PARÁMETROS DE MOTOR

1. Potencia

La potencia del motor es uno de los parámetros más importantes para carterizar el mismo, la potencia efectiva sobre el eje del motor está dada por las perdidas dentro de la cámara de combustión (Potencia resistiva), restada a la potencia desarrollada en el cilindro (Potencia indicada).

Pi=Pe+Pr

Donde: Pi=Potenciaindicada Pe=Potenciaefectiva Pr=resistiva

1.1 Potencia indicadaLa potencia indicada es la potencia teórica desarrollada en el cilindro, se calcula como el producto entre la presión media indicada (p.m.i), la cilindrada de un cilindro del motor, la velocidad de rotación del cigüeñal y la cantidad de rotaciones del mismo para un ciclo completo del pistón.La cantidad de rotaciones del cigüeñal en un ciclo para motores de cuatro tiempos es dos y para motores de dos tiempos es una.

Pi=π4

¿D 2∗C∗pmi∗ω∗n

Donde: D=diametro pistónC=carrera pmi=presiónmedia indicadaω=velocidad angular n=numerode rotacionesdel cigueñal

1.2 Potencia resistivaLa potencia resistiva es la potencia disipada por el pistón durante su carrera en un ciclo, es la potencia necesaria para vencer las fricciones del equipo, se mide experimentalmente con una fuente de potencia externa.

1.3 Potencia al frenoLa potencia al freno, también conocida como potencia efectiva es la que realmente interesa para el estudio, ya que representa la potencia transmitida al eje de salida del motor. Se conoce como potencia al freno por que se censa con un dispositivo que acoplado al motor se opone al torque del mismo.El dispositivo permite conocer el momento de freno, y dada la velocidad angular del eje se conoce la potencia efectiva.

1.4 Eficiencia mecánicaLa eficiencia mecánica es la relación entre la potencia efectiva y la potencia indicada.

ηmec=PePi

Este es un parámetro de suma importancia para la caracetrización de un motor. En los motores lentos de varios cilindros no es fácil obtener dicho parámetro por lo cual se

procede a medir la potencia efectiva del motor, luego eliminando la combustión en uno de los cilindros se obtiene la potencia efectiva parcial (Pe´), y se calcula la potencia indicada de dicho cilindro como la resta entre la potencia efectiva y la potencia efectiva parcial (Pe-Pe´). Por lo tanto la eficiencia mecánica en este tipo de motores se calcula como:

ηmec=Pe

i∗(Pe−Pe ´ )donde : i=numerode cilindros

Experimentalmente se ha demostrado que la potencia perdida por rozamiento es directamente proporcional a la velocidad del motor. Conociéndose como causas principales del mismo el rozamiento de la biela y el pistón en un 60% aproximadamente, en un 25% al bombeo y el porcentaje restante al movimiento de las demás piezas mecánicas del motor.

Generalmente el rendimiento del motor con el máximo torque es entre un 90 y 80%.

1.5 Presión media efectivaLa presión media efectiva es un concepto que se desprende de la definición anterior, se define como la presión necesaria para realizar trabajo en el motor. Dada la expresión:

ηmec=PePi

Entonces:Pe=ηmec∗Pi

Pe=ηmec∗π

4¿D2∗C∗pmi∗ω∗n

Haciendo:pme=ηmec∗pmi

Tenemos:

Pe=π4

¿D2∗C∗pme∗ω∗n

1.6 Eficiencia global La eficiencia global del motor se define como el producto entre la eficiencia mecánica y la eficiencia termodinámica.

1.7 Eficiencia volumétricaLa eficiencia volumétrica es la relación del aire aspirado por el motor y el volumen teórico que ocuparía la mezcla en el dispositivo en una carrera. El volumen teórico se obtiene calculando el volumen del cilindro entre el punto muerto inferior y el punto muerto superior. La eficiencia volumétrica disminuye al aumentar la velocidad del motor.La eficiencia volumétrica define la capacidad de hacer trabajo del motor (carrera del pistón), entre mas lleno esté el cilindro mayor será el trabajo obtenido.

ηvol= vol aspiradoπ4

¿D2∗C

1.8 Consumo de CombustibleLas medidas del consumo de combustible pueden realizarse de dos maneras: con una

relación volumétrica directa (consumo horario) con unidades [ lh ], o bien puede hacerse

de forma ponderada con relación a la potencia generada (consumo específico) con

unidades [ gKw ∙h ].

El consumo horario se presenta como una herramienta comparativa muy útil y práctica para el usuario teniendo en cuenta que con él, puede hacer un balance económico directo dado que el comercio de combustible se hace por unidad de volumen. En contraposición la medida de consumo específico permite una comparación técnica de rendimiento entre motores de combustión interna de distintos tipos.

La medida volumétrica consiste en determinar cuánto tiempo utiliza un motor para consumirse una cantidad determinada de volumen de combustible, adicionalmente, hay que tener en cuenta que los ensayos sobre los motores no deben ser de corta duración, por lo tanto, el dispositivo de almacenamiento de combustible del motor, debe tener la capacidad necesaria para abastecer al motor más de 1 minuto, con el fin de eliminar las anormalidades potenciales de funcionamiento de los motores. Para los ensayos anteriormente mencionados se suele recurrir a un fluviómetro para determinar el flujo volumétrico por unidad de tiempo.

1.9 Consumo Específico de Combustible

El consumo específico de combustible denota la relación que existe entre la cantidad de masa de combustible necesaria para generar cierta potencia por una unidad determinada de tiempo.

b=3.6∙ ρ ∙VPe ∙ t [ kg

Kw∙h ]Donde ρ Densidad del combustible en g/cm3

V Volumen consumido en cm3

T Tiempo gastado en consumir el combustiblePe Potencia Efectiva

Para la determinación del consumo específico, la medición se realiza de una forma parecida a la del flujo horario, midiendo previamente al ensayo, el peso del tanque almacenador de combustible vacío y con el combustible a utilizar en la prueba, adicionalmente se mide el peso final del mismo (tanque de almacenamiento) y se relaciona la diferencia teniendo en cuenta el tiempo de operación del motor.

Generalmente, el consumo específico de un motor de combustión interna presenta sus puntos más bajos a regímenes intermedios, entendiendo regímenes como la velocidad de rotación a la que se le somete al motor; así mismo el consumo específico crece cuándo se lo pone a trabajar a bajas o altas velocidades. Lo anterior es debido a que a bajas velocidades, prevalece la pérdida de calor por transferencia de calor con los alrededores a través de las paredes del motor, y a altas velocidades prevalece las pérdidas provocadas por el rozamiento de sus componentes.