II. MATERIALES Y MÉTODOSII.1 EQUIPAMIENTO.Se construyó y equipó un banco de pruebas experimental con el motor Magnun M8 KHOLER en el Laboratorio de Motores de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Trujillo, teniendo en cuenta los siguientes criterios: Adecuada ventilación y suministro

de aire. Adecuada iluminación tanto natural

como artificial que minimice el esfuerzo visual y erradique la posibilidad de accidentes al momento de la operación y toma de datos.

Este banco de pruebas en su construcción constó con seis sistemas básicos que se muestran en el esquema de la figura N°1, los cuales poseen una serie de accesorios y equipos que enlazados al motor de manera satisfactoria permiten tomar datos de los distintos parámetros energéticos y ecológicos necesarios para el análisis realizado.Los sistemas fueron diseñados en función de los requerimientos del motor, de tal suerte que permitiesen obtener la mejor lectura posible.En el sistema de alimentación de combustible y el sistema de alimentación de aire, se diseñaron de tal forma que la lectura sea manual e inmediata.En el caso del sistema de freno y el sistema de transmisión de potencia la toma de datos se dio por vía de sensores, los cuales reportaron a la computadora los datos a través de una tarjeta de interfase.El sistema de emisión de gases de escape, fue diseñado para mantener la estructura original de diseño con la particularidad de llevar los gases fuera del ambiente de ensayo.

Figura 9. Sistemas que integran el banco de pruebas

En el banco de ensayo el sistema de frenado tiene la finalidad de comportarse como el mecanismo suministrador de carga y absorber la potencia que desarrolle el motor. Se usó el freno de fricción de zapatas expandibles, las cuales al hacer fricción con el tambor que está acoplado al eje conductor de potencia del motor, genera fuerzas de fricción, entre estas y el tambor equilibrando así el trabajo del mismo. El accionamiento de este sistema se dio a través de un sistema de palanca transmitida a un cable, a través del cual las zapatas se expanden y entran en contacto con el tambor generando así la fuerza de fricción.Para la medición de las fuerzas se utilizó un dinamómetro, basado en el aprovechamiento de la energía de recuperación de un muelle o resorte. Este instrumento nos permitió ubicar de manera adecuada los sensores de desplazamiento, es decir, los dos potenciómetros lineales, los cuales envían señales correspondientes a la tarjeta de interface y posteriormente a la computadora para la adquisición de datos.En el caso de la expulsión de los gases de escape del motor fue necesario instalar en el banco de ensayo un sistema de evacuación de gases quemados, para lograr esto fue necesario desacoplar el silenciador original del motor e instalar un dispositivo que cumple la misma función que fue construido en el laboratorio.

FILTRODE AIRE

M2

M1

TANQUE DE ESTANQUEIDAD

AL CARBURADOR

Para el análisis de los índices de humeado de los gases de escape se utilizó un equipo analizador de gases GASTESTER mostrado en la figura N°2.

Figura 2. Equipo analizador de gases de escape

El sistema de suministro de combustible se estructuró de tal manera que asegure un suministro constante y continuo de combustible al motor y a la vez que permitiese obtener mediciones exactas en cada régimen de trabajo. En la figura N°3 se muestra el diseño y estructuración del sistema de administración de combustible, tanto para gasolina como también para la mezcla de gasolina y etanol. El depósito de gasolina es de una capacidad de 1 litro y está conectado a través de una T donde converge con la conexión que proviene del depósito de mezcla de gasolina y etanol y a través de esta al filtro de combustible, quedando el tanque principal del motor fuera de uso.Igualmente el depósito de la mezcla de gasolina y etanol tiene una capacidad de 1 litro y está conectado a través de la conexión “T” al filtro de combustible y de ahí al motor. El sistema consta también de una bureta graduada de 50cm3 de capacidad, la cual permite tomar medidas exactas del consumo de combustible. En el caso del sistema de alimentación de aire, como se muestra en la figura N° 4, se utilizó un sistema de admisión de aire el cual lo tomaba aire del medio ambiente y constaba con un filtro de aire en su extremo, para la depuración de impurezas que podían ingresar al

motor perjudicando el

Figura 3. Esquema del sistema de suministro de combustible

funcionamiento del mismo y las pruebas a realizar. El aire luego de su filtrado pasó a través de pasó a través del ducto de admisión, luego pasó por un medido de flujo de aire que utilizaba un venturi sobre el cual se ha instalado previamente pequeños tubos calibrados y posteriormente pasa al tanque de estanqueidad; sobre estos elementos se instaló un manómetro en U para medir la diferencia de presiones entre ambos y además se instaló otro manómetro en U que se colocó entre el tanque de estanqueidad y el medio ambiente. Con estos indicadores de presión además de otros parámetros se pudo determinar la cantidad de aire consumido por el motor para sus distintos regímenes de funcionamiento.

Figura 4. Esquema del sistema de suministro de aire

II.2. TOMA DE DATOS:Al finalizar la construcción del banco de ensayo se necesitó primero afinar el banco de pruebas comprobando el normal funcionamiento de los distintos equipos y accesorios del banco de

pruebas, así mismo se les calibró para los respectivos ensayos. Estos ajustes y pruebas iniciales incluyeron la verificación de los topes de la polea cuyo radio cumplirá la función de brazo de palanca, también se cambió a una posición cero el dinamómetro. También se verificó la holgura necesaria para los cables de accionamiento del acelerador. Luego, para la toma de datos se desarrolló una metodología de experimentación estricta cuyas etapas comprenden: Pruebas de ajuste, limitaciones y

afinamiento del banco de pruebas. Desarrollo de las pruebas iniciales

del motor Magnun M8 KHOLER al trabajar con gasolina suministrada desde el sistema de alimentación de combustible.

Desarrollo de los ensayos del motor usando como combustible la mezcla de gasolina-etanol, mediante una conexión directa hacia el motor.

II.3. MATERIALES:xxxxxxxxxxxxxx

II.4. METODOLOGÍA:Para la realización del trabajo de investigación se tuvo en cuenta el siguiente procedimiento:1. Instalación del motor, partes y

componentes. Eligiendo un lugar adecuado para la instalación, luego se llevó a cabo la cimentación del tipo de concreto monolítico Fy=240kg/cm2. Esto con el fin de evitar la transmisión de vibraciones las cuales puedan distorsionar la toma de datos. Sobre este cimiento se colocó el motor, con una base soporte de ángulo de 2” con el fin de evitar la deformación del cimiento. Y entre el motor y la base soporte se colocaron asientos de jebe enlonados con un espesor de ½” con el fin de compensar las vibraciones. Posteriormente a continuación del motor sobre un

soporte de fierro se instaló la caja de velocidad. Luego se construyeron los sistemas de suministro de aire y combustible.

2. Nivelación de los ejes y montaje de componentes. Esto se realizó con la ayuda de un nivel.

3. Calibración de instrumentos y componentes.

4. Afinamiento del banco.5. Toma de mediciones para el

desarrollo de los ensayos.6. Prueba de comprobación de los

parámetros energéticos y económicos del motor, repitiendo cada prueba hasta tres veces para tomar valores promedios.

7. Prueba de velocidad del motor para registro de las curvas características de velocidad: con gasolina y con la mezcla gasolina-etanol, repitiendo cada prueba hasta en 5 oportunidades.

8. Prueba de variación de carga del motor para levantar las curvas características de carga del motor con gasolina y con mezcla gasolina-etanol.

9. Ajuste de datos.

RESULTADOS

Se determinó las curvas de los parámetros característicos de funcionamiento de motor, la variación de la temperatura y toxicidad de los gases de escape para diferentes porcentajes de etanol en la mezcla combustible y diferentes frecuencias de giro.

Curvas características de velocidad de Potencia, Torque y consumo especifico de

combustible del Motor Magnum M8 Kholer al trabajar con gasolina y los diferentes porcentajes de mezcla gasolina – etanol.

Curvas características de Temperatura de aceite y gases de escape del Motor Magnum

M8 Kholer al trabajar con gasolina y los diferentes porcentajes de mezcla gasolina –

etanol.

Curvas características de humeado del Motor Magnum M8 Kholer al trabajar con gasolina

y los diferentes porcentajes de mezcla gasolina – etanol.

CONCLUSIONES

Se concluye que para una misma frecuencia de giro el porcentaje óptimo de etanol en la mezcla es de 10 % en el cual se tiene valor máximo de los parámetros de funcionamiento del motor como potencia y torque.

Con un porcentaje de 10% de etanol, para una frecuencia constante, el consumo específico es mínimo, por lo tanto se obtiene el mayor ahorro económico.

Con un porcentaje de 10% de etanol, para una frecuencia constante, la Temperatura de los gases de escape y toxicidad de los mismos, es mínima por lo que el nivel de contaminación y emisión de gases de efecto invernadero es menor respecto al combustible conencional.