1
LABORATORIO DE MOTORES DE
COMBUSTIÓN INTERNA
Capitulo 1.
Balance Térmico de MCI.
Profesor: Roberto Leiva Illanes
MBA in Energy Economics. FachHochschule Offenburg. University of Applied Sciences. (Alemania).
Magister en Economía Energética. UTFSM. Chile.
Magíster en Ciencias de la Ingeniería (e). UTFSM. Chile.
Ingeniero Civil Mecánico. UTFSM. Chile,
Técnico Universitario en Mecánica Automotriz. UTFSM. Chile.
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Revisión N° 5
Universidad Técnica Federico Santa María.
Sede Viña del Mar.
Departamento de Mecánica.
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2
Cap. Nombre Sub Tema
Cap. 1 Balance térmico en un 1.1 Distribución de la potencia en un motor.
motor de combustión 1.2 Método de cálculo de las diferentes potencias en un motor
interna (MCI). 1.3 Magnitudes características
1.4 Dimensiones características
1.5 Método de cálculo de rendimientos
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3
1.1. Distribución de la Potencia o Energía en un motor
E suministrada = E útil + E no utilizada (perdidas)
De donde,
E suministrada = E Química en el combustible
E útil = E mecánica en el eje
E no utilizada (perdidas) =
E perdida por Refrigeración
E perdida por el escape (sensible y latente)
E perdida por radiación
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4
Por 1er Ley de la Termodinámica (conservación de la energía), la energía química
del combustible se distribuye en las cuatro categorías siguientes:
1. Potencia Efectiva (útil o al freno o al volante o al eje)
2. Potencia de Refrigeración
3. Potencia de Escape (sensible y latente)
4. Potencia de Radiación
Principales transferencias de
Energía en un motor
sensible.esclatente.escradrefinff
escafradrefaaff
hmHQQWHm
hmmQQWhmhm
Aplicando la 1era Ley de la Termodinámica a un sistema abierto de flujo permanente,
despreciando ec y ep, se tiene:
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5
Distribución de la potencia en un motor
Potencia del
Combustible
Potencia Indicada
Potencia Útil Potencia de Roce
Potencia de
Refrigeración
Potencia de
Radiación
Potencia de
Escape
Potencia de
Escape Sensible
Potencia de
Escape Latente
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6
Distribución de la potencia en un motor, fuente JJR.
MECH MEC
Potencia Util 25% 33%
Potencia de Refrigeración 25% 33%
Potencia escape 25% 33%
Potencia de Radiación 25% 1%
MECH
Potencia Indicada 35%
Potencia Util 25%
Potencia de Roce 10%
Potencia de Refrigeración 25%
Potencia escape 25%
Sensible 20%
Latente 5%
Potencia de Radiación 25%
Total 100%
Donde Pot. Indicada = P. Util + P. de Roce
Pot. Refrigeración = P. De Roce + Pot. Refrigeración'
MEC
Potencia Indicada 45%
Potencia Util 33%
Potencia de Roce 12%
Potencia de Refrigeración 33%
Potencia escape 33%
Potencia de Radiación 1%
Total 100%
Donde Pot. Indicada = P. Util + P. de Roce
Pot. Refrigeración = P. De Roce + Pot. Refrigeración'
La distribución de Potencias se puede representar en el Diagrama de Sankey
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7
Distribución de la potencia
en un motor, fuente Bussien
1965
Distribución de Potencias según Bussien Motor
Otto %
Motor
Diesel (%)
Potencia Efectiva o Potencia Útil 24 32
Potencia de Escape 36 29
Potencia de Refrigeración 33 32
Potencia de Radiación 7 7
Potencia del Combustible 100 100
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Distribución de la potencia en un motor, fuente Heywood J. “Internal
Combustion engine Fundamentals”.
Potencia
útil
Potencia
refrigeración
Potencia
escape
sensible
Potencia
escape
latente
Potencia
radiación
MECH 25 - 28 17 - 26 34 - 45 2 - 5 3 - 10
MEC 34 - 38 16 - 35 22 - 35 1 - 2 2 - 6
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Ejemplo de Aplicación en una Caldera
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Sistema de cogeneración.
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Ejemplo de Diagrama de Sankey
Fuente: Pedro Maldonado.
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Fuente: Thermax India. Feb 2006
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1.2. Método de cálculo de las diferentes potencias en un motor.
1.2.1. Potencia del Combustible (Pc)
INFC HBP donde Pc en [kW]
B en [kg/s]
Hinf en [kJ/kg]
cvolumenport
VB
donde B en [kg/s]
V en [m3]
t en [s] > 30 [s]
c en [kg/m3]
Consumo Horario (B): por volumen o por masa
donde B en [kg/s]
M en [kg]
t en [s] > 30 [s]
t
mB masapor
Potencia = trabajo / tiempo [kW]
dt
WW
Potencia:
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Poder calorífico superior: ( Hs )
Energía calórica capaz de liberarse por parte de un combustible en una reacción
química de combustión.
Poder calorífico inferior: ( Hi )
Corresponde al poder calorífico superior menos la energía latente de evaporación
del agua y de los ácidos producidos en la combustión.
Hi < Hs
Poder calorífico de la mezcla. ( Hg )
Representa la energía química de la mezcla, en base a la dilución con el aire.
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1.2.2. Potencia de Refrigeración
donde Pref en [kW]
d mH2O/dt en [kg/s]
CpH2O en [kJ/kg°C]
T en [ºC ]
EntradaOHSalidaOHOHOHREF TTCpmP __ 2222
1.2.3. Potencia efectiva, al freno o útil.
Es una medida de la energía por unidad de tiempo, disponible en el eje del motor
Por ahora para obtener el valor desde el freno Dinamométrico, se obtiene
(considerando freno de Prony), en el ítem 1.2.8. se vera nuevamente la Pot. al freno
0M RFfrTM
SFW
M=T: Momento [m N]
f: Fuerza de roce [N]
F: Fuerza en la bascula [N]
r: Radio del volante [m]
R: Brazo de palanca del freno [m]
W: Trabajo [N m]
S: Perímetro [m]
P: Potencia [kW]
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frW 2 Trabajo en una vuelta
kfrW 2 Trabajo en k vueltas
kWnFRP
nFRn
frP
nyMP
f
f
f
31060
2
60
2
60
2
60
2
Si n son las [rpm] y [rad/s]
2.716
nRFPf
donde Pf en [CV]
F en [Kgf ] o [kP ]
R en [m]
n en [rpm]
nTransmisioGen
f
GeneradaElectricaPotP
_.Si se mide la Pf con un generador
kWn
FRt
WPf 31060
2
Potencia al freno
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1.2.4. Potencia de Escape
1.2.4.1. Potencia de Escape Sensible
AdmisionAireSalidagegasesgesibleEscape TTCpmP __sen_
CalSalidageMotorSalidage
AdmAireMotorSalidageCalEntradaOHCalSalidaOHCalOHCalOH
sensibleEscapeTT
TTTTCpmP
____
_____2__2_2_2
_
donde Pescape sensible en [kW]
d mH2O_cal / dt en [kg/s]
CpH2O en [kJ/kg°C]
T en [ºC ]
También se puede calcular de la siguiente forma:
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1.2.4.2. Potencia de Escape Latente
B
pem
qd
bcaP LatenteEscape
632
3000
21
11
22_
Donde Pescape Latente en [CV]
a: Porcentaje en peso de C en el combustible
b: peso atómico del C = 12
c: Porcentaje en peso de H en el combustible
d: peso atómico del H = 1.008
m: Porcentaje de N2 en gases de escape
p: Porcentaje de O2 en gases de escape
q: Porcentaje de CO en gases de escape
e: %N2 / %O2 en el aire, e=79/21=3.762
B: consumo horario en [kg/s]
Datos m, p y q se obtienen de analizador
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1.2.5. Potencia de Radiación
Método Directo: En Laboratorio aislado térmicamente se realizan las pruebas.
salaEntradaAiresalaSalidaAireaireaireDirectoRadiación TTCpmP _____
donde PRadiación Directo en [kW]
d maire / dt en [kg/s]
Cpaire en [kJ/(kg°C)]
T en [ºC ] Método Indirecto:
EscfecIndirectoRadiación PPPPP Re_
Trabajo Indicado (WI):
Trabajo desarrollado por el volumen de gases sobre un pistón durante cada ciclo
de operación del motor
1.2.6. Trabajo indicado, trabajo efectivo, presión media indicada, presión media
efectiva, presión media de roce.
2
1
21 dsFW
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20
Trabajo efectivo (We):
Trabajo indicado menos el valor del trabajo de roce, tanto del pistón como de los
elementos de transmisión (biela,cigüeñal)
RIe WWW
Presión Media Indicada (pmi)
Presión constante equivalente, que debería existir en la cámara para obtener el
mismo WI desarrollado en un ciclo de funcionamiento del motor
donde, WI: trabajo indicado
Vd : volumen desplazado
D: Diámetro del cilindro
s: Carrera s
DVd
4
2
d
i
V
Wpmi
di VpmidvpdsFW
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Presión Media efectiva (pme)
Es la presión que debería existir constantemente en el interior del cilindro para
obtener un valor dado de Pe
sD
Wpme
V
Wpme e
d
e
4
2
de VpmedvpdsFW
donde : Pe , Pi y Proce en [CV]
D en [cm]
s en [m]
n en [rpm]
Z: N° de cilindros
i: 1/2 motor 4T; 1 motor 2T
motor
motor
motor
r
e
i
P
P
P
insZD
pmr
pme
pmi
4
45002
pmrpmepmi
Presión Media de roce (pmr)
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1.2.7. Potencia Indicada (Pi)
Es la energía por unidad de tiempo entregada por los gases al pistón,
durante uno o varios ciclos
inVpmidt
dWP d
i
i cilindroun
_
donde : pmi: Presión media indicada Vd: Volumen de desplazamiento Z: N° de cilindros n: [rpm] i: 1/2 para motores de 4 tiempos i: 1 para motores de 2 tiempos D: Diámetro del cilindro s: Carrera
inVZpmiinVpmipmipmidt
dWP ddcilzcilcil
i
imotor ....21
inVZpmiP dimotor
insZ
D
pmiPmotori
4500
4
2donde: Pi en [CV] D en [cm] s en [m] n en [rpm]
Determinación de la Potencia Indicada.
- Por Indicador de Diagrama (Mecánico o por transductor-Osciloscopio).
- Por Método Morse.
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- Determinación de la Potencia Indicada por Indicador de Diagrama.
El área se puede medir con papel milimetrado, por peso, con un planímetro.
En el motor de 4T es necesario restar el área correspondiente al trabajo de bombeo.
- Determinación de la Potencia Indicada por Método Morse.
Entrega valores inferiores al diagrama indicado, los valores no son totalmente fiables
CilzCilCil eeee PPPP ...21
Si se descuelga cilindro N°1, la ecuación queda
132...
1 CilCilzCilCil Roceeeee PPPPP
Si se descuelga cilindro N°2, la ecuación queda
231...
2 CilCilzCilCil Roceeeee PPPPP
En el caso del laboratorio kDiagramaoL
DiagramaAreapmi
_arg
_
K: constante del resorte
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Si se descuelga cilindro N°3, la ecuación queda
3421...
3 CilCilzCilCilCil Roceeeeee PPPPPP
Al resolver el sistema de ecuaciones queda
cilZiRocecilZe
ciliRocecile
ciliRocecile
PPP
PPP
PPP
CilZ
Cil
Cil
.....
22
11
2
1
Sumando lo anterior, se obtiene la Pindicada del motor
Z
z
iRoce
Z
z
e
cilZiciliciliRocecilZeRocecileRocecile
cilzcilzcilz
CilZCilCil
PPP
PPPPPPPPP
11
2121
)(
......21
motoriRocemotore PPPmotor
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1.2.8. Potencia efectiva, al freno o útil.
insZ
D
pmePmotore
4500
4
2
donde: Pe en [CV]
D en [cm]
s en [m]
n en [rpm]
donde: pme: Presión media efectiva
Vd: Volumen de desplazamiento
Z: N° de cilindros
n: [rpm]
i: 1/2 para motores de 4 tiempos
i: 1 para motores de 2 tiempos
D: Diámetro del cilindro
s: Carrera
inVZpmeP demotor
Recordar que: kWnFRPf
31060
2
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reemplazando en: WnRFPf
60
2
1.2.9. Par motor o Torque
mNRFT
Se obtiene:
mNn
PT
WnTP
f
f
2
60
60
2
n
PT
nTP
f
f
2.716
2.716donde Pf en [CV]
T en [Kgf m ]
n en [rpm ]
1.2.10. Potencia de Roce (Proce)
ElectricoMotorElectricaRoce PP _
Se puede calcular de dos formas:
1° Girando el MCI con un motor eléctrico a las rpm de medición
2° Con la P indicada
eiRoce PPP
La Potencia de roce es proporcional al cuadrado de la velocidad.
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1.3. Magnitudes Característicos en los MCI
- Potencia Efectiva (Pe o Pf), ver ítem 1.2.8.
- Torque o Par Motor, ver ítem 1.2.9.
- Consumo Especifico (be).
- Consumo Horario (B), ver ítem 1.2.1.
- Presión media indicada, efectiva y de roce (pmi, pme y pmr), ver ítem 1.2.6.
- Relación de Compresión.
- Relación aire combustible, relación de aire.
- Rendimientos (Efectivo, Indicado, Térmico, de Calidad, Mecánico, Grado de
transformación del combustible, Volumétrico). Ver ítem 1.5.
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Valores de pmi [kg/cm2]
rpm 6 7 8 9 10
1000 5.5 a 7 11 a 13 13 a 16 16 a 20 18 a 22
1500 6 a 7.5 11 a 14 13 a 16 16 a 20 18 a 22
2000 6 a 7.5 11 a 14 13 a 16 16 a 20 18 a 22
2500 5.5 a 6.5 8 a 11 10 a 13 12 a 16 16 a 20
3000 5.5 a 6.5 8 a 10 10 a 12 12 a 15 15 a 18
3500 5 a 6 7 a 9 9 a 11 10 a 15 12 a 15
4000 3 a 5 6 a 7 7.5 a 8.5 9 a 11 10 a 12
4500 3 a 4 4 a 5.5 5 a 7 - -
5000 2 a 3 3 a 4 4 a 5.5 - -
Relación de Compresión
Presión media efectiva
Motores Presión media efectiva
[bar]
Motocicletas -12
Automóviles Otto (s/sobrealimentación) 7,9 - 13
Camiones Diesel (c/sobrealimentación) 9 - 18
Motores Diesel rápidos grandes 6 - 22
Diesel semi-rápidos 15 - 25
Valores característicos de la pmi y pme
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30
Relación de compresión ()
donde: Vh= Volumen sobre la cabeza del pistón en el P.M.S.
Vd = Volumen desplazado por el pistón (volumen entre P.M.S. y P.M.I.)
Valores Característicos:
- Motores ciclo Otto : 6,5 - 11
- Motores ciclo Diesel : 15 - 22
h
dh
V
VV
Laboratorio MCI.
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31
Consumo especifico de combustible (be)
e
eP
Bb
Unidades normales para be son :
[g / (cv · h)]
[lb / (HP · h)]
[g / (kw · h)]
Valores característicos a 100% de carga:
- Motores ciclo Otto be= 230 a 350 [ g / (cv h)
- Motores ciclo Diesel lento (hasta 150 [rpm]), be= 150 [ g / (cv h)
- Motores ciclo Diesel Rápidos (1800 a 3000 [rpm]), be= 180 [ g / (cv h)
e
eP
Bb
310
donde: be en [g / (cv · h)]
B en [kg / h]
Pe en [CV]
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B
t
V
B
m
ecombustiblkg
airekgRAC
emaire
emaireemaire
realaire _
__
_
][
][
Proporción o relación de aire ():
tricaestequiome
real
RAC
RAC
Mezcla Pobre: Si se tiene exceso de aire > 1.
Mezcla Rica: Si se tiene defecto de aire < 1.
Mezcla estequiométrica: Si no hay exceso ni defecto de aire = 1.
Relación de aire/combustible (RAC)
Valores característicos de RAC utilizando combustibles comunes son:
Motor ciclo Otto 10,6 < RAC < 17
Motor ciclo Diesel 22 < RAC < 120
Valores característicos de utilizando combustibles comunes son:
Motor ciclo Otto 0,7< <1,1.
Motor ciclo Diesel 1,4 < < 8.
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33
Relación Peso/Potencia.
Tipos de Motores Peso/Potencia (kg/kW)
Motores Diesel grandes lentos 40 - 55
Motores Diesel semi-rápidos 10 - 19
Motores Diesel rápidos 5,5 - 11
Motores Diesel Camiones 4 - 5,5
Motores Otto autos 2
Motores de competición 0,4 - 0,8
Relación potencia efectiva/volumen desplazado (cilindrada).
Tipos de Motores Potencia efectiva/Volumen desp.
(kW/l)
Motores Diesel lentos (2T, n=100 rpm) 1,5 - 3
Motores Diesel Semi-rápidos (n=500 rpm) 4,5 - 7,5
Motores Diesel rápidos (n=1000 rpm) 9,5 - 15
Motores Diesel vehicular 13 - 19
Motores Otto 30 - 48
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34
Factor de Corrección debido a Condiciones Atmosféricas
La Potencia efectiva es influenciada por las condiciones atmosféricas de presión
barométrica, Tº ambiental y humedad relativa del aire.
Condiciones normales definidas por la SAE (Society of Automotive Engineers)
Taire seco = 15.6 [°C]
Patm= 760 [mm de Hg] = 29.92 [pulg Hg]
a
aa
a P
TT
PCF
2
1
74.446.288
760
Donde: CF: Factor de Corrección para Pe, pme y T
Pa: P° barométrica [cm Hg]. (para aire seco)
Ta : T° Absoluta [K]
El Factor de Corrección (FC) utilizado se emplea como factor multiplicativo en la Pe, pme y T en ensayos realizados a 100% de carga. No se debe emplear en el be
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35
a
aa
a P
TT
PCF
2
1
31.1520
92.29
Donde: CF: Factor de Corrección para Pe, pme y T
Pa: P° barométrica [pulg Hg]. (Para aire seco)
Ta : T° Absoluta [K]
La Pa (presión barométrica para aire seco) se calcula con la siguiente relación:
vaa PPP '
Donde: Pa: P° barométrica [cm Hg] o [pulg Hg]. (Para aire seco)
Pa’: P° barométrica medida [cm Hg] o [pulg Hg]
Pv : P° del vapor de agua en el aire [cm Hg] o [pulg Hg]
Por lo general se considera Pa = Pa’, salvo si la humedad del aire o su temperatura es
elevada.
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37
1.4. Dimensiones Características
Dimensionamiento básico
Cilindrada
La cilindrada se calcula:
- Caso 1: motores de automóviles y motocicletas.
3
1
2
4
4
Zk
VD
D
sk
ZsD
ZVV
h
dh
donde: Vh: Cilindrada
D: Diámetro del cilindro
S: Carrera
Z: N° de cilindros
k : Relación carrera / diámetro.
Determinada por el fabricante.
Valores comunes
k = 0,6 - 1,1
Nº de cilindros: motocicletas : 1, 2, 3, 4.
autos : 3, 4, 6, 8. (V)
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38
- Caso 2 : motores pesados : potencia revoluciones.
3
1
3
1
2
4_
4
4
inZkpme
PDobtienese
Zk
VDpero
inpme
PV
inZVpmePyZsD
ZVVSi
eh
eh
dedh motor
Para :
- Camiones Diesel : s/sobrealimentación pme = 6 - 9 bar.
c/sobrealimentación pme = 9 - 11 bar.
- Camiones semi- rápidos : s/sobrealimentación pme = 5 - 7 bar.
c/sobrealimentación pme = 8 - 10 bar.
c/sobre/intercooler pme = 12 - 20 bar.
- Motores lentos 2T : c/sobre/intercooler pme = 9 - 15 bar
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Revisión N° 5
39
Velocidad media del pistón (Cm)
Una vuelta del cigüeñal = dos carreras del pistón.
Factores que limitan la Cm:
– Fuerzas inerciales.
– Perdidas por roce.
– Rendimiento volumétrico.
– Desgaste. 000.30
][][]/[
][][2min]/[
rpmnmmssmC
rpmnmmsmmC
m
m
Tipos de Motores Cm [m/s]
Motocicletas 19
Autos - Otto 9,5 - 19
Camiones - Diesel 9,5 - 14
Diesel rápidos 7 -12
Diesel semi rápidos 5,3 - 9,5
Lentos 2T 6 - 7
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Revisión N° 5
40
Influencias de la velocidad media del pistón en el rendimiento de llenado
100
90
80
v%
0 2 4 6 8 10 12 14
Diesel
Spark-ignition
Mean piston speed, m/s
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Valores recomendados
Para relación k = s/D
- Camiones Diesel: k = 0,9 - 1,2
- Semi - rápidos: k = 1,2 - 1,4
- Lentos 2T: k = 1,8 - 2,2.
Nº de cilindros (Z)
- Camiones Z = 6 - 8
- Motores estacionarios y de barcos :
en línea : Z = 1 -12
en V : Z = 8 - 20
Estatismo
%100argmax_
argmax_max_
ac
acvacío
n
nn
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,
,
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Clasificación de motores de ciclo Diesel según la velocidad de rotación.
- Diesel lentos: Rango de velocidad de 10 a 30 [rpm] en el sector de las 60 [rpm] a
las 200 [rpm].
- Diesel semi-rápidos: Rango de velocidad de 100 a 150 [rpm] en el sector de las
400 a las 600 [rpm]
- Diesel rápidos: Rango de velocidad de 500 a 1500 [rpm], dentro del sector de las
1000 a las 2800 [rpm]
- Diesel super rápidos o automotrices: alcanzan velocidades máximas del orden de
5000 [rpm]
Clasificación de MCI según potencia.
- Motores chicos: bajo 10 [CV/cil]
- Motores medianos: de 10 [CV/cil] a 100 [CV/cil]
- Motores grandes: sobre 100 [CV/cil]
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1.5. Método de calculo de Rendimientos
Donde: e : Rendimiento Útil o Efectivo
i : Rendimiento Indicado
v = th : Rendimiento Perfecto, teórico o térmico
g : Rendimiento de Calidad (grado de calidad)
mec : Rendimiento Mecánico
Pc : Potencia del Comb.
Pv : Potencia del motor
ideal (ciclo cerrado)
Pi : Potencia Indicada
Pe: Potencia Efectiva
Pr: Potencia de Roce
La cadena del Rendimiento
DIN 1940
Pemec
Pr
Pc = mf.Hinf = 100%
Pv
Pii
e
v
gh
h
hh
h
mec
i
e v
gh
hh
h
h = Pe / Pc
= Pe / Pi= Pi / Pc
= Pi / Pv
= Pv / Pc
Potencias y Rendimientos (DIN 1940)
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Rendimiento Útil o Efectivo o Global. ( e )
Cuantifica la eficiencia de transformación energética de un motor.
iMece
comb
eGlobale
HB
P
P
P
inf
El rendimiento efectivo esta dentro del orden de:
25% en los motores ciclo Otto
33 a 35% para los motores ciclo Diesel
Rendimiento Indicado. ( i )
Cuantifica la eficiencia de transferencia de energía por parte de los gases a los
pistones. (también se conoce como rendimiento térmico indicado)
infHB
P
P
P i
comb
iIndicado
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Rendimiento Perfecto o Teórico o Térmico (v o thd )
Cuantifica la eficiencia del ciclo termodinámico teórico.
c
vThdv
P
P Donde:
Pv : Potencia del motor ideal (ciclo cerrado).
Pc: Potencia del Combustible
istradosu
utilizadoThd
Q
Q
min
En motor ciclo Otto se tiene:
Compresióndelaciónv
v
C
Ck
v
p
kThd
__Re
4.1
11
2
1
1
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En motor ciclo Diesel se tiene:
1
1
1
__Re
4.1
1
111
2
3
2
3
2
1
1
L
L
T
T
v
vL
Compresióndelaciónv
v
C
Ck
L
L
k
v
p
k
kThdMEC
A igual Relación de Compresión en motor ciclo Diesel y motor ciclo Otto, se obtiene
que:
thd Otto > thd Diesel
En el motor ciclo diesel el rendimiento aumenta progresivamente a medida que la
carga disminuye (es igual al ciclo Otto en el limite de carga cero).
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Rendimiento de Calidad o Grado de Calidad (g)
Indica con qué exactitud se puede aproximar el ciclo real con el teórico termodinámico.
Contiene todas las pérdidas internas
donde:
gHD : Grado de calidad del ciclo a alta presión
gLW : Grado de calidad del cambio de carga
Pi: Potencia Indicada
Pv : Potencia del motor ideal (ciclo cerrado).
v
igLWgHDg
P
P
Valores característicos:
- Motor Otto actual g = 0,4 - 0,7
- Motor Diesel actual g = 0,6 - 0,8
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gHD : Grado de Calidad del ciclo a alta presión.
v
i
gLWgHDgP
P
- Ciclo real de trabajo a alta presión.
- Perdidas de calor por las paredes.
- Gas real.
- Velocidades finitas de aporte y cesión de calor.
- Cp variables.
gLW : Grado de Calidad del cambio de carga.
- Cambio de carga real.
- Perdidas de caudal.
- Calentamiento de la mezcla o del aire, otros.
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Gráfico de g v/s para motor ciclo Otto y motor ciclo Diesel
g
0.8 1.0 1.2 1.4
g
1 2 3 4
0.9
0.8
0.7
0.9
0.8
0.7
Motor ciclo Otto Motor ciclo Diesel
v
igLWgHDg
P
P g : Grado de Calidad
: Relación de Aire Lambda
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Rendimiento Mecánico. ( mec )
Cuantifica la eficiencia de transferencia de energía de los pistones al eje del motor.
El mec indica las pérdidas mecánicas.
i
Roce
i
Rocei
i
eMec
P
P
P
PP
pmi
pme
P
P
1
Si se reduce el roce aumenta el Rendimiento mecánico.
La cadena del rendimiento se representa como:
c
eMeciMecgLWgHDvMecgve
P
P
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Grado de Transformación del Combustible. ( b )
Esta variable permite cuantificar la calidad de la combustión.
c
ccb
P
PP'
donde: Pc: Potencia del Combustible
Pc’ : Potencia del combustible no quemado
Rendimiento de Llenado o Rendimiento Volumétrico. vol o a
Relación de masa real y teórica (estática) a ingresar en el motor.
Permite explicar el comportamiento característico de las curvas Pe , be.
inZsD
inVm
t
Vm
m
m
MotorentMotorentMotor
Motorent
motorent
motorent
AireAiredteoAire
Aire
Aire
AirerealAire
teoAire
realAire
avol
604
602
_
_
_
_
donde: Flujo másico [kg/h]
V en [m3]
D, s en [m]
n en [rpm]
i = 0,5 motor 4T
en [kg/m3]
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Valores: Motor ciclo Diesel sin sobrealimentación app. un 90% Motor ciclo Otto sin sobrealimentación app. un 85%.
Algunas variables que influyen en el Rendimiento de llenado son:
– Densidad de la carga y dilución de gases.
– Perdidas de carga.
– Velocidad de giro del motor. (tiempos de apertura y cierre de válvulas).
Rendimiento Global de la máquina. global máquina
Asociado a la máquina motriz total.
l
km
eCombustiblConsumidoVolumen
corridaciaDisMáquinaGloba
__
Re_tan_