UNSA INGENIERIA MECANICALABORATORIO - 9

ESTUDIO DE LAS PERDIDAS MECANICAS EN LOS MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA

I. Objetivos

1. Impartir conocimientos sobre la tecnologa de la las perdidas mecnicas en los motores de combustin interna2. Estudiar la influencia de los factores que a continuacin se indican sobre la magnitud de las perdidas mecnicasa. Rgimen trmico del motor (temperatura de salida del agua de refrigeracin)b. Rgimen de velocidad del motor (numero de revoluciones del cigeal)c. Vacio en el mltiple de admisind. Contrapresin en el tubo de escape3. Describir los procedimientos para determinar las perdidas

II. Fundamento terico

Por perdidas mecnicas se entiende las prdidas originadas durante la friccin de las piezas, el intercambio de gases, el accionamiento de mecanismos auxiliares (bombas de agua, de aceites, de combustible, ventilador, generador) y el accionamiento del compresor (soplador). En los motores diesel con cmaras de combustin separadas, a las perdidas mecnicas se deben las perdidas geodinmicas ocurridas al pasar la mezcla a travs del canal que comunica la cmara de combustin con el cilindro.Por analoga la presin media indicada, cundo se estudia las perdidas mecnicas convencionales se introducen el concepto de presin media de perdidas mecnicas, la cual numricamente es igual al trabajo especifico de perdidas en un ciclo de trabajo. Matemticamente la presin media de perdidas mecnicas se representa mediante la siguiente expresin:

Pm=Pfric+ Pi.g+ Paux + Pvent+ PcompDonde:Pfric: presin media de perdidas mecnicas por friccinPi.g: presin media de perdidas mecnicas por intercambio de gasesPaux: presin media de perdidas mecnicas por accionamiento de mecanismos auxiliaresPvent: presin media de perdidas mecnicas por accionamiento del ventiladorPcomp: presin media de perdidas mecnicas por accionamiento del compresor para el caso de motores con sobrealimentacin

Las mayores prdidas mecnicas se deben a las perdidas por friccin Pfric, que constituyen hasta un 80% del total. La mayor parte de las perdidas por friccin corresponden a las piezas cilindro embolo y segmentos (del 45% al % en total de las perdidas internas). Las perdidas por friccin en los cojinetes constituyen aproximadamente el 20% del total de las perdidas mecnicas

III. Equipos e instrumentacin Banco de ensayos con motor de encendido por compresin y freno hidrulico Tacmetro Manmetros diferenciales para medir las depresiones en la admisin y en el escape Termmetro del sistema de refrigeracin del motorIV. Mediciones a realizar

Numero de revoluciones por minuto del cigeal. Depresin en el mltiple de admisin Temperatura de salida del agua de refrigeracin de motor Temperatura de aceite Fuerza en el dinammetro Contrapresin en el escape Volumen de consumo de combustible Tiempo empleado para consumir el volumen de consumo de combustible

V. Formulas para calcular los parmetros de las perdidas mecnicas

1. Potencia de prdidas mecnicas

(KW)

Donde:Mm = FxL (Nm)F: fuerza en el dinammetroL: brazo de freno (m)n: frecuencia de rotacin del cigeal (rpm)

2. presin media de perdidas mecnicas

(MPa)

Donde: Nm: potencia mecnica (KW)Vh: cilindrada (l)

Nn(rpm)Me (Nm)V (cm3)t (s)Paire(mm H2O)Pi (Mpa)tarC

1150021030,21280,42918

2150021033,71260,47120

3150021035.61280,45430

41500210361280,35835

5150021036.51280,36142

6150021037.81280,43850

7150021037,31280,47860

8150021038.11300,49970

9150021038.31340,51475

10150021039.21320,54278

c= 0.86 (g/cm3)

aire = 0.89 (Kgm3)

lo= 14.452

Vh =0.6242 =2 i = 2pm= Pi - Pe

NeGcGagepepm

0,31411,0051948110,77518190,741730993200,238160,020128160,40387184

0,31410,9353474310,77518190,797119992977,865110,020128160,45087184

0,31410,9052631610,69793950,817706292882,085830,020128160,43387184

0,31410,8871060210,69793950,834442972824,278950,020128160,33787184

0,31410,8745762710,62013520,840242042784,3880,020128160,34087184

0,31410,8552486210,54175680,852889282722,854560,020128160,41787184

0,31410,8345013510,54175680,874093712656,801490,020128160,45787184

0,31410,8435967310,54175680,864669522685,758450,020128160,47887184

0,31410,8190476210,46279120,88391492607,601460,020128160,49387184

0.31410,825610,46279120,87689972628,462270,020128160,52187184

Grafica N1 pm vs tar

Grafica N2 Gc vs tar

Grafica N3 Ga vs tar

Grafica N4 vs tar

Grafica N5 ge vs tar

VIII.- CUESTIONARIO:

1. Qu son las prdidas mecnicas en los MCI?Son las prdidas originadas durante la friccin de las piezas, el intercambio de los gases, el accionamiento de mecanismos auxiliares (bombas de agua, de aceite, de combustible, ventilador, generador) y el accionamiento del compresor (soplador). En los motores diesel con cmaras de combustin separadas, a las perdidas mecnicas se deben las perdidas gasodinmicas ocurridas al pasar la mezcla a travs del canal que comunica la cmara de combustin con el cilindro.

2. Qu tipos de frenos se usan en los ensayos de los M.C.I.? Frenos de friccinEl freno de friccin mecnico por zapata y tambor fue el primero utilizado, llamado "Freno de Prony", si bien debido a su inestabilidad y dificultad de regulacin y refrigeracin, hoy es slo un antecedente histrico.Frenos hidrulicosEl freno hidrulico es similar a un convertidor hidrulico de par, en el que se impidiese girar al eje de salida. Se compone de un rotor y una carcasa o estator llena de agua que sirve tanto de elemento frenante como refrigerante.

De los diversos frenos dinamomtricos hidrulicos que se han desarrollado vamos a ver dos tipos constructivos: Rotor interior Rotor exterior

As como dos tipos de regulacin: Por compuertas Por nivel de lquido

El par de frenado de los frenos dinamomtricos hidrulicos es aproximadamente proporcional al cuadrado del nmero de revoluciones (curva caracterstica de respuesta aproximadamente cuadrtica), lo que les hace muy estables,

Las ventajas de este tipo de freno son: Bajo costo para potencias absorbidas importantes. Gran duracin. Reparacin rpida y poco costosa.

Como inconvenientes podemos citar:Poca versatilidad de las curvas de par resistente.Par de frenado fuertemente dependiente de la presin de la red hidrulica, lo que puede producir inestabilidad.Estas consideraciones hacen que el freno hidrulico sea el ms utilizado en produccin y en ensayos de resistencia.Frenos elctricosPara determinar la potencia efectiva se pueden utilizar generadores de corriente elctrica. As por ejemplo si se acopla un motor trmico a una dinamo conectada a una resistencia elctrica, la potencia del motor se utilizar en accionarla. Esta potencia se puede determinar midiendo con un voltmetro y un ampermetro la potencia elctrica suministrada por la dinamo.

Frenos de corriente continaIgual que en los frenos hidrulicos, el estator posee un montaje basculante y est unido a un sistema de medida de fuerza. El par motor se transmite del rotor (inducido) al estator (inductor en anillo) por medio del campo magntico.La regulacin de la carga, cuando las variaciones no son demasiado grandes, puede ser hecha variando la excitacin de la dinamo con un restato. Haciendo crecer la reaccin electromagntica entre el rotor y el estator, efecto que trasmite el par del rotor al estator, aumenta la carga resistente y viceversa. La corriente producida puede ser disipada en forma de calor en unas resistencias elctricas.Ahora bien, una ventaja de este tipo de freno es que la energa elctrica generada durante el ensayo puede aprovecharse de alguna forma til ya que la potencia del motor no se pierde como energa degrada en un sistema de refrigeracin. As podra llevarse a la red, aunque esto solamente se hace cuando el tiempo de trabajo es lo suficientemente grande como para amortizar los costes de acoplamiento.

IX.- CONCLUSIONES:

El rgimen trmico del motor es un parmetro ayuda a observar diferentes magnitudes de consumo y potencia, lo que nos da la idea de si hay prdidas significativas en el motor.

Las perdidas mecnicas van disminuyendo cuando sube la temperatura de agua de refrigeracin pero tambin vemos que a mayor temperatura las prdidas mecnicas aumentan.