guías de laboratorio de motores de combustión interna

Transcripción

c Facultad de Ingeniería Mecánica
01_2013
Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga
Laboratorio de Motores de Combustión Interna
GUÍAS DE LABORATORIO DE MOTORES DE COMBUSTIÓN
INTERNA
Campus Universitario. Ultima Actualización 13 de Diciembre de 2013
Facultad de Ingeniería Mecánica
Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga
Este documento recoge lás prácticas de laboratorio del curso de Motores de Combustión Interna de la facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Pontificia Bolivariana Seccional
Bucaramanga
FUNCIONAMIENTO Y
RECONOCIMIENTO DE UN
MOTOR DE COMBUSTION
INTERNA
Introducción
El reconocimiento de los elementos constitutivos de un
motor de combustión interna alternativo es básico para la
conceptualización de los parámetros característicos de estas
máquinas térmicas y para la comprensión de su funcionamiento. Esta práctica busca que los estudiantes se acercan a
la máquina real, particularmente aquellos que nunca lo han
hecho en cursos precedentes.
2. Haciendo uso de la herramienta suministrada por el laboratorio los integrantes deben planear y ejecutar las actividades que sean necesarias para desarmar el motor de combustión interna y separar los componentes de los mecanismos
principales que lo conforman. Todas las etapas del proceso
deben documentarse por escrito y deben soportarse por un
registro fotográfico completo.
3. Las piezas deben limpiarse y etiquetarse de manera independiente a medida que se avanza en el proceso de desarme. El proceso termina cuando todos los componentes hayan
sido inspeccionados, limpiados y etiquetados.
4. Se inicia el proceso de ensamble del motor. El proceso
termina cuando el motor queda nuevamente disponible para
su operación.
5. Se hacen pruebas de encendido y funcionamiento en vacío de los motores rearmados.
Objetivos
1. Identificar los diferentes componentes de un motor monocilíndrico de combustión interna alternativa de cuatro y/o
dos tiempos y advertir la manera en que interactúan para
transformar el trabajo de expansión compresión del cilindro
en trabajo de eje en el cigüeñal.
2. Desarrollar habilidades para la manipulación y uso de
componentes mecánicos y herramientas de taller de uso corriente en motores de combustión interna alternativos.
Duración
Seis sesiones semanales de 2 horas.
Organización de los grupos de trabajo
Procedimiento General
Los grupos de trabajo serán de máximo 5 estudiantes. Todos los integrantes deben participar en las actividades desarrolladas y deben hacer reconocimiento de todos los elementos del motor.
1. Cada grupo de trabajo recibe un motor monocilindrico
de cuatro tiempos, de encendido por chispa y de aproximadamente 6[HP].
Elaborado por Javier Mauricio Castellanos Olarte
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CAMPUS UNIVERSITARIO. ULTIMA ACTUALIZACIÓN 13 DE DICIEMBRE DE 2013
Informe y sustentación de resultados
Al finalizar las actividades planteadas, los estudiantes deben someter un informe escrito con el recuento de las actividades desarrollas, señalando los componentes en el registro
fotográfico de las mismas. Todos los informes serán sustentados oralmente.
Material Complementario
Bonnick, Alan. A Practical Approach to Motor Vehicle
Engineering and Maintenance. 3 edition. Amsterdam; Boston: Routledge, 2011.
ELABORACIÓN DE CURVA
DE CONSUMO TOTAL DE
COMBUSTIBLE DE UN
MOTOR DE COMBUSTIÓN
INTERNA ALTERNATIVO
Introducción
El uso del método gravimétrico para la evaluación del consumo de combustible de los motores de combustión interna
alternativos constituye una herramienta simple para elaborar
las curvas de consumo específico delos mismos. El método
gravimétrico requiere que el combustible sea pesado entre 2
instantes de tiempo específicos para establecer el flujo másico que consume el motor en una condición determinada.
Objetivos
Generar las curvas de consumo total de combustible de un
motor monocilíndrico de encendido por compresión haciendo uso del método gravimétrico.
Duración
Una sesión de 2 horas.
1. Identificar los diferentes componentes del banco de
pruebas a utilizar.
2. Fijar la revoluciones más bajas posibles en el motor.
Cuando se hayan estabilizado se ajusta el cero de la balanza
y simultáneamente se contabiliza el tiempo de prueba.
3. Cuando se llegue al minuto de prueba se registra el peso
de la balanza.
4. Incrementado el paso de combustible al motor, se realizan los pasos anteriores para 5 velocidades diferentes, espaciadas entre si 50[rpm] como mínimo.
5. Con la información obtenida se construye una curva
Consumo[gm/s] vs Velocidad[rpm].
Organización de los grupos de trabajo y reporte
de resultados
La información será recolectada por los estudiantes en
grupos de dos integrantes. Se debe entregar un manuscrito
con las tablas de datos y las curvas confeccionadas.
Hernandez Rueda, Alexander; Portillo Ortega, Cristian
Leonardo. Diseño y Construcción de un Banco de Pruebas
de un Motor Diesel. Bucaramanga : Universidad Pontificia
Bolivariana-Seccional Bucaramanga, 2011.
ELABORACIÓN DE LAS
CURVAS DE TORQUE,
POTENCIA y CONSUMO
ESPECÍFICO DE UN MOTOR
DE COMBUSTIÓN INTERNA
ALTERNATIVO
Introducción
La caracterización del desempeño de los motores de combustión interna alternativos, particularmente el uso de las curvas de potencia, constituyen una de las herramientas más generalizadas para evaluar el desempeño de estas máquinas tér-
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LATEX MODE
micas. Estandares Internacionales como el SAE J1349, son
ampliamente utilizados para la obtención de estas curvar.
motor de combustión interna alternativo en un Banco de
Pruebas. Bucaramanga : Universidad Pontificia BolivarianaSeccional Bucaramanga, 2013.
Objetivos
1. Generar las curvas Potencia vs Velocidad, Torque vs
Velocidad y Consumo específico vs Velocidad de un motor
de cuatro tiempos y cuatro cilindros, tipo boxer haciendo uso
de la potencia consumida por un dinamómetro hidráulico y
el procedimiento señalado en la Norma SAE J1349.
Duración
Una sesión de 2 horas
EVALUACIÓN DE LAS
CURVAS DE PRESIÓN EN UN
CILINDRO DE UN MOTOR DE
COMBUSTIÓN INTERNA
ALTERNATIVO
Introducción
pruebas a utilizar.
2. Se realizan 8 mediciones por prueba(Presión, caudal,
consumo total de combustible y rpm). El punto inicial corresponde a las 3400[rpm]. Se incrementa la carga haciendo que
las revoluciones disminuyan a intervalos de 400[rpm] hasta
llegar a la potencia y al torque máximo. Al alcanzar estos
puntos, si el motor no logra estabilizarse con facilidad, se
incrementa la carga paulatinamente para reducir la velocidad
en intervalos de 100[rpm] hasta que se alcancen 800[rpm]
que es el punto de ralenti del motor.
3. Con la información obtenida y la eficiencia mecánica
estimada para la transmisión del banco de pruebas se construye una curva Potencia[W] vs Velocidad[rpm] en el eje del
motor.
4. Se elaboran las curvas de Torque[Kg-m] vs Velocidad[rpm] en el eje del motor.
5. Se elaboran las curvas de Consumo específico[gm/kW]
vs Velocidad[rpm] del motor.
de resultados
con las tablas de datos y las curvas confeccionadas.
La potencia indicada del motor puede derivarse a partir
del denominado diagrama indicador. En la actualidad con el
apoyo de la electrónica y los computadores, la tarea que en
un principio requería un complicado banco de pruebas desarrollado únicamente por fabricantes y algunas universidades,
ahora involucra instrumentos comerciales como medidores
de presión y codificadores rotatorios, dispuestos adecuadamente sobre el motor siguiendo procedimientos metódicos y
cuidadosos. Para registrar los cambios de presión instantáneos dentro del cilindro, se utilizan transductores piezoeléctricos debido a las altas frecuencias acústicas que se generan
en la cámara de combustión, y para determinar el volumen
de manera indirecta, se utiliza un codificador rotatorio generalmente óptico que mide el ángulo de giro del cigüeñal del
motor con respecto a un punto de referencia.
Objetivos
1. Generar la curva de Presión dentro de un cilindro de un
motor de combustión interna alternativo de cuatro tiempos
de encendido por chispa utilizando el punto muerto superior
como punto de referencia para todos los ciclos de potencia.
2. Identificar la cadena de medición del banco de pruebas
que permite la obtención de la curva de presión en el cilindro.
3. Analizar el comportamiento de la curva de presión dentro del cilindro del motor cuando se introducen cambios en
parámetros de operación del motor como la ignición y la relación aire combustible.
Duración
Una sesión de 2 horas.
Zambrano Mantilla, Rafael Andrés; Nuñez Prada, Christian Martín. Obtención de las curvas de desempeño de un
pruebas a utilizar.
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CAMPUS UNIVERSITARIO. ULTIMA ACTUALIZACIÓN 13 DE DICIEMBRE DE 2013
2. Identificar los elementos de la cadena de medición del
banco de pruebas.
3. Obtener la curva de presión con el motor funcionando
en ralenti. Variar la velocidad del motor y obtener la curva
en tres puntos diferentes a mayor velocidad, sin superar las
4000[rpm].
4. Obtener la curva de presión con el motor funcionando en ralenti incrementando la relación combustible aire que
ingresa al motor. Variar la velocidad del motor y obtener la
curva en tres puntos diferentes a mayor velocidad, sin superar
las 4000[rpm].
5. Volver a las condiciones inciales y despues modificar
el avance del encendido. Obtener la curva de presión con el
motor funcionando en ralenti incrementando la relación combustible aire que ingresa al motor. Variar la velocidad del
motor y obtener la curva en tres puntos diferentes a mayor
velocidad, sin superar las 4000[rpm].
de resultados
con una descripción de las curvas obtenidas y un análisis sobre la influencia de los cambios en los parámetros operativos
del motor.
DEMIZU, A., INOUE, I. Apparatus for Detecting and
Calculating the Indicated Mean Effective Pressure for
a Multi-Cylinder Engine During Real Time. US Patent
005229945A, 20 de Julio (1993).

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