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DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 1 NDICE 1. OBJETIVOS 2 2. FUNDAMENTO TERICO 3 3. METODOLOGA EXPERIMENTAL17 4. FRMULAS EMPLEADAS 18 5. HERRAMIENTAS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS19 6. RESULTADOS OBTENIDOS21 7. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES26 9. BIBLIOGRAFIA27 DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 2 1. OBJETIVOS -Determinarlosparmetrosdeformacindelamezclaydelprocesode admisinmediantelosvaloresobtenidosenlatomadedatosenel laboratorio y la comprensin de las mismas. -Comparargrficamentelasrelacionesdelosvaloresdeeficiencia volumtrica y coeficiente de exceso para un motor diesel. -Familiarizarnosconnuevosconceptos,apreciaciones,ascomotambin observaciones, en el funcionamientodel motordiesel,quepuedenofrecer el desarrollo del presente informe. DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 3 2. FUNDAMENTO TERICO Pararealizarelciclodetrabajoenunmotordecombustininternaapistn,espreciso expulsar del cilindro los productos de la combustin del ciclo anterior e introducir en l la cargafrescadelaireodelamezclaairecombustible.Estosdosprocesos(admisiny escape)estnvinculadosentresiyenfuncindelnmerodetiemposdelmotor,as comodelprocedimientodeadmisin,enmayoromenormedida,transcurren simultneamente.Lacantidaddecargafrescasuministradadependedelacalidadcon queselimpiaelcilindrodelmotor.Poresoelprocesodeadmisinsedebeanalizar tomandoenconsideracinlosparmetrosquecaracterizaneldesarrollodelprocesode escape,examinandotodoelcomplejodefenmenosqueserefierenalprocesode intercambio de gases en conjunto.PROCESO DE ADMISION Esaquelprocesoduranteelcualseintroducecargafresca(aireoaire-combustible)al cilindrodelmotor,esteprocesocomienzadesdeelmomentoqueseabrelavlvulade admisinhasta el cierre de dicha vlvula DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 4 La disminucin de la presin dela carga fresca en el sistema de admisin y en el cilindro dependedelrgimendevelocidaddelmotor,delrgimendecargadelmotor,delas resistenciashidrulicasentodoelsistemaadmisin,delreadelasseccionesdepaso por donde se desplaza la carga fresca y de su densidad. PARMETROS DE PRDIDAS DEL PROCESO DE ADMISIN La cantidad de carga fresca que ingresa en el proceso de admisin, es decir, el llenado del cilindro, depende de los siguientes factores: 1)PrdidasHidrulicas.-Estasprdidasenelsistemadeadmisinhacedisminuirla presin de la carga suministrada en una magnitudP A 2)Gasesquemadosproductosdelacombustin.-Estosgasesresidualesenel cilindro ocupan un volumen que podra ser ocupado por una carga fresca 3) Calentamiento de la carga.- Este calentamiento producido por las superficies de las paredesdelsistemadeadmisinyporelespaciointeriordelcilindro,traecomo consecuencialadisminucindeladensidaddelacarga(menorcargaenelcilindrodel motor). COEFICIENTE DE LLENADO El grado de perfeccin del proceso de admisin se acostumbra evaluar por el coeficiente de llenado o eficiencia volumtrica vq , que es la razn entre la cantidad de carga fresca que se encuentra en el cilindro al inicio de la compresin real, es decir, al instante en que secierralavlvuladeadmisin,yaquellacantidaddecarga fresca quepodrallenaral cilindro (volumen de trabajo) en las condiciones de admisin (condiciones ambientales en los motores de aspiracin natural). Losclculosmuestranqueparalosmotoresconformacinexternademezcla,que funcionanconcombustiblelquido,ladiferenciaentreloscoeficientesdellenado, calculados considerando la condicin de que la carga fresca puede ser el aire o la mezcla aire-combustible,esinsignificante.Poresoenlosucesivoparaestosmotoresascomo paralosdetipoDiesel,vamosadeterminarlanvporlacantidaddeaireadmitidaal cilindro DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 5 aM1a: # de moleshasta el pto a VhVi VhGmreali VhGmrealGmteoricaGmrealnK KKV= = = =*/* *

DondeVk: Volumen ocupado por la carga fresca y reducido a las condiciones de admisin

Del siguiente grfico y segn la ecuacin caracterstica de los gases, si p se da en Pa; V, en m3 y T, en K se cumple: PaVa = R (M1a + Mr) Ta donde R =8.314 J/(kmol.K) ParalacantidadtotaldecargafrescaqueentraM1referidasalascondicionesde admisin PKVK = R*M1*TK La magnitud de M1 puede ser en el caso general mayor que M1a ya que desde el punto a hastaelinstantequesecierralavlvuladeadmisinesposibleunllenadoadicional, considerado por el coeficiente de recarga 1111 >++=Mr a MMr M 10 . 1 03 . 1 1 = Adems: DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 6 1/=ccVh VaDe las 5 ecuaciones anteriores se obtiene ) 1 ( 11r TaTkPkPanV cc+ = ..Vlida para cualquier tipo de motor ) . 11Tr r T TkTkPkPanV cc+ A + =Ecuaciones de los coeficientes Vny r Examinandoelescapepuedeadmitirsequeelprocesoenelmotordecuatrotiempos termina en el P.M.S. entonces TrVhMr) 1 ( 8314Pr=c

Tkn Vh PkMV. 8314. .1 =Por lo tanto: TrTkPk n MMrrVPr) 1 (11 = =cEncasodequehayatraslapodevlvulas,garantizandoelbarridodelcilindro,el coeficiente r disminuir. Paratomarenconsideracinelsopladoadicionaldelcilindrodelmotorde4tiemposal efectuarelbarrido,especialmentecaractersticosobreelmotorsobrealimentado,se introducir un coeficiente de soplado S. TrTkPk nrVSPr) 1 ( =c DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 7 Si el barrido es perfecto S = 0 Si no hay barrido S =1 Reemplazandor en la ltima ecuacin de Vn|.|

\| A +=PksPkPaT TkTknVPr. . 111 c c PARMETROS QUE INFLUYEN EN Vn Analizando las ltimas ecuaciones para Vnnotamos que esta depende de los siguientes factores: 1)Relacindecompresin.Siconsideramosalosdemsparmetrosconstantes, entones a mayorcdisminuyeVn , Sin embargo al elevarc ,Vnpuede disminuir como aumentar ya que al variarcvaran tambin otros parmetros (disminuye el coeficiente y la temperatura de los gases residuales, aumenta el calentamiento de la carga y otros) de los que depende Vn . Investigacionesexperimentalesmuestranquelarelacindecompresinnoinfluye prcticamente sobre Vn . 2) Presin al final de la admisin (Pa). Esta presin es la que ejerce mayor influencia sobre Vny esta a su vez depende de las resistencias en el sistema de admisin. La cada de presinaP Aen el sistema de admisin varia proporcionalmente al cuadrado de la velocidad media de la carga en la seccin mnima de la tubera de admisin. Sobre esta magnitud aP Ainfluyen tambin el diseo del colector de admisin (disposicin de las vlvulas,existenciadecodos,resistenciaslocalesetc.),elacabadodelasparedesdel sistema de admisin, la posicin de la mariposa (para los motores con formacin externa de mezcla) y el rgimen de velocidad.DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 8 r0.50.30.150 100 marcha en vacio1.00.60.2nvrnvApertura de la mariposa de gases3) Presin y temperatura en la entrada (Pk, Tk). Al incrementar Pk sin variar la presin deescape,larelacinPa/Pkaumentaproduciendoestounincrementoen Vn .Este aumentoesdebidoaquealcrecerPk,existeunadisminucinrelativadelasperdidas hidrulicas,ascomotambindeciertadisminucindelcalentamientoT A ,debidoal enfriamiento ms intenso de las superficies que intercambian calor durante el barrido del cilindro. El aumento de la temperatura Tk disminuye la diferencia de temperaturas entre la carga y las superficies produciendo esto un aumento en VnEl incremento de Vncon respecto al incremento de Pk no es mucho, varia de 1.5-3% 4)Presenciadegasesresiduales(Pr,Tr).EstosgasesalapresinPrtraencomo consecuencia que ingrese menos mezcla fresca al cilindro ( r aumenta), por lo tanto Vndisminuye. En la prctica la influencia de Tr es insignificante. Lagraficamuestralavariacindelcoeficientedegasesresidualesycoeficientede llenado en funcin de la carga del motor carburador DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 9 00.720 40 AT, K0.8nv125)Calentamientodelacarga(mezcla).Amayorcalentamientodelacargaexpresado porlamagnitudT A ,elcoeficientedellenado Vn disminuye.Hayquetenerencuenta que el calentamiento excesivo del sistema de admisin sobre la carga fresca conduce a un intercambio injustificado de la magnitud deT A y a la correspondiente disminucin de Vny de la carga msica. Enlafiguraseobservalavariacindelcoeficientedellenadoenfuncindel calentamiento de la carga para un motor de carburador de 4 tiempos (curva 2) y para un Diesel (curva 2) en caso de To =288 K y Po =0.1MPa. COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE Unodelosparmetrosmsimportantesquecaracterizaelprocesodeformacindela mezcla en los motores de combustin interna, es el coeficiente de exceso de aire ( o ), el cualsedefinecomolarelacinentrelacantidadrealdeaireparaquemar1Kgde combustible y la cantidad de aire necesaria tericamente para quemar la misma cantidad de combustible (cantidad estequiomtrica). oc arlG G /= oDonde lo es la relacin estequiomtrica, para diesel lo = 14.3. El coeficiente de exceso de aire depende del procedimiento de preparacin de la mezcla, del rgimen de funcionamiento del motor y del tipo de combustible que se usa. El lmite DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE FORMACIN DE LA MEZCLA Y DEL PROCESO DE ADMISN LABORATORION2 MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA UNI - FIMPgina 10 devariacindelcoeficienteo paramotoresdecarburador,enfuncindelrgimende funcionamiento de los mismos, es de 0.60-1.15. Sio 1 (exceso de oxgeno), la mezcla se denomina pobre. Enlosmotoresdegasolinaconencendidoporchispayconregulacincombinada (cua