PRACTCA I

BALANCE TERMICO

OBJETIVOS

Efectuar el balance energético del motor para tres condiciones de operación obteniendoa) La cantidad de calor total suministradob) La cantidad de calor transformado en trabajo útilc) La cantidad de calor disipado por el agua de refrigeraciónd) La cantidad de calor arrastrada por los gases de escape estimando la cantidad de

calor perdida por combustión incompleta y por fenómenos de convección y radiación

Determinara en porcentaje del total del calor suministrado , las cantidades de calor anteriores.

Obtendra los parametros de operacion del motor listados en la tabla de registro Elaborara las conclusiones pertinentes y significativas acerca del comportamiento del

motor en operación.

Equipo Utilizado

Banco de pruebas Cussons TD 4 Gasolina

Datos técnicos

4 cilindros

4 tiempos

Diámetro del cilindro 77.950mm

Carrera del piston 59mm

Cilindrada 988 cc

Relacion de compresión 9 : 1

Marcha en vacio del motor 700rpm

Placa Orificio

Coeficiente de descarga Cd = 0.6

Diametro del orificio = 0.055 m

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA

1. Se inicia la operación , el equipo sigueindo las instrucciones de comprobación , arranque, corrida y paro y se le proporciona unperiodo de calentamiento del motor

2. Se situa al motor en un ciertop régimen y se toman las lecturas3. Se acelera el moror (sin carga) hasta que alcance un régimen de altas revoluciones: En esta

condición se registra el primer juego de datos de operación del motor llenando la tbla respectiva

4. Sin mover la posición del acelerador se hace disminuir n , la frecuencia de rotación del cigüeñal en 500 rpm, proporcionando carga al motor con el freno hidráulico y se registra el segundo juego de datos.

5. Se repite esta operación , bajando nuevamente n en 500 rpm, hasta llegar a la condición de ralentí , donde vuelven a registarse los datos de operación.

CONSIDERACIONES

El calor suministrado Qo es calor liberado por la combustión de la mezcla aire-combustible en el interior del cilindro.

El poder calorífico de la gasolina 10400 Kcal /Kg

La presión atmosférica local en la ciudad de Mexico es de 585 mmHg

La determinación del caudal delñ aire introducido al motor , mediante la polaca del orificio se realiza con:

m=Cd Ao√ 2 PhKRT

{m} = kg/s

Donde

Ao = Area del orificio

Cd = Coeficienbte de descarga de la placa de orificio

K = Constante del sistema de unidades , en función del diámetro del orificio y tuberías = 1N-s2/kg-m

h = ∆P = salto de presión o diferencia de presiones en la placa N/m2 ets esla lectura delñ manometro de tubo inclinado haciendo la conversión respectiva.

R = constante del aire = 287 J/kg ºK

P =Presion absoluta antes de la placa orificio (N/m2)

T = temperatura absoluta del aire antes de la placa de orificio K es la temperatura ambiental al momento de efectuar la prueba

h =lectura del manometro en cm de columna de agua

Peso especificodel combustible diesel = 0.84kg/dm3

Para el calculo de potencia

Ne= Mω

Es decir potencia efectiva = par motor(N-m) x velocidad angular(rad/s)

Pero

n= ω2 π

Donde n es la velocidad de rotación del cigüeñal en rps

N e=2Mπn60

= Mn9549.03

M = N-m

n = rpm

Ne = Kw

Para conocer la cantidad de calor introducido al motor Qo se utiliza la ecuación:

Qo=GcH u

Donde

Gc = Kg/s ; Gasto masico del combustible

Hu = kJ/kg; es el poder calorífico interior del combustible

De la misma manera, para encontrar el calor que se esta transformando efectivamente en potencia se usa la ecuación:

Qe =Ne

O sea el calor que es igual a la potencia efectiva en kW = kJ/s

El calor disipado por el agua de refrigeración será:

Qref=G aca(t 2−t 1)

Donde

Ga =Kg/s Es el gasto del agua obtenido por mewdio de la lectura del rotámetro

Ca = kJ/kgK es la capacidad calorífica del agua : tomese el valor de Ca =4.19kJ/kgºK

t 2−t 1 son las temperaturas del agua a la entrada y la salida del motor haciendo uso de la tabla de calibración anexa

El calor que se llevan los gaeses de escape, de acuerdo con lo estudiado en encuentra con la siguiente relación

Q g=Gc (V g c'pg t g−V a c

'pa ta)