Motor Ruston - Informe

7/22/2019 Motor Ruston - Informe

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

Facultad de Ingeniera Mecnica

Motor Rouston

PROFESOR : Villavicencio

CURSO : Lab. de Ing. Mecnica III

CDIGO : MN - 464

ALUMNOS : Loza Mauricio, PercyMariluz Noel, DennisNuez, arlos

Pea Pozo, !ulioVargas Mendiola, !ulio

2002-II


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INDICE

1.- Introduccin .......................................... ()

2.- Objetivos .......................................... ()

3.- Fundamento Terico .......................................... ()

4.- Equios .......................................... ()

!.- "rocedimientos .......................................... ()

#.- $atos E%erimenta&es .......................................... ()

'.- &cu&os .......................................... ()

*.- +esu&tado .......................................... ()

,.- onc&usiones Observaciones

+ecomendaciones .......................................... ()

/ib&io0raa

ndice


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1.- INTRODUCCIN

Existen en la actualidad muchas razones por las cuales los motores de combustin

interna son estudiados; entre estas podemos mencionar que compiten con otrostipos de mquinas trmicas y en muchos casos se imponen ampliamente.

En la mayora de los casos la clase de ser!icios es el "actor #rincipal para su uso. $a

ms amplia aplicacin de los motores de combustin interna se da en el trasporte;

En autom!iles% camiones y a!iones.

En todos los casos la simplicidad de operacin y el ba&o peso son "actores decisi!os.

#uede notarse que en peque'as plantas estacionarias de potencia y peque'as

industrias% la simplicidad y el ba&o costo de operacin son "actores decisi!os para su

uso en comparacin con la mquinas de !apor o elctricas.

(ambin su uso en )randes plantas de potencia para la produccin de electricidad o

en la propulsin de barcos y locomotoras es di"undido debido a cierta economa de

su combustible.

*inalmente nos permite una me&or utilizacin de la ener)a calor"ica del combustible

y su expansin posible en los prximos a'os podra deri!arse de su adaptabilidad a

di"erentes combustible.

#or tanto debido a la )ran di"usin de los motores de combustin interna% es que se

hace indispensable un conocimiento% tanto terico como prctico% de ellos. +iendo en

consecuencia la "inalidad de este ensayo la capacitacin del estudiante en ambos

aspectos% pero incidiendo ms en la per"ormance y pruebas de estos motores.


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2.- OBJETIVO

,eterminar la in"luencia de los parmetros constructi!os del motor sobre los

parmetros de admisin y "ormacin de la mezcla tales como son el

coe"iciente de llenado y el coe"iciente de exceso de aire que caracterizan

cualitati!a y cuantitati!a estos dos procesos.

3.- FUNDAMENTO TEORICO

na peculiaridad del motor de autom!il es su "uncionamiento con amplio

mar)en de cambio del r)imen de !elocidades y potencias. ualquiera que

sea la !elocidad del motor% ste debe "uncionar establemente con todos los

re)menes de explotacin debe ser lo ms econmico posible.

El motor de combustin interna se eli)e por las caractersticas que de"inen

todas las cualidades del motor dado y su aptitud para "unciones en di!ersas

condiciones. Estas caractersticas permiten tambin comparar entre si

distintos motores. ,urante su explotacin el motor "unciona casi todo el

tiempo con re)menes no estacionarios que cambian constantemente y por lo

tanto es di"cil conse)uir los datos completos que caracterizan en

"uncionamiento del motor.

Es por esta razn que se obtienen caractersticas de "uncionamiento /cur!as

caractersticas en re)menes en tablas% en bancos de prueba% con

condiciones normalizadas.

1 continuacinse exponen dos cur!as caractersticas empleadas con mayor

"recuencia.

. aractersticas de 3elocidad.

2. aractersticas de car)a.


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CARACTERSTICA DE VELOCIDAD

+e denomina "carac#er$s#ica e%#erna de velocidad& a aquella caracterstica de

!elocidad para la cual el r)ano de mando del sistema de alimentacin de

combustible /#ara motor ,iesel4 cremallera de la bomba de inyeccin se mantiene

constante y en la posicin correspondiente al mximo suministro de combustible.

ondiciones para la obtencin de las caractersticas externas de !elocidad. El motor

de combustin interna no puede experimentar car)as cuando el n5mero de

re!oluciones del ci)6e'al es peque'o. #or esto existe un lmite in"erior del n5mero

de re!oluciones nmindel ci)6e'al con que el motor puede "uncionar establemente en

toda la )ama de !ariaciones de car)a.

El r)imen de mxima !elocidad% durante el cual el motor traba&a si)uiendo la

caracterstica externa de !elocidad% )eneralmente se limita con la potencia nominal

para n 7 nnom. En "uncin de las condiciones de transmisin de ener)a al elemento

consumidor% la cur!a que caracteriza la car)a del motor no siempre se cruza; con su

caracterstica externa en el punto donde 8ees mxima. +on posibles los casos

cuando nnon9: ne.

8ota4 tra consideracin para obtener esta caracterstica es que los re)menes de

re"ri)eracin y lubricacin deben ser estables y ptimos para cada !elocidad.

CARACTERSTICA DE CAR!A

Es la representacin )r"ica de los parmetros del ciclo de traba&o / ! y y de los

parmetros e"ecti!os del motor /)e %


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"#r$%$&s M#'(n%'&s

#or prdidas mecnicas se entiende las prdidas ori)inadas por la "riccin de

las piezas% el intercambio de )ases% el accionamiento de mecanismos auxiliares

/bombas de a)ua% aceite% combustible% !entilador% )enerador y el accionamiento del

compresor /soplador. En los motores ,iesel con cmaras de combustin

separadas% las prdidas mecnicas se deben tambin a las prdidas )asodinmicas

ocurridas al pasar la mezcla a tra!s del canal que comunica la cmara auxiliar con

la cmara principal del motor.

#or analo)a a la presin media indicada% cuando se estudia las prdidas

mecnicas% con!encionalmente% se introduce el concepto de presin media de

prdida mecnicas% la cual numricamente es i)ual al traba&o espec"ico de prdidas

mecnicas se representa mediante la si)uiente expresin4

#m7 #"r> #i.). > #aux> #!ent> #comp.

donde4

#"r4 presin media de prdidas mecnicas por "riccin

#i.). presin media de prdidas mecnicas por intercambio de )ases.

#aux 4 presin media de prdidas mecnicas por accionamiento de mecanismos

auxiliares.

#!ent4 #resin media de prdidas mecnicas por !entilador

#comp4 #resin media de prdidas mecnicas por accionamiento del compresor en

caso de motores con sobrealimentacin.

$as mayores prdidas mecnicas se deben a las prdidas por "riccin% que

constituye hasta un ?0@ del total. Esta mayor parte corresponde a las piezas del

)rupo cilindro A mbolo y anillos.


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CARACTERSTICA E)TERNA DE VELOCIDAD

El coe"iciente de exceso / de aire lle)a a un !alor mximo de 0%B para una

!elocidad de CB0 rpm% lue)o !a descendiendo con"orme aumenta la !elocidad% el

ran)o de !ariacin no es alto y corresponde con cur!as caractersticas de otros

modelos de motores ,iesel. El coe"iciente de llenado de aire !% presenta !alores

ba&os% cuando se)5n la expresin debera presentar !alores de 0%B - 0%D% para la

caracterstica externa /mxima apertura de la cremallera ; pero esto se explica con

el hecho que el consumo espec"ico de combustible es ba&o con respecto a lo que la

cilindrada consumira. $os !alores de rendimiento e"ecti!o :0%C-0%29 resultan al)o

por deba&o del ran)o recomendado :0%F-0%C09% esto se debe a la anti)6edad del

equipo.

$os !alores de =e alcanzan un !alor mximo de %B8m para CB0rpm% y lue)o

con"orme !a aumentando la !elocidad% !a reduciendo su !alor. El consumo

espec"ico e"ecti!o de combustible empieza con un !alor de 0.G2H)HJ-h% !a

reduciendo hasta un punto mnimo de 0%C0% lue)o !a aumentando con"orme

aumenta la !elocidad. $a potencia e"ecti!a /8e aumenta hasta un !alor mximo

se)5n se incrementa n% lue)o !a decreciendo. El consumo horario de combustible

/


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*.- E+UI"OS

C&r&'t#r,st%'&s T'n%'&s

=otor marca4 Kuston 8L CCD?D =odelo KMK

#otencia al "reno4 D N O=#

,imetro del cilindro4 F F?P

arrera4 0 QP

#resin de compresin4 F00 psi

#resin de combustin4 G?0 psi.

Kelacin de presiones de inyeccin4 G00

Kelacin de compresin4 F


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,espus de realizado el paso anterior% se procede a hacer la misma

operacin% pero aumentando la car)a y manteniendo la !elocidad a CF0 rpm

,espus de haber realizado la misma operacin para !arias car)as% se !a

descar)ando y desacelerando en "orma alternada para "inalmente apa)ar elmotor cerrando la !l!ula de combustible

on los datos obtenidos se procede a realizar los clculos correspondientes

de tal manera que podamos construir las cur!as de per"omance y realizar el

balance trmico.


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/.- DATOS E)"ERIMENTALES

8 7 CCB r.p.m.

R 7 F00 psipul)

K 7 .G2F pie

$d 7 B cm

#unto J/lb */lb 3ol/m$ (e/S* (s/S* M2/pul) ()/S* 1d/cm2 (/se)

? 20 F C? B0 .2DD22G 20 2 20.2

2 C 0 F F0 GF .2DD22G F0 .F B0F

22 G0 F C? GF .2FD?C2F C00 .B F.

C 0 ?0 F C? GF .220CB2C CC0 2.G 2.DG

F G 00 F F0 B0 .220CB2C F00 2. .B

G CC 20 F FC BF .2FD?C2F FG0 .D D.?D


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0.- EJEM"LO DE CALCULO

"r#s%n #$%& %n$%'&$& "%4#mi 7 /1d% R $d

,onde R 7 F00 psipul) $d 7 B cm#mi 7 .B% F00 /B x 2.FC#mi 7 CB.? psi

"ot#n'%& %n$%'&$& I5"41rea del #istn 7 % F.G2F2 C 7 2C.?F pul)27 1$on)itud de carrera 7 0.?BF 7 $IM# 7 #mi%$%1%/82 000IM# 7 CB.?%0.?BF%2C.?F%/CF02000IM# 7 B.0? M#

"ot#n'%& &6 7r#no B5"4K7 radio de la !olante 7 D pul). /2%2 7 .G2F pieOM# 7 8%2%/J> + - J2% K 000OM# 7 CF0%2%/0>0.F-0%.G2F000OM# 7 C.2F M#

"ot#n'%& 8r$%$& 8or 7r%''%n F5" 4*M# 7 IM# A OM# 7 B.0? A C.2F*M# 7 2.? M#

Consuo $# 'o9ust%96# '4


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ti 7 C.0C@

E7%'%#n'%& tr%'& tot&6 tt4tt 7 ti % mtt 7 C.0C%G0 00tt 7 2.C2C@

BALANCE TERMICO

1. CALOR EQUIVALENTE DEL TRABAJO AL FRENO (Q1):

T7 OM#mc%2FCFT7 C.2F%2FCF UG.CF%0-% G00 shrVT7 CFG.? O( lb'o9

2. CALOR QUE SE LLEVAN LOS GASES DE ESCAPE (Q2):

T2 7 m)%p)% /() - (a,onde m) 7 /C2> 2>B00U%/ 2> V% p) 7 0.2C O(lb S* 7 0.?F lb'&r9onlb'o9#ero de tabla de motor Kouston hallamos @% @2% @2con OM#@ 7 0.BCF@@27 F.2@@27 .GF@$ue)o m) 7 UC%.GF>F.2>B00VU%/D.GF>0.BCFV%0.?F

m) 7 CB.0F lb:&s#slb'o9T27 CB.0F%0.2C%/C00-B2T27 B.0.G O(lb'o9

3. CALOR QUE SE LLEVA EL AGUA DE REFRIGERACIN (Q3):

T7 mamc%pa%/(s - (e,onde ma 7 %1%d%/2)h7 00 H)"m

) 7 D.? ms2

pa 7 O(lb S*El ori"icio de cada de presin tiene un dimetro de 70.BFP1 7 C%/0.BF%0.02FC2 m2

1 7 0.B2%0-C m2

h 7.G%2.D h 7D.CCP M2h 7 m M2ma 7000% 0.B2%0-C% 0.G% /2% D.?% 7 0.D H)s 7 G??.? H)h$ue)oT 7 0.D%2.2 UG.CF%0-V%%/C0-20.2T 7 2? O(lb'o9

4. CALOR PERDIDO POR COMBUSTIN INCOMPLETA:


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TC7 @ U2> V%0D0TC7 0.BCF U.GF>0.BCFV%0.?F%0D0 7CG?TC7CG? O(lb'o9

5. CALOR QUE SE LLEVA EL AGUA FORMADA POR EL 2EN ELCOMBUSTIBLE:

TF7 DM Ux/22-(c>DB0.>0.CGx/()-22V donde M70.FTF 7 D%0.F%U/22-GC>DB0.>0.CG/00-22VTF 7G2G O(lb'o9

!. CALOR PERDIDO POR CALENTAMIENTO DE LA UMEDAD DEL AIRE:

TG7 m!%p!% /() - (a donde4 m! 7 .0G82 U2 > V% % Wp! 7 0.CG O(lb S*

(BS7 B2S*(B57 GCS*W70.0B /humedad especi"icam! 7 .0G% ?0.C0F% 0.?F% 0.0B U.GF>0.BCFV 70.FFG lb;&8lb'o9m! 7 0.FFGTG7 0.FFG%0.CG% /00-B2TG 7 ?C.0 O(lb'o9

0. C&6or 8#r$%$o 8or r&$%&'%n < otr&s 8r$%$&s

TB7 #&6to- Ti 7 D00-UGCF.?>B0.G>2?>CG?>G2G>?CVTB 7 0GFD O(lb'o9

E"#$%& '$ *$

E#+#,- $,*#:

BMF > 0.BF/2> .BG82 B2 >B.FM2 > C0.C282/r act#r%'&7 0.BFU2>.BG%2?VU2%B>F%V /r act7C.D

E#+#,- *$/

0.G2BBMF> 2.FB/2 > .BG82 0.BCF > .GF2 > ?0.C82 >F.22>C.BM2/r acreal 7 0.FBU2>.BG%2?V0.G2BU2%B >F%V /r act7CB.B#or lo tanto @exceso 7 UCB.B-C.DVC.D%00@@exceso 7 220@

B/-#$ T0*#& $-

T7 2.C@T27 D.D@

T7 G.B0@TC7 B.G@


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TF7 ?.C2@TG7 0.C@TB7 FF.2@Ttotal 700@

En nu#stro B&6&n'# Tr%'o

alor 5til4 T72.C@TC >TF >TG7 F.GF@1)ua de re"ri)eracin4 T 7 G.B0@Kadiacin y otros 7 TB7 FF.2@

R&n:o $# C&6or s#:=n M&6#TC >TF >TG7 2-0@ X)ases de escapeY

T70-@ Xa)ua de re"ri)eracinYTB7F-B@ Xradiacin y otrosY


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>.- TABLA DE RESULTADOS

#unto IM#/M# OM#/M# *M#/M# m/@


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!r(7%'o $# "ot#n'%&s

-0

-F

0

F

0

F

0 2 C G ? 0 2 C G ?

OM#

IM#%

*M#

IM#/M#

*M#/M#


17/25

!r(7%'o $# E7%'%#n'%&s

-F

0

F

0

F

20

2F

E0

EF

C0

CF

0 2 C G ? 0 2 C G ?

OM#

ti%tt

0

0.F

.F

2

2.F

m

ht i/@ ht t/@ hm/@


18/25

!r(7%'o $# !&s#s

0

0.F

.F

2

2.F

E

E.F

C

C.F

F

0 20 C0 G0 ?0 00 20

r/acr

@.;%@.;2

0

2

C

G

?

0

2

C

G

?

20

@;2

;2 ; ;2


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?.- CONCLUSIONES@ OBSERVACIONES RECOMENDACIONES

?.1 CONCLUSIONES

. $a #otencia Indicada /IM# tiende a aumentar a mayor

#otencia al *reno /OM#% en cambio la #otencia #rdida por *riccin /*M#

tiende a disminuir a mayor #otencia al *reno /OM#.

2. (anto la E"iciencia =ecnica /m como la E"iciencia (rmica

(otal /tt disminuyen al aumentar la #otencia al *reno /OM#% en cambio la

E"iciencia (rmica Indicada /ti aumenta a mayor #otencia al *reno /OM#.

. (anto el @ de 2como el @ de disminuyen al aumentar

la Kelacin aireAcombustible /Kac% en cambio el @ de 2aumenta a mayor

Kelacin aireAcombustible /Kac.

?.2.- OBSERVACIONES

. +e)5n el balance propuesto en "orma )eneral de los motores ,iesel de 3.$.

=1$EZ se puede apreciar que el motor K+(8 presenta un buen

apro!echamiento de calor 5til% cercano del C0@ en todos los puntos del ensayo

menos en el primero% esto se debe a que en este punto el a)ua de re"ri)eracin

se lle!a un exceso de calor si)ni"icati!o /del orden del 20@% adems de un

peque'o exceso de calor de radiacin y otros.

2. En el balance trmico se considero el calor perdido por el a)ua "ormada ya que

se utiliz el poder calor"ico alto.


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?.3.- RECOMENDACIONES

. uando se utilice el poder calor"ico alto se tendr que

considerar el calor perdido por el a)ua "ormada; y cuando se utilice el poder

calor"ico ba&o% este calor ya no se debe ser incluido en el balance trmico.

BIBLIO!RAFIA

- $a nue!a inyeccin directa en motores diesel.

http4members.tripod.com[roten)artF.htm

- KepsolAI#*

http4WWW.repsol-

yp".comespar)entinabien!enidoalin"initomanualcombustiblecapituloG.html\top

- ]!ay =+ ^=otores de 1utom!il^

- $uHanin 3. 8. ^=otores de ombustin Interna^

- 1rias #az _=orores de automo!il _

-


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A"NDICE

A6:o $# 5%stor%&

$os motores ,iesel "ueron creados a "ines del si)lo `I` por el alemn Kudol"

,iesel y el in)ls Merbert 1Hroyd +tuart% para me&orar los motores a chispa

existentes. $a teora "ue publicada en ?D% "abricndose el primer motor exitoso en

?DB. $ue)o "ue aplicado a propulsar barcos y locomotoras. (ras la #rimera


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LA NUEVA INECCIN DIRECTA EN MOTORES DIESEL

$as constantes me&oras que !ienen re)istrndose en el sistema de inyeccin

de los motores ,iesel han desembocado de momento en el llamado ^=otor ,iesel

de Inyeccin ,irecta a alta presin . Esta es una nue!a tecnolo)a de ori)en

europeo que ya se comercializa con excelentes resultados. En las !ersiones iniciales

emplea un inyector operado directamente por un rbol de le!as y situado sobre el

centro de la cmara de combustin para inyectar el petrleo uni"ormemente. $a

inyeccin es controlada por un dispositi!o electrnico que consi)ue la mxima

e"iciencia del combustible. Estas caractersticas proporcionan al motor la rpida

i)nicin al comienzo de combustin propia de los sistemas de inyeccin indirecta%

as como la combustin a alta presin durante el perodo principal de propa)acin%

caracterstica de los sistemas de inyeccin directa.


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En la anterior tecnolo)a de los motores ,iesel una bomba de inyeccin -

distribuidor crea la presin necesaria para inyectar el petrleo. $os nue!os (,I

tienen un sistema de inyeccin inno!ador% en el que cada cilindro tiene su propia

bomba A inte)rada en el inyector /bo'ba inyec#ora. $a presin act5a

mecnicamente sobre le!as adicionales incorporadas en el rbol de le!as% lo cual

supone una enorme !enta&a4 una muy alta presin de hasta 20F0 bar es diri)ida al

ori"icio de salida de cada inyector /000 bar era la presin normal. Esto proporciona

)ases de escape limpios y ms rendimiento /F #+ en !ez de 0 #+ y par /2?F

8m en !ez de 2F 8m. El sistema tambin me&ora la atomizacin de petrleo% que

me&ora la i)nicin% inhibiendo la combustin rpida al comienzo del ciclo de

combustin% y reduciendo el ruido y las emisiones de 8x. El petrleo se distribuye

tambin ms uni"ormemente% "a!oreciendo una combustin uni"orme y me&orando el

rendimiento.

na nue!a !ersin denominada ^common rail^ utiliza una sola bomba que

en!a petrleo a cada inyector a F0 bares de presin% en tanto que el tiempo de

inyeccin se dosi"ica electrnicamente desde cada inyector.


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Estos motores suelen ir equipados con doble !l!ula para la admisin y el

escape% que incrementa el !olumen de aire que entra en los cilindros y disminuye la

resistencia a la e!acuacin de )ases en la "ase de escape. Este dise'o me&ora el

coe"iciente de resistencia a la admisin - escape aproximadamente un F0 por ciento

en comparacin con la tecnolo)a con!encional de dos !l!ulas por pistn. El

rendimiento resulta as me&orado% y los humos ne)ros y partculas resultan

disminuidos debido a que el petrleo se quema en presencia de ms aire. $os

pistones son ahora especialmente li)eros y resistentes% al "abricarse con una nue!a

tecnolo)a de compuesto de aluminio in"iltrado de aire.

El sistema electrnico de inyeccin de combustible controla constantemente

los cambios re)istrados en el "uncionamiento del motor% incluyendo la posicin del

acelerador% car)a y la !elocidad de )iro% para dosi"icar ptimamente la cantidad y

tiempo de la inyeccin. El ruido y las emisiones de 8x se reducen en cualquier

condicin de car)a del motor% debido a que el tiempo de inyeccin es retrasado en

"uncin de esta car)a% resultando as me&orada la combustin del petrleo y

permitiendo incrementar la dosis de petrleo en cada inyeccin a5n en condicionesde car)a mxima% sin que resulten incrementados los humos ne)ros.


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El motor de inyeccin directa e i)nicin por compresin /I,I es el motor de

combustin interna que se ha probado ms e"iciente y de momento es uno de los

candidatos para equipar el sistema de propulsin de los !ehculos del pro)rama

^#artnership "or a 8eW

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