Rendimiento de Motores 1

RENDIMIENTO DE MOTORES

PROFESOR : CARLOS GONZÁLEZ M.

Concepto de Torque El torque es la fuerza que tiende a rotar un

objeto. Unidades: Libras-pulgadas, libras-pié, o

Newton-metros.Torque= Fuerza * Distancia

Prof. Carlos González M.

En el vehículo:

Prof. Carlos González M.

Resistencia la rodadura:

Este fenómeno se produce debido al trabajo de deformación de la rueda respecto de la superficie por donde circule.

Existen estudios referentes a los coeficientes de rodadura entre el neumático y diferentes tipos de superficies. (hormigón, asfalto, adoquines, etc.).

Coeficientes de rodadura:

Prof. Carlos González M.

El coeficiente de rodadura varía de acuerdo al tamaño de la rueda y su deformación, la carga, la velocidad y su valor de presión de inflado.

Resistencia en curva

Al tomar una curva con el vehículo, por menor que sea su ángulo se producen variaciones en la resistencia a la rodadura debido a la deformación del neumático que debe absorber gran cantidad de energía debido al cambio de dirección de la marcha.

Prof. Carlos González M.

Coeficiente de Rozamiento lateral: Relaciona el concepto de deformación del

neumático al ser sometido a esfuerzos laterales debido al cambio de dirección que puede experimentar un vehículo.

Coeficientes de resistencia al aire.

Velocidad.Para calcular revoluciones del motor:

Donde:n = Velocidad motor [s-1] ([rpm])v= Velocidad de Marcha [m/s]i = Relación de Transmisión [-]r = Radio de la rueda [m]

Donde:n = Velocidad motor [rpm] v= Velocidad de Marcha [km/h]i = Relación de Transmisión [-]r = Radio de la rueda [m]

Aceleración

F= Fuerza Motriz

Fw= Fuerza resistencia a la marcha

En este caso el concepto de aplica al vehículo en movimiento en relación a las fuerzas implicadas las cuales permiten que éste experimente procesos de aceleración o desaceleración.

Gráfico de determinación del factor de masa Km.

Donde:a = Aceleración [m/s2]F = Fuerza Motriz [N]FW = Fuerza de resistencia a la marcha [N]km = Factor de masa [-]m = Masa del vehículo [kg]P = Potencia Motriz [W]η= Rendimiento de la transmisión de fuerza [-]PW = Potencia de resistencia a la marcha [W]

v= Velocidad del vehículo [m/s]

Fuerza motriz en un vehículo con transmisión automática

Es la misma fórmula que la utilizada para la fuerza motriz mencionada anteriormente, solo cambia el valor de M (par motor) por Mturb.(par de la turbina)

Cálculo de la velocidad de la turbina (es la misma que calcula las RPM del motor)

En un túnel de viento podríamos analizar con mayor precisión los detalles que provocan en el vehículo las fuerzas que se oponen o favorecen al desplazamiento normal del vehículo.

Centro de gravedad del vehículo

El centro de gravedad corresponde a un punto del vehículo donde toda la masa podría estar concentrada y sin embargo no se presentarían cambios notorios en el desplazamiento o comportamiento del coche.

La mayoría de los diseñadores de vehículos toman este punto como referencia para todos los posibles cálculos referentes a las fuerzas que afectan al coche en un desplazamiento que describe una curva.

Si el centro de gravedad está más cerca del eje delantero, la fuerza lateral del viento, a causa del mayor ángulo de marcha oblicua necesario en el eje, desvía “hacia fuera”, y en caso de que el centro de gravedad esté hacia atrás, entonces actúa desviando “hacia adentro”.

Por lo general, el punto de ataque de la fuerza del viento lateral (centro de presión) no coincide con el centro de gravedad.

GIRO HACIA AFUERA

GIRO HACIA ADENTRO

Inclinación transversal en curvas• La fuerza centrífuga actúa sobre el centro de

gravedad y provoca una inclinación transversal con respecto a la dirección de marcha.

• Depende de la rigidez de la suspensión y la palanca de la fuerza centrífuga.

Sobrevirado y subvirado Un vehículo que presenta éstos fenómenos de

manera importante presenta problemas de control respecto a modificaciones en su trayectoria.

Cuando el conductor gira la dirección para recorrer una curva provoca ángulos de deriva en los neumáticos cercanos al límite de adherencia.

De esta forma, tanto los neumáticos traseros como delanteros generan ángulos de deriva. Cuando los ángulos de deriva traseros son mayores que los delanteros, la parte trasera del vehículo vira más que la delantera y viceversa.

El ángulo formado por la dirección en que apunta la rueda y aquélla en la que verdaderamente se está desplazando (coincidente con la orientación de la parte de la huella firmemente adherida al asfalto) se denomina ángulo de deriva.

Sobrevirado:Cuando los ángulos descritos por las ruedas traseras son

mayores que los descritos por las ruedas delanteras.Subvirado:Cuando los ángulos descritos por las ruedas delanteras

son mayores que los descritos por las ruedas traseras.

Densidad del aire Definición:

La densidad de cualquier cuerpo sea sólido, líquido o gaseoso expresa la cantidad de masa del mismo por unidad de volumen.

ρ=m/v

Si se comprime, una misma masa de gas ocupará menos volumen, o el mismo volumen alojará mayor cantidad de gas.

Este hecho se conoce en Física como ley de Boyle: "A temperatura constante, los volúmenes ocupados por un gas son inversamente proporcionales a las presiones a las que está sometido".

De esta ley y de la definición de densidad dada, se deduce que la densidad aumenta o disminuye en relación directa con la presión.

Consideraciones respecto al funcionamiento del motor:

a)-. Densidad de la carga: Aire o mezcla que entra al motor.b)-. Diseño de conductos de aspiración o escape: Velocidad

ideal=40 a 60 m/s.(admisión)c)-.Tiempos de apertura y cierre de las válvulas : llenado del

cilindro con respecto a la velocidad de rotación.

Al variar el tamaño de las válvulas de admisión se obtienen mejor llenado del cilindro a un rango de revoluciones medio-alto, pero en el la zona de velocidad de los gases existen diferencias notorias de efectividad.

MOTOR DE 4 TIEMPOS, 4 CILINDROS CON CARBURADOR DE 1395CC

La variación del ángulo de apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape también ayuda a mejorar la “aspiración” del motor, dependiendo de las RPM que experimente el motor.

MOTOR DE 4 CILINDROS , 4 TIEMPOS CON CARBURADOR. 1089CC

Diagrama de distribución de apertura o cierre de válvulas del motor.

Finalmente de las posibles variaciones realizadas al motor resulta el siguiente gráfico:

MOTOR DE 1900 CC . 4 CILINDROS.

Potencia absorbida desde el motor : Es la potencia que “pierde” el motor debido a fenómenos cómo: Roce, lubricación, refrigeración o inercia.

Equilibrio del par del motor

Todos los motores producen un par motor el cual debe ser estable cada vez que el cigüeñal completa un ciclo de trabajo.

La uniformidad de este torque depende de un factor denominado índice del grado de irregularidad del motor.

Es una relación entre el valor máximo y medio del par motor.

Diagramas de torque para motores con más de un cilindro

En el caso de un motor de varios cilindros la uniformidad del funcionamiento del motor es bastante estable, lo cual se traduce en una “uniformidad” en el momento de entregar torque o potencia.