Formulario Mec 3337

FORMULARIO MEC 3337

MEC 3337 FORMULARIO

TEMA 1TIPOS Y FORMAS CONSTRUCTIVAS Y FUNCIONAMIENTOREACCIONES EN LA COMBUSTION

Composicion del aire

En peso O2 23%:= N2 77%:=

En Volumen O2. 21%:= N2. 79%:=

RELACION AIRE COMBUSTIBLE

RACa Relacion aire combustible en Exeso%exeso= RACa RACe−

RACe100=

RACe Relacion aire combustible estequiometrico

PODER CALORIFICO

PCI PCS Q−= Q 9H 2257−= Vapor formado en la combustion

PCS 33700C 144200 HO

8−

+ 9300S+= Donde cada elemento entra en kg por cada kgde combustible

RELACION DE COMPRESION

rk

Vinicial

Vfinal=

V1

V2=

Vcc VD+

Vcc=

CILINDRADA

VH Apiston Lcarrera znum.cil=

CARACTERISTICAS DE ALGUNOS COMBUSTIBLES

Aux.: Egr. juan Carlos Salgueiro Pag: 1

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TEMA 2CICLOS DE LOS MCI ALTERNATIVOS

CICLO OTTO

Fomacion de mezcla en el exterior del pistonEncendido por chispa de BujiaCombustion a Volumen ConstanteRelacion de Compresion de 6 a 9Coeficiente politropico en la Compresion 1.3...1.37Presion al final de la compresion 9....15 barTemperatura al Final de la Compresion 500....750KCoeficiente politropico en la Expancion 1.23...1.30Presion al final de la expancion 3.5.....5barTemperatura al final de la expancion 1200...1500K

QA ma Cv T3 T2−( )= QA mc Qinf=T 1

1

rkk 1−

−= Rendimiento TermicoQR ma Cv T4 T1−( )= W QA QR−=

Vcc VA= V2= V3= volumen de la camara decombustion, volumen deespacio muerto

Vcc c VD= c porcentaje deespacio muerto

relacion de compresion

c1

rk 1−= rk

c 1+c

=

rk

Vinicial

Vfinal=

Vcc VD+

Vcc=

V1

V2=

T2

T1

1

1−

=P2

P1

1

=

CICLO DIESEL

Fornacion de Mezcla en el interiorAutoencendido: Se inyecta combustible pulverizado cuando el aire se halla a alta temperaturaCombustion a Presion constanteRelacion de Compresion de 12 a 20Coeficiente politropico en la Compresion 1.32...1.4Presion al final de la compresion 35....55 barTemperatura al Final de la Compresion 700....900KCoeficiente politropico en la Expancion 1.18...1.28Presion al final de la expancion 2.....4barTemperatura al final de la expancion 1000...1200K


FORMULARIO MEC 3337Fornacion de Mezcla en el interiorAutoencendido: Se inyecta combustible pulverizado cuando el aire se halla a alta temperaturaCombustion a Presion constanteRelacion de Compresion de 12 a 20Coeficiente politropico en la Compresion 1.32...1.4Presion al final de la compresion 35....55 barTemperatura al Final de la Compresion 700....900KCoeficiente politropico en la Expancion 1.18...1.28Presion al final de la expancion 2.....4barTemperatura al final de la expancion 1000...1200K

CALOR AÑADIDO Y RECHAZADO [kJ]

QA ma Cp T3 T2−( )= Relacion de volumenes en la combustion, orelacion de fin de inyeccionrco

V3

V2=

QR ma Cv T4 T1−( )=

TRABAJO NETO DEL CICLO [kJ]

W QA QR−=

RENDIMIENTO TERMICOTH 1

1

k

T4 T1−

T3 T2−

−= 11

krkk 1−

rcok

1−

k rco 1−( )

−=

re

V4

V3=

T3

T4

1

k 1−

=P3

P4

1

k

= Relacion de expansion

T2

T1rk

k 1−=T4

T3

1

rek 1−

= kCp

Cv=

rco

rk

re=

V3

V2=

T3

T2= Relacion de fin de admición

CICLO DUAL O MIXTO


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CALOR AÑADIDO Y RECHAZADO [kJ]

QA1 ma CV T3 T2−( )=QA mc HUi= QA1 QA2+=

QA2 ma CP T4 T3−( )=

QR ma Cv T4 T1−( )=

Relacion de volumenes en lacombustion, o relacion de findeinyeccion

rco

V3

V2=

P3

P2=

T3

T2= La relacion a volumen

constante

TRABAJO NETO DEL CICLO [kJ]

W QA QR−=

RENDIMIENTO TERMICO

TH 11

rkk 1−

rcok

1−

1−( ) k rco 1−( )+

−=

RESUMEN DE PROCESOS

Proceso a volúmen = ctte. (isométrico, isocoro)P2

P1

T2

T1=


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P2

P1

T2

T1=

W Vp

d= 0=

Q U2 U1−= m cv T2 T1−( )=

s

m cv lnT2

T1

=

Proceso a presión = ctte. (isobárico)

V2

V1

T2

T1=

W Vp

d= p1 V2 V1−( )=

Q m cp T2 T1−( )=

s

m cp lnT2

T1

=

Proceso a temperatura = ctte. (isotérmico)

P1 V1 P2 V2= V2

V1

p1

p2=

W Vp

d= p1 V1 lnV2

V1

= p1 V1 lnp1

p2

=

Q W= p1 V1 lnV2

V1

=

s

p1 V1

T1ln

V2

V1

= m R lnV2

V1

=

Proceso a entropia = ctte. (isentrópico; un proceso adiabático es en el que no se transmite calor.Un proceso isentrópico es un proceso adiabatico reversible)

P1 V1 P2 V2=


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P1 V1 P2 V2=

V1

V2

p2

p1

1

k

=T2

T1

1

k 1−

=

T2

T1

V1

V2

k 1−

=P2

P1

k 1−

k

=

W Vp

d=p2 V2 p1 V1−

1 k−= k

cp

cv=

Q 0=

s

0= s1 s2=

Proceso Politrópico

P1 V1n

P2 V2n

=

V1

V2

p2

p1

1

n

=T2

T1

1

n 1−

=n

logP1

P2

logV1

V2

=

T2

T1

V1

V2

n 1−

=P2

P1

n 1−

n

=

W Vp

d=p2 V2 p1 V1−

1 n−= cn

k n−1 n−

cv= calor específico politrópico

Q m cn T2 T1−( )=

s

m cn lnT2

T1

=

ECUACIONES DE LA POTENCIA

Parámetros teóricos

Rendimiento térmico teórico del ciclo WnTrabajo neto del ciclo teórico

QACalor añadido

TH

Wn

QA=

Wn

mc HU=

QA QR−

QA=

QRCalor rechazado

mcmasa de combustible kgcom

HU poder calorífico inferiordel combustible

kJ

kgcombPresión media efectiva limite teórica

VDvolumen desplazado por el pistón

pmet

Wn

VD=

Wn

Ap L= N

m2

Ap 4D

2= Area de la cara del pistón

Potencia teórica límite desarrollada por el motor

N2 n i=


FORMULARIO MEC 3337Potencia teórica límite desarrollada por el motor

N2 n i= numero de ciclos por

minuto del motorNpmet VD N

60000=

pmet VD n i

30000=

Wn n i

30000=

i nº de cilindros

nº de tiempos del motor

NWn n i

120000= kW

WnTrabajo teórico limite J

cilindro cicloPara un motor de 4 tiemposn Frecuencia de giro rpm

NWn n i

60000= kW

Para un motor de 2 tiempos

Par motor teórico límiteFt

fuerza de accionamientodel sistemaFt

p

Ap=

M FtL

2= 95493

N

n= N m

p presión máxima

kW N potencia teórico limite

rpm n frecuencia de giro

Parámetros indicados

Son aquellos parámetros que se miden con un aparato indicador que se adapta en el interiordel cilindro durante su funcionamiento tomando en cuenta las perdidas al interior del cilindro

Rendimiento indicado

Witrabajo indicado (del diagrama indicador)

i

Wi

Wn=

Pi

P= pmi

pmet=

Pipotencia indicada

i 0.85= 0.96.. pmi presión media indicada

Presion media indicadam

2F area útil del diagrama indicadorl longitud del diagrama indicador=carreram escala de presión del diagrama indicador

mPmi

Wi

Vd= F l

m= Pa

m

Pmi 8 12..( ) 105Pa= para el motor de carburador de 4 tiempos a plena carga

Pmi 7.5 10..( ) 105Pa= para motores diesel 4 tiempos

Pmi 6 9..( ) 105Pa= para motores diesel 2 tiempos

Potencia indicada

Ni

Wi n i

120000= kW Para un motor de 4 tiempos

Ni

Wi n i


Parámetros efectivos

Son aquellos parámetros que se miden en el eje del motor tomando en cuenta perdidasmecánicas e internas por rozamiento


FORMULARIO MEC 3337Son aquellos parámetros que se miden en el eje del motor tomando en cuenta perdidasmecánicas e internas por rozamiento

Rendimiento efectivo o al freno

Wetrabajo efectivo o al freno del motor

e

We

Wn=

Ne

N= pme

pmet= m i=

Nepotencia efectiva

pme presión media efectiva o al freno

mRendimiento mecánico

0.8 0.9.. motor a gasolina

0.75 0.85.. motor diesel

Potencia efectiva o al freno

Ne

We n i


Ne

We n i


Rendimientos térmicos reales

THb

We

QA=

We

mc HU= e TH= TH i m= rendimiento térmico efectivo al freno

THi

Wi

QA=

Wi

mc HU= i TH= rendimiento térmico efectivo indicado

PARAMETROS DE CONSUMO DE COMBUSTIBLEConsumo específico de combustible

cec3600 k v

Rac pme= gr

kW hrmotorDiesel

cec3600 k v

Rac 1+( )pme= gr

kW hrmotorgasolina

Donde :

kdensidad de la carga de alimentación kg

m3 v

ma

mVD= rendimiento volumétrico

Rac relación aire combustiblecec 0.27 0.31.. motores a gasolina

pme presión media efectiva o al freno MPa 0.20 0.29.. motores diesel

CONSUMO DE COMBUSTIBLE

B mc2 n i=

kgcomb

hr

B cec Ne= Nepotencia efectiva o al freno

Consumo específico de calor Velocidad media del piston

ceq cec HU= vmp2 n L

60= m

s

TEMA 3CALCULO TERMICO DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

Parametros que influyen en la admision Transferencia de T a la cargaen el cilindro

Caida de presion


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Ta

To

T

+ gr Tr+

1 gr+= º

KP

Po Pa−= 2 +( )Vad2

2 o=

Coeficiente de llenado2 + 2.5....4=

Pa 0.8.....0.9( ) Po= para motores de 4Tv

Gk

Vh k=

Vk

Vh=

Pa 0.85...1.059( ) Po= Para motores de 2T

v

To

To

T

+1

rk 1−

rk Pa Pr−

Po=

Vad fad Vpmax Apiston=

V.ad = velocidad media de carga m/s 50...130fad= seccion mas estrecha entre valvula y asiento m^2Vpmax= velocidad maxima del piston m/s

Gk=Cantidad de masa real que ingresa al cilindro kgVk=Volumne de carga fresca m^3

Vk

km

3=

fad .h cos( ) dv= Proceso de compresion

Vpmax R 12+= Vpmax 1.63Cm= Pc Pa rk

1=

R

Lb= S 2 R= Tc Ta rk

1 1−=

1 1.3.....1.37OTTO=productos de combustion residual

1 1.32....1.40DIESEL=

gr

Mr

M1= Mr

Pr Vcc

R Tr= proceso de combustion al final

Tcomb Tc

PCI v comb rk 1−( )

o RAC cv rk+=

gr

To

T

+

Tr

Pr

rk Pa Pr−=

T

0.....20º

KOTTO

= comb 0.65....0.75=

T

20.....40º

KDIESEL

= PotenciaMr= moles de gasesM1= Moles de carga fresca

Nb

PCI Vh Z n v THb o

30 RAC o comb= KWgr =0.06....0.10 gasolina y gas

gr = 0.03...0.06 Diesel

Pr =(1.1...1.25)PoTHb 25.....35OTTO=

Tr =900....1000ºK GasolinaTr =700.....900ºK DieselTr =750.....1000ºK Gas THb 35....45DIESEL=

TEMA 4INFLUENCIA DE LA ALTURA EN LOS MCI

Temperatura en la altura La presion en la altura0.003

K

m:=


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Temperatura en la altura La presion en la altura0.003

K

m:=

Th To h−=Potencia en la altura Ph e

h−

8600m1 atm=Densidad

Neh

Ne Ph

Po

Th

To

=h

Ph

Raire Th=

Cuando se usa un TurboCompresor

T

intercooler 5......10K=

rp.k 1.5.......2.5= Relacion de presion de un turbocompresor La densidad

k

Pk

Raire Tk=

Tk Th

Pk

Ph

k 1−

k

T

intercooler−=

TEMA 5CALCULO ORGANICO DEL MCI

LEYES DE MOVIMIENTO DEL GRUPO CIGüEÑAL

r radio del cigÜeñals 2 r=

l Longitud de la biela

s carrera del piston

Relacion entre radio y biela Velocidad angular

r

l= s

2 l= n

30=

0.23...0.3=

El recorrido serask r 1 cos( )−( )=

La velocidad del piston sera ctsd

d= sd

d= r sin( )=

Aceleracion del piston atcd

d= cd

d= r

2 cos( )=

Considerando el siguiente grafico:


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sk 1 r+ BM−= 1 r+ l cos( ) r cos( )+( )−=

sk r 1 cos( )−( ) l 1 cos( )−( )+=

sk r 1 cos( )−1

12

sin( )2

−+

=

La aceleracionLa velocidad

c skd

d= r sin( )

2

sin 2( )

12

sin( )2

−+

=a cd

d=

Ecuaciones aproximadas

sk r 1 cos( )−2

sin( )2

+

= c r sin( )2

sin 2( )+

=a r

2 cos( ) cos 2( )+( )=

La velocidad maxima del piston La velocidad media

cm 2 sn

60= s n

30=

cmax r 12+=


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Proceso a entropia = ctte. (isentrópico; un proceso adiabático es en el que no se transmite calor.Un proceso isentrópico es un proceso adiabatico reversible)


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