lab4 motores

7/25/2019 LAB4 motores

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA

INFORNE DE LABORATORIO 5

CURSO : Motores de Combustin Interna.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

TEMA : Carater!stias de "e#oidad $ ar%a de #osmotores de ombustin interna&

ALUMNO :

SECCION : MN'() * I

PROFESOR : In%. Cut$ Edd$

Lima, 24 d !"#i$ d% 2&'(

INDICE

Pg.

I) INTRODUCION+++++++++++++++++++++++.......................................................................................................................(

II) OB!ETIVOS+++++++++++++++++++++++++

))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))),III) FUNDAMENTO TEORICO++++++++++++++++++..

.......................................................................................................................,

IV) METODOLIGIA O PROCEDIMIENTO++++++++++++...

.......................................................................................................................-

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V) E*UIPOS E INSTRUMENTACION+++++++++++++++

.......................................................................................................................'VI) DATOS OBTENIDOS EN EL ENSA+O++++++++++++.. '/VII) CLCULOS +++++++++++++++++++++++++.'/VIII) RESULTADOS+++++++++++++++++....................... ',

I-) ANALISIS DE GRAFICAS+++++++++++++++++++.'0-) GRAFICAS+++++++++++++++++++++++++...

.......................................................................................................................')-I) CONCLUCIONES+++++++++++++++++++++++

.......................................................................................................................'1-II) BIBLIOGRAFA ....................................................................................... '1

I) INTRODUCI.N

E# 2resente in3orme de #aboratorio tiene omo 3ina#idad onoer #as 24rdidasme5nias en motores de enendido 2or 6is2a 7EC89.:ara obtener #as 24rdidas me5nias se usan dos m4todos di3erentes; 2ara e# motor EC8

Dai6atsu se usa e# m4todo de desone


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ESTUDIO DE LAS P/RDIDAS MECNICAS EN LOSMOTORES DE COMBUSTI.N INTERNA

II) OB!ETIVOS

Conocer las distintas metodologas de determinacin de las prdidas

mecnicas en los motores de combustin interna.

Estudiar las fuentes de prdidas mecnicas en un motor de encendido por

chispa as como los factores tanto mecnicos como trmicos que influyen en

las mismas.

Estudiar la influencia sobre la magnitud de las prdidas mecnicas de los

siguientes factores:

a. Rgimen trmico del motor (temperatura de salida del agua de

refrigeracin.

b. Rgimen de !elocidad del motor (!elocidad de rotacin del cig"e#al.

c. $aco en el m%ltiple de admisin.

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d. Contrapresin en el tubo de escape.

III) FUNDAMENTO TE.RICO

M/TODOS PARA 0ALLAR LAS PERDIDAS MECNICAS)

&a determinacin de las prdidas mecnicas se puede efectuar por los siguientes

mtodos:

'todo por arrastre (motoreo. 'todo por diagrama ndicado. 'todo de descone)in de cilindros. 'todo emprico.

A) M/TODO POR ARRASTRE)

En este mtodo* el motor en estudio se encuentra apagado. +tro motor* que estar

acoplado directamente al ensayado ser accionado de tal forma que se pueda medir el

!alor de la potencia al e,e consumida en hacer girar al motor en estudio. Estas

mediciones se podrn hacer en funcin de los diferentes factores que influyen en las

perdidas mecnicas.

B. MTODO DE DESCONEXIN DE CILINDROS

Este mtodo se reali-a en un motor multicilindrico* como el motor ord* de tal forma que

se pueda desconectar cada uno de ellos por separado para as hacer mediciones depotencias parciales* obteniendo de esta forma* por relaciones de sumatoria un !alor

apro)imado de las prdidas mecnicas. Cabe resaltar que mediante este mtodo los

!alores obtenidos tienen un porcenta,e de error* dependiendo ste de !arios factores del

motor en estudio* como son: tipo de motor* sistema de encendido* grado de desgaste*

sistema de alimentacin de combustible* etc. Este porcenta,e de error* se debe al

descenso de las re!oluciones al desconectar un cilindro* sabiendo que de estas depende

directamente la potencia* con lo cual no habra una relacin matemtica directa* entre la

potencia del motor con /n0 cilindros funcionando y* con n12 cilindros funcionando. 3i las

condicione del motor en estudio* son las me,ores del caso las relaciones se podrn

efectuar y los !alores de las perdidas mecnicas obtenidas sern bastante apro)imadas.4 continuacin se detalla la relacin matemtica para obtener la potencia efecti!a total:

#$%&

n 5 n%mero de cilindros

6esconectando el 27 y el 87 cilindro se obtiene las relaciones 8 y 9 respecti!amente:

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#$&

#$!&

Restando (8 de (2 y (9 de (2

e 1 e 5 i2 (i2 5 En el cilindro 2

e 1 e 5 i8 (i8 5 En el cilindro 8

; as se puede obtener en n cilindros.

Entonces:

i 5 i2 < i8 ?@ de las prdidas mecnicas son prdidas por friccin y dentro de

estas un A?@ corresponden apro)imadamente a las pie-as del grupo cilindro1embolo* por

lo cual la presin media de prdidas mecnicas obedece a la siguiente relacin emprica:

Pm=A+BVp

6nde:

4 y B: 3on coeficientes empricos que dependen del tipo de motor.

Vp :$elocidad media del motor.

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Motor

E)C*)A + Motor E)C) A +

S,D-% .).' .).%''

Cmara de

/ombustin

se0arada

.)%.' .)%!1

S,D2% .)." .).%!'

Cmaras de

/ombustin

semise0arada 3

se0arada

.)%.' .)%.

Tabla de Valores de A y B para Moores E.C! y E.C.

Este mtodo es una forma prctica de obtener las perdidas mecnicas en un motor ya

sea disel o sea un motor a gasolina.

DEFINICIONES DE LAS POTENCIAS)

&a potencia desarrollada en el interior del cilindro no est aplicada ntegramente al

cig"e#al* pues una parte de ella es absorbida por las resistencias pasi!as (calor*

ro-amiento* etc. undamentalmente podemos distinguir 9 clases de potencia en el

motor: la indicada* la efecti!a y la absorbida (o mecnica. &a primera puede calcularse

partiendo del ciclo indicado* cuya rea del diagrama representa el traba,o reali-ado por el

cilindro durante el ciclo. &a potencia efecti!a se obtiene midiendo con mquinas

apropiadas el traba,o que est desarrollando el motor. &a potencia absorbida es la

diferencia entre las dos anteriores que pueden ser medidas tambin con el traba,onecesario para hacer girar el motor.

LA POTENCIA INDICADA

Es la potencia realmente desarrollada en el interior del cilindro por el proceso de

combustin una de las formas de determinarlas es a tra!s de la presin media indicada

del ciclo.

LA POTENCIA EFECTIVA

&a potencia efecti!a es generada por un par (aplicada a la biela y transmitida al cig"e#al

y se conoce tambin como potencia al freno ya que se mide empleando un dispositi!o

frenante* que aplicado al e,e del motor* se opone al par motor permitiendo leer su !alor.

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LA POTENCIA ABSORBIDA 1O MECNICA

Resulta difcil de medir dada la di!ersidad de las causas de las prdidas por ro-amiento

y las alteraciones de su !alor al !ariar las condiciones de funcionamiento. =uede

obtenerse su !alor total midiendo la potencia efecti!a y restando de la indicada. Como en

este procedimiento resulta comple,o la determinacin de la potencia absorbida suele

acercarse obligando a girar al motor sin que este funcione. 'idiendo al propio tiempo lapotencia que es necesario emplear.

NORMATIVA PARA LA MEDICI.N DE POTENCIAS

El !alor de la potencia depende del tipo de norma que se est utili-ando* e)isten

diferentes tipos de norma* de las cuales algunas consideran el motor con todos sus

elementos para reali-ar el clculo de la potencia (en este caso se obtendra la potencianeta* es decir la potencia efecti!a de traba,o* mientras que otras normas plantean que el

motor debe quedar con lo indispensable para reali-ar el clculo de la potencia (se estara

calculando la potencia bruta. 4dems que cada tipo de norma es reali-ada a ciertas

condiciones ambientales.

Entre las principales normas se tienen:

Norma SAE J-1995: 'otores despro!istos prcticamente de accesorios* es decir sin

bomba de agua* alternador* tubo de escape y silenciador* filtros de admisin y otros

elementos* es decir que la potencia obtenida es superior a la del motor montado en el

!ehculo. El ensayo se reali-a a una presin de 2 bar* a una temperatura del aire de 8AC

y una temperatura del combustible de D?C. Con respecto a DIN 70020 se obtiene un

11% ms de potencia.

Norma SAE J139: Es bastante equi!alente a la E!E "2en trminos de potencia neta*

de escaso uso en Europa porque puede dar lugar a errores al conocerse 34E

principalmente como !alidadora de potencias brutas. &as condiciones de presin y

temperaturas son iguales y la potencia obtenida respecto a DIN 70020 puede ser un %

ma#or$

Norma IS 139&:Es un documento de nue!a elaboracin* que sustituye a las 3+ 88>>

(anulada* que permita la medida de potencia neta de los motores para los agrcolas.

Est destinada a !alorar la emisin de contaminantes de los motores que no tienen laclasificacin 3+. El motor se ensa#a sin radiador # sin 'enti(ador. 3e reali-a el ensayo

a ?* bares y 8AC a una temperatura del combustible de 9F1D9C. Con respecto a DIN

70020se obtiene un 7% ms.

Normas E!E "-2: Redactadas por la Gnin Europea para control de las emisiones

contaminantes* en realidad sir!en como normas europeas de medicin de potencias* en

condiciones similares a 6. El ensayo se reali-a a ?* bares* temperatura ambiente de

8A C y a una temperatura de combustible de D?.A C. El resultado puede suponer un

1% msde potencia con respecto a DIN 70020. =ara unificar la normati!a europea de

sus pases miembros se public la directi!a >?H28IHCEE que equi!ale a 6 F??8?*siguiendo los mismos criterios que en el reglamento ECE R8D.



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NormasD$I$N$ )DIN 70020*: Es la norma ms conocida y di!ulgada y que ofrece la mayor

credibilidad. 6ifiere de ECE R8D en que el motor cuenta con el !entilador en

funcionamiento. &a presin atmosfrica del ensayo es 2 bar* la temperatura ambiente

8AC y la del combustible D?C.

IV) METODOLOGA O PROCEDIMIENTO

4l iniciar la e)periencia en cada uno de los motores* se debe !erificar el

funcionamiento adecuado de los equipos que conforman el banco de ensayos* y

reconocer los instrumentos con los cuales se tomaron los datos necesarios para

reali-ar los clculos.

=ara cada motor* se procede arrancarlo y luego esperar un momento hasta que el

motor alcance su temperatura normal de traba,o.

ENSA+O CON MOTOR DAI0ATSU



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Fig1. Banco de ensayo de motor Daihatsu

=ara el motor ECJ* se utili-a el mtodo de descone)in de cilindros para calcular la

potencia de prdidas mecnicas.

=ara el ensayo* se coloca el rgano de control (apertura de la !l!ula mariposa a 8A@ y

se mantiene constante durante este ensayo* se !ara la !elocidad del cig"e#al* desde

8>?? rpm hasta 2I?? rpm con inter!alos de 8??. =ara cada !elocidad* primero se traba,a

con todos los cilindros* luego se desconecta cada uno de ellos por separado* para as

obtener mediciones de potencias parciales* en cada uno de estos casos se toma los

datos de la fuer-a indicada en el dinammetro* la temperatura de entrada y salida del

lquido refrigerante* la temperatura y presin del aceite lubricante. 4dems tambin se

anota el !olta,e y ampera,e entregado por el generador elctrico que est acoplado al

motor. inalmente se apaga el motor.

V) E*UIPO E INSTRUMENTOS

=ara medir la fuer-a del e,e del motor1generador se utili-a un dinammetro.

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Fig2. Dinammetro

=ara medir temperaturas y presiones:

Fig3. Temperatura de salida del lquido

refrigerante (izquierda), temperatura y presindel aceite (derecha).

Kablero de control del generador elctrico.

Fig4. Talero de control.

&uego con los datos anotados* se procede a reali-ar los clculos necesarios y obtener la

potencia de prdidas mecnicas* la potencia efecti!a y la potencia indicada* y graficarlas

en funcin de la !elocidad del cig"e#al.

DATOS T/CNICOS DEL BANCO DE PRUEBAS

MOTOR

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Marca: DaihatsuModelo: CB-20Cilindrada: 993 cm3

Nmero de cilindros: 3Orden de encendido: 1-2-3Dimetro x carrera: !"0 x 3"0 mm

#elaci$n de com%resi$n: 9"0:1&otencia mxima: '0"( )* a (+(00 r%mMomento mximo: !"( N+m a 2+,00 r%melocidad de ralent.: 900 r%m/delanto de la chis%a: 10 a &M a 900 r%mistema de comustile: a carurador con 02 arantas

DINAMOMETRO

&otencia mxima: 1, )/ a 3+000 r%mBra4o del dinam$metro: 0"323 m

MEDICION DE COMBUSTIBLE

151! %inta inlesa: 29+( cm3

6asolina: 6-90Densidad de la asolina: 0"1( )57

MEDICION DE AIRE

Dimetro de las toeras: 2 cmDimetro de la %laca ori8icio: 1"( cmCaudal de aire:

Ga

[kgh]=(1

n

Cd , iAi

)2 g. S. Sen .aire . agua.3600

D$nde:

Cd0"9, toeras;Cd0"!0 ori8icio;Ai:


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N6

78e$mm&

n$RPM&

9:O:AL$;g&

9:


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x=NenNenx

=n

i

6nde:

x : =otencia indicada del cilindro ) ()52* 8* 9Nen : =otencia efecti!a desarrollada por todos los cilindros en con,unto

Nenx : =otencia efecti!a desarrollada por todos los cilindros e)cepto el cilindro

).Ni : =otencia indicada total* la cual se calcula sumando la potencia indicada de

todos los cilindros.

c. POTENCIA MECNICA EN FUNCI.N DE LAS POTENCIAS EFECTIVAE INDICADA:

Nm=NiNe

d) CLCULO DE LA EFICIENCIA MECNICA m :

m=Ne

Ni

6nde:

Ne : =otencia efecti!a del motor en LMNi : =otencia indicada del motor en LM

PARA EL M/TODO EMPRICO

pm=A+BVp

6e la siguiente tabla obtenemos los !alores de las constantes N4O* NBO

Motor

E)C*)A + Motor E)C) A +

S,D-% .).' .).%'' Cmara de .)%.' .)%!1

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/ombustin

se0arada

S,D2% .)." .).%!'

Cmaras de

/ombustin

semise0arada 3se0arada

.)%.' .)%.

Tabla de Valores de A y B ara !otores ".#$ y ".#.

=ara el motor ECJ se cumple que:

S,D2%&uego:

pm=0.04+0.0135Vp

4hora Vp es la !elocidad media del pistn y se calcula de la siguiente manera:

Vp=n . S

30000

VIII) RESULTADOS

n $RPM&Me $N)m& Ne $>?& Ni@ $;&

Ni:O:AL

$;&

Nm$>?

Me:O:AL

Me%Me Me! Ne :O:AL

Ne%

Ne

Ne! Ni% Ni Ni!

1.. "%)1!%)'

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!)%5 )45 )5 1)15


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n $RPM& VP $m,s& Pm $MPa&

1.. ()1%!! .)%!.

(.. ()!(4 .)%'"

.. ')!'!! .)%%!

... ")1((4 .)%.'4

%1.. ")!1.. .).55%

%(.. !)15!! .).5(

Tabla N*. &esultados del m'todo em+rico.

I-) ANALISIS DE LA GRAFICA)

En la grfica de la ig A* se reali- !ariando las re!oluciones (n R='desde 8>?? R=' hasta 2I?? R='* y manteniendo constantes la apertura dela mariposa en 8Amm.

En la grfica de la ig A* se obser!a que a medida que el motor funcione

con mayor !elocidad la potencia de prdidas mecnicas se incrementa.

En la grfica de la ig A* se puede obser!ar que en la cur!acorrespondiente al mtodo de descone)in de cilindros tiene un punto mnimoy su !alor es de 1?.??> '=a para 8??? R='* tambin !emos que al final

tiende a disminuir su !alor de presin media.

En la grfica de la ig A* se obser!a que cur!a que corresponde al mtodoemprico tiende a apro)imarse o aparecerse a una recta de pendientepositi!a* y se ubica por encima por tramos de 2I?? R=' a 8??? R=' y pordeba,o en los tramos de 88?? R=' a 8I?? R=' de la cur!a correspondienteal mtodo de descone)in de cilindros.

En #a grfica de la ig I* se puede obser!ar que la eficiencia mecnicatiende a disminuir a medida que las n (R=' aumenten.

Laboratorio de Motores de Combustin Interna Pgina %(


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-) GRAFICAS

%'.. %4.. %5.. %.. !.. '.. 4..


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%'.. %4.. %5.. %.. !.. '.. 4..4.

4'

1.

1'

5.

5'

%..

%.'

E/ien/ia Me/ni/a

Fig. N2. -raica de la "iciencia mecnica /30 V las n / &P!0

-I) CONCLUCIONES

3e comprob que cuando se incrementa n (R='* las prdidas mecnicas

aumentan* por lo que la eficiencia mecnica disminuye.

Jay una condicin ptima en la que las prdidas mecnicas debido a la

!elocidad de rotacin y a la temperatura de traba,o no permiten que la

potencia efecti!a sea mayor* en esas condiciones* ya no con!iene que

traba,e el motor.

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Kodos los motores tienen una capacidad m)ima de potencia efecti!a*

luego su potencia comien-a a disminuir debido a que la potencia de

prdidas mecnicas no compensa la potencia efecti!a* y comien-a a

disminuir ligeramente.

-II) BIBLIOGRAFA

//'otores de combustin interna00 P +bert E.

N'otores de autom!ilO 1 Q!a,* '. 3.* Edit. 'ir* 'osc%

//E)perimentacin y clculo de motores de combustin interna00 1 &uis

&astra* uillermo &ira* 4ndrs $alderrama* Eli-abet $era* idel 4mesquita.

http:HHMMM.geocities.comHsadocar8Hinde).html

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