Motores de Combustion Interna 06 Potencias y Rendimientos

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Motores de Combustión Motores de Combustión Interna Interna >

Potencias y RendimientosPotencias y Rendimientos

Portada

Energía y propulsión Energía y propulsión >


Índice

Instrucciones de uso

Introducción

Objetivos

Potencia indicada

Potencia efectiva

Par motor I

Par motor II

Presión media efectiva al freno

Rendimiento

Rendimiento mecánico

Rendimiento térmico indicado

Motores de Combustión Interna > Potencias y rendimientos

Rendimiento térmico efectivo

Balance térmico

Rendimiento volumétrico

Relación de compresión y rendimiento térmico

Potencia nominal

Ejercicios de repaso

Mapa de la presentación

Referencias bibliográficas

Ayuda a la navegación


Instrucciones de uso (1 de 2)

Bienvenido a esta presentación que te guiará por los

contenidos de la sesión.

Si quieres preparar o repasar la lección, lee atentamente

estas instrucciones. Por el contrario, tanto si ya estás

familiarizado con el manejo de los planes de lección

como si eres el profesor que va a impartir la lección,

puedes saltarte las instrucciones de uso e

iniciar la presentación.



Instrucciones de uso (2 de 2)

Para sacar el máximo provecho a esta presentación, lee el contenido de cada diapositiva y consulta las referencias bibliográficas.

Consulta las definiciones de las palabras clave en el glosario de términos.

Finalmente, realiza los ejercicios para comprobar el nivel de asimilación de la lección. Repasa aquellos puntos correspondientes a las respuestas erróneas.

Ahora haz clic o pulsa espacio para avanzar.



Introducción

La obtención de energía mecánica a partir de la

calorífica, es el fin último del motor. Para evaluar el

comportamiento del motor en dicho proceso se utilizan

una serie de conceptos que se desarrollarán en esta

presentación.



Objetivos

El objetivo que se pretende alcanzar en esta

presentación es poder evaluar el comportamiento de un

motor, utilizando los términos que se estudiarán.



Potencia indicadaSe entiende por potencia indicada (Pind) a la potencia desarrollada dentro de los cilindros. Se mide utilizando un aparato llamado indicador, que es un dispositivo que traza una gráfica de la presión en el interior de un cilindro en cada punto de la carrera del pistón.

Para aplicaciones prácticas no es frecuente emplear diagramas. En la práctica, interesa más la potencia realmente disponible en el cigüeñal, que se denomina potencia al freno o potencia efectiva. Son útiles los diagramas para ensayos científicos para conocer y mejorar el comportamiento operativo de los motores.



Potencia efectiva

Potencia efectiva (Pef) o potencia

al freno, es la potencia neta quepuede extraerse de un motor.

En el freno Proney, la fuerza netaque el motor ejerce es igual a lalectura de la balanza menos elpeso del brazo de palanca.

F = Wt – Wo (en Kp):

Distancia que recorre la fuerza durante UNA revolución es 6,28 x R. En UN segundo dará N revoluciones => que la fuerza recorre en 1 seg.

es 6,28 R N / 60. Si 1CV = 75 Kp.

Pef = F 6,28 R N / 60 75 => Pef = F R N / 716,2 (en CV). Pef = Pind – Pr (pérdidas por rozamiento).



Par motor I

Se denomina par motor (T), al esfuerzo torsional o giratorio del cigüeñal. Su valor se expresa por la cantidad del llamado momento del par, que es el producto de la longitud de la palanca sobre la que actúa la fuerza en ángulo recto por la fuerza que produce el giro.

T (m Kp) = R (m) x F (Kp)

En el ejemplo:

El momento del par que hace girar el cigüeñal es:0,5 m x 100 Kp = 50 mKp

Si el cigüeñal se conecta a una cargacuyo brazo de palanca es de 1m, lafuerza que actúa sobre esa carga será:T = R F => F = T / R = 50 / 1 = 50 Kp



Par motor II

Relación entre par motor y potencia:

T = R F

Pef = F R N / 716,2

Sustituyendo R F por T => Pef = T N / 716,2

Par motor (T) = 716,2 x Pef / N



Presión media efectiva al freno

La presión media efectiva (pmef), es un concepto conveniente para

juzgar cuál es la potencia útil que puede dar un motor en condiciones

de seguridad.

La presión media efectiva al freno, es la presión media que, impuesta a

los pistones de un motor carente de rozamientos, produciría la misma

potencia útil que el motor verdadero.

Cálculo de la pmef, para un motor de 4T:

pmef = 1145444 x Pef / D² L M N (si el motor es de 2T, se divide por 2)

Relación entre pmef y par motor (T): Conocido el par motor (T), y siendo la Pef = T N / 716,2 =>

=> pmef = 1145444 T N / 716,2 / D² L M N =>

=> pmef = 1600 T / D² L M



Rendimiento

En general, rendimiento es la relación entre lo

consumido o suministrado y lo producido.

Se expresa en porcentaje y siempre es inferior al

100%.

La diferencia entre el rendimiento y el 100% es el

porcentaje de pérdidas durante el proceso.



Rendimiento mecánico

El rendimiento mecánico es el cociente expresado como porcentaje entre la potencia efectiva y la potencia indicada en el diagrama.

Rm = Pef / Pind x 100 El rendimiento mecánico (Rm), es la relación entre el trabajo

útil medido en el eje de la máquina y el trabajo correspondiente al diagrama indicado. El trabajo en el eje motor será igual al indicado en el diagrama menos el correspondiente al gastado en vencer las resistencias o rozamientos.

Pr = Pind – Pef => Pind = Pef + Pr Cuando un motor funciona a media carga, su rendimiento

mecánico es menor que cuando funciona a plena carga porque las pérdidas por rozamiento (Pr) permanecen prácticamente constantes independientemente de la carga y, por tanto, cuando ésta disminuye, las pérdidas mecánicas se hacen relativamente mayores.



Rendimiento térmico indicado

Se llama rendimiento térmico indicado (Rti), al cociente

entre el trabajo efectuado por los gases dentro del

cilindro y la energía calorífica del combustible

aportado.

Rti = Trabajo indicado / Calor consumido x 100

El rendimiento térmico indicado es un concepto muy

útil para los trabajos de investigación y de laboratorio,

pero no es de utilidad para los usuarios de motores.



Rendimiento térmico efectivo

Rendimiento térmico efectivo (Rtef), o rendimiento

global, es la relación entre el trabajo útil en el eje

motor y el equivalente a la energía calorífica del

combustible consumido.

Rtef = Energía útil real / Calor suministrado x 100

También, rendimiento térmico efectivo, es igual al

producto del rendimiento indicado y el rendimiento

mecánico.

Rtef = Rti x Rm



Balance térmico

Solamente una pequeña parte de la energía calorífica suministrada por el combustible quemado es transformada en energía mecánica. La mayor parte de la energía de éste no se puede aprovechar.

MOTORMOTOR DIESEL DIESEL MOTOR DE MOTOR DE GASOLINAGASOLINA

Pérdidas en gases de escapePérdidas en gases de escape 30% 30% 35%35%

Pérdidas por refrigeraciónPérdidas por refrigeración 20% 20% 20%20%

Pérdidas por radiaciónPérdidas por radiación 15% 15% 20%20%

Calor útilCalor útil 35%35% 25%25%

Comparativa aproximada del rendimiento térmico entre los motores Diesel y los de gasolina de 4T:



Rendimiento volumétrico

El rendimiento volumétrico (Rv) de un motor de 4T no

sobrealimentado, es el cociente entre el volumen de aire que

realmente penetra en cada cilindro durante la carrera de

admisión y el volumen que desplaza cada pistón en su carrera.

Rv = Volumen admitido / Desplazamiento x 100

El rendimiento volumétrico indica la cantidad de aire realmente

aspirado en comparación con la cantidad de aire máxima posible

en el desplazamiento del pistón.

En los motores de 4T actuales, el rendimiento volumétrico se

sitúa entre el 80% y el 87%, correspondiendo esta última cifra a

los motores de regímenes bajos.



Relación de compresión y rendimiento térmico

Volumen perjudicial: es el espacio quequeda por encima del pistón cuandoeste llega al PMS.

La relación de compresión (Rcomp), esel cociente entre el volumen total quequeda por encima del pistón cuandoéste se encuentra en el PMI y elvolumen perjudicial: Rcomp = A / B

Cuando se aumenta la Rcomp, seaumenta la relación de expansión, quees el cociente entre el volumen total al final de la carrera motriz o de expansión y el volumen al final de la misma carrera.

El aumento de la Rcomp proporciona más rendimiento. Cuanto más se expansione el gas, tanto mejor se quemará y así, más calor se extraerá de él.



Potencia nominal

La potencia nominal o de régimen de unmotor, es la potencia efectiva que dichomotor desarrolla a un régimen determinado.

Potencia nominal máxima es “la potencia yla velocidad de régimen que el motor puededesarrollar durante unos 5 minutos”.

Potencia nominal intermitente es “lapotencia y la velocidad de régimen que elmotor puede desarrollar durante 1 horaaproximadamente, a la que deberá seguir un período de funcionamiento a la potencia nominal continua, o por debajo de ella”.

Potencia nominal continua es “la potencia y velocidad de régimen que el motor puede desarrollar sin interrupción”. Este funcionamiento puede durar meses o años si el motor está equipado para hacer los cambios de lubricante y filtros sin paradas.



Ejercicio de repaso (1 de 4)

¿Qué definición corresponde al término potencia efectiva?

(haz clic en la respuesta correcta)

a) Potencia desarrollada dentro de los cilindros.

b) Potencia neta que puede extraerse de un motor.



Feedback

No es correcto. Recuerda que esa definición

corresponde a la potencia indicada, que se mide con un

aparato que se denomina indicador.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

Volver



Feedback

Correcto. Efectivamente, la otra definición responde la

concepto de potencia indicada.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.




Cuando un motor en funcionamiento aumenta la carga,

¿qué ocurre con el rendimiento mecánico? (haz clic en la

respuesta correcta)

a) Disminuye.

b) Permanece constante.

c) Aumenta.



Feedback

No es correcto. Recuerda que lo que permanece

constante son las pérdidas por rozamiento, lo que

implica que las pérdidas mecánicas aumenta o

disminuyen relativamente de forma inversa que la carga

a la que trabaja el motor.


Volver



Feedback

Correcto. Cuando un motor funciona a media carga, su

rendimiento mecánico es menor que cuando funciona a plena

carga porque las pérdidas por rozamiento (Pr) permanecen

prácticamente constantes independientemente de la carga y,

por tanto, cuando ésta disminuye, las pérdidas mecánicas se

hacen relativamente mayores.





¿Cuál de estos motores tiene un balance térmico más

positivo? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Motor de gasolina.

b) Motor diesel.



Feedback

No es correcto. Recuerda que en este motor las pérdidas

son mayores y se obtiene un 25% de calor útil, frente al

35% que se puede obtener de un motor diesel.


Volver



Feedback

Correcto. El calor útil en este tipo de motor es de un 35%

mientras que el calor útil obtenido en uno de gasolina es

de 25%.





¿A qué concepto de potencia corresponde la siguiente

definición: “la potencia y velocidad de régimen que el motor

puede desarrollar sin interrupción”? (haz clic en la respuesta

correcta)

a) Potencia nominal o de régimen.

b) Potencia nominal máxima.

c) Potencia nominal intermitente.

d) Potencia nominal continua.



Feedback

No es correcto. Recuerda que esta definición utiliza el

término sin interrupción, lo que indica que el motor

trabaja a una carga que le permite mantener esa

velocidad de régimen de forma continua.


Volver



Feedback

Correcto. Efectivamente, los otros términos definen

potencias que sólo se pueden mantener durante cierto

tiempo.




Mapa de la presentación

Volver

Desde este mapa puedes ir a las distintas diapositivas de la presentación, haciendo clic en la caja con el concepto correspondiente.

Potencia Potencia

Par motorPar motor

RendimientoRendimiento

Térmico EfectivoTérmico Efectivo

MecánicoMecánico

Térmico IndicadoTérmico Indicado

Indicada Indicada EfectivaEfectivaP.m. e.P.m. e.

Balance térmicoBalance térmico

NominalNominal

VolumétricoVolumétrico

Motores dMotores de Combustión Internae Combustión Interna > Potencias y Rendimientos> Potencias y Rendimientos

Conceptos Conceptos



Referencias bibliográficas

BIBLIOGRAFÍA:

Motores Diesel. Edgar J. Kates / William E. Luck.

Motores. Santiago Sanz Acebes.



Fin de la presentación

Aquí finaliza esta presentación. Puedes repasar cualquier

aspecto de la misma, si así lo deseas. En caso contrario,

haz clic o pulsa espacio para terminar.


Date post:	05-Dec-2015
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