estado del arte sobre motores 2t de ignicion por chispa

METODOLOGAS PARA LA EVALUACIN TERICA Y EXPERIMENTAL DE LA COMBUSTIN EN MOTORES DE DOS TIEMPOS (2T) DE IGNICIN POR CHISPA (ICH) DE PEQUEA CILINDRADA.

HOLMAN LEONEL SANTANA MORENO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERAS FSICO-MECNICASESCUELA DE INGENIERA MECNICABUCARAMANGA201521

METODOLOGAS PARA LA EVALUACIN TERICA Y EXPERIMENTAL DE LA COMBUSTIN EN MOTORES DE DOS TIEMPOS (2T) DE IGNICIN POR CHISPA (ICH) DE PEQUEA CILINDRADA.

HOLMAN LEONEL SANTANA MORENOTrabajo de grado presentado como requisito para optar al ttulo de Ingeniero Mecnico

DirectorJORGE LUIS CHACN VELASCOIngeniero mecnico, PhD

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERAS FSICO-MECNICASESCUELA DE INGENIERA MECNICABUCARAMANGA2015

Nota escaneada

ENTREGA DE TRABAJOS DE GRADO, TRABAJOS DE INVESTIGACION O TESIS Y AUTORIZACIN DE SU USO A FAVOR DE LA UIS

Yo, HOLMAN LEONEL SANTANA MORENO, mayor de edad, vecino de Bucaramanga, identificado con la Cdula de Ciudadana nmero 1.101.176.972 expedida en Puente Nacional, Santander, actuando en nombre propio, en mi calidad de autor del trabajo de grado, del trabajo de investigacin, o de la tesis denominada(o): METODOLOGAS PARA LA EVALUACIN TERICA Y EXPERIMENTAL DE LA COMBUSTIN EN MOTORES DE DOS TIEMPOS (2T) DE IGNICIN POR CHISPA (ICH) DE PEQUEA CILINDRADA. hago entrega del ejemplar respectivo y de sus anexos de ser el caso, en formato digital o electrnico (CD o DVD) y autorizo a LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER, para que en los trminos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, decisin Andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995 y dems normas generales sobre la materia, utilice y use en todas sus formas, los derechos patrimoniales de reproduccin, comunicacin pblica, transformacin y distribucin (alquiler, prstamo pblico e importacin) que me corresponden como creador de la obra objeto del presente documento. PARGRAFO: La presente autorizacin se hace extensiva no slo a las facultades y derechos de uso sobre la obra en formato o soporte material, sino tambin para formato virtual, electrnico, digital, ptico, uso en red, Internet, extranet, intranet, etc., y en general para cualquier formato conocido o por conocer.

EL AUTOR ESTUDIANTE, manifiesta que la obra objeto de la presente autorizacin es original y la realiz sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de su exclusiva autora y detenta la titularidad sobre la misma. PARGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamacin o accin por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la obra en cuestin, EL AUTOR / ESTUDIANTE, asumir toda la responsabilidad, y saldr en defensa de los derechos aqu autorizados; para todos los efectos la Universidad acta como un tercero de buena fe.

Para constancia se firma el presente documento en dos (02) ejemplares del mismo valor y tenor, en Bucaramanga , a los veintisis das (26) del mes de Agosto del ao Dos Mil Quince 2015

EL AUTOR / ESTUDIANTE:

Nombre

HOLMAN LEONEL SANTANA MORENO

AGRADECIMIENTOS

A mis padres, hermanos y personas que estuvieron presente en el proceso de elaboracin de este trabajo de grado.

Al profesor Jorge Luis Chacn por ser mi director de proyecto, tutor y gua durante este proceso, al profesor Gustavo Cho y el profesor Jorge Villamizar quienes me guiaron en el transcurso de las materias de maestra.

Holman Leonel Santana Moreno

Tabla de contenido

Pg.

INTRODUCCIN131. FORMULACIN DEL PROBLEMA152. JUSTIFICACIN173. OBJETIVOS183.1 OBJETIVO GENERAL183.1.1 Objetivos especficos184. MARCO TERICO204.1 HISTORIA204.2 FUNCIONAMIENTO204.3 PARTES DE UN MOTOR224.3.1 Cigeal224.3.2 Pistn224.3.3 Biela.234.3.4 Culata.244.3.5 Bloque244.3.6 Carburador.254.3.7 Buja de encendido.254.3.8 Lamina.264.4 MODELOS DE COMBUSTIN TERMODINMICOS264.4.1 Modelo o termodinmico264.4.2 Modelo multidimensional.274.4.3 Modelos cuasi-dimensionales o fenomenolgicos274.5 TIPOS DE ENSAYOS.274.5.1 Ensayo de investigacin284.5.2 Ensayo de desarrollo.284.5.3 Ensayo de produccin285. DISEO METODOLGICO295.1 HIPTESIS295.2 ACTIVIDADES A DESARROLLAR305.2.1 Estado del arte.305.2.2 Diseo del banco de pruebas.305.2.3 Diseo estructural de la bancada para el motor.325.2.4 Construccin del banco.326. VARIABLES, CRITERIOS E INDICADORES336.1 VARIABLES.336.2 CRITERIOS346.3 INDICADORES357. RESULTADOS.367.1 MATEMTICAS AVANZADAS367.2 SEMINARIO DE INVESTIGACIN I377.3 ESTADO DEL ARTE.377.4 RECOMENDACIONES PARA EL DISEO458. CONCLUSIONES47BIBILIOGRAFA48

LISTA DE FIGURAS

Pg.

Figura 1. Ciclos termodinmicos de un motor 2T21Figura 2. Cigeal de un motor 2T22Figura 3. Pistn de un motor 2T23Figura 4. Biela de un motor 2T23Figura 5. Culata de un motor 2t24Figura 6. Bloque de un motor 2T24Figura 7. Carburador25Figura 8. Lamina....25

GLOSARIO

ANSIS: software que permite predecir cmo se comportara un determinado producto bajo un entorno real.CIGEAL: eje que convierte el movimiento vertical de los pistones en movimiento circular.COMBUSTIN: es una reaccin qumica de oxidacin donde se desprende una gran cantidad de energa en forma de calor, donde se pasa de energa qumica a energa calorfica.CULATA: tambin llamada cabeza de cilindros donde se realiza el movimiento de las vlvulas de escape y admisin.DINAMMETRO: es un instrumento capaz de medir fuerzas, cuyo funcionamiento se basa en la ley de Hooke, siendo las deformaciones proporcionales a las fuerzas.IGNICIN: en motores es el instante donde a travs de una chispa para el caso de motores a gasolina el combustible de incendia y empieza la combustin.LABVIEW: es un software especializado para instrumentacin y control.MONOCILNDRICO: motor que consta de un solo pistn el cual se desplaza entre dos puntos un mximo llamado punto muero superior (PMS) y un mnimo llamado punto muerto inferior (PMI) en un cilindro.MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA: es una maquina trmica alternativa que obtiene energa mecnica directamente de energa qumica, la cual se convierte en energa calorfica, todo esto sucede en la cmara de combustin de ah el nombre de combustin interna.PAR MOTOR: el momento de fuerza que ejerce un motor en su eje de transmisin de potencia.PISTN: embolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos o anillosSENSOR: dispositivo que detecta una accin externa o interna determinada y la transmite adecuadamente a un elemento que registra o efecta una accin.SENSOR PTICO: aquellos sensores que detectan diferentes factores a travs de un lente ptico.SOLIDWORKS: es una herramienta de diseo en la cual se puede crear modelos mecnicos, piezas, dando la oportunidad de simular en ellas diferentes situaciones, tales como, materiales, cargas entre otras, para obtener una serie de informacin necesaria para la validacin de un modelo o pieza.TACMETRO: mide las revolucin por minuto (RPM), en los motores.TORQUE: momento ejercido por una fuerza en el eje de transmisin de potencia.TRANSDUCTOR: dispositivo capaz de convertir un determinado tipo de energa de entrada, a otra diferente a la salida.VELOCIDAD DE ROTACIN: se define como el ngulo girado por unidad de tiempo en el cigeal.

RESUMEN

TITULO: METODOLOGIS PARA LA EVALUACIN TERICA Y EXPERIMENTAL DE LA COMBUSTIN EN MOTORES DE DOS TIEMPOS (2T) DE IGNICIN POR CHISPA (ICH) DE PEQUEA CILINDRADA[footnoteRef:1]. [1: Trabajo de grado ]

AUTOR: HOLMAN LEONEL SANTANA MORENO[footnoteRef:2] [2: Facultad de Ingenieras Fsico-mecnicas. Escuela de Ingeniera Mecnica. Director: Jorge Luis Chacn Velasco ]

PALABRAS CLAVE: Combustin, Motores 2T, Ignicin por chispa.

DESCRIPCIN: Actualmente en la regin nororiental de Colombia no se disponen bancos de pruebas que permitan el desarrollo de proyectos e investigaciones, que permitan el estudio del rendimiento y desempeo de la maquinaria utilizada en el rea agroindustrial, entra las que se encuentran los motores 2T de ICH, que generalmente son de cilindradas no superiores a 60cc (centmetros Cbicos), por lo cual el objetivo de este proyecto es realizar una evaluacin tanto terica como experimental, a travs de un desarrollo de un estado del arte sobre el tema, plantear algunas sugerencias para el diseo de ser posible la continuacin del proyecto; se enfoc principalmente en los mtodos desarrollados en investigaciones anteriores, realizando bsqueda sobre proyectos que contengan informacin sobre la medicin de las variables comunes en los motores como lo son el par motor, potencia, emisiones de gases entre otros, adems de las ms complicadas de censar que son la presin y temperatura en la cmara de combustin, el proyecto est enfocado para desarrollar en el banco que se desea implementar en el laboratorio situado en el Parque tecnolgico Guatiguar (PTG), lo cual varia muchas de las condiciones del alcance del proyecto, por lo cual se desarroll hasta la etapa del estado del arte hasta que se encuentre mejor delimitado el proyecto para futuras investigaciones; beneficiando as al os estudiantes de pregrado y posgrado de ingeniera mecnica de la UIS y a la regin nororiental de Colombia en general.

ABSTRACT

TITLE: METHODOLOGIES FOR EVALUATION THEORICAL AND EXPERIMENTAL OF THE COMBUSTION IN TWO-STROKE ENGINE (2T) OF SPARK IGNITION (ICH) SMALL-DISPLACEMENT EVALUATION.[footnoteRef:3] [3: Degree Work]

AUTHOR: HOLMAN LEONEL SANTANA MORENO[footnoteRef:4] [4: Faculty of Physical and mechanical engineering. School of Mechanical Engineering. Director: Jorge Luis Chacon Velasco.]

KEY WORDS: Combustion, Engines 2T, ignition spark

DESCRIPTION: Currently in northeastern Colombia no benchmarks that allow the development of projects and research, allowing the study of the performance and performance of the machinery used in the agribusiness area, which are entering the ICH Q2 engines are available, they are generally not higher than 60cc (cubic centimeters) displacements, so the goal of this project is to conduct a theoretical and experimental evaluation through development of a state of the art on the subject, make suggestions for design if possible continuation of the project; It focused primarily on the methods developed in previous research, performing search on projects that contain information on the measurement of the common variables engine such as torque, power, gas emissions among others, in addition to the more complicated census which are pressure and temperature in the combustion chamber, the project is aimed to develop in the bank to be implemented in the laboratory in the Guatiguar (PTG) Technology Park, which varies many conditions of the project scope, by which it was developed to the stage of state of the art until the project for further research be better defined; thereby benefiting the years undergraduate and graduate mechanical engineering from UIS and the northeastern region of Colombia in general.

INTRODUCCIN

En el sector colombiano se concentra alrededor de un 24% [footnoteRef:5] de la poblacin colombiana segn estudios del Departamento Administrativo Nacional de Estadstica (DANE), y en el departamento de Santander el rea agropecuaria es una actividad econmica que tiene una participacin del 4.5% en el Producto Interno Bruto (PIB)[footnoteRef:6], segn el Ministerio de Comercio, Industria y Turismo. Por Lo tanto, el rea agroindustrial es un sector importante de la economa tanto departamental como nacional, en la cual se realizan una serie de actividades, por ejemplo: Produccin de hortalizas, leche y carne, entre otras actividades. [5: COLOMBIA. PORTAFOLIO.CO. cuntos campesinos hay?. Csar, Caballero [en lnea] MINCIT. [Bogot: Colombia] MinCIT, Julio 2013. [citado : 1 de Agosto 2015] Disponible en internet: http://www.portafolio.co/columnistas/cuantos-campesinos-hay.] [6: COLOMBIA. MINISTERIO DE COMERCIO INDUSTRIA Y TURISMO. Perfil econmico: Departamento de Santander. Oficina de Estudios Econmicos. [en lnea] MINCIT. [Bogot: Colombia] MinCIT, Julio 2015. [citado: 1 Agosto 2015] Disponible en Internet: www.mincit.gov.co/descargar.php?id=71251]

En sector agrcola se utilizan una serie de mquinas, incluidas los motores de dos tiempos (2T) de Ignicin por Chispa (ICH), por ejemplo: Guadaadoras, motosierras, motobombas entre otras. Estas mquinas, generalmente son de pequea cilindrada y baja potencia. Actualmente a este tipo de motor no se le mide el desempeo en condiciones del rea Metropolitana de Bucaramanga (AMB) y en condiciones especficas del rea rural, debido a que no se cuenta con la infraestructura necesaria para realizar las pruebas y ensayos necesarios para determinar el rendimiento de dichos motores.

El propsito de este proyecto conjuntamente con cursar las asignaturas seminario de investigacin I y matemticas avanzadas del programa de Maestra en Ingeniera Mecnica, es entregar un estado del arte que sea la base para futuras investigaciones en el tema, facilitando la obtencin de informacin y permitiendo conocer que estudios cientficos y avances tecnolgicos similares que se han realizado hasta el momento, en el pas y en el mbito internacional.

Otro aporte que se desea realizar, durante esta modalidad de proyecto es dar las recomendaciones para el diseo de un banco de pruebas a utilizarse en el Parque Tecnolgico Guatiguar (PTG), el cual permitir a los estudiantes de la Escuela Ingeniera Mecnica (EIM) y de carreras afines de pregrado y posgrado de la Universidad Industrial de Santander (UIS), evaluar este tipo de motores, sin tener la necesidad de ir a otros lugares, debido a que actualmente en la regin no se cuenta con un banco de estas caractersticas.

1. FORMULACIN DEL PROBLEMA

El rea agroindustrial es una parte importante en la economa tanto local como nacional, debido a que por tradicin Colombia es un pas productor de alimentos y maderero, donde se utilizan una serie herramientas y mquinas que disponen de motores de 2T de ICH de pequea cilindrada y baja potencia, a los cuales no se les realizan las pruebas y ensayos necesarios, para medir su desempeo y rendimiento, siendo un problema debido a que no se le ha prestado la debida atencin, de investigar sobre nuevas alternativas de energa renovables como, por ejemplo, los biocombustibles.

Otro problema es que actualmente en la UIS no se cuenta con un banco de pruebas especializado para motores de esta clase, que permita capacitar de forma idnea a los estudiantes de EIM de la UIS, y que permitan realizar investigaciones relevantes para el desarrollo de la regin y del pas. Adems, en la regin tampoco se cuenta con un banco en el que se pueda medir el desempeo en estos motores.

Por consiguiente, se requiere de una instalacin experimental que permita la medicin del par motor, la velocidad de rotacin, la potencia y las emisiones de Dixido de Carbono (CO2), Monxido de Carbono (CO), Oxigeno (O2), Hidrocarburos no Quemados (HC) y que adems, permita medir la Temperatura y la Presin en la cmara de combustin del motor, debido a que este tipo de mediciones son las ms difciles de llevar a cabo por la complejidad de las pruebas, siendo un inconveniente debido a que el proceso de combustin es muy importante para el desempeo y rendimiento de un motor.

Por consiguiente, en este proyecto se plantean los siguientes interrogantes:

Es posible en la regin nororiental de Colombia y especficamente en la UIS, implementar un laboratorio para medir el desempeo y rendimiento de los motores de 2T de ICH de pequea cilindrada?

Cules seran las caractersticas de los equipos e instrumentacin necesaria para medir el desempeo y rendimiento de este tipo de motores mediante la presin y temperatura en la cmara de combustin?

2. JUSTIFICACIN

En el pas se han realizado una gran variedad de estudios sobre motores de Disel y de gasolina, utilizados principalmente en la industria automotriz, los cuales poseen una cilindrada relativamente grande, comparados a los usados en la industria agroindustrial los cuales generalmente no superan los 60 centmetros cbicos (CC) de cilindrada. A este tipo de motores de 2T no se le ha presentado la suficiente atencin e importancia, lo que representa un vaco, debido a que el rea agroindustrial es una parte muy importante en la economa colombiana. Tambin a esta clase de motores no se les han realizado los estudios adecuados para evaluar su desempeo y rendimiento a nivel local, debido a que en la regin no hay un banco de pruebas lo suficientemente confiable que permita medir las variables tpicas tales como: Velocidad de rotacin, Par motor, Potencia, Emisiones de CO, CO2, O2 y HC, Presin y Temperatura en cmara de combustin.

Con este proyecto se busca beneficiar a la comunidad educativa de la UIS, debido que el banco podra ser instalado en el laboratorio que se implementar en la sede de PTG, este laboratorio ser utilizado por estudiantes de pregrado y posgrado de la EIM y estudiantes de carreras afines, que estn desarrollando proyectos similares, evitando la necesidad de recurrir a laboratorios que se encuentran en regiones lejanas a Bucaramanga. Tambin podr ser utilizado por el sector agroindustrial interesado en la produccin de biocombustibles, por ejemplo, CENICAA, CENIPALMA, ECOPETROL, etc.

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Contribuir a la misin del programa de Ingeniera Mecnica, basndose en el compromiso que infunde ser miembro de la comunidad de la Universidad Industrial de Santander, aplicando los conocimientos adquiridos, en las asignaturas de maestra a cursar, a travs de las metodologas para la evaluacin terica y experimental de la combustin en motores de 2T de ICH de pequea cilindrada y baja potencia.

3.1.1 Objetivos especficos

Cursar las materias de MATEMTICAS AVANZADAS Y SEMINARIO DE INVESTIGACIN I, en la modalidad de proyecto de grado de cursos de maestra o doctorado.

Realizar la revisin del estado del arte y el anlisis de los diferentes modelos para el estudio de la combustin en motores de 2T de ICH de pequea cilindrada y baja potencia.

Dar recomendaciones para el diseo de un banco de pruebas para el estudio de la combustin en motores 2T de ICH pequea cilindrada, midiendo las siguientes variables:

Velocidad de rotacin Par motor Potencia Emisiones de CO, CO2, O2 y HC Presin y temperatura en cmara de combustin.4. MARCO TERICO

4.1 HISTORIA

Los primeros motores de combustin interna alternativos de gasolina que sentaron las bases de los que conocemos hoy fueron construidos casi a la vez porKarl BenzyGottlieb Daimler. Los intentos anteriores de motores de combustin interna no tenan la fase de compresin, sino que funcionaban con una mezcla de aire y combustible aspirada o soplada dentro durante la primera parte del movimiento del sistema. La distincin ms significativa entre los motores de combustin interna modernos y los diseos antiguos es el uso de lacompresin.[footnoteRef:7] [7: FUENTES, Kevin. Motor a gasolina (combistion interna). [en lnea]. Abril 2011. [citado 1 Agosto 2015]. Disponible en internet. http://vekinandres.blogspot.com/2011/04/motores-gasolina-combustion-interna.html]

4.2 FUNCIONAMIENTO

El principio general del motor de dos tiempos es la reduccin de la duracin de los periodos de absorcin de combustible y de expulsin de gases a una parte mnima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operacin requiera un tiempo completo. El diseo ms simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de vlvulas de cabezal, las vlvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistn hacia atrs). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a travs del orificio de aspiracin cuando el pistn est en la posicin ms alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresin, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistn llega al final de la fase. A continuacin, el pistn se desplaza hacia atrs en la fase de explosin, abriendo el orificio de expulsin y permitiendo que los gases salgan de la cmara.[footnoteRef:8] [8: Ibid]

Figura 1. Ciclos termodinmicos de un motor 2T

Produccin de la chispaIgnicinCombustin

ExpansinBarrido de los gasesAdmisin de nueva mezcla

Fuente: Tomado de : MOTO 125.cc. El motor de 2 tiempos en plan fcil. 2010 Disponible en Internet.[footnoteRef:9] [9: CUADRA, Antonio. El motor de 2 tiempos en plan fcil. MOTO 125.cc: Revista Web especializada en motos sin carnet. [en lnea] Moto 125.cc [Barcelona: Espaa] . CMP SRL - Moto 125cc, 2010. [citado 10 marzo 2015] Disponible en Internet: http://www.moto125.cc/f125cc/reportajes/tenica/item/82-reportajeelmotorde2tiemposenplanfacil?pop=1&tmpl=component&print=1]

4.3 PARTES DE UN MOTOR

4.3.1 Cigeal. Tambin se denomina eje motor o rbol motor. Consiste en un eje acodado en el que, a travs de su unin con la biela, se transforma el movimiento lineal del pistn en

Figura 2. Cigeal de un motor 2T

Fuente: Tomado de : MOTO 125.cc. El motor de 2 tiempos en plan fcil. 2010 Disponible en Internet.[footnoteRef:10] [10: Ibid]

4.3.2 Pistn. Es el elemento mvil que se desplaza en el interior del cilindro. Recibe directamente la fuerza de expansin de los gases durante la combustin, lo que le obliga a desplazarse con un movimiento lineal alternativo, (Figura 3)

Figura 3. Pistn de un motor 2T


4.3.3 Biela. Est sometida a grandes esfuerzos como son la traccin, flexin y compresin.Forma parte de la cadena cinemtica encargada de transformar el movimiento lineal alternativo del pistn en un movimiento rotativo.

Figura 4. Biela de un motor 2T


4.3.4 Culata. Es la pieza que sirve de cierre de los cilindros, formndose generalmente en ella las cmaras de combustin. En la culata se instalan las vlvulas de admisin y escape, los colectores de admisin y escape, los balancines, el rbol de levas.

Figura 5. Culata de un motor 2T

Fuente: Tomado de : MOTO 125.cc. El motor de 2 tiempos en plan fcil. 2010 Disponible en Internet[footnoteRef:13] [13: Ibid]

4.3.5 Bloque. Es la pieza del motor donde van alojados los cilindros, pistones bielas y es el que sostiene al cigeal, el cual va tapado por arriba por la culata y por debajo por el Carter.

Figura 6. Bloque de un motor 2T


4.3.6 Carburador. Atomizando la mezcla de combustible y aire suministrando y controlando el paso de combustible al motor.

Figura 7. Carburador para un motor 2T


4.3.7 Buja de encendido. Es un electrodo recubierto que se encarga de administrar la chispa que va a producir la ignicin en la cmara de combustin.

Figura 8. Buja


4.3.8 Lamina. Es la vlvula que abre o cierra el flujo entrante de mezcla de combustible entrante del carburador al Carter del motor.

Figura 9. Lamina para un motor 2T


4.4 MODELOS DE COMBUSTIN TERMODINMICOS

Estos modelos son utilizados para el desarrollo de herramientas matemticas para predecir y calcular los parmetros en los motores tales como par motor, potencia velocidad de rotacin temperatura y presin de la cmara de combustin entre otros, ya que estos aportan las ecuaciones necesarias para el desarrollo de dichas herramientas, entre los modelos se encuentran.

4.4.1 Modelo o termodinmico. Fueron elaborados para predecir las condiciones de operacin de los motores de combustin interna tales como presin, par motor potencia velocidad de rotacin entre otros, basndose en la primera ley de la termodinmica, donde siguen el estado termodinmico y de fluidos en cada una de las etapas de funcionamiento, donde se emplea una serie de suposiciones en la elaboracin del modelo.

4.4.2 Modelo multidimensional. Tienen el potencial de descubrir individualmente cada uno de los fenmenos y fsicos y qumicos que tienen lugar en la inyeccin-combustin, el cual se basa en la resolucin numrica de las ecuaciones diferenciales que se presentan en la cmara de combustin.[footnoteRef:18] [18: GARCA, Gabriel. Herramienta computacional para el clculo de parmetros de desempeo de un motor disel id de cuatro tiempos. Trabajo de grado (Magister en Ingeniera mecnica). Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. Facultad de ingenieras fsico mecnicas. 2013. p. 26- 27]

4.4.3 Modelos cuasi-dimensionales o fenomenolgicos. Incluyen los aspectos de un modelo cero-dimensional pero adems incluyen un aspecto geomtrico caracterstico del proceso (como la geometra del chorro), o detalles especiales para cada uno de los fenmenos presente en la combustin (atomizacin, evaporacin, mezcla de combustibles), particionando la cmara de combustin en segmentos los cuales haciendo necesario la resolucin de las ecuaciones de masa y conservacin de energa para cada uno de los segmentos.[footnoteRef:19] [19: Ibid p. 30]

4.5 TIPOS DE ENSAYOS.

Son una clase de pruebas los cuales de usan de acuerdo a la necesidad o de lo que se desee medir, estos a diferencias de los modelos se usan para la implementacin de los bancos de pruebas de los cuales se tienen.4.5.1 Ensayo de investigacin. Se realizan para en espacios equipados con celdas de ensayos siendo el objetivo el anlisis del rendimiento alguno de los procesos del mismo, por lo que es necesario una instrumentacin sofisticada. En el cual se mide por lo generalmente las siguientes variables.

Par motor Potencia Presin media efectiva Consumo de combustible Rendimientos

4.5.2 Ensayo de desarrollo. Es el tipo de ensayo de segn la necesidad de la empresa donde lo importante es la bsqueda del desarrollo de los fenmenos fsicos y qumicos que se presentan tales como:

Evolucin de las presiones en el cilindro Composicin de los gases de escape Perdidas de calor

4.5.3 Ensayo de produccin. Son para los motores elaborados en serie, sirviendo para controlar las caractersticas que corresponden a los prototipos, efectuados en un mismo periodo de rodaje o asentamiento del motor, por lo cual la instrumentacin necesaria es simple.5. DISEO METODOLGICO

5.1 HIPTESIS

Es til el desarrollo del estado del arte sobre las metodologas para la evaluacin terica y experimental de motores de combustin interna de dos tiempos (2T) de ignicin por chispa (ICH), de pequea cilindrada.

Es viable el diseo e implementacin que ser llevada a cabo en el laboratorio en el parque tecnolgico Guatiguar (PTG), el cual debe estar dirigido para los estudiantes de pregrado y posgrado de ingeniera mecnica de la UIS, permitiendo capacitarse en la evaluacin de dichos motores adems que permita investigar y validar futuros proyectos de investigacin sobre el tema.

Es til el desarrollo de un modelo computacional para el clculo de parmetros, y caractersticas de un motor 2T de ICH se espera trabajar bajo la suposicin de que no se presenta en ningn momento en la cmara de combustin perdidas de calor, en otras palabras que se va a estar trabajando con un sistema adiabtico.

Es posible realizar los ensayos o pruebas para que los estudiantes de pregrado y posgrado de la escuela de ingeniera mecnica de la UIS, puedan utilizar el banco de forma correcta.

5.2 ACTIVIDADES A DESARROLLAR

5.2.1 Estado del arte. Desarrollo del estado del arte sobre investigaciones de metodologas para la evaluacin terica y experimental de motores de combustin interna dos tiempos (2T), de ignicin por chispa (ICH) de pequea cilindrada.

En este punto las actividades a desarrollar son: Consulta bibliogrfica Seleccin de la informacin til sobre el tema Organizar la informacin recaudada a travs de un estado del arte

5.2.2 Diseo del banco de pruebas. El banco de pruebas deber ser capaz de medir las siguientes variables.

Presin y temperatura en la cmara de combustin Par motor Potencia Velocidad de rotacin Emisiones de CO2, CO, O2 e hidrocarburos no quemados Bancada para el motor y los dems sensores

Las actividades a llevar a cabo son:

A travs del estado del arte y otros documentos observar las diferentes soluciones planteadas por parte de los investigadores, para seleccionar una serie de opciones para los sensores necesarios.

Realizar un anlisis de viabilidad de cada una de las opciones de acuerdo a variables tales como rango de operacin, precio, durabilidad, mantenimiento y practicidad de implementacin.

El sensor de temperatura, observar cuales son los rangos de temperatura que comnmente maneja un motor y determinar si el sensor disponible en el laboratorio de motores de la EIM de la UIS trabaja en el rango requerido, de no ser posible, buscar que sensor se debe utilizar para las mediciones.

Para el sensor de presin en cmara de combustin, consultar las presiones comunes en motores y que tipo de sensores trabajan a estas presiones.

Determinar si el dinammetro que se encuentra en el laboratorio de EIM es apto para las mediciones de par motor y de potencia requerida y como este se debe acoplar al banco de pruebas.

Determinar si el equipo disponible en la escuela para la medicin de gases es el indicado para el banco de pruebas a realizarse y como este se debe adecuar, de no ser posible seleccionar el sensor necesario para las mediciones pertinentes.

5.2.3 Diseo estructural de la bancada para el motor.

Realizar los clculos necesarios para las vigas y columnas de la bancada para el motor, que sean capaces de soportar las vibraciones y el peso del motor.

Diseo y simulacin en Ansis.

Realizar los programas o circuito necesario para la medicin de los datos, dependiendo los sensores utilizados.

Dado el caso que se trabaje con transductores, que es el dispositivo ms probable para la medicin de la presin en cmara de combustin, como para otro sensor ser necesario, conseguir una tarjeta de adquisicin de datos y realizar la interfaz en LabView para el computador, que permita observar los datos en el computador.

5.2.4 Construccin del banco. De llegar a la etapa de implementacin dadas a las limitantes anteriormente mencionadas.

Construccin de la bancada del motor. Ubicar los sensores en sus respectivos lugares. Realizar las conexiones de sensores, tarjeta de adquisicin de datos y el computador.

6. VARIABLES, CRITERIOS E INDICADORES

Para tener en cuenta.

La implementacin del laboratorio en (PTG), define el alcance del proyecto, limitara el proyecto en darse el caso, que se presente demoras con el laboratorio causando que el proyecto llegue simplemente hasta la etapa de diseo. Quien va a desempear el papel de investigador, lleva un papel importante, ya que este puede ocasionar demoras en el desarrollo de proyecto, dado que, este est planteado originalmente por un estudiante, que llev a cabo su proyecto de grado cursando dos materias de cursos de maestra o doctorado, por lo cual, se ha desarrollado hasta un el estado del arte preliminar en el tema, pero la idea del proyecto es darle continuidad ya sea con el estudiante quien propuso el proyecto , llevndolo a cabo como una tesis para la maestra en ingeniera mecnica, o si no dar el proyecto a estudiantes de pregrado de la escuela de ingeniera mecnica para el desarrollo de varios proyectos de grado.

Para verificar las hiptesis plantadas, se va a trabajar bajo las siguientes variables, las cuales deben ser evaluadas por cada criterio establecido, para los indicadores propuestos.

6.1 VARIABLES.

Pertinencia. Con esta variable se pretende evaluar si el proyecto es adecuado a la necesidad que se presenta en la UIS, respecto a la falta de un lugar donde se puedan llevar a cabo pruebas y ensayos para motores de combustin interna 2T de ICH, en esta variable se debe evaluar.

Adecuacin. Es el proyecto la solucin a la demanda presentada, y cul ser la aceptabilidad del pblico a este proyecto.

Efectividad. En cuanto responde el proyecto a las necesidades acadmicas e investigativas a la comunidad acadmica de la escuela de ingeniera mecnica de la UIS.

6.2 CRITERIOS

Metodologa. Las metodologas presentadas en cada una de las hiptesis a desarrollar, es la ms factible de llevar a cabo, por ejemplo en el modelo computacional las su pociones sobres la que se va a trabajar permitirn un fcil desarrollo del modelo sin sacrificar en la calidad de sus resultados.

Vinculacin social. Cul es el impacto que causara este proyecto de realizarse de acuerdo a las necesidades de la comunidad estudiantil de la UIS y la comunidad nororiental de Colombia.

Coherencia interna. La consistencia y el equilibrio de las actividades, recursos, resultados y objetivos planteados.Sostenibilidad. Que tanto la continuidad del proyecto se ver afectada una vez termine el financiamiento del proyecto.

6.3 INDICADORES

Desempeo del modelo computacional, de acuerdo a la veracidad de sus resultados.

Utilidad de la informacin recaudada en el estado del arte al momento de disear e implementar el banco de pruebas.

El banco de pruebas cumple con los parmetros que se decidieron al inicio del proyecto.

Cumple el proyecto con las demandas establecidas por la comunidad

7. RESULTADOS.

7.1 MATEMTICAS AVANZADAS

En esta materia se recordaron conceptos vistos en asignaturas anteriores, como calculo III, ecuaciones diferenciales y algebra lineal I. La primera mitad del curso estuvo enfocado hacia el estudio de espacios y campos vectoriales, transformaciones lineales cuyos temas fueron nuevos para los estudiantes, debido que generalmente son temas del curso de algebra lineal II, el cual no se contempla en el plan de estudios de los programas de pregrado de ingeniera mecnica y de ingeniera civil.

La segunda parte de la asignatura se trabajaron temas relacionados a funciones de varias variables tales como, integrales, derivadas parciales, regla de la cadena, teorema de Taylor, Jacobiano, teoremas de divergencia, entre otros, cuyo repaso permiti tener presente los mtodos usados detrs de algunos algoritmos matemticos que se usan en el entorno ingenieril, adems estos temas permitieron dar al final de la asignatura una serie de posibles soluciones a diversos problemas que se presentan en la actualidad, cuyo fundamento sea que en un futuro se puedan llevar a cabo estas ideas, en el caso propio se plante usar el teorema de la divergencia para calcular la cara en la cual se aprovecha mejor el flujo de aire, en un secador mecnico de granos de caf, a travs de un balanceo simple transferencia de calor; al completar la asignatura se obtuvo una nota de 4.1, validando los conocimientos adquiridos.

7.2 SEMINARIO DE INVESTIGACIN I

En el seminario de investigacin I, comenz con la seleccin del tema a investigar, posteriormente con una serie de actividades semanales, en las cuales se iban consultas sobre el tema, basndose en proyectos e investigaciones realizadas disponibles en lnea y en libros, a la vez que se iba analizando la informacin para determinar cules de estas investigaciones eran tiles para el tema a trabajar, durante este proceso se elabor un estado del arte preliminar, el cual fue muy til, debido a que unos de los objetivos en este proyecto era la elaboracin del mismo, otro tem fue la seleccin de las variables, criterios e indicadores que van a permitir la evaluacin del proyecto ya sea en su completo desarrollo o hasta la etapa que se pueda de desarrollar; otros conocimientos adquiridos en esta asignatura, son los pasos y como se deben elaborar de forma correcta una propuesta de investigacin para presentar al comit de posgrado de la escuela de ingeniera mecnica, el cual se desea utilizar de ser posible realizar la maestra; al final de la asignatura se obtuvo una nota de 4.8, validando los conocimientos adquiridos

7.3 ESTADO DEL ARTE.

En la industria automotriz se han realizado una gran variedad de estudios entre los cuales se encuentran los siguientes:

En 2004 en la escuela de ingeniera mecnica de la UIS, el estudiante Carlos Eduardo Merchn [footnoteRef:20]con la colaboracin del Ingeniero y docente planta Jorge Luis Chacn llevaron a cabo el modelamiento de un hardware para determinar torque y potencia en motores de ICH mediante la tcnica de aceleracin libre, cuyos resultados arrojaron que la mala combustin en los motores produce un aumento considerable en las emisiones de Dixido de carbono (CO2), monxido de carbono (CO), Oxigeno (O2) e hidrocarburos no quemados (HC), el cual contribuye con la contaminacin ambiental en el rea metropolitana de Bucaramanga; en esta investigacin recomiendan que para el momento de realizar las pruebas es necesario acelerar el motor a fondo y soltar de inmediato para poder medir, adems se recomiendan implementar un mtodo experimental el momento de inercia del motor NRP, en esta investigacin se presentaron problemas en las mediciones ya que se presentaron fugas en el dinammetro causando que el motor se recalentara prematuramente afectado la veracidad de las pruebas. [20: MERCHN RAMOS, Carlos Eduardo. Determinacin de la potencia y el torque en motores de combustin interna mediante la tcnica de la aceleracin libre. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. Facultad de ingenieras fsico mecnicas. 2004. 137 p.]

Nicols Meja Lotero, Sebastin Garca Ceballos[footnoteRef:21] en el 2008 encontraron que en la EAFIT, haba la necesidad de un laboratorio para observar el comportamiento de motores de ICH, a lo cual decidieron disear un banco, utilizando un motor de un Renault Twingo el cual es un motor de cuatro tiempos (4T), con una serie de sensores para ver el desempeo del motor, este banco se diferencia a otros ya que tuvieron presente que era necesario estimar las cargas que se presentaban cuando el motor se encontraba funcionando, ya que la mayora de proyectos anteriores dejaban de lado este aspecto, para las estimacin de estas cargas utilizaron la herramienta CAD Solidwork, al concluir este proyecto sugeran aplicar este mismo anlisis al rendimiento de motores de combustin interna que trabajen con gas natural vehicular (GNV) debido que en la regin no se cuenta con un banco para esta clase combustibles. [21: MEJA LOTERO, Nicols y GARCA CEBALLOS, Sebastin. Diseo y construccin de un banco de pruebas para un motor de combustin interna de Renault Twingo. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Medelln Universidad Eafit. Escuela de Ingeniera. 2008. 127 p.]

Alexander Hernndez Rueda y Cristian Leonardo Portillo Ortega [footnoteRef:22]en el 2008 realizaron el diseo y construccin de un banco de pruebas de un motor disel en la escuela de ingeniera y administracin de la Universidad Pontifica Bolivariana en Bucaramanga, en el cual se desarrollarlo un banco de pruebas despus de evaluar diferentes opciones para su elaboracin, el cual consta de una estructura, un freno de tambor (Pronny), tacmetros, torquimtro entre otros, con el fin de evaluar el desempeo de un motor Disel de pequea cilindrad Monocilndrico de 10 Hp, midiendo variables tales como la potencia neta al freno, torque, consumo especifico de combustible, velocidad de rotacin (RPM). [22: HERNNDEZ RUEDA, Alexander y PORTILLO ORTEGA, Cristian Leonardo. Diseo y construccin de banco de pruebas de un motor Diesel. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Bucaramanga: Universidad Pontificia Bolivariana. Facultad de Ingeniera Mecnica. 2011. 113 p]

En la seleccin del freno que permitir conocer la potencia, se escogi el freno por friccin, debido a que por requerimiento tcnicos y econmicos fue la mejor alternativa, en la medicin del torque se opt por un sensor de marca ROTARY TORQUE TRANSDUCER, No 039050-51201, debido a que la universidad contaba con este dispositivo , para la tacmetro se escogi un enconder configurado para leer revoluciones por minuto, a travs de un programa en el software LabView, junto al sistema de adquisicin de datos de la tarjeta NI USB 6008 de National Instrument, para el consumo de combustible se opt por el mtodo del gravimtrico, el cual consiste en hallar la masa consumida en un determinado tiempo de una ya conocida; para la elaboracin de las pruebas se bas en la norma SAE J1349.

La investigacin realizada por Alexander Hernndez Rueda y Cristian Leonardo Portillo Ortega muestra como que la utilizacin adecuada de las herramientas computacionales son muy tiles, ya que los datos obtenidos por medio de estos son muy similares a los dados por el fabricante, el uso de la tarje de adquisicin de datos permite que la interaccin entre usuario y banco sea mejor ya que este visualiza los resultados en el computador; por otro lado se encontraron problemas en la medicin del torque, debido que el torquimtro seleccionado no permite un rango de amplio a la hora de variar las RPM, adems que no puede medir a las RPM que trabaja el motor a velocidad nominal, en el caso del freno que se utilizo fue sencillo de calcular y construir, pero en este la disipacin de calor es muy demorada causando un frenado no uniforme.Sorin Ratiu, Gabriel Nicole Popa y Vasile Alwxa en el 2009 [footnoteRef:23]monitorearon la presin dentro de un cilindro para un motor de combustin interna en el Departamento de Ingeniera Elctrica e Informtica Industrial de la Universidad Politcnica de Timisoara Revoluiei Street, no.5, Hunedoara en Rumania, se observ las nuevas tendencias que hay para la medicin de parmetros en motores, lo cual conllevo al deseo de realizar un monitoreo a un motor de ignicin por chispa utilizando el laboratorio de motores de esta universidad, para el cual utilizaron una serie de 17 transductores, donde cada uno censaba una variable a la vez, las cuales fueron: [23: RATIU, Sorin. POPA, Gabriel Nicole. Monitoring of the pressure inside the cylinder for an internal-combustion engine Polytechic Uniersity of Timisoara. Department of Electrical Engineering and Industrial Information Technology Polytechnic University Review [online], January 2009. [cited 2 Agosto 2015], Available from Internet: http://www.wseas.us/e-library/transactions/circuits/2009/28-671.pdf]

Las presiones en cmara de combustin, aceite, combustible, vaco en la admisin, vapor de agua esttico, y la presin atmosfrica Las temperaturas en el agua del circuito de enfriamiento, el aceite, combustible y ambiente La velocidad de rotacin. La humedad relativa del ambiente a presin atmosfrica. ngulo de avance. Los momentos resistentes. Los gases residuales a presin esttica y dinmica,

Todos estos transductores estn conectados a un PLC a travs de un multiplexor y este al computador mediante un software que disponen los transductores, mostrando los datos en un Display con capacidad de mostrar 4 variables en simultaneo; de todas las variables censadas a la que se le realizo el seguimiento ms detallado fue a la presin en cmara de combustin, cuya implementacin en el motor se realiz a travs de un transductor de presin que se implement en la culata del motor el cual va conectado a un osciloscopio para observar en tiempo real la variacin de la presin.

La implementacin realizada tiene el fuerte que los valores censados se van consignando a la ves en un computador sin dar cabida a la falta de documentacin de la misma, adems de que se puede ver 4 variables a la vez y la variacin de la presin de la presin y temperatura en cmara de combustin pero el principal problema es la parte econmica, debido a que al ser la mayora de los sensores transductores eleva el precio al momento de adquirir los dispositivos necesarios.

Carlos Eduardo Garca Rojas [footnoteRef:24]en la universidad San Buenaventura de Bogot en el ao 2010 realizo diseo de un banco de pruebas para el motor de pistn ciclo Otto de cuatro tiempos amc 200, en el cual se contempl medir la velocidad de rotacin del cigeal, el amperaje, la presin y temperatura en cmara de combustin, consumo de combustible, para los cuales se presentaron una serie de opciones y se realiz un estudio de viabilidad, de cada uno de ellos calificndolos entre bajo, medio y alto de acuerdo a uno criterios de seleccin para optar por la mejor opcin, para el caso del medidor de presin se va a colocar en la culata un vacumetro de referencia T4YIN4NKCC, conectado a una tarjeta de adquisicin de datos, para la temperatura se estableci que se a usar el termmetro de referencia AUTONIS MPSW4N, el cual aguanta las elevadas temperaturas en la cmara de combustin, se realiz el diseo estructural del banco dando los clculos necesarios y su respectiva modelacin y simulacin en ANSIS. [24: GARCA ROJAS, Carlos Eduardo. Diseo de un banco de pruebas para el motor de pistn ciclo Otto de cuatro tiempos AMC 200. Trabajo de grado (Ingeniero Aeronutico). Bogot: Universidad San Buenaventura. Facultad de Ingenieras. 2010. 210 p.]

Este proyecto es muy prctico y a la vez de completo el cual permite censar la variables ms complicadas de medir que son la presin y temperatura en cmara de combustin adems, pero se dej de lado la medicin de los gases de escapes y la medicin de la velocidad de rotacin. La escuela especializada en ingeniera Itca- Fecade direccin de investigacin y proyeccin social en el 2010, se plantearon disear un banco de pruebas con una serie de sensores cargando los datos en un programa y probndolos con un simulador de motores para su respectiva simulacin, lo cual nace de la necesidad de diagnosticar los sistemas de los motores debido a la dificultad de analizar los motores por parte de los tcnico automotrices, a lo cual decidieron construir el naco con sensores que generaron los datos almacenndolos y procesndolos en la interfaz Labview, y para validarlos se utiliz el programa MITCHELL1 on Demand5, especfico para motores de ICH.

Freddy Mrquez Benavides y Miller Sneider Rojas Tarazona[footnoteRef:25] en 2011, realizaron la construccin de un banco de pruebas para motores mono cilndricos de cuatro tiempos a gasolina en la escuela de ingeniera mecnica de la universidad pontificia Bolivariana en Bucaramanga, realizaron el banco de pruebas considerando las normas dadas por la SAE para la elaboracin de pruebas para los mismos, (SAE J1349 Y SAE J1312), normas que indican como se debe tomar los datos y cuando estos se consideran confiables para su utilizacin, en base a esto decidieron construir el banco para medir las variables ms sencillas de censar, las cuales fueron la velocidad de rotacin usando un tacmetro porttil, la potencia y torque utilizando un dinammetro (Freno Pronny), al cual le realizaron los clculos para conocer las dimensiones que este debe tener para su correcto funcionamiento basndose en el libro de Hernn Rojas en el captulo de diseo de frenos, para la medicin de la velocidad y temperatura en el are utilizaron un termoanemometro, para el consumo de combustible se utiliz una bscula electrnica la cual esta conecta a un PC registrando la variacin del peso del combustible de acuerdo al periodo de funcionamiento y un cronometro. [25: MRQUEZ BENAVIDES, Freddy y ROJAS TARAZONA, Miller Sneider. Diseo y construccin de un banco de pruebas para motores Monocilndricos de cuatro tiempos a gasolina. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Bucaramanga: Universidad Pontificia Bolivariana. Facultad de ingeniera Mecnica. 2011. 143 p.]

Todos va montado en una base la cual fue diseada en Solid Work y Ansis considerando las cargas que se presentaran por la vibraciones del motor; estas mediciones se decidi realizar de forma sencilla debido a que simplemente es un banco de pruebas con fines acadmicos.

Esta investigacin tiene como fortaleza es la sencillez con la que se efecta la construccin del banco, pero consta de una serie de problemas, por ejemplo en algunas de las mediciones se realizan de forma manual como es el tiempo, proporcionando error en la toma de datos, en el caso de la medicin de la velocidad de rotacin es peligroso, debido a que el estudiante que est realizando las pruebas se expone a un peligro ya que necesita acercar el tacmetro porttil con su mano a la polea que se le instala en el motor para poder medir la velocidad de rotacin, se podra considerar una debilidad que falta tomar datos de variables importantes como los son la presin y temperatura en cmara de combustin adems de la emisiones de gases.Gabriel Garca[footnoteRef:26] en la universidad industrial de Santander (UIS) en el ao 2013 en Bucaramanga, realizo una herramienta computacional para el clculo de parmetros de desempeo de un motor disel id de cuatro tiempos, basndose en un modelo termodinmico cerodimensional, permitiendo predecir el comportamiento, caractersticas del motor Disel con el uso de un combustible Biodiesel analizando, la velocidad de rotacin, presin y temperatura en cmara de combustin, par motor, torque, potencia y la emisin de gases, el analizo los datos recaudados del Biocombustible versus los datos del motor utilizando Disel. [26: GARCA, Gabriel. Herramienta computacional para el clculo de parmetros de desempeo de un motor disel id de cuatro tiempos. Trabajo de grado (Magister en Ingeniera mecnica). Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. Facultad de ingenieras fsico mecnicas. 2013. 89 p.]

La herramienta computacional permite predecir el desempeo de un motor disel, utilizando cualquier tipo de Biocombustible, permitiendo realizar un estudio de viabilidad del combustible deseado, la herramienta se valid permitiendo la validacin de futuros bancos de pruebas para la UIS. El principal problema de esta investigacin fue que se bas en el modelo cerodimensional en vez de un modelo que permita una mejor prediccin como lo sera el cuasi dimensional o un multidimensional, pero cabe aclarar que la diferencia entre los resultados entre los modelos termodinmicos no es mucha, por lo cual el modelo cerodimensional es una opcin sencilla y viable.

Edgar De Jess Glvez Sandoval [footnoteRef:27]en Guatemala en el ao 2013 realizo el diseo de un banco de pruebas para motores de combustin interna, presenta una serie ensayos de acuerdo a la necesidad del mismo, a partir de informacin recolectada elaboro una lista de opciones para sensores e indicadores necesarios para la medicin de variables que tpicamente se muestran en el tablero de un automotor tales como, la temperatura de refrigerante, motor, aceite, la presin de aceite y combustible, el voltaje y amperaje, para el cual se utiliz sensores genricos, adems de los clculos necesarios para la base que va a soportar el motor de acuerdo a las vibraciones que se presentan y los aislantes de las que hay en el mercado para eliminar las vibraciones. [27: GLVES SANDOVAL, Edgar de Jess. Diseo de un banco de pruebas para motores de combustin interna. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de Ingeniera. 2013. 132 p.]

El proyecto realizado es simple y fcil de llevar a cabo debido a que solamente maneja los sensores que trae un automotor normal y que es una posibilidad viable econmicamente por su misma sencillez, por otro lado es un banco muy limitado y no permite medir y evaluar el desempeo real de un motor, debido aqu faltan las variables como la presin y temperatura en cmara de combustin, par motor, potencia, torque velocidad de rotacin, por lo cual este proyecto solo sirve para fines educativos.

7.4 RECOMENDACIONES PARA EL DISEO

Durante la elaboracin del estado del arte de pudo apreciar que algunas de las variables que se desean medir, la universidad cuenta con los instrumentos necesarios para realizar las pruebas y ensayos, recomendando que se hagan las respectiva pruebas si las herramientas disponibles sirven para el banco que se desea montar; para las dems se pueden conseguir en el mercado, el nico problema, como se esperaba es la medicin de la temperatura y presin en la cmara de combustin, por lo cual se recomienda la opcin de los transductores psicomtricos, debido a que este tipo de sensores trabajan a elevadas condiciones de temperatura y presin que ese encuentran en la cmara de combustin, arrojando datos con un mnimo de error en sus medidas.

A la hora de disear se recomienda que se tenga en cuenta los proyectos existentes sobre cmo medir la velocidad de rotacin, el par motor, potencia, Emisiones de CO2, CO, O2 e hidrocarburos no quemados, la bancada para el motor y los dems sensores, para la medicin de la presin en cmara de combustin se aconseja seguir las indicaciones que se encuentran en el captulo 2 del libro Engine Combustion Instrumentation and Diagnostics de Hua Zhao y Nicos Ladammatos [footnoteRef:28]del 2001, el cual habla sobre los transductore piezometricos tanto su preparacin como el sistema y proceso necesario para la adquisicin de los datos, igual para la medicin de la temperatura en la cmara de combustin, se recomienda usar el mtodo propuesto en el mismo libro en el capitilo 10, o de ser posible conseguir un Radiometro, el cual es ms sencillo de usar pero su costo es mayor. [28: ZHAO, Hua y LANDAMMATOS, Nicos. ENGINE COMBUSTION INSTRUMENTATION AND DIAGNOSTICS.Warrendale, Estados Unidos: SAE, 2001.]

8. Conclusiones

La modalidad de cursar materias de maestra o doctorado, fue una buena experiencia, debido a que inspira a continuar con los estudios de posgrado, ya que brinda una experiencia cercana de cmo y a que se va a enfrentar de continuar estudiando e investigando.

Con el desarrollo del estado del arte se pudo observar que el desarrollo en investigaciones y proyectos en el rea de la maquinaria utilizada en el rea agroindustrial es muy vago, por lo cual el desarrollo del banco de pruebas sera muy til, debido a que no existe un banco con las caractersticas propuestas en la regin nororiental.

El diseo para el banco de pruebas que se desea realizar, se debe tener en cuenta las herramientas ya disponibles en el laboratorio de motores de la escuela de ingeniera mecnica, pero realizando el estudio de viabilidad necesario para determinar si son tiles o no, y lo mismo para las opciones que hay para los dems sensores.bibliografia

BASSHUYSEN, Richar Van y SCHAFER, Fred. Internal combustion engine handbook. Wisbaden, Alemania: SAE, 2002. 868 p.

COLOMBIA. MINISTERIO DE COMERCIO INDUSTRIA Y TURISMO. Perfil econmico : Departamento de Santander. Oficina de Estudios Econmicos. [en lnea] MINCIT. [Bogot: Colombia] MinCIT, Julio 2015. [citado: 1 Agosto 2015] Disponible en Internet: www.mincit.gov.co/descargar.php?id=71251.

COLOMBIA. PORTAFOLIO.CO. cuntos campesinos hay?. Csar, Caballero [en lnea] MINCIT. [Bogot: Colombia] MinCIT, Julio 2013. [citado : 1 de Agosto 2015] Disponible en internet: http://www.portafolio.co/columnistas/cuantos-campesinos-hay.

CUADRA, Antonio. El motor de 2 tiempos en plan fcil. MOTO 125.cc: Revista Web especializada en motos sin carnet. [en lnea] Moto 125.cc [Barcelona: Espaa] . CMP SRL - Moto 125cc, 2010. [citado 10 marzo 2015] Disponible en Internet: http://www.moto125.cc/f125cc/reportajes/tenica/item/82-reportajeelmotorde2tiemposenplanfacil?pop=1&tmpl=component&print=1.

FUENTES, Kevin. Motor a gasolina (combistion interna). [en lnea]. Abril 2011. [citado 1 Agosto 2015]. Disponible en internet. http://vekinandres.blogspot.com/2011/04/motores-gasolina-combustion-interna.html.GLVES SANDOVAL, Edgar de Jess. Diseo de un banco de pruebas para motores de combustin interna. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de Ingeniera. 2013. 132 p.

GARCA ROJAS, Carlos Eduardo. Diseo de un banco de pruebas para el motor de pistn ciclo Otto de cuatro tiempos AMC 200. Trabajo de grado (Ingeniero Aeronutico). Bogot: Universidad San Buenaventura. Facultad de Ingenieras. 2010. 210 p.

GARCA, Gabriel. Herramienta computacional para el clculo de parmetros de desempeo de un motor disel id de cuatro tiempos. Trabajo de grado (Magister en Ingeniera mecnica). Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. Facultad de ingenieras fsico mecnicas. 2013. 89 p.

HERNNDEZ RUEDA, Alexander y PORTILLO ORTEGA, Cristian Leonardo. Diseo y construccin de banco de pruebas de un motor Diesel. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Bucaramanga: Universidad Pontificia Bolivariana. Facultad de Ingeniera Mecnica. 2011. 113 p.

HEYWOOD, John B. Internal Combustion Engine Fundamentals. Estados Unidos: McGraw-Hill, 1988. 930 p.

MRQUEZ BENAVIDES, Freddy y ROJAS TARAZONA, Miller Sneider. Diseo y construccin de un banco de pruebas para motores Monocilndricos de cuatro tiempos a gasolina. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Bucaramanga: Universidad Pontificia Bolivariana. Facultad de ingeniera Mecnica. 2011. 143 p.

MEJA LOTERO, Nicols y GARCA CEBALLOS, Sebastin. Diseo y construccin de un banco de pruebas para un motor de combustin interna de Renault Twingo. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Medelln Universidad Eafit. Escuela de Ingeniera. 2008. 127 p.

MERCHN RAMOS, Carlos Eduardo. Determinacin de la potencia y el torque en motores de combustin interna mediante la tcnica de la aceleracin libre. Trabajo de grado (Ingeniero mecnico). Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. Facultad de ingenieras fsico mecnicas. 2004. 137 p.

RATIU, Sorin. POPA, Gabriel Nicole. Monitoring of the pressure inside the cylinder for an internal-combustion engine Polytechic Uniersity of Timisoara. Department of Electrical Engineering and Industrial Information Technology Polytechnic University Review [online], January 2009. [cited 2 Agosto 2015], Available from Internet: http://www.wseas.us/e-library/transactions/circuits/2009/28-671.pdf.

ZHAO, Hua y LANDAMMATOS, Nicos. ENGINE COMBUSTION INSTRUMENTATION AND DIAGNOSTICS.Warrendale, Estados Unidos: SAE, 2001.

estado del arte sobre motores 2t de ignicion por chispa

Documents

Transcript of estado del arte sobre motores 2t de ignicion por chispa