UNIDAD 4 DE MOTORES
1. RENDIMIENTO DEL MOTOR
El motor de combustión interna es una máquina que transforma energía
mediante el siguiente proceso:
ENERGIA QUIMICA à ENERGIA TERMICA à ENERGIA
MECANICA
(Combustible) (Combustión) (Desplazamiento del pistón)
La energía contenida en el combustible, es de origen quimico y se
transforma en calor mediante la combustión.
Este aumento de presión es la causa del desplazamiento del pistón, lo
cual por ello se obtiene la energía mecánica.
No toda la energía del combustible se transforma en trabajo útil en este
proceso, una buena cantidad se pierde, lo cual quiere decir que la energía que
se aprovecha es menor a la inicial.
El rendimiento del motor será mayor cuando las pérdidas sean menores
durante la transformación.
Pérdidas De
Energía: Pérdidas
de calor, mecánicas y químicas
2. TIPOS DE RENDIMIENTO
RENDIMIENTO TERMICO: Cuando las pérdidas
de calor sean menores y la temperatura sea muy alta
RENDIMIENTO MECANICO: Se puede expresar
como la relación entre la potencia efectiva que se obtiene en el eje del motor,
y la potencia indicada que se obtiene en el diagrama de trabajo, el cual
expresa el rendimiento dentro del cilindro en donde no intervienen las perdidas
RENDIMIENTO EFECTIVO: El balance total
entre el total de pérdidas 100% de la energía contenida en el combustible
consumido dan lugar a este rendimiento en el motor
RENDIMIENTO
VOLUMETRICO: este rendimiento se define como el grado de eficacia con
el que se llena el cilindro
3. CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS MOTORES
PAR MOTOR: También conocido como
par de giro o momento de giro, es un efecto de rotación que es obtenido cuando
se aplica una fuerza sobre un brazo de palanca, su valor es el producto de la
fuerza que se aplica por la distancia de donde es aplicada hasta el punto de
giro. Multiplicando la presión que se obtiene de la combustión por la
superficie de la cabeza del pistón se obtiene la fuerza que recibe de la biela
M=F.d
M:
par F: fuerza d: distancia
POTENCIA: La Potencia mecánica se define como la
cantidad de trabajo realizado en la unidad de tiempo.
P=T/t
Para calcular la potencia de un motor
conviene expresarla en función de la velocidad: el trabajo es el producto de la
fuerza por el espacio (T=Fxe).
Y la velocidad es el resultado de
dividir el espacio por el tiempo (v=e/t).
Consecuentemente, la potencia se puede
obtener en función de la fuerza y la velocidad lineal.
En un motor, la potencia es el resultado
de multiplicar el par motor obtenido en el eje por la velocidad de rotación
(P=M.W).
El par motor se obtiene multiplicando la
fuerza por la distancia (M=F.d). La distancia equivale en la medida del codo
del cigüeñal y se denomina (r).
F=M/r.
La velocidad lineal expresada en m/s se
obtiene con la ecuación: v= π x 2 x r x n/60.
Obtendremos la potencia en vatios si
expresamos el par en newton metro (Nm).
También se usa como unidad de potencia
el caballo de vapor (cv) que pertenece al sistema técnico. En este caso se
usara como unidad de par el kilogramo por metro (kg x m).
UNIDADES DE MEDIDAGeneralmente las medidas se expresan en
unidades del sistema internacional (SI). Se utilizan también unidades del
sistema técnico para indicar la potencia y el par motor. Actualmente es
habitual encontrar datos expresados en ambos sistemas.
FACTORES QUE DETERMINAN LA POTENCIA DE UN MOTOR
CILINDRADA: a medida que aumenta el volumen tambien lo hace la cantidad de combustible quemado en cada ciclo, siendo asi mayor la cantidad de calor que se transforma en trabajo mecanico
LLENADO DE LOS CILINDROS: si se logra que los cilindros alberguen mas cantidad de gas, el par motor y la presion interna se elvan consiguiendo asi una mayor potencia. la carga de los cilindros puede mejorarse con la sobrealimentacion o colocando dispositivos de admision y distribucion variables.
RELACION DE COMPRESION: a medida que aumenta, el rendimiento mejora y por cosniguiente tambien lo hace la potencia adquirida
REGIMEN DE GIRO: con la velocidad aumenta progresivamente la potencia (con el numero de ciclos que se realizan por minuto)
REGIMEN DE GIRO Y POTENCIA
En los Motores Otto el combustible se inyecta en la admision con lo cual se enciende y en ese momento el combustible esta bien mezcaldo con el aire con lo cual se consigue rapidamente la combustion
En los Motores Diesel para realizar la mezcla del combustible y la combustion se requiere tiempo porque el gasoleo se inyecta al final de la compresion
En los Motores Diesel lentos poseen grandes cilindradas que giran a pocas revoluciones es decir entre mil y dos mil r.p.m. poseen un menor consumo y un buen rendimiento suelen emplearse mucho en la maquinaria industrial y en transporte de cargas pesadas
FACTORES QUE DETERMINAN LA POTENCIA DE UN MOTOR
CILINDRADA: a medida que aumenta el volumen tambien lo hace la cantidad de combustible quemado en cada ciclo, siendo asi mayor la cantidad de calor que se transforma en trabajo mecanico
LLENADO DE LOS CILINDROS: si se logra que los cilindros alberguen mas cantidad de gas, el par motor y la presion interna se elvan consiguiendo asi una mayor potencia. la carga de los cilindros puede mejorarse con la sobrealimentacion o colocando dispositivos de admision y distribucion variables.
RELACION DE COMPRESION: a medida que aumenta, el rendimiento mejora y por cosniguiente tambien lo hace la potencia adquirida
REGIMEN DE GIRO: con la velocidad aumenta progresivamente la potencia (con el numero de ciclos que se realizan por minuto)
REGIMEN DE GIRO Y POTENCIA
En los Motores Otto el combustible se inyecta en la admision con lo cual se enciende y en ese momento el combustible esta bien mezcaldo con el aire con lo cual se consigue rapidamente la combustion
En los Motores Diesel para realizar la mezcla del combustible y la combustion se requiere tiempo porque el gasoleo se inyecta al final de la compresion
En los Motores Diesel lentos poseen grandes cilindradas que giran a pocas revoluciones es decir entre mil y dos mil r.p.m. poseen un menor consumo y un buen rendimiento
FACTORES QUE DETERMINAN LA POTENCIA DE UN MOTOR
CILINDRADA: a medida que aumenta el volumen tambien lo hace la cantidad de combustible quemado en cada ciclo, siendo asi mayor la cantidad de calor que se transforma en trabajo mecanico
LLENADO DE LOS CILINDROS: si se logra que los cilindros alberguen mas cantidad de gas, el par motor y la presion interna se elvan consiguiendo asi una mayor potencia. la carga de los cilindros puede mejorarse con la sobrealimentacion o colocando dispositivos de admision y distribucion variables.
RELACION DE COMPRESION: a medida que aumenta, el rendimiento mejora y por cosniguiente tambien lo hace la potencia adquirida
REGIMEN DE GIRO: con la velocidad aumenta progresivamente la potencia (con el numero de ciclos que se realizan por minuto)
REGIMEN DE GIRO Y POTENCIA
En los Motores Otto el combustible se inyecta en la admision con lo cual se enciende y en ese momento el combustible esta bien mezcaldo con el aire con lo cual se consigue rapidamente la combustion
En los Motores Diesel para realizar la mezcla del combustible y la combustion se requiere tiempo porque el gasoleo se inyecta al final de la compresion
En los Motores Diesel Lentos poseen grandes cilindradas que giran a pocas revoluciones es decir entre mil y dos mil r.p.m. poseen un menor consumo y un buen rendimiento
En los Motores Diesel Rapidos los que suelen ser empleados en turismos poseen componentes mas ligeros con el fin de trabajar a elevadas revoluciones entre cuatro mil y cinco mil quinientos r.p.m. y trabajan a presiones menores.
CONSUMO ESPECIFICO DE COMBUSTIBLE
RENDIMIENTO TERMICO: aumenta con la relacion de compresion, ya que se consiguen mayores temperaturas y, por tanto, mayores presiones por eso los diesel consumen menos
RENDIMIENTO VOLUMETRICO: a medida que aumenta el regimen empeora lo que hace que el consumo sea elevado,
Los valores medios de cosnumo especifico son:
Motores otto : 280 a 320 g/kw.h
Motores Diesel : 180 a 280 g/kw.h
TIPOS DE POTENCIA
POTENCIA AL FRENO O POTENCIA EFECTIVA: se calcula atraves del par motor obtenido en el freno dinamometrico y es la que ofrece el fabricante en los datos tecnicos del motor junto al numero de revoluciones al que se obtiene
POTENCIA ESPECIFICA: relaciona la potencia efectiva maxima obtenida en el motor con su cilindrada (kw/l) o con su peso (kw/kg)
4.CURVAS CARACTERISTICAS
Se confeccionan a partir de datos obtenidos mediante pruebas en el freno dinamometrico. representan los valores que tomen la potencia, el par motor y el consumo especifico a medida que varia el numero de revoluciones.
La prueba se realiza con motor a plena carga, el regimen decrece progresivamente al aumentar la resistencia del freno dinamometrico
.Curva de potencia
.Curva de par de motor
.Curva de consumo especifico
OBTENCION DE LAS CURVAS CARACTERISTICAS
Solamente es posible obtener las prestaciones reales de un motor mediante pruebas en el banco de proteccion o freno dinamometrico
PAR MOTOR: se mide oponiendo una fuerza de frenado proporcional a la que suministra el eje del motor, asi ambas fuerzas queden equilibradas para un determinado regimen de giro
LA POTENCIA: se calcula a partir del par motor y del regimen de giro
EL CONSUMO ESPECIFICO: se obtiene midiendo el tiempo que tardan en consumirse 100cm3 de combustible
EJERCICOS DE INTERNET DE LA FICHA DEL TEMA 4 DE MOTORES
5.
http://www.escharlamotor.org/info/parypotencia
: (SITIO NO INSTALADO)
7.
http://vidayestilo.terra.es/motor/
(Al introducir el link que viene en la ficha “motor.terra.es/flash/pruebas.htm”
me sale este que es distinto) – Noticias sobre novedades y curiosidades sobre
vehiculos
8.
http://sc.ehu.es/nmwmigaj/bancomot.htm
: Pagina del departamento de maquinas y motores termicos
EJERCICIOS DEL TEMA 4 DE MOTORES
1)- ¿Qué tipo de pérdidas de energía se producen en el motor?
Los tipos de pérdida
de energía que se producen en el motor son los siguientes: Pérdidas de calor, Mecánicas
y químicas
2)- ¿Qué es el rendimiento mecánico?
Es la relación
que existe entre la potencia efectiva (P) que se obtiene en el eje del motor, y
la potencia indicada (P1), que se obtiene en el diagrama de trabajo o diagrama
indicado
3)- ¿Qué es el rendimiento volumétrico?
Es el grado
de eficacia con el que se logra llenar el cilindro
4)- ¿de qué factores depende el rendimiento volumétrico?
- Régimen de
giro
- las
condiciones ambientales exteriores, que determinan la densidad del aire
- El diagrama
de distribución
- la sección de
válvulas y los conductos de admisión
- La eficacia
de barrido de los gases quemados
5)- ¿Qué cifras de rendimiento global suelen tener los motores otto
y diésel?
OTTO DIESEL
PERDIDAS
TERMICAS 60% -
65% 50% - 60%
PERDIDAS
MECANICAS 10% -
15% 10% - 15%
TOTAL
PERDIDAS 70% - 75% 60% - 70%
RENDIMIENTO
EFECTIVO 25% - 30% 30% - 40%
6)- ¿Qué es la presión media efectiva?
La presión media
efectiva resulta de hallar la media de la presión existente dentro del cilindro
en el tiempo de combustión y expansión de forma que podemos suponer que sobre
el pistón actua una presión media uniforme durante la carrera de expansión
7)- ¿Qué relación existe entre el par máximo y el rendimiento volumétrico
máximo?
El grado de
llenado de los cilindros
8)- ¿Cuál es la definición de potencia mecánica?
Se define
como la cantidad de trabajo realizado en la unidad de tiempo
9)- Escribe las expresiones para determinar la potencia en KW y en
CV
P= M.n /9.550 (KW) P= M.n/761 (CV)
10)- ¿Cuál es la equivalencia entre KW y CV? ¿y entre Nm y mkg?
1 CV = 0,736 KW
1 KW = 1,36 CV
1 mkg = 9,8 Nm
1 daNm = 0,98
mkg
11)- ¿De que factores depende la potencia de un motor?
CILINDRADA : a medida que aumenta el volumen también
lo hace la cantidad de combustible
LLENADO DE
LOS CILINDROS : se
consigue que los cilindros admitan mas cantidad de gas
RELACION
DE COMPRESION : a
medida que aumenta el rendimiento térmico mejora y por consiguiente también lo
hace la potencia obtenida
REGIMEN DE
GIRO : la potencia
crece progresivamente con la velocidad
12)- ¿Por qué los motores Otto alcanzan mayor numero de
revoluciones que los Diesel?
Porque las
presiones que soporta son relativamente bajas y sus componentes son lijeros
13)- ¿Qué es la potencia especifica?
Relaciona la
potencia efectiva máxima obtenida en el motor con su cilindrada (KW/L) o con su
peso (KW/Kg)
14)- ¿Cómo se define el consumo especifico de combustible y en que
unidad se mide?
Se define
como la relación que existe entre la masa de combustible consumida y la potencia
entregada
Se mide en
g/KW.h (gramos/kilovatios.hora)
