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Copy of PERDIDAS DE ENERGIA EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

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DAVID GABRIEL

on 6 June 2013

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Transcript of Copy of PERDIDAS DE ENERGIA EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA Un motor de combustión interna, es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible que arde dentro de una cámara de combustión.

Clasificación de los alternativos según el ciclo:

De dos tiempos (2T): efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro
De cuatro tiempos (4T) efectúan una carrera útil de trabajo cada dos giros Motores de combustión interna Estructura y funcionamiento Los motores Otto y los diésel tienen los mismos elementos principales, (bloque, cigüeñal, biela, pistón, culata, válvulas) y otros específicos de cada uno, como la bomba inyectora de alta presión en los diésel, o antiguamente el carburador en los Otto.
Sistema de alimentación El sistema de alimentación de combustible de un motor Otto consta de un depósito, una bomba de combustible y un dispositivo dosificador de combustible que vaporiza o atomiza el combustible desde el estado líquido, en las proporciones correctas para poder ser quemado. Ciclo Otto (Gasolina) Ciclo Diesel Tipos de motores (2T y 4T) El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos (4T), aunque en fuera borda y vehículos de dos ruedas hasta una cierta cilindrada se utilizó mucho el motor de dos tiempos (2T). El rendimiento térmico de los motores Otto modernos se ve limitado por varios factores, entre otros la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración.

Motores diésel en teoría, el ciclo diésel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este último a volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La mayoría de los motores diésel son asimismo del ciclo de cuatro tiempos, salvo los de tamaño muy grande, ferroviarios o marinos, que son de dos tiempos. Las fases son diferentes de las de los motores de gasolina.

Motor de dos tiempos. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, pero al necesitar sólo dos tiempos para realizar un ciclo completo, producen más potencia que un motor cuatro tiempos del mismo tamaño. Pérdidas y Fricciones Todo este trabajo es disipado en forma de calor.
Estas pérdidas varían, en términos de % de la potencia indicada, entre un 10% a plena carga y el 100% en marcha moderada.
El trabajo de fricción está formado por:

1) Trabajo de bombeo (Wp): Es el realizado por el pistón durante la admisión de mezcla (o aire) y el escape de gases de combustión a través de las válvulas. Se define solamente para motores 4T.

2) Trabajo de fricción por rozamiento (Wrf): Es la energía disipada en las piezas del motor que tienen un movimiento relativo una respecto a la otra.

3) Trabajo de auxiliares (Wa): Es el trabajo realizado para el movimiento de ventiladores, bombas, alternador, etc. Fundamentos básicos de la Fricción La fricción es la resistencia al movimiento tanto de deslizamiento como de rodadura.
1) Fricción estática: Es la que se produce cuando la velocidad relativa entre las dos superficies es nula.

Ejemplos:
- contacto entre eje y cojinetes en el arranque del motor
- contacto entre aros y camisa de cilindro en PMS y PMI
- rodadura de engranajes o neumáticos

2) Fricción dinámica: Es la que se produce cuando la velocidad relativa entre las dos superficies en contacto es no nula.
Ejemplos:

- contacto entre eje y cojinetes en plena marcha
- contacto entre aros y camisa de cilindro en la mitad de la carrera
- contacto entre pollera del pistón y camisa del cilindro Mecanismos y causas de la fricción 1) Fricción mecánica: Se presenta en el corte de las uniones soldadas entre superficies y en el labrado de asperezas por partículas metálicas.


2) Fricción fluida: Se debe a la fuerza de resistencia viscosa producida por esfuerzos de corte dentro del fluido lubricante. Regímenes de lubricación 1) Hidrodinámica: La carga es soportada por el film de aceite

2) Elasto hidrodinámica: La carga es soportada por el film viscoso con deformación elástica en la zona de contacto (ej: engranajes)

3) Mezcla (cuasi.hidrodinámica): La carga es soportada por el film y por el contacto de las asperezas.

4) Lubricación límite: La carga es soportada por el contacto de las asperezas.(ej: arranques) Tipos de Perdidas por friccion Las pérdidas por bombeo

Pérdidas en Cojinetes

Pérdidas en el tren de Válvulas

Pérdidas en Pistón y Aros RENDIMIENTO DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA Perdidas quimicas: Estas pérdidas son producidas por la combustión incompleta del combustible.

Rendimiento Volumétrico

Es el grado de eficacia con que se logra llenar el cilindro. Y es la relación entre la masa de gas que es introducida en el cilindro (Ma) en un ciclo y la masa que teóricamente cabe en el volumen del cilindro (Mc).
El rendimiento volumétrico influye directamente en la potencia desarrollada por el motor, cuanto mejor sea el llenado, más energía se obtiene de la combustión. (Este solo es óptimo es un determinado régimen de revoluciones).
El rendimiento volumétrico de los motores de combustión interna se encuentra entre el 70% y 90%. Perdidas de energía de un motor de gasolina y de un motor diesel Motor de gasolina:
-Perdidas de calor: 35%
-Perdidas de refrigeración: 33%
-Perdidas de fricción: 10%
RENDIMIENTO EFECTIVO: 25%

Motor diesel:
-Perdidas de calor: 30%
-Perdidas de refrigeración: 33%
-Perdidas de fricción: 10%
RENDIMIENTO EFECTIVO: 30%

El motor diesel tiene menos perdidas de calor por lo tanto mayor rendimiento. Este es uno de los motivos por el cual, el motor de gasoil gasta menos que un motor de gasolina. Rendimiento Efectivo Es el balance entre el total de pérdidas y el 100% de la energía contenida en el combustible consumido.

Los factores que determinar la capacidad de Rendimiento de un motor son:

La efectividad en el proceso de transformación de calor en trabajo mecánico
Las pérdidas térmicas y mecánicas, propias del funcionamiento del motor

Las características más importantes que definen las cualidades de un motor son:
La Potencia, el Par y el consumo específico de combustible

Estas tres características nos dan una idea del tipo de Motor y de las prestaciones del mismo sobre el vehículo. Rendimiento del Motor La energía de un motor de combustión interna, está contenida en el combustible que se transforma en calor mediante la combustión. Esta combustión hace subir la presión y provoca el desplazamiento del pistón, obteniéndose así energía mecánica.

En todo este proceso, no toda la energía del combustible se transforma en energía útil, sino que gran parte se pierde.
Por lo tanto el rendimiento de un motor se obtiene dividiendo la energía obtenida entre la aportada y multiplicando por 100.
El rendimiento será mayor, cuanto menores sean las pérdidas durante la transformación de energía química del combustible a energía mecánica del desplazamiento del pistón. Rendimiento de motor: Estas pérdidas son producidas por el rozamiento de los órganos en movimiento (pistón-cilindro y en los cojinetes de biela y cigüeñal) y por el accionamiento de los dispositivos auxiliares (bomba de agua, alternador, bomba de aceite…) arrastradas por el cigüeñal mediante la correa de accesorios.

El conjunto de pérdidas mecánicas suponen entre un 10% y un 15%. Perdidas mecánicas: Rendimiento Mecánico Es la relación entre la potencia Efectiva (P) que se obtiene en el eje del motor y la potencia indicada (Pi) que se obtiene en el diagrama de trabajo. Rendimiento de motor:
Estas pérdidas están producidas por el sistema de refrigeración y la radiación del calor al exterior. También se evacua una importante cantidad de calor mediante los gases de escape. Perdidas de calor: Rendimiento Térmico: Es la relación entre la Potencia Efectiva (P) y la Potencia térmica del combustible. El rendimiento térmico será mayor cuanta más alta sea la temperatura alcanzada en la combustión y menores sean las pérdidas de calor.

Las pérdidas de calor a través de los gases de escape suponen el 35% en motores Otto y el 30% en motores Diesel.
Por el sistema de refrigeración se evacua aproximadamente el 30% del calor en ambos tipos de motores. Pérdidas en Motores de Combustión Interna

ING. ANIBAL CHICOJAY Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a través de válvulas de cabezal o válvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las válvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de un árbol de levas rotatorio movido por el cigüeñal, estando el conjunto coordinado mediante la cadena o la correa de distribución. Ha habido otros diversos sistemas de distribución, entre ellos la distribución por camisa corredera (sleeve-valve). Motor Diesel de 2 Tiempos Refrigeración Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de algún tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de automóviles y de aviones y los motores fueraborda se refrigeran con aire.

-Refrigerados por aire
-Refrigerados por agua

Esto provoca una alta presión en el sistema de enfriamiento dando lugar a fallas en los empaques y sellos de agua así como en el radiador; se usa un refrigerante, pues no hierve a la misma temperatura que el agua, sino a más alta temperatura, y que tampoco se congela a temperaturas muy bajas.
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