIGURA 2 Despiece de un Inyector 8
FIGURA 3 Bomba de alimentación 9
FIGURA 4 Turbo-compresor 9
FIGURA 5 Superficies cargadas separadas por un fluido 12
FIGURA 6 Superficies de los cuerpos que presentan irregularidades 13
FIGURA 7 Dinamómetro hidráulico 15
FIGURA 8 Esquema del motor sobrealimentado por turbocompresor 30
FIGURA 9 Diagrama del motor Nissan FD6-T 40
FIGURA 10 Motor Nissan FD6-T 41
FIGURA 11 Desensamble del extremo superior 42
FIGURA 12 Desensamble del carter 43
FIGURA 13 Sincronización del motor Nissan DD6-T 43
FIGURA 14 Desensamble de la bomba de inyección 43
FIGURA 15 Tamiz de coladera en el carter del motor 44
FIGURA 16 Desmontaje de los pistones 44
FIGURA 17 Desmontaje de las bancadas 45
FIGURA 18 Desmontaje del cigüeñal 45
FIGURA 19 Desmontaje de las partes de la culata 45
FIGURA 20 Verificación de planitud de la culata 47
FIGURA 21 Verificación de conicidad de los cilindros 47
FIGURA 22 Pistones en mal estado 48
FIGURA 23 Pistones nuevos 48
FIGURA 24 Comprobación de las válvulas y sus asientos 49
FIGURA 25 Esmerilizado de las válvulas 49
FIGURA 26 Armado de los cojinetes de bancada 50
FIGURA 27 Medición de la holgura de los cojinetes 50
FIGURA 28 Instalación de los pistones y anillas 51
FIGURA 29 Sincronización de la bomba de inyección y la distribución 52
FIGURA 30 Turbocompresor 52
FIGURA 31 Instalación del nuevo turbocompresor 53
FIGURA 32 Armado del extremo superior del motor 53
FIGURA 33 Bomba de inyección en línea 54
FIGURA 34 Desmontaje de la bomba de alimentación 54
FIGURA 35 Inspección de la bomba de cebado 54
FIGURA 36 Desmontaje del variador de avance 55
FIGURA 37 Desmontaje del variador de avance 55
FIGURA 38 Desmontaje del regulador 56
FIGURA 39 Desmontaje de los resortes y la tapa del regulador 56
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
FIGURA 40 Desmontaje de la tapa 56
FIGURA 41 Verificación del eje de levas y la cremallera 57
FIGURA 42 Desmontaje de los empujadores de los cilindros 57
FIGURA 43 Desmontaje del árbol de levas 57
FIGURA 44 Desmontaje de los émbolos 58
FIGURA 45 Desmontaje de los resortes y camisas 58
FIGURA 46 Desmontaje del asiento de válvulas 58
FIGURA 47 Desmontaje de la válvula de impulsión 59
FIGURA 48 Desmontaje de los cilindros 59
FIGURA 49 Desmontaje de la cremallera de regulación 59
FIGURA 50 Revisión de la caja de la bomba de inyección 60
FIGURA 51 Instalación de la cremallera de regulación 60
FIGURA 52 Émbolos y cilindros nuevos para la bomba 61
FIGURA 53 Instalación de la válvula de impulsión 61
FIGURA 54 Extractor del émbolo 61
FIGURA 55 Instalación del émbolo 62
FIGURA 56 Instalación del árbol de levas 62
FIGURA 57 Sentido de instalación del árbol de levas 62
FIGURA 58 Instalación de la tapa de cojinetes 63
FIGURA 59 Instalación de la tapa de cojinetes 63
FIGURA 60 Instalación del variador de avance 64
FIGURA 61 Instalación del regulador 64
FIGURA 62 Alineación de la tapa del regulador 64
FIGURA 63 Montaje de la bomba en el banco de pruebas 65
FIGURA 64 Calibrado de la pre-carrera 66
FIGURA 65 Prueba de faseo 66
FIGURA 66 Calibración del suministro de caudal 67
FIGURA 67 Desmontaje de los inyectores del motor 67
FIGURA 68 Inyectores en mal estado y conjunto de toberas 68
FIGURA 69 Desmontaje de los Inyectores 68
FIGURA 70 Calibrado de los Inyectores 69
FIGURA 71 Celda de carga fijado en el dinamómetro 70
FIGURA 72 Montaje del dinamómetro al piso 72
FIGURA 73 Acoplamiento motor – dinamómetro 72
FIGURA 74 Alineamiento motor - dinamómetro 73
FIGURA 75 Conexión de las mangueras al dinamómetro 73
FIGURA 76 Instalación de llave de paso 74
FIGURA 77 Montaje de la válvula de alivio y del manómetro 74
FIGURA 78 Esquema de la recirculación del agua 75
FIGURA 79 Sensor de carga y sensor de RPM 76
FIGURA 80 Cable de pulsador para el ensayo 76
FIGURA 81 Central atmosférica 76
FIGURA 82 Central de carga de carga 77
xiv
Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
FIGURA 83 Computadora para accudyno 77
FIGURA 84 Esquema conexión de sensores 78
FIGURA 85 Ficha de datos 82
FIGURA 86 Opciones de gráficos 86
FIGURA 87 Asignación de ejes “y” en el gráfico 87
FIGURA 88 Solapa grilla en opciones de gráfico 87
FIGURA 89 Calibración del torque 92
FIGURA 90 Solapa calibración del torque 92
FIGURA 91 Solapa de configuración de señales 93
FIGURA 92 Solapa de configuración de canales 94
FIGURA 93 Solapa de calibración 95
FIGURA 94 Solapa de Instrumentos 96
FIGURA 95 Solapa de Normas 97
FIGURA 96 Medidor de opacidad BEAR 104
FIGURA 97 Opacidad del motor Nissan FD6-T 105
FIGURA 98 Medidor de gases 106
FIGURA 99 Instalación de la termocupla 108
FIGURA 100 Medición de la temperatura en la admisión 108
FIGURA 101 Instalación del manómetro 108
FIGURA 102 Esquema del motor sobrealimentado por turbocompresor 113
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Pág.
Cuadro 1 Diagrama de distribución normal para obtener una prueba exitosa 18
Cuadro 2 Diagrama en coordenadas P-V del ciclo del motor 19
Cuadro 3 Diagrama indicado P-V del motor diesel 28
Cuadro 4 Diagrama del proceso de intercambio de gases de un motor diesel 29
Cuadro 5 Tendencias típicas del proceso de combustión en el motor diesel 33
Cuadro 6 Diagrama P-V del motor diesel (dif. Ciclo real y teórico) 36
Cuadro 7 Diagramas característicos del motor Nissan FD6-T 39
Cuadro 8 Pantalla de gráficos 84
Cuadro 9 Diagrama característico del ensayo en el motor 100
Cuadro 10 Interpretación de los ensayos (distribución normal) 102
Cuadro 11 Análisis de gases residuales 106
Cuadro 12 Diagrama del ciclo diesel con suministro de calor a P=cte. 117
Cuadro 13 Diagrama del ciclo diesel en condiciones: a nivel del mar y la Paz Bolivia 118
Cuadro 14 Zona elástica del motor Nissan FD6-T (según manual) 122
Cuadro 15 Diagrama de potencia y torque (corregido) vs rpm según el ensayo realizado 124
Cuadro 16 Zona elástica del motor (ensayo realizado de potencia y torque corregido) 124
Cuadro 17 Diagrama de potencia y torque (real) vs rpm según el ensayo realizado 125
Cuadro 18 Zona elástica del motor (ensayo realizado de potencia y torque real) 125
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Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
pág.
TABLA 1 Compuestos emitidos al medio ambiente 25
TABLA 2 Límites máximos de opacidad para motores diesel 28
TABLA 3 Datos técnicos del motor Nissan FD6-T 39
TABLA 4 Datos técnicos para la calibración del caudal 66
TABLA 5 Datos de la calibración del caudal en (cc) 67
TABLA 6 Barra de botones en la pantalla principal 80
TABLA 7 Barra de botones 85
TABLA 8 Tabla con valores adquiridos (ejemplo) 88
TABLA 9 Promedio de máximos y mínimos 89
TABLA 10 Valores adquiridos en el ensayo del motor 99
TABLA 11 Promedio de máximos y mínimos del ensayo en el motor 99
TABLA 12 Ensayos previos realizados en el motor 101
TABLA 13 Pruebas del analizador de gases 106
TABLA 14 Ciclo de trabajo del motor en condiciones a: Nivel del mar y de La Paz 117
TABLA 15 Rendimiento mecánico de diferentes motores 121
TABLA 16 Datos del diagrama característico del motor Nissan FD6-T 122
TABLA 17 Datos adquiridos del ensayo realizado con el motor y el dinamómetro
1 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
2 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
INTRODUCCIÓN
El motor diesel es un motor térmico de combustión interna cuyo encendido se logra
por la temperatura elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro.
Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1895, del cual deriva su nombre. Fué
diseñado inicialmente y presentado en la feria internacional en 1900 en Paris como el primer
motor para “biocombustible”, como aceite puro de palma o de coco. Diesel también
reivindico en su patente el uso de polvo de carbón como combustible. Al presente se
desarrollan nuevas tendencias de motores que usan combustibles alternativos con el
propósito de preservar el medio ambiente y el ecosistema.
La experimentación y estudios en motores de combustión interna para su desarrollo
solo eran posibles en fábricas de motores, en la actualidad esto no es así, son las universidades
o casas superiores de estudio donde se concentra este estudio, en este caso, la carrera de
Mecánica Automotriz de la Facultad de Tecnología en la Universidad Mayor de San Andrés,
centra y realiza estudios de motores de combustión interna; es por ello que la evaluación
teórico-práctica del rendimiento mecánico de un motor es necesaria y la comparación de
estos parámetros dará datos importantes a nuestro medio, que nos orientara a tomar
previsiones del cuidado de los motores y procedente de los vehículos, esto acompañado del
estudio de un análisis ambiental.
1.1 Antecedentes
La constante evolución o el avance tecnológico de motores de combustión interna y
la fabricación de unidades a gran escala o por cantidad de producción destinada al sector
automotriz, hicieron que su estudio sea permanente debido a grandes factores principales
como son: La pérdida de potencia, consumo de combustible, el rendimiento efectivo y la
contaminación ambiental.
En talleres de la ciudad de La Paz-Bolivia, realizan reparaciones de motores sin un
enfoque analítico ni experimental. En este aspecto la falta de estudio y pruebas que no se
realizan en los motores diesel después de una reparación de las partes más importantes, de
un motor, no se sabe cuánto se recupera en parámetros que inciden en el buen
funcionamiento de estos motores y los vehículos.
En la carrera de Mecánica Automotriz de la Facultad de Tecnología, en el área de
motores, en gran parte las tesis y proyectos presentados realizan estudios en motores de
combustión interna, sin ver las necesidades de los trabajos que se realizan en talleres
automotrices que están fuera de la universidad; para aumentar la eficiencia del parque
automotor al no contar con datos experimentales adecuados, la mayoría de su estudio es
limitado y teórico, además es por ello que ahora con este proyecto se contribuirá al
mantenimiento de los motores diésel.
3 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
1.2 Planteamiento del problema
1.2.1 Identificación del problema
Debido a que el motor diesel, se usa en forma tan extensa y generalizada, es necesario
comprender a cabalidad las características de funcionamiento en cuanto a los parámetros se
refiere. Como en talleres fuera de la universidad, realizan reparaciones de motores diésel sin
un análisis practico-teórico y después de ello se desconoce los resultados de mejora obtenida
en la reparación, se necesita determinar el rendimiento mecánico y realizar el análisis
ambiental de un motor diesel, considerando los parámetros en función a la altura de ciudad
de La Paz, esto necesariamente a fin de optimizar las operaciones y más aún si está vinculada
al medio ambiente y económico.
1.2.2 Formulación del problema
La situación descrita configura un problema de investigación que debe ser atendido
desde un punto de vista técnico, teórico y práctico a fin de identificar las medidas que
permitan revertir la situación problemática detectada (conocer y determinar el rendimiento
mecánico y el análisis ambiental de un motor diesel después de una reparación), para cuyo
efecto se formula la interrogante que, de hecho, se constituye en el problema de
investigación: ¿Cómo evaluar un motor diésel para obtener datos tanto prácticos
(experimentales) como teóricos del rendimiento mecánico y realizar un análisis ambiental
después de una reparación completa de las partes más importantes?.
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
Realizar la evaluación teórico, práctica del rendimiento mecánico y el análisis
ambiental, después de la reparación de un motor diesel (Nissan FD6-T).
1.3.2 Objetivos específicos
Analizar las condiciones de funcionamiento del motor Nissan FD6-T.
Reacondicionar el motor diesel Nissan FD6-T.
Instalación, adaptación del dinamómetro y el acoplamiento de este al motor para sus
respectivas pruebas.
Evaluar la potencia, el torque y otros parámetros del motor realizando ensayos por
barrido (aceleración y desaceleración) mediante el uso de dinamómetro hidráulico.
Realizar el análisis de los gases residuales del motor Nissan FD6-T después de su
reparación.
Evaluar el ciclo diesel en el motor Nissan FD6-T, con parámetros experimentales para
las condiciones normales de La Paz-Bolivia.
Pruebas de funcionamiento y análisis de resultados.
4 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
1.4 Justificación
El proyecto es de tipo de desarrollo, se realizará el estudio y trabajo de mejorar en
la práctica la obtención de parámetros que nos permitan analizar el funcionamiento del
motor después de una reparación de las partes más importantes, en este caso del motor diesel
Nissan FD6-T.
Definiendo al estudio de los parámetros de funcionamiento de un motor de
combustión interna como toda manifestación cuantificable que determina el estado del
motor; se puede definir a los parámetros cuantificables de motor como la investigación de
los síntomas y acontecimientos que llevan a la determinación de fallos causantes de una
irregularidad en el motor, que se presenta normalmente como una disminución de las
prestaciones. Estas manifestaciones pueden ser variables básicas como: masa, tiempo,
temperatura o variables derivadas como: potencia, torque, fuerza, energía o una
combinación de las anteriores variables como: Consumo de combustible. Algunas de estas
variables son obtenidas de forma directa y otras indirectamente como en el caso de la
potencia efectiva.
Puede establecerse entonces que la determinación de los parámetros de
funcionamiento del motor puede conllevar a la investigación de: la pérdida de potencia
debido a otros factores como el estado mecánico del motor, la presión atmosférica, consumo
de combustible, contaminación de gases residuales, etc.
Estos parámetros no son posibles obtenerlos en talleres, ya que estos datos o ensayos
no son fiables, esto es debido a que, no se toman en cuenta en la recepción de datos variables
como la temperatura ambiente, densidad del aire, presión atmosférica, ventilación, etc. para
ello se requiere necesariamente un dinamómetro y un analizador de gases, con la utilización
de estos equipos se justifica la importancia de la evaluación del rendimiento mecánico del
motor Nissan FD6-T.
La carrera de Mecánica Automotriz cuenta con una gama de instrumentos que sirven
para una unidad investigativa, estos instrumentos serán aprovechados, con la información
de su uso, por otro lado los equipos e instrumentos como el analizador de gases y
dinamómetro estarán relacionados, se centrará y se realizarán estudios en el motor diesel
Nissan FD6-T con un grado de fiabilidad incuestionable, debido al trabajo realizado.
1.4.1 Justificación económica
En automoción, las desventajas iníciales de estos motores (principalmente son: precio,
costos de mantenimiento y prestaciones).
Las pérdidas económicas originadas no sólo por las demoras en el trabajo por efecto
de las paradas imprevistas debidas a los fallos en el motor diésel, sino también por el
deterioro prematuro de partes, hace necesario realizar estudios experimentales que permitan
evaluar el desempeño del motor diesel Nissan FD6-T y poder ver cuánto de potencia se
5 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
recupera después de una reparación de las partes más importantes y así reducir las
probabilidades de que se ocasionen averías importantes en el motor con el siguiente beneficio
por la disminución del costo de reparación y la reducción del tiempo inactivo.
1.4.2 Justificación ambiental
Con el desarrollo del proyecto se podrá aportar al conocimiento de datos calculados
experimentalmente (mediante la práctica de mediciones; de opacidad y el uso de un
analizador de gases), sobre el comportamiento de los gases residuales de un motor diesel
después de una reparación completa de las partes más importantes y con ello se podrá
contribuir al uso racional de recursos y materiales.
Logrando una disminución relativa de los desechos y un menor flujo de líquidos y
fluidos contaminantes hacia el medio. Tal situación justifica su aplicación desde el punto de
vista ambiental.
6 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
7 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
MARCO TEÓRICO
Un motor diesel constituye una máquina termodinámica formada por un conjunto
de piezas o mecanismos fijos y móviles, cuya función principal es transformar en energía
mecánica o movimiento, la energía química que proporciona la combustión de una mezcla
de aire y combustible diesel, para que se pueda realizar un trabajo útil. Este trabajo se
transmite mediante el desplazamiento lineal de un émbolo, transformándolo en un
movimiento rotativo que impulsa a su vez al cigüeñal, mediante el mecanismo biela –
manivela. De esta manera se consigue transformar mediante un proceso de combustión la
energía química almacenada en un combustible en energía mecánica, que también es la base
de todo motor térmico. 1
2.1 Principio de funcionamiento
El motor diesel funciona mediante la ignición (quema) del combustible al ser
inyectado en una cámara de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la
temperatura de auto combustión, sin necesidad de chispa. La temperatura que inicia la
combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo
motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de
compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta
temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta
combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón
hacia el punto muerto inferior (PMI).2
2.1.1 Descripción de los sistemas
2.1.1.1 Sistema de alimentación
11 FFuueennttee:: MMoottoorr ddiiéésseell DDee WWiikkiippeeddiiaa,, eenncciiccllooppeeddiiaa lliibbrree
2Fuente: J.M. Alonzo Pag. 374
Fuente: manual Nissan
FIGURA 1: Diagrama del Sistema de alimentación
8 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
El sistema de alimentación es el encargado de suministrar el combustible necesario para el funcionamiento del motor, pudiéndose diferenciar dos circuitos.
1. Circuito de baja presión: Encargado de enviar el combustible desde el depósito en
que se encuentra almacenado a la bomba de inyección.
El circuito queda formado así (figura 1):
Depósito de combustible.
Bomba de alimentación.
Filtro.
2. Circuito de alta presión: Encargado de impulsar el combustible a una presión
determinada para ser introducido en las cámaras de combustión. El circuito queda formado
de la siguiente manera.
Bomba de inyección: Se encarga de bombear a presión y repartir la cantidad necesaria
de combustible a cada cilindro. Desde la bomba misma hasta los extremos de los inyectores,
la línea de admisión se convierte en un sistema de alta presión que según la inyección varía
entre 195 y 250 bar No obstante, la bomba misma tiene una parte de baja presión (bomba
de alimentación) y una válvula de rebose para el retorno al tanque del diésel excedente.
Inyectores: Consta de dos partes: porta-inyector y el inyector propiamente dicho.
Bomba en línea: Se denomina principalmente bomba de inyección lineal debido a que sus
elementos de bombeo se encuentran en línea y se caracteriza porque el número de elementos
debe ser igual al número de cilindros, las levas están desfasadas según la distribución de la
inyección de combustible para cada cilindro.
La presión en este tipo de bomba está dada por la válvula de retención y por la fuerza
del muelle ubicado en el inyector. La inyección se debe dar a cabo al superar la presión ya
mencionada y pulverizar el combustible mezclándolo correctamente con el aire y así obtener
una mejor combustión.
Fuente: wwwsabelotodo.org
FIGURA 2: Despiece de un Inyector
9 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Los elementos de esta bomba se alojan en una carcasa y reciben movimiento del árbol
de levas de la propia bomba, a través de un impulsor de rodillo.
El eje de levas gira a la mitad de vueltas que el cigüeñal, para que se produzca una
inyección por cilindro cada dos vueltas del cigüeñal. Cada una de las levas acciona un taqué,
que gracias a un rodillo se aplica contra la leva, obligado por un muelle. El empujador a su
vez acciona el émbolo en el interior del cilindro, que recibe el combustible a través de varias
canalizaciones.
Turbo-compresor: Para sobrealimentar los motores se utilizan los turbo-compresores, estos
dispositivos aprovechan la energía de los gases de escape para mover una turbina en cuyo
eje está acoplado un compresor de hélice tal y como se muestra en la fig. 4.
Una mejora del motor Nissan FD6 al motor Nissan FD6-T es que este último lleva
incorporado un sistema de sobre alimentación esto para que desarrolle mayor rendimiento
con menos combustible, que fuerce el aire dentro del motor a una presión más alta que la
atmosférica.
Fuente: wwwsabelotodo.org
Fuente: wwwsabelotodo.org
FIGURA 3: Bomba de alimentación
FIGURA 4: Turbo-compresor
10 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Funcionamiento del Turbo-compresor.
Luego que se produce la combustión, los gases del escape penetran en la caja donde
se encuentra la turbina, y aplican fuerza a las hélices de la misma haciéndola girar y después
continúan su camino hacia el sistema de escape.
En el lado opuesto del eje de la turbina se encuentra el compresor del turbo. El
compresor absorbe aire de la atmósfera y lo comprime para aumentar esta presión.
Seguidamente, el aire comprimido es enviado al múltiple de admisión y a los cilindros.
2.1.1.2 Sistema de distribución
Es el sistema que coordina los movimientos del conjunto móvil para permitir el
llenado de los cilindros con la mezcla aire-combustible, su encendido y el vaciado de los
cilindros, a fin de aprovechar al máximo la energía química del combustible.
La función del sistema de distribución es la de permitir la apertura y cierre de las
válvulas en forma sincronizada con los desplazamientos del pistón. Los engranes del sistema
de distribución dan la relación de movimientos del cigüeñal con el árbol de levas. Los
engranes del cigüeñal y árbol tienen marcas del fabricante que deben ser sincronizadas al
montar los engranajes.3
2.1.1.3 Sistema de lubricación
La lubricación forma una parte fundamental de las operaciones del mantenimiento
preventivo que se deben realizar al vehículo para evitar que el motor sufra desgastes
prematuros o daños por utilizar aceite contaminado o que ha perdido sus propiedades. La
lubricación tiene varios objetivos. Entre ellos se pueden mencionar los siguientes:
Reducir el rozamiento o fricción para optimizar la duración de los componentes.
Disminuir el desgaste.
Reducir el calentamiento de los elementos del motor que se mueven unos con
respecto a otros.
Circuito de lubricación en el motor
Cuando la bomba de aceite entra en funcionamiento, esta succiona el aceite a través
de la coladera que está colocada en la parte inferior del cárter y lo envía al filtro de aceite,
de aquí el aceite pasa entre conductos y pasajes, éste al pasar bajo presión por los pasajes
perforados, proporciona la lubricación necesaria a los cojinetes principales del cigüeñal, las
bielas, los balancines y los pernos de los balancines. Las paredes de los cilindros son lubricados
por el aceite que escurre de los pernos de las bielas y de sus cojinetes.
Para permitir que el aceite pase por los pasajes perforados en el bloque del motor y
lubrique el cigüeñal, los cojinetes principales tienen agujeros de alimentación de aceite, de
modo que a cada rotación de éste permite el paso del aceite. Después de que el aceite ha
3 Fuente: Manual Nissan
11 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
sido forzado hasta el área que requiere lubricación, el aceite cae nuevamente hasta su
depósito, listo para ser succionado por la bomba y utilizado otra vez.4
2.1.1.4 Sistema de refrigeración
En el interior del motor se alcanzan temperaturas increíbles de hasta 2000 °C. El
sistema de refrigeración está diseñado para disipar parte de la temperatura generada a través
del proceso de combustión del motor, por lo que debe:5
Absorber
Circular
Controlar
Disipar el calor acumulado
El sistema de refrigeración está diseñado para mantener una temperatura homogénea.
Si el sistema no cumple los requisitos que se exigen puede producir los siguientes efectos:
Desgaste prematuro de partes por sobrecalentamiento, en especial en el pistón con
la pared del cilindro.
Daños a componentes del motor o accesorios (radiador, bomba de agua, block del
motor, bielas, cilindros, etc.).
Corrosión de partes internas del motor.
Entrada de refrigerante a las cámaras de combustión.
Fugas de refrigerante contaminando el aceite lubricante.
Evaporación del lubricante.
Formación de películas indeseables sobre elementos que transfieren calor como los
ductos del radiador.
Sobre-consumo de combustible.
Formación de lodos por baja o alta temperatura en el aceite lubricante.
2.2 Diagnóstico del motor
Se debe tener en cuenta que la industria automotriz es la industria más grande que
existe en el mundo y la que más trabajo genera, por ende el funcionamiento y
mantenimiento que se suministre al motor dependerá de las personas que están a cargo.
En la mayor parte de los motores solo se utiliza eficazmente del 23 al 35% de la
energía suministrada por el combustible a los cilindros, el resto se disipa en pérdidas
termodinámicas y mecánicas entre las que se cuenta la fricción, de tal modo que en el par
anillo - émbolo se tiene casi la mitad de estas pérdidas.6 A continuación se establece la noción
de desgaste inevitable mediante el concepto de lubricación, el cambio de las piezas más
importantes que se realizarán y posteriormente la reparación del motor Nissan FD6-T por el
desgaste generado en motores de este tipo desde el inicio de su funcionamiento.
4 Fuente: Manual Nissan 5 Fuente: J.M Alonso; Pág. 201 6 Fuente: M.S.Jovaj; Cap.VIII; Pág. 167
12 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
2.2.1 Concepto de desgaste (Lubricación)
El término lubricación se refiere al proceso en el que un fluido se introduce entre las
superficies en contacto de dos cuerpos con movimiento relativo que rozan unidos por una
carga, y este fluido forma una película de separación física entre las superficies de los cuerpos,
que reduce la fuerza de deslizamiento y con ello el desgaste mutuo.
En el proceso de lubricación intervienen muchos factores diferentes que hacen de él
un tema complejo, no obstante, trataremos las cuestiones principales que permitan
comprender su naturaleza.
En la figura 5 de los cuerpos (A) y (B) se muestran esquemas elementales, algo
exagerados para facilitar la comprensión, de dos superficies cargadas, separadas por un
fluido, en la primera parte de la figura de manera estática, no hay movimiento relativo, y
luego en la segunda parte de la figura de manera dinámica con movimiento relativo.
Estado estático
Es evidente que en este estado donde no hay movimiento relativo, el concepto de lubricación
pierde el sentido, no obstante, sirve como punto de partida para facilitar la explicación del
proceso dinámico.
Observe en la figura 5 que la película de fluido se ha representado en láminas. Estas
láminas representan las capas elementales de las que está constituido. La película tiene un
espesor h que corresponde a la distancia a la que están separados los cuerpos A y B.
De esta forma, hemos supuesto que la carga P no es suficiente para retirar todo el fluido de
entre las superficies de contacto, y este es capaz de mantener cierta distancia entre ellas. En
realidad este estado representado es solo temporal, con el paso del tiempo el fluido irá
siendo expulsado de la unión por la fuerza P hasta que el contacto superficial se establezca.
La distancia h y su tiempo de duración dependerán principalmente de la viscosidad del fluido.
Estado dinámico.
Veamos por qué la capa de fluido hace el contacto "resbaloso".
En la segunda parte de la fig. 5 del cuerpo (B) puede verse cómo se comportan las
capas elementales del fluido al moverse uno de los cuerpos a la velocidad V.
Fuente: wwwsabelotodo.org
FIGURA 5: Superficies cargadas separadas por un fluido
13 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Se ha supuesto que las capas adyacentes a cada cuerpo están adheridas a ellos, y por
tanto, se mueven a sus mismas velocidades.
La naturaleza "fluida" de la película, donde no existe rigidez total de la masa que la
constituye, hace que con muy poca resistencia, unas capas elementales puedan deslizarse
sobre las otras, trayendo como resultado una elevada facilidad de movimiento; el cuerpo A
virtualmente "flota" en el fluido sin contacto con el cuerpo B.
Ahora; teniendo en cuenta lo tratado en el estado estático con respecto al tiempo de
permanencia del fluido en la unión, si no se suministra de manera constante, nuevo fluido,
la capa terminará muy fina o desaparecida y el contacto sólido-sólido tarde o temprano se
produce, con el consecuente aumento de la resistencia al movimiento, y con ello, el desgaste
de las superficies.
Para el análisis de la lubricación hecho hasta aquí hemos considerado que:
Las superficies de contacto son perfectamente planas.
La carga P es constante.
La viscosidad del fluido es constante.
La velocidad V es constante.
La expulsión del fluido de la unión solo depende de la viscosidad.
Estas consideraciones hacen que la lubricación pueda tener solo dos estados:
1. Existe la capa fluida, no hay contacto, la lubricación es perfecta.
2. La capa no existe, hay contacto, no hay lubricación.
En la práctica estas consideraciones no son reales y el problema es más complejo
veamos. Empecemos por decir que en las condiciones reales los factores involucrados en el
proceso de lubricación se apartan del tratamiento teórico hecho, veamos:
Aun con mecanizado muy fino, las superficies de los cuerpos presentan
irregularidades, es decir, puntos más salientes y más bajos del plano promedio de la
superficie (figura 6) dejados por las herramientas de mecanizado.
En la mayoría de los casos la carga P (figura 5) no es constante, por lo que la tendencia
a expulsar el fluido de la unión, con la consecuente disminución del espesor de la
capa de fluido, pueda ser mayor o menor en diferentes instantes de tiempo.
La viscosidad de los fluidos no es constante y depende en gran medida de la
temperatura.
La tendencia a la expulsión del fluido de la unión no depende solo de la viscosidad,
aquí interviene también la naturaleza del fluido.
Fuente: wwwsabelotodo.org
FIGURA 6: Superficies de los cuerpos que presentan irregularidades
14 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Estos elementos adicionales agregados al proceso real del movimiento producen
estados intermedios de la lubricación, que hacen inevitable el desgaste de las piezas en
contacto es por ello que en el motor Nissan FD6-T se hará una rehabilitación de las partes
más importantes para el buen funcionamiento y sus respectivas pruebas.7
2.3 Banco de pruebas (Dinamómetro)
Por definición la palabra dinamómetro viene del vocablo griego y es la conjunción
de “dinamo” que significa “potencia en movimiento” y “metro” es forma de “medir”. Para
propósitos particulares podemos decir que es una máquina que sirve para medir una fuerza
o un par.8
Existen diversos tipos de dinamómetros los cuales se diferencian principalmente por
su principio de funcionamiento. Para este proyecto se utilizara un dinamómetro hidráulico
ya que fue adquirida con recursos de IDH y con ello también se realizaron las pruebas
correspondientes.
2.3.1 Dinamómetro hidráulico
Un dinamómetro de motor hidráulico es un dispositivo diseñado para medir y
absorber la potencia de salida del motor. Se requiere de la regulación de un caudal de agua
variable con una presión del agua para absorber la energía mecánica y extraer el calor
generado por este proceso.
Este dinamómetro está formado por un rotor con paletas semielípticas en forma de
bolsas, las cuales, al girar arrastradas por el eje del motor producen un movimiento toroidal
intenso en el agua existente en la cavidad formada por el rotor y el estator.
Con lo que se transmite cantidad de movimiento desde el primero al segundo,
tendiendo a hacer girar a la carcasa, lo que forma un par resistente al giro del rotor, ya que
este acoplamiento hidráulico entre ambos elementos produce la transmisión del par del eje
a la carcasa.
La medida de este par se puede realizar añadiendo un brazo rígido a la carcasa, al
final de este se colocan pesos suficientes para contrarrestar el giro y multiplicando la fuerza
ejercida por estos pesos por la distancia al eje del rotor se obtendría el par resistente al
movimiento.
7 Fuente:www.sabelotodo.org “Lubricación” 8
Fuente: (http://www.allcat.biz/mesurez/espanol/default/item_id=890_Dinam%20metros%20hidr%20ulicos.php)
15 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
En la práctica esto solamente se realiza para calibrar el freno, ya que conviene que la
medida se realice automáticamente, para poder ensayar de una manera continua y permita
la regulación lo más completa que se pueda del freno. Para tal fin, al estator o carcasa, se le
coloca una celda de carga fijada a la bancada del freno, dicha celda trabajara a compresión
según sea la localización respecto al eje. Siendo la distancia de su posición una constante
añadida al sistema de control, al igual que el par provocado por los elementos de fricción,
como es el caso de los rodamientos que aguantan el rotor; que ayudará al par de frenado
para que se iguale al del cigüeñal.9
2.3.2 Dinamómetro MWD (Accudyno)
ACCUDYNO es un sistema destinado a medir la potencia, el torque y otros
parámetros de motores realizando ensayos por barrido (aceleración o desaceleración).
Mediante el uso de sensores, amplificadores y una placa de adquisición de datos
captura en tiempo real las diversas variables del motor almacenándolas en un archivo. Con
este sistema se puede Configurar alarmas para alertar sobre variaciones de las mismas fuera
de los límites preestablecidos.
Este sistema nos permite compensar las variaciones de temperatura, presión
atmosférica, humedad y obtener la potencia normalizada utilizando el Factor de Corrección.
El mismo se calcula automáticamente a partir de los datos ingresados mediante una central
atmosférica. A continuación se dará una descripción de las especificaciones del sistema.10
Hardware
El equipo consta de:
Sensores, incluyendo Sensor de RPM. Captor con cable y conector. Imán (según el
tipo de sensor) Celda de carga con cable y conector.
Cable serial de conexión a PC
Fuente de alimentación
Cable con pulsador y conector.
9 Fuente:www.sabelotodo.org 10 Fuente: Sistema de adquisición de daros Accudyno
Fuente: wwwsabelotodo.org
FIGURA 7: Dinamómetro hidráulico
16 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Central atmosférica para la captura de presión, humedad, temperatura del ambiente
y cálculo automático de Factor de Corrección.
Memoria USB de instalación con este manual y guías de instalación.
Software
El software es ACCUDYNO. Que tiene las siguientes características:
Adquisición de datos desde el banco de pruebas
Cálculo de potencia.
Cálculo de Potencia y torque corregidos por condiciones atmosféricas.
Grafica los datos adquiridos.
Comparación de gráficos de varios ensayos simultáneamente.
Muestra una tabla con los datos adquiridos.
Almacena las variables adquiridas desde la placa de adquisición en archivo que puede
ser consultado en cualquier momento.
Panel de instrumentos con 1 tacómetro y 8 variables más.
Posibilidad de conexión a central atmosférica para captura de Presión, Humedad,
temperatura ambiente y cálculo automático de Factor de Corrección.
Almacenamiento de datos adicionales e informativos del motor.
Personalización de colores, límites, cantidad de decimales.
2.3.3 Número de pruebas y grado de precisión11
Distribución de las medidas y errores
Los ensayos que se realizaran, serán de la misma manera y bajo las mismas
condiciones, los datos obtenidos poseerán cierta discrepancia unos con otros pero al final de
realizado los ensayos, el valor a ser reportado debe ser uno solo. Para ello como estamos
relacionados con las medidas recurrimos a la estadística.
Ningún instrumento o equipo de medición es totalmente exacto, en consecuencia
toda medida lleva consigo un cierto grado de incertidumbre debiendo expresarse de la
forma:
XXX
Conceptos de medición
El Valor verdadero es una magnitud, a la cantidad que expresa el valor absoluto de
la misma; cuando la magnitud a medir es una variable discreta, es posible conocer el valor
verdadero sí se tiene como referencia.
La Exactitud señala el grado en que un valor experimental iX o un valor promedio
__
X Se acercan al valor verdadero u .
La precisión Indica el grado de concordancia entre el valor experimental es decir
cuando se aproximan unas a otras.
Serie de medidas: son los datos obtenidos en las pruebas donde estas son precisas
puesto que la diferencia entre ellas es pequeña y, son además exactas por cuanto se hallan
cerca del valor verdadero.
11 Fuente: Eduardo huayta “Medidas y errores” capitulo II; 2da edición.
17 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
El error absoluto del conjunto es la diferencia entre el valor medio o experimental y el valor
verdadero. uxE i
El error relativo es el cociente del error absoluto entre el valor medio o experimental
ix
E
El error relativo porcentual es el error relativo multiplicado por 100: 100*%
Los errores sistemáticos son errores que afectan el resultado de una medida en la misma
proporción y signo (sesgo) es decir al medir repetidas veces siempre se cometen mismo error.
Los errores casuales fortuitos son errores que ocurren de modo casual y no pueden
controlarse ni conocerse con anticipación las causas que originan estos errores son difíciles de
descubrir, algunos de ellos son: Los cambios bruscos de la temperatura del ambiente, La
presencia de corrientes de aire, El cansancio del observador luego de varias horas de trabajo,
donde todas estas disminuye la capacidad visual y la rapidez de los reflejos.
Población y muestra es un conjunto de objetos reales o conceptuales y principalmente
mediciones puede ser infinita o finita. En nuestro caso la población y las muestras son finitas
porque es un número de medidas que se pueden efectuar con el dinamómetro.
Conceptos estadísticos
Medidas de dispersión (Varianza y Desviación estándar)
El conjunto de medidas de las pruebas que se realizaran de la misma manera, en
ausencia de errores sistemáticos, se caracterizan porque no todas son iguales, esto debido a
errores fortuitos que no pueden evitarse, de manera que dichas medidas se encuentran al
alrededor del valor medio o el valor verdadero con cierta dispersión. Si bien el valor medio
reporta un valor más confiable, no nos dice nada acerca del grado de dispersión de las
medidas. La cuantificación de dicho grado de dispersión se efectúa mediante indicadores
estadísticos como la varianza y la desviación estándar.
Para medir el grado de dispersión se emplean los cuadrados de las desviaciones con
respecto al promedio, definiéndose de esta manera la varianza de la muestra.
Varianza:
1
2__
12
n
xx
si
n
i
Como medida de la dispersión se emplea la desviación estándar que es la raíz
cuadrada de la varianza.
Desviación estándar:
1
2__
1
n
xx
si
n
i
18 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Para analizar la distribución de las medidas, se elabora una tabla de frecuencia donde
se muestra la cantidad de veces que se repite cierta medida que en ausencia de errores
sistemático las medidas experimentales oscilan al rededor del valor verdadero ocurre así
porque las medidas se ven afectadas por errores fortuitos inevitables.
La distribución de la generalidad de las medidas tiene una forma de campana, está la
distribución se conoce como normal o Gaussiana.
Definición de distribución normal:
2
2
2
2
1s
ux
X es
f
El empleo de la ecuación anterior tiene el propósito de calcular la probabilidad de
que un valor se halle en un intervalo cerca al valor verdadero, la estimación de este valor es
conocida como intervalo de confianza y consiste en el empleo de una variable aleatoria.
Se denomina intervalo de confianza, siendo %10011 o el nivel o coeficiente
de confianza deseado. Así, sea la significancia es 05.0 entonces el nivel de confianza será
%9595.005.011 o
Número de mediciones
En la planificación de obtener las pruebas y la prueba de un resultado, en los ensayos
con el dinamómetro y el motor Nissan FD6-T es necesario anticipar los errores relativos
esperados para efectuar el número mínimo de pruebas.
Asumiremos que el número de pruebas que se realizarán serán n<30, aplicaremos la
siguiente ecuación.
2
2
*
*
ix
st
n Donde:
Cuadro 1: Diagrama de distribución normal para obtener una prueba exitosa
Fuente: Medidas y Errores “Eduardo Huayta” Pág. 37; 2da edición
19 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
n Es el número de pruebas como mínimo que se deben a realizar.
2t Es la forma de la distribución que está en función de los grados de libertad y el
porcentaje de la probabilidad. (Se calcula mediante tabla anexo).
s Es la desviación estándar.
ix Es el valor de una prueba que se acerca al valor verdadero.
Es el error relativo.
2.4 Índices del ciclo de trabajo
En la teoría de los motores de combustión interna, se analizan dos grupos de
parámetros: los que caracterizan el ciclo real y los que caracterizan el trabajo del motor. Los
parámetros que caracterizan el ciclo real son: el trabajo indicado, la presión media indicada,
el rendimiento indicado, la potencia indicada y el consumo especifico indicado de
combustible. El trabajo del motor se caracteriza por los siguientes parámetros: presión media
efectiva, potencia efectiva y consumo especifico efectivo de combustible.
Las características indicadas se obtienen del diagrama indicado del motor, mientras
las efectivas son las mismas después de considerar todas las pérdidas mecánicas que ocurren
en el trabajo del motor.
2.4.1 Parámetros indicados
Trabajo y Presión Media Indicada
En coordenadas P-V este trabajo se determina por la superficie dentro del contorno
que describe el ciclo. Como se ve en el cuadro 2.
Cuadro 2: Diagrama en coordenadas P-V del ciclo del motor
Fuente: Prof. F Pairy Capitulo 3; Pág. 59
20 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
El rendimiento del motor caracterizado por el grado de utilización en el mismo,
mientras que la economía del motor la cantidad de calor consumida por unidad de potencia.
En concordancia con la segunda ley de la termodinámica el rendimiento térmico para un
ciclo teórico que se realiza con 1 kg de fluido operante es:
11
21
1
21
q
li
q
q
qt
Donde denotamos que:
2q : Es la magnitud absoluta de la cantidad de calor desprendida a la fuente fría del ciclo (J/kg)
1q : La cantidad de calor suministrada durante el ciclo (J/kg);
il : El trabajo efectuado por 1kg del fluido operante durante el ciclo, por tanto 21 qqli .
Para cualquier ciclo de trabajo efectuado por 1 kg de fluido operante es:
dVpli
Dónde: ”p” es presión; “V”, el volumen.12
Para comparar el ciclo de trabajo, efectuados en el motor Nissan FD6-T, se referirá el
trabajo a la unidad de volumen de la cilindrada, es decir, hV del cilindro. Con este fin la
superficie que representa el trabajo del ciclo il se puede combinar condicionalmente con la
superficie rectangular equivalente cuya base es hV (volumen unitario del cilindro). La altura
del rectángulo se caracteriza el trabajo específico, es decir, el trabajo por unidad de volumen
de la cilindrada.
hii VPl *
Donde la magnitud iP se denomina presión media indicada del ciclo, que es la
presión manométrica convencional de acción constante con la cual el trabajo realizado por
los gases durante una carrera del pistón es igual al trabajo indicado correspondiente al ciclo,
la presión media indicada esta descrita por la siguiente propiedad.
1
1
1
212
1 11
1
111
11
1 nn
n
aaninn
PP
13
Donde:
aP es la presión al final de la admisión.
es la relación de compresión del motor.
2n y 1n son coeficientes politropicos.
es el grado de elevación de la presión.
12 Fuente: M.S. Jovaj Cap. VIII Pág. 167 13 Fuente: M.S .Jovaj Ecu.(196) Pág169
21 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
es el coeficiente de expansión preliminar.
es el grado de expansión posterior.
Del diagrama indicado del ciclo se desprende que el trabajo indicado
(correspondiente a dos carreras) del ciclo real redondeando es menor que el teórico en una
magnitud equivalente a las áreas sombreadas. Su magnitud depende del carácter en qué
transcurre el proceso de combustión, así como del instante en que se inicia la apertura de la
válvula de escape. La desviación de los valores reales de iP con respecto los cálculos se
evalúan a través del coeficiente de redondeamiento i .
La presión media indicada del ciclo real es aniii PP * ; Según resultados
experimentales, 97,092,0 i14
El volumen del cilindro es proporcional a la diferencia del volumen total del cilindro.
y el volumen de la cámara de combustión )( cah VVV …donde:
aV Es el volumen del recorrido del pistón más el volumen de la cámara de combustión.
cV Es el volumen de la cámara de combustión.
Potencia Indicada
El trabajo indicado en Nm ejecutado por un cilindro en un ciclo es:
hii VPl * Donde denotamos que:
iP Es la presión media indicada, en Pa;
hV , el volumen de trabajo del cilindro, en
3m ;
Por otro lado 4/2SDVh (D es el diámetro del cilindro, en m; S, la carrera del pistón, en m).
El número de ciclos de trabajo realizados por el motor en 1 segundo es igual a /2n
(donde n es la frecuencia de rotación del cigüeñal, en rps; 2n, el número de carreras del
pistón por segundo, el número de tiempos del motor, es decir, el número de carreras del
pistón por ciclo).
La potencia indicada en (w) de un cilindro nVPN hici
2 del motor que tiene i cilindros
niVPN hici
2 , si esta fórmula se expresa iP en MPa, el volumen de trabajo del cilindro
hV en l y n en rpm, entonces se obtendrá la potencia indicada en Kw.
30
niVPN hi
i (15)
14 Fuente: M.S .Jovaj Pág170 15 M.S.Jovaj Cap. VIII Pág. 171 Ecuación (203)
22 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
2.4.2 Parámetros efectivos
Potencia, Presión Efectiva y Pérdidas Mecánicas
Potencia efectiva se obtiene directamente a partir del par efectivo que el motor
entrega a un régimen de giro del motor.16
La potencia que puede obtenerse en el cigüeñal del motor se denomina potencia
efectiva. La potencia efectiva eN ; es menor que la potencia indicada iN en la magnitud de
la potencia que se gasta en las pérdidas mecánicas mN es decir:
mie NNN
La potencia gastada en pérdidas mecánicas, así como la potencia efectiva, lo mismo
que la indicada, se acostumbra referirlas a la unidad de volumen de trabajo del cilindro y
expresadas en unidades de presión.
Expresando mP en MPa, hV en l y n en rpm, obtendremos la fórmula de la
potencia que se gasta en las pérdidas mecánicas, cuya fórmula es análoga a la de potencia
indicada (en Kw);
30
niVPN hm
m
De donde la presión media mP corresponde a las pérdidas mecánicas en MPa.
La presión eficaz media es; mie PPP
La potencia efectiva en Kw resulta:
30
niVPN he
e 17
2.4.3 Rendimiento
Se denomina rendimiento, en general, a la relación existente entre la cantidad de
energía recogida y suministrada.
2.4.4 Rendimiento mecánico
Las perdidas mecánicas se valoran por el rendimiento mecánico.
La potencia correspondiente a las pérdidas mecánicas que se gastan: en vencer la
fricción, en poner en accionamiento los mecanismos auxiliares (bomba de agua, aceite, el
ventilador, el generador y otros) por consiguiente. El rendimiento mecánico depende de la
16 Fuente Prof. F Pairy Cap. 3 Pág. 44 17 M.S.Jovaj Cap. VIII Pág. 176
23 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
constitución del motor y de las condiciones de funcionamiento como son la carga que
arrastra, la temperatura de refrigeración de agua y otras.
Todo motor dotado de un buen sistema de engrase, buena calidad de fabricación y
un buen ajuste entre sus partes móviles tendrá menos perdidas por rozamiento y por tanto
mayor rendimiento mecánico. Cuando un motor funciona a media carga, su rendimiento
mecánico es menor que cuando funciona a plena carga por que las pérdidas por rozamiento
permanecen prácticamente constantes independientemente de la carga y, por lo tanto,
cuando esta disminuye, las perdidas mecánicas se hacen relativamente mayores.
Este rendimiento tiene en cuenta el trabajo absorbido por los rozamientos de los
órganos en movimiento del motor (Pistones, bielas, cigüeñal, etc.) y de los equipos auxiliares
del motor, así como el trabajo absorbido en el bombeo (admisión y escape). Analíticamente
es rendimiento mecánico es las relación existente entre el trabajo efectivo y el trabajo
indicado.18
%100*i
em
L
L
En términos de potencia. Para cuantificar las pérdidas mecánicas de forma no
dimensional es usual utilizar el término “Rendimiento mecánico” definido como el cociente
entre la potencia efectiva y la potencia indicada
i
em
N
N 19
El Rendimiento Mecánico depende, del grado de carga:
Cuando el motor funciona en vacío su Rendimiento Mecánico es nulo.
Cuando el motor funciona a plena carga su Rendimiento Mecánico es máximo.
Entonces podemos definir que para aumentar el rendimiento efectivo se trabaja en
dos direcciones, la primera a mejorar los procesos termodinámicos del ciclo de trabajo y con
ello incrementar el trabajo indicado; La segunda al incrementar el Rendimiento Mecánico es
decir reduciendo las pérdidas entre el trabajo que transfieren los gases al pistón y el trabajo
mecánico disponible en el eje de salida.
Por los conceptos que se dieron anteriormente, se obtendrá el cálculo de la potencia
efectiva mediante un análisis práctico que será un dato experimental con el dinamómetro.
Después de una reparación de las partes más importantes del motor y posteriormente se
obtendrá la potencia indicada mediante un análisis teórico del ciclo de trabajo del motor
Nissan FD6-T, para así obtener el rendimiento mecánico.
2.4.5 Zona elástica de operación del motor
La elasticidad en un motor se define como la potencia a bajo y medio régimen, en
relación a la que da el motor en alto régimen. La elasticidad es, por tanto, una proporción:
18 Fuente Prof. F Pairy Cap. 3 Pág. 59 19 Fuente M.S.Jovaj Cap. VIII Pág. 177 Ecuación 219
24 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
un motor es «elástico» cuando a bajo y medio régimen tiene una proporción alta de la
potencia máxima que es capaz de desarrollar. La expresión "bajo" o "medio" régimen también
hace referencia a una proporción. Por ejemplo; para un motor cuyo régimen máximo es
4.500 rpm, 2.500 sería "medio" régimen. Si el motor alcanza 8.000 rpm, entonces 3.100 rpm
sería "bajo" régimen.
Teniendo en cuenta que la potencia es la resultante de multiplicar par motor por
velocidad de giro, se define como un motor elástico, aquel que sea capaz de entregar la
potencia en forma gradual y progresiva, sin picos ni caídas importantes de par motor a lo
largo del régimen útil de rpm's del mismo.
Cuando se tiene un motor elástico, se obtiene un mayor placer de conducción en el
vehículo, pues permite una conducción más relajada, sin necesidad de hacer rebajes de
marcha en cada descenso moderado de velocidad, poseyendo éstos una mayor capacidad
de recuperación frente a los motores poco elásticos, o que entregan su potencia máxima y
par máximo a altos regímenes de giro. A efectos prácticos, la ventaja de un motor elástico es
que da más aceleración en marchas largas que uno que no lo sea. Gracias a ello, es posible
conducir en marchas largas en ocasiones en las que con un motor menos elástico. habría que
reducir.
La elasticidad del motor se puede medir mediante un valor conocido como Índice de
elasticidad y si esta índice se encuentra por encima de 3, tendremos un motor de buena
elasticidad. Si está por encima de 5 el motor será verdaderamente elástico. Para calcular el
índice de elasticidad, consultaremos el gráfico de la curva de potencias para sacar 3 valores
y poder dividir el régimen de potencia máxima mR elevado al cuadrado por el producto
del régimen al que se produce el par máximo pR multiplicado por el régimen en el que el
motor ofrece el mismo par al que encontramos en potencia máxima qR ; donde
analizaremos las curvas medidas con el dinamómetro y la compararemos con los que indica
el manual remarcando las zonas elásticas. 20
Índice de elasticidad:
qp
mel
RR
RI
*
2
2.5 Análisis ambiental
El presente capítulo explica los fundamentos básicos del análisis que se realizara de
los gases de escape del motor de combustión interna diesel Nissan FD6-T.
La energía mecánica, indispensable para poner en acción el motor diesel y del
resultado del proceso de combustión del motor, se obtienen diversos gases y productos,
entre ellos los más importantes son el CO ( monóxido de carbono ), el CO2 (dióxido de
carbono), el O2 (Oxígeno) , Hidrocarburos no quemados (HC), Nitrógeno, Agua y bajo
ciertas condiciones NOx ( óxidos de Nitrógeno).
20 Fuente: Elasticidad de un motor www.Wikipedia
25 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
El impacto ambiental del motor diesel está estrechamente relacionado con un
problema social surgido por la utilización creciente del combustible: la reducción de los
niveles de emisión de sustancias tóxicas y la reducción de los niveles de ruido.
Toxicidad de los gases de escape.
Se llaman sustancias tóxicas a las que ejercen influencia nociva sobre el organismo
humano y el medio ambiente. Durante el trabajo de los motores diesel se desprenden las
siguientes sustancias tóxicas principales: óxidos de nitrógeno, hollín, monóxido de carbono,
hidrocarburos, aldehídos, sustancias cancerígenas, compuestos de azufre. Además de los gases
de escape, otras fuentes de toxicidad son también los gases del cárter y la evaporación del
combustible a la atmósfera. Incluso en un motor bien regulado la cantidad de componentes
tóxicos máximos permisibles que se expulsan durante su funcionamiento puede alcanzar los
siguientes valores emitidos al medio ambiente.
Componentes tóxicos Motores diesel
Monóxido de carbono % 0.2
Óxidos de nitrógeno % 0.35
Hidrocarburos % 0.04
Dióxido de azufre % 0.04
Hollín/mg /l 0.3
De los motores Diesel, su contaminación se ve más por la típica emisión de humo
negro formado por partículas microscópicas que no son tóxicas pero si molestas. Además,
estudios realizados demuestran que los niveles de emisión de dióxido de carbono en motor
diesel son claramente más bajos que un motor de gasolina de igual potencia. Los motores de
combustión interna tienen gran responsabilidad en los niveles de emisión de sustancias que
provocan el "efecto invernadero", fundamentalmente del dióxido de carbono y los óxidos
nitrosos.21
2.5.1 Estudio de los gases residuales
CO (monóxido de carbono):
El Monóxido es resultado del proceso de combustión y se forma siempre que la
combustión es incompleta, es un gas toxico, inoloro e incoloro. Valores altos del CO, indican
una mezcla rica o una combustión incompleta. Normalmente el valor correcto está
comprendido entre 0,5 y 2 %, siendo la unidad de medida el porcentaje en volumen.
NOx (Óxidos de Nitrógeno):
Los óxidos de Nitrógeno se simbolizan genéricamente como NOx, siendo la "x" el
coeficiente correspondiente a la cantidad de átomos de Nitrógeno, puede ser 1, 2,3 etc.
Estos óxidos son perjudiciales para los seres vivos y su emisión en muchos lugares del
mundo se encuentra reglamentada. Los óxidos de Nitrógeno surgen de la combinación entre
21 Fuente: Wikipedia “el motor de combustión interna y su impacto ambiental”
Fuente: Wikipedia “el motor de combustión interna y su impacto ambiental”
Tabla 1: Compuestos emitidos al medio ambiente
26 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
sí del oxígeno y el nitrógeno del aire, y se forman a altas temperaturas y bajo presión. Este
fenómeno se lleva a cabo cuando el motor se encuentra bajo carga.
HC (Hidrocarburos no quemados):
Este compuesto representa los hidrocarburos que salen del motor sin quemar.
La unidad de medida es el ppm (partes por millón), recordemos que el porcentaje
representa partes por cien partes y el ppm, partes por millón de partes. La conversión seria
1%=10000 ppm. Se utiliza el ppm, porque la concentración de Óxidos y HC en el gas de
escape son muy pequeñas.
Una indicación alta de Óxidos y HC indica:
Mezcla rica, el CO también da un valor alto.
Mala combustión de mezcla pobre.
Escape o aceite contaminado.
Todos estos productos se obtienen a partir del aire y del combustible que ingresa al
motor, el aire tiene un 80 % de Nitrógeno y un 20 % de Oxigeno (aproximadamente), en
las mediciones que se realizaran en el motor Nissan FD6-T se obtendrá las partes por millón
de partes (ppm) a diferentes RPM.22
2.5.2 Opacidad
Como se mencionó, en los motores Diesel debido a que su combustión natural se
genera bajo mezcla con exceso de aportación de aire, las emisiones de CO de los gases de
escape son muy reducidas y por el contrario, las emisiones de mayor toxicidad son los
residuos sólidos de los gases de escape, es decir, los humos negros de carbonilla.
Para controlar esta cantidad de emisiones de escape en los motores Diesel se utilizan
los opacímetros, que básicamente constan de una cámara de medición que porta en su
interior un emisor y un receptor de luz. Al recircular por el interior de esta cámara de
medición los humos de los gases de escape, se genera una absorción del haz de luz emitido
hacia el receptor, en función de la mayor o menor cantidad de “negritud” del humo. Esta
reducción de luminosidad nos facilita la medición porcentual de la opacidad de los gases de
escape.
Como resultado de la medición de la opacidad, a través del cálculo logarítmico
correspondiente, se obtiene el valor legislado actualmente del coeficiente de absorción
luminosa, denominado como “K”. Tienen dos escalas de medición: Una de ellas en unidades
de absorción de luz expresada en m-1 y la otra lineal de 0 % a 100 % de opacidad, ambas
escalas de medición se extienden desde cero con el flujo total de luz hasta el valor máximo
de la escala con obscurecimiento total.
22 Fuente: Wikipedia “Análisis de los gases de escape de los motores de combustión interna”
27 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
La opacidad es la condición en la cual una materia impide parcial o totalmente el
paso del haz de luz.
El opacímetro es un analizador de humos de cámara cerrada que funcionan bajo el
procedimiento de muestreo de descargas parciales utilizados en los Programas de Verificación
Vehicular y de acuerdo a lo indicado en la norma técnica vigente.
Transmitancia: Es la fracción de una luz emitida desde un emisor y que llega al receptor.
Humo de diesel: Es el residuo resultante de una combustión, compuesto en su mayoría de
carbón, cenizas y de partículas visibles en el ambiente.
La medición de la opacidad tiene una aplicación de gran importancia en materia
ambiental, ya que está referida a la evaluación de emisión de gases a la atmósfera generados
por la combustión en vehículos diesel que circulan en el país.
2.5.3 Referencia en nuestro medio
La composición del parque automotor en nuestro medio está en crecimiento y en la
actualidad existen vehículos que han cumplido con su vida útil, del mismo modo existe un
incremento de reparaciones de motorizados en talleres de servicio automotriz. Cada
mantenimiento de motores no cumple con un control de calidad debido a que no se tiene
un lugar de ensayo de motores e información correcta.
En Bolivia más del 70 % de la contaminación del aire se genera por la emisión de
gases de los vehículos, (advierte un estudio realizado entre 2008 y 2012 por el vice ministerio
de medioambiente).23
Este proyecto no pretende dar datos completos del parque automotor de Bolivia. Si
no dar un cuadro exacto del estado técnico de las emisiones de un motor diesel. Este estudio
es para tener más claro el panorama del comportamiento ambiental de un motor diesel
después de una reparación de las partes más importantes, que puede servir como base para
el control de las emisiones ya que un correcto análisis o control de las proporciones de los
gases puede dar lugar a diagnósticos muy importantes del funcionamiento del motor.
En los Centros de verificación vehicular se emplean opacímetros como instrumentos
de medición, que deben cumplir ciertas características físicas y ópticas, así como el requisito
de calibración.
Actualmente se tiene la norma Boliviana (NB) 62002 Calidad de aire - Emisiones de
fuentes móviles. Esta norma establece los límites máximos permisibles para vehículos a diesel
con motor de cuatro tiempos encendido por compresión (Siguiente Tabla). Que rige los
niveles máximos permisibles de opacidad, a los cuales deben de apegarse los laboratorios de
23 Fuente: www.info@reporteenergia.com (07.07.10)
28 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
calibración y unidades de verificación autorizados, para asegurar resultados confiables en la
medición de la opacidad.
Altura Sobre Nivel Del Mar(msnm) Opacidad %
0-1500 65
1500-3000 70
3000-4500 75
En nuestro caso La Paz se encuentra a 3500 metros sobre el nivel del mar (msnm), al
realizar las pruebas de medición de opacidad; si la medición supera el 75% el motor reflejara
la contaminación del residuo resultante de la combustión, compuesto en su mayoría de
carbón, cenizas y de partículas visibles en el ambiente.
Por otra parte en Bolivia no hay una norma de los gases residuales de motores diesel,
que establezca límites del contenido de compuestos químicos como: NOx, NO y CO por lo
cual en este proyecto aportaremos con la medición de estos datos.
2.6 Ciclo diesel
Un motor diesel puede modelarse con el ciclo ideal formado por los pasos reversibles,
según se indica en el diagrama PV del ciclo diesel de la siguiente figura.
Descripción del diagrama:
Cuando está abierta la válvula de admisión (punto1) al cilindro no entra nada más
que aire, la válvula de admisión se cierra (punto 2) y mientras el émbolo se desplaza hacia
el P.M.S., En el cilindro tiene lugar la compresión, existiendo el intercambio de calor entre el
Tabla 2: límites máximos de opacidad para motores diesel
Fuente: Norma boliviana IBNORCA Ficha # 7 “diagnóstico de los
humos de escape” (documento adjunto en anexo)
Cuadro 3: Diagrama indicado P-V del motor diesel
Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Pág. 76
29 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
aire admitido y las paredes del cilindro. El punto tres del diagrama corresponde al instante
en que empieza a inyectarse el combustible a la cámara de combustión. En ese instante la
temperatura del aire comprimido es superior a aquella en que el combustible puede
inflamarse sin necesidad de fuente de encendido.
Después de un cierto periodo, en el curso del cual el combustible inyectado se prepara
para la inflamación (periodo de retardó de encendido), se produce la ignición y luego el
combustible arde intensamente, la combustión va acompañada al principio de un aumento
brusco de la presión (tramo C-Z!) y después, durante un periodo de tiempo no muy grande,
en el tramo Z!-Z transcurre casi a presión constante. La expansión termina en el instante en
que se abre la válvula de escape (punto 4).24
2.6.1 Proceso de admisión25
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 ciclo anterior e
introducir en el la carga fresca. Estos dos procesos (admisión y escape) están vinculados entre
sí y en función del número de tiempos del motor. La cantidad de carga fresca suministrada
depende de la calidad 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.
En el siguiente diagrama muestra los instantes de apertura y cierre de las válvulas de
admisión y escape en función de la carrera del pistón. Los instantes en que comienzan a
abrirse las válvulas de escape y admisión se señalan por los puntos 1 y 3 respectivamente y
los instantes en que se cierran los puntos 2 y 4. En caso de sobrealimentación por
turbocompresor (nuestro caso), siendo constante la presión del gas ante la turbina, los gases
quemados se expulsan del cilindro a una presión constante.
24 Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Pág. 76 25 Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Capitulo IV Pág. 81
Cuadro 4: Diagrama característica del proceso de intercambio de gases de un motor
diesel sobrealimentado por turbocompresor
Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Pág. 84
30 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
La carga fresca entrada al cilindro a presión Pk>Po. la temperatura del aire Tk,
después de ser comprimido por el compresor será más alta que To (temperatura del
ambiente).
El ingreso de la carga fresca al cilindro continúa también durante el movimiento de
retorno del pistón hacía el P.M.S. Las recarga tiene lugar parcialmente debido a el
movimiento del pistón desde el P.M.I. Pa<Pk.
Parámetros del proceso de admisión
La cantidad de carga fresca que ingresa en el proceso de admisión, es decir, que el
llenado del cilindro depende de los siguientes factores:
De la resistencia en el sistema de admisión que hace disminuir la presión de la carga
al suministrar.
De la existencia de cierta cantidad Mr de productos quemados (gases residuales) en
el cilindro que ocupan parte de su volumen.
Del calentamiento de la carga por las superficies de las paredes del sistema de
admisión y del espacio interior de un cilindro como consecuencia del cual disminuye
la densidad de la carga a introducir.
La influencia que ejerce cada uno de los factores indicados puede aclararse
analizándolos por separado. Para simplificar la tarea en adelante se supone que el proceso
de admisión termina en el punto “a”. Todos los fenómenos relacionados con la carga del
cilindro y su barrido se evalúan por coeficientes experimentales.
Presión en el cilindro en el periodo de llenado
La presión en el cilindro “Pa” en el instante en que se suponen finalizado el proceso
de admisión. Se puede determinar aproximadamente la presión dentro del cilindro durante
la admisión considerando este proceso como estacionario obtendremos:
62
2 10*2
oad
adoa PP
…(Fuente: M.S.Jovaj; ecua. 127 pág. 88)
Figura 8: Esquema del motor sobrealimentado por turbocompresor
Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Pág. 84
31 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Pero en el caso del análisis del motor Nissan FD6-T lleva un turbo compresor entonces
PoPk => 62
2 10*2
kad
adka PP
Dónde: k Es la densidad del aire a una temperatura k… 610*
* k
kk
TR
P
Según datos experimentales obtenidos al investigar motores de automóviles, para la
apertura completa de la válvula en régimen nominal, la velocidad del movimiento de la
carga en la sección de paso ad =50…130 sm , ad 2=2.5 … 4
Cantidad de gases residuales. En el proceso de escape no se logra desalojar por
completo del cilindro los productos de combustión ocupando estos cierto volumen una
presión rP y temperatura rT 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 rM dependen del procedimiento empleado para
limpiar el cilindro para la carga fresca.
La cantidad de gases residuales se caracteriza por una magnitud relativa denominada
coeficientes de gases residuales
1MM rr o
ra
r
r
kr
PP
P
T
TT
**
…(Fuente: M.S.Jovaj; ecua.160 Pág. 97)
y la temperatura al final de la admisión se la calcula mediante:
r
rroa
TTTT
1
*…(Fuente: M.S.Jovaj; ecua 140:Pág. 93)
2.6.2 Proceso de Compresión26
En el proceso de compresión se eleva la temperatura y la presión de la mezcla. Los
valores de estos parámetros al finalizar el proceso dependen fundamentalmente de los
parámetros termodinámicos del ambiente al comenzar la presión, de las relación de
compresión y del carácter que tenga el intercambio de calor.
En los motores diésel el proceso de formación de la mezcla tiene lugar dentro de la
cámara de combustión, cuando el pistón se encuentra en las proximidades del P.M.S. y la
mayor parte ocurre simultáneamente con la oxidación del combustible. Los requerimientos
hacia el proceso de compresión en este caso están condicionados a la necesidad de obtener
para el instante de la inyección del combustible una temperatura suficientemente alta que
asegure la inflamación de parte del combustible evaporado sin hacer falta la fuente de
encendido.
26 Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Capitulo V Pág. 110
32 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
En el periodo inicial del proceso de compresión la temperatura del aire es inferior a
la temperatura de las superficies que limitan el volumen del cilindro interior, por eso la
temperatura de la carga se eleva tanto debido a la compresión como suministro de calor
desde las paredes.
En cierto instante que las temperaturas medias de la carga y de las paredes se igualan
y durante la posterior carrera del pistón, incluso hasta el final del proceso de compresión, el
calor se transmite desde la carga hacia las paredes. En el motor diesel desde el instante en
que se inicia la inyección de combustible con los resultados del gasto de calor para evaporarlo
en el periodo de retardó a la inflamación con la compresión simultánea de la carga, la presión
y la temperatura se elevan en menor grado que al comprimirla sin inyección de combustible.
Determinación de los parámetros al final de la compresión.
Resulta difícil determinar analíticamente los procesos al final de la compresión puesto
que el exponente politropico varía. Se ha adoptado calcular la temperatura y presión al final
de la compresión a partir del valor medio de la politropica, considerándolo constante para
todo el proceso y asumiendo que el comienzo de la compresión coincide con el P.M.I.
Admitiremos que el exponente politropico 38.11 n
La presión al final de la compresión se halla de la ecuación, 1* n
ac PP
La temperatura al final de la compresión según la ecuación, 11* n
ac TT 27
2.6.3 Proceso de combustión28
La combustión es un proceso físico-químico complejo; su surgimiento, desarrollo y
plenitud quedan definidos por las particularidades y las velocidades de las reacciones
químicas, por las condiciones de transferencia de calor y masas en la zona de la llama, así
como por el traspaso de calor a las paredes. La velocidad de los procesos de oxidación y
combustión puede evaluarse a partir de la velocidad con que se consumen las sustancias
iniciales o bien por la velocidad de elevación de la temperatura o presión, lo que para fines
prácticos es más cómodo.
La combustión transcurre en la fase gaseosa. Para que las reacciones de oxidación
puedan desarrollarse a velocidades suficientemente elevadas. La secuencia verdadera de las
etapas elementales en las reacciones de oxidación y combustión de combustibles reales y
complejos de motores están aún lejos de haberse estudiado con plenitud, sin embargo, para
la mayor parte de las reacciones químicas es típica la fuerte de dependencia de su velocidades
respecto a la temperatura.
Combustión en los motores diésel
27 Fuente: Motors de automóviles M.S.Jovaj Ecua 163 y 163 .Pág.112 28 Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Capítulo VI Pág. 119
33 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
En los motores diesel el combustible se inyecta al aire comprimido caliente, como en
caso de sobrealimentación (nuestro caso) la presión y temperatura es considerablemente
mayor. La alimentación de combustible comienza antes del P.M.S. y puede terminar antes
del P.M.I. o después de él.
En el siguiente diagrama se muestra la variación de presión de un motor diesel, con
cámara de combustión única (inyección directa) en función del ángulo de giro del cigüeñal.
La alimentación de combustible comienza en el punto 1. El ángulo entre el comienzo
de la inyección de combustible y el P.M.S. Se denominan ángulo de avance a la inyección.
Durante el periodo indicado se desarrollan las reacciones que transcurso delante del frente
de la llama, surgen los primeros focos de auto inflamación y la presión comienza a elevarse
como resultado del desprendimiento de calor de la combustión.
En el punto 2, en el cual la línea de elevación de la presión, como consecuencia de la
combustión se separa de la línea de compresión en ausencia de la inflamación,
convencionalmente se adopta como el comienzo de la combustión, mientras que el intervalo
de tiempo i (en grados de rotación del cigüeñal) entre los puntos 1 y 2 se le conoce como
periodo de retrasó de la inflamación o periodo de inducción. A causa de la combustión de
una parte considerable del combustible evaporado, que ha formado conjuntamente con el
aire en este periodo de la mezcla carburante, así como a consecuencia de la combustión del
combustible que continúa ingresando a través del inyector, la temperatura y la presión en el
tramo 2-3 rápidamente se eleva.
Después de la fase de combustión rápida comienza la fase de combustión
desacelerada, durante la cual la presión varía insignificantemente. El volumen de la cámara
de combustión durante la segunda fase sin cesar, aumenta debido al movimiento del pistón,
en vista de lo cual el punto 4 que corresponde a la temperatura máxima del ciclo, se
encuentra más a la derecha del punto 3 correspondiente a la máxima presión.
Como el instante en que termina la fase de combustión rápida I convencionalmente
se adopta el punto de presión máxima en el diagrama indicado, mientras que el instante en
que finaliza la segunda fase II de combustión desacelerará, comienza la fase de la
Cuadro 5: Tendencias típicas del proceso de combustión en el motor diesel
Fuente: Motores de automóvil M.S. Jovaj Pág. 114
34 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
combustión residual III se adopta el punto máximo de la temperatura medida del ciclo. La
fase de la combustión residual puede abarcar una parte considerable de la carrera de
expansión.
Gran influencia sobre el proceso de combustión en los motores diesel ejerce el modo
de organización del proceso de mezclado del combustible inyectado con el aire caliente que
se encuentra comprimido en la cámara de combustión, así como la duración del periodo de
retrasó a la inflamación.
Termodinámica del proceso de combustión
La ecuación del proceso de combustión en el motor diesel según la resulta: (Fuente: M.S.Jovaj;
ecuación 177, Pág.155)
zzrc
r
crc
r
uz TUuTUU
M
H*314.8**314.8
1
*
1
* !!!!
1
Donde el coeficiente real de variación molecular es:
r
r
r
rr
u
M
MMu
110
1
12
y el calor específico cvu a Ctc mediante la tabla 6 Pág. 65 para 1
La energía interna de 1 Kmol de aire a la Ctc es:
KmolKjtuU ccvc *
La energía interna !!
cU de 1 Kmol de productos de combustión a Ctc esta integrada por
la energía de estos últimos siendo 1 y la energía del aire excedente, es decir.
..11
!!!! **2 aecMcc rUrUU
Donde calcularemos el calor específico para 1 a Ctc mediante la tabla 8 (Anexos)
CKmolKj
uccv *
!!
y la energía interna de los productos de combustión para 1 es:
KmolKj
tuU cccvc *!!
1
!!
2
12
12 M
MrM
y
2
0..
1
M
Lr ae
Asignaremos el grado de elevación de la presión Pág.157 8.1 y calcularemos el término:
KmolKj
Tc**314.8
y la ecuación de combustión quedara de la siguiente manera
zzr TUuKmol
Kjxxx *314.8!!
y teniendo ru
KmolKj
xxxxTU zz *314.8!!…(*)
35 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
La energía interna !!
zU es una función de la temperatura de combustión y del calor
específico por eso la última ecuación se resolverá aplicando el método de aproximaciones
sucesivas Tabla 9 y 7 (Anexos) obteniendo así: KTz , la presión máxima de combustión.
MPaPP cz *
y finalmente calcularemos el coeficiente de expansión preliminar.
c
zr
T
Tu
2.6.4 Proceso de expansión y escape29
En el proceso de expansión (carrera de trabajo) se produce el trabajo mecánico a
cuenta de la energía térmica que se desprende durante la combustión del carburante. En el
ciclo real la carrera de trabajo empieza durante la combustión y termina cuando comienza
el proceso de escape de los gases quemados. Al calcular el ciclo se admite que el proceso de
expansión comienza en él punto Z siendo máximo los valores calculados de Pz y Tz se
considera que el proceso termine en el P.M.I.
En el comienzo del proceso de expansión cuando la combustión se realiza con un
desprendimiento intenso de calor y una brusca elevación de la presión el exponente
politropico n2 tiene valor negativo. En el tramo comprendido entre Pmax y Tmax el exponente
n2 pasa a ser positivo. Determinar el exponente politropico a partir del diagrama indicado
es imposible. En vista de las dificultades que aparecen al determinar los valores variables del
exponente n2, que sirvan para calcular los parámetros al final del proceso de expansión, se
utilizan valores promedios de los exponentes n2.
Parámetros del proceso de expansión.
Calcularemos el grado de expansión posterior mediante:
Asignaremos el exponente politropico 23.12 n ; y calcularemos la temperatura al final de
la expansión, de acuerdo a la ecuación: (Fuente: M.S.Jovaj. Ecua.185Pág. 159)
KT
Tn
zb 12
La presión al final de la expansión de acuerdo a la ecuación: Fuente: M.S.Jovaj. Ecua.186Pág. 159)
MPaP
Pn
zb
2
2.6.5 Diferencia entre ciclo real y ciclo teórico
Las diferencias que surgen entre el ciclo teórico y ciclo real en los motores de ciclo
diesel están causadas por:
29 Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Capítulo VII Pág. 158
36 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Perdidas de calor, las cuales son bastantes importantes en el ciclo real, ya que al estar
el cilindro refrigerado, para asegurar el buen funcionamiento del pistón, una cierta parte del
calor del fluido se transmite a las paredes, y las líneas de compresión y expansión no son
adiabáticas sino politrópicas.
Tiempo de apertura y cierre de la válvula de admisión y escape, aunque en el ciclo
teórico se supuso que la apertura y cierre de válvulas ocurría instantáneamente, al ser
físicamente imposible, esta acción tiene lugar en un tiempo relativamente largo, por lo que,
para mejorar el llenado y vaciado del cilindro, las válvulas de admisión y escape se abren
con anticipación lo que provoca una pérdida de trabajo útil.
Combustión no instantánea, en el ciclo teórico se supone que la combustión se realiza
según una transformación isocorica instantánea, en el ciclo real de combustión dura un cierto
tiempo. Por ello, si la inyección tuviese lugar justamente en el P.M.S., la combustión ocurriría
mientras el pistón se aleja de dicho punto, con la correspondiente perdida de trabajo.
Perdidas por bombeo, las cuales aunque el ciclo teórico se supone que tanto la
admisión como el escape se realizan a presión constante, considerando que el fluido activo
circula por los conductos de admisión y escape sin rozamiento, en el ciclo real aparece una
pérdida de carga debida al rozamiento, que causa una notable pérdida energética.
Al efectuar los cálculos que se realizará posteriormente tomaremos en cuenta una lista
de símbolos y abreviaciones, donde se prestó atención a la elección de coeficientes
experimentales que integran determinadas fórmulas; donde a continuación detallamos
algunas con unidades y los coeficientes adimensionales:
01 L Es la cantidad excedente de aire fresco
KgKmol .
u Es el coeficiente de variación de aire.
k Es la densidad del aire a un temperatura y presión “k”
Cuadro 6: Diagrama P-V del motor diesel (dif. Ciclo real y teoríco)
Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Pág. 76
37 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
R Es la constante de los gases.
ad Es la velocidad del movimiento de la carga en la sección de paso sm
aP Es la presión al final del proceso de admisión en MPa .
aT Es la temperatura al final del proceso de admisión en K .
r Es el coeficiente de los gases residuales.
21,MM Es la cantidad de mezcla del carburante y la cantidad de productos de
combustión respectivamente
KgKmol .
cP Es la presión al final del proceso de compresión MPa .
cT Es la temperatura al final del proceso de compresión en K .
21,nn Son coeficientes politropicos de compresión y expansión respectivamente
Es la relación de compresión.
zP Es la presión al final del proceso de combustión en MPa .
zT Es la temperatura al final del proceso de combustión en K .
z Es el coeficiente de aprovechamiento de calor =0.82
uH Es el poder calorífico del combustible diesel
KgMJ42
Es el grado de elevación de la presión (asignamos =1.8)
zc UU , Es la energía interna de 1 Kmol de los productos de combustión a la
temperatura en los puntos “c” y “z”.
CKmol
KJucv
*Es el calor específico a la temperatura de compresión.
Es el coeficiente de exceso de aire.
cu Es el coeficiente de la masa molecular del combustible.
ru Coeficiente de variación molecular.
Es el grado de expansión posterior.
MPaPb Es la presión al final de la expansión.
KTb Es la temperatura al final de la expansión.
aniP Es la presión media indicada del ciclo real.
aniii PP * Es la presión media indicada real tomando en cuenta el
redondeamiento de resultados experimentales.
38 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
39 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
MARCO PRÁCTICO
3.1 Caracterización del motor Nissan FD6-T
Denominada también características externas de velocidad a la variación que está en
función de la rotación (n), potencia efectiva, par motor efectivo. Que se observa en el
siguiente cuadro. Para realizar ensayos a plena carga, se tiene que mantener la bomba de
inyección en posición de máxima alimentación (total recorrido de la cremallera) establecida
para el motor diesel, donde se obtendrá los gráficos de las pruebas de la realización tanto de
los análisis prácticos y teóricos del motor Nissan FD6-T.
Se tomara en cuenta datos (tabla 4) de las especificaciones del motor Nissan FD6-T
para realizar los trabajos correspondientes.
Marca Nissan LV
Modelo Nissan FD6-T
Año 1987-1990
Motor FD6-T
Capacidad/(diámetro*carrera) 5654(Cm3)/(100*120)(mm)
Tipo 4 tiempos diesel
Nº de cilindros 6 en línea
Potencia máxima 130.55(Kw)175 (HP) a 3200 (rpm)
Torque máximo 46 (kgm) a 1900 (rpm)
Ubica. cód. motor Bloque del motor lado derecho
Juego de válvula, admisión (frio/cal.)(mm) 0.30 - 0.40
Juego de válvula, escape (frio/cal.)(mm) 0.30 - 0.40
Relación de compresión 17:1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
To
rque(K
g*m
)
Po
tencia
(H
P)
RPM
Fuente: Manual Nissan (Anexo)
Tabla 4: Datos técnicos del motor Nissan FD6-T
Cuadro 7: Diagramas característicos del motor Nissan FD6-T
Fuente: Manual Nissan (anexo)
40 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.1.1 Inspección del estado del motor Nissan FD6-T
En la inspección visual se pudo constatar que faltaban varias piezas importantes del
motor que a continuación se detallan.
Mangueras del radiador.
Escape.
Silenciador.
Filtro de combustible.
La bomba de inyección estaba en desuso.
Pernos en varias partes del motor.
Como se pudo constatar en la inspección del estado del motor Nissan FD6-T este no
funcionaba y requería una reparación es por ello que, antes no se midió la potencia ni se
realizó ningún prueba, por esa razón la comparación se la realizara con el manual asumiendo
que el motor nuevo.
Para realizar la reparación del motor Nissan FD6-T procedimos a realizar las consultas
respectivas de los datos técnicos del motor donde mostramos un esquema de este en la figura
9 y también utilizamos la tabla 4 con datos técnicos del motor.
El motor se debe desensamblar de manera ordenada y en secuencia, una inspección
completa de todos los componentes debe ser parte del procedimiento de desensamble,
también se debe realizar varias verificaciones y mediciones para determinar la condición de
los componentes.
Los trabajos que se realizaran en la reparación del motor Nissan FD6-T son:
El correspondiente desarmado del motor.
Desensamble de los elementos externos del motor.
Figura 9: Diagrama del motor Nissan FD6-T
Fuente: Manual Nissan
41 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Desensamble del extremo superior, frontal e inferior del motor.
Limpieza del cigüeñal, árbol de levas y bielas.
Limpieza de válvulas y asentamiento, de los demás elementos.
El respectivo armado del motor.
Análisis del sistema de inyección del combustible.
Desarmado de la bomba de inyección.
Cambio de los elementos de bombeo de la bomba de inyección diesel.
Armado de la bomba de inyección.
Puesta a punto de la bomba de inyección con el banco de pruebas MAGASA.
Análisis del inyector y su respectivo cambio de toberas.
Ensamblado de las partes del inyector.
Ajuste de la presión de abertura del inyector.
Encendido del motor y su asentamiento con los nuevos componentes.
Calibración del motor regulando la sincronización del adelanto o retraso del punto.
3.2 Rehabilitación del motor Nissan FD6-T
En el año 2003 la carrera de Mecánica Automotriz de la Facultad de Tecnología de
la U.M.S.A. obtuvo este motor figura. 10, con el propósito de tener material didáctico para
los estudiantes, este motor no se encontraba en funcionamiento, hasta el límite de
encontrarse inutilizado, la rehabilitación de este motor fue un factor primordial.
Como se tocó en el punto de antecedentes que en talleres en la ciudad de La Paz
Bolivia, hacen reparaciones de motores sin un análisis analítico ni experimental. En este
aspecto la falta de estudio y pruebas que se realizaron en este motor diesel después de una
reparación de las partes más importantes, se cumplirá el objetivo general de la evaluación
del rendimiento mecánico y su análisis ambiental.
3.2.1 Desensamble de los elementos del motor
Para esto retiramos todos los elementos externos del motor como son:
Múltiple de admisión y escape
Turbocompresor.
Bomba de inyección.
Fuente: El autor
Figura 10: Motor Nissan FD6-T
42 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Cañerías del sistema de alimentación de combustible.
Bomba y filtro de aceite.
Radiador.
Ventilador.
Alternador.
Motor de arranque.
3.2.1.1 Desensamble del extremo superior
Para el desensamble del extremo superior seguimos los siguientes pasos; figura 11 (a)
antes y figura 11 (b) después.
1. Retiramos la tapa de válvulas
2. Retiramos el tren de balancines aflojando los pernos en forma alternada para evitar
daños en la flecha.
3. Se retira las varillas de empuje en orden.
4. Aflojamos todos los pernos del cabezote en forma de espiral desde afuera hacia
dentro, y retiramos el cabezote.
3.2.1.2 Desensamble del extremo frontal
1.- Primero se quita el perno que sujeta la polea del cigüeñal. Para evitar que el cigüeñal gire
se sujeta el volante insertando un perno o una barra.
2.- Retiramos la cubierta frontal, para esto primero fue necesario quitar el Carter figura.12
Fuente: El autor
(a) (b)
Figura 11: Desensamble del extremo superior
43 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.- Se procedió a retirar el árbol de levas, para poder sacar el árbol de levas primero se
desarmo los piñones que conforman la distribución, para realizar el desmontaje primero se
tuvo que realizar la sincronización para ver si los puntos coincidían, entonces se desarmo con
esa referencia, ya que en el momento del montaje se debía hacer coincidir las marcas que
vienen indicadas en cada piñón tanto de la bomba de inyección como la del árbol de levas
y la del cigüeñal figura. 13 (a) manual Nissan y figura. 13 (b) El autor.
4.- Sacamos la bomba de inyección figura 14 al igual que en el punto anterior nos fijamos en
las marcas de sincronización y con esa referencia pasamos al desmontaje.
Fuente: Manual de servicio Nissan
(a) (b)
Fuente: El autor
Figura 12: Desensamble del carter
Figura 13: Sincronización del motor Nissan DD6-T
Figura 14: Desensamble de la bomba de inyección
44 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.2.1.3 Desensamble del extremo inferior
1. Como se vio en la figura 14. Retiramos el Carter del motor aflojando y retirando los
pernos que lo sujetaban.
2. Una vez retirado el carter se retiró la coladera de aceite que va ubicada en la parte
interna en el carter figura 15.
3. Colocamos un par de pistones en el PMI girando el cigüeñal. Retiramos los cubos de
bielas quitando las tuercas y golpeando suavemente los cubos para que se aflojen.
Empujamos los pistones hacia afuera con el mango de madera de un martillo, hay
que tener cuidado de que los pistones no caigan al empujarlos fuera del cilindro
(figura. 16) repetimos este proceso con los demás pistones restantes colocando cada
cubo con su respectiva biela y haciendo una marca para saber su respectiva ubicación.
4. Retiramos las campanas del motor, antes de retirar esta primero hay que retirar el
volante motor.
5. Manteniéndolos en orden quitamos las bancadas del cigüeñal retirando los pernos y
dando unos ligeros golpes para aflojar las bancadas figura17.
Fuente: Manual de servicio Nissan
Fuente: Manual de servicio Nissan
Figura 15: Tamiz de coladera en el carter del motor
Figura 16: Desmontaje de los pistones
45 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
6. Retiraos el cigüeñal levantándolo con cuidado y lo colocamos en un lugar seguro
para evitar daños (figura. 18)
7. Por último retiramos los empujadores
Una vez retirada las piezas trabajamos en el desensamble de las partes de la culata
poniendo en una mesa y siguiendo los siguientes pasos que se denotan a continuación.
1. Se utilizó una prensa de válvulas para comprimir los resortes lo suficiente para poder
retirarlos (figura. 19), se debe tener cuidado para evitar que se resbale la prensa
cuando el resorte este bajo presión a que esto puede provocar lesiones.
2. Retiramos los resortes y válvulas manteniéndolos en orden para mantener la relación
entre partes similares.
3. Retiramos los sellos de válvulas con la ayuda de un destornillador para hacer palanca.
Fuente: Manual de servicio Nissan
Fuente: El autor
Fuente: El autor
Figura 17: Desmontaje de las bancadas
Figura 18: Desmontaje del cigüeñal
Figura 19: Desmontaje de las partes de la culata
46 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.2.2 Limpieza de las partes del motor
Limpieza del carter y block del motor
Como estas dos partes son de hierro fundido fueron más fáciles de limpiar puesto que
estas difícilmente se dañan. Limpiamos estos elementos por el método de inmersión y con la
ayuda de un detergente, gasolina y con cepillos de acero eliminamos las carbonillas y
barnices, teniendo cuidado de no dañar los asientos de válvulas, limpiamos cuidadosamente
todos los orificios de lubricación y guías de válvulas con la ayuda de un escobillón, una vez
limpios los elementos se secan con aire a presión y se le cubre con una fina película de aceite
para evitar que se oxiden.
Limpieza del cigüeñal, eje de Levas y bielas
Estos los lavamos a mano en un tanque con solventes con la ayuda de un escobillón
para limpiar los conductos de aceite, después los secamos con aire a presión y colocamos
aceite en las partes que se pueda dañar por causa del óxido.
Limpieza de las válvulas.
Limpiamos los depósitos de carbón teniendo cuidado de no dañar las válvulas por
abrasión excesiva para esto solo se aplica una ligera presión para evitar dañar el vástago.
Limpieza de los demás elementos del motor
Para la limpieza de los demás elementos como son: Piñones de distribución, tapa de
distribución, tapa de válvulas, múltiples, pernos, tuercas, etc. Limpiamos estos elementos con
la ayuda de un detergente, gasolina y con cepillos, brochas; eliminamos las carbonillas y
barnices, teniendo cuidado de no dañarlos, una vez limpios los elementos se secan con aire
a presión y se le cubre con una fina película de aceite para evitar que se oxiden.
3.2.3 Comprobación de las partes del motor
Las piezas que forman el conjunto de un motor están sometidas a desgastes y
deformaciones. Esto es debido al rozamiento entre piezas y al calor que tienen que soportar.
Para corregir estos desgastes y deformaciones se utiliza la técnica del rectificado que consiste
en el mecanizado de las piezas, hasta igualar las superficies de contacto y darles un acabado
que disminuya el rozamiento y favorezca la lubricación de los órganos en movimiento.
La decisión de rectificar una pieza depende de los siguientes factores:
Se consulta que el fabricante del vehículo, permita el rectificado de las piezas en
cuestión. Si el fabricante lo permite, tenemos que ver hasta qué punto podemos
hacerlo y si estamos dentro de las tolerancias.
Tenemos que saber el precio que nos supone el rectificado, si es superior al de una
pieza de cambio nueva, no se realiza la operación de rectificado.
3.2.3.1 Comprobación de la culata
Es una pieza del motor que está sometida a grandes temperaturas y elevadas
presiones, que se producen dilataciones importantes, seguidas de las correspondientes
47 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
contracciones al enfriarse el motor, una vez parado. Como consecuencia de todo ello, puede
producirse deformaciones permanentes e incluso grietas, que provocan una avería en el
motor.
La verificación de planitud de la superficie de apoyo con el block del motor la
realizamos con la ayuda de una regla y un juego de galgas de espesores calibradas.
(figura.20). Según el manual la combadura máxima es de 0.25mm en toda la longitud del
cabezote y de 0.10mm de combadura transversal, como resultado obtuvimos 0.20mm y
0.05mm respectivamente por lo que estábamos dentro de las tolerancias y por este motivo
no fue necesario realizar una rectificación.
3.2.3.2 Comprobación del block del motor
Las comprobaciones en el block del motor su fueron en los cilindros ya que la
principal causa de desgaste es producido por el rozamiento de los elementos sobre la pared
del cilindro. Este rozamiento produce una conicidad en el interior del cilindro y un
ovalamiento del diámetro interior. Para comprobar los cilindros tomamos las mediciones en
A-A y también en B-B en la parte superior e inferior del cilindro (figura. 21).
Ovalacion= diferencia entre A-A y B-B
Conicidad= diferencia entre B-B superior e inferior y B-B inferior.
Comprobamos la conicidad en B-B porque es el lado de empuje y va a tener un
mayor desgaste que el lado A-A
Fuente: Manual de servicio Nissan
Figura 20: Verificación de planitud de la culata
Fuente: Manual de servicio Nissan
Figura 21: Verificación de conicidad de los cilindros
48 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Como la medición nos dio un valor de 0.45mm esto fue superior a lo indicado y
como no se rectifican los motores con camisas húmedas, se procedió a la sustitución de los
conjuntos camisa-pistón. Para cambiar las camisas se debió tomar en cuenta el o-rin en el
orden correcto (figuras.22 donde nos muestra el block y los pistones en mal estado)
Al momento de insertar las camisas engrasamos la parte de los o-rines para que se deslicen
suavemente y evitar cualquier rotura o daño en los mismos (figura.23)
3.2.3.3 Comprobación del cigüeñal
Con el paso del tiempo y los Km. El cigüeñal a fuerza de girar sobre sus cojinetes de
apoyo, así como en las bielas, se produce un desgaste, que cuando es excesivo obliga a
cambiar los cojinetes. Algunas veces se deforman los apoyos de cigüeñal o las muñequillas
por este motivo revisamos que el cigüeñal no tenga grietas ni hendiduras de ninguna clase.
Siempre que se observe un desgaste mayor a 0.05mm deberá procederse a la
rectificación. En nuestro caso el desgaste no superó los 0.005mm por lo que no fue necesario
realizar ningún tipo de rectificado solo se realizó una ligera pulida con una lija número 600
para eliminar algunos leves rallones.
Fuente: El autor
Fuente: El autor
Figura 22: Pistones en mal estado
Figura 23: Pistones nuevos
49 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.2.3.4 Comprobación de las válvulas y sus asientos
Los desgastes entre el vástago de la válvula y su guía, así como las posibles deformaciones
del vástago las comprobamos por medio de un reloj comparador, cuyo palpador pusimos
en contacto con la periferia de la cabeza de la válvula, estando la válvula montada en su
alojamiento, tal como se muestra en la (figura.24). En estas condiciones, giramos la válvula
sobre su eje y observamos que no existan desviaciones de la aguja del comparador.
La holgura entre el vástago y su guía la comprobamos moviendo la válvula
lateralmente para alejarla y acercarla del palpador del comparador. La diferencia de las
lecturas obtenidas posiciones determina el huelgo existente, que en ningún caso debe
sobrepasar los 0.15mm, en nuestro caso la diferencia fue de 0.10mm y por ello no fue
necesario remplazar las válvulas ni las guías.
Finalizada la comprobación de válvulas y asientos, fue necesario realizar un
esmerilado con el fin de conseguir un mejor acoplamiento entre válvulas y sus asientos,
mejorando la estanqueidad en el cierre. Esta operación la hicimos frotando alternativamente
la cabeza de la válvula contra su asiento, interponiendo entre ambas crema de esmeril de
grado sumamente fino. En la figura.25 se muestra este proceso, que se la realizo con la ayuda
de una ventosa con mango, fijada en la cabeza de la válvula, a la que le damos un
movimiento alternativo de rotación acompañado de levantamientos sistemáticos de la
válvula.
Fuente: Manual de servicio Nissan
Fuente: Manual de servicio Nissan
Figura 24: Comprobación de las válvulas y sus asientos
Figura 25: Esmerilizado de las válvulas
50 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Para comprobar que las superficies quedan con un acabado suficientemente afinado,
marcamos unos trazos de lápiz sobre el asiento y frotamos contra él la válvula en seco.
3.2.4 Armado del motor
3.2.4.1 Armado del extremo inferior
Colocamos los cojinetes en el block (figura. 26) y en las bancadas, para ello colocamos
la espiga de rodamiento en la ranura, hay que asegurarse de colocar el cojinete con el orificio
de lubricación (muesca con muesca) en la posición correcta para evitar inconvenientes.
Medición de la holgura de los cojinetes e instalación del cigüeñal.
Luego de colocar todos los cojinetes en su lugar, colocamos con cuidado el cigüeñal
para evitar que gire y raye los cojinetes, los cojinetes y cigüeñal deben estar libres de aceite.
Con el cigüeñal en su lugar se coloca un pedazo de plastigage, luego colocamos las bancadas
y apretamos con el par especificado, después retiramos las bancadas y verificamos la holgura
midiendo el ancho del platigage con la regla provista en el envolvente (figura27) limpiamos
con cuidado el platigage sin rallar los cojinetes, retiramos el cigüeñal y ponemos una película
de aceite en los cojinetes volvemos a poner las bancadas y apretamos al par especificado,
una vez hecho esto verificamos que el cigüeñal gire libremente.
Instalación del volante de inercia.
Para instalar el volante del motor primero colocamos la campana pero no sin antes
remplazar el reten de aceite y colocar su respectivo empaque, para evitar fugas de aceite, al
colocar el nuevo reten lo hicimos colocando una ligera capa de silicona para evitar fugas,
Fuente: Manual de servicio Nissan
Fuente: El autor
Figura 26: Armado de los cojinetes de bancada
Figura 27: Medición de la holgura de los cojinetes
51 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
luego de colocar la campana procedimos a colocar el volante de inercia apretando con el
par especificado.
3.2.4.2 Ensamble de los pistones y bielas
Para retirar los pistones viejos usamos una pinza de anillos para comprimir los seguros
que sostiene al bulón para separar el pistón de la biela. Instalamos los pistones nuevos en la
biela debidamente lubricado en el pistón nuevo y haciendo coincidir con la biela una vez
acoplados los seguros con ayuda de la pinza. Repetimos esto en todos los pistones.
Instalación Del Pistón y los Anillos
Para instalar las anillas primero colocamos el espaciador de anillos de aceite luego
colocamos los rieles superior e inferior en forma espiral, para colocar los anillos de aceite no
se utiliza ninguna herramienta especial. Luego colocamos los anillos de compresión con la
ayuda de un expansor de anillos para evitar distorsiones o roturas en los anillos (figura28)
repetimos esto para todos los pistones.
Instalación de pistones y bielas
Primero instalamos los cojinetes con bastante cuidado para evitar rayarlos, luego
lubricamos los cojinetes y anillos, seguido esto ubicamos las puntas de los anillos dándoles
una forma de triangulo y evitando que las puntas de los anillos queden ubicados en el lado
del empuje.
Colocamos la faja de anillos cubriendo todos los anillos insertamos el pistón con la
biela en el cilindro con la parte frontal del pistón hacia el frente del motor, damos golpes
con un martillo de caucho hasta que el pisto y la biela asienten completamente en el codo
del cigüeñal, una vez realizado esto colocamos al cubo de la biela y apretamos al torque
especificado (113Nm), realizando esto con los demás pistones.
Instalación del colador de aceite y carter
Colocamos el empaque en el colador de aceite y lo instalamos, en el carter
procedimos a colocar una capa de silicona para adherir de una mejor manera el empaque
para evitar cualquier fuga de aceite, de igual manera colocamos silicona en la parte del block
del motor donde asienta el carter, luego de esto colocamos el carter y apretamos con sus
Fuente: El autor
Figura 28: Instalación de los pistones y anillas
52 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
respectivos tornillos y los asentamos de forma alternada para obtener una uniformidad en el
apriete y así evitar tensiones y torceduras en el carter.
3.2.4.3 Armado del extremo frontal
1. Procedimos a colocar el árbol de levas, debidamente lubricado para evitar ralladuras
y daños.
2. Colocar la bomba de inyección con su respectivo empaque y anillo de goma para
evitar cualquier tipo de aceite.
3. Luego realizamos la respectiva sincronización de la bomba de inyección y de la
distribución haciendo coincidir las letras que vienen grabadas en los engranajes
(figura.29 (a) según manual Nissan y (b) el autor)
4. Colocamos la tapa de distribución y apretamos los pernos en forma alterna y
progresiva para obtener un mejor asentamiento y evitar torceduras y ralladuras.
3.2.4.4 Armado del turbocompresor
El motor Nissan FD6-T es un motor sobrealimentado lleva incorporado un
turbocompresor donde este dispositivo aprovecha la energía de los gases de escape para
mover una turbina en cuyo eje está acoplado un compresor de hélice tal y como se muestra
en la figura 30.
(a) (b)
Figura 29: Sincronización de la bomba de inyección y la distribución
Fuente: wwwsabelotodo.org
Figura 30: Turbocompresor
53 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
En la inspección de este elemento se pudo ver que las apas del turbocompresor
estaban gastadas por el uso y la lubricación en este sistema no funcionaba. Entonces se
procedió al cabio del turbocompresor. (figura.31).
3.2.4.5 Armado del extremo superior
Para esto colocamos todos los elementos externos del motor como son:
Múltiple de admisión y escape.
Bomba y filtros de aceite.
Radiador.
Cañerías del sistema de alimentación de combustible.
Entradas y salidas del líquido refrigerante.
Bomba de agua.
Motor de arranque.
Ventilador.
Turbocompresor.
Al colocar todos los elementos se lo realizó con los respectivos empaques y pares de
apriete en los casos necesarios. (figura.32.)
Fuente: El autor
Figura 31: Instalación del nuevo turbocompresor
Fuente: El autor
Figura 32: Armado del extremo superior del motor
54 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.2.5 Sistema de inyección de combustible
En la figura 1 se muestra el esquema del sistema de alimentación de combustible del
motor Nissan FD6-T una bomba de tipo “A” con gobernador de regulación centrifuga
derecha; con esa referencia se procedió al desmontaje para sus respectivas pruebas. Una vez
retirado la bomba de inyección (Figura: 33) se procedió a realizar las siguientes inspecciones.
3.2.5.1 inspección de la bomba de alimentación
La primera operación consistió en el desarmado de la bomba de cebado, que es lo
que se hace en la figura.34. Con la ayuda de una llave fija se desenrosca todo el cuerpo de
la bomba de mano. En su interior nos encontramos con la válvula de aspiración.
El muelle (M) de esta válvula salió en primer lugar y a continuación la válvula tal y
como se muestra en la figura.35.
Fuente: El autor
Figura 33: Bomba de inyección en línea
Fuente: El autor
Fuente: Manual Nissan
Figura 34: Desmontaje de la bomba de alimentación
Figura 35: Inspección de la bomba de cebado
55 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Se realizó una inspección de las válvulas en el interior de la bomba de alimentación
y tanto ellas como sus zonas de asiento estuvieron en mal estado y se tuvo que cambiar el
bombín de cebado.
3.2.6 Reparación de la bomba de inyección
3.2.6.1 Desmontaje de la bomba de inyección
Desmontaje Del Variador De Avance
Utilizamos la herramienta de sujeción para detener la rotación del variador de
avance, enseguida sacamos la tuerca redonda y la arandela de resorte como se muestra en la
fig. 36.
Retiramos el variador de avance haciendo una palanca como se muestra en la figura
37: Tomando la precaución de no utilizar un martillo para retirar el variador de avance por
qué se puede doblar el árbol de levas o dañar el variador de avance.
Desmontaje del regulador
Sacamos el tornillo de fijación de la tapa del regulador:
Abrimos la tapa del regulador y utilizando un destornillador para deslizar hacia abajo
el tope de gemela conectado a la barra de la cremallera de regulación, enseguida retiramos
la cremallera de regulación y el pasador Figura: 45.
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Figura 36: Desmontaje del variador de avance
Figura 37: Desmontaje del variador de avance
56 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Utilizando una pinza para seguros sacamos el resorte y la tapa del regulador (figura.39)
Desmontaje de la tapa
Aflojamos los tornillos de fijación para sacar la placa de la tapa, enseguida verificamos el
estado de la cámara de los émbolos para detectar las anormalidades. (Fig. 40).
Luego se realizó una inspección girando manualmente el árbol de levas y verificando
el movimiento de deslizamiento de la cremallera de regulación. (Figura 41).
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan, el autor
Figura 38: Desmontaje del regulador
Figura 39: Desmontaje de los resortes y la tapa del regulador
Figura 40: Desmontaje de la tapa
57 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Se pudo constatar que ninguno de los dos elementos tenia movimiento entonces se
procedió al desmontaje del cuerpo de la bomba.
Desmontaje del árbol de levas
El desmontaje del árbol de levas se efectuó después de haber retirado los empujadores
de cada cilindro. Figura (42).
Sacamos los tornillos que fijan la tapa del cojinete. Golpeamos ligeramente el árbol
de levas, por el lado del regulador y sacamos conjuntamente la tapa de cojinete y el árbol
de levas. Con la precaución de evitar que el árbol de levas contacte con el empujador o la
caja de la bomba, (figura.43).
Desmontaje del émbolo
Levantamos el extractor de émbolo y sujetamos el extremo, volvemos a aplicar
presión en el extremo superior del extractor del émbolo.
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Figura 41: Verificación del eje de levas y la cremallera
Figura 42: Desmontaje de los empujadores de los cilindros
Figura 43: Desmontaje del árbol de levas
58 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Sacamos conjuntamente el embolo y el asiento inferior del muelle (figura. 44). Con
la precaución de no dañar los émbolos ni mezclarlos, pero como estos estaban en mal estado
se procedió al reemplazo de estos elementos.
Desmontaje del resorte de émbolo, camisa de regulación
Sacamos el resorte del émbolo a través del tapón atornillado, y enseguida
desmontamos el asiento superior del resorte y la camisa de regulación.
Desmontaje de la Válvula De Impulsión
Giramos el tornillo de montura de la bomba de inyección de manera que la bomba
este en su posición vertical normal.
Sacamos la placa de bloqueo y desmontamos el asiento de la válvula y el resorte.
Atornillamos ligeramente el extractor en la rosca de la válvula de impulsión,
enseguida se baja la palanca en la forma mostrada en la figura.47, para así retirar la válvula.
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Figura 44: Desmontaje de los émbolos
Figura 45: Desmontaje de los resortes y camisas
Figura 46: Desmontaje del asiento de válvulas
59 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Desmontaje de los cilindros
Para sacar el cilindro, empujamos con los dedos del fondo del cilindro. Con la
precaución de mantener en grupos los asientos, los cilindros y émbolos sacados, y no
mezclarlos. figura.48.
Desmontaje de la cremallera de regulación
Sacamos el tornillo de guía de la cremallera de regulación, en la parte trasera de la bomba
de inyección y tiramos de la cremallera para sacarlo como se ve en la figura. 49.
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Figura 47: Desmontaje de la válvula de impulsión
Figura 48: Desmontaje de los cilindros
Figura 49: Desmontaje de la cremallera de regulación
60 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.2.6.2 Armado de la bomba de inyección
Para el ensamblado de la bomba de inyección se tomó las siguientes precauciones:
Montamos las piezas en el orden correcto de acuerdo con las normas especificadas
(par de apriete)
Antes de la instalación de las piezas lavamos estos con diesel
Durante el montaje, evitar que entre polvo o cualquiera impureza dentro de la
bomba
Aplicamos diesel en todas las secciones de deslizamiento (anillos, juntas y retenes).
Los anillos, juntas y arandelas que se encontraban en mal estado fueron remplazados
Asegurarse de que la cremallera de regulación se desliza fácilmente. No debe atascarse
en ningún punto ya que el movimiento de este elemento es crucial para el
funcionamiento adecuado de la bomba.
Montaje de la caja de la bomba
Aseguramos la caja de la bomba firmemente (figuras. 50).
Instalación de la cremallera de regulación
Instalamos la cremallera de regulación en la caja de la bomba, y enseguida apretamos el
tornillo de guía de la cremallera de regulación y verificando que su deslizamiento es fácil.
Fuente: Manual Nissan y el autor
Fuente: Manual Nissan
Figura 50: Revisión de la caja de la bomba de inyección
Figura 51: Instalación de la cremallera de regulación
61 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Instalación de los cilindros
Los cilindros se cambiaron por nuevos ya que los anteriores se encontraban en mal
estado. Para su respectiva instalación alineamos el cilindro con el pasador de golpeteo
instalado en la caja de la bomba. Nos aseguramos de que el cilindro no gire. Y comprobamos
que el pasador de golpeteo sobresalga aproximadamente 0.7 mm de la bomba, como se
muestra en la figura.52.
Instalación de la válvula de impulsión
Colocamos la junta de la válvula de impulsión. Enseguida instalamos las mismas.
Golpeamos la junta ligeramente con la herramienta de servicio asegurándonos de que la
válvula se asiente en contacto uniforme con la caja de la bomba. Instalamos el resorte de la
válvula de impulsión figura. 53.
Instalación del embolo y del asiento inferior del resorte
Empleamos el extractor de embolo, mantenemos sujeta la parte del pie del embolo,
y enseguida fijamos el asiento inferior del resorte en la forma indicada en la figura 54.
Fuente: El autor
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Figura 52: Émbolos y cilindros nuevos para la bomba
Figura 53: Instalación de la válvula de impulsión
Figura 54: Extractor del embolo
62 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Giramos el émbolo, de modo que la marca en el talón del embolo este orientada
hacia arriba. En el otro extremo hay marcas una “R” o una “L”.
Movemos el embolo ligeramente hacia arriba y hacia abajo la izquierda y la derecha,
e insertamos el embolo cuidadosamente en el cilindro, figura 55.
Instalación del árbol de levas
Nos aseguramos de que el sentido de la instalación del árbol de levas es correcto y
enseguida insertamos en la cámara de levas de la bomba el árbol de levas, por el lado
propulsor y evitamos el contacto con las superficies interiores de la cámara.
Hay que tener cuidado de no dañar el retén de aceite en el sitio donde el árbol de
levas entra ligeramente en contacto con el retén de aceite del cuerpo del regulador. Giramos
el eje de levas cuando se lo inserte en la cámara de levas. figura.56.
Para guiarnos observamos el sentido de instalación donde posicionamos el árbol de
levas de modo que la marca de montaje estampada en el extremo del árbol de levas este
orientada en el sentido especificado. Figura 57.
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Figura 55: Instalación del embolo
Figura 56: Instalación del árbol de levas
Figura 57: Sentido de instalación del árbol de levas
63 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Instalación temporal de la tapa de cojinetes
Después de haber fijado el anillo en la marca, alienamos el roscado del cuerpo de la
bomba de inyección con el orificio del tornillo de la tapa de cojinete.
Con un martillo de caucho golpeamos la tapa del cojinete para ajustarla bien en el
cuerpo de la bomba de inyección. Figura.58.
Medición del Juego axial el árbol de levas.
Medimos el juego del empuje del árbol de levas en ambos extremos del eje de levas.
Intervalo permisible: Cojinetes de rodillos cónicos: 0.01- 0.03mm. Nos
encontrábamos en los límites permisibles.
Instalación del variador de avance.
Ante se procedió al cambio del regulador de avance ya que los contrapesos no se
abrían a altas RPM como nos indica el anexo 1; entonces fijamos la chaveta al árbol de levas
y metemos el variador de avance. Utilizamos la herramienta de sujeción y el dado Nº14 y
procedimos al apriete de la tuerca redonda figura.60.
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Figura 58: Instalación de la tapa de cojinetes
Figura 59: Instalación de la tapa de cojinetes
64 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Instalación del regulador.
Fijamos la chaveta en el eje de levas, montamos el regulador centrífugo fijándonos
en la arandela del resorte y con la tuerca redonda figura.61.
Alineamos la tapa del regulador con el cuerpo o caja del regulador, y enseguida
fijamos el resorte. Conectamos la cremallera de regulación enseguida fijamos la tapa del
regulador con los 6 pernos de fijación. Figura.62.
3.2.6.3 Calibración de la bomba de inyección
El ajuste de los elementos de bomba, en cuanto a caudales de alimentación iguales y
carreras ajustadas con ajuste de caudal, así como el control de revoluciones y ajuste del
regulador, se realizan en un banco de pruebas, coordinando con datos del manual se realizó
la puesta a punto o el calibrado de la bomba de inyección en línea.
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Fuente: Manual Nissan
Figura 60: Instalación del variador de avance
Figura 61: Instalación del regulador
Figura 62: Alineación de la tapa del regulador
65 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
En este caso se utilizó el banco de pruebas marca “Magasa” donde denotamos la
descripción de este en la parte de anexo. En este punto efectuamos una serie de pruebas, a
través de las cuales determinamos los posibles defectos existentes. En el banco de pruebas,
verificamos:
Control de fugas en la galería de alimentación.
Presión de transferencia.
Estanqueidad del elemento de bombeo.
Verificación de los caudales de los distintos elementos de bombeo.
Sincronización de los inyectores.
Verificación del sistema de avance a la inyección.
Determinación del punto de inyección para el primer cilindro.
Verificación del regulador de velocidad.
Montaje de la bomba de inyección en línea en el banco de pruebas
La bomba de inyección en línea se colocó en el banco de prueba con sus respectivos
conductos de suministro y conductos para los inyectores. Esto con un acoplamiento al
volante de inercia del banco como muestra la figura.63.
Calibraciones de la bomba en línea obtenidas en el banco
(a) Calibración de la Pre-Carrera y Faseo
El orden de encendido del motor es de 142635. Entonces se procedió a colocar el
reloj comparador (elemento de precisión) y un elemento llamado cuello de cisne. Donde se
pudo constatar (según Manual) que el suministro de combustible se cortaba en 3mm del
recorrido del émbolo para empezar la inyección. Figura. 64.
Fuente: El autor
Figura 63: Montaje de la bomba en el banco de pruebas
66 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Como el calibrado se realiza en una vuelta del cigüeñal que es igual a 360º y nuestro
sistema es de 6 cilindros se realizó la prueba de faceo cada 60º en función al orden de
encendido del motor figura.65.
Para finalizar estas pruebas se procedió al ajuste de las tuercas (tuerca primaria y
contratuerca) que están situadas en una rosca conectada en el taque donde este es accionado
por el movimiento rotacional del árbol de levas.
(b) Calibración del suministro de combustible (prueba del caudal)
Para la calibración, el caudal exacto que tiene que suministrar la bomba de inyección
a los inyectores está basado en parámetro establecido del manual como se muestra en la
siguiente tabla:
Régimen de giro 1000 RPM
Recorrido de la cremallera 12.25 (mm)
Nº de emboladas (banco de pruebas) 200 emboladas
Suministro de caudal a cada embolo 13.1 (cc) con error de (+-5)
Capacidad/(diámetro*carrera) 5654(Cm3)/(100*120)(mm)
Fuente: El autor
Fuente: El autor
Fuente: Manual Nissan
Datos Técnicos Para la calibración del caudal
Figura 64: Calibrado de la pre-carrera
Figura 65: Prueba de faceo
Tabla 4: Datos técnicos para la calibración del caudal
67 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Entonces Con estos datos se dió inicio a las pruebas correspondientes para el
suministro de caudal, donde se realizó cinco pruebas hasta acercarse con los parámetros
establecidos como se ve en la siguiente tabla y figura 73:
Cilindro1 Cilindro2 Cilindro3 Cilindro4 Cilindro5 Cilindro6
10.8 9.90 9.50 10.1 10.10 9.20
10.90 10.60 10.50 10.10 10.10 11.0
12.2 11.60 11.90 11.80 12.40 12.40
12.80 12.80 12.4 12.00 12.70 12.80
12.90 12.90 12.8 12.90 12.80 12.90
Para finalizar estas pruebas se procedió al ajuste de los tornillos en los elementos de
las coronas dentadas que están en contacto con el recorrido de la varilla dentada donde este
es accionado por el movimiento del pedal del acelerador.
3.2.7 Inyectores
Una vez desmontados los inyectores (figura 67). Procedimos con las siguientes pruebas:
Fuente: El autor
Fuente: el autor
Datos de la calibración del caudal En (cc)
Tabla 5: Datos de la calibración del caudal en (cc)
Figura 66: Calibración del suministro de caudal
Fuente: El autor
Figura 67: Desmontaje de los inyectores del motor
68 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Ajuste de la presión de abertura del inyector
Como el inyector tiene un tornillo de ajuste para la presión, en primer lugar se afloja
el tornillo de ajuste y rápidamente se pulveriza con el combustible diesel.
Enseguida se aprieta un poco el tornillo de ajuste para incrementar la presión de
abertura del inyector pasando de baja a alta presión. En esta prueba, a medida que el
indicador del medidor de presión muestra un aumento gradual de la presión, el momento
en que se ha llegado a la presión de abertura está indicado de manera precisa por el
calibrador de inyectores.
Después de hacer una inspección del calibrador de inyectores se pudo constatar que:
Los inyectores tenían una mala pulverización del combustible, de que algunos de los orificios
de las toberas estaban obstruidas o en mal estado (figura68) y se procedió al cambio de estas.
3.2.7.1 Desmontaje de los inyectores
Aflojamos y desenroscamos el porta inyector, luego sacamos los muelles y las toberas
del inyector. Este procedimiento lo realizamos con todos los inyectores figura 69.
Una vez desarmado se procedió a cambiar los elementos defectuosos para un buen
funcionamiento.
Fuente: El autor
Figura 68: Inyectores en mal estado y conjunto de toberas
Fuente: El autor
Figura 69: Desmontaje de los Inyectores
69 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.2.7.2 Armado de los inyectores
Para el armado se tomó en cuenta que los elementos no contengan impurezas y sean
manipulados de forma correcta esto para evitar problemas en su funcionamiento.
Colocamos los muelles y las nuevas toberas dentro del porta inyector y luego lo
montamos en el motor.
3.2.7.3 Calibrado de los inyectores
Para la puesta en punto de los inyectores se montaron estos en calibrador (figura 70)
y con datos del manual se procedió a la calibración de apertura de inyección; donde la
presión de inyección es de 200 bares.
Después de terminado la reparación del motor Nissan FD6-T y el calibrado de la
bomba de inyección se arrancó el motor, que entro en funcionamiento durante 6 horas para
el asentamiento de las nuevas piezas y proceder después a la puesta en punto del motor.
3.3 Instalación, descripción y operación del dinamómetro
En esta parte se dará la descripción, instalaciones e instrucciones de operación para el
dinamómetro hidráulico. Dando énfasis así de la instalación adecuada del mismo.
3.3.1 Aplicación
El dinamómetro MWD contiene un eje con rotor de acero al carbono, con alavés,
que gira dentro de una carcasa de fundición con alabes similares, a través de las cuales se
hace circular agua corriente a presión.
Fuente: El autor
Figura 70: Calibrado de los Inyectores
70 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
El agua entra a las cámaras del rotor a través de sendos orificios en sus dos caras, en
la cámara del rotor es acelerada por los alabes del rotor y desacelerada por los alabes del
estator.
Desde el diámetro exterior de las cámaras hacia el centro, el agua forma un núcleo
sólido, dirigida aproximadamente a 50% de la velocidad angular del rotor. Finalmente el
agua deja las cámaras del rotor a través de los picos calibrados del fondo del estator la
potencia de salida del motor es absorbida y convertida en calor por la interacción del vórtice
de agua generada entre el rotor y el estator.
El arrastre resultante produce una resistencia a la rotación y tiende con un esfuerzo
igual a girar la carcasa del dinamómetro. La carcasa está impedida de girar por el sensor de
reacción de torque (celda de carga) que está fijado en un brazo de apoyo del dinamómetro
como se ve en la figura. 71.
El agua parte importante del proceso forma parte del frenado y contribuye en la
disipación de la energía absorbida por el dinamómetro.
3.3.2 Característica de operación
La potencia absorbida por el dinamómetro hidráulico depende de su velocidad de
rotación y de la cantidad de agua en las cámaras del rotor. El nivel de agua en las cámaras
del rotor esta modulado con la apertura de la válvula de entrada de agua* y el cierre dado
en los picos de salida de chicleras.
La carga aplicada (torque aplicado) aumenta:
Al girar la perilla de control en sentido anti horario
Al achicar el diámetro de los picos o chicleras de salir
La carga aplicada (torque aplicado) disminuye:
Al girar la perilla de control en sentido horario.
Al Agrandar el diámetro de los picos o chicleras de salida.
Fuente: El autor
Figura 71: Celda de carga fijado en el dinamómetro
71 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Entorno operativo.
Es el lugar (sala de ensayos), donde se realizaron los ensayos para calcular parámetros
de potencia, torque y otros. También es el lugar donde se realizó el acoplamiento del motor
al dinamómetro y éstos dieran paso al funcionamiento, la operación se realizó en un aula
taller de motores diesel que tuvo las mínimas condiciones para su respectiva instalación y
operación.
Requerimientos de agua.
El dinamómetro hidráulico convierte en la energía entregada por el motor en calor,
se requiere un flujo continuo de agua a través del dinamómetro para quitar dicho calor, el
caudal de agua requerido va a depender de la máxima potencia calculada por el diseño. El
cálculo de cantidad de agua necesaria es; se deberá disponer de como mínimo de 15 litros
de agua por hora y por cada CV (735 w) de capacidad máxima del dinamómetro cuando el
sistema esté en funcionamiento. Los caudales característicos varían entre 15 litros por hora
por CV y 20 litros por hora por CV. Debido a los indeseables efectos de la temperatura
(formación de sarro, corrosión degradación de los retenes o sellos mecánicos), la temperatura
de salida del agua debe ser menor a 60 °C.
Presión de agua
Una presión estable de agua de aproximadamente 4.5 kg /cm2 donde el caudal
requerido está en función de la válvula de entrada de agua al dinamómetro. La calidad de
agua circulante no afecta el funcionamiento o la exactitud del dinamómetro.
3.4 Instalación
Se realizó la instalación del dinamómetro en la sala de ensayos juntamente con los
elementos como: mangueras, bombas y otros, para su respectivo funcionamiento pero antes
se realizó una inspección.
Inspección.
Se realizó una inspección visual de las partes y componentes del dinamómetro tanto
como sus accesorios y los elementos donde se lo instalo adecuadamente.
3.4.1 Montaje del dinamómetro
El montaje del dinamómetro al piso se lo realizo teniendo en cuenta los siguientes aspectos:
La superficie en donde se apoyó el dinamómetro es lo suficientemente plana está
nivelada y no tendrá vibraciones y otros inconvenientes.
Siguiendo con el requerimiento del manual, el piso es de cemento liso pero lo
bastante absorbente como para eliminar las capas de algunos lubricantes y líquidos
como el agua.
Para la instalación del dinamómetro al piso se empleó pernos de acero de alta
resistencia con doble tuerca, revisando el plano de la base del dinamómetro para la forma y
72 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
dimensión de la cara de montaje, se empotraron los pernos, también se implementó una
base de inercia que consiste en la unión de los pernos en un fondo de graba de cemento y
arena, como un bloque de concreto que sirvieron como puntos de anclaje.
3.4.2 Acoplamiento del motor al dinamómetro
El método más aconsejado (según manual) para la vinculación del motor con el
dinamómetro es conectar un acople flexible (que permitiera una cierta deflexión respecto de
la línea del centro del motor–dinamómetro y a su vez permite un desplazamiento axial).
En este caso utilizamos un acople de tipo palier cardánico de auto con una Cruceta
al lado del motor y un acople lado del dinamómetro, esto por ser el más difundido de mejor
costo y buena resistencia, aplicando grasa en las canastas y en los estriados de las juntas este
elemento se acopló uniendo así el motor con el dinamómetro como se muestra en la
figura.73.
Verificando que el acoplamiento tenga el suficiente movimiento axial o angular para
compensar por anticipado las desalineaciones entre el motor y el dinamómetro.
Fuente: El autor
Figura 72: Montaje del dinamómetro al piso
Fuente: El autor
Figura 73: Acoplamiento motor - dinamómetro
73 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Dada la aplicación de este tipo de acoples permite un juego tolerable, La alineación
del dinamómetro y el motor, quedó centrado, lubricando así los rodamientos oscilantes que
se requerían.
3.4.3 Instrumentación
Para asegurarnos la correcta operación del dinamómetro se instaló los siguientes
elementos adicionales basados en el manual de instrucciones del sistema de control y
adquisición de datos, que se describen a continuación: Se conectó la manguera con un
diámetro interior de 32mm (del tipo de goma y tela flexible), que se instaló en la entrada de
agua al dinamómetro. Asegurando los extremos de las mangueras sobre el caño ranurado
con abrazaderas y en las uniones (niples).
Se instaló las mangueras con cuidado sin retorcer ni aplastar preveendo grandes radio
de curvatura y espacios para la contracción, ajustando todos los niples adecuadamente para
prevenir perdidas de fugas y cubriendo todas las roscas con teflón. También se instaló una
Fuente: El autor
Figura 74: Alineamiento motor - dinamómetro
Fuente: El autor
Figura 75: Conexión de las mangueras al dinamómetro
74 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
llave de paso hermetizándolo con teflón y abrazaderas esto para controlar el suministro de
agua del tanque al circuito de alimentación.
Se acoplo dos bombas de agua, la primera que suministraba con gran presión el
suministro suficiente para accionar las partes del dinamómetro y el segundo de menor
potencia donde su función era el retorno de agua del dinamómetro al tanque de agua.
Para evitar sobrecargar la presión de agua (en el suministro), en las mangueras de
goma y evitar golpes de ariete se instaló una tee sobre la manguera de agua que asiste al
dinamómetro y sobre este una válvula de alivio con regulador de resorte, donde la función
de la válvula es devolver el agua no utilizada al tanque de reserva del agua para controlar la
presión.
Posteriormente se instaló el manómetro conectado a una llave de paso que permitía
controlar la presión de agua en función al requerimiento de la potencia del motor.
Con estos elementos instalados a continuación se dará una descripción de la
recirculación de agua.
Fuente: El autor
Fuente: El autor
Figura 76: Instalación de llave de paso
Figura 77: Montaje de la válvula de alivio y del manómetro
75 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.4.4 Sistema de recirculación de agua
Para las recirculación de agua se instaló un tanque de agua de 600 litros que
suministraba el agua al dinamómetro y también recibía el retorno de agua.
Las recirculación en la parte de suministro de caudal al dinamómetro estaba
accionado por: una llave de paso (del tanque a la bomba de alimentación), donde el agua
pasaba a una bomba con una capacidad de 3.5HP, el agua después de pasar por esta bomba
llegaba a la llave de paso que controlada la cantidad de agua que ingresaría al dinamómetro
mediante un manómetro, si la presión era mayor a 3 bares el agua retornaba al tanque
mediante una válvula de alivio (retorno).
El agua ingresa al dinamómetro accionando el rotor y el estator para su frenado al
motor, posteriormente por la parte inferior del dinamómetro el agua retornaba al tanque
que estaba accionado por una bomba de 0.5 HP (solo para el retorno).
El sistema de recirculación de agua se puede ver en las siguientes figuras donde realicé
un diagrama y la foto de instalación.
Fuente: El autor
Figura 78: Esquema de la recirculación del agua
76 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.4.5 Instalación de los sensores para el software de ACCUDYNO Los sensores y equipo que componen esta instalación se describe a continuación:
Sensor de RPM.
Este sensor está conectado al dinamómetro en el otro extremo de la conexión del eje
cardanico, como se ve en la siguiente fig. Este sensor capta la señal mediante un imán donde
manda la información a una central de carga que detalláramos más adelante.
Sensor de Carga.
Este sensor mide el torque igual que el motor, está conectado junto a un brazo de
palanca al dinamómetro, donde manda la información a la central de carga más adelante
detallamos la aplicación con la calibración de este.
Cable de pulsador con pulsador y conector. Censor captador de presión, temperatura y
humedad del medio ambiente.
La central de carga donde se conectan todos los sensores mencionados, con su
respectivo cable serial de conexión a la PC.
Figura 79: Sensor de carga y sensor de RPM
Figura 80: Cable de pulsador para el ensayo
Fuente: El autor Figura 81: Central atmosférica
Fuente: El autor
Fuente: El autor
77 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Se utilizó una computadora que rendía por demás Las características mínimas para
instalar el sistema que mencionamos a continuación:
Microprocesador de 1GHz o superior.
256 Mb de Ram
40 Mb de espacio en disco
Windows XP, Vista o 7
Internet Explorer 6 o superior instalado.
1 Puerto serie disponible con ficha DB9 (para conexión de la placa de adquisición)
Fuente: El autor
Figura 83: Computadora para accudyno
Fuente: El autor
Figura 82: Central de carga de carga
78 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Las conexiones para el cálculo de datos se dá en la siguiente figura: El sensor de carga y de
RPM están conectados a la central de carga, el sensor captador de presión, temperatura y
humedad del medio ambiente también están conectados a la central de carga. De esta
central hay un cable serial que conecta a la PC, la central de carga y la PC están conectados
a la corriente de alimentación de 220 (v).
Fuente: El autor
Figura 84: Esquema conexión de sensores
79 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.5 Descripción del software
3.5.1 Pantalla
Para familiarizarse con sus funciones se describirán las pantallas de:
Pantalla principal: Contiene los instrumentos para ver las variables en tiempo real y los
botones para las funciones principales.
Ficha de datos: Se puede ingresar aquí datos útiles referentes al ensayo que se realizara.
Gráficos: Se podrá analizar el comportamiento del motor mediante gráficos.
Listados: Se podrá analizar el motor mediante listados.
Configuración: Se puede configurar y calibrar muchas de las características del sistema.
3.5.1.1 Pantalla principal
Esta es la pantalla principal de Accudyno. Desde esta ventana se puede:
Iniciar un nuevo ensayo.
Abrir un ensayo guardado.
Abrir las opciones de configuración del sistema.
Abrir la ventana de gráficos.
Abrir la ventana de Listados.
Editar la Ficha de Datos del sistema.
Iniciar una adquisición por aceleración o por puntos.
Visualizar las RPM, torque, potencia, temperatura en tiempo real.
Visualizar el cronómetro de tiempo acumulado de ensayo.
Título de la ventana
Este es el título de la ventana de la aplicación. Aquí encontramos información útil
sobre el ensayo incluyendo el nombre y número del ensayo, el nombre del archivo donde
se guardará el ensayo y una indicación si se trata de un ensayo nuevo, un ensayo abierto o
un ensayo terminado.
Barra de Menús
Menú Archivo
Nuevo: tiene la misma función que el botón Nuevo.
Abrir: tiene la misma función que el botón Abrir.
Salir: seleccione esta opción para cerrar la aplicación.
80 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Menú Opciones
Configuración: abre la ventana de configuración de ACCUDYNO.
Inercia: Se configura el momento de inercia del dinamómetro.
Guardar configuración como: Se almacena en un archivo la configuración del sistema. Incluye
todos los parámetros, personalizaciones de color, calibración de señales, etiquetas, etc. Pero
no almacena la configuración de gráficos.
Esta función es muy importante para poder restablecer toda la configuración en caso
de falla de la computadora y reinstalación del sistema.
Restaurar configuración: Se recupera la configuración desde un archivo de configuración y
también desde un ensayo cualquiera. Esto permite cambiar rápidamente los parámetros y
personalizaciones del sistema. También ayuda a recuperar el estado de configuración.
Abrir: Abre un ensayo guardado desde archivo y lo carga como ensayo actual. Se
podrá ver los gráficos y listados del mismo.
Guardar: Presionando este botón podrá guardar un ensayo recién realizado o bien
guardar modificaciones realizadas en la ficha de datos.
Ficha: Abre la Ficha de Datos del ensayo actual.
Gráfico: Abre la ventana de gráficos.
Listado: Abre la ventana de Listados.
Adquirir: Inicia o detiene una adquisición por barrido.
Figura 85: Pantalla principal de accudyno
TABLA 6: Barra de botones en la pantalla principal
Fuente: Manual Accudyno
81 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Conexión: Indica el estado de conectividad con la placa de adquisición serie remota.
Se mostrará el primer ícono cuando el sistema pueda comunicarse correctamente
con el equipo y el segundo ícono cuando exista algún problema.
Dentro de los posibles problemas de conectividad puede estar:
El puerto serie seleccionado no está disponible o está en uso.
El cable de datos no está conectado.
El sistema está apagado o falla en la fuente de alimentación.
Falla del procesador de comunicaciones o la placa de adquisición serie.
Configuración: restaura la configuración del sistema desde un archivo de
configuración o desde un ensayo.
Alarmas: habilita o deshabilita las alarmas del sistema. Esta función apaga los relés de
alarma en caso de que estén activados. *Se requiere el módulo de salidas digitales.
Tacómetro
Tacómetro indicador de RPM. Es posible configurar el rango y colores desde la
ventana de Configuración Instrumentos. El fondo del tacómetro cambia de color al
alcanzarse el límite de RPM establecido. Esto actúa a modo de Indicador de RPM Máxima.
Panel de Instrumentos
Aquí se pueden visualizar las variables adquiridas desde el motor como torque o
temperatura. También se puede visualizar las variables calculadas indirectamente como
potencia, torque y potencia corregidos por factor de corrección atmosférica.
Cada uno de estos instrumentos es configurable en:
Escala o calibración.
Colores.
Límites y colores de alarma.
Precisión decimal, un ejemplo lo damos a continuación.
Temperatura Normal Temperatura Baja Temperatura Alta
Nombre del Ensayo
Este cuadro indica el nombre y número de ensayo. Además es un indicador visual del
estado del ensayo teniendo estos dos colores como referencia:
Color de fondo verde: Ensayo vacío. Listo para comenzar a adquirir.
Color de fondo rojo: Ensayo con datos. Ensayo realizado recientemente o ensayo
abierto desde el disco.
Fuente: Manual Accudyno
82 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Cronómetro de Asentamiento
Indica el tiempo transcurrido con el motor en funcionamiento. El reloj corre
solamente cuando la velocidad es superior a 200 RPM. Para poner en cero el reloj debe
hacerlo desde la Ficha de Datos.
Cronómetro de tiempo de ensayo
Indica el tiempo transcurrido desde que presiona el botón de inicio de adquisición
hasta que lo detiene o hasta que el ensayo se detiene de forma automática si fue configurado
así (Configuración, Automatizar, Detener la adquisición automáticamente). Este valor se
pone a cero al iniciar un nuevo ensayo.
Barra de Estado La barra de estado contiene la siguiente información:
Estado: Estado del sistema, puede ser Detenido, Adquiriendo.
Muestras: Cantidad de muestras adquiridas hasta ahora.
De 500 RPM a 3300 RPM. Indica el rango de RPM configurado actualmente.
FC: El factor de corrección atmosférico en uso
Fecha: Fecha actual.
Hora: Hora actual.
3.5.1.2 Ficha de datos
La ficha de datos contiene información relativa al archivo, motor y condiciones de
ensayo. Esta deberá completarse cada vez que se realice un ensayo. Cuanto más información
ingrese, mayores datos tendrá cuando desee consultar un archivo guardado. De todos
modos, los únicos datos que debe cambiar obligatoriamente entre ensayos son nombre y/o
número de ensayo.
La información que ingresa se conserva entre ensayos para que no tenga que volver
a escribirla. Además se puede recuperar la información de la Ficha de Datos de otros ensayos,
a modo de "plantillas". Donde se procedió a llenar la ficha de datos con datos del motor.
Fuente: Manual Accudyno
Figura 85: Ficha de datos
83 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Encabezado
Ubicación: Lugar de referencia donde fue realizado el ensayo.
Fecha y Hora: Fecha y hora de realización del ensayo. Estas son tomadas
automáticamente del reloj de la PC.
Cronómetro: Se Activa este casillero si desea que el cronómetro de asentamiento se
ponga en 0 cuando presione el botón Aceptar. Si se deja desactivado el cronómetro
conservará el valor que tenía.
Datos Generales
Nombre: Nombre dado al ensayo
Número: Número asignado al ensayo actual. Este número se incrementa
automáticamente con cada nuevo ensayo, mientras que el nombre no se cambia.
Archivo: Nombre generado para el archivo del ensayo. El mismo se forma mediante
la composición del nombre + el número de ensayo.
Cliente: Si el ensayo del motor lo realiza para un tercero, se indique aquí su nombre
o empresa.
Observaciones: Cualquier nota sobre el ensayo que realizará. Esta información queda
incluida en el archivo de ensayo para su posterior consulta.
Condiciones Atmosféricas
Temperatura: Temperatura de la sala de ensayo. Como se posee una central de carga
la misma se introducirá automáticamente.
Humedad: Humedad de la sala de ensayo. La misma se introducirá automáticamente.
Presión Atmosférica: Presión atmosférica en el lugar del ensayo la misma se
introducirá automáticamente.
Unidad de Presión: Unidad en que se introduce la presión atmosférica. Puede ser...
mBar: milibares
mmHg: milímetros de Mercurio
HPa: hectopascales
nHg: pulgadas de Mercurio
Altitud: Altitud de la sala de ensayo sobre el nivel del mar. Este cuadro permite
determinar la presión absoluta en caso de que se haya ingresado la presión
compensada. Si usted ingresa la presión absoluta, el valor de altitud no se utiliza, por
lo cual se deshabilita este cuadro.
Factor de Corrección: Valor de Factor de Corrección Atmosférico calculado
utilizando la información climática anterior. El mismo se calcula con normas
diferentes que pueden seleccionarse en la pantalla de Configuración.
Rango del Ensayo
RPM Inicial: velocidad a la cual se comenzará el ensayo.
RPM Final: velocidad a la cual se finalizará el ensayo. Puede ser mayor o menor a la
RPM inicial según la forma en que se realice el ensayo.
Puede ver el valor del factor de corrección actual indicado
debajo del tacómetro, con el texto en color AZUL
84 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.5.1.3 Gráficos
En la sección de gráficos se puede ver los datos adquiridos representados en una
gráfica de ejes cartesianos. En el eje horizontal siempre estará la velocidad del motor en RPM
y en los ejes verticales se podrá elegir la variable a representar.
Se podrá representar una o varias simultáneamente. También se podrá representar
gráficamente los valores obtenidos en distintos ensayos para poder compararlos. A
continuación veremos un ejemplo de una descripción de la pantalla de gráficos que puede
verse en el siguiente cuadro.
Al ingresar a la sección gráficos se verá el gráfico adquirido actualmente que se
dibujará con las opciones predeterminadas y se colocará en los ejes con una escala que
permita su completa visualización.
Título de la ventana
Aquí se encontrará información útil sobre los gráficos actualmente cargados al igual
que en el título del gráfico.
Título del gráfico
Este se compone por el nombre y el número de cada gráfico cargado. Cada gráfico
se representa por una letra.
Barra de Menús
Salir: Se selecciona esta opción para cerrar la ventana de gráficos.
Fuente: Manual Accudyno
Cuadro 8: Pantalla de gráficos (ejemplo)
85 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Menú Ver
Propiedades: abre la ventana de configuración del gráfico.
Listados: abre la ventana de Listados.
Filtrado: Se seleccione el grado de filtrado para el gráfico las curvas y a menor filtrado más
detalle de las mismas. EL filtrado alto es útil cuando se desea apreciar los valores promedio
a lo largo del ensayo, sobre todo cuando desea comparar varios ensayos. El filtrado bajo
permite apreciar detalles particulares del motor a RPM específicas, por ejemplo, picos de
potencia muy pronunciados.
1. Ninguno: No aplica filtrado. Promedio de adquisición cada 1 RPM.
2. Bajo: filtrado bajo. Promedio de adquisición cada 10 RPM.
3. Medio: filtrado medio. Promedio de adquisición cada 50 RPM.
1. Alto: filtrado alto. Promedio de adquisición cada 100 RPM.
Grilla: Vuelve a dibujar la ventana recalculando la escala de los gráficos para que se ajuste a
la misma y se vea en su totalidad.
Menú Memoria
Guardar: Almacena toda la configuración, escalas, colores, etc. de los gráficos en una,
memoria numerados del 1 al 9.
Guardar Todas: Almacena las 9 memorias a una archivo
Recuperar: Recupera una configuración almacenada en los presets o memorias. Esto cambiará
la configuración de los gráficos a la configuración especificada en dicha memoria al momento
de guardarla.
Restablecer Zoom: ajusta el zoom automáticamente en caso de que haya cambiado
manualmente la escala o haya desplazado los ejes.
Imprimir: imprime el gráfico.
Restablecer Zoom : ajusta el zoom automáticamente
Zoom: estos botones permiten alejar o acercar el gráfico en un factor
predeterminado.
Cursor: activa el cursor. Muestra en el área de Referencias los valores de los ejes para
el punto donde se haga click con el Mouse.
Filtrado: Posee la misma función que el menú filtrar. Ajusta el nivel de filtrado del
gráfico.
Memorias o Presets: Presionando estos botones se cambiará la configuración de los
gráficos a la configuración que esté almacenada en esa memoria.
Quita todos los ensayos comparados, dejando solo el ensayo actual
Area del Gráfico
Sector donde se representan los gráficos. Se puede seleccionar qué ensayos y qué
variables ver en este sector mediante la ventana de Opciones del Gráfico.
Títulos de los Ejes
Títulos de los Ejes para las variables elegidas para graficar. El título se genera
automáticamente en base al nombre y unidad de cada variable elegida para graficar. Por
TABLA 7: Barra de botones
Fuente: Manual Accudyno
86 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
ejemplo si se selecciona graficar Potencia en un eje verá: Potencia [CV]. Si selecciona dos
variables en el mismo eje, por ejemplo, potencia y temperatura verá: Potencia [CV],
Temperatura [°C].Y en nuestro caso lo configuramos en función de la potencia en (HP) y
torque en (Kgm).
Opciones de Gráfico En esta ventana de Opciones de Gráfico se puede realizar lo siguiente:
Ver los canales con su respectivo número y nombre de variable asignada.
Especificar cuáles canales desea incluir en el gráfico y cuáles no.
Seleccionar en que eje desea ubicar determinada variable seleccionar el color, grosor
y tipo de línea (continua, punteada, etc.) con el que se desea mostrar la gráfica de
cada variable.
Agregar ensayos adicionales con el fin de compararlos entre sí.
Ver la información relativa al ensayo actual o a los ensayos guardados.
Botones de selección de ensayo
Permite cambiar las opciones para cualquiera de los ensayos almacenados en forma
independiente. Se podrá también agregar o quitar ensayos guardados para comparación.
Nombre y número del ensayo seleccionado
Aquí se podrá ver el nombre y número del ensayo abierto. Estando en el ensayo
"Actual" se verá los datos del ensayo activo y en cualquiera de los otros ensayos verá la
información relativa al ensayo que haya abierto para comparación (B, C o D).
Botones de selección del Eje “Y” asignado
Con estos botones se puede seleccionar ver la variable correspondiente en el gráfico
o si se desea que no aparezca. Se cuenta con cuatro ejes “Y” diferentes que son necesarios
cuando posee variables con diferentes rangos. El sistema cuenta para estos casos con 4 escalas
Figura 86: Opciones de gráficos
Fuente: Manual Accudyno
87 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
diferentes en 4 ejes Y diferentes Y1 a Y4. Y1 e Y2 se muestran del lado izquierdo del gráfico, Y3
e Y4 se muestran del lado derecho.
Solapa Grilla
En esta solapa podrá cambiar la forma en que se ajusta las escalas del gráfico. Se
puede cambiar las opciones para cada uno de los 4 ejes Y.
3.5.1.4 Listados
La ventana de listados permite mostrar en pantalla, una tabla con los valores
adquiridos de las variables seleccionadas. El listado se arma automáticamente recopilando la
información que se ingresó en la ficha de datos, como un ejemplo vemos la configuración y
los resultados de la adquisición de datos.
Fuente: Manual Accudyno
Figura 87: Asignación de ejes “y” en el grafico
Fuente: Manual Accudyno
Figura 88: Solapa grilla en opciones de grafico
88 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Barra de Menús
Menú Archivo
Vista Preliminar: tiene la misma función que el botón Vista Preliminar.
Imprimir: tiene la misma función que el botón Imprimir.
Salir: seleccione esta opción para cerrar la ventana. Al cerrarla volverá a la ventana
principal.
Menú Opciones
Canales: Abre la ventana de configuración de canales del listado.
Gráficos: Abre la ventana de Gráficos y cierra la ventana actual.
Ver Datos de Preparación: Esta opción permite optar por ocultar o mostrar los datos
de preparación cargados en la Ficha de Datos.
Promedios: Abre la ventana de selección de rangos de promedios.
Datos del Ensayo
Datos generales del ensayo. Se incluyen solo aquellos que no están vacíos y pueden ser:
Ubicación, fecha y hora de realización del ensayo.
Ruta completa y nombre del archivo que contiene el ensayo.
Cliente para quien se realizó el ensayo.
Observaciones..
Marca, modelo y categoría del motor.
Condiciones ambientales al momento de realizar el ensayo.
Factor de corrección atmosférica y momento de inercia con los que se realizó el ensayo
Fuente: Manual Acuudyno
TABLA 8: Tabla con valores adquiridos (ejemplo)
89 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Promedios, máximos y mínimos
En esta última tabla se muestra un resumen con los máximos y mínimos valores
encontrados en la tabla.
Son los mismos que están resaltados en cada columna. Además se podrá ver los
promedios del listado en el rango de velocidades configurado.
Una segunda sección de promedios permite mostrar un rango de promedios menor
al rango completo. Esta función es útil para leer el rendimiento del motor en un rango más
acotado (por ejemplo a altas RPM) un ejemplo de lo que se tendrá en la tabla 10 .
3.5.2 Procedimientos principales
Dentro de los principales procedimientos que puede realizar están los siguientes.
Como realizar Ensayos.
Configuración del Sistema.
Calibración del sistema.
3.5.2.1 Como realizar un ensayo
El ensayo por barrido consiste en acelerar y cargar el motor para que entregue la
máxima potencia durante el ensayo. El sistema almacena durante todo este tiempo las
variables a medir, como RPM, potencia, torque, temperaturas, presiones, etc. Estas variables
son utilizadas para obtener las gráficas y tablas de las mismas en función de las RPM.
Ensayo por Barrido
Pasos para realizar un ensayo por barrido de aceleración o desaceleración.
1. Se presione el botón Nuevo para comenzar un nuevo ensayo. De no hacerlo, se le
solicitará tener un ensayo vacío para iniciar la adquisición.
2. Se ingrese la información del ensayo en la ficha de datos.
TABLA 9: Promedio de máximos y mínimos
Fuente: Manual Acuudyno
90 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3. Luego de calentar el motor, se lleva a una velocidad menor a la de RPM Inicial. El
acelerador debe estar totalmente abierto así que para que la velocidad del motor
descienda debe utilizar el freno.
4. Se presione el botón Adquirir. A partir de este momento ACCUDYNO comenzará a
almacenar datos.
5. Se disminuye la fuerza de frenado quitando carga al dinamómetro y permita que la
velocidad del motor aumente, sin tocar el acelerador, el cual debe estar SIEMPRE
acelerado al máximo, hasta que la velocidad alcance el valor deseado por usted. El
sistema grabará datos hasta la velocidad indicada en RPM Final. No es necesario,
aunque sí recomendable, que la velocidad que alcance durante el ensayo supere dicho
valor.
3.5.2.2 Configuración del sistema
En la memoria USB de instalación se provee una carpeta con el nombre
“Configuración” dentro de esta carpeta se proveen dos archivos de configuración, uno con
la extensión .cfg y otro con la extensión .mem.
Estas son las configuraciones iníciales del sistema. Para levantar la configuración se
presiona el botón “Config” y se selecciona el archivo con extensión .cfg.Se puede recuperar
la configuración de gráficos con la opción Recuperar Memorias en la pantalla de gráficos
seleccionando el archivo con extensión .mem.
Paso 1 - Configuración el puerto serie de datos
Primero se deberá seleccionar un puerto serie libre y conectar el cable de datos del
sistema al mismo. El puerto serie deberá ser configurado en la solapa Opciones de la Ficha
de Configuración y el equipo deberá estar conectado y encendido.
Paso 2 - Configuración de señales de entrada
Primero debe configurar las señales de entrada de la placa de adquisición. Esta
configuración dependerá, del número de variables adquiridas, del tipo de variables y las
características y modelos de los amplificadores provistos.
Paso 3 - Configuración de canales
A continuación es necesario especificar los nombres y unidades de cada canal lógico.
Los canales lógicos son variables que pueden provenir directamente de una señal de la placa
de adquisición de datos o son calculados indirectamente. Los canales lógicos son los que
efectivamente se almacenan cuando se realiza un ensayo.
Paso 4 – Calibración
Un paso importante para asegurar la confiabilidad del sistema es la calibración del
mismo. Este procedimiento debe realizarse ya que ciertos elementos del sistema,
especialmente los sensores y partes mecánicas, pueden variar sus características físicas con el
tiempo, produciendo una variación de la señal que entregan.
91 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Paso 5 - Configuración de instrumentos
Finalmente se podrá configurar la apariencia del tablero de la pantalla principal. Se
podrá cambiar los colores con que se presenta la información en la pantalla para su facilidad
de lectura. Dada la cantidad de elementos que se ven en pantalla y la dificultad de prestar
atención a todos simultáneamente mientras se realiza un ensayo, se provee de un sistema de
alarmas visuales que le permitirá dirigir la atención sobre ciertas variables, sólo cuando su
valor está fuera de los límites que usted establezca.
3.5.2.3 Calibracion del sistema
1. Debe contar con un instrumento patrón para poder comparar la medición.
2. Seleccionar el canal a calibrar en la pantalla de calibración, en el cuadro "Calibrar
señal N°...". A la derecha del mismo podrá ver los nombres de los canales que están
utilizando esta señal. Puede ser uno o varios.
3. Llevar el sensor al extremo menor del rango. Por ejemplo, si se trata de torque,
llévelo a 0, si se trata de velocidad llévelo a 0 RPM.
4. Lea el valor de tensión de entrada en el voltímetro.
5. Se carga el valor de tensión de entrada actual en el cuadro tensión inicial. También
puede presionar el botón "<<" que lo cargará automáticamente.
6. Se carga el valor de la magnitud física real que está midiendo, por ejemplo 0 Kgm o
0 RPM, en el cuadro Magnitud física inicial.
7. A continuación deberá llevar al sensor al punto extremo mayor. En el caso del torque
Se carga un peso conocido que genere un torque conocido (Torque [Kgm] = Peso
[Kg] x Distancia [m]). En el caso de la velocidad, acelere el motor y lea la misma un
tacómetro patrón.
8. Se Carga el valor de tensión de entrada actual en el cuadro tensión final. También
puede presionar el botón "<<" que lo cargará automáticamente.
9. Se carga el valor de la magnitud física real que está midiendo, por ejemplo 40 Kgm
o 7000 RPM, en el cuadro Magnitud física final.
10. En todo momento se podrá comprobar si el sistema está calibrado leyendo el cuadro
Magnitud física equivalente, el mismo debe marcar la señal leída y correctamente
calibrada.
11. Se repita los pasos 2 al 10 para cada señal a calibrar.
Calibración de Torque
Se preparó una pesa patrón. La misma que genera un torque similar al torque máximo
a medir.
92 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Se determinó la distancia entre el eje de rotación del dinamómetro y el punto donde
se aplicará el peso. Por lo general la distancia “estándar”(según manual es de 716
mm.)
Ahora iniciaremos el procedimiento de calibración propiamente dicho. El mismo se
realiza mediante la indicación de 2 puntos de calibración al sistema. El resto de los puntos
intermedios es interpolado automáticamente por el software.
El primer punto de calibración se realiza SIN PESO.
En el software se va a opciones, luego a Configuración. Seleccione la solapa
CALIBRACIÓN. En dicha nueva las flechas para arriba y para abajo hasta encontrar el
canal indicado como “Torque”. En nuestro caso estaba en el canal Nº1 como se muestra en
la figura.
Figura 89: Calibración del torque
Fuente: Manual Accudyno
Figura 90: Solapa calibración del torque
Fuente: Manual Accudyno
93 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Paso siguiente, se cuelgue la pesa. La misma generará un torque que dependerá del
peso aplicado y de la longitud del brazo de calibración. El torque deberá calcularse.
La calibración para el motor Nissan FD6-T, el torque es 46 (Kg*m) y la distancia entre
el eje de rotación del dinamómetro y el punto donde se aplicará el peso es 0.716 (m) se
utilizó una peso igual a 64 (Kg) como indica la propiedad del torque = fuerza * distancia
como indica la figura 93.
3.5.3 Configuracion general
La ventana de configuración permite realizar lo siguiente:
Seleccionar las señales de la placa de adquisición que se desea utilizar.
Asignar funciones a cada señal dándole un nombre de canal.
Incluir canales que se obtienen indirectamente a partir de fórmulas predeterminadas.
Calibrar las diferentes señales de entrada.
Configurar la pantalla principal para poder apreciar los instrumentos según el gusto
o funcionalidad.
Configurar alarmas para resaltar con color la variación de cada variable por fuera de
determinados límites.
Seleccionar el logotipo.
Otras funciones.
3.5.3.1 Configuracion de señales
Aquí se selecciona la función de cada una de las señales de entrada provenientes de
la placa de adquisición. Las mismas son señales físicas, es decir, que tienen una conexión a la
placa de adquisición mediante un cable de señal.
Fuente: Manual Accudyno
Figura 91: Solapa de configuración de señales
94 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.5.3.2 Configuracion de canales
Aquí se configura los canales lógicos (no físicos) que se almacenarán durante la
adquisición. El almacenamiento de datos no ocurre directamente con las señales que ingresan
por la placa de adquisición sino que tienen algún tipo de acondicionamiento, filtrado y
cálculos por fórmula antes de ser mostradas o guardadas.
Tipo de señal asignada
RPM Dyno (M): El canal seleccionado indicará la velocidad de giro del dinamómetro.
Sin Asignar: El canal seleccionado no tiene asignada ninguna señal.
Potencia: El canal seleccionado indicará la potencia instantánea del motor. Proviene
de la fórmula: Potencia (CV)=Velocidad (RPM)XTorque (Kgm)/716.2
Potencia corregida: El canal seleccionado indicará la potencia corregida. La misma
consiste en: potencia corregida (CV)=Pot.(CV)xFC(factor de corrección atmosférico)
Torque corregido: El canal seleccionado indicará el torque corregido. El mismo
consiste en: torque corregido(Kgm)=torque(Kgm)xFC(factor de corrección
atmosférico)
Calibración
La calibración debe hacerse por cada uno de los canales de la placa de adquisición, es
decir, por cada una de las señales configuradas en la solapa "Señales".
El procedimiento es muy sencillo y consiste en establecer dos puntos distintos y lo
más separados posible dentro del rango de trabajo del sensor. Esto debe hacerse para lograr
la mayor linealidad y el menor error.
Fuente: Manual Accudyno
Figura 92: Solapa de configuración de canales
95 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Procedimiento de calibración:
1. Se debe contar con un instrumento patrón para poder comparar la medición.
2. Se selecciona el canal a calibrar en la pantalla de calibración, en el cuadro "Calibrar señal
N°...". A la derecha del mismo se podrá ver los nombres de los canales que están utilizando
esta señal. Puede ser uno o varios.
3. Se Lleva el sensor al extremo menor del rango.
4. Se Lee el valor de tensión de entrada en el voltímetro.
5. Se Carga el valor de tensión de entrada actual en el cuadro tensión inicial.
6. Se carga el valor de la magnitud física real que está midiendo.
7. A continuación se deberá llevar al sensor al punto extremo mayor. En el caso del torque
se carga un peso conocido que genere un torque conocido (Torque [Kgm] = Peso [Kg] x
Distancia [m]).
8. Se carga el valor de tensión de entrada actual en el cuadro tensión final.
9. Se carga el valor de la magnitud física real que está midiendo.
10. En todo momento se podrá comprobar si el sistema está calibrado leyendo el cuadro
Magnitud física equivalente, el mismo se debe marcar la señal leída y correctamente
calibrada.
11. Se repite los pasos 2 al 10 para cada señal a calibrar.
Fuente: Manual Accudyno
Figura 93: Solapa de calibración
96 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.5.3.3 Configuracion de instrumentos
En esta ventana se podrá seleccionar qué canales monitorear y la apariencia visual de
las variables monitoreadas. Esta podría ser apariencia del instrumento que mide Temperatura
para límites ubicados a 60°C y 100 °C.
También es posible cambiar la precisión decimal de la variable que se está midiendo.
A continuación se da los pasos de configuración de instrumentos y la siguiente fig.
Presione el botón del instrumento que desea configurar. Los botones son: el
tacómetro y los 8 botones numerados a su derecha.
Seleccione el canal que desea mostrar en ese instrumento utilizando la lista de
selección de canal.
Configure los colores del instrumento, puede cambiar el color de texto y el color de
fondo para cada uno de los 3 estados posibles
Ingrese los 2 límites que definirán los 3 estados en los que puede estar el instrumento.
Ingrese el valor de Fondo de Escala del Tacómetro.
Ingrese la precisión decimal con la que desea ver la variable.
Fuente: Manual Accudyno
Figura 94: Solapa de Instrumentos
97 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.5.3.4 Normas
Norma de corrección
Indica que norma se utilizará para calcular el factor de corrección. La mayoría
de estas normas son variantes de la misma, que es la SAE J1349 y también es con la
que se trabajó.
SAE J607: norma antigua de SAE. Se provee por compatibilidad con otros sistemas.
SAE J1349/2004. La norma más moderna y vigente de SAE. Esta norma se
caracteriza por realizar un seguimiento adecuado de las variaciones del motor.
DIN70010
EWG 80/1269
ISO 1585: adopción internacional de la norma SAE J1349
JIS D1001
3.6 Operación
Antes de realizar el ensayo se realizó las siguientes verificaciones:
Se hizo girar el dinamómetro controlando su libre rotación
Se verificó la alineación del dinamómetro y el motor.
Inspeccionamos que las mangueras y cables conectados al dinamómetro no dificulten
la libre oscilación del mismo.
Encendimos las bombas de agua verificando el correcto funcionamiento de la válvula
de retorno.
Verificamos el engrase de los rodamientos.
Figura 95: Solapa de Normas
Fuente: Manual Accudyno
98 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Se realizaron los ensayos de acuerdo a las instrucciones del fabricante operando el
dinamómetro como sigue:
Arranque del motor.
Luego de los instantes necesarios para verificar que todo está en orden se pudo dar
carga al mismo mediante el dinamómetro, para realizar esto se operó con la palanca de
comando del acelerador del motor y con la perilla de la válvula de control (llave de paso).
Accionando la palanca del acelerador, el motor se aceleró y por lo tanto la lectura
en el tacómetro digital aumentó, simultáneamente se operó la válvula de control del
dinamómetro aumentando la carga (suministro de agua) y por lo tanto también aumentaba
la lectura del torque.
Con suaves movimientos de la palanca de acelerador y suaves toque en la perilla de
la válvula de comando se cargó el motor hasta lograr los valores deseados de RPM y torque.
Una vez obtenidos estos valores se mantuvo la palanca de acelerador y la perilla de la válvula
de comando por unos cuantos segundos, de esta manera el dinamómetro opero con un valor
de carga fijo y régimen constante.
3.6.1 Medicion de la potencia (por Barrido)
Este método consiste en adquirir una serie de datos, relevados de una manera
dinámica, pulsando el botón de adquisición de datos solamente una vez y variando la
condición de velocidad del motor (acelerando). Hasta haber cursado en máx. régimen de
giro del motor, recabando los distintos puntos con los cuales luego se conforman las curvas
características de torque, potencia y demás variables en función de las rpm.
Con el motor en marcha, se acelera de poco el motor y controlando la perilla de la
válvula de control hasta sentir el efecto del torque sobre la velocidad del motor, dándole un
poco más de carga con el acelerador y así sucesivamente hasta obtener los datos máximos,
estos datos se los realizo verificando el tacómetro observando el torque y los demás
indicadores del sistema.
Se realizaron seis pruebas de donde se seleccionó los siguientes datos y el gráfico:
Las demás pruebas se encuentran en anexo “B”
Y más adelante se muestran el análisis que se realizó de cuantas pruebas como mínimo
se debieron realizar mediante el análisis de la estadística de pruebas y errores con el número
de pruebas (ensayos) que previamente se realizaron.
99 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Evaluación
Ensayo: Ensayo N°46
Bolivia, 17/01/2014 - 12:31
RPM Torque[Kgm] Torque Corr[Kgm] Potencia[HP]
Potencia
Corr[HP]
1000 9,3 14,6 12,7 20,0
1100 11,7 18,4 17,8 27,9
1200 13,9 21,8 23,0 36,1
1300 16,1 25,3 28,9 45,3
1400 18,2 28,5 35,1 55,0
1500 20,3 31,9 42,0 66,0
1600 22,0 34,6 48,6 76,2
1700 22,8 35,7 53,3 83,7
1800 22,9 36,0 56,8 89,2
1900 23,1 36,3 60,5 95,0
2000 23,5 36,9 64,8 101,7
2100 23,7 37,3 68,7 107,8
2200 24,0 37,7 72,7 114,1
2300 24,0 37,7 76,0 119,3
2400 23,8 37,4 78,6 123,5
2500 23,6 37,0 81,1 127,4
2600 23,4 36,7 83,7 131,5
2700 23,2 36,4 86,1 135,2
2800 21,0 32,9 80,9 127,0
2900 21,0 33,0 83,9 131,8
3000 21,2 33,3 87,6 137,5
3100 21,6 34,0 92,4 145,0
3200 21,7 34,1 95,7 150,3
3300 21,9 34,4 99,7 156,5
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Torque[Kgm] Torque Corr[Kgm] Potencia[HP] Potencia Corr[HP]
Promedios 20,7 32,6 63,8 100,1
Máximos: 24,0 37,7 99,7 156,5
Mínimos: 9,3 14,6 12,7 20,0
Archivo: C:\Documents and Settings\Administrador\Escritorio\d
ultimo sabado\Pruebas\Ensayo-0046.ad3
Motor: Nissan FD6T Diesel
TABLA 10: Valores adquiridos en el ensayo del motor
TABLA 12: Promedio de máximos y mínimos del ensayo en el motor
100 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Cond. Ambientales: Temp. 18,7°C; Presion 669,3 HPa; Humedad 43,0%
Factor Corrección: 1,570 (SAE J1349/2004) / Momento de Inercia: 0,105
Desde 989 RPM a 3320 RPM
Tiempo de Aceleración: 00:14.04
Tiempo de Asentamiento: 00:26
Duración del Ensayo: 00:14
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Potencia máx: 156,5 HP @ 3300 RPM
Torque máx: 37,7 Kgm @ 2300 RPM
Potencia media: 100,1 HP
Torque medio: 32,6 Kgm
Entre 1000 RPM y
3300 RPM
Potencia máx: 156,5
HP @ 3300 RPM
Torque máx: 37,7
Kgm @ 2300 RPM
Potencia media: 100,1
HP
Torque medio: 32,6
Kgm
Sistema de Adquisición de Datos AccuDyno desarrollado por www.iccode.com.ar
Cuadro 9: Diagrama característico del ensayo en el motor
101 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.6.2 Numero de pruevas minimo
Calculo del número mínimo de pruebas (ensayos); Para tal efecto se realizaron 6
mediciones previas cuyos valores se muestran en la siguiente tabla donde se consideró las
potencias efectivas de cada prueba.
Calculo de distribución de medidas
Valor medio: 4.1436
1.860
6
1_
n
x
x i
i
Error absoluto: 9.64.1433.150 uxE i
Error relativo: 0460.03.150
9.6
ix
E
Error relativo porcentual: %60.4100*%
Desviación estándar: 42.516
03.147
1
2__
1
n
xx
si
n
i
Análisis de la magnitud de las medidas.
Los datos obtenidos en las pruebas son precisos y con sesgo negativo (ningún valor
alcanza 175) como se ve en la serie de medidas:
175u Sección de medida
140.4 144.2 150.3 143.7 134.6 146.9 Datos inexactos pero precisos
n(#ensayo) iX 2
_
xxi
1 (44) 140.4 9
2 (45) 144.2 0.67
3 (46) 150.3 47.61
4 (47) 143.7 0.09
5 (48) 134.6 77.44
6 (49) 146.9 12.25
860.1 147.03
TABLA 12: Ensayos previos realizados en el motor
FUENTE: El autor
102 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Análisis de la distribución de las medidas.
Interpretación de los datos obtenidos en las pruebas con la distribución normal o Gaussiana.
Según el análisis estadístico para determinar u obtener una prueba (ensayo) que dé
como resultado un valor denominado éxito analizaremos los siguientes conceptos.
*La Exactitud en la distribución de las medidas señala el grado en que el valor experimental
3.150iX se acerca al valor verdadero 4.143u
*La precisión en la distribución de las medidas indica la concordancia entre los valores
experimentales es decir que se aproximan unas a otras.
En las pruebas que se realizaron anteriormente y como muestra el análisis de la
distribución de medidas confirmamos que el valor experimental de 150.3 es el valor más alto
obtenido y el más cerca al valor verdadero, el intervalo entre estos dos valores nos da un
nivel de confianza del 95 % de que la prueba tres es la exitosa.
Números de mediciones para 30n
Se aplica la siguiente ecuación:
2
2
*
*
ix
st
n
Para el empleo de estas relación es necesario conocer
2t , s , ix y ; recalcamos que
la magnitud de error depende de la estimación de la desviación estándar además los valores
de
2t (se calcula mediante tablas anexos)que dependen del número de grados de libertad y
este último del número de medidas. En consecuencia, el número de medidas “n” requerido
debe determinarse mediante errores y ensayo. El número resultante del cálculo debe ser
redondeado al entero superior por ello el signo .
Cuadro 10: Interpretación de los ensayos (distribución normal)
FUENTE: El autor
103 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
En las pruebas realizadas se desea determinar la potencia del motor Nissan Fd6-T con
un error máximo de 4.60 % que no debe superarse y que tiene un nivel de confianza del
95%. ¿Cuantas medidas (pruebas) o ensayos deben realizarse como mínimo?
95.01%95.. CN
0025.02
05.0
y
Solución:
*) Si 182.343 025.0 tnV s
2
2
*
*
ix
st
n medidasn 6222.60460.0*3.150
42.5*182.32
*) Si 776.254 025.0 tnV s
2
2
*
*
ix
st
n medidasn 5736.40460.0*3.150
42.5*776.22
*) Si 571.265 025.0 tnV s
2
2
*
*
ix
st
n medidasn 4062.40460.0*3.150
42.5*571.22
*) Si 447.276 025.0 tnV s
2
2
*
*
ix
st
n medidasn 4680.30460.0*3.150
42.5*447.22
Entonces podemos definir que el número de pruebas muestra que las aproximaciones
de error se encuentran desde cuatro medidas o pruebas para abajo pero si realizamos
mínimo cinco medidas o pruebas para obtener un resultado coherente con un nivel de
confianza de 95% y una precisión que indica un grado de concordancia entre el valor
experimental de 150.3 indicamos que:
Las pruebas mínimas que se deben realizar para calcular la pot. efectiva entre el
motor Nissan diesel FD6-T y el dinamómetro hidráulico es cinco, para obtener una prueba
exitosa y consecuentemente un resultado confiable.
104 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
3.7 Análisis de los gases residuales
Se refiere a las tecnologías que se utilizan para reducir las causas de contaminación
del aire producida por los automóviles. Los sistemas de control de emisiones han reducido
exitosamente las emisiones producidas por automóviles en términos de cantidad por
distancia recorrida. Durante los días de prueba y análisis del motor Nissan FD6-T, En la
carrera de mecánica Automotriz de la Facultad De Tecnología y con el objetivo de tener
datos de las emisiones de humos de este motor se realizaron los siguientes análisis.
3.7.1 Análisis de la opacidad
Para la medición se utilizó el Opacímetro de flujo parcial de la marca BEAR, es un
analizador multifuncional autónomo de emisiones diesel, asegura que los niveles de emisión
son medidos en forma rápida y precisa. Fue adquirido por la carrera de Mecánica Automotriz
en la Facultad De Tecnología (fig.96)
Antes de la medición se calibro el opacímetro con el sistema. Después se instaló el
sistema al tubo de escape para la correspondiente medición. La medición se realizó bajo el
procedimiento de aceleración libre el cual consiste en acelerar el vehículo desde ralentí hasta
el corte del regulador.
Esta aceleración fue repetida 3 veces y se tomó el valor como promedio que menos
opacidad tenia.
La prueba que menos opacidad tenia se ve en la siguiente figura y las demás pruebas
las podemos ver en anexos en la parte Anexos “C”.
Fuente: El autor
Figura 96: Medidor de opacidad BEAR
105 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Donde la flecha anaranjada nos muestra que la opacidad esta en 48 %. Las demás
pruebas se muestran en anexos.
3.7.2 Aplicación del analizador de gases
El analizador de gases de escape analiza la química de estos gases y nos dice en que
proporciones se encuentran los mismos.
Para la medición de gases se utilizó un analizador portátil de la marca Grenline 40000
(EUROTRON) (fig.98), es un analizador de emisiones diesel, que nos muestra en proporción
de partes por millón (PPM) la cantidad de CO, NO y NOx, a diferentes temperaturas además
que las mediciones que se realizaron con ayuda del software Accudyno fueron a diferentes
RPM. Para así obtener un panorama del comportamiento de los gases residuales de un motor
diesel después de una reparación de las partes más importantes.
Este medidor nos aseguró datos de los niveles de emisión en forma rápida y precisa.
Cabe destacar que este instrumento de medición fue prestado por el Ing. Ricardo Paz tutor
del proyecto.
Fuente: Medidor de opacidad BEEAR
Figura 97: Opacidad del motor Nissan FD6-T
106 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
En la siguiente tabla y cuadro vemos las cuatro pruebas realizadas a diferente régimen
de giro del motor y el comportamiento de los datos obtenidos.
RPM CO(ppm) NO(ppm) NOx(ppm) Tem. Gas Tem. Aire Dif. de Tem
1000 513 299 168 56.2 ºC 20.8 ºC 35.4 ºC
1550 722 351 362 68.4 ºC 20.8 ºC 47.6 ºC
2000 1037 474 489 83.3 ºC 20.7 ºC 62.6 ºC
2600 1172 545 584 90.7 ºC 20.7 ºC 69.9 ºC
Para concluir esta parte vemos que como resultado, la opacidad es permisible ya que
no supera el límite establecido por la ley IBNORCA con un 48%; tambien vemos que el
análisis de los gases residuales incrementa en proporción de partículas en función del régimen
de giro del motor y también incrementa la temperatura (cuadro 11), los datos calculados de
los componentes del resultado de la combustión como CO, NO y NOx son datos adquiridos
permisibles en referencia a la baja opacidad que refleja el motor reparado.
Fuente: El autor
TABLA 13: Pruebas del analizador de gases
Figura 98: Medidor de gases
Fuente: El autor
Cuadro 11: Análisis de gases residuales
Fuente: El autor
107 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
108 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
CÁLCULOS y RESULTADOS
4.1 Evaluación del ciclo de trabajo del motor Nissan FD6-T
4.1.1 Medición de la temperatura de aire en el proceso de admisión
Se instaló una termocupla en el sistema de admisión entre el turbocompresor y el
ingreso de aire a los cilindros como muestra las siguientes figuras.
Según el autor M.S. Jovaj (motores de automóviles) cita que: La Temperatura de
calentamiento de la carga. Se adopta basado en resultados experimentales y en cálculos
indirectos: La carga fresca que ingresa al cilindro del motor será kT = (20…40) °C.30
En este caso el tester marco una temperatura de 40 (ºC) que es igual a 313 (k) y eso se tomó
como dato inicial para cálculos posteriores.
4.1.2 Medición de la presión de aire en el proceso de admisión
De igual manera se instaló un manómetro en el sistema de admisión en el conducto
entre el turbocompresor y el ingreso de aire a los cilindros como muestra la siguiente figura.
30 Fuente: M.S.Jovaj capítulo IV (proceso de admisión).
Fuente: El autor
Figura 99: Instalación de la termocupla
Figura 100: Medición de la temperatura en la admisión
Fuente: El autor
Figura 101: Instalación del manómetro
109 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
En este caso el manómetro marco una presión de 1.65 (bar) que es igual a 0.165
(MPa), coincidiendo también con la teoría que denota M.S. Jovaj (motores de automóviles),
y eso se tomó como dato inicial para los cálculos posteriores.
4.1.3 Calculo de la cantidad total de productos de combustión
El cálculo está basado en el análisis del ciclo de trabajo del motor diesel31 , donde al
efectuar los cálculos se prestó atención a la elección de los coeficientes experimentales que
integran determinadas fórmulas que se consideraron en el capítulo de marco teórico.
Análisis del ciclo de trabajo del motor Nissan diesel FD6-T
Datos: )(55.130175 KwHPNe
rpmn 3200
17 ; 6i ; 1 ;
KgMj
Hu 42
Combustible diesel: 004.0126.087.0 cOHC
La cantidad de aire teórica necesaria para la combustión de Kg1 de combustible. Se
calcula aplicando la ecuación: (Fuente: M.S.Jovaj; ecuación 44, Pág.48)
CHClo 8
3
8
23.0
1… remplazando:
Kglo 45.14004.0126.0*887.0*3
8
23.0
1
…Aplicando la ecuación (45):
KmolOHC
L c 497.032
004.0
4
126.0
12
87.0
21.0
1
3241221.0
10
La cantidad total de aire que participa en la combustión de 1 Kg de combustible,
según la ecuación: (Fuente: M.S.Jovaj; ecuación 54, Pág.51)
KgKmolLM 696.047.0*4.101
Productos de la combustión para 1 , aplicando la ecuación: (Fuente: M.S.Jovaj; ecuación
67, Pág.52)
012 79.0212
LHC
M
… remplazando:
KgKmolM 5281.0497.0*1*79.0
2
126.0
12
87.012
Entonces la cantidad excedente de aire fresco es:
KgKmolL 1988.0497.0*14.11 0
31 Fuente: M.S. Jovaj Pág. 641
110 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
y la cantidad total de los productos de combustión se determinan mediante la ecuación:
(Fuente: M.S.Jovaj; ecuación 68, Pág.52)
KgKmolLMM 7269.01988.02581.01 0122
Calculamos el coeficiente teórico de variación molecular mediante la siguiente
ecuación: (Fuente: M.S.Jovaj; ecuación 68, Pág.64)
1
20
M
Mu … 044.1
696.0
7269.00 u
4.1.4 Calculo en cada punto del diagrama P-V del motor
4.1.4.1 Motor después de la reparación
Calculo del ciclo de trabajo indicado del motor diesel Nissan FD6-T con parámetros
a nivel de La Paz- Bolivia
*) Parámetros en el proceso de admisión
Proporcionamos los siguientes parámetros para la carga en el proceso de admisión
MPaPP k 110.00 ; KTT k 3130 ; CT 030
Calculo de la densidad de carga que ingresa al cilindro:
3
66 224.110313*287
110.010*
* mKg
TR
P
k
kk
Calculamos la presión al final de la admisión, aplicando la ecuación
62
2 10*2
kad
adka PP
… remplazando datos:
MPaPa 084.010*224.12
1203110.0 6
2
Adoptamos los siguientes parámetros para los gases residuales:
MPaPr 12.0 ; KTr 900 y calculamos el coeficiente de los gases residuales
mediante la siguiente ecuación.
0350.012.0084.0*17
12.0*
900
30313
**
ra
r
r
kr
PP
P
T
TT
La temperatura al final de la admisión se la calcula de la ecuación.
KTTTT
T a
r
rroa 362
0350.01
900*0350.030313...
1
*
*) Parámetros del proceso de compresión: Admitimos que el exponente politropico
38.11 n , la presión al final de la compresión se halla de la ecuación.
MPaPP n
ac 191.417*084.0*38.1
1
MPaPc 191.4
111 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
La temperatura al final de la compresión según la ecuación.
KTT n
ac 106217*362*138.111 o Ctc 789
*) Parámetros del proceso de combustión: La ecuación del proceso de combustión
en el motor diesel según la ecuación (177), Pág.155 resultara:
zzrc
r
crc
r
uz TUuTUU
M
H*314.8**314.8
1
*
1
* !!!!
1
Calculamos el coeficiente real de variación molecular
04.1
0350.01
0350.0044.1
110
1
12
r
r
r
rr
u
M
MMu
Calculamos cada término
KmolKj
M
H
r
uz 478090350.01696.0
10*42*82.0
1
* 3
1
Caculo del calor específico cvu a Ctc 789 mediante la tabla 6 Pág. 65 (interpolando)
CKmolKj
ucv *679.22 … para 1
La energía interna de 1 Kmol de aire a la Ctc 789 es:
KmolKj
tuU ccvc 17894789*679.22*
La energía interna !!
cU de 1 Kmol de productos de combustión a Ctc 789 esta integrada
por la energía de estos últimos siendo 1 y la energía del aire excedente, es decir.
..11
!!!! **2 aecMcc rUrUU
Donde calculamos el calor específico para 1 a Ctc 789 mediante la tabla 8 (anexos)
Interpolando tenemos que.
CKmolKj
uccv *
452.25!!…
y la energía interna de los productos de combustión para 1 es:
KmolKj
CCKmol
KjtuU cccvc 20082789*
*452.25*!!
1
!!
7265.0
7269.0
2581.0
2
12
12
M
MrM
y
2735.07269.0
1988.01
2
0..
M
Lr ae
KmolKj
rUrUU aecMcc 194842735.0*178947265.0*20082** ..11
!!!!
2
Calculamos el término:
Kmol
KjUU
r
crc 181050350.01
19484*0350.017894
1
* !!
Asignamos el grado de elevación de la presión 8.1 (Fuente: M.S.Jovaj; Pág.157)
y calculamos el término:
KmolKj
Tc 158931062*8.1*314.8**314.8
112 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
La suma de todos los términos del primer miembro de la ecuación de combustión es:
KmolKj
TUU
M
Hc
r
crc
r
uz 81650158931794847809**314.81
*
1
* !!
1
y la ecuación de combustión quedara de la siguiente manera
zzr TUuKmol
Kj*314.881650 !!
pero 04.1ru
KmolKj
TU zz 78510*314.8!!…(*)
La energía interna !!
zU es una función de la temperatura de combustión y del calor
especifico por eso la última ecuación puede resolverse aplicando el método de
aproximaciones sucesivas Tabla 9 y 7 (anexos)
Si: CtKT zz 20002273
561362735.0*506607265.0*58197!! zU …estos valores en (*)
KmolKj
78510750342273*314.856136
Si: CtKT zz 21002373
593472735.0*535077265.0*61546!! zU …estos valores en (*)
KmolKj
78510790762373*314.859347
Es evidente que zT se encuentra entre los valores de 2273-2373(K)
Interpolando tenemos que:
790762373
235978510
750342273
K
KTKT
K
zz
Calculo de la presión máxima de combustión.
MPaPP cz 544.78.1*191.4*
Calculamos el coeficiente de expansión preliminar.
28.11062
2359
8.1
04.1
c
zr
T
Tu
*) Parámetros del proceso de expansión. El grado de expansión posterior es:
28.1328.1
17
Asignamos el exponente politropico 23.12 n ; la temperatura al final de la expansión, de
acuerdo a la ecuación: (Fuente: M.S.Jovaj; Ecua. 186, Pág.159)
113 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
KT
Tn
zb 1301
28.13
2359123.112
La presión al final de la expansión con la ecuación: (Fuente: M.S.Jovaj; Ecua.185 Pág.159)
MPaP
Pn
zb 313.0
28.13
544.723.12
4.1.4.2 Motor con datos del manual (asumiendo que es nuevo)
Antes de empezar con el cálculo realice un análisis de los datos medidos para el
cálculo del diagrama indicado de trabajo del motor diesel Nissan FD6-T en condiciones a
nivel del mar (C.N.M.).
Los datos medidos en el sistema de alimentación antes que el aire ingrese al cilindro,
en la ciudad de La Paz son: MPaPk 110.0 ; KTk 313 y analizando el diagrama el
turbocompresor este incremento la presión ( PLP ..0 ) y la temperatura( ...0 PLT ) del medio
ambiente; estos valores son mayores, PLk PP ..0 y ...0 PLk TT observando esta situación
calculamos el incremento de presión y temperatura T y P que realizo el turbocompresor
con la siguientes relaciones.
...0 PLk PPP y ...0 PLk TTT …donde:
Los datos de ...0 PLP y ...0 PLT fueron tomados por el dinamómetro en el ensayo que se
realizó MPaHPaP PL 067.03.669...0 y KCT PL 2927.18...0 entonces los valores
incrementados por el turbocompresor son:
MPaPPP PLk 098.0067.0165.0...0
KTTT PLk 21292313...0
Figura 102: Esquema del motor sobrealimentado por turbocompresor
Fuente: el autor
114 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Sumando estos datos a los parámetros a nivel del mar (presión atmosférica a nivel
del mar) MpaP MN 101.0...0 y (temperatura a nivel del mar) KCT MN 29825...0
calcularemos la presión !
kP y !
kT en el sistema de alimentación antes que el aire ingrese al
cilindro por tanto tenemos que:
MPaPPP MNk 199.0101.0098.0...0
! MPaPk 199.0!
KTTT MNk 31929821...0
! KTk 319!
Donde estos últimos datos serán el inicio del análisis del próximo calculo
Calculo del ciclo de trabajo indicado del motor diesel Nissan FD6-T con parámetros
a nivel del mar.
*) Parámetros en el proceso de admisión
Proporcionamos los siguientes parámetros para la carga en el proceso de admisión
MPaPP k 144.0!
0 ; KTT k 319!
0 ; CT 030
Calculo de la densidad de carga que ingresa al cilindro:
3
66
!
!! 572.110
319*287
144.010*
* mKg
TR
P
k
kk
Calculamos la presión al final de la admisión, aplicando la ecuación
6!2
2! 10*2
kad
adka PP
… remplazando datos:
MPaPa 110.010*572.12
1203144.0 6
2
Adoptamos los siguientes parámetros para los gases residuales:
MPaPr 12.0 ; KTr 900 y calculamos el coeficiente de los gases residuales
0266.012.0110.0*17
12.0*
900
30319...
**
!
r
ra
r
r
kr
PP
P
T
TT
La temperatura al final de la admisión se la calcula de la ecuación (140), Pág 93
KTTTT
T a
r
rroa 363
0266.01
900*0266.030319...
1
*
*) Parámetros del proceso de compresión: Admitimos que el exponente politropico
es 38.11 n , la presión al final de la compresión se halla de la ecuación (162), Pág.112
MPaPP n
ac 488.517*110.0*38.1
1
La temperatura al final de la compresión
KTT n
ac 106517*363*138.111 o Ctc 792
115 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
*) Parámetros del proceso de combustión: La ecuación del proceso de combustión
en el motor diesel según la siguiente ecuación resultara:
zzrc
r
crc
r
uz TUuTUU
M
H*314.8**314.8
1
*
1
* !!!!
1
Calculamos el coeficiente real de variación molecular
04.1
0266.01
0266.0044.1
11
0
1
12
r
r
r
rr
u
M
MMu
Calculamos cada término
KmolKj
M
H
r
uz 482000266.01696.0
10*42*82.0
1
* 3
1
Caculo del calor específico cvu a Ctc 792 mediante la tabla 6 Pág. 65
Interpolando tenemos:
CKmolKj
ucv *688.22 … para 1
La energía interna de 1 Kmol de aire a la Ctc 792 es:
KmolKj
tuU ccvc 17969792*688.22*
La energía interna !!
cU de 1 Kmol de productos de combustión a Ctc 792 esta integrada
por la energía de estos últimos siendo 1 y la energía del aire excedente, es decir.
..11
!!!! **2 aecMcc rUrUU
Donde calculamos el calor específico para 1 a Ctc 792 mediante la tabla 8 pág. 67
Interpolando tenemos que:
CKmolKj
uccv *
464.25!!… y la energía interna de los
productos de combustión para 1 es:
KmolKj
CCKmol
KjtuU cccvc 20167792*
*464.25*!!
1
!!
7265.0
7269.0
2581.0
2
12
12
M
MrM
y
2735.07269.0
1988.01
2
0..
M
Lr ae
KmolKj
rUrUU aecMcc 195652735.0*179697265.0*20167** ..11
!!!!
2
Calculamos el término:
Kmol
KjUU
r
crc 180100266.01
19565*0266.017969
1
* !!
Asignamos el grado de elevación de la presión Pág.157 8.1 y calculamos el término:
KmolKj
Tc 159381065*8.1*314.8**314.8
116 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
La suma de todos los términos del primer miembro de la ecuación de combustión es:
KmolKj
TUU
M
Hc
r
crc
r
uz 82148159381801048200**314.81
*
1
* !!
1
y la ecuación de combustión quedara de la siguiente manera
zzr TUuKmol
Kj*314.882148 !!
pero 04.1ru
KmolKj
TU zz 78988*314.8!!…(*)
La energía interna !!
zU es una función de la temperatura de combustión y del calor especifico
por eso la última ecuación puede resolverse aplicando el método de aproximaciones
sucesivas Tabla 9 y 7 (anexos)
Si: CtKT zz 20002273
561362735.0*506607265.0*58197!! zU …estos valores en (*)
KmolKj
78988750342273*314.856136
Si: CtKT zz 21002373
593472735.0*535077265.0*61546!! zU …estos valores en (*)
KmolKj
78988790762373*314.859347
Es evidente que zT se encuentra entre los valores de 2273-2373(K)
Interpolando tenemos que:
831812473
237278988
790762373
K
KTKT
K
zz
Calculo de la presión máxima de combustión.
MPaPP cz 878.98.1*488.5*
Calculamos el coeficiente de expansión preliminar.
28.11065
2372
8.1
04.1
c
zr
T
Tu
*) Parámetros del proceso de expansión. El grado de expansión posterior es:
28.1328.1
17
Asignamos el exponente politropico 23.12 n ; la temperatura y la presión al final de la
expansión, de acuerdo a las ecuaciones son:
117 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
KT
Tn
zb 1308
28.13
2372123.112
MPa
PP
n
zb 410.0
28.13
878.923.12
4.1.4.3 Comparación del diagrama P-V del motor (según manual y reparado)
Para fines prácticos la interpretación del ciclo de trabajo del motor Nissan diesel FD6-T
estará basado en el siguiente diagrama teórico:
En la siguiente tabla se muestra los datos calculados de presión y temperatura del
motor Nissan FD6-T; de un motor nuevo según manual, estudio que se realizó en condiciones
a nivel del mar (C.N.M.) y del motor después de su reparación, estudio que se realizó en
condiciones de La Paz Bolivia (C.L.B.)
Dónde: El punto “a” es la presión al final de la admisión.
El punto “c” es la presión al final de la compresión.
El punto “z” es la presión al final de la combustión.
El punto “b” es la presión al final de la expansión.
Puntos Presión(C.N.M.)
(Mpa)
Presión (C.L.B.)
(Mpa)
Temperatura (C.N.M.)
(K)
Temperatura C.L.B.)
(K)
A 0.110 0.084 363 362
C 5.488 4.191 1065 1062
Z 9.878 7.544 237 2359
B 0.410 0.303 1308 1301
Fuente: Motores de automóvil M.S.Jovaj Pág. 26
Cuadro 12: Diagrama del ciclo diesel con suministro de calor a P=cte.
Tabla 14: Datos del ciclo de trabajo del motor diesel en condiciones a: Nivel del mar y de La Paz
Bolivia
Fuente: El Autor
118 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
La interpretación de estos datos calculados los podemos reflejar mediante el diagrama
P-V del motor Nissan diesel FD6-T; donde el ciclo de trabajo de color negro es el ciclo del
motor en condiciones a nivel del mar y el ciclo de trabajo de color azul es el ciclo del motor
en condiciones de La Paz Bolivia.
Este diagrama claramente muestra la diferencia de presiones que existe en la de un
motor diesel en condiciones a nivel del mar y en condiciones de la ciudad de la Paz Bolivia.
Donde tomaremos estos parámetros en consideración para calcular los parámetros efectivos
e indicados.
4.1.5 Calculo de parámetros indicados y efectivos
Para el cálculo en el diagrama del motor se tomara los siguientes datos según manual.
CALCULO DE DATOS AUXILIARES
KwHPPe 55.130175 mmmD 1.0100
mmmS 12.0120
1:5.17
El volumen unitario (Vh)
4
** 2 SDVh
….donde:
Vh [=] Es el volumen de un cilindro
Cuadro 13: Diagrama del ciclo diesel en condiciones: a nivel del mar y la Paz- Bolivia
Fuente: El Autor
119 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
D2 [=] Es el diámetro del cilindro
S [=] Es la carrera del pistón
LmmmLVh 942.0000942.0796.942477
4
12.0*1.0* 33
2
Calculo de la presión y potencia media indicada del motor diesel Nissan FD6-T con
parámetros a nivel de La Paz- Bolivia.
*) Cálculo de la presión media indicada del ciclo se encuentra de la ecuación (Fuente:
M.S. Jovaj ecua195 Pag.169)
1
1
1
212
1 11
1
111
11
1 nn
n
aaninn
PP
MPaPani 854.0
17
11
138.1
1
28.13
11
123.1
28.1*8.1128.18.1
117
17084.0
138.1123.1
38.1
La presión media indicada del ciclo real, tomando en cuenta el redondeamiento de datos
experimentales, para 92.0i , según la ecuación (199), (Fuente: M.S. Jovaj Pág. 170)
MpaPPaniii 785.0854.0*92.0*
*) Cálculo de la potencia indicada mediante la ecuación (Fuente: M.S. Jovaj ecua203 Pag.171)
KwnViP
N hii 118
4*30
3200*942.0*6*785.0
*30
***
Calculo de la presión y potencia media indicada del motor diesel Nissan FD6-T con
parámetros en condiciones a nivel del mar.
*) Cálculo de la presión media indicada del ciclo se encuentra de la ecuación: (Fuente:
M.S. Jovaj ecua195 Pag.169)
1
1
1
212
1 11
1
111
11
1 nn
n
aaninn
PP
MPaPani 118.1
17
11
138.1
1
28.13
11
123.1
28.1*8.1128.18.1
117
17110.0
138.1123.1
38.1
La presión media indicada del ciclo real, tomando en cuenta el redondeamiento de datos
experimentales, para 92.0i según la ecuación (199), (Fuente: M.S. Jovaj Pág. 170):
MPaPPaniii 028.1118.1*92.0*
*) Cálculo de la potencia indicada mediante la ecuación (203) (Fuente: M.S. Jovaj Pág. 171)
120 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
KwnViP
N hii 154
4*30
3200*942.0*6*028.1
*30
***
La potencia efectiva según manual a rpmn 3200 es: KwHPNe 55.130175
La potencia efectiva según el ensayo del dinamómetro o la potencia corregida al
mismo régimen de giro es: KwHPN corre 12.1123.150
Denotamos que estos datos son en condiciones a nivel del mar.
Como citamos en configuración de canales; la potencia corregida consiste en:
Potencia corregida [HP]=Pot.[HP]xFC(factor de corrección atmosférico) y en nuestro caso
FCNN realecorre * . Donde el factor de corrección fue calculado automáticamente con los
parámetros atmosféricos FC=1.570
La potencia efectiva real del motor Nissan diesel FD6-T en condiciones de La Paz
Bolivia la calculamos con la siguiente relación:
KwHP
FC
NN
corre
reale 42.7173.95570.1
3.150 Según el ensayo del dinamómetro.
4.2 Calculo del rendimiento mecánico
Como lo denotamos anteriormente (marco teórico) las pérdidas mecánicas se valoran
por el rendimiento mecánico y este lo calculamos mediante la siguiente expresión:
i
em
N
N
Calculo del rendimiento mecánico del Motor Nissan FD6-T en condiciones de La Paz
Bolivia después de una reparación de las partes más importantes.
6.0118
42.71
...
Kw
Kw
N
N
BLCi
reale
m
Calculo del rendimiento mecánico del Motor Nissan FD6-T en condiciones a nivel
del mar después de una reparación de las partes más importantes.
73.0154
12.112
...
Kw
Kw
N
N
MNCi
corre
m
Calculo del rendimiento mecánico del Motor Nissan FD6-T en condiciones a nivel
del mar según dato del manual (motor nuevo).
85.0154
55.130
Kw
Kw
N
N
i
em
121 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Para esta parte del cálculo podemos concluir observando que el rendimiento
mecánico m en el motor diesel Nissan FD6-T después de una reparación de las partes mas
importantes y en condiciones de la ciudad de La Paz, está por debajo del límite
correspondiente como lo muestra la tabla 15 ya que en motores de 4 tiempos con
sobrealimentación el rendimiento mecánico esta entre 0.8-0.9.
Entonces podemos mencionar que la influencia de parámetros en condiciones de
nuestro medio como: la densidad del aire, la presión atmosférica, la temperatura, afectan las
condiciones de funcionamiento y esto nos indica que no aprovechamos la potencia efectiva
llaqué a menor Rendimiento Mecánico no reducimos las pérdidas entre el trabajo que
transfieren los gases al pistón y el trabajo mecánico disponible en el eje de salida. En síntesis
en nuestro medio aumentemos las perdidas mecánicas, esto ademas considerando que se
realizó una reparación del motor Nissan Fd6-T.
Motores
m
De 4 tiempos de carburador 0.7-0.85
De 4 tiempos diesel 0.7-0.82
A gas 0.75-0.85
De 4 tiempos diesel sobrealimentados 0.8-0.9
4.3 Calculo de la zona elástica e índice de elasticidad
Como lo citamos anteriormente (Marco teórico) un motor elástico, es aquel que sea
capaz de entregar la potencia en forma gradual y progresiva, sin picos ni caídas importantes
de par motor a lo largo del régimen útil de rpm's. Cuando se tiene un motor elástico, se
obtiene un mayor placer de conducción en el vehículo, pues permite una conducción más
relajada, sin necesidad de hacer rebajes de marcha en cada descenso moderado de velocidad.
La elasticidad del motor se puede medir mediante un valor conocido como Índice de
elasticidad ( elI ) y si esta índice se encuentra por encima de 3, tendremos un motor de buena
elasticidad. Si está por encima de 5 el motor será verdaderamente elástico.
Índice de elasticidad:
qp
mel
RR
RI
*
2
… Donde:
mR Régimen de potencia máxima
pR Régimen al que se produce el par máximo
qR Régimen en el que el motor ofrece el mismo par al que encontramos en potencia máxima
4.2.1 Diagramas característicos (según manual)
Para calcular la zona elástica y el índice de elasticidad, consultamos el gráfico de la curva de
potencia y torque vs rpm para sacar 3 valores y remarcar la zona elástica.
Tabla 15: Rendimiento mecánico m de diferentes motores
Fuente: M.S.Jovaj Cap. VIII Página 178
122 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Del gráfico y los datos vemos que:
mR Régimen de potencia máxima=3200 rpm
pR Régimen al que se produce el par máximo=1900 rpm
qR Régimen en el que el motor ofrece el mismo par y la potencia máxima=1200 rpm
El índice de elasticidad es:
5.41200*1900
3200
*
22
qp
mel
RR
RI
Y la zona elastica en el diagrama es:
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
To
rque(K
g*m
)
Po
tencia
(H
P)
RPM
RPM Pot.(HP) Tor. (Kg*m)
1000 50 36
1200 66 39
1450 84 43
1900 122 46
2430 150 44
3200 175 39
Cuadro 7: Diagramas característicos del motor Nissan FD6-T
Fuente: manual Nissan (Anexo)
Tabla 16: Datos del diagrama característico del motor Nissan FD6-T
Fuente: manual Nissan (Anexo)
Cuadro 14: Zona elástica del motor Nissan FD6-T (según manual)
Fuente: El autor
123 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
4.2.2 Diagramas característicos (pruebas del dinamómetro)
Para calcular la zona elástica y el índice de elasticidad, en este caso consultaremos los
gráficos de las curvas de potencia corregida y torque corregido vs rpm así como también la
potencia real y el torque real vs rpm, juntamente con su tabla de valores, del ensayo que se
realizó con el dinamómetro para sacar 3 valores y remarcar la zona elástica.
RPM Torque[Kgm] Torque Corr[Kgm] Potencia[HP] Potencia Corr[HP]
1000 9,3 14,6 12,7 20,0
1100 11,7 18,4 17,8 27,9
1200 13,9 21,8 23,0 36,1
1300 16,1 25,3 28,9 45,3
1400 18,2 28,5 35,1 55,0
1500 20,3 31,9 42,0 66,0
1600 22,0 34,6 48,6 76,2
1700 22,8 35,7 53,3 83,7
1800 22,9 36,0 56,8 89,2
1900 23,1 36,3 60,5 95,0
2000 23,5 36,9 64,8 101,7
2100 23,7 37,3 68,7 107,8
2200 24,0 37,7 72,7 114,1
2300 24,0 37,7 76,0 119,3
2400 23,8 37,4 78,6 123,5
2500 23,6 37,0 81,1 127,4
2600 23,4 36,7 83,7 131,5
2700 23,2 36,4 86,1 135,2
2800 21,0 32,9 80,9 127,0
2900 21,0 33,0 83,9 131,8
3000 21,2 33,3 87,6 137,5
3100 21,6 34,0 92,4 145,0
3200 21,7 34,1 95,7 150,3
124 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
*) Análisis de las curvas características potencia y torque corregidos vs rpm (esta
información de potencia. corr. y torque. corr. son en C.N.M.)
Del gráfico y los datos vemos que:
mR Régimen de potencia máxima=3200 rpm
pR Régimen al que se produce el par máximo=2300 rpm
qR Régimen en el que el motor ofrece el mismo par y la potencia máxima (interpolando)=1592 rpm
El índice de elasticidad es:
8.21592*2300
3200
*
22
qp
mel
RR
RI
Y la zona elastica en el diagrama es:
Cuadro 15: Diagrama característico de potencia y torque (corregido) vs rpm según el ensayo realizado
Fuente: Software Acuudyno
Cuadro 16: Zona elástica del motor Nissan FD6-T (ensayo realizado de pot. y tor. corregido)
Fuente: El autor
125 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
*) Análisis de las curvas características potencia y torque real vs rpm (esta información
de potencia real. y torque. real. son en C.L.B.)
Del gráfico y los datos vemos que:
mR Régimen de potencia máxima=3200 rpm
pR Régimen al que se produce el par máximo=2300 rpm
qR Régimen en el que el motor ofrece el mismo par y la potencia máxima (interpolando)=1594 rpm
El índice de elasticidad es:
8.21594*2300
3200
*
22
qp
mel
RR
RI
Y la zona elastica en el diagrama es:
Cuadro 17: Diagrama característico de potencia y torque (real) vs rpm según el ensayo realizado
Fuente: Software Acuudyno
Cuadro 18: Zona elástica del motor Nissan FD6-T (ensayo realizado de pot. y tor. real)
Fuente: El autor
126 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
127 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
Al analizar las condiciones de funcionamiento y el estado del motor Nissan FD6-T
este requería de una reparación necesaria para realizar los ensayos y el cálculo del
rendimiento mecánico, se logró colocar en óptimas condiciones el motor cambiando
y reparando las partes más importantes de este como: cambio de nuevos pistones y
camisas, nuevos elementos de bombeo, nuevas toberas de inyección, reparación del
sistema de lubricación y otros; después también se procedió a la calibración y puesta
a punto del motor para así poder aprovechar la máxima eficiencia de este ya que
influiría en la pruebas o ensayos que se realizaron.
Con el motor Nissan FD6-T ya reparado se dio paso a la instalación del dinamómetro,
donde, este se instaló detrás del motor empotrándolo en el piso con pernos; se
implementó una base de inercia que consiste en la unión de los pernos en un fondo
de graba de cemento y arena, como un bloque de concreto que sirvieron como
puntos de anclaje. Logrando así la instalación segura de este. También se logró instalar
de forma adecuada los sensores y el sistema de recirculación de agua para el
funcionamiento del dinamómetro.
Después se procedió a colocar el acoplamiento del motor al dinamómetro, como lo
sugería el manual; se instalando un acople de tipo palier cardánico con una cruceta al lado
del motor y un acople lado del dinamómetro, con esto se logró que el eje tenga una cierta
deflexión respecto de la línea del centro del motor–dinamómetro y a su vez un
desplazamiento axial.
Una vez tenidos el motor en funcionamiento y la instalación del dinamómetro se
realizaron las pruebas (ensayos) obteniendo así (por medio del software Accudyno)
la potencia efectiva y el torque del motor después de una reparación, donde
logramos obtener una pot. de 150.3 (HP) esto en condiciones a nivel del mar; pero
en nuestro medio (condiciones de La Paz Bolivia) una pot. de 95.7(HP) logrando así
datos reales prácticos como lo muestro en la siguiente tabla:
Motor Ne (HP) % recuperado “Ne” perdido después
de la reparación
Según manual 175 100 0
Reparado en (C.N.M.) 150.3 85.89 24.7
Reparado en (C.L.B.) 95.7 54.69 79.3
Tabla 17: Datos adquiridos del ensayo realizado con el motor y el dinamómetro
Fuente: El autor
128 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Señaló además que por condiciones de altura que repercute en factores como: la
densidad del aire, presión atmosférica, temperatura; en condiciones de La Paz Bolivia (C.L.B.)
se pierde una potencia de 54.6 (HP) que equivale a 36.33%. Logrando un aporte de un dato
que muchas personas tendrán en cuenta para el mantenimiento y la conciencia del cuidado
de sus vehículos.
En cuanto a las emisiones, del análisis de los gases residuales, el humo que se observo
era de color grisáceo y era mucho menos irritante que un motor de las mismas
características, considerando claro que en este motor se realizó una reparación de las
partes más importantes; y también aprobando el análisis de opacidad con un 48%
del 75% que es el límite en nuestro medio como lo indica la norma boliviana
IBNORCA.
También se realizó la medición de concentración de partículas en partes por millón (ppm)
de CO, NO y NOx a diferentes temperaturas y con la ayuda del software Acuudyno a
diferentes rpm´s como se muestra en la tabla 14.
RPM CO(ppm) NO(ppm) NOx(ppm) Tem. Gas Tem. Aire Dif. de Tem
1000 513 299 168 56.2 ºC 20.8 ºC 35.4 ºC
1550 722 351 362 68.4 ºC 20.8 ºC 47.6 ºC
2000 1037 474 489 83.3 ºC 20.7 ºC 62.6 ºC
2600 1172 545 584 90.7 ºC 20.7 ºC 69.9 ºC
Estos datos adquiridos no se pueden comparar ya que en Bolivia no se cuenta con
una norma del límite de partículas de emisión de los motores diesel, ni tampoco comparar
con normas de otro país, ya que países similares a nuestro medio (Perú, Colombia) solo
cuentan con la norma de límite de opacidad, además que La Paz es un departamento singular,
es por ello que la comparación no me parece viable; sin embargo el logro de estos datos
adquiridos en la prueba del análisis ambiental puedo decir que son datos permisibles si lo
comparamos en el nivel que muestra el analizador de humos negros u opacidad.
El análisis teórico del ciclo de trabajo del motor Nissan FD6-T está basado en el
estudio que realiza el libro M.S.Jovaj; donde se logró obtener la presión media
indicada y la potencia indicada, este análisis teórico fue estudiado a partir de las
mediciones de la presión y temperatura que se realizaron en el motor y coeficientes
experimentales que cita el libro.
Finalmente se logró calcular el rendimiento mecánico con el estudio teórico que se
realizó y las pruebas con el dinamómetro en el motor donde se obtuvo:
6.0118
42.71
...
Kw
Kw
N
N
BLCi
reale
m
TABLA 14: Pruebas del analizador de gases
Fuente: El autor
129 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Donde podemos concluir que el rendimiento mecánico está por debajo del rango
que estipula la tabla 16 que es:
Motores
m
De 4 tiempos de carburador 0.7-0.85
De 4 tiempos diesel 0.7-0.82
A gas 0.75-0.85
De 4 tiempos diesel sobrealimentados 0.8-0.9
El m del motor diesel (Nissan Fd6-T) está un 20% menos de lo que debería estar
permitido, esto significa que las pérdidas por rozamiento se incrementa no se aprovecha la
potencia efectiva, esto debido a factores principalmente como: La densidad del aire, la
presión atmosférica, la temperatura y otros, que son condiciones en nuestro medio (La Paz
Bolivia) que afectan en el ciclo de trabajo del motor (cuadro 13). En síntesis a menor
Rendimiento Mecánico aumentamos las pérdidas entre el trabajo que transfieren los gases al
pistón y el trabajo mecánico disponible en el eje de salida, esto considerando que se realizó
una reparación del motor Nissan Fd6-T.
Para concluir esta parte observamos que el rendimiento mecánico m en el motor
diesel Nissan FD6-T después de una reparación de las partes más importantes y en
condiciones a nivel del mar (C.N.M.) tiene un resultado de:
73.0154
12.112
...
Kw
Kw
N
N
MNCi
corre
m
Tabla 16: Rendimiento mecánico m de diferentes motores
Fuente: M.S.Jovaj Cap. VIII Página 178
Cuadro 13: Diagrama del ciclo diesel en condiciones: a nivel del mar y la Paz Bolivia
Fuente: El Autor
130 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
El m del motor diesel (Nissan Fd6-T) está un 7% menos de lo que debería estar
permitido esto significa que las pérdidas por rozamiento se incrementa un puco y no se
aprovecha la potencia efectiva, esto debido a factores que también pueden repercutir en el
cambio nuevo de piezas, pero como se observa los resultados en condiciones a nivel del mar
el m es mayor que en nuestro medio y esto también se observa en la influencia en el ciclo
de trabajo del motor (cuadro 13).
Otro punto que cabe destacar es el cálculo de la zona elástica del motor. Teniendo
en cuenta que la potencia es la resultante de multiplicar par motor por velocidad de
giro, se define como un motor elástico, aquel que sea capaz de entregar la potencia
en forma gradual y progresiva, sin picos ni caídas importantes de par motor a lo largo
del régimen útil de rpm's del mismo. La elasticidad del motor se midió mediante un
valor conocido como Índice de elasticidad que indica; si esta índice se encuentra por
encima de 3, tendremos un motor de buena elasticidad. Si está por encima de 5 el
motor será verdaderamente elástico.
El índice de elástica del motor (según manual) es:
5.41200*1900
3200
*
22
qp
mel
RR
RI
El índice de elástica del motor (reparado en C.N.M.) es:
8.21592*2300
3200
*
22
qp
mel
RR
RI
El índice de elástica del motor (reparado en C.L.B.) es:
8.21594*2300
3200
*
22
qp
mel
RR
RI
El Índice de elasticidad del motor según manual es óptimo llaqué esta enzima de 3 y hace
que el motor sea capaz de entregar la potencia en forma gradual y progresiva, sin picos ni
caídas importantes de par motor a lo largo del régimen útil de rpm's del mismo y la ventaja
es que da más aceleración en marchas largas.
Mientras que el Índice de elasticidad del motor reparado es 2.8 y está por debajo de 3 esto
hace que el motor no es capaz de entregar la potencia en forma gradual y progresiva,
habiendo caídas importantes de par motor a lo largo del régimen útil de rpm's del mismo.
Cabe destacar también como un logro que, la carrera de Mecánica Automotriz de la
Facultad De Tecnología cuenta ya con un equipo de mediciones de parámetros
efectivos para que los docentes puedan usarlo y los estudiantes asimilen de forma
práctica y real el funcionamiento y los resultados que se realicen.
El proyecto realizado, presenta una contribución directa al estudio de la evaluación
teórico práctica del rendimiento mecánico y el análisis ambiental de un motor de
combustible a diesel (Nissan FD6-T). Contribuyendo con datos reales y resultados
comprobados y confiables desde el punto de vista técnico en medida de parámetros
logrando así el objetivo general planteado.
131 Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
5.2 Recomendaciones
Debido a los grandes beneficios que se aportan para obtener datos reales,
experimentales y el carácter es relativamente novedoso de la implementación de un
dinamómetro en la carrera de mecánica automotriz es preciso mencionar algunas
recomendaciones.
Es de suma importancia tener una sala de ensayos propio para realizar
diferentes pruebas con diferentes motores, esto cumpliendo con normas y
concejos que de el fabricante, para este tipo de sala donde se realizaran
también el mantenimiento a este equipo.
Para obtener un elevado grado de precisión es necesaria la obtención de
medidas satisfactorias, se debe tener especial cuidado en la selección y
calibración de sistema (software) de los distintos elementos de medida de
parámetros y variables de funcionamiento.
Debido a la gran variedad de ensayos que se pueden llegar a realizar la misma
deberá estar garantizada para asegurar una rápida actuación sobre los
diferentes elementos que se modifican en cada uno de los casos
Se recomienda un estudio de las perdidas mecánicas con un análisis de cada
accesorio o elementos que provocan este parámetro para un mejor análisis
de la pérdida de energía (perdidas mecánicas).
Es sumamente importante a la hora de realizar una serie de ensayos como los
que se ejecutaron dentro del presente proyecto; la precisión, tanto en el
montaje, calibración, y demás factores y elementos de los motores siendo este
uno de los factores más importantes a la hora de obtener resultados positivos
en la realización de los ensayos que se desempeñan, como se lo hizo en este
proyecto y en los proyectos que vienen.
a Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
*) M.S. Jovaj; /Motores de Automóvil; / Editorial MIR- Moscú; /edición 1982
*) Prof. F.PAIRY; /Motores de combustión interna alternativo (MCIA);/ Edición 2011
*) J.M. Alonso Pérez; /Motores de automóvil / segunda edición
PARANINFO (MADRID 1987)
*) Saúl Escalera Ph. D. / Técnicas de investigación en ciencias y tecnología, /edición 2006
*) Sistema de adquisición de datos Accudyno *para Bancos de Prueba Dinamométricos
versión 2.0 Manual del Usuario
*) Autor: ANTONIO Bueno Juan / Simbología Neumática e Hidráulica
*) EDUARDO Huayta; / Medidas y errores / Segunda edición
*) Serway – Jewett; / Física para ciencia e ingeniería (volumen 1 y 2); / Séptima edición
*) Arias Paz, (1990), “Manual del Automóvil”, edición Nro. 50, Editorial dossat. SA.,
Madrid España. *) PEREZ, A. Técnicas del Automovil - Sistemas de Inyección de Combustible en los Motores
Diesel. Madrid: Thomson- Paraninfo, 2001.
Páginas web consultadas
*) Allcat Instruments. Dinamómetros hidráulicos. [en línea] noviembre 1998. Disponible en:
(http://www.allcat.biz/mesurez/espanol/default/item_id=890_Dinam%20metros%20hidr%20ulicos.php)
*) www.wickipedia (enciclopedia libre) Página en español
*) www.sabelotodo (todo de mecánica automotriz) Pagina en español
*) www.national instruments.com Data adquisición Pagina en español
b Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
ANEXO “A”
En esta parte muestro imágenes del manual del motor Nissan FD6-T que se consiguió y que
se en detalla a continuación.
Portada del manual Nissan fd6t y datos iniciales
c Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Curvas características del motor Nissan FD6-T
Datos de la bomba de inyección
del motor Nissan FD6-T
Datos del motor Nissan FD6-T
d Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Sincronización del motor Nissan FD6-T
Señales de puesta en punto del motor Nissan FD6-T
e Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Datos para la calibración de la bomba de inyección en línea
f Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
MANUAL INSTRUCCIONES Y MANTENIMIENTO MAGASA F-88
INTRODUCCION
Desde el año 1940, en la cual se fabricó el primer banco de pruebas en nuestros talleres, MAGASA se ha
especializado, a nivel internacional, en la fabricación de equipos de comprobación y ensayo del equipo de
inyección de los motores diesel.
Después de todos estos años, en base a nuestra experiencia y con la tecnología mas avanzada, hemos
desarrollado una nueva línea de bancos de pruebas universales para bombas de inyección de motores diesel,
capaces de cumplir con las prescripciones técnicas actualmente exigidas a nivel internacional.
Los bancos de pruebas MAGASA F-88 están preparados para comprobar y verificar con rapidez y
precisión una extensa gama de tipos de bombas de inyección que adaptan los motores diesel.
PUESTA EN MARCHA
1.- Conectar el banco de pruebas electricamente según muestra la figura de la página anterior.
2.- Llenar el depósito de combustible situado en la parte inferior izquierda de la máquina
UNICAMENTE con ACEITE I.S.O. 4113.
Interruptor General.
Depósito de combustible.
3.- Conectar el interruptor general, situado en el lateral izquierdo.
4.- Conectar la bomba de alimentación mediante el selector nº 44 (ver fig.2), y aumentar la presión
mediate el regulador de presión nº 12 (ver fig.1) y observar en el manómetro 91 (0-0,6 Bar) que la presión
aumenta.
En el caso de que no aumentará, deberá intercambiar dos fases de la entrada de corriente del banco
de pruebas (S y T), para que la bomba de alimentación funcione correctamente.
ATENCION: En el caso de no haber llenado el depósito de combustible, asegurarse que el
Térmometro-Termostato de regulación de temperatura está situado a CERO grados. De no ser así, existe el
peligro de quemar la resistencia de calentador de combustible.
5.- Pulsando el pulsador de marcha de motor nº 15 (ver fig.2), el motor principal se pondrá en
funcionamiento, y la velocidad podrá ser programada mediante el potenciome
tro de variación de velocidad nº 306/307.
g Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
FIGURA 1 GENERAL
POSICION DESCRIPCION
1 Mando de vaciado y cerrado de probetas.
2 Tacómetro digital
6 Acoplamiento flexible del eje principal
7 Manómetro 0-4 bar indicador presión alimentacion bomba en linea.
8 Selector probetas 0-30 c.c. – 0-220 c.c., accesible por ambos lados del banco de pruebas.
11 Manómetro 0-60 bar indicador puesta en fase alta presión
12 Regulador de presión alimentación. La lectura se observa en manómetro nº 91 (0-0,6 bar)
y nº 7 (0-4 bar)
31 Manómetro 0-16 bar indicador presión transferencia.
33 Vacuómetro 0-760 mm/Hg indicador de vacío.
55 Regulador de alta presión 0-40 bar.
57 Válvula combinada Alimentación general / Salida alta presión
67 Probeta de 30 c.c.
68 Probeta de 220 c.c.
69 Probeta de 220 c.c. para medición sobrante bombas rotativas.
90 Manómetro 0-1,6 bar indicador presión interna bombas LUCAS.
91 Manómetro 0-0,6 bar indicador presión de alimentación bombas rotativas.
306/307 Potenciómetro de ajuste de velocidad
320 Selector móvil indicador de grados para puesta en fase por alta presión.
321 Volante de inercia. 0,32 Kgm2
h Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
323 Bloque de inyectores desplazable de 4 inyectores.
FIGURA 2 CUADRO DE MANDOS GENERAL
15 3 4 310 13 9 36
24 5 30 29 44 35
POSICION DESCRIPCION
3 Selector del número de emboladas. Gama de 100 a 9900.
4 Piloto indicador activado de cuenta emboladas.
5 Pulsador accionamiento cuenta emboladas.
9 Piloto indicador accionamiento bomba de suministro combustible.
13 Piloto indicador de emergencia. Enfuncionamiento normal debe estar apagada. En caso
de encenderse, comprobar que el pulsador de emergencia no esté activado .
15 Pulsador de puesta en marcha motor principal.
24 Pulsador de paro motor principal.
29 Selector de giro izquierda/derecha del motor principal.
30 Selector manual / automatico del cuenta emboladas.
35 Termómetro / Termostato de control automatico de temperatura.
36 Piloto indicador del calentador de combustible.
44 Accionamiento de la bomba de alimentación
310 Pulsador de Paro de emergencia.
i Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
ANEXO “B”
Otras pruebas que se realizaron entre en motor Nissan FD6-T y el dinamómetro fueron:
Evaluación
Ensayo: Ensayo N°44
Bolivia, 17/01/2014 - 12:27
RPM Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
1000 8,0 10,7
1100 11,5 17,5
1200 13,9 22,9
1300 16,2 29,0
1400 18,4 35,5
1500 21,2 43,9
1600 23,8 52,6
1700 26,1 61,2
1800 28,0 69,3
1900 29,0 76,0
2000 30,0 82,7
2100 30,4 88,0
2200 30,9 93,7
2300 31,3 99,1
2400 28,6 94,6
2500 28,8 99,2
2600 28,3 101,4
2700 28,8 107,2
2800 29,3 112,9
2900 29,9 119,3
3000 30,4 125,6
3100 30,6 130,4
3200 31,8 140,4
3300 33,5 152,0
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
Promedios 25,8 81,9
Máximos: 33,5 152,0
Mínimos: 8,0 10,7
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
Promedios 25,8 81,9
Máximos: 33,5 152,0
Mínimos: 8,0 10,7
Archivo: C:\Documents and Settings\Administrador\Escritorio\d ultimo
sabado\Pruebas\Ensayo-0044.ad3
Motor: Nissan FD6T Diesel
j Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Cond. Ambientales: Temp. 18,0°C; Presion 668,2 HPa; Humedad 44,0%
Factor Corrección: 1,579 (SAE J1349/2004) / Momento de Inercia: 0,105
Desde 1004 RPM a 3322 RPM
Tiempo de Aceleración: 00:13.35
Tiempo de Asentamiento: 02:04
Duración del Ensayo: 00:13
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Potencia máx: 152,0 HP @ 3300 RPM
Torque máx: 33,5 Kgm @ 3300 RPM
Potencia media: 81,9 HP
Torque medio: 25,8 Kgm
Entre 1000 RPM y
3300 RPM
Potencia máx: 152,0 HP @
3300 RPM
Torque máx: 33,5 Kgm @
3300 RPM
Potencia media: 81,9 HP
Torque medio: 25,8 Kgm
Sistema de Adquisición de Datos AccuDyno desarrollado por www.iccode.com.ar
k Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Evaluación
Ensayo: Ensayo N°45
Bolivia, 17/01/2014 - 12:30
RPM Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
1000 12,7 17,5
1100 15,9 24,1
1200 19,5 32,3
1300 23,7 42,5
1400 27,4 52,8
1500 30,0 61,9
1600 31,0 68,3
1700 32,2 75,4
1800 33,4 82,7
1900 34,8 90,9
2000 36,1 99,5
2100 36,8 106,5
2200 37,3 112,9
2300 37,4 118,4
2400 37,1 122,5
2500 36,3 124,9
2600 35,6 127,3
2700 34,0 126,4
2800 31,7 122,4
2900 31,7 126,6
3000 32,4 133,7
3100 32,2 137,5
3200 32,7 144,2
3300 33,2 151,0
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
Promedios 31,0 95,9
Máximos: 37,4 151,0
Mínimos: 12,7 17,5
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
Promedios 31,0 95,9
Máximos: 37,4 151,0
Mínimos: 12,7 17,5
l Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Archivo: C:\Documents and Settings\Administrador\Escritorio\d ultimo
sabado\Pruebas\Ensayo-0045.ad3
Motor: Nissan FD6T Diesel
Cond. Ambientales: Temp. 18,5°C; Presion 668,2 HPa; Humedad 43,0%
Factor Corrección: 1,571 (SAE J1349/2004) / Momento de Inercia: 0,105
Desde 971 RPM a 3301 RPM
Tiempo de Aceleración: 00:14.85
Tiempo de Asentamiento: 00:27
Duración del Ensayo: 00:15
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Potencia máx: 151,0 HP @ 3300 RPM
Torque máx: 37,4 Kgm @ 2300 RPM
Potencia media: 95,9 HP
Torque medio: 31,0 Kgm
Entre 1000 RPM y
3300 RPM
Potencia máx: 151,0 HP @
3300 RPM
Torque máx: 37,4 Kgm @
2300 RPM
Potencia media: 95,9 HP
Torque medio: 31,0 Kgm
Sistema de Adquisición de Datos AccuDyno desarrollado por www.iccode.com.ar
m Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Evaluación
Ensayo: Ensayo N°47
Bolivia, 17/01/2014 - 12:32
RPM Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
1000 10,6 14,2
1100 12,7 19,3
1200 14,7 24,4
1300 17,2 30,8
1400 19,7 38,0
1500 22,2 45,9
1600 24,6 54,2
1700 26,7 62,4
1800 28,2 69,9
1900 29,1 76,2
2000 29,8 82,0
2100 30,1 87,1
2200 30,1 91,1
2300 29,8 94,3
2400 29,1 96,3
2500 28,9 99,3
2600 29,0 103,8
2700 28,6 106,2
2800 28,8 111,0
2900 30,2 120,5
3000 31,3 129,4
3100 32,1 137,2
3200 32,6 143,7
3300 33,0 149,9
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
Promedios 26,2 82,8
Máximos: 33,0 149,9
Mínimos: 10,6 14,2
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
Promedios 26,2 82,8
Máximos: 33,0 149,9
Mínimos: 10,6 14,2
Archivo: C:\Documents and Settings\Administrador\Escritorio\d ultimo
sabado\Pruebas\Ensayo-0047.ad3
Motor: Nissan FD6T Diesel
n Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Cond. Ambientales: Temp. 19,1°C; Presion 668,2 HPa; Humedad 44,0%
Factor Corrección: 1,572 (SAE J1349/2004) / Momento de Inercia: 0,105
Desde 999 RPM a 3325 RPM
Tiempo de Aceleración: 00:12.48
Tiempo de Asentamiento: 00:22
Duración del Ensayo: 00:12
Entre 1000 RPM y 3300 RPM
Potencia máx: 149,9 HP @ 3300 RPM
Torque máx: 33,0 Kgm @ 3300 RPM
Potencia media: 82,8 HP
Torque medio: 26,2 Kgm
Entre 1000 RPM y
3300 RPM
Potencia máx: 149,9 HP @
3300 RPM
Torque máx: 33,0 Kgm @
3300 RPM
Potencia media: 82,8 HP
Torque medio: 26,2 Kgm
Sistema de Adquisición de Datos AccuDyno desarrollado por www.iccode.com.ar
o Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Evaluación
Ensayo: Ensayo N°48
Bolivia, 17/01/2014 - 12:33
RPM Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
900 9,3 11,1
1000 12,0 16,6
1100 14,3 21,7
1200 16,8 27,9
1300 19,6 35,1
1400 22,5 43,4
1500 25,3 52,3
1600 26,9 59,4
1700 28,4 66,6
1800 29,4 72,8
1900 29,8 78,0
2000 30,7 84,5
2100 30,8 89,0
2200 30,7 92,9
2300 30,4 96,3
2400 29,8 98,4
2500 28,7 98,8
2600 26,9 96,2
2700 27,6 102,5
2800 28,6 110,1
2900 29,7 118,4
3000 29,7 122,5
3100 30,2 128,9
3200 30,5 134,6
3300 30,8 139,7
Entre 900 RPM y 3300 RPM
Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
Promedios 26,0 79,9
Máximos: 30,8 139,7
Mínimos: 9,3 11,1
Entre 900 RPM y 3300 RPM
Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
Promedios 26,0 79,9
Máximos: 30,8 139,7
Mínimos: 9,3 11,1
p Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Archivo: C:\Documents and Settings\Administrador\Escritorio\d ultimo
sabado\Pruebas\Ensayo-0048.ad3
Motor: Nissan FD6T Diesel
Cond. Ambientales: Temp. 19,5°C; Presion 667,1 HPa; Humedad 43,0%
Factor Corrección: 1,576 (SAE J1349/2004) / Momento de Inercia: 0,105
Desde 914 RPM a 3306 RPM
Tiempo de Aceleración: 00:14.35
Tiempo de Asentamiento: 00:27
Duración del Ensayo: 00:14
Entre 900 RPM y 3300 RPM
Potencia máx: 139,7 HP @ 3300 RPM
Torque máx: 30,8 Kgm @ 2100 RPM
Potencia media: 79,9 HP
Torque medio: 26,0 Kgm
Entre 900 RPM y
3300 RPM
Potencia máx: 139,7 HP @
3300 RPM
Torque máx: 30,8 Kgm @
2100 RPM
Potencia media: 79,9 HP
Torque medio: 26,0 Kgm
Sistema de Adquisición de Datos AccuDyno desarrollado por www.iccode.com.ar
q Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Evaluación
Ensayo: Ensayo N°49
Bolivia, 17/01/2014 - 14:35
RPM Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
800 6,9 6,9
900 9,4 11,8
1000 12,3 16,9
1100 14,7 22,3
1200 16,9 28,0
1300 19,0 34,0
1400 21,3 41,1
1500 23,7 49,0
1600 25,1 55,4
1700 27,1 63,6
1800 29,0 71,9
1900 30,5 79,7
2000 31,8 87,5
2100 32,5 94,0
2200 32,9 99,6
2300 33,2 105,2
2400 33,4 110,3
2500 33,4 115,0
2600 33,3 119,1
2700 33,3 123,7
2800 33,4 128,6
2900 33,4 133,5
3000 31,1 128,5
3100 32,1 136,9
3200 33,1 146,0
3300 34,5 146,9
Entre 800 RPM y 3400 RPM
Torque Corr[Kgm] Potencia Corr[HP]
Promedios 27,1 86,3
Máximos: 35,5 165,9
Mínimos: 6,9 6,9
Entre 800 RPM y 3400 RPM
Archivo: C:\Documents and Settings\Administrador\Escritorio\d ultimo
sabado\Pruebas\Ensayo-0049.ad3
Motor: Nissan FD6T Diesel
Cond. Ambientales: Temp. 18,4°C; Presion 668,2 HPa; Humedad 44,0%
r Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
Factor Corrección: 1,573 (SAE J1349/2004) / Momento de Inercia: 0,105
Desde 847 RPM a 3370 RPM
Tiempo de Aceleración: 00:11.79
Tiempo de Asentamiento: 03:16
Duración del Ensayo: 00:12
Entre 800 RPM y 3400 RPM
Potencia máx: 165,9 HP @ 3400 RPM
Torque máx: 35,5 Kgm @ 3400 RPM
Potencia media: 86,3 HP
Torque medio: 27,1 Kgm
Entre 800 RPM y
3400 RPM
Potencia máx: 165,9 HP @
3400 RPM
Torque máx: 35,5 Kgm @
3400 RPM
Potencia media: 86,3 HP
Torque medio: 27,1 Kgm
Sistema de Adquisición de Datos AccuDyno desarrollado por www.iccode.com.ar
s Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
ANEXO “C”
Otras pruebas que se realizaron entre en motor Nissan FD6-T y el Análisis ambiental.
Fueron la prueba de opacidad
La opacidad en esta medición se encuentra en 52%
Estando dentro del límite según la ley IBNORCA
La opacidad en esta medición se encuentra en 64%
Estando dentro del límite según la ley IBNORCA
t Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
u Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
ANEXO “D”
Tablas del libro M.S. Jovaj que se utilizó para realizar el cálculo del ciclo de trabajo del motor
Nissan FD6-T y el análisis de la cantidad teórica de aire.
v Evaluación Teórico - Práctica Del Rendimiento Mecánico y Análisis Ambiental Del Motor Diesel Nissan FD6-T
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