calculos de motores

4. La temperatura final de la admisión 𝑇𝑘 = 𝑇𝑜
𝑻𝒂 =
𝑻𝒐 + ∆𝑻 + 𝜸𝒓𝑻𝒓
𝟏 + 𝜸𝒓
𝑻𝒂 =
𝟐𝟖𝟖 + (𝟐𝟕𝟑 + 𝟑𝟎) + (𝟎. 𝟎𝟔𝟖 × 𝟖𝟓𝟎)
𝟏 + 𝟎. 𝟎𝟔𝟖
𝑻𝒂 = 𝟔𝟎𝟕. 𝟒𝟗°𝑲
Para el rendimiento volumétrico se utiliza𝑻𝒌 = 𝑻𝒐 y 𝝆𝟎 = 𝝆𝒌 . 𝑨𝒔𝒖𝒎𝒊𝒆𝒏𝒅𝒐 𝝋 = 𝝋𝟏 =
𝝋𝟐 = 𝟏.
𝒏𝒗 =
𝜺
𝜺 − 𝟏
×
𝑷𝒂
𝑷𝒐
×
𝑻𝒐
𝑻𝒂(𝟏 + 𝜸𝒓)
𝒏𝒗 =
𝟏𝟓
𝟏𝟓 − 𝟏
×
𝟎. 𝟎𝟖𝟗
𝟎. 𝟏
×
𝟐𝟖𝟖
𝟔𝟎𝟕. 𝟒𝟗(𝟏 + 𝟎. 𝟎𝟔𝟖)
𝒏𝒗 = 𝟎. 𝟒𝟐
5. Parámetros del proceso de compresión, adoptamos el exponente politrópico 𝒏𝟏 = 𝟏. 𝟑𝟓
Presión final de compresión
𝑃𝑐 = 𝑷𝒂 × 𝜺𝒏𝟏 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟗 × 𝟏𝟓𝟏.𝟑𝟓
𝑃𝑐 = 3.44𝑀𝑃𝑎
Temperatura al final de compresión
𝑇𝑐 = 𝑻𝒂 × 𝜺𝒏𝟏−𝟏
= 𝟔𝟎𝟕. 𝟒𝟗 × 𝟏𝟓𝟏.𝟑𝟓−𝟏
𝑇𝑐 = 1567.37°𝐾

5. 5. Parámetros del proceso de combustión
El coeficiente real de variación molecular
μr =
M2 + 𝜸𝒓
M1
M1 1 + 𝜸𝒓
=
μ0 + 𝜸𝒓
1 + 𝜸𝒓
μr =
1.04 + 0.068
1 + 0.068
= 1.037 ≈ 1.04
Energía interna de una mol de aire
De la tabla del libro de motores de automóviles del autor Jóvaj, μcv = 22.408 y tc = 699
uc = μcv x tc
uc = 22.408x 699 = 15663.192 KJ/Kmol
Energía interna de los productos de combustión
u"
c = u"
c α=1
x ΥM2 α=1 + ucΥea
La energía interna de productos de combustión a la temperatura Tc con α = 1, u"
c α=1
=
17513 KJ/Kmol y uc = 1566 KJ/Kmol, estos valores nos proporcionan el libro de motores
de automóviles del autor Jóvaj.
Reemplazando en la ecuación:
u"
c = 17513 x
0.51
0.70
+ 1566 x
0.1996
0.70
u"
c = 13206 𝐾𝐽/𝐾𝑚𝑜𝑙

6. Temperatura al final de la combustión
Para calcular la temperatura de combustión, se tiene que calcular la energía interna, ya
que es una función de la temperatura de combustión y calor especifico, por eso está
ecuación puede resolver aplicando el método de las aproximaciones sucesivas.
Fórmula de la energía interna:
u"
z = u"
m2 γm2 + u"
ea γea
Si: 𝐓𝐳 = 2173°K (𝐓𝐳 = 𝟏𝟗𝟎𝟎°𝑪)
u"
z = u"
m2 γm2 + u"
ea γea
u"
z = 54931 𝑥
0.51
0.70
+ 47813 𝑥
0.1996
0.70
u"
z = 53654.69 KJ/Kmol
Reemplazando
u"
z + 8.314 × Tz = 53654.69 + 8.314 × 2173 = 71721.012
u"
z1 = 71721.012𝐾𝐽/𝐾𝑚𝑜𝑙
Si: 𝐓𝐳 = 2273°K (𝐓𝐳 = 𝟐𝟎𝟎𝟎°𝑪)
u"
z = u"
m2 γm2 + u"
ea γea
u"
z = 58193 𝑥
0.51
0.70
+ 50660 𝑥
0.1996
0.70
u"
z = 56843.09 KJ/Kmol

7. Reemplazando
u"
z + 8.314 × Tz = 56843.09 + 8.314 × 2273 = 75740.812
u"
z1 = 75740.812 𝐾𝐽/𝐾𝑚𝑜𝑙
La temperatura de combustión se encuentra entre 2200 y 2300 K, pero al momento de
usar las tablas, los valores de la temperatura ya dados son de 2173 y 2273 K, es por eso
que de forma analítica la temperatura al final de proceso de combustión: Tz= 2271K
El coeficiente de expansión preliminar se obtiene de la siguiente manera, para ello signamos el grado de
elevación de la presión λ=1.8
𝜌 =
𝜇𝑟 × Tz
λ × Tc
=
1.04 × 2271
1.8 × 1567.37
= 0.84
Presión máxima de combustión
Pz = λ x Pz
Pz = 1.8 x 3.44
Pz = 6.192 MPa
5. Parámetros del proceso de expansión
El grado de expansión posterior
δ =
ε
ρ
=
15
0.84
δ = 17.86

8. La temperatura al final de la expansión
Al tratarse de un motor diésel, usamos el exponente politrópico η2 = 1.23
Tb =
Tz
δη2−1
Tb =
2271
17.861.23−1
Tb = 1170.27°K
Presión final a la expansión
Pb =
pz
δη2
Pb =
6.192 MPa
17.861.23
Pb = 0.18 MPa
5. La presión media indicada del ciclo se encuentra por:
Pinr = Pa x
εη1
ε − 1
λ ρ − 1 +
λ x ρ
η2 − 1
1 −
1
δη2−1
−
1
η1 − 1
1 −
1
εη1−1
Pinr = 0.089 x
151.35
15 − 1
1.8 0.84 − 1 +
1.8 x 0.84
1.23 − 1
1 −
1
17.861.23−1
−
1
1.35 − 1
1 −
1
151.35−1
Pinr = 0.28 MPa

9. Presión media indicada del ciclo real
Pi = ψi x Pinr
De la tabla del libro de motores de automóviles del autor Jóvaj, ψi toma el valor de 0.95
Reemplazando en la fórmula de la presión media:
Pi = 0.95 x 0.28 MPa
Pi = 0.266 MPa
10. Parámetros principales del ciclo
Fracción de presión indicada para vencer la fricción
Pm = 0.105 + 0.012 x vP
De la tabla del libro de motores de automóviles del autor Jóvaj, vP toma el valor de 10 m/s
Pm = 0.105 + 0.012 x 10
Pm = 0.225 MPa
La presión efectiva
Pe = Pi−Pm
Pe = 0.266 − 0.225 = 0.041𝑀𝑃𝑎
Rendimiento mecánico
ηm =
Pe
Pi
ηm =
0.041
0.266
ηm = 0.15

10. Consumo especifico indicado de combustible
gi = 3600 x
ηV x ρ0
Pi x αL0
gi = 3600 x
0.42 x 1.209
0.266 x1.4 × 13.84
𝐠𝐢 = 𝟑𝟓𝟓 𝐠/𝐊𝐖𝐡
Consumo efectivo de combustible
𝐠𝐞 =
𝐠𝐢
𝛈𝐦
𝐠𝐞 =
𝟑𝟓𝟓
𝟎. 𝟏𝟓
𝐠𝐞 = 𝟐𝟑𝟔𝟔. 𝟔𝟕 𝐠/𝐊𝐖𝐡
Rendimiento indicado del ciclo
𝛈𝐢 =
𝟑𝟔𝟎𝟎
𝐠𝐢 𝐱 𝐇𝐔
𝛈𝐢 =
𝟑𝟔𝟎𝟎
𝟑𝟓𝟓 𝐱 𝟒𝟓
𝛈𝐢 = 𝟎. 𝟐𝟑
Rendimiento efectivo del ciclo
𝛈𝐞 = 𝛈𝐢 𝐱 𝛈𝐦
𝛈𝐞 = 𝟎. 𝟐𝟑 𝐱 𝟎. 𝟏𝟓
𝛈𝐞 = 𝟎. 𝟎𝟑𝟒𝟓
Consumo horario de combustible es
𝐆𝐜 = 𝐠𝐞 𝐱 𝐍𝐞
𝐆𝐜 = 𝟐. 𝟑𝟔𝟕 𝐱 𝟕𝟏
𝐆𝐜 = 𝟏𝟔𝟖. 𝟎𝟓𝟕 𝐤𝐠/𝐡

11. 10. Dimensiones principales del motor
𝒊𝑽𝒉 =
𝟑𝟎𝑵𝒆𝝉
Pe𝑛
𝒊𝑽𝒉 =
𝟑𝟎 × 𝟕𝟏 × 𝟒
𝟎. 𝟎𝟒𝟏 × 𝟐𝟎𝟎𝟎
𝒊𝑽𝒉 = 𝟏𝟎𝟑. 𝟗 𝑳 = 𝟏𝟎𝟒 𝑳
Volumen de trabajo de un cilindro:
𝑽𝒉 =
𝟏𝟎𝟒
𝟔
= 𝟏𝟕. 𝟑𝟑 𝑳 = 𝟏𝟕𝑳
Adoptamos 𝑆/𝐷 = 𝐽 = 1,0. Entonces:
𝑫 =
𝟒𝑽𝒉
𝝅𝑱
𝟑
𝑫 =
𝟒 × 𝟏𝟕
𝝅 × 𝟏
𝟑
𝑫 = 𝟐. 𝟕𝟖𝒅𝒎 = 𝟐𝟕𝟖𝒎𝒎
Elegimos D= 280mm. De aquí para 𝑽𝒉 = 𝟏𝟕. 𝟐𝟒𝑳 𝒚 𝑺 = 𝟐𝟖𝟓𝒎𝒎
𝒗𝒑 =
𝑺 𝒏
𝟑𝟎
=
𝟎. 𝟐𝟖𝟓 × 𝟐𝟎𝟎𝟎
𝟑𝟎
= 𝟏𝟗𝒎/𝒔