TEMA: Desempeo de un motor diesel a velocidad constante. Nombre: Danny Oa

OBJETIVO: Estudiar el comportamiento de un motor diesel bajo diferentescondiciones de aceleracin, manteniendo la velocidad constante mediante laregulacin de la carga aplicada a su eje de salida.MARCO TEORICO:Una gran parte de motores diesel se disean para operar a determinada velocidad constante a la cual son ptimos ciertos parmetros como: consumo de combustible, eficiencia mecnica, etc. Esto motores se utilizan comnmente en la generacin de energa elctrica, siendo por tanto de mucho inters el analizar su comportamiento para diferentes requerimientos de carga.Mientras en un motor de encendido por chispa, el control de su potencia de salida (Pf) se logra regulando la cantidad de mezcla que entra al cilindro, en un motor diesel, este control se realiza regulando la inyeccin del combustible. Este tipo de control es factible de ejecucin, ya que el encendido, al ser por compresin, no est limitado por un mnimo necesario de combustible; lo que no sucede en un motor a gasolina, en el cual debe existir una cantidad de combustible tal, que se logre la inflamacin exitosa de la mezcla.La cantidad de combustible se controla por medio del Governor, el cual ajusta la entrega de combustible en relacin con la carga, aumentndola cuando la velocidad disminuye como resultado de un incremento de esta ltima y viceversa.Una reduccin de la cantidad de combustible equivale a reducir la inyeccin ri, lo cual implica una menor potencia, pero una mejor eficiencia del ciclo. (Vase eficiencia ideal del ciclo diesel). Esto se puede visualizar en la figura 1 que representa:a) La variacin de n con r para una relacin de compresin fija.b) La variacin de n con rc para diferentes relaciones de inyeccin.

Fig. 1: VARIACIN DE LA EFICIENCIA IDEAL DIESEL CON LA RELACIN DE INYECCIN.Por otro lado, valores mximos de potencia se logran solamente mediante un aumento de la relacin de inyeccin, sin embargo, este aumento est limitado por la cantidad de combustible que puede quemarse sin que se produzca exceso de contaminacin. Una combustin cada vez ms completa y una mejor eficiencia, se consigue introduciendo aire en exceso hacia el motor, lo cual en la prctica se logra mediante el uso de sper o turbo cargadores. La figura 2 muestra la variacin general de algunos parmetros de funcionamiento de un motor diesel en funcin de la P.M.E.F., la cual es directamente proporcional a la carga.

FIG. 2: FORMAS COMUNES DE VARIACIN DE ALGUNOS PARMETROS EN FUNCIN DE LAPRESIN MEDIA EFECTIVA AL FRENO PARA UN MOTOR DIESEL.

EQUIPO UTILIZADO:BANCO DE PRUEBAST E 1 6 - P L I N T

MOTORPETTERS PJ 2W

DIAMETRO96.8 mm

CARRERA110 mm

# DE CILINDROS2

rc17.5 : 1

POTENCIA NOMINAL22.5 B.H.P a 2000 r.p.m

VELOCIDAD MAXIMA2100 r.p.m

VELOCIDAD MINIMA900 r.p.m

PRESION MINIMA DE ACEITE2.81 Kgf / cm2

ANGULO DE INYECCION23 APMS

DINAMOMETRO

BRAZO DE PALANCA318 mm

CORRIENTE MAXIMA80 A

PROCEDIMIENTO:VERIFICACION DEL BANCO

Figura 3: Estado del bancoFuente: Danny Oa

Verificar el estado general del banco de pruebas y de la instrumentacininvolucrada. Chequee agua de refrigeracin y combustible.

CALENTAR EL MOTOR

Figura 4: Manmetros Fuente: Danny Oa

Permita el calentamiento del motor a baja velocidad (1500 r.p.m. ) yaceleracin hasta que la temperatura del agua a la entrada sea de por lomenos 50 C, con un flujo aproximado de 1/3 del mximo medible en elrotmetro.

VELOCIDAD

Figura 5: Manmetros Fuente: Danny Oa

Ubique la velocidad en el valor escogido para su prctica, mediante elacelerador y asegurndose que la aplicacin del freno es mnima. Permitafuncionamiento estable.

Figura 6: Manmetros Fuente: Danny Oa

Manteniendo siempre la velocidad constante registre los datos, necesarios,previo un funcionamiento estable del motor, en cada condicin establecida, dpor lo menos 8 minutos.

AUMENTAR EL FRENO AL MOTOR

Figura 7: Aumento al freno del motor Fuente: Danny Oa

Incremente sucesivamente la aceleracin; mantenga la velocidad establecidaregulando el freno aplicado y repita el paso anterior. Durante todo elexperimento chequee que la temperatura del agua a la salida del motor noexceda de 80 C. Regule el flujo si es necesario. Una vez finalizada la lecturay registro de datos, reduzca el freno y aceleracin lentamente hasta llegar alas condiciones iniciales de calentamiento del motor, y entregue todo elequipo al tcnico encargado.

Cuadro N 1.Hoja de Datos.VELOCIDAD: 1380 r.p.mFECHA: 28/07/2014

COMBUSTIBLE: DieselGRUPO: 3

DENSIDAD: 0,832g/cm

NOMBRE: Danny Oa

VOLUMEN DE PRUEBA: 50ml

BANCO DE PRUEBAS: T E 1 6 - P L I N T

CILINDRADA:

MOTOR: PETTERS PJ 2W

REL. DE COMPRE: 17,5 : 1CARRERA: 110 mm

ACELERACIN: 36

DIMETRO: 96.8 mm

N DE CILINDROS 2

ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO. ESPE EXTENSION LATACUNGADEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGA Y MECNICACARRERA DE INGENIERIA AUTOMOTRIZINFORME DE LABORATORIO MOTORES DIESEL

TESTNDD IE N.ACELCONTAD.TIEM.FUERZAMANOM.REFRIGERACINESCPGENERACIN

aREVS.tFh0FLUJOTET3T,VICARS.

N%NsegNmm H?0L/minCCCVA#

11490154.9 .9.9

23.50

21343160.6362011752

3303527157.6491913693

43365153.7581812810.54

53266152.86917125145

63114148.6791612215.56

72984143.78716121187

82812137.99815.5120.5208

92698133.610614.512022.59

10

11

12

CALCULOS:CALCULO DE LA VELOCIDAD

CALCULO DEL TORQUE

CALCULO DE LA POTENCIA AL FRENO

GRAFICAS:POTENCIA AL FRENO

384,4

601,507

2191,05

2537,15

2946,79

3307,76

3609,68

3668,97

TiempoConsumo de combustible

154,9966,82

160,6932,50

157,6950,25

153,7974,37

152,8980,10

148,61007,81

143,71042,17

137,91086,00

PfmcCEC

384,4389,593648,64

601,507248,971490,11

2191,0568,35112,30

2537,1559,0383,75

2946,7950,8262,09

3307,7645,2849,28

3609,6841,4941,38

3668,9740,8240,05

Torquerpm

6,361490

11,4481343

15,583527

18,443365

21,943266

25,123114

27,662984

31,162812

2698

CECPotencia al freno

3648,64384,4

1490,11601,507

112,32191,05

83,752537,15

62,092946,79

49,283307,76

41,383609,68

40,053668,97

consumo de combustiblerpm

1025,051490

1018,781343

982,683527

980,753365

1016,013266

1033,543114

1045,082984

1088,372812

ANALISI DE RESULTADOS:CURVA DE POTENCIA AL FRENO Vs. RPM Mediante sta curva se puede determinar que la potencia del motor comienza incrementarse a medida que aumentan las rpm, hasta llegar a obtenerse la mxima potencia. Se puede observar tambin que a pesar de incrementarse las rpm del motor la potencia del mismo comienza a decrecer.Las razones por las cuales la potencia comienza a decrecer son principalmente de orden mecnico por cuanto las vlvulas comienzan a flotar debido a la resonancia que toma su resorte de retorno, tambin se debe a que el sistema de encendido comienza a perder su eficiencia.http://mepuedeservir.es/wp2/wp-content/uploads/2012/03/2.-CURVAS-CARACTERISTICAS-DE-MOTORES-Y-VEHICULOS-Recomprimidos..pdf

CURVA DE CONSUMO ESPECFICO DE COMBUSTIBLE Vs. RPMEsta curva determina la economa de combustible por parte del motor para generar una potencia de un kilo vatio por hora, y se puede observar que a bajas revoluciones el consumo de combustible es muy alto, comenzando a disminuir a medida que el motor aumenta su velocidad.Esto se debe a que el motor comienza a aprovechar de mejor manera la energa liberada al momento de la combustin, y a bajas y medianas velocidades los sistemas de distribucin trabajan eficientemente.http://mepuedeservir.es/wp2/wp-content/uploads/2012/03/2.-CURVAS-CARACTERISTICAS-DE-MOTORES-Y-VEHICULOS-Recomprimidos..pdfCURVA DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE Vs. RPMEsta curva nos permite determinar el consumo msico de combustible por unidad de tiempo y segn los datos obtenidos se puede observar que a bajas revoluciones, el consumo es bastante grande, y este consumo comienza a disminuir a medida que las rpm aumentan.http://mepuedeservir.es/wp2/wp-content/uploads/2012/03/2.-CURVAS-CARACTERISTICAS-DE-MOTORES-Y-VEHICULOS-Recomprimidos..pdfCURVA DE LA EFICIENCIA TRMICA AL FRENO VS RPMEste parmetro determina cuan eficiente es el motor para aprovechar la energa trmica liberada al momento de producirse la combustin y ser transformada en potencia til.Se puede observar que a bajas revoluciones del motor se tiene un rendimiento muy bajo, pero ste valor se va incrementando a medida que las rpm del motor aumenta.http://mepuedeservir.es/wp2/wp-content/uploads/2012/03/2.-CURVAS-CARACTERISTICAS-DE-MOTORES-Y-VEHICULOS-Recomprimidos..pdf

PREGUNTAS:a. Explicar en qu consiste el sistema de encendido de un motor a diesel?Un motor disel funciona mediante la ignicin (encendido) del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presin en una cmara (o pre cmara, en el caso de inyeccin indirecta) de combustin que contiene aire a una temperatura superior a latemperatura de auto combustin, sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. sta es la llamadaauto inflamacin.b. Cmo afecta el ngulo de adelanto a la inyeccin en el rendimiento de un motor a diesel?Es evidente que la duracin de la inyeccin est limitada en su comienzo por la posibilidad de una presin mxima excesivamente elevada, y en su final, porque no convieneuna combustin demasiada retrasada e incompleta. El intervalo en que puede tener lugar la inyeccin se reduce a una dcima del giro del eje del cigeal o sea 36.En caso de unmotor lento estacionario o marino, una dcima de revolucin representa nicamente 8/100 de segundos como mximo. En los motores rpidos para automviles, que giran a 2000 revoluciones por minuto, el tiempo apto para la inyeccin, que debe tenerlugar duranteun ngulo del cigeal de 36 o menos, es alrededor de 5/1000 de segundos.c. En un motor a diesel puede darse los fenmenos de la detonacin y el autoencendido?En los motores de encendido regulado, el autoencendido se evita adoptando combustibles capaces de resistir temperaturas y presiones elevadas sin inflamarse espontneamente. En cambio, en los motoresDiesel, el autoencendido no representa un efecto, sino que es una condicin normal de funcionamiento.Detonacin es cuando, durante la combustin, el aire y combustible que an estn en la cmara explotan sin necesidad de que llegue el frente de llama. Si ese aire y combustible se ponen a mucha presin, acaban inflamndose por s slos (como en un Diesel).d. Cmo influye el poder calorfico del diesel en la eficiencia de un motor?La mayor parte de las calderas y losmotoressuelen expulsar el agua formada en forma de vapor, pero actualmente existencalderas que aprovechan el calor de condensacin, con rendimientos mucho ms altos que las tradicionales, son superiores al 100% del PCI, pero, por supuesto, siempre inferiores al 100% del PCS. Sin embargo, para condensar el vapor, no pueden calentar el agua a ms de a unos 70 C, lo que limita sus usos y adems, solamente pueden usarse con combustibles totalmente libres deazufre(como la mayora de los gases combustibles), para evitarcondensaciones cidas; por falta de temperatura suficiente y, por lo tanto, por falta detiro trmico, en estas calderas la evacuacin de los gases debe hacerse por medio de unventilador.e. Describir el ciclo termodinmico de un motor diesel.El ciclo de diesel es un motor deencendido por compresin (en lugar de encendido por chispa). El combustible atomizado se inyecta en el cilindro en p2(alta presin) cuando la compresin se completa, y hay encendido sin una chispa. En la figura se muestra un ciclo idealizado de motor diesel.

Diagrama p-v.- Ciclo ideal Diesel (Motor diesel de aire estndar)El ciclo diesel es el ciclo ideal para motores de encendido por compresin. La buja es sustituida por un inyector de combustible enlos motores diesel. En este motor se asume que la adicin de calor se produce durante un proceso a presin constante que se inicia con el pistn en el punto muerto superior.El ciclo de aire estndar diesel consiste de la siguiente secuencia de procesos internos reversibles:1.Compresin isentrpica2.Adicin de calor a presin constante3.Expansin isentrpicaRechazo de calor de volumen constante

CONCLUSIONES: Una curva con gran zona plana en el centro, define un motor muy elstico, con poca necesidad de cambiar de marchas.

Cuando el rendimiento volumtrico o llenado del motor , no es ptimo ms que en determinado rgimen o tramo de rgimen , porque a bajas revoluciones , la inercia de los gases , no llena ni vaca del todo la cmara , y porque puede haber bypass entre las vlvulas de admisin y escape, y a muy altas vueltas , el llenado de los cilindros , no es completo , porque no le da tiempo al gas a ocupar todo la cmara. Observamos que a medida que aumenta la potencia, aumenta el consumo de combustible. Una vez concluida la prctica, estamos en la capacidad de poder explicar las caractersticas del rendimiento de un motor diesel..RECOMENDACIONES: Contar con los implementos de seguridad para evitar cualquier accidente. Verificar el estado del banco de pruebas para no tener inconvenientes en la prctica. Realizar todas la mediciones correspondientes Utilizar las herramientas adecuadas para no tener inconvenientes o daara algn componente.

BIBLIOGRAFIA: E-AUTO(SN).Diagnostico del motor-RENDIMIENTO MOTOR DIESEL. Recuperado el 26 de Julio del 2014, de: http://www.e-auto.com.mx/manual_detalle.php?manual_id=209 AFICIONADOS A LA MECANICA.(SN).Ciclo termodinmico. Recuperado el 26 de julio del 2014, de: http://www.aficionadosalamecanica.net/hazlo-rendimiento.htm MATONXJMC.(21 de agosto del 2006). Curvas de rendimiento. Recuperado el 26 de julio del 2014, de: http://www.fao.org/docrep/009/x0487s/x0487s04.htm