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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………..PÁG. 2

OBJETIVOS……………………………………………………………………………………………………..PÁG. 3

FUNDAMENTO TEÓRICO…………………………………………………………………………………PÁG. 4

EQUIPO UTILIZADO…………………………………………………………………………………………PÁG. 7

EXPERIMENTO………………………………………………………………………………………………..PÁG. 9

PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO………………………………………………………………………..PÁG. 1O

RESULTADOS………………………………………………………………………………………………..…PÁG. 11

CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………………...PÁG. 16

BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………………………PÁG. 16

2

INTRODUCCIÓN

Por pérdidas mecánicas se entiende las pérdidas originadas por la fricción de las piezas, el intercambio de gases, el accionamiento de mecanismos auxiliares, entre otros.

Las mayores pérdidas mecánicas se deben a pérdidas por fricción, las cuales constituyen hasta un 80% de las pérdidas totales. Así mismo, dentro de las pérdidas por fricción, la mayor parte se corresponde a las piezas del grupo cilindro-embolo y anillos (del 45-55% en total de las pérdidas internas).

El presente informe de laboratorio trata sobre el estudio de las pérdidas mecánicas que existe en un motor de encendido por chispa (E.CH.) Para la realización del mismo hacemos uso del banco de pruebas de un motor Daihatsu, en el cual se usa el método de la desconexión de cilindros y así poder registrar las medidas de carga en el dinamómetro. Estas medidas de carga serán necesarias para hallar las potencias efectiva, indicada y de pérdidas mecánicas.

El trabajo consta de dos ensayos; el primero para una velocidad rotacional constante y apertura de válvula de mariposa variable. En el segundo ensayo la apertura de válvula de mariposa permanece constante mientras que la velocidad de giro es la que varía.

Finalmente se verificarán si es acorde o no el comportamiento de las potencias ya mencionadas (también la eficiencia mecánica) en relación a su velocidad de giro y apertura de válvula.

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OBJETIVOS

- Obtener las potencias efectiva, indicada y de pérdidas mecánicas que existen en los motores de encendido por chispa, tal como lo es el motor Daihatsu.

- Obtener el rendimiento mecánico del motor en estudio (Daihatsu).

- Determinar la influencia que ocurre en las magnitudes anteriores al variar la apertura de válvula abierta y las RPM ctes.; y al variar las RPM con apertura de válvula abierta cte.

- Comprobar si los resultados se encuentran dentro de los límites esperados.

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FUNDAMENTO TEÓRICO

PÉRDIDAS MECÁNICAS

Para iguales condiciones de funcionamiento del motor a diferentes cargas y regímenes de velocidad, en caso de reducir las pérdidas mecánicas, decrece la cantidad de calor transmitida al medio refrigerante y disminuye la intensidad de las piezas friccionantes del motor. Siendo menores las pérdidas por fricción disminuyen las pérdidas de potencia consumida para accionar la bomba de aceite y el ventilador, así como menguan las dimensiones máximas y las masas del ventilador y las masas del radiador. Cuanto menores sean las pérdidas por fricción tanto menor será el desgaste de las principales piezas friccionantes, será mayor la vida útil y menor el número de fallas del motor durante su servicio.

La magnitud de las pérdidas por fricción puede ser obtenida por la suma de las perdidas mecánicas como en el desplazamiento relativo de los pistones y anillos en los cilindros, de los bulones en los casquillos, de los cigüeñales y el árbol de levas en los cojinetes, del taqué y las válvulas en las guías, también en las bombas de aceite, la bomba del líquido refrigerante, cadena de distribución etc.

Para aumentar el rendimiento efectivo se trabaja bien mejorando los procesos termodinámicos del ciclo de trabajo y con ello incrementar el trabajo indicado, o incrementando el rendimiento mecánico, es decir, reduciendo las pérdidas entre el trabajo que transfieren los gases al pistón y el trabajo mecánico disponible en el eje de salida.

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.

N e=M e∗n9550

5

Potencia de pérdidas 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=N i−N e

Métodos para hallar las pérdidas mecánicas

La determinación de las pérdidas mecánicas se puede efectuar por los sgtes. métodos:

1. Método de desaceleración libre2. Método lineal de William3. Método morse o método de desconexión de cilindros4. Método por diagrama indicado5. Método por arrastre

- Método por desconexión de cilindros

Este método consiste en la desactivación sucesiva de cada cilindro. Cuando se desactiva cada cilindro se va a producir modificaciones de las presiones y temperaturas.

Por ejemplo, si tuviéramos un motor de 4 cilindros, para hallar las pérdidas mecánicas tendríamos:

6

Donde:

∑ N 'e : suma de potencias del motor al eliminar la combustión sucesivamente en los

diferentes cilindros.

N e :potencia efectiva con todos los cilindros activos.

N pm : pérdida mecánica total del motor.

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EQUIPO UTILIZADO

- Banco de pruebas DAIHATSU

- Dinamómetro

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- Apertura de válvula mariposa

- Tablero de control eléctrico

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- Conexión de cilindros

EXPERIMENTO

1er ensayo .

1. Mantener las revoluciones en un valor constante de 1800rpm.

2. Registrar la fuerza marcada en el dinamómetro para: cilindros sin desconectar, desconectando el primer cilindro, desconectando el segundo cilindro y desconectando el tercer cilindro. La apertura de la válvula de mariposa es 10%.

3. Repetir el paso 2 para una apertura de 20%, 30%, 40%, 50% y 60%.

2doensayo .

1. Mantener una apertura de la válvula de mariposa en un valor constante de 70%.

2. Registrar la fuerza marcada en el dinamómetro para: cilindros sin desconectar, desconectando el primer cilindro, desconectando el segundo cilindro y desconectando el tercer cilindro. Las revoluciones son de 1600rpm.

3. Repetir el paso 2 para revoluciones de 1800rpm, 2000rpm, 2200rpm, 2400rpm y 2600rpm.

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PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO

1. Se obtiene N e (con los cilindros sin desconectar).

2. Se obtiene la potencia efectiva N e−1 desconectando el primer cilindro.

3. Se obtiene la potencia efectiva N e−2 desconectando el segundo cilindro.

4. Se obtiene la potencia efectiva N e−3 desconectando el tercer cilindro.

5. N e−N e−1=N i1 (potencia indicada del primer cilindro).

6. N e−N e−2=N i2 (potencia indicada del segundo cilindro).

7. N e−N e−3=N i3 (potencia indicada del tercer cilindro).

8. N i=N i1+N i2+N i3

9. N i−N e=N m

10. pm=120∗Nm

V h∗n

11. Se calcula el rendimiento mecánico del motor:

nm=N e

N i

=N i−Nm

N i

=1−N m

N i

Fórmulas adicionales:

M e=FD∗L

N e=(M ¿¿e∗n)9550

¿

11

RESULTADOS

Los datos tomados en laboratorio son los sgtes:

1er ensayo .(n=cte ;∨∅∨¿ variable)

¿∅∨(%) n(rpm) FD(kg) FD−1(kg) FD−2(kg) FD−3(kg)10 1800 4.4 1.9 2 1.820 1800 14.2 8.2 8.5 8.230 1800 17.8 10.8 10.8 10.640 1800 20 11.8 12.6 12.150 1800 20.3 12.3 13.2 12.260 1800 21.3 12.8 13.2 12.6

2doensayo .(¿∅∨¿cte ;n=variable )

¿∅∨(%) n(rpm) FD(kg) FD−1(kg) FD−2(kg) FD−3(kg)70 1600 21.2 13.7 13.6 13.670 1800 21 12.6 13.2 13.270 2000 20.9 12.8 12.5 1370 2200 20.8 13 13.1 13.170 2400 21 12.9 13.4 1370 2600 21.2 12.8 13.2 12.8

Además:

Cilindrada :V h=993cm3

Brazo :L=32.3cm

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De acuerdo a las fórmulas antes presentadas, obtenemos:

1er ensayo .

N e (kw) N e−1(kw) N e−2(kw) N e−3(kw) N i1(kw) N i2(kw) N i3(kw)2.62780624

11.13473451

31.19445738

21.07501164

41.49307172

81.43334885

91.55279459

78.48064741

44.89727526

75.07644387

44.89727526

73.58337214

73.40420353

93.58337214

7

10.6306707 6.450069864

6.450069864

6.330624126

4.180600838

4.180600838

4.300046576

11.94457382

7.047298555

7.525081508

7.226467162

4.897275267

4.419492314

4.71810666

12.12374243

7.345912901

7.883418723

7.286190031

4.777829529

4.240323707

4.837552398

12.72097112

7.644527246

7.883418723

7.525081508

5.076443874

4.837552398

5.195889613

N e (kw) N i(kw) Nm(kw) pm(Mpa ) nm2.62780624

14.47921518

31.85140894

20.12429734

40.58666666

78.48064741

410.5709478

32.09030041

90.14033571

10.80225988

7

10.630670712.6612482

5 2.030577550.13632611

90.83962264

211.9445738

214.0348742

42.09030041

90.14033571

1 0.8510638312.1237424

313.8557056

31.73196320

40.11627816

1 0.87512.7209711

215.1098858

82.38891476

4 0.160383670.84189723

3

13

0 10 20 30 40 50 60 700

2

4

6

8

10

12

14

16

Ne, Ni, Nm vs. |ϕ|

NePolynomial (Ne)NiPolynomial (Ni)NmPolynomial (Nm)

|ϕ|

Ne,

Ni,

Nm

(kw

)

0 10 20 30 40 50 60 700

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

nm vs. |ϕ|

|ϕ|

nm

14

2doensayo .

N e (kw) N e−1(kw) N e−2(kw) N e−3(kw) N i1(kw) N i2(kw) N i3(kw)11.2544428

97.27291828

37.21983128

87.21983128

83.98152460

74.03461160

24.03461160

212.5418025

17.52508150

87.88341872

37.88341872

35.01672100

54.65838379

14.65838379

113.8689773

88.49391916

28.29484293

28.62663664

95.37505822 5.57413445 5.24234073

3

15.1828805 9.489300314

9.562294932

9.562294932

5.693580188

5.620585571

5.620585571

16.72240335

10.27233349

10.67048595

10.35196398

6.450069864

6.051917403

6.370439372

18.2884697 11.04209491

11.38716038

11.04209491

7.246374785

6.901309319

7.246374785

N e (kw) N i(kw) Nm(kw) pm(Mpa ) nm11.2544428

912.0507478

10.79630492

10.06014387

60.93392070

512.5418025

114.3334885

91.79168607

30.12028775

20.875

13.86897738

16.1915334 2.322556021

0.140335711

0.856557377

15.1828805 16.93475133

1.751870827

0.096230202

0.896551724

16.72240335

18.87242664

2.150023288

0.108258977

0.886075949

18.2884697 21.39405889

3.105589194

0.144345303

0.85483871

15

16

1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 30000

5

10

15

20

25

Ne, Ni, Nm vs. n

NePolynomial (Ne)NiPolynomial (Ni)NmPolynomial (Nm)

n(rpm)

Ne,

Ni,

Nm

(kw

)

1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 28000.8

0.82

0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

nm vs. n

n(rpm)

nm

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CONCLUSIONES

- La potencia por pérdidas mecánicas va en aumento al aumentar las RPM del motor, esto debido al incremento de la fricción, a la disminución de la viscosidad del aceite lubricante.

- Para los datos recogidos tenemos que la eficiencia mecánica va disminuyendo a medida que aumentamos las RPM.

- Las potencias efectiva e indicada aumentan a medida que también lo hace la velocidad de rotación.

BIBLIOGRAFÍA

- Motores de automóvil – Jovaj M. S.

- Motores de combustión interna – Obert E. F.

- Motores de combustión interna – Lukanin V. N.