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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
Facultad de Ingeniera Mecnica
Motor Rouston
PROFESOR : Villavicencio
CURSO : Lab. de Ing. Mecnica III
CDIGO : MN - 464
ALUMNOS : Loza Mauricio, PercyMariluz Noel, DennisNuez, arlos
Pea Pozo, !ulioVargas Mendiola, !ulio
2002-II
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INDICE
1.- Introduccin .......................................... ()
2.- Objetivos .......................................... ()
3.- Fundamento Terico .......................................... ()
4.- Equios .......................................... ()
!.- "rocedimientos .......................................... ()
#.- $atos E%erimenta&es .......................................... ()
'.- &cu&os .......................................... ()
*.- +esu&tado .......................................... ()
,.- onc&usiones Observaciones
+ecomendaciones .......................................... ()
/ib&io0raa
ndice
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1.- INTRODUCCIN
Existen en la actualidad muchas razones por las cuales los motores de combustin
interna son estudiados; entre estas podemos mencionar que compiten con otrostipos de mquinas trmicas y en muchos casos se imponen ampliamente.
En la mayora de los casos la clase de ser!icios es el "actor #rincipal para su uso. $a
ms amplia aplicacin de los motores de combustin interna se da en el trasporte;
En autom!iles% camiones y a!iones.
En todos los casos la simplicidad de operacin y el ba&o peso son "actores decisi!os.
#uede notarse que en peque'as plantas estacionarias de potencia y peque'as
industrias% la simplicidad y el ba&o costo de operacin son "actores decisi!os para su
uso en comparacin con la mquinas de !apor o elctricas.
(ambin su uso en )randes plantas de potencia para la produccin de electricidad o
en la propulsin de barcos y locomotoras es di"undido debido a cierta economa de
su combustible.
*inalmente nos permite una me&or utilizacin de la ener)a calor"ica del combustible
y su expansin posible en los prximos a'os podra deri!arse de su adaptabilidad a
di"erentes combustible.
#or tanto debido a la )ran di"usin de los motores de combustin interna% es que se
hace indispensable un conocimiento% tanto terico como prctico% de ellos. +iendo en
consecuencia la "inalidad de este ensayo la capacitacin del estudiante en ambos
aspectos% pero incidiendo ms en la per"ormance y pruebas de estos motores.
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2.- OBJETIVO
,eterminar la in"luencia de los parmetros constructi!os del motor sobre los
parmetros de admisin y "ormacin de la mezcla tales como son el
coe"iciente de llenado y el coe"iciente de exceso de aire que caracterizan
cualitati!a y cuantitati!a estos dos procesos.
3.- FUNDAMENTO TEORICO
na peculiaridad del motor de autom!il es su "uncionamiento con amplio
mar)en de cambio del r)imen de !elocidades y potencias. ualquiera que
sea la !elocidad del motor% ste debe "uncionar establemente con todos los
re)menes de explotacin debe ser lo ms econmico posible.
El motor de combustin interna se eli)e por las caractersticas que de"inen
todas las cualidades del motor dado y su aptitud para "unciones en di!ersas
condiciones. Estas caractersticas permiten tambin comparar entre si
distintos motores. ,urante su explotacin el motor "unciona casi todo el
tiempo con re)menes no estacionarios que cambian constantemente y por lo
tanto es di"cil conse)uir los datos completos que caracterizan en
"uncionamiento del motor.
Es por esta razn que se obtienen caractersticas de "uncionamiento /cur!as
caractersticas en re)menes en tablas% en bancos de prueba% con
condiciones normalizadas.
1 continuacinse exponen dos cur!as caractersticas empleadas con mayor
"recuencia.
. aractersticas de 3elocidad.
2. aractersticas de car)a.
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CARACTERSTICA DE VELOCIDAD
+e denomina "carac#er$s#ica e%#erna de velocidad& a aquella caracterstica de
!elocidad para la cual el r)ano de mando del sistema de alimentacin de
combustible /#ara motor ,iesel4 cremallera de la bomba de inyeccin se mantiene
constante y en la posicin correspondiente al mximo suministro de combustible.
ondiciones para la obtencin de las caractersticas externas de !elocidad. El motor
de combustin interna no puede experimentar car)as cuando el n5mero de
re!oluciones del ci)6e'al es peque'o. #or esto existe un lmite in"erior del n5mero
de re!oluciones nmindel ci)6e'al con que el motor puede "uncionar establemente en
toda la )ama de !ariaciones de car)a.
El r)imen de mxima !elocidad% durante el cual el motor traba&a si)uiendo la
caracterstica externa de !elocidad% )eneralmente se limita con la potencia nominal
para n 7 nnom. En "uncin de las condiciones de transmisin de ener)a al elemento
consumidor% la cur!a que caracteriza la car)a del motor no siempre se cruza; con su
caracterstica externa en el punto donde 8ees mxima. +on posibles los casos
cuando nnon9: ne.
8ota4 tra consideracin para obtener esta caracterstica es que los re)menes de
re"ri)eracin y lubricacin deben ser estables y ptimos para cada !elocidad.
CARACTERSTICA DE CAR!A
Es la representacin )r"ica de los parmetros del ciclo de traba&o / ! y y de los
parmetros e"ecti!os del motor /)e %
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"#r$%$&s M#'(n%'&s
#or prdidas mecnicas se entiende las prdidas ori)inadas por la "riccin de
las piezas% el intercambio de )ases% el accionamiento de mecanismos auxiliares
/bombas de a)ua% aceite% combustible% !entilador% )enerador y el accionamiento del
compresor /soplador. En los motores ,iesel con cmaras de combustin
separadas% las prdidas mecnicas se deben tambin a las prdidas )asodinmicas
ocurridas al pasar la mezcla a tra!s del canal que comunica la cmara auxiliar con
la cmara principal del motor.
#or analo)a a la presin media indicada% cuando se estudia las prdidas
mecnicas% con!encionalmente% se introduce el concepto de presin media de
prdida mecnicas% la cual numricamente es i)ual al traba&o espec"ico de prdidas
mecnicas se representa mediante la si)uiente expresin4
#m7 #"r> #i.). > #aux> #!ent> #comp.
donde4
#"r4 presin media de prdidas mecnicas por "riccin
#i.). presin media de prdidas mecnicas por intercambio de )ases.
#aux 4 presin media de prdidas mecnicas por accionamiento de mecanismos
auxiliares.
#!ent4 #resin media de prdidas mecnicas por !entilador
#comp4 #resin media de prdidas mecnicas por accionamiento del compresor en
caso de motores con sobrealimentacin.
$as mayores prdidas mecnicas se deben a las prdidas por "riccin% que
constituye hasta un ?0@ del total. Esta mayor parte corresponde a las piezas del
)rupo cilindro A mbolo y anillos.
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CARACTERSTICA E)TERNA DE VELOCIDAD
El coe"iciente de exceso / de aire lle)a a un !alor mximo de 0%B para una
!elocidad de CB0 rpm% lue)o !a descendiendo con"orme aumenta la !elocidad% el
ran)o de !ariacin no es alto y corresponde con cur!as caractersticas de otros
modelos de motores ,iesel. El coe"iciente de llenado de aire !% presenta !alores
ba&os% cuando se)5n la expresin debera presentar !alores de 0%B - 0%D% para la
caracterstica externa /mxima apertura de la cremallera ; pero esto se explica con
el hecho que el consumo espec"ico de combustible es ba&o con respecto a lo que la
cilindrada consumira. $os !alores de rendimiento e"ecti!o :0%C-0%29 resultan al)o
por deba&o del ran)o recomendado :0%F-0%C09% esto se debe a la anti)6edad del
equipo.
$os !alores de =e alcanzan un !alor mximo de %B8m para CB0rpm% y lue)o
con"orme !a aumentando la !elocidad% !a reduciendo su !alor. El consumo
espec"ico e"ecti!o de combustible empieza con un !alor de 0.G2H)HJ-h% !a
reduciendo hasta un punto mnimo de 0%C0% lue)o !a aumentando con"orme
aumenta la !elocidad. $a potencia e"ecti!a /8e aumenta hasta un !alor mximo
se)5n se incrementa n% lue)o !a decreciendo. El consumo horario de combustible
/
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*.- E+UI"OS
C&r&'t#r,st%'&s T'n%'&s
=otor marca4 Kuston 8L CCD?D =odelo KMK
#otencia al "reno4 D N O=#
,imetro del cilindro4 F F?P
arrera4 0 QP
#resin de compresin4 F00 psi
#resin de combustin4 G?0 psi.
Kelacin de presiones de inyeccin4 G00
Kelacin de compresin4 F
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,espus de realizado el paso anterior% se procede a hacer la misma
operacin% pero aumentando la car)a y manteniendo la !elocidad a CF0 rpm
,espus de haber realizado la misma operacin para !arias car)as% se !a
descar)ando y desacelerando en "orma alternada para "inalmente apa)ar elmotor cerrando la !l!ula de combustible
on los datos obtenidos se procede a realizar los clculos correspondientes
de tal manera que podamos construir las cur!as de per"omance y realizar el
balance trmico.
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/.- DATOS E)"ERIMENTALES
8 7 CCB r.p.m.
R 7 F00 psipul)
K 7 .G2F pie
$d 7 B cm
#unto J/lb */lb 3ol/m$ (e/S* (s/S* M2/pul) ()/S* 1d/cm2 (/se)
? 20 F C? B0 .2DD22G 20 2 20.2
2 C 0 F F0 GF .2DD22G F0 .F B0F
22 G0 F C? GF .2FD?C2F C00 .B F.
C 0 ?0 F C? GF .220CB2C CC0 2.G 2.DG
F G 00 F F0 B0 .220CB2C F00 2. .B
G CC 20 F FC BF .2FD?C2F FG0 .D D.?D
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0.- EJEM"LO DE CALCULO
"r#s%n #$%& %n$%'&$& "%4#mi 7 /1d% R $d
,onde R 7 F00 psipul) $d 7 B cm#mi 7 .B% F00 /B x 2.FC#mi 7 CB.? psi
"ot#n'%& %n$%'&$& I5"41rea del #istn 7 % F.G2F2 C 7 2C.?F pul)27 1$on)itud de carrera 7 0.?BF 7 $IM# 7 #mi%$%1%/82 000IM# 7 CB.?%0.?BF%2C.?F%/CF02000IM# 7 B.0? M#
"ot#n'%& &6 7r#no B5"4K7 radio de la !olante 7 D pul). /2%2 7 .G2F pieOM# 7 8%2%/J> + - J2% K 000OM# 7 CF0%2%/0>0.F-0%.G2F000OM# 7 C.2F M#
"ot#n'%& 8r$%$& 8or 7r%''%n F5" 4*M# 7 IM# A OM# 7 B.0? A C.2F*M# 7 2.? M#
Consuo $# 'o9ust%96# '4
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ti 7 C.0C@
E7%'%#n'%& tr%'& tot&6 tt4tt 7 ti % mtt 7 C.0C%G0 00tt 7 2.C2C@
BALANCE TERMICO
1. CALOR EQUIVALENTE DEL TRABAJO AL FRENO (Q1):
T7 OM#mc%2FCFT7 C.2F%2FCF UG.CF%0-% G00 shrVT7 CFG.? O( lb'o9
2. CALOR QUE SE LLEVAN LOS GASES DE ESCAPE (Q2):
T2 7 m)%p)% /() - (a,onde m) 7 /C2> 2>B00U%/ 2> V% p) 7 0.2C O(lb S* 7 0.?F lb'&r9onlb'o9#ero de tabla de motor Kouston hallamos @% @2% @2con OM#@ 7 0.BCF@@27 F.2@@27 .GF@$ue)o m) 7 UC%.GF>F.2>B00VU%/D.GF>0.BCFV%0.?F
m) 7 CB.0F lb:&s#slb'o9T27 CB.0F%0.2C%/C00-B2T27 B.0.G O(lb'o9
3. CALOR QUE SE LLEVA EL AGUA DE REFRIGERACIN (Q3):
T7 mamc%pa%/(s - (e,onde ma 7 %1%d%/2)h7 00 H)"m
) 7 D.? ms2
pa 7 O(lb S*El ori"icio de cada de presin tiene un dimetro de 70.BFP1 7 C%/0.BF%0.02FC2 m2
1 7 0.B2%0-C m2
h 7.G%2.D h 7D.CCP M2h 7 m M2ma 7000% 0.B2%0-C% 0.G% /2% D.?% 7 0.D H)s 7 G??.? H)h$ue)oT 7 0.D%2.2 UG.CF%0-V%%/C0-20.2T 7 2? O(lb'o9
4. CALOR PERDIDO POR COMBUSTIN INCOMPLETA:
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TC7 @ U2> V%0D0TC7 0.BCF U.GF>0.BCFV%0.?F%0D0 7CG?TC7CG? O(lb'o9
5. CALOR QUE SE LLEVA EL AGUA FORMADA POR EL 2EN ELCOMBUSTIBLE:
TF7 DM Ux/22-(c>DB0.>0.CGx/()-22V donde M70.FTF 7 D%0.F%U/22-GC>DB0.>0.CG/00-22VTF 7G2G O(lb'o9
!. CALOR PERDIDO POR CALENTAMIENTO DE LA UMEDAD DEL AIRE:
TG7 m!%p!% /() - (a donde4 m! 7 .0G82 U2 > V% % Wp! 7 0.CG O(lb S*
(BS7 B2S*(B57 GCS*W70.0B /humedad especi"icam! 7 .0G% ?0.C0F% 0.?F% 0.0B U.GF>0.BCFV 70.FFG lb;&8lb'o9m! 7 0.FFGTG7 0.FFG%0.CG% /00-B2TG 7 ?C.0 O(lb'o9
0. C&6or 8#r$%$o 8or r&$%&'%n < otr&s 8r$%$&s
TB7 #&6to- Ti 7 D00-UGCF.?>B0.G>2?>CG?>G2G>?CVTB 7 0GFD O(lb'o9
E"#$%& '$ *$
E#+#,- $,*#:
BMF > 0.BF/2> .BG82 B2 >B.FM2 > C0.C282/r act#r%'&7 0.BFU2>.BG%2?VU2%B>F%V /r act7C.D
E#+#,- *$/
0.G2BBMF> 2.FB/2 > .BG82 0.BCF > .GF2 > ?0.C82 >F.22>C.BM2/r acreal 7 0.FBU2>.BG%2?V0.G2BU2%B >F%V /r act7CB.B#or lo tanto @exceso 7 UCB.B-C.DVC.D%00@@exceso 7 220@
B/-#$ T0*#& $-
T7 2.C@T27 D.D@
T7 G.B0@TC7 B.G@
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TF7 ?.C2@TG7 0.C@TB7 FF.2@Ttotal 700@
En nu#stro B&6&n'# Tr%'o
alor 5til4 T72.C@TC >TF >TG7 F.GF@1)ua de re"ri)eracin4 T 7 G.B0@Kadiacin y otros 7 TB7 FF.2@
R&n:o $# C&6or s#:=n M&6#TC >TF >TG7 2-0@ X)ases de escapeY
T70-@ Xa)ua de re"ri)eracinYTB7F-B@ Xradiacin y otrosY
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>.- TABLA DE RESULTADOS
#unto IM#/M# OM#/M# *M#/M# m/@
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!r(7%'o $# "ot#n'%&s
-0
-F
0
F
0
F
0 2 C G ? 0 2 C G ?
OM#
IM#%
*M#
IM#/M#
*M#/M#
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!r(7%'o $# E7%'%#n'%&s
-F
0
F
0
F
20
2F
E0
EF
C0
CF
0 2 C G ? 0 2 C G ?
OM#
ti%tt
0
0.F
.F
2
2.F
m
ht i/@ ht t/@ hm/@
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!r(7%'o $# !&s#s
0
0.F
.F
2
2.F
E
E.F
C
C.F
F
0 20 C0 G0 ?0 00 20
r/acr
@.;%@.;2
0
2
C
G
?
0
2
C
G
?
20
@;2
;2 ; ;2
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?.- CONCLUSIONES@ OBSERVACIONES RECOMENDACIONES
?.1 CONCLUSIONES
. $a #otencia Indicada /IM# tiende a aumentar a mayor
#otencia al *reno /OM#% en cambio la #otencia #rdida por *riccin /*M#
tiende a disminuir a mayor #otencia al *reno /OM#.
2. (anto la E"iciencia =ecnica /m como la E"iciencia (rmica
(otal /tt disminuyen al aumentar la #otencia al *reno /OM#% en cambio la
E"iciencia (rmica Indicada /ti aumenta a mayor #otencia al *reno /OM#.
. (anto el @ de 2como el @ de disminuyen al aumentar
la Kelacin aireAcombustible /Kac% en cambio el @ de 2aumenta a mayor
Kelacin aireAcombustible /Kac.
?.2.- OBSERVACIONES
. +e)5n el balance propuesto en "orma )eneral de los motores ,iesel de 3.$.
=1$EZ se puede apreciar que el motor K+(8 presenta un buen
apro!echamiento de calor 5til% cercano del C0@ en todos los puntos del ensayo
menos en el primero% esto se debe a que en este punto el a)ua de re"ri)eracin
se lle!a un exceso de calor si)ni"icati!o /del orden del 20@% adems de un
peque'o exceso de calor de radiacin y otros.
2. En el balance trmico se considero el calor perdido por el a)ua "ormada ya que
se utiliz el poder calor"ico alto.
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?.3.- RECOMENDACIONES
. uando se utilice el poder calor"ico alto se tendr que
considerar el calor perdido por el a)ua "ormada; y cuando se utilice el poder
calor"ico ba&o% este calor ya no se debe ser incluido en el balance trmico.
BIBLIO!RAFIA
- $a nue!a inyeccin directa en motores diesel.
http4members.tripod.com[roten)artF.htm
- KepsolAI#*
http4WWW.repsol-
yp".comespar)entinabien!enidoalin"initomanualcombustiblecapituloG.html\top
- ]!ay =+ ^=otores de 1utom!il^
- $uHanin 3. 8. ^=otores de ombustin Interna^
- 1rias #az _=orores de automo!il _
-
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A"NDICE
A6:o $# 5%stor%&
$os motores ,iesel "ueron creados a "ines del si)lo `I` por el alemn Kudol"
,iesel y el in)ls Merbert 1Hroyd +tuart% para me&orar los motores a chispa
existentes. $a teora "ue publicada en ?D% "abricndose el primer motor exitoso en
?DB. $ue)o "ue aplicado a propulsar barcos y locomotoras. (ras la #rimera
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LA NUEVA INECCIN DIRECTA EN MOTORES DIESEL
$as constantes me&oras que !ienen re)istrndose en el sistema de inyeccin
de los motores ,iesel han desembocado de momento en el llamado ^=otor ,iesel
de Inyeccin ,irecta a alta presin . Esta es una nue!a tecnolo)a de ori)en
europeo que ya se comercializa con excelentes resultados. En las !ersiones iniciales
emplea un inyector operado directamente por un rbol de le!as y situado sobre el
centro de la cmara de combustin para inyectar el petrleo uni"ormemente. $a
inyeccin es controlada por un dispositi!o electrnico que consi)ue la mxima
e"iciencia del combustible. Estas caractersticas proporcionan al motor la rpida
i)nicin al comienzo de combustin propia de los sistemas de inyeccin indirecta%
as como la combustin a alta presin durante el perodo principal de propa)acin%
caracterstica de los sistemas de inyeccin directa.
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En la anterior tecnolo)a de los motores ,iesel una bomba de inyeccin -
distribuidor crea la presin necesaria para inyectar el petrleo. $os nue!os (,I
tienen un sistema de inyeccin inno!ador% en el que cada cilindro tiene su propia
bomba A inte)rada en el inyector /bo'ba inyec#ora. $a presin act5a
mecnicamente sobre le!as adicionales incorporadas en el rbol de le!as% lo cual
supone una enorme !enta&a4 una muy alta presin de hasta 20F0 bar es diri)ida al
ori"icio de salida de cada inyector /000 bar era la presin normal. Esto proporciona
)ases de escape limpios y ms rendimiento /F #+ en !ez de 0 #+ y par /2?F
8m en !ez de 2F 8m. El sistema tambin me&ora la atomizacin de petrleo% que
me&ora la i)nicin% inhibiendo la combustin rpida al comienzo del ciclo de
combustin% y reduciendo el ruido y las emisiones de 8x. El petrleo se distribuye
tambin ms uni"ormemente% "a!oreciendo una combustin uni"orme y me&orando el
rendimiento.
na nue!a !ersin denominada ^common rail^ utiliza una sola bomba que
en!a petrleo a cada inyector a F0 bares de presin% en tanto que el tiempo de
inyeccin se dosi"ica electrnicamente desde cada inyector.
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Estos motores suelen ir equipados con doble !l!ula para la admisin y el
escape% que incrementa el !olumen de aire que entra en los cilindros y disminuye la
resistencia a la e!acuacin de )ases en la "ase de escape. Este dise'o me&ora el
coe"iciente de resistencia a la admisin - escape aproximadamente un F0 por ciento
en comparacin con la tecnolo)a con!encional de dos !l!ulas por pistn. El
rendimiento resulta as me&orado% y los humos ne)ros y partculas resultan
disminuidos debido a que el petrleo se quema en presencia de ms aire. $os
pistones son ahora especialmente li)eros y resistentes% al "abricarse con una nue!a
tecnolo)a de compuesto de aluminio in"iltrado de aire.
El sistema electrnico de inyeccin de combustible controla constantemente
los cambios re)istrados en el "uncionamiento del motor% incluyendo la posicin del
acelerador% car)a y la !elocidad de )iro% para dosi"icar ptimamente la cantidad y
tiempo de la inyeccin. El ruido y las emisiones de 8x se reducen en cualquier
condicin de car)a del motor% debido a que el tiempo de inyeccin es retrasado en
"uncin de esta car)a% resultando as me&orada la combustin del petrleo y
permitiendo incrementar la dosis de petrleo en cada inyeccin a5n en condicionesde car)a mxima% sin que resulten incrementados los humos ne)ros.
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El motor de inyeccin directa e i)nicin por compresin /I,I es el motor de
combustin interna que se ha probado ms e"iciente y de momento es uno de los
candidatos para equipar el sistema de propulsin de los !ehculos del pro)rama
^#artnership "or a 8eW
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