Variables que influyen en el trabajo del motor 1) Relacin de compresin: El aumento de la relacin de compresin significa el aumento del rendimiento trmico, por consiguiente el aumento de la potencia indicada y como consecuencia en igualdad de potencia efectiva, reduccin del consumo especfico. En los motores EC, el aumento de la relacin de compresin esta limitado por la detonacin. Adems a causa de las mayores presiones, se tienen mayores prdidas por rozamiento especial entre los aros del pistn y el cilindro, mientras que las cargas sobre los cojinetes y la solicitacin del eje puede crecer, lo que obliga a robustecer el motor. 2) Carga introducida: Cuanto ms grande es la carga introducida, mayor resulta la potencia. Fijada la cilindrada, la potencia desarrollada por cada ciclo es tanto ms elevada cuanto mayor es la densidad del fluido introducido. El medio ms eficaz para aumentar la carga es la sobrealimentacin. Otro medio consiste en mejorar el rendimiento volumtrico eligiendo oportunamente las dimensiones de los conductos y de las vlvulas, as como los tiempos de abertura de las mismas. La carga resultara tanto ms densa cuanto ms baja sea la temperatura a la entrada del cilindro.3) Nmero de revoluciones: A baja velocidad hay ms tiempo disponible para la transmisin de calor a travs de las paredes, y en consecuencia, se tiene una perdida mayor de calor que a velocidad alta. Al crecer la velocidad, se incrementa el consumo de aire y por lo tanto la potencia indicada, pero aumenta rapida% la potencia absorbida por los rozamientos, as como la inercia de las partes en movimiento. La tendencia est en aumentar siempre el numero de revoluciones para intensificar as el consumo de aire y la potencia especfica.4) La combustin y el tiempo de encendido: Para lograr un funcionamiento regular y una combustin progresiva, es necesario elegir e instante de encendido y graduar la combustin, de manera que la mxima presin estelo ms prximo posible al comienzo de la carrera de expansin. Como regla general, el instante de encendido y la velocidad de combustin deben regularse de modo que, aproximada%, la mitad del aumento de presin debida a la combustin se alcance cuando el pistn esta en el PMS.

Presin media efectivaLa presin media efectiva resulta ser muy til para comparar automviles, esta dada por la siguiente expresin: Pme = (4*60*75*Pe)/(pi*D2*s*n*Z*i).La presin media efectiva cabe en solicitaciones termodinmicas debido a que esta presin, es la que se encuentra dentro del cilindro, y puede tomar cualquier valor, pero este valor est regulado, ya que para quemar combustible, necesito aire y el cilindro esta limitado por la cantidad de aire que se necesita para quemar combustible, y al mxima cantidad de combustible que puedo quemar que est dada por la relacin estequiomtrica. Tipos de dinammetros segn sistema de absorcin de energa (torque impuesto)a) Frenos Dinamomtricos Mecnicos: Se absorbe la energa por roce mecnico. Son capaces de absorber torque alto a elevada velocidad y pueden tener torque a velocidad cero, por lo que se detiene el motor. Sus desventajas son que al tener roce se genera cierta energa por el mismo, lo que genera calor, el cual es necesario refrigerar (por eso hay frenos combinados hidrulicos mecnicos). Para la prueba de motores, el torque depende exclusivamente de la regulacin del freno. El motor se cala, cuando el torque que se le imprime es mayor. Ej: En una subida si el motor no puede se va a parar. b) Frenos Dinamomtricos Hidrulico: En ellos la energa se absorve por el roce viscoso de un fluido, y por este efecto el agua se comienza a calentar. Su ventaja radica en son los de menor costo, muy estables, fciles de trabajar, a velocidades bajas absorve poco, sin quitarle carga al freno puedo llevar el motor a ralent y este no se cala, son regulables y de tamao reducido.c) Frenos Dinamomtricos Elctricos: Los hay de todos los tipos de corriente:CC = Ventajas, son reversibles. En ellos se puede cortar el combustible y suministrarle energa y poder medir lo que consume. Son muy caros por lo que se utilizan solo en ensayos de laboratorio. No pueden moverse a grandes velocidades ya que os bobinados por fuerzas centrfugas se desarman.CA = Son usados en las fbricas de motores ya que con la carga que se opone en resistencia, se puede derivar a la red, para el mismo consumo de ella, que recupera una parte de lo invertido en combustible. Corrientes Parsitas = Es un rotor que tiene polos macizos que pueden ser muy bien refrigerados y elctricamente puede ser muy bien controlado por un computador. Los rotores son hechos de planchas para ser refrigerados sin que se produzcan corrientes parsitas al calentarse este mismo.

Diferencias de la combustin en un MEC y MECH MEC Accin mecnica: Movimiento del acelerador Accin fsica: Bomba inyectora, la cual inyecta la cantidad de combustible necesaria a los inyectores. Existe una regulacin de combustible ms fina, ya que es cualitativa. A medida que la carga se incrementa, el % de CO2 se incrementa y el % de O2 disminuye. Rac aprox 20 [Kg de aire/Kg de combustible]. No admiten sobre revoluciones, ya que se pegan las vlvulas y se sale la biela. La mala regulacin de la carga se ve visualmente en los gases de escape (humos visibles).MECH Accin mecnica: Movimiento del acelerador Accin fsica: El movimiento del acelerador y de la velocidad rotacional, van regulando la carga y el vaco existente. Mejor llenado con acelerador a fondo. Acelerador a fondo: mejor carga y mayor vaco. Velocidad rotacional: Aumenta carga y el vaco disminuye. Rac aprox 15 [Kg de aire/Kg de combustible]. Se acerca a la relacin estequiomtrica. La admisin depende de la mariposa ubicada en el carburador. La combustin normal es en fase homognea.

Cmo se podra medir la potencia de roce?La potencia de roce es una parte de la potencia efectiva que se emplea para vencer la friccin de los cojinetes, mbolos y otras partes mecnicas del motor, adems en la induccin de la carga de aire-combustible y expulsin de los gases. La medicin de la potencia de roce (pot friccin) es difcil de determinar experimental%, ya que no existe un mtodo directo de medicin, debido a las variaciones existentes en las condiciones de funcionamiento. Una aproximacin que podemos hacer para motores de alta velocidad, es moverlo mediante un dinammetro elctrico (donde el motor no se encuentre encendido, cortocircuitando los cilindros) y considerar que las perdidas por roce sean iguales a la potencia requerida por el dinammetro. Esta explicacin es valida para el clculo de la potencia indicada, ya que debemos calcular la potencia de roce para relacionarla con el rendimiento mecnico y luego aplicar las formulas expuestas para la Pmi y as, poder calcular la potencia interna. Qu diferencias habra en ensayo de Balance Trmico si el motor fuera refrigerado por agua?Si el motor fuese enfriado por agua, aumentara la cantidad de equipos utilizados, debido a que se necesitara una bomba que impulsara el agua hacia el conjunto; adems seran necesarios instrumentos de medicin de caudales, instrumentos de medicin de temperatura, etc. El procedimiento del ensayo seguira siendo el mismo, solo tendramos ms valores o mediciones obtenidas. En relacin a los clculos, podremos determinar la potencia de refrigeracin, con lo cual despejamos de la formula principal la potencia de radiacin (Prad=Pc-(Pe+Pref+Pesc s+Pesc l).Con respecto a las formulas se agregara la pref. Y modificara la Pesc sensible, donde: Pref=(mpunto agua)* cp agua*(Tdes-tadm agua)*cte y Pescs= Mgases *cp gases*(Delata t) *cte, donde m gases = mpunto agua + m punto combustible Cul es la incidencia de la velocidad en el BT al mantener la carga constante?Al mantener la carga cte. e ir aumentando la velocidad, ingresa una mayor cantidad de aire, con lo cual el rendimiento volumtrico disminuye, con lo cual, baja la Rac disminuye aumentando el % de CO2el decrecimiento de O2, con lo cual existen mayores perdidas de carga. (Colocar Graf) Como se podra calcular la potencia interna (potencia indicada), si no se puede instalar un indicador de diagramas1 paso: Debemos calcular el rendimiento mecnico que se obtiene de la siguiente formaRend. Mec = Pe/(Pe + Proce), donde Pe = cte*W*n y Proce = cte*Wbascula*n2 paso: Se plantea que el rendimiento mecnico es igual aRend. Mec = Pme/Pmi , donde Pe: potencia efectiva proporcionada con el dinammetro o proporcionada por el fabricante y Pmi = Rend mec* Pme y Pi = (pi*d2/4)*Pmi*s*Z*i*(1/75)*(1/60) en [Cv] Tipos de combustibles Hidrocarburos CxHy (Gasolinas [93, 95 97]; Diesel; Gas Natural [CH4, metano]; Banker [motor catedral]; Fuel oil [N5,N6, es muy pesado se trabaja a temperaturas sobre 120]; Kerosene; Gas licuado [GLP mezcla de propano C3H8 y butano C4H10] Alcoholes como el metilico [de la madera] o Metanol [CH3OH] y Etanol [C2H3OH] Aceites que puedenser vegetales, animales (buenos como combustibles para el motor diesel). Mineral (Diesel, Gasolinas) Bio diesel (mezclas de petrleo con aceite)ComburenteAire: En Volumen (79% N2; 21% O2); en peso (77% N2; 23% O2)Rac estequiomtrica (comparacin) =1 =1Rac mezcla pobre(exceso de aire) Rac estq 1 1Rac mezcla rica Rac estq 1 1Relacin de aire () (Sonda lamda sensor de oxigeno que verifica la combustin) = Rac / Rac estq+Combustin estequiomtrica =1+Mezcla pobre 1+Mezcla rica 1Riqueza =1 = Rac estq / Rac = 1/ Mezclas caractersticas en los motores ECHMezcla pobre / Mezcla rica / Mezcla correcta / Mezcla de max pobreza / Mezcla de max riqueza / Mezcla de max economa / Mezcla de max potenciaCasos en que la mezcla no se quema Si la mezcla es mas pobre que la misma riqueza Si la mezcla es mas rica que la misma pobrezaQue funcin cumple un catalizadorTermina de quemar los contaminantes y monxidos de carbono, sacando el oxigeno del nitrgeno y los coloca con los hidrocarburos.Avance del frente de llamaLa chispa lleva a una pequea parte de la mezcla al autoencendido que se quema y produce calor y como esta colindante con el resto de la mezcla, cada elemento que se quema esta a presin constante.15 a 30 [m/s] es el avance de frente de llama a una velocidad relativamente constante. Si el tiempo es constante en quemar y si la velocidad de giro del motor aumenta, implica mayor ngulo de adelantamiento del encendido (numero determinado de grados antes del PMS).En la cmara, la mezcla que falta por quemarse, aumenta su presin y temperatura y puede que tenga autoencendido y parta la combustin antes de que llegue la llama, lo que se llama detonacin, por lo que la velocidad puede llegar a 200 [m/s], con esto, aumenta la presin y T y se generan ondas de presin que recorren la cmara, onda que produce un sonido que puede ser escuchado por el odo humano (que es el ruido de la vibracin de las paredes por la onda del gas).Por la detonacin el pistn queda todo agujerado. El elemento que hace qe el combustible o se detone, en el caso de las gasolinas es el octanaje y el numero de l indica si es mayor o no en auto encenderse.Inyeccin en el MECEsta constituido por una tobera y una aguja, la aguja esta cargada por un resorte, que hace las veces de vlvula. La fuerza del resorte se vence por la presin que vence la tensin de este, comenzando la pulverizacin del diesel. En el inyector la presin es de 40 [bar], pero cuando este pulveriza las gotas de diesel toman presiones de hasta 200 [bar]. El diesel se desintegra en gotas por la velocidad que alcanza, en un ambiente de alta temperatura y alta presin, como la gota recibe calor empieza a evaporar y los gases se mezclan con el aire y entran en combustin formando una masa de gases quemados, la inyeccin se desarrolla casi en el PMS. El gran problema del diesel, es el poco tiempo que el combustible encuentra al aire para quemarse. La forma de solucionar este problema, es modificando la forma de la cmara o bien con una precmara, o bien, es dividir al mximo al combustible, atomizndolo de mejor manera lo que si encarese al sistema de inyeccin (se inyecta a mayor presin con ms agujeros y ms pequeos) Autoencendidos Gasolinas: Esta dado por el nmero de octanos que hace que la mezcla no se encienda espontneamente antes de la chispa. Diesel: Esta dado por el numero de cetanos, que mide la facilidad de autoencenderse. Se busca la manera de tener mayor cantidad de aditivos detonantes que son elementos nitrurados. Humos del MECEl humo se divide en dos clasificaciones, humo fro y humo caliente. El humo fro consiste en una niebla de partculas de combustible o aceite combustionable no quemadas como resultado de extincin de la combustin, especialmente cuando el motor esta sometido a cargas leves, que es cuando la Rac es alta. El humo caliente consta de las partculas carbonosas del combustible y depende de la cantidad relativa de las partculas. Se controlan en los gases de escape O2,CO2 en % y CO, NOx en ppm, como tambin el material particulado por el ndice del numero de bosch, que tiene relacin con la potencia del motor para ver si este cumple o no con las normas de la ley. Pot [Cv] / N bosch: (10 a 50 / 5.6); (51 a 100 / 5.3); (101 a 150 / 5); (151 a 200 / 4.6); (200 / 4.1) Humo blanco (En partidas en fro, producido por pequeas gotas no evaporadas de combustible). Humo azul ( Vapor recondensado de combustible no quemado o aceite) Humo negro (Holln, es slido, producto de la falta de aire en que el combustible no puede quemarse en forma correcta).

Humos del MECHSe controlan en los gases de escape CO, CO2 en % y los hidrocarburos en ppm. En los catalticos (CO +CO2).En CAT: %CO / HC ppm / %CO+CO2...(0.5 / 100 / mayor que 6)En Carb: Aos / %CO / HC ppm....(13 y ms / 4.5 / 800); (12 a 7 / 4 /500); (6 y menos / 4 /300) Humo blanco (En partidas en fro, corresponde al vapor de agua). Humo azul ( Vapor recondensado del quemado del lubricante) Humo negro o gris (correspondiente a una mala carburacin).Rendimiento volumtrico Por formula es la cantidad de masa aire real aspirada por el cilindro, dividida por la cantidad de masa de aire terica aspirada Rvol = (m.a. real / m.a. terico) x 100 Esta expresin en porcentaje de lo que aspira respecto a un ideal. Como el trabajo del motor depende principalmente de la cantidad de aire aspirado, cuanto mayor es el volumen de aire introducido, mayor resulta ser la cantidad de combustible que puede quemarse, y en consecuencia, tanto mayores son a su vez la energa puesta en juego y la potencia indicada. El rendimiento volumtrico nos proporciona en gran medida el grado del llenado del motor, por consiguiente, las caractersticas del sistema de introduccin del aire o de la mezcla en el mismo. El mtodo ms usado para mejorar el rendimiento volumtrico es ingresar el aire a la cmara a una mayor presin, para lo cual se ocupan la sobrealimentacin y la turbo compresin. Referente las condiciones fsicas que influyen sobre dicho rendimiento, el fabricante trata de perfeccionar la forma y las dimensiones de los ductos de aspiracin para oponer la menor resistencia al fluido; los tiempos de abertura y cierre de las vlvulas; la densidad de la carga y la dilucin originada por los gases de escape, ya que estos contribuyen a reducir la densidad de la mezcla o del aire al cederle calor .

Por qu la Pmi es mayor en algunos motores y ms pequea en otros? Debido a que el trabajo til es mejor aprovechado. Debido a la mayor friccin y temperatura dentro del cilindro, o sea, el cilindro se encuentra antes mayores solicitaciones de esfuerzos y temperatura. La Pmi nos indica el estado de solicitaciones en que encuentra sometido el cilindro durante su funcionamiento.La presin media indicada o efectiva puede tomar cualquier valor?No, debido a que esta limitada por la cantidad de aire que necesita el cilindro para quemar el combustible y la cantidad mxima de aire que puede tomar lo arroja la relacin estequiomtrica.Un motor MEC tiene menor potencia que un MECH?Si, debido a que el motor diesel tiene una mayor relacin de compresin, nunca llega a la Rac estequiomtrica, como tambin el tener una menor Pme. Tipo motor / Pme [Kp/cm2] = (ECH / 10); (ECAN / 8); (EC TSA bajo / 9-11); (EC TSA alto / 11-26)Relacin carrera(s) dimetro(D)Rs/d = s / D.....Motor / Rs/d....(normales / 1-1.3); (cuadrados / 1); (Hiper cuadrados / 0.6-0.9); (Diesel / 1.2); (ECH modernos / 0.9-1).Consumo especfico de combustible (be) Es la cantidad de masa de combustible que el motor consume para entregar la unidad de potencia en una unidad de tiempo. Es un indicador del rendimiento del motor, ya que mientras ms bajo sea el be, mayor ser el rendimiento del motor. Con el be puedo comparar la eficiencia entre motores.be = (Be*1000 / Pe) [g/Cv hr] [g/Kw hr] [g/Hp hr]Be = (vol comb * dens comb / t ) [Kg/hr] dens diesel = 850 [kg/cm3] gaso = 750Motor / be [g/Cv hr] = (ECH / 210); (EC sup rap / 190); (EC rap / 165); (EC semi rap / 140); (EC lento / 120).

Velocidad media del embolo (Cm)Velocidad promedio con que el pistn recorre la carrera. La Cm representa los esfuerzos a que estn sometidas las piezas que lo constituyen, esta velocidad limita la velocidad rotacional ya que a menor Cm, menor es la velocidad rotacional. Cm = (n/30) [m/s]Motores /Cm [m/s]....(MECH ult generacin / 16); (MECH convencionales / 14); (MEC condicin trabajo continuo / 10); (MEC semi rap / 8); (MEC lentos / 7-8)Para aumentar la Cm se han mejorado los materiales constitutivos del mecanismo biela manivela, con la funcin de disminuir la solicitacin de esfuerzos del mecanismo sometidos a fatiga ( esfuerzos por numero de ciclos) mediante materiales livianos y ms resistentes.Efecto de frenado Motor Diesel camin en Diagrama P-VSegn el diagrama P-V, y basndose en el principio bsico del funcionamiento del freno Jacobs, el motor de camin diesel trabaja como una mquina conducida, es decir, descarga al final de la carrera de compresin y al no haber inyeccin, no se produce una etapa importante que es la expansin. Al no existir expansin no hay trabajo til positivo, es decir el motor diesel no esta trabajando como motor, sino como un compresor de aire (Aspira-comprime-descarga) Anlisis de un balance trmicoSe observa que para generar (energa trabajo o su propio movimiento) se consume una cantidad similar en potencia de refrigeracin y potencia de escape y una cantidad mucho menor en potencia de radiacin, lo que significa que las perdidas para producir la energa requerida un tanto % de la energa suministrada.

Potencias en un balance trmico Pc (Potencia del combustible): Potencia que genera el combustible al motor, es el 100%. Potencia de entrada al sistema. Pe (Potencia efectiva): Potencia de salida o potencia til. Pesc.s: Potencia que se pierde por los gases de escape, que se siente por temperatura. Pesc.l: Potencia que se pierde por los gases de escape, del combustible mal quemado. Pref: Es la potencia que se pierde por la refrigeracin. Difcil de medir en el ensayo. Prad: Potencia de radiacin, que el calor que se pierde, es difcil de medir habra que encapsular al motor. Pr (Potencia de roce + potencia accionamiento auxiliares, potencia de perdida mecnicas). Auxiliares, sistema de refrigeracin (Bombas o ventilador), lubricacin (bomba de aceite), Bomba de inyeccin, (motor de mquinas, compresor, sistemas neumticos), aire acondicionado (compresor), si la refrigeracin necesita radiador ocupa ventilador. Mc: Contenido en masa de carbono por unidad de volumen de gases, se obtiene de grfico a partir del ndice de ennegrecimiento. El calor se pierde por: Conduccin (A travs de las piezas), Conveccin (Traspaso de calor de los fluidos por el cambio de la densidad), Radiacin(Se transmite por ondas electromagnticas proporcionales a la diferencia de temperatura de los cuerpos).Valores tpicos BTMotor / Pe / Pref / Prad / Pescs / Pescl [%].....(ECH / 30 / 29 / 12 /29/0); (EC sup rap /32 /29 /10/29 /0); (EC rap /42/25 /8/25 /0); (EC sem rap / 46 / 25 / 4 /25 /0); (EC lento / 51 / 23 / 3 / 23 /0)Valores densidadCombustible / densidad [Kg/dm3]......(G / 0.74-.075); (D / 0.84-0.86); (Fuel oil / 0.9-1); (Alcoholes / 0.9); (GN / 0.7); (GLP / 0.5).Ventajas de motor de carrera corta sobre motor de carrera larga de igual cilindrada La potencia del motor aumenta, con la segunda potencia del dimetro, mientras que la practica crece solo con exponente 0.5 o 0.6 de la carrera. Hay ms posibilidades para la colocacin de vlvulas y de la buja, por cuanto la culata es ms amplia y las vlvulas pueden ser de mayor dimetro. La velocidad media del pistn disminuye para igual nmero de revoluciones. Se reducen las fuerzas centrfugas y alternas. La practica confirma que la ventaja de una menor carrera supera los inconvenientes del mayor peso de los elementos en movimiento. El eje cigeal y los cojinetes resultan menos solicitados porque las fuerzas de inercia se reducen y el eje motor resulta ms rgido. En efecto, como las manivelas son ms cortas, es ms fcil lograr una cobertura entre los pernos de bancada y los de la manivela, creando un robustecimiento del eje. Nmero y disposicin de los cilindrosEl nmero de cilindros se elige tomando por base consideraciones referentes a las caractersticas de instalacin y de trabajo del motor, dentro de los limites impuestos por el costo de fabricacin prefijado, considerando como soluciones: : 1) Muchos cilindros de poca cilindrada unitaria. 2) Pocos cilindros de gran cilindrada unitaria.a) Muchos cilindros de poca cilindrada unitaria. La primera solucin tiene en comparacin con la segunda las siguientes ventajas: 1) Posibilidad de obtener potencias especficas superiores aumentando el nmero de revoluciones al mximo del motor.2) Mejorar el rendimiento trmico, porque el menor dimetro permite el empleo de altas compresiones y por lo tanto una disminucin del consumo especfico. 3) Mejor posibilidad de refrigeracin.4)Ms uniformidad del par motor, por que la diferencia entre los valores mximos y mnimos de dicho par alcanza durante el desarrollo de un ciclo completo, disminuye, en igualdad de otras condiciones, con el aumento del numero de cilindros. 5) Mejor equilibrado de las masas y por lo tanto menos vibraciones.

Inconvenientes:1) Aumento de la longitud del eje cigeal, con todos los problemas ligados alas vibraciones torsionales.2) Empeoramiento del rendimiento mecnico, con la reduccin de la potencia y aumento del consumo especfico.3) Aumento del costo de produccin, por aumentar las complicaciones mecnicas para la construccin del motor. 4) En algunos caso aumento del volumen y pesos mayores. 5) Aumento del costo de servicios por ser ms cuantiosos los gastos de mantencin y revisin.