1_Rendimiento del motor.
El motos de combustión interna es una maquina que transforma
la energía mediante el siguiente proceso:
La energía contenida en el combustible, se transforma en
color mediante la combustión. De este modo, el consiguiente aumento de la
presión provoca el desplazamiento del pistón, obteniéndose energía mecánica.
El balance resultante entre la cantidad de energía portada y
la obtenida en una maquina se denomina rendimiento y se expresa como un
porcentaje de trabajo que se aporta.
Perdidas de energía.
Perdidas de calor: producidas por el sistema de
refrigeración y la radiación de calor exterior. Otra perdida es la importante
cantidad de calor que sale por los gases de escape.
Perdidas mecánicas: debido al rozamiento entre las piezas con
movimiento, y por el accionamiento de dispositivos auxiliares como la bomba de
agua,bomba e aceite, etc.
Perdidas químicas: motivada por un combustión incompleta.
2_Tipos de rendimiento.
Se pueden obtener diferentes tipos de rendimiento en un
motor, son los siguientes:
- Rendimiento térmico.
- Rendimiento mecánico.
- Rendimiento efectivo.
- Rendimiento volumetrico.
2.1_Rendimiento térmico.
Este sera mayor cuanto mas alta sea la temperatura alcanzada
en la combustión y menores sean las perdidas de calor.
La cantidad de calor obtenida esta en función de la masa de
combustible consumida por unidad de tiempo.por unidad de tiempo, y el poder
calorífico de este.
Las perdidas de calor atraves de los gases de escape supones
el 35%en los motores otto y un 30% en lo motores diésel.
2.2_Rendimiento mecanice.
Se puede expresar como la relación que existe entre la
potencia efectiva que se obtiene en el eje del motor y la potencia que se
obtiene en el diagrama de trabajo, el cual expresa el trabajo interno dentro
del pistón.
Las perdidas de carácter mecánico que se consideran para
obtener el rendimiento mecánico son:
La energía empleada en transmitir el movimiento del pistón
hasta el eje de salida, principalmente en rozamientos entre los segmentos y el
cilindro en los cojinetes de fricción la biela y el cigueñal.
la parte de enrgia que consumen los dispositivos auxiliares,
como el sistema de distribucion, las bombas de agua y de aceite, el
distribuidor de encendido,etc.., y el trabajo de bombeo o energía que se emplea
en introducir o extraer los gases en el cilindro.
El conjunto de perdidas mecánicas supone entre un 10 y un
15%.
2.3_El rendimiento efectivo.
El balance entre el total de perdidas y el 100% de la
energia contenida en el combustible consumido dan lugar a el rendimiento
efectivo del motor.
2.4_Rendimiento volumetrico.
Se puede definir como el grado de eficacia con el que se
logra rellenar el cilindro,se expresa como la relación entre la masa de gas
introducida en el cilindro en un ciclo y la masa que teóricamente cabe en el
volumen de un cilindro.
La presión en el interior del cilindro al final de la carrera
de admisión es siempre inferior a la presión atmosférica y esta entre el 0,8 y
0,9 bares. El rendimiento volumetrico del cilindro máximo es de entre el 70 y
el 90%y depende de muy diversos factores.
- Régimen de giro.
- Las condiciones ambientales exteriores.
- El diagrama de distribución.
- La sección de válvulas y los conductos de admisión.
- La eficacia del barrido
de los gases quemados.
3_Características principales de los motores.
Las principales características que definen las prestaciones
que se obtienen en un motor son el par motor, la potencia y el consumo
especifico de combustible.
3.1_Par motor.
Se denomina par de giro
al efecto de rotación que se obtiene cuando se aplica una fuerza sobre
un brazo de palanca.
El par motor esta en función de la fuerza aplicada sobre la
biela y de la longitud del codo del cigueñal siendo esta igual a la mitad de la
carrera
M=F· D
M=Par de fuerza.
F=fuerza.
D=Distancia.
La presión media efectiva resulta de hallar la media de
presión existente dentro del cilindro dentro del tiempo de combustión y
expansión.
El valor de la presión media se obtenida en la combustión
depende fundamentalmente de dos factores:
- Grado de llenado de los cilindros.
- Eficacia con que se desarrolla la combustión.
3.2_Potencia.
La potencia mecánica se define como la cantidad de trabajo
realizado en 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:
P=T/t = F·e/t.
Y la velocidad es el resultante de dividir el espacio por el
tiempo:
P=F·e/t=F·v
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
P=M·3,14·n/30·75=M·n/716
Factores que determinan la potencia de un motor.
- Cilindrada: A medida que aumenta el volumen también lo hace la cantidad de combustible quemado en cada ciclo, siendo mayor la cantidad de calor que se transforma.
- Llenado de los cilindros: Si se consigue que los cilindros admitan mas cantidad de gas, la presión interna aumenta y también el par motor. La carga de los cilindros se mejora con dispositivos de admision variable y distribución variable
- Relación de compresión: A medida que aumenta, el rendimiento térmico mejora y por consiguiente también lo hace la potencia conseguida.
- Régimen de giro: La potencia crece progresivamente con la velocidad,es decir el numero de ciclos por minuto.
Potencia y régimen de giro.
La potencia de un motor puede mejorarse con diferentes procedimientos:aumentar la cilindrada, mejorar el rendimiento volumetrico o aumentar el numero de revoluciones.
En los motores otto el combustible se inyecta en la admision de manera que en el momento del encendido se encuentra bien mezclado con el aire y la combustión es rápida. Las presiones que soporta son relativamente bajas y sus componentes son ligeros lo que permite alcanzar altas revoluciones (5.500 a 7000) rpm y hasta los 1200 en los motores para motocicletas.
En los motores diesel se requiere tiempo para formar la mezcla de aire y combustible dentro del cilindro y realizar la combustión ya que el combustible se inyecta al final de la compresión .
En los diésel lentos son motores de grande cilindradas que giran a pocas revoluciones entre (1000 y 2000 rpm) tienen un buen rendimiento y un bajo consumo.Se emplean el transporte industrial.
En los diésel rápidos, empleados en turismos trabajan en menores presiones y sus componentes son mas ligeros para poder alcanzar mayor numero de revoluciones entre (4500 y 5500) rpm.
3.3_El consumo especifico de combustible.
El consumo especifico se define como la relación que existe entre la masa de combustible consumida y la potencia entregada.
El consumo de combustible depende de diversos factores:
- El rendimiento térmico. Aumenta con la relación de compresión ya que se consiguen mayores temperaturas, y por tanto mayores presiones.Por este motivo los diésel consumen menos.
Rendimiento volumentrico. Empeora medida que aumenta el regirme de revoluciones, por lo que el consumo también se incrementa
- Los valores medios espcificos de consumo son:
motores otto: 280 a 320 g/kW·h
motores diesel: 180 a 280 g/kW·h
3.4_Tipos de potencia.
Potencia de freno o potencia especifica.
Se calcula apartir del par motor obtenida en el freno dinamometrico y es la que ofrece el fabricante en los datos técnicos del motor que ofrece el fabricante en los datos técnicos del vehículo junto al numero de revoluciones.
Potencia especifica.
Relaciona la potencia efectiva maxima obtenida en el motor con su cilindrada o con su peso.
Potencia por litro= P/V V=cilindrada en litros
Potencia por kilogramo=P/m m=peso del motor en kilogramos.
Los motores otto tienen una potencia especifica mas alta que los diésel, debido al mayor numero de revoluciones, aunque los diésel rápido sobre calentados esta igualado a los otto en este sentido.
Motores otto 40 a 60kW/l.
Diésel rápidos sobrealimentados 20 a 45kw/l.
Diésel lentos 12 a 20kW/l.
4_Curvas características.
las curvas características del motor se confecciona a partir delos datos obtenidos mediante pruebas en el freno dinamometrico. representan los valores que toman la potencia,el par motor y el consumo especifico a medida que varia el numero de revoluciones
4.1_Curva de potencia.
Esta curva muestra los valores que va tomado la potencia en funcio del numero de revoluciones se expresa en kW o en CV.
La potencia es el resultado de multiplicar el par motor por la velocidad de rotacion, si ambos factores aumentan los potencia aumenta considerablemente.
El régimen máximo de un motor indica el limite al que se puede mantener en funcionamientosin riesgos de deterioro.
Interpretación de la curva de potencia.
Si la curva presenta una pendiente muy pronunciada significa que para un incremento importante de revoluciones se produce un incremento impotrante de la potencia.
Con este tipo de curvas aguadas se consigue una alta potencia especifica pero el motor tiene poca elasticidad.
Cuando se trata de una curva con pendiente poco pronunciada para producir un pequeño aumento de revoluciones debe generarse un aumento moderado de la potencia.
Este tipo de curva mas plana es una característica de los motores elásticos, aunque en cifras de potencia son menores.
4.2_Curva par motor.
Representa la evolución del par motor en función del régimen del motor. Normalmente te viene expresado en Nm y en algunos casos en mkg.
La curva asciende a medida que aumenta el numero de revoluciones hasta el par máximoeste punto representa al máximo el rendimiento volumetrico,
Interpretacion de la curva de par.
La curva 1 es representativa de un motor poco elastico: el par sube hasta alcanzar su maximo valor, pero se mantiene dentro de una zona util durante un tramo muy corto de revoluciones, lo que indica que abra que usar el cambio de marcha con frecuencia.
4.3_La curva de consumo especifico.
Representa el consumo de combustible respecto al numero de revoluciones , es decir la mas del combustible consumida en relación con la potencia entregada en relación de tiempo.
Esta curva guarda cierta simetría con la del par debido a los valores máximos del rendimiento volumetrico coinciden con el mínimo consumo .
El numero de revoluciones correspondiente al par máximo es el punto de referencia a la hora de circular con el vehículo, ya que si se mantiene el régimen en la proximidades de este punto se consigue mejor rendimiento con un numero mínimo de revoluciones
5_Obtención de las curvas características.
Solamente es posible obtener las prestaciones reales de un motor mediante pruebas en el banco de potencia dinamometrico.
Los parámetros fundamentales que deben medirse en el banco son:
- Par motor
- Potencia
- Consumo especifico de combustible
Estos datos se toman para cada régimen de giro, manteniendo la mariposa de gases en su máxima apertura, por lo que se denomina prueba a plena carga. De esto modo se obtiene los datos necesarios para dibujar las curvas características del motos.
- El par del motor se mide oponiendo la fuerza de frenado suministrada en el eje del motor, así ambas fuerzas quedan equilibradas para un determinado régimen de giro.
- La potencia se calcula apartir del par motor y del régimen de giro.
- El consumo especifico se obtiene midiendo el tiempo que tardan en consumirse 100cm3 de combustible.
Otros datos.
Otros datos que también se tienen en cuenta son los relativos a la temperatura de agua, aceite, gases de escape, con el fin de asegurarse de que las mediciones se realizan bajo unas condiciones adecuadas de funcionamiento.
Las condiciones ambientales de la sala donde se realiza la prueba son especialmente importantes ya que influyen en el rendimiento volumetrico y por tanto en la potencia desarrollada por el motor.
Calculo de la potencia (p).
Con los valores de par y numero de revoluciones obtenidos se aplica la conocida formula:
P=M·n/9.550 (kW)
Calculo del consumo especifico de combustible.
En la prueba se mide el tiempo en segundos que tarda en consumirse 100cm3 de combustible
La masa del combustible sera: m=100·d
La densidad de la gasolina empleada es: d= 0,73 g/cm3
El tiempo empleado expresado en horas sera: t (h)= t(s) / 3600.
C=100· d / p·t/3600
EJERCICIOS DE INTERNET.
1_En las siguientes direcciones puedes encontrar información sobre lo tratado en la unidad.
- www.numbers.fourtunecity.es
Esta es una pagina en la que se puede encontrar diversos temas sobre las motos, se pueden encontrar desde rutas de carreteras asta consultas de piezas y mejoras para las motos.
- es.wikipedia.org/wiki/par_motor
pagina en la que se encuentra la definición de par motor , el como es la cuenta y también otras consideraciones.
- www.motor.terra.es/flash/pruebas.htm
en esta pagina se encuentra todo lo relacionado con el mudo del motor desde eventos, premios a vehículos , sobre cosas de seguridad, novedades sobre cualquier tipo de vehículos y casi todo lo que se quiera saber.
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 que se obtiene en el eje del motor, y la potencia indicada , 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 TÉRMICAS 60% - 65% 50% - 60%
PERDIDAS MECÁNICAS 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
-RELACIÓN DE COMPRESIÓN : 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)
