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8/10/2019 Proyecto-de-Tesis-ING-MECANICA.pdf

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FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA MECNICA

PROYECTO DE TESIS:

ANLISIS TERMOFLUIDO DEL SISTEMA DE REFRIGERACIN QUE UTILIZA

AGUA NATURAL COMO SUSTITUTO DE REFRIGERANTE Y SUS EFECTOS EN

EL RENDIMIENTO EN UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA

TIPO DE INVESTIGACIN:

DESCRIPTIVA

EXPERIMENTAL

AUTORES:

ROGER GMEZ ALARCN

LUS M. LLANOS SNCHES

DOCENTE:

ING. MARCELO ROJAS CORONEL

CHICLAYO-PER

2009

UNIVERSIDADCSAR VALLEJO


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DATOS GENERALES

1.1.TITULO TENTATIVO DEL PROYECTO:

Anlisis termofluido de un sistema de refrigeracin que utiliza agua natural

como sustituto de refrigerante y sus efectos en el rendimiento en un motor de

combustin interna

1.2.AUTORES:

Roger Gmez Alarcn

Luis M. Llanos Snchez

1.3.ASESOR:

Ing.

1.4.TIPO DE INVESTIGACIN:

Descriptiva - Experimental

1.5. FACULTAD Y ESCUELA PROFESIONAL:

Facultad de IngenieraEscuela Profesional de Ingeniera Mecnica

1.6. INSTITUCIN QUE INVESTIGA:

1.7. LOCALIDAD:

1.8. DURACIN DEL PROYECTO

Inicio: 30 Agosto del 2009 y culminara el 18 de Diciembre del 2009 con un total

de cuatro meses acadmicos.

UniversidadAlas Peruanas - Cajamarca

Departamento CajamarcaPer

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PLAN DE INVESTIGACIN

2.1. EL PROBLEMA.

2.1.1. REALIDAD PROBLEMTICA:

Sabemos que una de las ms importantes maquinas energticas productoras de potencia

motriz es el motor de combustin interna, aprovechando la energa qumica del

combustible para convertirla en energa trmica, la cual se convierte a su vez

en energa mecnica o trabajo. Su evolucin a partir del ao 1876 hasta la ltima dcada

ha influenciado generando mejoras sociales y econmicas, permitiendo el desarrollo de

la tecnologa en muchas reas, siendo el transporte y la generacin de energa en las quemayores mejoras se han presentado, su gran exitoso empleo se debe a la elevacin de

sus ndices de potencia.

La gran produccin de vehculos a nivel mundial que utilizan un motor de combustin

interna y toda la ingeniera empleada para producirlos, dependen de diversos factores

para tener un adecuado funcionamiento, de modo que cualquier variacin de estos

influir en la eficiencia de la mquina trayendo como consecuencia final prdidas

econmicas. Uno de ellos es la temperatura. Si bien se conoce estas sobrepasan los

1000C en las cmaras de combustin, por lo que es necesario controlar esta variable

mediante un buen sistema de refrigeracin y el uso de un apropiado refrigerante. Existe

una gran polmica en cuanto a este ltimo punto, en el mercado existen una variedad de

refrigerantes con precios econmicos razonables, pero la gran mayora opta por utilizar

agua comn como agente refrigerante por ser relativamente econmico con respecto a

los mencionados anteriormente. Segn INTRAP PERU1estima en el ao 2005 el Per

cuenta con un parque automotor de 1 349 510 unidades distribuidas a nivel nacional, as

como tambin para la regin Lambayeque con 41 528 vehculos, y la mayora de ellos

utiliza agua comn como agente refrigerante para sus motores. Estudios anteriores que

se realizaron a diferentes talleres mecnicos a nivel nacional datan que ms del 40% de

las reparaciones totales que se efecta al motor estn relacionadas con problemas que se

originan por el sistema de refrigeracin, encontrndose los ms comunes el desgaste

prematuro de partes por sobrecalentamiento, especialmente entre pistn y la pared del

1INTRAP PER: Instituto De Transporte Terrestre del Per, tiene como objetivo armonizar el marcolegal regulatorio en materia de Transporte, Vialidad y Gestin de Trnsito.

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radiador, bomba de agua, etc. Otro de los grandes problemas causados es el

sobreconsumo de combustible, la entrada de refrigerante a las cmaras de combustin,

fugas de refrigerante contaminando el aceite lubricante y formacin de pelculas

indeseables en elementos que transfieren calor, como los ductos del radiador, trayendo

consigo una costosa reparacin y larga inactividad del vehculo. Esto lo hace un tema

aun ms interesante por lo que es necesaria una rigurosa investigacin para poder

determinar la causa ms probable y as poder dar una mejor solucin a este problema

trayendo consigo un gran ahorro econmico y mas disponibilidad para el equipo.

2.1.2. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA:

La direccin de Transporte CONAE2 de Mxico emite un artculo titulado El

Sistema de Enfriamiento de los Motores de Combustin Interna, en donde

describe el funcionamiento del sistema de refrigeracin, detallando los principales

problemas que ocurren, disminuyendo la eficiencia del sistema y la vida til del

motor; aportando algunas acciones que permiten mejorar el rendimiento del

combustible y que involucran al sistema de enfriamiento.

Tesis Doctoral desarrollada en la Universidad Politcnica de Valencia-Espaa

titulada Contribucin al Conocimiento del Comportamiento Trmico y la

Gestin Trmica de los Motores de Combustin Interna Alternativos desarrolla

por Carlos Romero Piedrahita, el trabajo est encaminado a estudiar los fenmenos

de transferencia de calor y balance trmica de motores de combustin interna

alternativos en el cilindro y sistema de refrigeracin, teniendo como objetivo

principal predecir la temperaturas dentro y fuera de la estructura del motor mediantesoftware computacional comerciales, para modelar, simular y validar diseos nuevos

de sistemas de refrigeracin de motores.

2

CONAE: Comisin Nacional Para el Ahorro de Energa-Mxico, rgano administrativo que tiene comoobjetivo promover la eficiencia energtica y constituirse como rgano de carcter tcnica en materias deaprovechamiento sustentable de la energa.


cilindro, dao por corrosin de partes internas del motor y otros accesorios como


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Tal vez hoy estemos firmemente a favor de la consciencia de un mundo ecolgico, pero

es imposible de opacar la importancia que ha tenido el motor de combustin interna en

nuestro mundo actual, y que seguir siendo el futuro de la humanidad, con ello hemos

logrado enormes avances tecnolgicos sobre todo en el transporte facilitando la vida del

hombre, en la actualidad, es posible ver circular por las calles unidades nuevas con

tecnologa de punta para proteger el medio ambiente. Por lo que ha trado como

consecuencia aumento en el precio de los combustibles, e incrementndose en nmero.

Esto trae consigo mquinas con elevado precio y cada vez con mantenimientos ms

caros, por lo que se hace mayor an la gran necesidad de tener mquinas con altas

eficiencias a menores costos posibles. Esta investigacin se realiza con el fin de reducir

los costos de mantenimiento, y evitar reparaciones costosas a motores con un nmero de

kilmetros de recorrido por debajo de lo especificado por el fabricante, mediante un

anlisis trmico que se realizara al sistema de refrigeracin del motor, y poder

determinar si es que el agua comn como agente refrigerador es el sustituto perfecto de

los diversos refrigerantes recomendados por los fabricantes, por lo que es el ms

utilizado en nuestro parque automotor, teniendo como objetivo reducir la cifra

estadstica del 40%, que representan los motores que necesitan ser reparados, causado

por problemas en el sistema de refrigeracin, realizada en diferentes talleres a nivelnacional.

En el Per el parque automotor ha ido renovndose con la importacin de vehculos

nuevos, esto ha ayudado a solucionar el problema del incremento de vehculos usados

que se importaron en la dcada pasada, es debido a ello que se ha mejorado la posicin

econmica del pas, la presente investigacin tiene como finalidad demostrar realmente

la importancia del mantenimiento adecuado para el sistema de refrigeracin de un

vehculo, ya que las estadsticas demuestra que la mayor parte de problemas quepresentan los motores de combustin interna y que requieren de un elevado costo de

2.1.3. FORMULACIN DEL PROBLEMA:

Como se puede realizar un anlisis termofluido de un sistema de refrigeracin que

utiliza agua natural como sustituto de refrigerante y sus efectos en el rendimiento en un

motor de combustin interna?

2.1.3. JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN:



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reparacin, tienen que ver con el cuidado inadecuado de dicho sistema, debido a estos

problemas presentados, es de gran exigencia para este nuevo parque automotor

presentar las causas que en un futuro no muy lejano podran ocasionar.

Esta investigacin nos permitir analizar mediante un anlisis trmico del sistema de

refrigeracin la influencia de utilizar agua como agente refrigerante y el efecto que

ocasiona en el desempeo de un motor de combustin interna, en la actualidad en

nuestra regin en los dos ltimos aos hemos visto las mejoras en cuanto al parque

automotor, por lo tanto este investigacin contribuir al desarrollo econmico, ya que

podremos demostrar la influencia econmica a largo plazo del uso de un adecuado

refrigerante.

2.2. OBJETIVO GENERAL:

Realizar un anlisis termofluido de un sistema de refrigeracin que utiliza agua natural

como sustituto de refrigerante y sus efectos en el rendimiento en un motor de

combustin interna.

2.2.1. OBJETIVOS ESPECFICOS:

Describir el funcionamiento del sistema de refrigeracin de un motor de combustin

interna.

Describir los diferentes tipos de refrigeracin en motores de combustin interna.

Desarrollar un modelo matemtico de la transferencia de calor en un motor de

combustin interna.

Desarrollar un anlisis trmico del motor de combustin interna utilizando agua

como agente refrigerante.Desarrollar un anlisis trmico del motor de combustin interna utilizando un

refrigerante adecuado.

Realizar un anlisis de corrosin de los elementos del sistema de refrigeracin de un

motor de combustin interna.

Determinar la influencia en cuanto al rendimiento y el consumo de combustible de

un motor de combustin interna.

Comparar mediante el software FLUENT los resultados obtenidos en el anlisistrmico.

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2.3. MARCO REFERENCIAL

2.3.1 MARCO TERICO

MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA:

Es una mquina trmica, que se encarga de transformar la energa qumica de un

combustible en energa mecnica, mediante la oxidacin de la mezcla aire-combustible

en el interior del cilindro del motor, alcanzando elevadas temperaturas y presiones para

luego expandirse en contra de los mecanismos del motor, esta expansin es convertida a

travs del mecanismo biela-manivela en energa rotacional en el cigeal, que a su vez

esta conectado a un mecanismo de trasmisin de potencia para el fin deseado.

CLASIFICACIN DE MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA:

Los motores de combustin interna pueden ser clasificados de diferentes maneras:

1. Por la formacin de la mezcla y el tipo de ignicin.

a) Motores Otto: se impulsan con gasolina y la mezcla se forma generalmente fuera de

la cmara de combustin. La combustin en el cilindro se desencadena por encendido

exterior.El motor inicia el proceso de combustin en cada uno de los ciclos por el uso

de una buja. La buja da una descarga de alta tensin elctrica entre dos electrodos queinflaman la mezcla aire-combustible en la cmara de combustin.

b) Motores Diesel: la formacin de la mezcla se da en el interior del cilindro, y se

impulsan preferentemente con gasoil. La combustin en el cilindro se produce por

autoencendido, el motor inicia el proceso de combustin cuando la mezcla aire-

combustible se inflama debido a la alta temperatura causada por las altas compresiones

en la cmara.

2. Ciclos de motor:

a) Ciclo de cuatro tiempos: en este ciclo es pistn experimenta cuatro movimientos

generando dos revoluciones del motor en cada ciclo.

b) Ciclo de dos tiempos: en este ciclo el pistn experimenta dos movimientos generando

una revolucin del motor por ciclo.



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3. Diseo Bsico:

a) Alternativos: el motor tiene uno o ms cilindros en el que el pistn alternan ida y

vuelta. La cmara de combustin se encuentra en el extremo cerrado de cada cilindro.

La energa es entregada a un cigeal de salida de la rotacin por conexin mecnica

con los pistones.

b) Rotativo: el motor esta hecho de un bloque no concntrico con el rotor y el eje del

cigeal. Las cmaras de combustin se construyen en el bloque no giratorio. Al igual

que un motor de pistones, el rotativo emplea la presin creada por la combustin de la

mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presin est contenida en la

cmara formada por una parte del recinto y sellada por uno de los lados del rotor

triangular, que en este tipo de motores reemplaza a los pistones.

PARTES FUNDAMENTALES DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA:

Se podra decir que un motor de combustin interna, desde el punto de vista estructural

esta constituido por tres bloques o secciones principales que vienen ha ser la Culata,

Bloque del Motor y el Crter. Los cuales permiten montar en su parte interna distintos

componentes fijos y mviles, que funcionando de manera sincronizada tenemos almotor tal y como lo conocemos.

1. CULATA:es la parte superior del motor, generalmente construida de hierro fundido

y en algunos otros casos, como en motores modernos son de aluminio. Esta diseada

para soportar la presin causada por la explosin de la mezcla aire-combustible, es

resistente a la corrosin, posee buena conductividad trmica y un coeficiente de

dilatacin similar a la del bloque del cilindro, la culata vista desde la parte inferior esahuecada, convexa, que constituye la parte superior de la cmara de combustin,

tambin posee dos orificios internos en la cual van ubicadas las vlvulas de admisin y

de escape, uno conectado al mltiple de admisin (para permitir que la mezcla aire-

combustible ingrese a la cmara de combustin), y el otro conectado al mltiple de

escape (para permitir la salida de los gases producidos por la combustin al ambiente),

adems la culata es de doble pared permitiendo la circulacin del liquido refrigerante, y

lubricacin logrando mantener las temperaturas recomendadas. La culata esta unida

firmemente al bloque del motor por medio de tornillos para lograr un sellado hermtico.



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2.BLOQUE DEL MOTOR:es el bloque medio del motor, en la parte superior limita

con la culata, y en la inferior con el crter, generalmente esta construido de hierro

fundido y en algunos automviles modernos son de aluminio, pero esto suele

incrementar costos. El bloque del motor esta diseado para soportar grandes presiones

ocasionadas debido a la combustin, es resistente a la corrosin, y el material es un

buen conductor del calor debido a altas temperaturas que experimenta dicho cuerpo. En

el bloque van ubicados los cilindros que son barrenos o cavidades practicados en el

mismo, y en el interior de ellos van alojados los pistones, a quienes se les considera el

corazn del motor, dependiendo del diseo de cada motor encontramos bloques de

camisas hmedas y de camisas secas, las camisas hmedas se apoyan en el bloque del

motor estando en contacto directo la camisa con el liquido del sistema de refrigeracin,

en el bloque de camisas secas van alojados cilindros denominados camisas con paredes

mas finas las cuales no estn en contacto con el liquido del sistema de refrigeracin. El

nmero de cilindros es variable en cada motor, as tambin como su ubicacin; existen

diversas configuraciones como cilindros dispuestos en V, en Lnea, y opuestos , el

bloque tambin posee ductos por el interior, que se comunican con ductos de la culata,

para la circulacin del liquido refrigerante, y lubricacin. Esta unida fuertemente al

chasis (bastidor) por medio de juntas.

3. CRTER: se encuentra ubicado en la parte inferior del motor, generalmente esta

construido de hierro fundido o aleaciones de aluminio, tiene la funcin de almacenar el

aceite lubricante, que permite lubricar el cigeal, el rbol de levas, pistones y otros

mecanismos mviles del motor. Tiene forma cncava en su parte interior, tiene un

sistema de placas trasversales denominadas rompeolas con el fin de no acumular el

aceite en los extremos cuando el motor esta inclinado, tambin esta provisto de un tapn

con la finalidad de drenar el aceite que ha cumplido su ciclo de vida. Algunos crteresen la parte externa tienen aletas con el fin de mantener una temperatura del aceite entre

80C y los 90C, existe sistemas de crteres conocidos como crter seco, y hmedo; en

el sistema de crter seco esta provista de una bomba que se encarga de enviar el aceite a

las partes a lubricar, a diferencia con el sistema de crter hmedo es que la lubricacin

se realiza mediante salpicadura debido a la rotacin del cigeal, el cual esta sumergido

en el aceite contenido en el crter.



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2. BLOQUE DE MOTOR:

2.1 CILINDRO: es una pieza cilndrica ubicada en el bloque del motor, generalmente

se fabrica de hierro fundido, maquinado y pulimentado debido a las grandes

temperaturas y presiones que experimenta, su funcin es de alojar al pistn existiendouna separacin entre dichos elementos de 0.005 a 0.008, para efecto de dilatacin ,

dependiendo del diseo, el cilindro puede fabricarse como parte de la misma fundicin

del motor, en otro casos se fabrica como elemento externo llamado camiseta, siendo

mas verstil en mantenimiento y reparacin.

2.2 PISTN: elemento bsico del motor, esta fabricado de aleacin de aluminio o

fundicin, es una pieza cilndrica hueca que va alojada en el cilindro, es el encargado derecibir toda la presin generada por la combustin de la mezcla, generando el

movimiento alternativo del pistn desde el punto muerto superior(PMS) hasta el punto

muerto inferior(PMI) modificando la presin y volumen del fluido dentro del cilindro,

posee tres ranuras en las cuales se insertan anillos de compresin y aceiteros, los anillos

de compresin permiten el buen ajuste entre el pistn y el cilindro, mientras que los

anillos aceiteros contienen ranuras que permiten la circulacin del aceite para lubricar la

parte interna del cilindro. El pistn esta conectado a la biela mediante un pin de acero.

2.3 BIELA: pieza metlica lineal encargada de unir el pistn con el cigeal, est

fabricada de acero templado mediante forja o de titanio y aluminio, y tiene como

funcin convertir el movimiento lineal alternativo del pistn en movimiento giratorio en

el cigeal, esta unida al pistn mediante el buln y se articula al cigeal mediante dos

mitades de cojinetes de friccin de metal blando, estos se ajustan al cigeal

permitiendo una separacin de 0.002 a 0.004 para lubricacin y dilatacin, tambin

posee un conducto interno que permite hacer llegar el aceite lubricante al pistn.

2.4 EJE CIGEAL:es un eje con codos, que mediante el mecanismo biela-manivela

transforma el movimiento lineal en giratorio normalmente estn fabricados de

aleaciones de acero capaces de soportar los grandes esfuerzos a los que esta sometido

debido al torque generado en el momento de la combustin, interiormente es perforado

para permitir el pase del aceite lubricante a los metales de las bielas. El nmero de

codos o manivelas que posee es de acuerdo al nmero de cilindros de motor, cada codo

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es conectado con su respectiva biela. Al centro giratorio del cigeal se le denomina

bancada, la cual lo soporta en sus respectivos cojinetes.

SISTEMA DE REFRIGERACIN DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA

El motor de combustin interna es una maquina trmica, que alcanza elevadas

temperaturas de hasta 2500 K en el interior de la cmara de combustin, debido al

proceso de conversin de la energa qumica (combustibles) en energa mecnica.

F igura: 1

Esquema General de Di str ibucin de Energa en el Motor

En lafigura 1se muestra la distribucin global de la energa en un motor de combustin

interna, liberada en el proceso de la combustin (se podra tener pequeas variaciones

en los porcentaje dependiendo del tipo de vehculo y de las condiciones de trabajo). En

la que se aprecia que el 30% de la energa total aproximadamente, es aprovechada por el

motor, lo que significa que existe una fuerte carga trmica que debe ser evacuada al

exterior por medio del refrigerante, que acta a travs de los diversos elementos del

sistema de refrigeracin, asegurndose de mantener una temperatura homognea entre

82 y 113 C, rango de temperaturas recomendado por los diversos fabricantes en las queel motor desarrolla mejor potencia, y una mayor eficiencia mediante la combustin de

una masa dada de combustible en el interior del cilindro, por otro lado evitando

agrietamientos trmicos en las distintas partes del motor. El sistema de refrigeracin

esta provista de cinco elementos fundamentales para realizar su funcin como: Depsito

de Agua, Radiador, Bomba de Circulacin, Termostato y Ventilador.


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ELEMENTOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACIN

El exceso de calor es extrado desde el interior del motor por accin de diversos

elementos, re circulando el lquido refrigerante convirtindose en un ciclo cerrado.

F igura 2

Cir cuito de Refr igeracin en un Motor de Combustin I nterna

En la figura 2,se muestra el circuito de refrigeracin, con sus elementos bsicos, para

llevar a cabo su funcin. El lquido refrigerante es impulsado a cierta presin gracias ala bomba de agua instalada, a travs de los ductos especiales, llamados tambin

cmaras de agua, que se construyen por el interior de la culata, y el block, de manera

que el refrigerante bae a la cmara de combustin, transportando consigo el exceso de

energa trmica contenida en las paredes de las piezas del motor, el calor contenido en el

lquido es liberado a la atmosfera gracias a un intercambiador de calor (radiador), por

medio de mecanismos como la radiacin y la conveccin entre el aire del ambiente y el

aire forzado proveniente del ventilador instalado. El circuito cuenta con una vlvula de

control de flujo (termostato), que regula el flujo de agua segn sea el caso, reduciendo

el flujo para elevar la temperatura, o por el contario aumentado el flujo para reducir a

este, el circuito tambin posee un sensor de temperatura generalmente es un termmetro

de termo resistencia que es un indicador para el conductor que puede ser de seal

luminosa o de alarma.


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1.RADIADOR:bsicamente es un intercambiador de calor, construido mayormente de

cobre, esta constituido por tubos paralelos, espaciados, provistas de aletas trasversales

con el fin de aumentar el rea de refrigeracin. Conectado a dos tanques, por la parte

superior de los tubos entra el lquido refrigerante caliente proveniente del motor de

combustin, el calor es disipado al ambiente mediante conveccin y radiacin, debido a

los gradientes de temperatura que existe entre el aire del ambiente y el forzado que

brinda el ventilador. El radiador en la parte superior tiene tapa que permite la

presurizacin del sistema, evitando la evaporacin del refrigerante cuando el motor

realiza trabajos intensos, y en la parte inferior tiene un colector donde se deposita el

refrigerante frio para luego retornar al proceso.

2. TERMOSTATO: es una vlvula de control de flujo del refrigerante, colocado antesde la entrada de la lnea caliente hacia el radiador, esta constituido por un pistn

colocado dentro de un cilindro lleno de cera especial que es sensible a la temperatura,

regulando la temperatura de trabajo segn sea el caso, por ejemplo cuando el motor

arranca en frio la cera cambia de estado solido a liquido cuando la temperatura del

refrigerante alcanza la temperatura de fusin de este, empujando el pistn hacia abajo

abriendo el paso del refrigerante.

3.BOMBA: es una bomba centrfuga accionada por el motor a travs de una correa,

debe tener la potencia necesaria para hacer circular el lquido refrigerante, en las

distintas partes del circuito de refrigeracin. Cuando el termostato esta cerrado el agua

pasa a travs de un desviador para evitar quemar el sello mecnico de la bomba, y

cuando esta abierta es alimentada por el radiador.

4. VENTILADOR: esta accionada por el motor mediante un acople en el eje de la

bomba, y se impulsa mediante una correa desde el cigeal, las aspas estn espaciadasde manera no uniforme con el fin de menor el ruido de trabajo. El ventilador no solo

enva aire al motor si no tambin succiona el aire del ambiente haciendo pasar por el

ncleo del radiador contribuyendo al enfriamiento del lquido refrigerante.


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SISTEMA DE LUBRICACIN DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA

La lubricacin en un motor de combustin interna se realiza con el fin de disminuir el

desgaste entre piezas mviles, ocasionado por la interpenetracin de las irregularidades

de las superficies en contacto de dos o ms piezas mecnicas, y a la atraccin de lostomos de la superficie de estas, el proceso de lubricacin consiste en interponer una

pelcula de lubricante entre las dos caras en contacto, con el propsito de que las

superficies rosen con las molculas del lubricante disminuyendo considerablemente la

fuerza necesaria para el movimiento; teniendo en cuenta que existen diferentes tipos de

lubricacin. Generalmente en motores de combustin interna se utiliza la combinacin

de ella con el fin de aumentar la eficiencia, por ejemplo utilizando lubricacin

hidrosttica hasta que ciertas piezas alcanzan cierta velocidad de rotacin, necesariaspara utilizar el tipo de lubricacin hidrodinmica, adems tambin ayuda ha evacuar el

calor de ciertos componentes del motor donde liquido refrigerante no tiene accin sobre

estas, tambin inhibe la corrosin de las piezas metlicas.

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE LUBRICACIN:

Comprende los siguientes elementos:

Crter.

Malla o Coladera

Galera Principal

Cigeal, Bomba de Alimentacin, Intercambiador de Calor.

CIRCUITO DE LUBRICACIN DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA

Una flecha montada en el engrane del rbol de levas hace funcionar la bomba de aceite,

este succiona el aceite atreves de un colador del crter, y lo enva a cierta presin al

filtro de aceite, luego el aceite se distribuye por los diversos pasajes, y conductos,

proporcionando la lubricacin necesaria a los cojinetes del cigeal, bielas, buzos y

pernos de los balancines, las paredes del cilindro son lubricados por el derrame del

lubricante de los pernos de las bielas y de sus cojinetes. Para permitir que el aceite pase

por los conductos en el bloque del motor y lubrique al cigeal, los cojinetes principales

deben tener agujeros de alimentacin de aceite de modo que a cada rotacin de este

permita el paso del aceite, finalmente de que el aceite a logrado recorrer todo el circuito

cae nuevamente hacia el crter, para luego ser succionado por la bomba de alimentacin


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2.4. HIPTESIS:

Si realizamos un anlisis termofluido de un sistema de refrigeracin que utiliza agua

natural como sustituto de refrigerante, entonces ser posible determinar los efectos en

el rendimiento en un motor de combustin interna.

2.5. VARIABLES:

2.5.1. VARIABLES INDEPENDIENTES:

Agua natural como agente refrigerante.

Lquido refrigerante.

2.5.2. VARIABLE DEPENDIENTE:

Rendimiento del Motor de Combustin Interna.

Consumo de Combustible.

Vida til de las Piezas del Motor.

2.6. MARCO CONCEPTUAL:

RENDIMIENTO DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA:

La incidencia del sistema de refrigeracin en el desempeo de un motor es alta. La

estabilidad en la temperatura es sinnimo de carburacin y lubricacin estable. La

temperatura excesiva ocasiona disminucin de la viscosidad del lubricante,

disminuyendo la efectividad del sistema de lubricacin y aumentando el consumo de

aceite, generando desgaste en los diferentes mecanismos del motor ya que estn

diseados para expandirse hasta su tolerancia normal, por otro lado el exceso detemperatura genera combustin antes de tiempo, provocando golpeteo y perdidas de

compresin, debido a las presiones generadas antes que el pistn llegue al PMS,

disminuyendo notablemente la eficiencia del motor.


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CONSUMO DE COMBUSTIBLE:

Los motores de combustin estn diseados, para operar eficientemente en un rango de

temperaturas entre 82C y 100C, de modo que al operar debajo del rango especificado

genera un aumento del consumo de combustible, debido a que el sistema ajusta la

mezcla para la temperatura del motor, por otro lado al operar el motor a temperaturas

superiores al rango se producir una combustin anticipada provocando que la potencia

del motor disminuya, entonces aumentando directamente el consumo de combustible

para alcanzar la potencia necesitada.

VIDA TIL DE LOS ELEMENTOS DEL MOTOR DE COMBUSTIN

INTERNA

El sistema de refrigeracin de un motor de combustin interna esta diseado para

proveer aos de servicio, manteniendo la temperatura del motor en el rango necesario

para aprovechar al mximo su vida til, un buen sistema de refrigeracin y la utilizacin

de un buen refrigerante permitirn que el sistema de lubricacin se desempee

eficientemente disminuyendo el desgaste de los mecanismos del motor, asegurando una

rentable vida til, en el caso contrario ocasionara el aumento de friccin entre dichos

mecanismos generando la disminucin de la vida til del motor.

Para asegurar la transferencia de calor entre el calor de la combustin y el refrigerante,

es necesario tener un sistema de refrigeracin libre de corrosin para que trabaje

eficientemente y no genere variaciones de la temperatura de trabajo del motor.

2.7. DISEO DE EJECUCIN:

2.7.1. METODOLOGA:

El objetivo de esta tesis es analizar y comparar la influencia del uso del refrigerante en

el rendimiento de un motor de combustin interna, mediante modelos matemticos, los

cuales estn basados en trabajos experimentales anteriormente realizados, as mismo

para la validacin de dichos parmetros obtenidos en el anlisis trmico se utilizara el

software FLUENT y pruebas de laboratorio.

Para realizar el anlisis termofluido del sistema de refrigeracin en un motor de

combustin interna se desarrollaran los siguientes pasos.


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MODELO MATEMTICO PARA DE TRANSFERENCIA DE CALOR PARA

UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA:

El motor como mquina trmica esta limitada por al menos seis fronteras fludicas las

cuales son: gases de escape, gases de admisin, gases de cilindro, refrigerante,

lubricante y aire ambiente, lo cual hace complicado un anlisis trmico debido a la

naturaleza transitoria de los fluidos y dependen del punto de operacin del motor, es por

ello que utilizaremos un modelo matemtico cero-dimensional, considerando que el

fluido de trabajo es una mezcla homognea de gases ideales, en equilibrio

termodinmico, en cuanto a la variacin de la temperatura y presin que se tiene en las

diferentes regiones del interior del cilindro, sern tomadas como valores promedios para

el clculo.

ANLISIS TRMICO DEL SISTEMA DE REFRIGERACIN Y

COMPARACIN DE RESULTADOS:

El anlisis trmico del motor de combustin se realizar siguiendo el modelo

matemtico anteriormente desarrollado, se desarrollara un anlisis utilizando agua

natural y otro utilizando lquido refrigerante, finalmente los resultados obtenidos del

anlisis del sistema de refrigeracin determinaran su influencia en el rendimiento del

motor de combustin:

VALIDACIN MEDIANTE SOFTWARE:

Para determinar la eficacia de los parmetros obtenidos mediante el desarrollo del

modelo matemtico se empleara software FLUENT, los cual nos permitir realizar un

anlisis trmico del motor de combustin interna.

2.7.2. POBLACIN:

Motores de Combustin Interna.

2.7.3. MUESTRA:

Motor de Combustin Interna, Modelo TICO de los Vehculos DAEWOO.


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2.7.4. TCNICAS E INSTRUMENTOS, FUENTES E INFORMANTES.

Tcnica de anlisis de textos, comentarios del contenido de los textos solicitados para

el desarrollo de la investigacin.

Recoleccin de libros, catlogos y revista sobre motores de combustin y vehculos

DAEWOO

Bsqueda en pginas de internet de estudios similares realizados anteriormente.

Visitas a centros automotrices para adquisicin de informacin.

3. ADMINISTRACIN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIN:

3.1. RECURSOS.

3.1.1. HUMANOS.

La tesis ser desarrollada por Roger Gmez Alarcn y Luis Llanos Snchez estudiantes

de la facultad de Ingeniera la Escuela Profesional de Ingeniera Mecnica

Universidad Csar Vallejo.

3.1.2 MATERIALES.

Libros, experimentos en laboratorio, tesis de antecedentes, algarrobo.

3.2. PRESUPUESTO.

Detalle Costo (Soles)

Pasajes 150

Internet 150

Libros 100

Impresin de trabajos 70

Fotocopias 60

Publicaciones 70

Pruebas de laboratorio 400

TOTAL 1000


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3.3. FINANCIAMIENTO

El desarrollo del presente proyecto de tesis no estar patrocinado por ninguna

institucin, as mismo no tendr entidades cooperantes, es por ello que ser

autofinanciado a lo largo de todo su desarrollo por los investigadores.

3.4.CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.

N ACTIVIDADES

2009

Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

1 Recoleccin deBibliografa. x x x x x

2Diseo delProyecto. x x

3 Elaboracin delProyecto. x x

4 Presentacin delProyecto.

x

5 Elaboracin delos Instrumentos. x x

6 Recoleccin deDatos. x x

7 Anlisis de los

Datos.x x

8 Interpretacin yconclusiones. x x

9 Diseo delInforme. x

10 Elaboracin delInforme. x

11 Presentacin delInforme. x


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I ngeniera Mecnica-UCV2009

BIBLIOGRAFA

1. Willard, W. Pulkrabek. Engineering Fundamentals of the Internal Combustion

Engine. Editorial Prentice Hall. New Jersey.

2. John, B.L. Heywood. Internal Combustion Engine Fundamentals. Editorial Mc

Graw Hill. USA. 1988.

3. Gesellschaft, T. Z. Tecnologa del Automvil Tomo II

4. Palomino, T. Norma.Modelacin Matemtica del Ciclo de Trabajo de un Motor de

Combustin Interna Diesel de Aspiracin Natural Facultad de Ingeniera Mecnica yElctrica UNPRG- 1999.

5. Romero, P. CarlosContribucin al Conocimiento del Comportamiento Trmico y

la Gestin Trmica de los Motores de Combustin Interna Alternativos. Departamento

de Mquinas y Motores Trmicos. Universidad Politcnica de Valencia 2009.

6. Manual de Instruccin del Motor del Vehculo DAEWOO Modelo TICO

7. Jvaj, M. S. Motores de Automvil. Editorial Mir. Mosc. Rusia 1987.

8. Gilardi, J.Motores de Combustin Interna. Editorial IICA. Costa Rica 1978.

9. Taylor, Ch. F., The Internal-Combustion Engine in Theory and Practice-

Thermodynamics, Fluid Flow, Performance. Editorial MIT Press. USA 1994.

10.http://www.aap.org.pe

11.http://www.asifunciona.com

12.http://www.conae.gob.mx

13.http://www.cimec.org.ar
http://www.aap.org.pe/http://www.aap.org.pe/http://www.aap.org.pe/http://www.asifunciona.com/http://www.asifunciona.com/http://www.asifunciona.com/http://www.conae.gob.mx/http://www.conae.gob.mx/http://www.conae.gob.mx/http://www.cimec.org.ar/http://www.cimec.org.ar/http://www.cimec.org.ar/http://www.cimec.org.ar/http://www.conae.gob.mx/http://www.asifunciona.com/http://www.aap.org.pe/

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