Laboratorio de Motores de Combustin Interna 2012 - 2

Laboratorio de Motores de Combustin Interna 2012 - 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA

ESTUDIO DEL PROCESO DE ADMISIN Y FORMACIN DE LA MEZCLADE MOTORES DE ENCENDIDO POR CHISPA Y POR COMPRENSION

Alumno: Ore Gomez, Misael Cdigo: 20092173ISeccin: D Curso: Motores de combustin interna (MN 136)Profesor: Ing. Jorge Ponce GalianoFecha de presentacin: 24 de octubre del 2012

2012 - 2

NDICE - RESUMEN..31.- OBJETIVOS 42.- FUNDAMENTO TEORICO53.- PROCEDIMIENTO Y METODOLOGIA..194.- PROTOCOLO DE ENSAYOS ..295.- ANALISIS DE RESULTADOS ..456. OBSERVACIONES ..456.- BIBLIOGRAFIA..................................46

RESUMEN El presente informe de laboratorio trata sobre el estudio de los parmetros de los procesos de admisin y formacin de la mezcla en los motores de encendido por chispa y por compresin. Para esto se experimento en un banco de pruebas de un motor Daihatsu CB-20 (MECH) y en un banco de pruebas de un motor Diesel Petter (MEC). Se tomaron datos de los diferentes parmetros del motor como el volumen de consumo de combustible, tiempo en que consume el combustible, la velocidad de rotacin del cigeal (N), la fuerza del dinammetro (F), etc. Los cuales nos servirn para hallar otros parmetros tales como el coeficiente de llenado o eficiencia volumtrica (v), la potencia efectiva (Ne) y el coeficiente de exceso del aire () de cada motor. En el (MECH) La experiencia se realizo tomando datos para una posicin constante de apertura de la vlvula de mariposa del carburador (hc = cte) y variando la velocidad de rotacin del cigeal en cada caso. Luego se hizo lo contrario, es decir, se mantuvo las RPM constantes (N =2400) y se vario la cantidad de mezcla que ingresar a los cilindros con la mariposa del carburador. En el (MEC) La experiencia se realizo tomando datos para una posicin constante de la cremallera (hp = cte) y variando la velocidad de rotacin del cigeal en cada caso. Luego se hizo lo contrario, es decir, se mantuvo las RPM constantes (N =1600) y se vario la posicion de la cremallera. Finalmente se muestran las graficas de nv vs RPM, nv vs Ne, alfa vs RPM, alfa vs Ne en las cuales se muestran las tendencias y se puede deducir conclusiones. Cabe sealar que el anlisis para ambos tipos de motores es similar; las diferencias se sealaran de manera oportuna.

1. OBJETIVOS Determinar los parmetros que intervienen en los procesos de admisin y formacin de la mezcla en los motores de encendido por chispa (MECH) y por compresin (MEC). Obtener la dependencia de estos parmetros (coeficiente de llenado o eficiencia volumtrica y coeficiente de exceso del aire) en funcin de la velocidad del motor y de la potencia efectiva de cada tipo de motor. Comparar las curvas obtenidas, con las curvas tericas, para luego considerar conclusiones que se permitan brindar un panorama real de estos factores, as como el entendimiento amplio de la importancia de estos.

2. FUNDAMENTO TERICO

2.1. PROCESO DE ADMISION: Para realizar el ciclo de trabajo en un motor de combustin interna a pistn, es preciso expulsar del cilindro los productos de la combustin formados en el ciclo anterior e introducir en l la carga fresca del aire o de la mezcla aire combustible. Estos dos procesos (admisin y escape) estn vinculados entre s y en funcin del nmero de tiempos del motor, as como del procedimiento de admisin, en mayor o menor medida, transcurren simultneamente. La cantidad de carga fresca suministrada depende de la calidad con que se limpia el cilindro del motor. Por eso el proceso de admisin de debe analizar tomando en consideracin los parmetros que caracterizan el desarrollo del proceso de escape, examinando todo el complejo de fenmenos que se refieren al proceso de intercambio de gases en conjunto.2.1.1. Parmetros del proceso de admisin.- La cantidad de carga fresca que ingresa en el proceso de admisin, es decir, el llenado del cilindro, depende de los siguientes factores:1) de la resistencia hidrulica en el sistema de admisin, que hace disminuir la presin de la carga suministrada en la magnitud p;2) de la existencia de cierta cantidad Mr de productos quemados(gases residuales) en el cilindro, que ocupan parte de su volumen;3) del calentamiento de la carga por las superficies de las paredes del sistema de admisin y del espacio interior del cilindro en la magnitud T, como consecuencia de la cual disminuye la densidad de la carga introducida.La influencia que ejerce cada uno de los factores indicados puede aclararse analizndolos por separado.2.1.2. Presin en el cilindro en el periodo de llenado.- La existencia de resistencias en el sistema de admisin conduce a que la cantidad de carga fresca que entra en el cilindro del motor, disminuye debido al decrecimiento de la densidad de la carga. La disminucin de la presin en el sistema de admisin y en el cilindro depende del rgimen de velocidad del motor, de las resistencias hidrulicas en todos los elementos del sistema, del rea de las secciones de paso por donde se desplaza la carga fresca y de su densidad.Se puede llegar a deducir que la disminucin de la presin (p), durante el movimiento de la carga en el sistema de admisin, es proporcional al cuadrado de la velocidad en la seccin mnima y depende de los coeficientes de resistencia del sistema y de amortizacin de la velocidad de la carga. En los motores con regulacin preponderante cuantitativa (de carburador y encendido por chispa) al disminuir la carga hay que entornar la mariposa de gases, lo que conduce a un incremento de las resistencias.Siendo en caso de disminuir la carrera del pistn ser necesario aumentar respectivamente el dimetro D del cilindro, lo que permitir instalar vlvulas con mayor seccin de sus gargantas de paso.La superficie de la seccin de paso en las vlvulas puede incrementarse utilizando cmaras de combustin en las cuales las vlvulas van dispuestas inclinadamente.En los motores de cuatro tiempos sin sobrealimentacin los datos experimentales muestran que Pa = (0.8 0.9) Po, mientras que para los que emplean sobrealimentacin Pa = (0.9 0.96) Pk.2.1.3. Cantidad de gases residuales.- En el proceso de escape no se logra desalojar por completo del cilindro los productos de la combustin, ocupando stos cierto volumen a presin Pr y temperatura Tr respectivas. En el proceso de admisin los gases residuales se expanden y mezclndose con la carga fresca que ingresa, hacen disminuir el llenado del cilindro, La cantidad de gases residuales Mr depende del procedimiento empleado para limpiar el cilindro, as como de la posibilidad del barrido del cilindro por la carga fresca. La cantidad de gases residuales se caracteriza por una magnitud relativa denominada coeficientes de gases residuales.

En los motores de cuatro tiempos, que tiene traslapo de vlvula (no mayor de 30 40), el cual excluye la posibilidad de barrido, puede considerarse que al final de la carrera de escape los gases residuales ocupan el volumen de la cmara de combustin Vc, y por lo tanto, su cantidad: Mr = (Pr*Vc) /(Rv*Tr)La magnitud Pr queda definida por la presin del medio ambiente al cual se expulsa los gases, es decir, por la presin Po en caso de escape a la atmsfera o Pp cuando en el escape se instala un silenciador o un colector, habiendo sobrealimentacin por turbocompresor.La temperatura Tr depende de la composicin de la mezcla del grado de expansin y del intercambio de calor en la expansin y en el escape. En los motores de gasolina, en los cuales la composicin de la mezcla vara entre lmites relativamente pequeos, la temperatura Tr, decrece insignificativamente al disminuir la carga. La temperatura Tr en los motores Diesel es considerablemente menor (en 200 300 K), comparada con la de los motores a gasolina, debido a las relaciones de compresin y respectivamente de expansin ms altas y a las temperaturas ms bajas en este ltimo proceso.Es muy importante sealar que el aumento de la relacin de compresin siempre va acompaado de la disminucin de Mr.El nmero de moles de la carga fresca M1 se caracteriza por las condiciones de llenado y regulacin de la carga. Al disminuir la carga en los motores a gasolina mediante la reduccin de los gases la magnitud M1 decrece. Al haber sobrealimentacin M1 aumenta.En los motores a gasolina el coeficiente r es mayor, que en los motores Diesel, debido a menores relaciones de compresin. Al disminuir la carga en los motores a gasolina r aumenta. Al introducir la sobrealimentacin el coeficiente r disminuye como resultado de una mayor cantidad de M1.En los motores de gasolina sin sobrealimentacin, a plena carga, r vara entre los valores de 0.06 0.1.En los motores de cuatro tiempos el coeficiente r puede ser disminuido utilizando la sobrealimentacin y aumentando en cierta medida el traslapo de las vlvulas.2.1.4. Coeficiente de llenado o eficiencia volumetrica.-El grado de perfeccin del proceso de admisin se acostumbra evaluar por el coeficiente de llenado o rendimiento volumtrico nv que es la razn entre la cantidad de carga fresca que se encuentra en el cilindro al inicio de la compresin real, es decir, al instante en que se cierran los rganos del intercambio de gases, y aquella cantidad de carga fresca que podra llenar la cilindrada (volumen de trabajo del cilindro) en las condiciones de admisin.Los clculos muestran que para los motores con formacin externa de la mezcla, que funcionan con combustible lquido, la diferencia entre los coeficientes de llenado, calculando considerando la condicin de la carga fresca puede ser el aire o la mezcla aire combustible, es insignificante. Por eso en lo sucesivo, para estos motores as como para los de tipo Diesel, vamos a determinar la nv la cantidad de aire admitida al cilindro. Segn la definicin: Nv = Gar / GatDonde Gar es la cantidad msica real de carga fresca que se encuentra en el cilindro al inicio de la compresin, en Kg/h; Gat, cantidad msica real teorica.En los motores de cuatro tiempos con barrido del cilindro en el periodo de traslapo de las vlvulas y en los motores de dos tiempos parte de la carga fresca suministrada se pierde en el barrido y no participa en los procesos de compresin y combustin.2.1.5. Coeficiente de exceso de aire.-En el motor de automvil la cantidad de aire realmente consumida puede ser, en funcin del tipo de formacin de la mezcla, de las condiciones de encendido y combustin, as como del rgimen de funcionamiento, mayor, igual o menor que la necesaria tericamente para la combustin completa.La relacin entre la cantidad real de aire que ingresa al cilindro del motor (l, en Kg o L, en Kmol) y la cantidad de aire tericamente necesaria para la combustin de 1 Kg de carburante, se denomina coeficiente de exceso de aire y se designa con la letra ():

Siendo la mezcla estequiometrica L = Lo (l = lo) el coeficiente de exceso de aire = 1; si < 1 (insuficiencia de oxgeno), la mezcla se denomina rica; cuando > 1 (exceso de oxigeno), la mezcla se denomina pobre.En los motores de gasolina con encendido de la mezcla homognea por chispa y con regulacin combinada, cuando la mariposa de gases est completamente abierta, la mayor economicidad y el transcurso suficientemente estable del proceso de combustin se logra siendo = 1.1 1.3.La mxima potencia de estos motores se obtiene enriqueciendo ligeramente la mezcla ( = 0.85 0.9). Para alcanzar un trabajo estable del motor a bajas cargas y en vaco se necesita un mayor enriquecimiento de la mezcla. En caso de < 1, debido a la insuficiencia de oxgeno, el combustible no se quema totalmente, como consecuencia de lo cual durante la combustin el desprendimiento de calor es incompleto y en los gases de escape aparecen los productos de la oxidacin incompleta (CO, H, CH4 y otros)

2.2. FORMACION DE LA MEZCLA2.2.1. EL CARBURADOR

Figura N1 El objetivo del carburador es conseguir la mezcla de aire-gasolina en la proporcin adecuada segn las condiciones de funcionamiento del automvil. El funcionamiento del carburador se basa en el efecto venturi que provoca que toda corriente de aire que pasa por una canalizacin, genera una depresin (succin) que se aprovecha para arrastrar el combustible proporcionado por el propio carburador. La depresin creada en el carburador depender de la velocidad de entrada del aire que ser mayor cuanto menor sea la seccin de paso de las canalizaciones.Si dentro de la canalizacin tenemos un estrechamiento (difusor o venturi) para aumentar la velocidad del aire y en ese mismo punto se coloca un surtidor comunicado a una cuba con combustible a nivel constante, la depresin que se provoca en ese punto producir la salida del combustible por la boca del surtidor que se mezclara con el aire que pase en ese momento por el estrechamiento, siendo arrastrado hacia el interior de los cilindros del motor.

2.2.2. Principio de funcionamiento.-

Al ser un carburador un elemento mecnico todo su funcionamiento se basa en la depresin que crean los pistones del motor en su carrera de bajada hacia el PMI. Por lo que vamos a estudiar como se comporta el fenmeno de la depresin en el funcionamiento del carburador:En un punto hay depresin si en ste reina una presin inferior a otra que se toma como referencia por ejemplo la (presin atmosfrica).Presin atmosfrica es la presin que ejerce el aire de la atmsfera sobre los cuerpos y objetos. La unidad de la presin atmosfrica es la "atmsfera", equivalente a 760 mm. de columna de mercurio o a 1 Kg./cm2 aproximadamente.

Figura N2

Si en dos puntos (figura superior) hay distinta presin y estn comunicados entre si mediante una tubera, el aire ir del punto de mayor presin al de menor presin. El segundo punto estar en depresin respecto al primero.Cuando el motor est parado todos los puntos estn a la misma presin (presin = presin atmosfrica), con lo que no hay movimiento, ni aspiracin de aire o mezcla de combustible.Cuando el pistn realiza su recorrido descendente en el tiempo de admisin se provoca un vaco en la cmara de combustin, por lo que la presin absoluta en la misma ser muy inferior a la atmosfrica; es decir habr una gran depresin. Esta depresin se transmitir a travs de la tubera de admisin al carburador y haca el exterior, lo que motivar la entrada en funcionamiento del carburador proporcionando gasolina que se mezclara con el aire que entra debido a la depresin, formando la mezcla de aire-combustible que despus se quemara en el interior de la cmara de combustin del motor.2.2.3. El carburador elemental

Segn lo anteriormente explicado, los tres elementos bsicos que componen un carburador son:

Figura N3 Cuba del carburador: tiene como misin mantener constante el nivel de combustible a la salida del surtidor. Esta constituida (figura superior) por un depsito (5) situado en el cuerpo del carburador. Al depsito llega combustible bombeado por la bomba de combustible y entra a travs de una pequea malla de filtrado (1) y una vlvula de paso (2), accionada en su apertura o cierre por una boya o flotador (4). La misin de la boya es mantener constante el nivel del combustible 1 a 3 mm por debajo de la boca de salida del surtidor. Este nivel recibe el nombre de nivel de guarda y tiene por objeto evitar que el combustible se derrame por el movimiento e inclinacin del vehculo.La regulacin de entrada de combustible en la cuba consiste en una vlvula que tiene una aguja, unida a la boya por medio de un muelle intermedio (3), la cual cierra el paso del combustible obligada por la accin de la boya. Cuando baja el nivel de combustible cede el muelle y se abre el paso al combustible y abre o cierra el paso del mismo, por el efecto de flotamiento de la boya en el liquido combustible. Surtidor: consiste en un tubo calibrado (7), situado en el interior de la canalizacin de aire del carburador, tiene su boca de salida a la altura del difusor o venturi (estrechamiento). Por su parte inferior va unido a la cuba, de la cual recibe combustible hasta el nivel establecido por le principio de vasos comunicantes.A la salida de la cuba va montado un calibre o chicleur (6), cuyo paso de combustible, rigurosamente calibrado y de gran precisin, guarda relacin directa con el difusor adecuado para cada tipo de motor. Tiene la misin de dosificar la cantidad de combustible que puede salir por el surtidor en funcin de la depresin creada en el difusor. Colector o canalizacin de aire y difusor (venturi): el colector de aire forma parte del cuerpo del carburador y va unido por un lado al colector de admisin del motor y por el otro al filtro del aire. En el colector va situado el difusor o venturi que es simplemente un estrechamiento cuya misin es aumentar la velocidad del aire (sin aumentar el caudal) que pasa por esa zona y obtener as la depresin necesaria para que afluya el combustible por el surtidor. Este estrechamiento no tiene que tener aristas ni vrtices agudos para evitar zonas de choque y formacin de remolinos al pasar el aire.El dimetro mnimo o estrechamiento mximo del difusor es convenientemente estudiado al disear un carburador, ya que guarda relacin directa con el calibre (chicleur) del surtidor para obtener la dosificacin correcta de la mezcla. Asimismo, la forma y dimensiones de los conos de entrada y salida de aire (como se ve en la figura inferior) guardan una cierta relacin con las dimensiones del colector. Se ha demostrado experimentalmente que el mayor rendimiento del difusor se obtiene con un ngulo de 30 para el cono de entrada y un ngulo de 7 para el cono de salida.Otra caracterstica que se ha demostrado experimentalmente es que la mayor depresin y succin de combustible no coincide con el mximo estrechamiento del difusor sino un poco desplazada hacia la salida del difusor y cuya distancia seria 1/3 del dimetro de mximo estrechamiento. Por la tanto la boca del surtidor tendr que coincidir con esta zona de mxima depresin (succin).

Figura N4 Vlvula de mariposa: sirve para regular el paso del aire y por lo tanto de la mezcla aire-combustible y con ello el llenado de los cilindros. Se acciona por el pedal del acelerador a travs de un cable de traccin que une el pedal con el carburador.

Figura N5

Figura N62.2.4. Bomba de Inyeccion de combustible:Esta bomba est formada por tantos elementos de bombas como cilindros tiene el motor.El combustible pasa aun colector al que asoman las lumbreras de cada uno de los elementos de la bomba. Cada elemento est constituido por un cuerpo de bomba y su correspondiente mbolo, movido por una leva (tantas como cilindros), montada sobre un rbol de levas que recibe el movimiento del cigeal mediante engranajes de la distribucin o correas dentadas.

Figura N7

Figura N8

2.2.5. Filtrado del aire de aspiracin:

El aire que entra al carburador se filtra antes de entrar al mismo. El filtro de aire tiene la misin de eliminar el polvo y las impurezas que contiene el aire, evitando que estas lleguen al interior de los cilindros. La cantidad de polvo que contiene la atmsfera oscila entre 2 y 10 mgr/m3, esto nos da una idea teniendo en cuenta el gran volumen de aire que necesita un motor para quemar la mezcla de aire-combustible, de las cantidades de polvo que se introducen en el cilindro son relativamente elevadas. Este polvo, que se acumula en el interior de los cilindros, unido al aceite lubricante forma una pasta abrasiva que desgasta las vlvulas, las paredes del cilindro y los segmentos.Los filtros ms utilizados en vehculos de turismos son los "filtros secos". Estos filtros realizan el filtrado a travs de un elemento filtrante a base de papel celuloso o de tejido. Est constituido por un recipiente de chapa (4) con tapa en cuyo interior se aloja el elemento filtrante (2). Este elemento filtrante est formado por un anillo de papel plegado en forma de acorden, para disponer de mayor superficie de filtrado. El filtro tiene que ser de funcionamiento eficaz y montaje sencillo. La duracin del cartucho filtrante es aproximadamente de 10.000 a 20.000 km de funcionamiento dependiendo del terreno donde circule el automvil, en terrenos muy polvorientos se recomienda un cambio de filtro ms frecuente.

Figura N9

ALGUNAS FORMULAS QUE SE USAN EN EL PROCESO DE ADMISION:

3. PROCEDIMIENTO Y METODOLOGA Comprobar el estado del banco de ensayos y del motor (sin arrancar ste): agua en el sistema de refrigeracin, nivel de aceite en el crter, cantidad de combustible en el tanque, tensin elctrica para el panel de control, ventilacin de las resistencias elctricas, etc. Establecer el rgimen de 2400 r.p.m. de velocidad, y manteniendo constante esta velocidad ir variando simultneamente la posicin de la mariposa y la carga del motor. Realizar 6 variaciones de la carga, tomando los datos correspondientes. Establecer el rgimen de 1600 r.p.m. de velocidad, y manteniendo constante esta velocidad ir variando simultneamente la posicin de la cremallera y la carga del motor. Realizar 6 variaciones de la carga, tomando los datos correspondientes.

3.1. MEDICIONES A REALIZAR- Fuerza en el dinammetro.- Volumen de combustible consumido en un tiempo determinado- Velocidad de rotacin del cigeal.- Tiempo de consumo de combustible.

Descripcin del equipo y del laboratorio

Figura N10

Figura N11 Panel de control de las revoluciones por minuto (RPM)

Figura N12 Manmetro de columna de inclinada de agua que mide la caida de presion del aire en el banco de pruebas del MECH

Figura N13 Termmetros para la medir la temperatura del lquido refrigerante.

lFigura N14 Un banco de pruebas de un motor Daihatsu CB-20 de 3 cilindros.

Figura N15 Filtro de aire

Figura N16 Carburador, filtro y sistema de refrigeracion

Figura N17

Figura N18

Tanque de almacenamiento del combustible en el banco de pruebas del MECH (para el ensayo se midi el volumen de 1 pinta inglesa)

Figura N19Dinammetro del banco de pruebas del MECH.

Figura N20 Tanque de almacenamiento de aire en el banco de pruebas del MECH

4. PROTOCOLO DE ENSAYOS

4.1. PARA EL BANCO DE PRUEBAS DEL MOTOR ECH (DAIHATSU): En Rgimen de Velocidad

Tabla 1: Muestra los datos de laboratorio en rgimen de velocidad En Rgimen de Carga (RPM = 2400)

Tabla 2: Muestra los datos de laboratorio en rgimen de velocidad Especificaciones generales:Pamb = 750.1 mmHgTamb = 21.4 C Especificaciones del combustible:

Gasolina de 90 octanos () Especificaciones del motor:D = 76 mm (dimetro del cilindro)L = 73 mm (carrera del cilindro)i = 3 cilindros L = 32 cm (brazo del dinammetro)Cd: Coeficiente de descarga = 0.95

: Angulo de inclinacin del brazo del manmetro (45)

Dimetro mayor del orificio del tanque de almacenamiento del aire

4.2. PARA EL BANCO DE PRUEBAS DEL MOTOR EC: En Rgimen de Velocidad

Tabla 3: Muestra los datos de laboratorio en rgimen de velocidad En Rgimen de Carga

Tabla 4: Muestra los datos de laboratorio en rgimen de carga Especificaciones generales:Pamb = 749.5 mmHgTamb = 23.5 C Especificaciones del combustible:

Especificaciones del motor:D = 87.3 mm (dimetro del cilindro)L = 110 mm (carrera del cilindro)i = 1 cilindroL = 310 mm (brazo del dinammetro)

: Angulo de inclinacin del brazo del manmetro (30)

4.2. CALCULOS Y RESULTADOS:4.2.1. PARA EL BANCO DE PRUEBAS DEL MOTOR ECH:4.2.1.1. PRUEBAS EN RGIMEN DE VELOCIDADPara esta prueba se tuvo en cuenta las siguientes condiciones: La temperatura del motor fue constante (T del liquido refrigerante) El rgano de control permaneci constante, es decir en una misma posicin de la mariposa Las RPM fueron variando desde 3000 RPM hasta 1400 RPM. Esto se hizo posible usando el freno elctrico. Determinacin del Coeficiente de Llenado o Eficiencia Volumtrica (nv)nv = Gar / GatDonde:nv : Coeficiente de LlenadoGar: Cantidad de aire RealGat: Cantidad de aire TericoAdems: Gat = 30 * N * aire * VH (Kg/h)N = revoluciones por minuto del cigeal (RPM)VH = cilindrada total del motor. (m3)

aire = densidad del aire corregida (kg/m3)

A = rea de la seccin del conducto de admisin (m2)

S = Longitud del lquido en el brazo del manmetro (m)aire = densidad del aire corregida (kg/m3)agua = densidad del agua (kg/m3)agua = 1000 Kg/m3Cd = 0.95

= 45Correccin de la densidad del aire:

Donde:P : Presin del Banco de Pruebas (mmHg)T : Temperatura del Banco de Pruebas (C)Entonces:

De los datos obtenidos en el laboratorio:

n (RPM)Gat (kg/h)Gar (kg/h)nv

13000105.75955.0660.52

2280098.70953.3180.5401

3260091.65851.510.5619

4240084.60748.6720.575

5220077.55746.6850.601

6200070.50644.6090.632

7180063.45541.30020.6508

Tabla 5: Muestra la eficiencia volumtrica para cada valor de las RPM

Determinacin del Coeficiente de Exceso de Aire ()

: Relacin estequiometrica de la mezcla

= 14.9 Kg de aire/Kg de combustible

: Consumo de combustible (Kg/h)

: Variacin de volumen del combustible (cm3)

= 1/16 pinta

: Variacin del tiempo en que se consume 1/16 pinta de combustible (s)

: Densidad del combustible (Kg/lt)

= 0.700 Kg/ltDe los datos obtenidos en el laboratorio:

n (RPM)Gar (kg/h)Gc (kg/h)alfa

1300055.093.920.956

2280053.344.0910.886

3260051.533.680.952

4240048.6953.3390.992

5220046.7073.4180.9295

6200044.633.1780.95

7180041.3192.8950.97

Tabla 6: Muestra el coeficiente de exceso de aire para cada valor de las RPM

4.2.1.2. PRUEBAS EN REGIMEN DE CARGAPara esta prueba se sigui con las siguientes condiciones: La temperatura del motor fue constante (T del liquido refrigerante) El rgano de control fue variable, es decir la posicin de la mariposa vario desde 10% hasta 60% Las RPM fueron constantes (N = 2500 RPM)

Determinacin de la Potencia Efectiva (Ne)

Donde:Me : Momento Efectivo (N-m)

F: Fuerza aplicada sobre el dinammetro (N)L: Brazo del freno (0.32 m)n : RPM (cte = 2500 RPM)Por tanto de los datos obtenidos en el laboratorio tenemos:Nh %n (RPM)Fuerza (kg)Me (N-m)Ne (kw)

11024003.210.1082.5402

220240012.840.4310.161

330240015.248.01412.066

440240014.244.8511.27

55024001547.3811.907

660240017.454.96313.81

77024001856.8514.28

Tabla 7: Muestra la potencia efectiva para cada posicin de la mariposa

Determinacin del Coeficiente de Llenado o Eficiencia Volumtrica (nv)Se usaran las mismas formulas que en el rgimen de velocidadPor tanto del laboratorio se tiene: (Gat : flujo de aire teorico, Gar: flijo de aire real, Ne: potencia)

Nh %Ne (kw)n (RPM)Gat (kg/h)Gar (kg/h)nv

1102.54240084.607823.8440.281

22010.161240084.607844.3960.524

33012.066240084.60751.510.608

44011.272240084.60755.920.66

55011.907240084.60757.7540.6826

66013.812240084.607860.3220.712

77014.289240084.60761.560.727

Tabla 8: Muestra la eficiencia volumtrica para cada valor de la potencia efectiva

Determinacin del Coeficiente de Exceso de Aire ()Se usaran las mismas formulas que en el rgimen de velocidadPor tanto del laboratorio se tiene:Nh %Ne (kw)Gar (kg/h)Gc (kg/h)alfa

1102.5402823.851.5911.0197

22010.16144.4173.190.944

33012.06651.533.6680.95

44011.2755.9463.731.02

55011.90757.7813.821.02

66013.81260.3514.4370.925

77014.2861.5954.6430.902

Tabla 9: Muestra el coeficiente de exceso de aire para cada valor de la potencia efectiva4.3. GRAFICAS PARA MOTOR ECH:

GRAFICA N1: Eficiencia volumetrica vs RPM

GRAFICA N2: Coeficiente de exceso de aire (alfa) vs RPM

GRAFICA N3: Eficiencia volumetrica vs Potencia

GRAFICA N4: Coeficiente de exceso de aire (alfa) vs Potencia

4.4. PARA EL BANCO DE PRUEBAS DEL MOTOR EC:4.4.1. PRUEBAS EN RGIMEN DE VELOCIDADPara esta prueba se tuvo en cuenta las siguientes condiciones: La temperatura del motor fue constante (T del liquido refrigerante) El rgano de control permaneci constante, es decir en una misma posicin de la cremallera Las RPM fueron variando desde 2000 RPM hasta 1000 RPM.

Determinacin del Coeficiente de Llenado o Eficiencia Volumtrica (nv)nv = Gar / GatDonde: Gat = 30 * N * aire * VH (Kg/h)

Donde:P0 : Presin del Banco de Pruebas (mmHg)T0 : Temperatura del Banco de Pruebas (C)

: Cada de presin en el manmetro de columna inclinada (cm)

: Perdidas hidrulicas (cm H20)Correccin de la densidad del aire:

Entonces:

De los datos obtenidos en el laboratorio:Nn (RPM)hc (mm)Gat (kg/h)Gar (kg/h)nv

120001546.79137.5780.8031

218001542.112236.93150.8769

316001537.43333.20270.886

414001532.753928.795520.87914

512001528.07425.73560.916

610001523.395621.2950.91

Tabla 10: Muestra la eficiencia volumtrica para cada valor de las RPM

Determinacin del Coeficiente de Exceso de Aire ()

= 14.4522 Kg de aire/Kg de combustible

= 0.794 Kg/ltDe los datos obtenidos en el laboratorio:

Nn (RPM)hc (mm)Gar (kg/h)Gc (kg/h)alfa

120001537.5781.8661.393

218001536.9311.8051.4154

316001533.2021.571.4625

414001528.7951.3281.5003

512001525.7351.061.678

610001521.29530.83641.7617

Tabla 11: Muestra el coeficiente de exceso de aire para cada valor de las RPM4.4.2. PRUEBAS EN REGIMEN DE CARGAPara esta prueba se sigui con las siguientes condiciones: La temperatura del motor fue constante (T del liquido refrigerante) El rgano de control fue variable, es decir la posicin de la cremallera vario desde 18 mm hasta 12 mm. Las RPM fueron constantes (N = 1600 RPM) Determinacin de la Potencia Efectiva (Ne)

Por tanto de los datos obtenidos en el laboratorio tenemos:Nn (RPM)hc (mm)Fza. (N)Me (N.m)Ne (kw)

11600185416.472.759

21600177623.183.88

31600169228.064.701

416001510331.4155.263

5160014106.532.4825.442

616001311434.775.825

Tabla 12: Muestra la potencia efectiva para cada posicin de la cremallera

Determinacin del Coeficiente de Llenado o Eficiencia Volumtrica (nv)Se usaran las mismas formulas que en el rgimen de velocidadPor tanto del laboratorio se tiene:Nn (RPM)hc (mm)Ne (kw)Gat (kg/h)Gar (kg/kg)nv

11600182.759337.43333.8770.905

21600173.883537.43333.8770.90501

31600164.701137.43332.5110.868

41600155.2632437.43331.8330.8504

51600145.44237.43331.8430.8506

61600135.825337.43331.4970.841

Tabla 13: Muestra la eficiencia volumtrica para cada valor de la potencia efectiva

Determinacin del Coeficiente de Exceso de Aire ()Se usaran las mismas formulas que en el rgimen de velocidadPor tanto del laboratorio se tiene:Nn (RPM)hc (mm)Ne (kw)Gar (kg/kg)Gc (kg/h)alfa

11600182.759333.870.79562.946

21600173.883533.8771.05062.231

31600164.701132.5111.2751.764

41600155.263231.8331.534081.435

51600145.44231.8431.7851.234

61600135.825331.4972.08081.0474

Tabla 14: Muestra el coeficiente de exceso de aire para cada valor de la potencia efectiva4.5. GRAFICAS PARA MOTOR EC:

GRAFICA N5: Eficiencia volumetrica vs RPM

GRAFICA N6: Coeficiente de exceso de aire (alfa) vs RPM

GRAFICA N7: Eficiencia volumetrica vs Potencia

GRAFICA N8: Coeficiente de exceso de aire (alfa) vs Potencia

5. ANALISIS DE RESULTADOS : De las tablas 5 y 10 se nota que la eficiencia volumtrica en el motor Diesel es mayor que en el motor ECH trabajando en rgimen de velocidad. Lo mismo sucede en el rgimen de carga, la eficiencia volumtrica del motor ECH es menor que la del motor Diesel en un cierto tramo de la potencia efectiva. La tendencia de nv al aumentar las RPM del MECH, fue de disminuir como se aprecia en la grafica de variacin de nv en funcin de las RPM. Mientras que en el rgimen de carga la tendencia fue a aumentar conforme aumentaba la potencia efectiva (carga). En el caso del MEC, la tendencia de nv fue a disminuir al aumentar las RPM .

En cuanto al coeficiente de exceso del aire en funcin de las RPM del motor ECH, tuvo una tendencia a disminuir conforme aumentaban las revoluciones. Todos los valores de resultaron menores a la unidad, es decir: . En este mismo tipo de motor ECH, trabajando en rgimen de carga, el coeficiente de exceso del aire tambin tendi a disminuir conforme aumentaba la carga (potencia efectiva). Tambin todos los valores resultaron menores a la unidad.

En el MEC tambin el coeficiente de exceso del aire tendi a disminuir en los regimenes de velocidad y de carga. La diferencia es que todos los valores de resultaron mayores a la unidad, es decir:

6. OBSERVACIONES

Se debe realizar de manera adecuada la toma de datos, sino las graficas no tendran una tendencia comun.

7. BIBLIOGRAFA Motores de Automvil, Jovaj, M.S., Editorial MIR, Mosc 1982. Apuntes de clase de teora del Ing. Juan Lira. Apuntes de clase de laboratorio del Ing. Jorge Ponce. Graficos de Internet.

Universidad Nacional de Ingenieria UNI FIMPgina 49