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Practica de curvas cracteristicas de un motor diesel

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Practica de curvas cracteristicas de un motor diesel

  1. 1. 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,
  2. 2. 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.
  3. 3. 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).
  4. 4. 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.
  5. 5. 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.
  6. 6. 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.
  7. 7. 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.
  8. 8. 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.
  9. 9. 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.
  10. 10. 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
  11. 11. d) Filtro de aceite f)Marcador de temperaturas y presiones. Bomba de cebado e)Bateria g)Multiple de escape
  12. 12. h) Tubo de salida de los gases hacia la atmosfera i) Depósito de combustible j)Dinamómetro k) Disipador de calor
  13. 13. 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
  14. 14. *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 RPM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 1874 1874 1870 1866 1864 1859 1842 1805 1791 1754 1731 1706 1683 1664 1650 1636 1611 1605 1589 1570 1557 1 8.221 8.39 8.514 10.382 11.357 13.729 14.803 14.67 14.532 12.402 13.244 13.102 13.599 12.105 12.752 12.41 12.352 12.087 12.656 11.994 12.662 2 8.209 8.301 9.837 10.392 11.139 14.002 14.801 13.82 13.254 14.036 13.985 13.442 13.498 13.465 12.752 13.276 12.352 12.087 11.929 11.994 11.912 POTENCIA 3 8.221 8.379 9.99 10.775 11.374 12.145 13.158 13.82 13.254 14.202 13.625 13.031 13.013 12.162 12.41 11.554 12.256 12.026 12.128 12.686 12.468 PROMEDIO hp 8.217 8.35666667 9.447 10.5163333 11.29 13.292 14.254 14.1033333 13.68 13.5466667 13.618 13.1916667 13.37 12.5773333 12.638 12.4133333 12.32 12.0666667 12.2376667 12.2246667 12.3473333 33 34 41 43 47 52 52 52 51 50 49 48 48 47 47 47 46 46 45 44 45 TORQUE 92 96 115 122 132 147 148 150 149 148 147 147 150 149 148 149 149 149 149 148 150 TORQUE 125.12 130.56 156.4 165.92 179.52 199.92 201.28 204 202.64 201.28 199.92 199.92 204 202.64 201.28 202.64 202.64 202.64 202.64 201.28 204 POTENCIA 24554.2094 25621.7838 30627.249 32422.0157 35041.9593 38919.322 38825.7526 39559.9984 38005.8453 36970.885 36239.5624 35716.1718 35953.727 35310.8468 34778.7686 34716.6739 34186.1623 34058.8396 33719.3122 33092.5253 33262.042
  15. 15. GRAFICA DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE GASTO DE COMBUSTIBLE 16 14 12 10 8 GASTO DE COMBUSTIBLE 6 4 2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 GRAFICA DE POTENCIA POTENCIA 60 50 40 30 POTENCIA 20 10 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
  16. 16. GRAFICA DE TORQUE TORQE 160 140 120 100 80 TORQE 60 40 20 0 0 200 400 600 800 1000 VOLUMEN DEL CILINDRO Ø h V=248.19 in3 para los 4 cilindros Para 1 cilindro el volumen es = 62.04 in3 1200 1400 1600 1800 2000
  17. 17. 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-DEMOTORES.pdf

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