UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE AGRONOMÍAESCUELA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

MOTORES Y TRACTORES

CURVAS CARACTERISTICAS DEL MOTOR

ALUMNO :

VILLEGAS PINTADO LUIS CARLOS

PROFESOR :ING. FERNANDO NOE CISNEROS

SEMESTRE :II – 2013

I. INTRODUCCION Y ANTECEDENTES

En estudios recientes se menciona que el consumo de combustible correspondiente a la agricultura alcanza el 30-45 % (Ortiz-Cañavate 1990) del total. No obstante los avances técnicos logrados con el fin de mejorar la eficiencia de la maquinaria agrícola, sus elevadas demandas energéticas hacen necesario planificar, organizar y gestionar su empleo con precisión.

Aplicar este criterio al uso del tractor, contribuye a mejorar sensiblemente la eficiencia en el consumo de energía en el sector agrícola.

Que los tractores sean "ahorrativos" o de bajo consumo no es una consecuencia exclusiva del diseño, el resultado también dependerá de la forma en que sea utilizado.

En general un mismo tractor es empleado para cumplir con labores tan diversas como una labranza, una labor secundaria o de transporte. Cada una presenta demandas diferentes de par motor y/o velocidad de avance que, a su vez implica consumos de combustible distintos; es posible optimizar el consumo con un adecuado empleo de la caja de velocidades y selección del régimen de funcionamiento del motor (Márquez Delgado 1990).

Las curvas características del motor (potencia, par, consumo específico, etc.) y los datos de la transmisión del tractor son la base técnica para definir con solvencia, el régimen y cambio que permita optimizar el consumo de combustible. Según Renius (1994) la estrategia de un cambio adelante y el acelerador atrás para ahorrar combustible, es útil desde el punto de vista del motor y de la transmisión.

I. OBJETIVOS

Identificar las curvas características completas de un motor.

Definir cada una de las curvas completas del motor.

Determinar gráficamente y gracias a un banco de ensayos las curvas de potencia, par motor y consumoespecíficode un tractor agrícola (DEUTZ-FARH AX 4.140 D.T).

II. MARCO TEORICO

II.1. CURVAS CARACTERISTICAS DE MOTORES

II.1.1. Definición:

Entendemos por curvas características de un motor a la Potencia (N), el Torque (MT), y el Consumo específico de combustible expresadas en función de las RPM del mismo.

Se denominan curvas características de un motor las que expresan gráficamente la potencia, el par motor y el consumo específico en función de la velocidad de rotación del cigüeñal.

Dichas curvas se trazan señalando en un diagrama los valores de la potencia (caballos de vapor), del par (Newton por metro) y del consumo (gramos de carburante por caballo de vapor en una hora), que el motor proporciona a cada variación de su régimen de rotación.

El motor se coloca en un banco de pruebas y se le hace funcionar en condiciones de alimentación máxima, es decir, con la mariposa del carburador abierta por completo o con la bomba de inyección (motores Diesel o de inyección de gasolina) al caudal máximo. En algunos casos se trazan las curvas o cargas parciales, o sea, con un grado de alimentación inferior al máximo. Las curvas están incluidas entre un límite mínimo de revoluciones (por debajo del cual el funcionamiento del motor resulta irregular) y un máximo (por encima del cual quedaría perjudicada la duración de los órganos mecánicos). Estos 2 extremos determinan el campo de utilización del motor.

II.1.2. Curvas características:

Las tres curvas características de un motor, expresan pues, el comportamiento del mismo en cualquiera de los regímenes.

A) El Par Motor

Es el par desarrollado por el motor en cada instante y medido en el final del cigüeñal, volante de inercia o primario del embrague. Se produce debido a la combustión del carburante en los cilindros, por lo que, en general, cuanto más se apriete el acelerador mayor será el par obtenido.

El Par Motor Máximo, que es el dato habitualmente proporcionado por los fabricantes, es la máxima fuerza de giro que puede proporcionar el motor. Se da solamente en unas condiciones determinadas:

– Plena carga: acelerador pisado al 100%.

– Régimen de revoluciones de motor intermedio, que es aquel en el que se consigue la optimización de diversos factores, entre ellos el rendimiento del turbo y la combustión.

Por lo común, la curva del par motor tiene un trazado mucho más llano que la de la potencia. También crece al aumentar las revoluciones del motor, pero su progresión es mucho menor. Además, el punto de par motor máximo corresponde a un régimen de rotación muy inferior al de potencia máxima. Una vez alcanzado su límite más alto la curvatura decrece, pero menos rápidamente que la de potencia.

El régimen de par motor máximo es siempre inferior al de potencia máxima.

B) Potencia

La curva de potencia crece en progresión casi constante hasta un valor determinado, que indica el régimen de potencia máxima. Luego decrece rápidamente hasta el límite máximo de utilización. El descenso de potencia más allá de dicho valor es debido a la disminución del rendimiento volumétrico del motor. El punto de potencia máxima corresponde, por tanto, a un régimen de revoluciones del cigüeñal inferior al máximo permitido. En general, cuanta menor curvatura tiene el trozo de línea comprendido entre el límite mínimo de utilización y el régimen de potencia máxima, tanto más elástico es el funcionamiento del motor.

Aplicando la fórmula:

Potencia máximaes la potencia efectiva máxima con el motor funcionando a plenos gases, es decir la que corresponde a la ordenada máxima de la curva característica de potencia.

A la velocidad del motor correspondiente a esta potencia se le llama “velocidad de régimen máximo” o simplemente “velocidad de régimen”.

Potencia nominal.- El concepto de potencia nominal es análogo al de potencia máxima, no está perfectamente precisada y suele ser el constructor del motor el que la fije en el banco de pruebas.

C) Consumo específico de combustible.

Un desarrollo aproximadamente inverso al de la curva del par es el de la curva del consumo específico. Al aumentar las revoluciones del motor dicha curva decrece, con lentitud, desde el régimen de utilización mínima hasta un cierto límite, que corresponde al punto de consumo mínimo. En general, este límite está comprendido en el intervalo que separa el régimen de par máximo del de la potencia máxima. La curva vuelve luego a subir gradualmente hasta el valor de utilización máxima del motor.

Los motores Diesel tienen su punto de menor consumo específico a velocidades de rotación más altas, por lo que en este caso, lo más conveniente, es utilizarlo cerca de la potencia máxima.

ENSAYO TIPO: CurvasDEUTZ –FAHR AX 4.140 DOBLE TRACCION

DETERMINACIÓN DE LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR

1. CURVA CARACTERÍSTICA POTENCIA

CURVAS COMPLETAS DEL MOTOR DEUTZ –FAHR AX 4.140 DT

Régimen (rpm) Potencia (CV)

1552 102.29

1607 106.51

1627 108.1

1675 112

1774 119.49

1883 124.11

1973 127.87

2196 133.96

2251 137.33

2293 119.04

2310 89.32

2332 60.32

2389 30.96

2411 0

CURVA CARACTERÍSTICA POTENCIA

1552 1607 1627 1675 1774 1883 1973 2196 2251 2293 2310 2332 2389 24110

20

40

60

80

100

120

140

160

102.29106.51 108.1

112119.49

124.11127.87

133.96137.33

119.04

89.32

60.32

30.96

0

Potencia (CV)

Regimen Motor (rpm)

Pote

ncia

(cv)

2. CURVA CARACTERÍSTICA PAR MOTOR

CURVAS COMPLETAS DEL MOTOR DEUTZ –FAHR AX 4.140 DT

Régimen (rpm) Par Motor (Nm)

1552 462.84

1607 465.39

1627 466.66

1675 469.21

1774 473.04

1883 462.84

1973 455.19

2196 428.41

2251 428.21

2293 364.66

2310 271.58

2332 181.69

2389 91.8

2411 0

CURVA CARACTERÍSTICA PAR MOTOR

1552 1607 1627 1675 1774 1883 1973 2196 2251 2293 2310 2332 2389 24110

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

462.84 465.39 466.66 469.21 473.04462.84 455.19

428.41 428.21

364.66

271.58

181.69

91.8

0

Par Motor (Nm)

Regimen Motor (rpm)

Par M

otor

(Nm

)

3. CURVA CARACTERÍSTICA CONSUMO ESPECÍFICO

CURVAS COMPLETAS DEL MOTOR DEUTZ –FAHR AX 4.140 DT

Régimen (rpm) C. Especifico (g/cvh)

1552 156.1

1607 153

1627 157.1

1675 156.3

1774 148.5

1883 150.3

1973 147.9

2196 162.8

2251 162.4

2293 162.4

2310 175.2

2332 197.2

2389 277.9

2411

CURVA CARACTERÍSTICA CONSUMO ESPECÍFICO

1552 1607 1627 1675 1774 1883 1973 2196 2251 2293 2310 2332 2389 24110

50

100

150

200

250

300

156.1 153 157.1 156.3148.5 150.3 147.9

162.8 162.4 162.4175.2

197.2

277.9

0

Consumo Especifico (g/cvh)

Regimen Motor (rpm)

Cons

umo

Espe

cific

o (g

/cvh

)

DETERMINACION DE LA ZONA DE ACION DEL REGULADOR (ZAR) Y RESERVA PAR MOTOR

Además de la curva de Par y de Potencia, se suele dar la curva de Consumo Específico en función del régimen de giro.

Para cada una de las parejas de valores anteriormente mencionados, se tienen otras tantas para la potencia efectiva a cada régimen, que representadas en el mismo diagrama determinan la curva característica de potencia.

Análogamente se procede con el consumo específico (gr/CV.h.) en función del régimen.

Las tres curvas características de un motor, expresan pues, el comportamiento del mismo en cualquiera de los regímenes.

La potencia aumenta al elevarse la velocidad del motor hasta alcanzar un valor máximo, a partir del cual disminuye aunque aumentemos la velocidad de giro del motor, hasta llegar a anularse.

El régimen de par motor máximo es siempre inferior al de potencia máxima.

CUADRO DE RELACION POTENCIA, PAR MOTOR Y CONSUMO ESPECÍFICO

Reg. Motor (rpm) Potencia (CV) Par Motor (Nm) Consumo Especifico (g/cvH)1552 102.29 462.84 156.11607 106.51 465.39 1531627 108.1 466.66 157.11676 112 469.21 156.31774 119.49 473.04 148.51883 124.11 462.84 150.31973 127.87 455.19 147.92196 133.96 428.41 162.82251 137.33 428.21 162.42293 119.04 364.66 162.42310 89.32 271.58 175.22332 60.32 181.69 197.22369 30.96 91.8 277.92411 0 0

III. RESULTADOS

A. ZONA DE ACCION DEL REGULADOR

La zona de acción del regulador o zona de carga parcial está comprendida entre el régimen máximo y el régimen nominal.

(2411 – 2251)= 160 rpm

Si: 2411 ----------- 100% 160 ----------- X ZAR = 6.7%

B. LA RESERVA DE PAR

Característica que aprecia la elasticidad del motor y que, indica en tanto por ciento la reserva del par motriz que dispone funcionando a la potencia nominal:

Se trata de una de las características más importantes utilizadas para definir las características del motor de un tractor. Indica, en porcentaje, la reserva de par que un motor dispone cuando este funciona al régimen de potencia nominal:

%Reserva de Par=473.04−( 473.04−428.21 )

(473.04−428.21 )

%Reserva de Par=9.8

La reserva de par permite al motor el soportar un aumento porcentual de la carga solicitada, sin que el conductor se vea obligado a cambiar de velocidad, en trabajos de tracción, o a reducir el avance para el caso de trabajos con la tdf. Cuanto menor sea la reserva de par de un motor, mayor deberá ser el número de relaciones de la caja de cambios. Según los casos, los motores de los tractores pueden presentar reservas de par que pueden variar de un modelo a otro entre el 5 y el 50%; los valores comprendidos entre 15 y 35% son considerados como buenos, y por encima del 35% muy bueno (muy poco frecuentes).

EL INTERVALO DE UTILIZACIÓN

El intervalo de utilización de un motor corresponde a la variación del régimen entre el punto de potencia nominal y el punto de par máximo. En el motor ensayado el régimen nominal es de 2251 rpm y el régimen de par máximo es de 1774 rpm. El intervalo de utilización será:

2251-1774= 477 rpm

ZONA DE ACION DEL REGULADOR (ZAR) Y RESERVA PAR MOTOR

1552 1607 1627 1676 1774 1883 1973 2196 2251 2293 2310 2332 2369 24110

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Par Motor (Nm)Consumo Especifico (g/cvh)Potencia (CV)

IV. BIBLIOGRAFIA

Álvarez Mejía, F. (s.f.) Potencia en Tractores. Notas de clase curso de maquinaria y mecanización agrícola. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Facultad de Ciencias Agropecuarias. 209 p.

Cortes Marín, E. A. (s.f.) Motores de combustión interna: componentes y funcionamiento. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Facultad de Ciencias Agropecuarias. 209 p.

Ortiz Arévalo, F. J. (2009) Maquinaria agrícola. El tractor agrícola. Escuela Nacional de Agricultura “Roberto Quiñónez”.

Ensayo de tractor en banco DEUTZ –FAHR AX 4.140 DOBLE TRACCIONDatos y metodología enseñada en clase

Conclusiones.

El par y la potencia son dos indicadores del funcionamiento del motor, dándonos información de cuanta fuerza puede generar y con qué rapidez puede trabajar un motor.

El par máximo es la máxima fuerza de giro que puede desarrollar el motor a una determinada velocidad de giro.