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VARIABLES DE OPERACION QUE AFECTAN LA OPERACION DE MOTORES D

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by

Juan Rodriguez

on 22 October 2014

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Transcript of VARIABLES DE OPERACION QUE AFECTAN LA OPERACION DE MOTORES D

VARIABLES
Eficiencia mecanica.
Efeciencia termica.
Eficiencia volumetrica.
Relacion aire combustible.
Variables especiales.
EFICIENCIA MECANICA
Es la relación entre la potencia efectiva bhp y la potencia indicada ihp. Relaciona la energía mecánica disponible en el volante del motor y el trabajo indicado. Cuantifica las pérdidas de energía de origen mecánico como la fricción entre anillos y cilindros, cojinetes y ejes además de la energía necesaria para accionar los elementos propios del motor (sistema de inyección, lubricación, control temperatura, válvulas, etc.
EFICIENCIENCIA TERMICA
TURBINAS DE GAS (CICLO BRAYTON)
VARIABLES VOLUMETRICAS
Serelaciona el peso del aire que toma el motor vs el aire podría admitir el cilindro en condiciones normales de presión y temperatura. Todo esto se da porque una cantidad dada de combustible necesita cierta cantidad de aire, para una buena mezcla y posterior combustión, si la cantidad de aire que entra al cilindro es menor que la necesaria, la mezcla no estará en las proporciones debidas y por tanto no todo el combustible se quemara y parte de él será expulsado junto con los gases de desecho. Por otro lado si la cantidad de combustible que entra a la mezcla es inferior a la cantidad que debía entrar, la explosión será ineficiente en cuanto al poder calorífico de la explosión.
MOTOR STIRLING
Efectividad del mecanismo

Se puede definir como la relación entre la fuerza real de salida (cuando las fuerzas de
fricción están ausentes) y la fuerza ideal de salida. La efectividad del mecanismo esta
generalmente en función de la velocidad, así como de la posición y de la carga. La
consideración de la velocidad es importante cuando se trabaja a altas velocidades, o
cuando están involucradas masas relativamente grandes en movimiento.

Presión de amortiguamiento

La presión de amortiguamiento juega un rol muy importante en la eficiencia mecánica
del motor. La presión del gas de amortiguamiento, como la volante, absorbe, almacena y
retorna energía al fluido de trabajo para la realización del ciclo. Esta presión actúa
directamente sobre el pistón, por eso desvía y recicla cierto trabajo fuera del mecanismo y
de esta manera se reducen las perdidas por fricción en el motor.
El valor óptimo de la presión de amortiguamiento tiene un valor muy cercano a la
presión media del ciclo y para fines prácticos asumiremos que los valores son iguales
VARIABLES DE OPERACION QUE AFECTAN LA OPERACION DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA: OTTO, DIESEL, STIRLING, TURBINA DE GAS.
El rendimiento mecánico de un motor varia con la velocidad, disminuye al aumentar la velocidad. Su valor, en condiciones normales de funcionamiento, es del 80 al 90%.

ηm = bhp / ihp

Para motores a gasolina: 0,72<ηm < 0,83
Para motores Diesel: 0,76<ηm < 0,80
Si consideramos una efectividad del mecanismo E=0.8 y para diferentes valores de
relación de compresión r y relación de temperaturas  tenemos la siguiente grafica:

MOTOR STIRLING
El ciclo de Brayton de aire normal, es el ciclo ideal de una turbina de gas simple. El ciclo abierto de una turbina de gas simple, que utiliza un proceso de combustión interna se puede observar en la gráfica siguiente. Cabe anotar que también existe un ciclo cerrado teórico de una turbina de gas simple.

En esta gráfica podemos observar el compresor, la cámara de combustión, la turbina, el aire y combustible en el ciclo abierto Brayton.

El rendimiento del ciclo de Brayton de aire normal se encuentra como sigue.
TURBINA DE GAS (CICLO BRAYTON)
Es la relación entre la potencia entregada por el motor como potencia útil y la energía potencial del combustible consumido. Se utiliza para evaluar el aprovechamiento del calor en el ciclo de trabajo del motor, cuantifica las pérdidas de calor durante el proceso de combustión, además del intercambio energético entre el motor y los gases. Indica la eficacia de un motor como máquina. Para valorar el rendimiento térmico del motor se debe tener gráficos de consumo específico a distintos regímenes y cargas. A menor consumo específico, mejor es el motor.
ηt = bhp / calor suministrado por el combustible

El calor suministrado depende del consumo especifico de combustible [ kg h, L/h] (curvas del fabricante) y de su poder especifico [kJ/kg] (tablas):

Combustible Densidad (kg / L ) Energía ( kJ / kg )
Gasolina 0,74 47060
ACPM 0,85 43100
En general varia 0,40<ηt <0,45.
En la figura 2.34 se muestra un ciclo real Stirling donde Po es la presión de
amortiguamiento y las letras A, B, C, D y E son las áreas encerradas en sus limites
correspondientes. Con las regiones anteriores tenemos las siguientes relaciones:

W=
A + B
We=
A+ B+ C+ D
Wc=
C+ D
W+=
A+ B+ C+ E
W-=
C+ E
La eficiencia térmica de los ciclos Joule-Brayton depende directamente de la relación de presiones alcanzada en el compresor, que en la práctica se encuentra entre 15 – 25. El aumento de esta relación de presiones está limitada por la temperatura de ingreso de los gases de la combustión a la turbina (debido a los materiales de fabricación de esta).
El incremento de la relación de presión en el compresor permite mejorar la eficiencia térmica, pero al tenerse un límite superior para la temperatura de los gases, la potencia neta generada disminuye simultáneamente. De esa manera, se obtiene una relación de presión óptima para maximizar la potencia neta generada en la turbina.

ηv = Ve / Vc

formula:
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