MOTORES FIM UNI

03 de Noviembre del 2015

UNIVERSIDADNACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

INTEGRANTES:

PROFESOR :

Ing Toledo

CURSO:

Motores de Combustión Interna

Los murdocks

1 Motores de Combustión Interna

ÍNDICE

OBJETIVOS .......................................................................................................................... 2

RESUMEN ............................................................................................................................ 3

FUNDAMENTO TEÓRICO ................................................................................................. 4

1. CURVAS CARACTERISTICAS ............................................................................. 4

2. POTENCIA ................................................................................................................ 6

2.1. Potencia Indicada .................................................................................... 6

2.2. Potencia Efectiva ..................................................................................... 7

2.3. Potencia de Perdidas Mecánicas ......................................................... 7

CÁLCULOS Y REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS ..................................... 9

1. BANCO DAIHATSU CB 20 ......................................................................... 9

A. TABLA DE DATOS DEL LABORATORIO ............................................. 10

B. TABLA DE RESULTADOS ....................................................................... 11

C. GRÁFICOS ................................................................................................... 13

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS PARA EL MOTOR ECH ..................................... 15

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 16


OBJETIVO

Obtener las curvas características en regímenes de velocidad y carga para el

motor de encendido por chispa.


RESUMEN

El presente informe de laboratorio trata sobre el estudio de las curvas

características que existen en los motores de encendido por chispa. Para el estudio

de las curvas características se usaron los datos tomados en laboratorio.

A continuación se fundamentara las curvas características que existen en los

motores de encendido por chispa.

Finalmente se mostraran y analizaran los resultados obtenidos y las

conclusiones que se obtienen de la experiencia.


FUNDAMENTO TEÓRICO

1. CURVAS CARACTERISTICAS

Las curvas características de un motor de combustión interna son las que

indican, en función de la velocidad de rotación del motor, la potencia, el par y el

consumo específico del mismo. Están incluidas en un rango de revoluciones, debajo

del cual el motor funciona muy irregularmente y/o tiende a apagarse y si se

sobrepasa el límite superior los elementos mecánicos están muy cerca de sufrir

daños irremediables o rupturas irreparables. Estos dos extremos determinan el

campo de utilización de un motor.

Los índices principales del motor de combustión interna no son constantes para

todo su rango de trabajo. La figura1 que se muestra a continuación representa el

comportamiento genérico de alguno de ellos.

Fig. N° 01: Curvas caracteristicas

http://www.sabelotodo.org/automovil/curvasmotor.html


Aunque estos índices varían un tanto dependiendo del tipo y naturaleza del

motor, en reglas generales en los motores de combustión interna se comportan

como se indica en la figura1. El eje horizontal representa el crecimiento de la

velocidad de rotación, mientras que el vertical, el crecimiento de la potencia, par

motor o torque y el consumo específico de combustible. Se entiende por consumo

específico de combustible, la cantidad de combustible que se consume para

producir la unidad de potencia su unidad es: gramos/kilowatts-hora. Veamos el

comportamiento de cada uno de los índices.

Potencia

La potencia en el motor de combustión interna crece todo el tiempo con el

aumento de la velocidad de rotación, hasta un máximo en el valor de la velocidad

nominal, a partir de la cual comienza a decrecer drásticamente, especialmente en

el motor Diesel.

Par motor

Los motores de combustión interna tienen muy bajo torque a bajas y altas

velocidades de rotación, según se muestra en la curva azul de la figura1. Los valores

altos del par motor se obtienen a las velocidades medias con un máximo en un

punto que depende del tipo y naturaleza del motor, cuando un motor tiene el par

máximo a bajas velocidades de rotación, se dice que es un motor elástico, ya que

puede adaptarse mejor a los cambios de carga bajando la velocidad y aumentando

el torque; por ejemplo: subiendo una colina. En forma general este punto de par

máximo responde a las reglas generales siguientes:

a. Los motores de gasolina tienen el punto de velocidad de par máximo en un valor

más bajo del rango de trabajo que los motores Diesel.

b. Para el motor de gasolina, el punto de par máximo será más bajo a medida que

aumente la carrera del pistón. Como durante el desarrollo del motor de gasolina,

cada vez la carrera se ha ido haciendo más pequeña, puede decirse que: los

modernos motores tienen el par máximo en un punto más alto que los antiguos.

c. Los motores Diesel de inyección directa, tienen el punto de par máximo a más

alta velocidad de rotación, mientras que los de inyección indirecta y de cámara

MAN a más bajas (son más elásticos).


Consumo específico de combustible

El consumo de combustible para producir la potencia se comporta en el motor

de gasolina como se muestra en la curva roja, puede apreciarse que hay un punto

con el consumo de combustible mínimo, y un relativo ancho rango donde se

mantiene muy próximo al mínimo, cambiando drásticamente al alza, para las bajas

velocidades y especialmente para las altas. De este comportamiento se desprende,

que si quiere ahorrarse gasolina, deben evitarse las altas velocidades. Los motores

Diesel tienen su punto de menor consumo específico a velocidades de rotación más

altas, por lo que en este caso, lo más conveniente, es utilizarlo cerca de la potencia

máxima.

2. POTENCIA

A la potencia desarrollada en el interior del cilindro no está aplicada

íntegramente al cigüeñal, pues una parte de ella es absorbida por las resistencias

pasivas (calor, rozamiento, etc.) Fundamentalmente podemos distinguir 3 clases de

potencia en el motor: la indicada, la efectiva y la absorbida (o mecánica).

La primera puede calcularse partiendo del ciclo indicado, cuya área del

diagrama representa el trabajo realizado por el cilindro durante el ciclo. La potencia

efectiva se obtiene midiendo con máquinas apropiadas el trabajo que está

desarrollando el motor. La potencia absorbida es la diferencia entre las dos

anteriores que pueden ser medidas también con el trabajo necesario para hacer

girar el motor.

2.1. Potencia Indicada

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

de combustión una de las formas de determinarlas es a través de la presión media

indicada del ciclo.

𝑁𝑖 =𝑃𝑚𝑖 ∗ 𝑉𝐻 ∗ 𝑛

120

Donde:


𝑃𝑚𝑖: 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎

𝑉𝐻: 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎

𝑛: 𝑟𝑝𝑚

2.2. Potencia Efectiva

La potencia efectiva es generada por un par (aplicada a la biela y transmitida

al cigüeñal) y se conoce también como potencia al freno ya que se mide empleando

un dispositivo frenante, que aplicado al eje del motor, se opone al par motor

permitiendo leer su valor.

𝑁𝑒 =𝑀𝑒 ∗ 𝑛

9550

Donde:

𝑀𝑒: 𝑃𝑎𝑟 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜

𝑛: 𝑟𝑝𝑚

2.3. Potencia de Perdidas Mecánicas

Resulta difícil de medir dada la diversidad de las causas de las pérdidas por

rozamiento y las alteraciones de su valor al variar las condiciones de

funcionamiento. Puede obtenerse su valor total midiendo la potencia efectiva y

restando de la indicada. Como en este procedimiento resulta complejo la

determinación de la potencia absorbida suele acercarse obligando a girar al motor

sin que este funcione. Midiendo al propio tiempo la potencia que es necesario

emplear.

𝑁𝑚 = 𝑁𝑖 − 𝑁𝑒

Por perdidas mecánicas se entiende las pérdidas originadas por la fricción

entre las piezas del motor, el intercambio de 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

cámaras de combustión separadas, las perdidas mecánicas se deben también a las

perdidas gasodinámicas ocurridas al pasar la mezcla a través del canal que

comunica la cámara auxiliar con la cámara principal del motor.

Por analogía a la presión media indicada, cuando se estudia las pérdidas

mecánicas, convencionalmente, se introduce el concepto de presión media de


pérdidas mecánicas, la cual numéricamente es igual al trabajo específico de

pérdidas en un ciclo. Matemáticamente la presión media de perdidas mecánicas se

representa mediante la siguiente expresión:

𝑃𝑚 = 𝑃𝑓𝑟 + 𝑃𝑖. 𝑔 + 𝑃𝑎𝑢𝑥 + 𝑃𝑣𝑒𝑛𝑡 + 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑝

Donde:

Pfr : Presión media de perdidas mecánicas por fricción.

Pi.g : Presión media de perdidas mecánicas por intercambio de gases.

Paux : Presión media de perdidas mecánicas por accionamiento de

mecanismos auxiliares.

Pvent : Presión media de perdidas mecánicas por ventilación.

Pcomp : Presión media de perdidas mecánicas por accionamiento del

compresor para el caso de motores con sobrealimentación

mecánica.

Las mayores pérdidas mecánicas se deben a las pérdidas por fricción Pfr, que

constituyen hasta un 80% del total. La mayor parte de las perdidas por fricción

corresponde a las piezas del grupo cilindro - embolo y anillos (del 45% al 55% en

total de las perdidas internas). Las pérdidas por fricción en los cojinetes constituyen

aproximadamente el 20% del total de las perdidas mecánicas.


CÁLCULOS Y REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS

1. BANCO DAIHATSU CB 20

Recordando:

𝐆𝐚𝐫 = 𝟑𝟔𝟎𝟎(𝐂𝐝)(𝐀)√𝟐(𝐠)(𝛒𝐚𝐢𝐫𝐞∗)(𝛒𝐚𝐠𝐮𝐚)∆𝐒 ∗ 𝐬𝐢𝐧 𝛂 (𝐊𝐠 𝐡⁄ ) … (𝟏)

Donde:

∆𝐒: Caída de presión en el manómetro inclinado (cm)

α: ángulo de inclinación del manómetro inclinado (45°)

Cd: coeficiente de descarga = 0.96

A: Área = 314.159 mm2

ρaire∗ : Densidad del aire corregido

ρagua : Densidad del agua (1000 kg/m3)

𝐆𝐂 = 𝟑. 𝟔 ∗∆𝐕

∆𝐭∗ 𝛒𝐜 (𝐊𝐠/𝐡) … (𝟑)

Donde:

ρc : Densidad del combustible (≈ 0.715 gr/cm3)

ΔV: Volumen de combustible consumido en cada ensayo (cm3)

Δt: Intervalo de tiempo en el que se consumió el ΔV (en seg.)

𝑴𝒆 = 𝑭 ∗ 𝒉 … (𝑵𝒎)

Donde:

F: fuerza aplicada en el dinamómetro (N)

h: brazo del freno = 305 mm

𝑵𝒆 =𝒏∗𝑴𝒆

𝟗𝟓𝟓𝟎… (𝒌𝒘)

Donde:

n: velocidad de rotación del cigüeñal (rpm.)

Me: par motor, en N-m


𝒈𝒆 =𝟏𝟎𝟎𝟎∗𝑮𝒄

𝑵𝒆… (

𝒈𝒓

𝒌𝒘−𝒉)

Donde:

Gc: Consumo horario de combustible (kg/h)

Ne: Potencia efectiva (Kw)

𝜼𝒆 =𝟑𝟔𝟎𝟎

𝑯𝒖∗𝒈𝒆… (

𝒈𝒓

𝒌𝒘−𝒉)

Donde:

Hu: Poder Calorifico Inferior (MJ/kg)

Para la gasolina : Hu=42.5 MJ/kg

ge: Consumo especifico efectivo de combustible (Kw)

A. TABLA DE DATOS DEL LABORATORIO

A.1. Datos tomados experimentalmente manteniendo constante la velocidad

Pto Δhc %

n RPM

F Kg

Δs cm

Δt s

Δv S

Te °C

Ts °C

Pac PSI

Tac

V volt

A

amp

1 15 2500 5.6 3.5 47.8 0.0625 79 87 49 280 45 64

2 20 2500 10.2 4.7 35 0.0625 82 92 50 222 70 88

3 30 2500 16 14.1 23.5 0.0625 83 94 50 230 95 106

4 40 2500 17.6 17.0 22.6 0.0625 84 94 48 235 100 112

5 50 2500 18.6 18.8 21.8 0.0625 82 92 45 240 102 115

6 60 2500 20.2 19.5 18.7 0.0625 81 88 45 242 107 120


A.2. Datos tomados experimentalmente manteniendo constante la carga

Pto

Δhc %

n RPM

F kg

Δs cm

Δt s

Δv Pinta

Te °C

Ts °C

Pac PSI

Tac °F

V volt

A

amp

1 30 3000 14 8.1 20.7 0.0625 82 86 57 183 93 104

2 30 2800 14.6 7.3 21.9 0.0625 84 94 55 200 94 104

3 30 2600 15.2 6.8 23.9 0.0625 83 91 54 210 92 103

4 30 2400 15.6 6.3 24.9 0.0625 82 90 50 220 91 102

5 30 2200 16.6 5.7 27.4 0.0625 84 92 48 225 91 102

6 30 2000 17.2 5.1 30.6 0.0625 82 92 45 230 90 100

B. TABLA DE RESULTADOS

B.1. Resultados, en régimen de carga (RPM cte)

Punto Ne KW

Gar kg/h

Gc kg/h

ge g/Kw-h ηe

1 8.06 39.349 2.588 321.191 0.264

2 10.85 47.681 3.038 279.853 0.303

3 13.32 54.039 3.661 274.862 0.308

4 14.47 59.724 3.900 269.459 0.314

5 15.13 61.183 4.405 291.154 0.291

6 16.28 64.611 4.119 252.998 0.335


B.2. Resultados, en régimen de velocidad (ΔHc cte)

Punto RPM Me N.m

Ne KW

ge g/Kw-h

ηe

1 3000 36.437 11.446 263.903 0.321

2 2700 39.579 11.190 279.034 0.304

3 2400 42.720 10.736 278.823 0.304

4 2100 44.605 9.808 268.825 0.315

5 1800 49.002 9.236 280.719 0.302

6 1500 50.887 7.993 202.595 0.418


C. GRÁFICOS

c.1. Grafica en Régimen de Carga

Cu

rva

s C

ara

cterístic

as e

n rég

im

en

d

e C

arg

a pa

ra

e

l M

oto

r E

CH

:

DA

IH

AT

SU

C

B 20

LE

YE

ND

A

---

Gar

: C

onsu

mo

rea

l d

e ai

re

---

Gc

: C

onsu

mo

ho

rari

o d

e co

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---

ge

:

Co

nsu

mo

esp

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ico

efe

ctiv

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e

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bust

ible

---

ηe

:

Efi

cienci

a ef

ecti

va

CO

ND

ICIO

NE

S

ΔH

c

= [

15

-60

]%

RP

M =

25

00


c.2. Grafica en Régimen de Velocidad

Cu

rva

s C

ara

cterístic

as e

n rég

im

en

d

e V

elo

cida

d p

ara

el M

otor

EC

H: D

AIH

AT

SU

C

B 2

0

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ND

A

---

Ne

: P

ote

nci

a ef

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---

Me

: P

ar

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del

mo

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---

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:

Con

sum

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spec

ific

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fect

ivo

de

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stib

le

---

ηe

:

Efi

cien

cia

efec

tiva

CO

ND

ICIO

NE

S

ΔH

c

=3

0%

RP

M =

[2

00

0 3

00

0]


ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS PARA EL MOTOR ECH

De la gráfica consumo específico de combustible en régimen de velocidad,

podemos observar que la velocidad de máxima economía se encuentra en el

rango de 2000 RPM a 2600 RPM.

En la gráfica potencia efectiva en régimen de velocidad se observa que para una

velocidad óptima de aproximadamente 3000 RPM se obtiene la mayor potencia

efectiva para valores menores a éste, la potencia decrece.


BIBLIOGRAFÍA

Lastra l., Lira G.,”Experimentación y Calculo de Motores de Combustión Interna”,

Instituto de Motores de Combustión Interna- UNI, Lima, 1995.

Arias Paz, “Manual de automoviles”, Editorial Dossat, Madrid, 2004.

M. S. Jóvaj y G. S. Maslov, Motores de automóvil. Editorial Mir Moscú, 1978.

http://es.wikipedia.org.

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