CURVAS CARACTERISTICAS DE MCI

8/10/2019 CURVAS CARACTERISTICAS DE MCI

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CARACTERISTICAS DE CARGA 1

INDICE

1.

OBJETIVOS…………………………………………………………………….2

2.

FUNDAMENTO TEORICO……………………………………………………2

3.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS…………………………….5

4. PROCEDIMIENTO……………………………………………………………..8

5. DATOS TECNICOS…………………………………………………………….8

6. FORMULAS A UTILIZAR……………………………………………………10

7.

DATOS OBTENIDOS Y RESULTADOS……………………………………13

8. CONCLUSIONES………………………………………………………………17

9.

BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………17




Características de carga en los motores decombustión interna (Motor E.CH.)

1.

OBJETIVOS

Realizar el estudio experimental del comportamiento de los

motores en función de la carga.

Conocer la metodología experimental para la obtención de las

características de carga en los motores.

2.

FUNDAMENTO TEORICO

Curvas Características

Las curvas características de un motor de combustión interna son

las que indican, en función de la velocidad de rotación del motor, lapotencia, 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.




Características de Carga

Se denomina características de carga a la variación de los

principales índices del motor en función de la carga siendo constantela frecuencia de rotación. Al hacer las pruebas del motor en un

banco de frenado la carga se varía con ayuda de un dispositivo

especial de carga; para mantener invariable el régimen de velocidad

en un motor de carburador se maniobra la mariposa de gases,

mientras que en el motor Diesel se desplaza el órgano de mando de

la alimentación de combustible.

La característica de carga queda determinada por tres parámetros

que de una manera más completa definen los regímenes de

funcionamiento: los consumos horario y específico de combustible aplena carga, la carga correspondiente al consumo específico efectivo

mínimo de combustible ge mín y el consumo horario de combustible

cuando el motor funciona con la marcha en vacío.

La característica de carga es la representación gráfica de los

parámetros del ciclo de trabajo y de los parámetros efectivos en

función de la potencia, manteniendo constantes las revoluciones y la

temperatura de trabajo del motor. Como variable de carga seconsidera a cualquiera de los siguientes parámetros: Potencia

efectiva (Ne), par motor efectivo (Me) o presión media efectiva (pe).

Es la característica de la velocidad del motor para lo cual el órgano

de mando del sistema de alimentación de combustible se mantiene

constante y en la posición correspondiente al máximo suministro de

combustible.

En un motor ECH la variación del consumo específico de

combustible depende del producto de ni x nm. Cuando el motor

trabaja en vacío, todo el trabajo producido se consume en vencer las

perdidas internas; la eficiencia mecánica tiende a cero haciendo que

ge tienda al infinito.

Al pasar el motor a sus regímenes parciales ge disminuye

bruscamente, alcanzando su valor mínimo cuando el producto ni x

nm se hace máximo. A media que el motor se va acercando a su




régimen de plena carga, ge aumenta debido a la disminución de ni

provocado por el enriquecimiento de la mezcla.

El órgano de mando del sistema de alimentación del combustible, es

la mariposa de gases en los motores de encendido por chispa y es la

cremallera de la bomba de inyección en los motores Diésel.

Car

acte

rísti

ca

de

carg

a

par a un

mot

or

de

carb

ura

dor

(EC

H)

1- n

=1200 RPM

2- n=1600 RPM

3-

n=2000 RPM

4- n=2400 RPM




3.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS

Banco de pruebas con motor gasolinero (Motor Daihatsu)

Freno dinamométrico eléctrico de corriente continua.

Tablero electrónico con tacómetro regulable.

Medidor de caudal del aire (tobera).

Manómetro inclinado para medir el flujo másico de aire.

MOTOR DAIHATSU




Medidor de Caudal

Manómetro inclinado




4.

PROCEDIMIENTO

Caracterísitca de carga

1)

Comprobar el funcionamiento del banco de ensayos , sin arrancar

el motor.

2)

Arrancar el motor y esperar que alcance su temperatura

adecuada.

3)

Con la mariposa de gases del carburador parcialmente abierta

(inicialmente al 20%) y ayudándose del freno , establecer el

régimen de velocidad n=2000 rpm.

4)

Esperar el funcionamiento estable del motor y efectuar las

mediciones indicadas.5)

Aumentando el porcentaje de abertura de la mariposa, ir

variando de 10% en 10% hasta un valor de 60%, regular la

velocidad de rotación del cigüeñal para mantener una velocidad

de rotación contante e igual a 2000 rpm para todas las posiciones

de la mariposa.

6)

Repetir la prueba para una velocidad de 2500 RPM.

5.

DATOS TÉCNICOS

MOTOR

Marca: Daihatsu

Modelo: CB-20

Cilindrada: 993 cm3

Número de cilindros: 3

Orden de encendido: 1-2-3




6.

FORMULAS A UTILIZAR

Momento efectivo del motor ()

Donde:

: Fuerza media en el dinamómetro del freno

: Longitud del brazo del eje (dato de motor: 0.323 m)

Potencia efectiva del motor ()

Donde:

: Momento efectivo del motor : Número de vueltas del cigüeñal en rpm

Consumo de combustible en una hora ()

[

] Donde:

: Volumen de combustible consumido, en cm3 (dato 35.52cm3)

: Intervalo de tiempo en el que se consumió desde la bureta de medición,

en s

: Densidad del combustible, en g/cm3 (dato 0.74g/cm3)




Consumo horario de aire ()

36002/2

1

, x senS g x AC hkg G O H aire

n

iid a

Hemos de considerar una sola tobera con diámetro 2cm por lo que Cd=0.98

según datos técnicos otorgados, además se destaca un cálculo preliminar

a continuación.

Donde:

d C : coeficiente de descarga del medidor

A: área de sección mínima (sección de estrangulamiento del aire en el

medidor) en m2;

()

S : Lectura del manómetro inclinado, en m (para nuestra tabla se trata de

H )

g =9,81m/s2

aire : Densidad del aire atmosférico, en kg/m3; se calcula con la fórmula:

[]

Donde:

: presión del flujo de aire durante los ensayos, en mmHg.

: temperatura media del flujo de aire durante los ensayos, en °C.

O H 2

=1000 kg/m3 (densidad del agua)




Coeficiente de exceso de aire ()

Donde:

: gasto de aire, en kg/h

: gasto de combustible, en kg/h

: cantidad teórica necesaria para combustionar totalmente 1kg de

combustible (según lo otorgado como dato en el ensayo es 14.45)

Eficiencia volumétrica o coeficiente de llenado()

Donde:

: gasto de aire, en kg/h

: gasto teórico de aire, en kg/h (Aire teórico que podría llenar el cilindro)

según

[ ]

De esta fórmula:

: Cilindrada del motor (para nuestro motor es 993x10-6 m3)

(densidad del aire previamente calculada para obtener )

: RPM del cigüeñal.

Consumo específico de combustible ()

()⁄ Donde:




: gasto de combustible, en kg/h

: potencia efectiva del motor, en kW

Eficiencia efectiva del motor()

Donde:

: poder calorífico bajo del combustible, en MJ/kg (para nuestro

combustible es 42MJ/kg)

: Consumo específico efectivo de combustible, en kg/kW.h

7.

DATOS OBTENIDOS Y RESULTADOS

Datos obtenidos

N=2000 RPM (cte)

N Δhc FD Δt ΔP

RPM % kg s cmH2O2000 20 12,4 30,96 7,1

2000 30 16,6 27,07 10,2

2000 40 18 25,54 11,52000 50 18,4 21,53 12,1

2000 60 19,2 20,87 12,9

N=2500 RPM (cte)

N Δhc FD Δt ΔP

RPM % kg s cmH2O2500 20 11,2 23,56 9,5

2500 30 15,4 21,96 14,32500 40 17 20,39 16,7

2500 50 17,6 20,3 17,9

2500 60 18,6 19,34 19,2




Datos adicionales:

ΔV= 35,52 cm3

ρc= 0,74 g/cm3

Cd= 0,98

Ɩ o 14,45

Vh= 0,000993 m3

θ= 45 °

ρaire= 1,169 Kg/m3

Hu= 42 MJ/Kg

Resultados

N=2000 RPM (cte.)

Me Ne Gc Ga α Gat ηv ge ηe N.m kW Kg/h Kg/h Kg/h g/h

39,2910 8,2285 3,0564 37,6104 0,8516 69,6490 0,5400 371.4 0,2308

52,5993 11,0156 3,4956 45,0795 0,8925 69,6490 0,6472 317.3 0,2701

57,0353 11,9446 3,7050 47,8661 0,8941 69,6490 0,6872 310.2 0,2763

58,3028 12,2100 4,3950 49,0989 0,7731 69,6490 0,7049 360.0 0,238160,8377 12,7409 4,5340 50,6960 0,7738 69,6490 0,7279 355.9 0,2409



0.0000

100.0000

200.0000

300.0000

400.0000

500.0000

600.0000

700.0000

800.0000

900.0000

1000.0000

0.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0.7000

0.8000

0.9000

1.0000

0.0000 2.0000 4.0000 6.0000 8.0000 10.0000 12.0000 14.0000 16.0000 18.0000

α ηeηv

Ne(kW)

Características en régimen de Carga para el Motor ECH: DAIHATSU CB 20

Coeficiente de exceso de aire N=2000RPM

Coeficiente de exceso de aire N=2500RPM

Eficiencia efectiva del motor N=2000RPM

Eficiencia efectiva del motor N=2500RPM

Coeficiente de llenado N=2000RPM

Coeficiente de llenado N=2500RPM

Consumo específico de combustible N=2000

Consumo específico de combustible N=2500

ge(g/kw-h)



8.

CONCLUSIONES

Al abrir más la mariposa de gases, como se aprecia con el parámetro Φm,

se incrementa el consumo del combustible lo que explica la reducciónnotable del tiempo.

El consumo de aire casi es constante porque se realizó la experiencia con

una sola RPM, pero ha variado debido a la presencia de las pérdidas

hidráulicas que existen en la mariposa de gases; conforme se reducen

dichas pérdidas se incrementa el gasto de aire.

Cuando el motor Daihatsu trabaja a regímenes de poca carga (esto ocurre

con una potencia efectiva que tiende a cero) se va aumentando el consumo

específico de combustible.

Según los resultados plasmados en las curvas se recomienda que el motor

Daihatsu no trabaje con cargas muy bajas, pues su eficiencia efectiva

también se ve afectada.

9.

BIBLIOGRAFIA

Motores de Automóvil, JOVAJ, Editorial MIR, Moscú 1982.

Manual del Automóvil, ARIAS PAZ Editorial Dossat, Madrid 2001.

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