DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA AGRÍCOLA

(DIMA).

NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

DETERMINACIÓN DE LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS

DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA (POTENCIA,

PAR MOTOR O TORQUE Y GASTO DE COMBUSTIBLE).

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

ELABORO:ToscanoMariche Alfredo

ENCARGADO DE LA PRÁCTICA: ING. ENRIQUE

ESPINOZA

Fecha de entrega: 05 De Noviembre del 2012

PRACTICA 1

DETERMINACIÓN DE LAS CURVAS

CARACTERÍSTICAS DE UN MOTOR DE

COMBUSTIÓN INTERNA (POTENCIA,

1.1 INTRODUCCIÓN

Todos los motores de nueva construcción son sometidos a una larga serie de

mediciones alternadas con severas pruebas de durabilidad y de carga y descarga.

Las pruebas principales son las que sirven para obtener los valores relativos al par

motor, la presión media efectiva, la potencia desarrollada, el consumo específico

de combustible, los diferentes rendimientos así como la composición de los gases

de escape.

Normas de ensayo de potencia en motores agrícolas SAE, DIN, ISO, CEE, ECE

R24, OCDE.

SAE J1995 (Society of AutomotivesEngineers - U.S.A.)La potencia que mide

esta norma es sobre el motor sólo, faltan el filtro del aire, silenciador, tubo de

escape, alternador y ventilador, por tanto esta potencia se puede definir como

bruta.

TR 14396 Mide la potencia sobre un motor montado sin sistema de refrigeración y

a una presión atmosférica de 0,99 bar. Sustituye a ISO 2288. La potencia obtenida

es menor que la anterior

SAE J 1349 Es una norma americana. La potencia se mide sobre un motor que

incluye todos los accesorios, pero el ventilador no funciona. La potencia obtenida

es neta.

DIN 70020(Deutsche Industrie Normen – Alemania) La potencia se obtiene con

el ventilador en funcionamiento, resultando un 1% menor. Es considerada potencia

neta. Empleada por la mayor parte de los constructores europeos.

Normas C.U.N.A. (Comisione Technica de UnificatióndellAutomobile - Italia)

Estas normas son iguales a las SAE, salvo en lo que afecta a los reglajes de

encendido y carburación que debe ser igual al de los motores en serie. La

temperatura ambiente se reduce a l5 ºC.

1.2OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

Obtener el valor máximo de potencia del motor y definir el comportamiento de un

motor por medio del Par Motor o Torque, Potencia y Consumo de combustible a

dichas revoluciones por minuto y así tener una idea de la capacidad real del motor

indicada bajo la Norma SAE esta norma elimina todos los dispositivos o

componentes que puedan consumir potencia en el motor para determinar la

potencia real del motor.

1.3 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

CONCEPTO DE PAR MOTOR O TORQUE

Es una fuerza que gira o se aplica alrededor de un eje. Si la fuerza fuera lineal y

constante, la forma del par en cada vuelta seria senoidal en el caso de un ciclista

seria semisenoidal.

Figura 1.1 Torque.

Pero la fuerza que produce el par en un motor térmico , es una fuerza variable ,

que tiene un máximo en el momento de la explosión , es positiva durante el

proceso de expansión de los gases, y se convierte en negativa el resto del tiempo

durante cada dos vueltas (motor de 4 T).

Figura 1.2 Par motor en un motor.

La fuerza solo depende de la presión en el interior de la cámara formada por

cilindro, pistón y culata. F=PxS, y esta presión depende de la cilindrada y de la

relación de compresión. En nuestro caso se calculara el valor del torque con el

valor de la potencia y la frecuencia de giro registrada en el panel. Siendo la

formula:

T=P/ ω.

Donde

T= Torque [N.m]

P= Potencia [kw]

ω= Velocidad angula [s-1]

ω= π (n/30)

CONCEPTO DE POTENCIA.

El par, es un concepto de fuerza giratoria, que puede permanecer en reposo. (Par

estático). Pero la potencia requiere movimiento. El concepto de potencia, tiene en

cuenta no solo el concepto de par, sino cuantas veces, esta disponible ese par en

el tiempo, o sea con que velocidad podemos disponer del par.

Por definición la potencia es el producto de una fuerza por una velocidad. Si el

movimiento es de traslación, la fuerza es lineal y la velocidad, lineal también W= F

x v, y si el movimiento es rotativo, la fuerza es rotativa y se llama PAR, y la

velocidad es rotativa o angular y se llama régimen de giro. ω= π (n/30).

La unidad de potencia mecánica se llamo Caballo de Vapor o Caballo de

Potencia, para intentar equiparar, la potencia mecánica de las primeras maquinas

de vapor, que fueron sustituyendo a los caballos en las minas al principio y

después en el resto de la industria y el transporte.

Se observo que un caballo, cada día, podía subir un cubo de 75 kg de material en

las Minas, a una velocidad de 1 m/s, en condiciones normales de jornada de

trabajo (nº de horas) y comida. Por lo que se definió el caballo de vapor como el

equivalente a 75 kg x m/s.

CV = 75 Kg.m/s.

Figura 1.3 Ilustración de 1HP.

CONSUMO DE COMBUSTIBLE.

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. Para medir el combustible utilizamos el método de

aforado por medio de un medidor de flujo directo electrónico, desplegando el

resultado directamente al panel en litros/hora. Primero se abrió la válvula para

permitir el paso del combustible hacia el medidor de flujo entonces primero se

tiene que verificar que la válvula se encuentre en posición, ya que es la que se

encarga de suministrar el combustible que se encuentra en el deposito hacia el

motor de prueba.

1.4 BANCO DE PRUEBAS

Todos los motores de nueva construcción son sometidos a una larga serie de

mediciones alternadas con severas pruebas de durabilidad y de carga, que se

repiten hasta que tras una precisa puesta a punto, se alcanzan los resultados

previstos en el proyecto. Las pruebas principales son las que sirven para obtener

los valores relativos al par motor, la presión media efectiva, la potencia

desarrollada, el consumo específico de combustible, los diferentes rendimientos

así como la composición de los gases de escape.

Los frenos dinamométricos son los encargados de crear un par resistente que es

el que proporciona la "carga" al motor. Esta carga ha de ser variable para ensayar

distintas condiciones operativas del motor.

Se han desarrollado varios tipos de frenos basados en distintos principios. Los

más difundidos son:

* Frenos de fricción.

* Frenos hidráulicos

* Frenos eléctricos

* De corriente continua

* De corriente alterna

* De corrientes de Foucault

Frenos de fricción.

El freno de fricción mecánico por zapata y tambor fue el primero utilizado, llamado

"Freno de Prony", si bien debido a su inestabilidad y dificultad de regulación y

refrigeración, hoy es sólo un antecedente histórico.

Frenos hidráulicos.

El freno hidráulico es similar a aun convertidor hidráulico 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.

La potencia del motor absorbida por el freno se transforma en calor,

necesitándose una alimentación continua de agua fría. Para una temperatura de

entrada al freno de 200 C y una salida de 600 C se necesita por kW frenado, un

caudal de 20 dm3 /h aproximadamente. Para evitar el deterioro del freno la

temperatura del agua a la salida no debe sobrepasar en general los 600 C.

De los diversos frenos dinamométricos hidráulicos que se han desarrollado vamos

a ver dos tipos constructivos:

- Rotor interior

- Rotor exterior

Así como dos tipos de regulación:

- Por compuertas

- Por nivel de líquido

Frenos eléctricos.

Para determinar la potencia efectiva se pueden utilizar generadores de corriente

eléctrica. Así por ejemplo si se acopla un motor térmico a una dinamo conectada a

una resistencia eléctrica, la potencia del motor se utilizará en accionarla. Esta

potencia se puede determinar midiendo con un voltímetro y un amperímetro la

potencia eléctrica suministrada por la dinamo. En este método debe tenerse en

cuenta, que existirán perdidas por rozamiento, por efecto del aire y pérdidas

eléctricas dependientes de la carga en el generador por lo que la medida no es

muy precisa. Esto hace que sea mucho más común medir la potencia del motor

indirectamente a través del par motor.

Frenos de corriente continúa.

Igual que en los frenos hidráulicos, el estator posee un montaje basculante y está

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 magnético.

Este BANCO DE PRUEBAS consta básicamente de los siguientes elementos:

1º Una cimentación que absorba las vibraciones que se producen debido a la

existencia en el motor de fuerzas de inercia no equilibradas y de los

correspondientes momentos resultantes.

2º Bancada, cuya misión es soportar el motor.

3º Soportes para montar y fijar el motor en la bancada, así como regular la altura

y alinear el motor con el freno.

4º Freno dinamométrico que absorba la potencia desarrollada por el motor,

ofreciendo una resistencia al giro de éste.

5º Transmisión que permita la conexión freno-motor con una cierta elasticidad y

capacidad de absorber desalineaciones.

6º Sistema de alimentación de combustible al motor con instrumentos de medición

de consumo.

7º Sistema de refrigeración del motor por medio del disipador:

8º Red de agua.

9°Los frenos dinamométricos transforman toda la energía mecánica que reciben

del motor en calor. Este calor es eliminado por el sistema de refrigeración del freno

que suele ser mediante un abastecimiento continuo de agua.

En los frenos hidráulicos se ha de mantener la presión del agua dentro de unos

límites, ya que por ser el agua el elemento frenante, cualquier variación de presión

provocaría una variación en el par resistente y por tanto una variación en la

medida

El agua se calienta a su paso por el freno y en algunos casos se suele emplear un

circuito cerrado.

10º Sistema de evacuación de los gases de escape.

Los gases de escape son enviados tras pasar por un silenciador a la atmósfera.

11º Sistema de ventilación de la sala. Debe evitar el sobrecalentamiento del local

por la radiación de calor del motor.

4.1 COMPONENTES

a) Panel de control

Botón de carga Botón de descarga Botón de emergencia

Botón de carga a alto rango

Botón de descarga a alto rango

Nota: No usar el botón de emergencia por que se tendría que reconfigurar el panel

b) Panel de registro de velocidad, potencia y par motor o torque del motor.

c) Motor de prueba perkins diesel de 4 cilindros de aspiración natural de 248

cilindrada.

Inyectores Filtros de combustible

Bomba de inyecciónPalanca de aceleración

Palanca para apagar el motor

Marcha

d) Filtro de aceite e)Bateria

f)Marcador de temperaturas y presiones. g)Multiple de escape

Bomba de cebado

h) Tubo de salida de los gases hacia la atmosfera i) Depósito de combustible

j)Dinamómetro k) Disipador de calor

1.4.2 DESARROLLO LA PRÁCTICA

Antes de arrancar el motor primero se tienen que realizar los siguientes

procedimientos:

*Purgar la bomba de agua para el abastecimiento de agua a la bomba de freno

dinamométrico.

*Checar que tenga suficiente combustible el deposito en caso contrario llenarlo

con manualmente con una cubeta, así mismo asegurarse que llegue al motor

abriendo las válvulas de paso.

*Revisar el nivel de aceite del motor

*Poner en marcha la unidad de bombeo para abastecer el refrigerado del motor y

el funcionamiento del dinamómetro, y así se asegura que funcione el disipador de

calor correctamente.

*Encender todos los elementos del panel de control.

*Ya que se pone en marcha el motor una persona deberá estar encargada de

observar que el motor trabaje a una temperatura no mayor de 95 °C y las

revoluciones no deben bajar de 1500 rpm, también deberá estar lista para acelerar

el motor y ya que llegue a su potencia máxima apagar el motor y la persona que

esta controlando el panel se encargara de manipular las cargas y descargas hacia

el motor.

RESULTADOS.

GASTO L/H POTENCIA TORQUE TORQUE POTENCIA

RPM 1 2 3 PROMEDIO hp

1 1874 8.221 8.209 8.221 8.217 33 92 125.12 24554.2094

2 1874 8.39 8.301 8.379 8.35666667 34 96 130.56 25621.7838

3 1870 8.514 9.837 9.99 9.447 41 115 156.4 30627.249

4 1866 10.382 10.392 10.775 10.5163333 43 122 165.92 32422.0157

5 1864 11.357 11.139 11.374 11.29 47 132 179.52 35041.9593

6 1859 13.729 14.002 12.145 13.292 52 147 199.92 38919.322

7 1842 14.803 14.801 13.158 14.254 52 148 201.28 38825.7526

8 1805 14.67 13.82 13.82 14.1033333 52 150 204 39559.9984

9 1791 14.532 13.254 13.254 13.68 51 149 202.64 38005.8453

10 1754 12.402 14.036 14.202 13.5466667 50 148 201.28 36970.885

11 1731 13.244 13.985 13.625 13.618 49 147 199.92 36239.5624

12 1706 13.102 13.442 13.031 13.1916667 48 147 199.92 35716.1718

13 1683 13.599 13.498 13.013 13.37 48 150 204 35953.727

14 1664 12.105 13.465 12.162 12.5773333 47 149 202.64 35310.8468

15 1650 12.752 12.752 12.41 12.638 47 148 201.28 34778.7686

16 1636 12.41 13.276 11.554 12.4133333 47 149 202.64 34716.6739

17 1611 12.352 12.352 12.256 12.32 46 149 202.64 34186.1623

18 1605 12.087 12.087 12.026 12.0666667 46 149 202.64 34058.8396

19 1589 12.656 11.929 12.128 12.2376667 45 149 202.64 33719.3122

20 1570 11.994 11.994 12.686 12.2246667 44 148 201.28 33092.5253

21 1557 12.662 11.912 12.468 12.3473333 45 150 204 33262.042

GRAFICA DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE

GRAFICA DE POTENCIA

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

GASTO DE COMBUSTIBLE

GASTO DE COMBUSTIBLE

0

10

20

30

40

50

60

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

POTENCIA

POTENCIA

Ø

GRAFICA DE TORQUE

VOLUMEN DEL CILINDRO

h

V=248.19 in3 para los 4 cilindros

Para 1 cilindro el volumen es = 62.04 in3

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

TORQE

TORQE

CONCLUSIONES

En esta práctica aprendimos como es que se hace una evaluación del motor

sobre la potencia, torque y gasto de combustible por medio de la norma SAE para

obtener datos reales del motor ya que se quitan todos los dispositivos que alteren

el motor como el filtro de aire, ventilador, alternador así tendremos la potencia

bruta de dicho motor.

Se pudo observar que a mayores rpm se tiene un menor gasto de combustible

entre el rango de 1800-2000 rpm, para el caso de la potencia disminuye entre los

mismo rangos de rpm y en el caso de torque o par motor se tiene una menor fuera

del motor en el mismo rango de rpm.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.ehu.es/mmtde/bancomot.htm

http://www.buenastareas.com/ensayos/Apuntes-Motores-T%C3%A9rmicos/1023205.html

https://www5.uva.es/guia_docente/uploads/2012/449/42166/1/Documento3.pdf

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

http://lamaneta.com/news/wp-content/uploads/2012/07/2.-CURVAS-CARACTERISTICAS-DE-

MOTORES.pdf