UNIDAD B GENERACION MOTRIZ Y TRANSMISION
COEFICIENTES DE LLENADO DE LOS DIESEL, EN EL RÉGIMEN NOMINAL
Cuadro Nº 12 Tipos de motor Sin sobrealimentación Con sobrealimentación
Nº de válvulas 2 4 2 4
Coeficiente de llenado 0.75 –0.8 0.82 – 0.85 0.88 -0.95 0.90 – 0.98 Las ventajas de la turboalimentación son:
- Permite incrementar la potencia del motor - Compensa la falta de oxígeno
- Incrementa el rendimiento
Dib. 12.- Sistema de turboalimentación con intercooler 1.- Turbina; 2.- Compresor; 3.- Enfriador de aire
Enfriamiento intermedio (Intercooler)
En algunos lugares como Piura o Tumbes en verano la temperatura sobrepasa los 40ºC. La alta temperatura disminuye la densidad del aire, es decir, disminuye la cantidad de oxígeno; por consiguiente, la combustión sufre alteraciones que traen como resultado la pérdida de potencia.
Para evitar que ingrese aire enralecido de oxigeno por efecto de la temperatura se enfría este antes que ingrese al colector de admisión.
Diagrama indicador.-
Al estudiar los tiempos de un motor se han considerado las aperturas y cierres de válvulas en las PMS y PMI.
El funcionamiento de los motores se ve optimizado cuando se adelantan o retrazan las aperturas y cierres de las válvulas, obteniéndose los siguientes beneficios:
- Aumenta la Potencia, y sobre todo el Par, debido a la mejor combustión. - Aumenta la “elasticidad” del motor
- Aumenta la capacidad de superar las sobrecargas del motor. - Mejora el Rendimiento Económico
Arias Paz M., Manual de Automóviles, presenta una ilustración bastante didáctica del diagrama indicador (o circular) que no es otra cosa que la ilustración de los ángulos del ciclo práctico. A este diagramase ha agregado las posiciones de las válvulas.
DIBUJO Nº 13.- Posiciones del mecanismo embolo-biela-manivela
Dib. 14.- Diagrama Indicador
(AAA)20° (RCA)65° VA VE Admisión Abre Admisión Cierre VA VE Avance al encendido Avance a la inyección ó 8°-16° 60°(AAF) 20° (RCE) VA Inyección Chispa o Escape Abre VE Escape Cierra AAA 65° 0° PMI RCA 90° 0° 90° 60° AAE Escape Expansión RCE Compresión Admisión
Avance a la apertura de la admisión (AAA).-
La válvula de admisión se abre antes que el pistón llegue al PMS. Esto permite en primera instancia barrer los gases quemados, y luego permite mejorar el llenado de la cámara.
AAA = 10º - 40º
Retraso al cierre de la admisión (RCA)
La válvula se cierra después del PMI
Al llegar el pistón al PMI, la velocidad del aire ha adquirido su máximo y continuará ingresando por inercia mientras la válvula permanezca abierta, optimizando mas la admisión.
RCA = 45º - 100º
Avance a la apertura del escape (AAE.)
Antes de terminar la expansión y que el pistón llegue al PMI, se abre la válvula de escape.
Cuando el pistón llegue al PMI los gases quemados ya habrían adquirido cierta velocidad y esto facilitará el ascenso del pistón.
AAE = 45º - 90º
Retraso al cierre del escape (RCE)
La válvula de escape se cierra después del PMS con el objeto de asegurar un barrido total.
RCE = 0º - 60º
El AAA y el RCE hacen que los gases quemados sean casi totalmente expulsados por el efecto “traslapo”.
8
7
6
5
4
3
2
1
Adicionalmente al mecanismo de distribución de gases se completa con otro mecanismo optimizador:
- Avance al encendido, para motores Otto. - Avance a la inyección, para motores Diesel.
En ambos casos la idea es propiciar la “reacción en cadena” de la combustión.
El sistema de inyección
El sistema de inyección, conceptuándolo como todo un conjunto, tiene las funciones de almacenar, filtrar, succionar e inyectar el combustible a la cámara de combustión. La evaluación de la inyección se efectúa a través de las gotas microscópicas cuyo diámetro oscila entre 5 y 60 m y el dardo es el conjunto de estos, el cual debe ingresar a la cámara comprimida hasta 3-7 MPa, a 500-800ºC.
Principio de funcionamiento
El combustible es mencionado del tanque 1 a través de la tubería de baja presión por la bomba de alimentación 4, pasando por el filtro de depuración corriente 3. Luego el combustible pasa por el filtro de depuración fina 5, para luego pasar a la bomba de inyección 6, y finalmente llegar a la tobera (inyector) 8 a través, de la cañería 7 de alta presión a 10-150 MPa.
Como quiera que el sistema está diseñado con cierto exceso de presión se preveen los reboses que habitualmente se encuentran en las toberas.
Parámetros de trabajo:
El caudal se determina por Qb = t V
k1, m3/h ………...(18) V - volumen del combustible que hay que bombear, m3
t - tiempo, h
k1 = 1.15 ÷ 1.18 – coeficiente de reserva de potencia
La potencia necesaria para el accionamiento de la bomba de inyección es igual
a:Nb QbP k ,kw 600 , 3 10 . 2 3 ………...………… (19)
P - Presión de inyección, MPa
η
- rendimiento de la bombak2 = 1.1 – 1.5 – coeficiente de reserva de potencia
La relación entre Qb y Nb es 2 4 . 2 t geNe Qb ………(19 - A)
Ne - potencia del motor t2 - tiempo de bombeo, h
ρ - densidad del combustible, kg/m3
El suministro cíclico de combustible se calcula por la siguiente fórmula: ciclo gr n ge Ne g leva cil cicl , / 60 ………...…… (20)
Necil - potencia desarrollada por cada cilindro, kw
El coeficiente de suministro de combustible representa la relación de la cantidad real suministrada por la tobera y la cantidad teórica inyectada por la aguja de la tobera:
4qcicl
ηsum= ……… (21) ρπØ2ag htrab
Øag - diámetro de la aguja de la tobera, cm htra - carrera de trabajo de la aguja, cm
Características del dardo
El dardo de combustible debe reunir ciertos requisitos para asegurar una buena inyección; a saber, las gotas microscópicas deben tener un diámetro de modo que al combustionar se deben quemar totalmente, y por otro lado, el conjunto de gotas (vapor) debe llenar adecuadamente la cámara de combustión.
Según el Manual para Combustibles y Lubricantes, de Gulin E.I. Somov B.A., Chechot J.M., los parámetros que evalúan la calidad de la inyección son tres:
a. Diámetro medio aritmético de la gota:
Øm.aritm = o i gota i
(2 ) ……… (22)Σ (iØ2gota)- suma aritmética del producto entre el número de gotas de determinado Ø y el cuadrado del Ø.
ld
Ø
d
II
II
I
b. Diámetro medio volumétrico de la gota:
Øm.vol = 3 3 ) ( o i gota i
……… (23) Σ (iØ3gota)- suma aritmética del producto entre el número de gotas de determinado Ø al cubo.io- cantidad total de gotas de todos los Ø.
c. Características geométricas del dardo
La principal característica es el alcance que se puede determinar. ld= 4.35 vm0.5Øp1.7 ρcc-0.475t0.76 ……… (24)
vm - velocidad media de pulverización, m/seg Øp - diámetro de los orificios del pulverizador, mm
ρcc - densidad del aire en la cámara de combustión, kg/m3 t - tiempo que dura el desarrollo del dardo, seg
Dib. 16.- Dardo de pulverización I - núcleo
II - periferia ld - alcance Ød - diámetro
Especificación de la bomba de inyección
Para diversificar este tema teniendo en cuenta que el principio de funcionamiento de los motores es similar, veremos las especificaciones de una bomba de un motor Diesel marino: