03 de Noviembre del 2015
UNIVERSIDADNACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
INTEGRANTES:
PROFESOR :
Ing Toledo
CURSO:
Motores de Combustión Interna
Los murdocks
1 Motores de Combustión Interna
ÍNDICE
OBJETIVOS .......................................................................................................................... 2
RESUMEN ............................................................................................................................ 3
FUNDAMENTO TEÓRICO ................................................................................................. 4
1. CURVAS CARACTERISTICAS ............................................................................. 4
2. POTENCIA ................................................................................................................ 6
2.1. Potencia Indicada .................................................................................... 6
2.2. Potencia Efectiva ..................................................................................... 7
2.3. Potencia de Perdidas Mecánicas ......................................................... 7
CÁLCULOS Y REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS ..................................... 9
1. BANCO DAIHATSU CB 20 ......................................................................... 9
A. TABLA DE DATOS DEL LABORATORIO ............................................. 10
B. TABLA DE RESULTADOS ....................................................................... 11
C. GRÁFICOS ................................................................................................... 13
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS PARA EL MOTOR ECH ..................................... 15
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 16
2 Motores de Combustión Interna
OBJETIVO
Obtener las curvas características en regímenes de velocidad y carga para el
motor de encendido por chispa.
3 Motores de Combustión Interna
RESUMEN
El presente informe de laboratorio trata sobre el estudio de las curvas
características que existen en los motores de encendido por chispa. Para el estudio
de las curvas características se usaron los datos tomados en laboratorio.
A continuación se fundamentara las curvas características que existen en los
motores de encendido por chispa.
Finalmente se mostraran y analizaran los resultados obtenidos y las
conclusiones que se obtienen de la experiencia.
4 Motores de Combustión Interna
FUNDAMENTO TEÓRICO
1. CURVAS CARACTERISTICAS
Las curvas características de un motor de combustión interna son las que
indican, en función de la velocidad de rotación del motor, la potencia, 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.
Los índices principales del motor de combustión interna no son constantes para
todo su rango de trabajo. La figura1 que se muestra a continuación representa el
comportamiento genérico de alguno de ellos.
Fig. N° 01: Curvas caracteristicas
http://www.sabelotodo.org/automovil/curvasmotor.html
5 Motores de Combustión Interna
Aunque estos índices varían un tanto dependiendo del tipo y naturaleza del
motor, en reglas generales en los motores de combustión interna se comportan
como se indica en la figura1. El eje horizontal representa el crecimiento de la
velocidad de rotación, mientras que el vertical, el crecimiento de la potencia, par
motor o torque y el consumo específico de combustible. Se entiende por consumo
específico de combustible, la cantidad de combustible que se consume para
producir la unidad de potencia su unidad es: gramos/kilowatts-hora. Veamos el
comportamiento de cada uno de los índices.
Potencia
La potencia en el motor de combustión interna crece todo el tiempo con el
aumento de la velocidad de rotación, hasta un máximo en el valor de la velocidad
nominal, a partir de la cual comienza a decrecer drásticamente, especialmente en
el motor Diesel.
Par motor
Los motores de combustión interna tienen muy bajo torque a bajas y altas
velocidades de rotación, según se muestra en la curva azul de la figura1. Los valores
altos del par motor se obtienen a las velocidades medias con un máximo en un
punto que depende del tipo y naturaleza del motor, cuando un motor tiene el par
máximo a bajas velocidades de rotación, se dice que es un motor elástico, ya que
puede adaptarse mejor a los cambios de carga bajando la velocidad y aumentando
el torque; por ejemplo: subiendo una colina. En forma general este punto de par
máximo responde a las reglas generales siguientes:
a. Los motores de gasolina tienen el punto de velocidad de par máximo en un valor
más bajo del rango de trabajo que los motores Diesel.
b. Para el motor de gasolina, el punto de par máximo será más bajo a medida que
aumente la carrera del pistón. Como durante el desarrollo del motor de gasolina,
cada vez la carrera se ha ido haciendo más pequeña, puede decirse que: los
modernos motores tienen el par máximo en un punto más alto que los antiguos.
c. Los motores Diesel de inyección directa, tienen el punto de par máximo a más
alta velocidad de rotación, mientras que los de inyección indirecta y de cámara
MAN a más bajas (son más elásticos).
6 Motores de Combustión Interna
Consumo específico de combustible
El consumo de combustible para producir la potencia se comporta en el motor
de gasolina como se muestra en la curva roja, puede apreciarse que hay un punto
con el consumo de combustible mínimo, y un relativo ancho rango donde se
mantiene muy próximo al mínimo, cambiando drásticamente al alza, para las bajas
velocidades y especialmente para las altas. De este comportamiento se desprende,
que si quiere ahorrarse gasolina, deben evitarse las altas velocidades. 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.
2. POTENCIA
A la potencia desarrollada en el interior del cilindro no está aplicada
íntegramente al cigüeñal, pues una parte de ella es absorbida por las resistencias
pasivas (calor, rozamiento, etc.) Fundamentalmente podemos distinguir 3 clases de
potencia en el motor: la indicada, la efectiva y la absorbida (o mecánica).
La primera puede calcularse partiendo del ciclo indicado, cuya área del
diagrama representa el trabajo realizado por el cilindro durante el ciclo. La potencia
efectiva se obtiene midiendo con máquinas apropiadas el trabajo que está
desarrollando el motor. La potencia absorbida es la diferencia entre las dos
anteriores que pueden ser medidas también con el trabajo necesario para hacer
girar el motor.
2.1. Potencia Indicada
Es la potencia realmente desarrollada en el interior del cilindro por el proceso
de combustión una de las formas de determinarlas es a través de la presión media
indicada del ciclo.
𝑁𝑖 =𝑃𝑚𝑖 ∗ 𝑉𝐻 ∗ 𝑛
120
Donde:
7 Motores de Combustión Interna
𝑃𝑚𝑖: 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎
𝑉𝐻: 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎
𝑛: 𝑟𝑝𝑚
2.2. Potencia Efectiva
La potencia efectiva es generada por un par (aplicada a la biela y transmitida
al cigüeñal) y se conoce también como potencia al freno ya que se mide empleando
un dispositivo frenante, que aplicado al eje del motor, se opone al par motor
permitiendo leer su valor.
𝑁𝑒 =𝑀𝑒 ∗ 𝑛
9550
Donde:
𝑀𝑒: 𝑃𝑎𝑟 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜
𝑛: 𝑟𝑝𝑚
2.3. Potencia de Perdidas Mecánicas
Resulta difícil de medir dada la diversidad de las causas de las pérdidas por
rozamiento y las alteraciones de su valor al variar las condiciones de
funcionamiento. Puede obtenerse su valor total midiendo la potencia efectiva y
restando de la indicada. Como en este procedimiento resulta complejo la
determinación de la potencia absorbida suele acercarse obligando a girar al motor
sin que este funcione. Midiendo al propio tiempo la potencia que es necesario
emplear.
𝑁𝑚 = 𝑁𝑖 − 𝑁𝑒
Por perdidas mecánicas se entiende las pérdidas originadas por la fricción
entre las piezas del motor, el intercambio de gases, el accionamiento de
mecanismos auxiliares (bombas de agua, de aceite, de combustible, ventilador,
generador) y el accionamiento del compresor (soplador). En los motores Diesel con
cámaras de combustión separadas, las perdidas mecánicas se deben también a las
perdidas gasodinámicas ocurridas al pasar la mezcla a través del canal que
comunica la cámara auxiliar con la cámara principal del motor.
Por analogía a la presión media indicada, cuando se estudia las pérdidas
mecánicas, convencionalmente, se introduce el concepto de presión media de
8 Motores de Combustión Interna
pérdidas mecánicas, la cual numéricamente es igual al trabajo específico de
pérdidas en un ciclo. Matemáticamente la presión media de perdidas mecánicas se
representa mediante la siguiente expresión:
𝑃𝑚 = 𝑃𝑓𝑟 + 𝑃𝑖. 𝑔 + 𝑃𝑎𝑢𝑥 + 𝑃𝑣𝑒𝑛𝑡 + 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑝
Donde:
Pfr : Presión media de perdidas mecánicas por fricción.
Pi.g : Presión media de perdidas mecánicas por intercambio de gases.
Paux : Presión media de perdidas mecánicas por accionamiento de
mecanismos auxiliares.
Pvent : Presión media de perdidas mecánicas por ventilación.
Pcomp : Presión media de perdidas mecánicas por accionamiento del
compresor para el caso de motores con sobrealimentación
mecánica.
Las mayores pérdidas mecánicas se deben a las pérdidas por fricción Pfr, que
constituyen hasta un 80% del total. La mayor parte de las perdidas por fricción
corresponde a las piezas del grupo cilindro - embolo y anillos (del 45% al 55% en
total de las perdidas internas). Las pérdidas por fricción en los cojinetes constituyen
aproximadamente el 20% del total de las perdidas mecánicas.
9 Motores de Combustión Interna
CÁLCULOS Y REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
1. BANCO DAIHATSU CB 20
Recordando:
𝐆𝐚𝐫 = 𝟑𝟔𝟎𝟎(𝐂𝐝)(𝐀)√𝟐(𝐠)(𝛒𝐚𝐢𝐫𝐞∗)(𝛒𝐚𝐠𝐮𝐚)∆𝐒 ∗ 𝐬𝐢𝐧 𝛂 (𝐊𝐠 𝐡⁄ ) … (𝟏)
Donde:
∆𝐒: Caída de presión en el manómetro inclinado (cm)
α: ángulo de inclinación del manómetro inclinado (45°)
Cd: coeficiente de descarga = 0.96
A: Área = 314.159 mm2
ρaire∗ : Densidad del aire corregido
ρagua : Densidad del agua (1000 kg/m3)
𝐆𝐂 = 𝟑. 𝟔 ∗∆𝐕
∆𝐭∗ 𝛒𝐜 (𝐊𝐠/𝐡) … (𝟑)
Donde:
ρc : Densidad del combustible (≈ 0.715 gr/cm3)
ΔV: Volumen de combustible consumido en cada ensayo (cm3)
Δt: Intervalo de tiempo en el que se consumió el ΔV (en seg.)
𝑴𝒆 = 𝑭 ∗ 𝒉 … (𝑵𝒎)
Donde:
F: fuerza aplicada en el dinamómetro (N)
h: brazo del freno = 305 mm
𝑵𝒆 =𝒏∗𝑴𝒆
𝟗𝟓𝟓𝟎… (𝒌𝒘)
Donde:
n: velocidad de rotación del cigüeñal (rpm.)
Me: par motor, en N-m
10 Motores de Combustión Interna
𝒈𝒆 =𝟏𝟎𝟎𝟎∗𝑮𝒄
𝑵𝒆… (
𝒈𝒓
𝒌𝒘−𝒉)
Donde:
Gc: Consumo horario de combustible (kg/h)
Ne: Potencia efectiva (Kw)
𝜼𝒆 =𝟑𝟔𝟎𝟎
𝑯𝒖∗𝒈𝒆… (
𝒈𝒓
𝒌𝒘−𝒉)
Donde:
Hu: Poder Calorifico Inferior (MJ/kg)
Para la gasolina : Hu=42.5 MJ/kg
ge: Consumo especifico efectivo de combustible (Kw)
A. TABLA DE DATOS DEL LABORATORIO
A.1. Datos tomados experimentalmente manteniendo constante la velocidad
Pto Δhc %
n RPM
F Kg
Δs cm
Δt s
Δv S
Te °C
Ts °C
Pac PSI
Tac
V volt
A
amp
1 15 2500 5.6 3.5 47.8 0.0625 79 87 49 280 45 64
2 20 2500 10.2 4.7 35 0.0625 82 92 50 222 70 88
3 30 2500 16 14.1 23.5 0.0625 83 94 50 230 95 106
4 40 2500 17.6 17.0 22.6 0.0625 84 94 48 235 100 112
5 50 2500 18.6 18.8 21.8 0.0625 82 92 45 240 102 115
6 60 2500 20.2 19.5 18.7 0.0625 81 88 45 242 107 120
11 Motores de Combustión Interna
A.2. Datos tomados experimentalmente manteniendo constante la carga
Pto
Δhc %
n RPM
F kg
Δs cm
Δt s
Δv Pinta
Te °C
Ts °C
Pac PSI
Tac °F
V volt
A
amp
1 30 3000 14 8.1 20.7 0.0625 82 86 57 183 93 104
2 30 2800 14.6 7.3 21.9 0.0625 84 94 55 200 94 104
3 30 2600 15.2 6.8 23.9 0.0625 83 91 54 210 92 103
4 30 2400 15.6 6.3 24.9 0.0625 82 90 50 220 91 102
5 30 2200 16.6 5.7 27.4 0.0625 84 92 48 225 91 102
6 30 2000 17.2 5.1 30.6 0.0625 82 92 45 230 90 100
B. TABLA DE RESULTADOS
B.1. Resultados, en régimen de carga (RPM cte)
Punto Ne KW
Gar kg/h
Gc kg/h
ge g/Kw-h ηe
1 8.06 39.349 2.588 321.191 0.264
2 10.85 47.681 3.038 279.853 0.303
3 13.32 54.039 3.661 274.862 0.308
4 14.47 59.724 3.900 269.459 0.314
5 15.13 61.183 4.405 291.154 0.291
6 16.28 64.611 4.119 252.998 0.335
12 Motores de Combustión Interna
B.2. Resultados, en régimen de velocidad (ΔHc cte)
Punto RPM Me N.m
Ne KW
ge g/Kw-h
ηe
1 3000 36.437 11.446 263.903 0.321
2 2700 39.579 11.190 279.034 0.304
3 2400 42.720 10.736 278.823 0.304
4 2100 44.605 9.808 268.825 0.315
5 1800 49.002 9.236 280.719 0.302
6 1500 50.887 7.993 202.595 0.418
13 Motores de Combustión Interna
C. GRÁFICOS
c.1. Grafica en Régimen de Carga
Cu
rva
s C
ara
cterístic
as e
n rég
im
en
d
e C
arg
a pa
ra
e
l M
oto
r E
CH
:
DA
IH
AT
SU
C
B 20
LE
YE
ND
A
---
Gar
: C
onsu
mo
rea
l d
e ai
re
---
Gc
: C
onsu
mo
ho
rari
o d
e co
mb
ust
ible
---
ge
:
Co
nsu
mo
esp
ecif
ico
efe
ctiv
o d
e
com
bust
ible
---
ηe
:
Efi
cienci
a ef
ecti
va
CO
ND
ICIO
NE
S
ΔH
c
= [
15
-60
]%
RP
M =
25
00
14 Motores de Combustión Interna
c.2. Grafica en Régimen de Velocidad
Cu
rva
s C
ara
cterístic
as e
n rég
im
en
d
e V
elo
cida
d p
ara
el M
otor
EC
H: D
AIH
AT
SU
C
B 2
0
LE
YE
ND
A
---
Ne
: P
ote
nci
a ef
ecti
va
---
Me
: P
ar
efec
tivo
del
mo
tor
---
ge
:
Con
sum
o e
spec
ific
o e
fect
ivo
de
com
bu
stib
le
---
ηe
:
Efi
cien
cia
efec
tiva
CO
ND
ICIO
NE
S
ΔH
c
=3
0%
RP
M =
[2
00
0 3
00
0]
15 Motores de Combustión Interna
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS PARA EL MOTOR ECH
De la gráfica consumo específico de combustible en régimen de velocidad,
podemos observar que la velocidad de máxima economía se encuentra en el
rango de 2000 RPM a 2600 RPM.
En la gráfica potencia efectiva en régimen de velocidad se observa que para una
velocidad óptima de aproximadamente 3000 RPM se obtiene la mayor potencia
efectiva para valores menores a éste, la potencia decrece.
16 Motores de Combustión Interna
BIBLIOGRAFÍA
Lastra l., Lira G.,”Experimentación y Calculo de Motores de Combustión Interna”,
Instituto de Motores de Combustión Interna- UNI, Lima, 1995.
Arias Paz, “Manual de automoviles”, Editorial Dossat, Madrid, 2004.
M. S. Jóvaj y G. S. Maslov, Motores de automóvil. Editorial Mir Moscú, 1978.
http://es.wikipedia.org.
Top Related