Desarrollo experimental de la repotenciación de un motor de combustión interna a gasolina

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(1)DESARROLLO EXPERIMENTAL DE LA REPOTENCIACION DE UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA A GASOLINA. ALFONSO GUTIERREZ GUTIERREZ. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ D.C. JULIO 2004.

(2) DESARROLLO EXPERIMENTAL DE LA REPOTENCIACION DE UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA A GASOLINA. ALFONSO GUTIERREZ GUTIERREZ. Proyecto de grado presentado como requisito parcial para optar al Título de Ingeniero Mecánico. Asesor: JUAN PABLO CASAS Ingeniero Mecánico, M.Sc.. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ D.C. JULIO 2004.

(3) AGRADECIEMIENTOS. Agradezco enormemente a mi familia ya que sin su apoyo y su comprensión no habría logrado culminar esta etapa de mi vida. Al esfuerzo para lograr financiar esta carrera a pesar de las adversidades que se encontraron en el camino, esfuerzo que será recompensado con el pasar de los años. A mi asesor, el Ingeniero Juan Pablo Casas por su comprensión, constancia y apoyo para que este proyecto saliera adelante. Por generar gran confianza. Agradezco también al Ingeniero Horacio Vargas y al señor Luís Pablo Vargas por sus grandes aportes a nivel técnico y teórico, su apoyo con sus talleres y herramientas y su profundo interés presentado por este proyecto..

(4) TABLA DE CONTENIDO. Pág.. INTRODUCCION. 7. 1.. CARACTERISTICAS DEL MOTOR. 11. 1.1. FICHA TÉCNICA. 11. 1.2. MODELAJE COMPUTACIONAL DE LAS PIEZAS. 13. 1.2.1. Pistón. 13. 1.2.2. Biela. 13. 1.2.3. Cigüeñal. 14. 1.2.4. Volante de inercia. 15. 1.2.5. Ensamblaje del motor. 15. 2.. MODELO TERMODINÁMICO. 17. 2.1. MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA. 17. 2.1.1. Bloque. 20. 2.1.2. Culata. 21. 2.1.3. Conjunto móvil. 23. 2.1.4. Sistema de encendido. 24. 2.1.5. Carburación. 24. 2.1.6. Tiempo de Válvulas. 25. 2.2. 3.. CICLOS TERMODINÁMICOS. 26. 3.2.1. Ciclo de Otto de Aire Estándar. 26. 3.2.3. Ciclo de Aire – Combustible. 27. MODELO DINAMICO DE PREDICCIÓN DE POTENCIA. 33. 3.1. PRUEBAS DE MOTORES. 33. 3.1.1. 33. Freno Prony.

(5) IM-2004-I-16. 2. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 3.2. 3.3. 4.. 3.1.2. Frenos hidráulicos. 35. 3.1.3. Frenos de corrientes parásitas. 35. 3.1.4. Selección del Dinamómetro. 35. FACTORES DE FUNCIONAMIENTO. 36. 3.2.1. Potencia. 37. 3.2.2. Presión Media Efectiva (bmep ó p b). 37. 3.2.3. Presión Media Efectiva Indicada (imep ó p i). 38. 3.2.4. Par Torsional (torque) y mep. 38. 3.2.5. Rendimiento Volumétrico (η v). 39. CÁLCULOS DINÁMICOS. 39. 3.3.1. Cálculos de Velocidades. 40. 3.3.2. Cálculos de Aceleraciones. 42. 3.3.3. Cálculos de las Fuerzas de Inercia. 43. 3.3.4. Cálculos del Torque. 44. 3.3.4.1. Debidos a Fgas y Fo4. 44. 3.3.4.2. Debido a Fo3. 46. 3.3.4.4. Superposición. 48. 3.4. Motores multicilíndricos. 48. 3.5. Potencia. 50. MODIFICACIONES REALIZADAS. 51. 4.1. CÁLCULOS PREVIOS A LAS MODIFICACIONES. 51. 4.2. EL TRUCAJE. 53. 4.3. MODIFICACIONES REALIZADAS. 53. 4.3.1. Cigüeñal. 53. 4.3.2. Bielas. 58. 4.3.3. Pistones. 60. 4.3.4. Volante de inercia. 61. 4.3.5. Porting de Culata. 63. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(6) IM-2004-I-16. 3. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 5.. 6.. RESULTADOS DEL MODELO DE PREDICCIÓN DE ENERCIA. 67. 5.1. MOTOR 956 C.C A NIVEL DEL MAR. 67. 5.2. MOTOR 956 C.C A NIVEL DE BOGOTÁ. 68. 5.3. MOTOR 1108 C.C A NIVEL DEL MAR. 68. 5.4. MOTOR 1108 C.C A NIVEL DE BOGOTÁ. 68. 5.5. MOTOR 1108 C.C MODIFICADO A NIVEL DE BOGOTÁ. 68. CONCLUSIONES. 70. 6.1. 72. RECOMENDACIONES. APENDICE. 73. A. Medidas internas del motor. 74. B. Planos de taller de las piezas originales y sus posibles modificaciones. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado. 77.

(7) IM-2004-I-16. 4. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. LISTA DE TABLAS. Pág. Tabla 1:. Características del motor Renault 956 c.c. 11. Tabla 2:. Tiempos de válvulas. 25. Tabla 3:. Valores de presión, temperatura y fuerza para puntos críticos, Motor 956 c.c a nivel del mar. Tabla 4:. Valores de presión, temperatura y fuerza para puntos críticos, Motor 956 c.c en Bogotá. Tabla 5:. Tabla 7:. 29. Valores de presión, temperatura y fuerza para puntos críticos, Motor 1108 c.c a nivel del mar. Tabla 6:. 28. 29. Valores de presión, temperatura y fuerza para puntos críticos, Motor 1108 c.c en Bogotá. 30. Datos iniciales y finales de las bielas. 59. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(8) IM-2004-I-16. 5. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. LISTA DE FIGURAS. Pág. Figura 1:. Modelo Pistón 956 c.c. 13. Figura 2:. Modelo Biela 956 c.c. 13. Figura 3:. Modelo Cigüeñal 956 c.c. 14. Figura 4:. Modelo Volante 956 c.c. 15. Figura 5:. Modelo Motor 956 c.c ensamblado. 15. Figura 6:. Carrera de Admisión y Diagrama P-V. 18. Figura 7:. Carrera de Compresión y Diagrama P-V. 19. Figura 8:. Carrera de Fuerza y Diagrama P-V. 19. Figura 9:. Carrera de Escape y Diagrama P-V. 20. Figura 10:. Tipos de Motores. 21. Figura 11:. Despiece Motor Renault 956 c.c.. 22. Figura 12:. Despiece Culata Motor Renault 956 c.c.. 23. Figura 13:. Sección transversal del Motor Renault 956 c.c. Se observa todo los conjuntos antes mencionados. 1. Bujía, 2. Culata, 3. Ducto entrada, 4. Guía válvula, 5. Cámara de compresión, 6. Eje de levas, 7. Varilla impulsadora, 8. Biela, 9. Cigüeñal, 10. Válvula, 11. Eje de balancines.. Figura 14:. Diagrama P aire-comb, P real y P atm, Motor 956 c.c. a nivel del mar. Figura 15:. 31. Diagrama P aire-comb, P real y P atm, Motor 1108 c.c a nivel del mar. Figura 17:. 31. Diagrama P aire-comb, P real y P atm, Motor 956 c.c. en Bogotá. Figura 16:. 25. 32. Diagrama P aire-comb, P real y P atm, Motor 1108 c.c en Bogotá. 32. Figura 18:. Freno Prony. 34. Figura 19:. Mecanismo biela-manivela con convenciones. 40. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(9) IM-2004-I-16. 6. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Figura 20:. Diagramas de Cuerpo Libre debidos a Fgas y Fo4. 45. Figura 21:. Torque Ts’ Debido a Fgas y Fo4. 46. Figura 22:. Torque Ts’’ Debido a Fo3. 47. Figura 23:. Torque Ts’’ Debido a Fo3. 47. Figura 24:. Torque Total (sumando los torques) debido a Fo3. 48. Figura 25:. Torque de cada uno de los pistones con un desfase de 180°. 49. Figura 26:. Torque Total para un motor de 4 cilindros y desfase de 180°. 50. Figura 27:. Modelo Cigüeñal 850 c.c con taladrado axial. 54. Figura 28:. Ubicación del mayor concentrador de esfuerzos en el cigüeñal 850 c.c.. 55. Figura 29:. Modelo Cigüeñal modificado comparado con el original.. 55. Figura 30:. Cigüeñal original sin modificar.. 56. Figura 31:. Cigüeñal modificado.. 56. Figura 32:. Montaje en el torno para hacer la forma de cuchilla. 57. Figura 33:. Pulido y acabo del cigüeñal. 58. Figura 34:. Propuesta de biela Modificada por Ing. Herrera. 58. Figura 35:. Propuesta de biela Modificada. 59. Figura 36:. Proceso de reducción de masa de bielas.. 60. Figura 37:. Deferencia entre Pistón original y modificado.. 61. Figura 38:. Volante Original (arriba) y Posible modificación (abajo).. 62. Figura 39:. Volante Original (arriba) y modificado (abajo).. 62. Figura 40:. Turbulencias generadas por el codo B y por la vena A. 63. Figura 41:. Sección de culata; Izq: guía salida, Der: codo muy notable.. 64. Figura 42:. Resultado final de un porting, respetando la forma.. 65. Figura 43:. culata original sin modificar, ductos centrales: admisión, los externos: escape.. 65. Figura 44:. Culata porteada y pulidos los ductos. 65. Figura 45:. Múltiple de admisión y escape. Los ductos de admisión de la derecha ya están enfrentados y trabajados. Nótese que el empaque tiene una medida mayor en los orificios y hasta ahí hay que trabajarle al múltiple para enfrentarlo a la culata.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado. 66.

(10) IM-2004-I-16. 7. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. INTRODUCCION. El motor de combustión interna a gasolina desde sus inicios y hasta nuestros días se ha vuelto una maquina indispensable en el desarrollo del mundo. Se utiliza en muchas industrias y en especial en la automotriz. Por tal razón día a día se buscan nuevas tecnologías que hagan de esta una maquina mejor y actual ya que el automóvil se ha convertido en una necesidad en el mundo de hoy. La competencia en el sector es amplia y eso hace que las industrias tengan que presentar nuevas maquinas con mejores diseños y llevarlas a las salas de venta en periodos de tiempo mas cortos. De la mano de este desarrollo industrial ha venido evolucionando un área en la que se desarrollan técnicas de modificación o trucaje de motores de combustión interna de serie, o de calle, para personas entusiastas en el tema que simplemente desean tener máquinas diferentes en las calles o para personas especializadas en el automovilismo deportivo. En nuestro país estos desarrollos vienen en alza, sin ser un área de estudio profesional, sino de personas que lo han aprendido de otras, empíricos o simplemente mecánicos automotrices que desarrollan modificaciones basados en pruebas y error. La repotenciación de motores de combustión interna es simplemente la búsqueda de aumentos de potencia en motores de autos de calle, llegando a niveles muy altos de potencia equiparándolos con motores de competición que han sido diseñados para llegar a altas prestaciones. Estos aumentos se logran subiendo los regímenes de giro del motor, aumentando la cantidad y la calidad de la mezcla que entra al cilindro y haciendo desalojar mas rápido los gases quemados. Como se mencionó anteriormente, y sin demeritar su labor, las personas que realizan estos trabajos en nuestro medio no se basan en teorías ingenieriles como tal y por esto no tienen en cuenta conceptos importantes como resistencias de materiales y Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(11) IM-2004-I-16. 8. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. estructurales o problemas dinámicos o termodinámicos que se pueden presentar. Estas personas saben que los ingenieros que diseñan motores siempre utilizan factores de seguridad altos y así logran repotenciaciones importantes sin daños en el motor. Por lo anterior el autor de este proyecto, entusiasta del tema, ha propuesto un desarrollo experimental con el fin de hacer estudios y llegar a conclusiones, para ayudar a profesionales y técnicos del área a tener un apoyo para así generar una mentalidad mas abierta en el tema. Este Proyecto de Grado tiene como objetivo continuar los estudios iniciados por el Ingeniero DANIEL HERRERA ESCOBAR, en su Proyecto de Grado titulado: “CARACTERIZACION DE AUMENTOS DE POTENCIA EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE CUATRO TIEMPOS”, en donde se diseñaron modificaciones a algunas partes de un motor Renault de 850 c.c., para aumentar su potencia original de fabrica. El Ingeniero propuso modificar bielas, cigüeñal, culata, eje de levas y resortes de válvulas. Estos diseños se realizaron a nivel teórico con ayudas computacionales, como modelajes y simulaciones, pero nunca se han llevado a la práctica. Para continuar con estos estudios se deberá comprender bien el funcionamiento de un motor de combustión interna de cuatro tiempos a gasolina, desarrollando los ensayos necesarios para la medición de los parámetros mas importantes de un motor. Para determinar la variación de estos parámetros de funcionamiento se deben variar las condiciones operativas del motor. Se deberá implementar un banco de pruebas con la instrumentación correspondiente, y con un sistema de refrigeración. Este banco deberá tener un dinamómetro encargado de crear un torque resistente que proporciona la carga al motor. Para tal fin frenos de fricción, hidráulicos y eléctricos, siendo todos buenos como sistemas de medición de potencia a la salida del cigüeñal. Para este estudio se utilizará un motor de automóvil montado en un soporte diseñado para que se haga posible el estudio y la fácil manipulación del motor. Se tratará de usar un motor Renault 850 c.c. en el cual se basaron los estudios del Ingeniero Herrera.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(12) IM-2004-I-16. 9. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Durante el desarrollo del proyecto se presentó la oportunidad de llevar a cabo un proyecto global con otros estudiantes para lograr el diseño y la construcción de un vehículo movilizado por este motor repotenciado. Finalmente se llegó al diseño de una motocicleta, para la cual se construyó el chasis al terminar este proyecto. El proyecto global se continuará en los semestres venideros para llegar a la construcción completa de la motocicleta diseñando y construyendo todas sus partes restantes. El motor que finalmente se utilizó fue un motor Renault de 956 c.c. entregado por el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Los Andes. El proyecto se desarrolló de la siguiente manera: encendido del motor sin montarlo en un banco de pruebas ya que no se consiguió uno al iniciar el proyecto, simplemente se vio su funcionamiento durante algún tiempo. Desarmado del motor y comprobación del estado de las partes. Modelaje de las piezas con la ayuda del software Solid Edge V.14., y ensamblado de las mismas para formar el motor. Modificación de las piezas seleccionadas (bielas, pistones, cigüeñal, volante y culata) y consecución de algunas otras requeridas para el buen funcionamiento del motor (camisas, pistones, anillos, empaquetaduras, etc.). Armado del motor, prendido y pruebas. Al mismo tiempo se debe estudiar, analizar y poner en funcionamiento la teoría termodinámica utilizadas en el proyecto del Ingeniero Herrera. También desarrollar un modelo dinámico que prevea la potencia de un motor de combustión interna y muestre los cambios a partir de las variaciones de masas y de inercias al modificar las piezas del motor. Al tener este modelo se puede comparar con los datos de la ficha técnica proporcionada por el fabricante y, si es posible, comparar los datos con los obtenidos a partir de las pruebas en el dinamómetro. Para la repotenciación, se seguirán algunos de los parámetros propuestos por el Ingeniero Herrera, como el aligerado de masas y el porteado de culata. Se armará de nuevo el motor, se probará y se verificará la confiabilidad de este, además analizará si los cambios realizados fueron rentables en cuanto a tiempo y costos. Dentro de estos objetivos principales se encuentran algunos otros que deben ser desarrollados en el transcurso de Proyecto, como:. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(13) IM-2004-I-16. 10. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. •. Conocer las bases teóricas para el funcionamiento de un motor de competición recurriendo a la consulta de literatura especializada y de personas del mundo del automovilismo deportivo (preparadores de motores de competición).. •. Investigar sobre los trucajes que se estén realizando en autos de calle.. •. Desarrollar un banco de pruebas que ayude a verificar los datos calculados teóricamente.. •. Estudiar la confiabilidad del motor y sus componentes luego de realizadas las modificaciones. Para este objetivo se estudiará cada parte modificada por separado, analizando su comportamiento dinámico y estructural. También se analizaran otras partes que no fueron modificadas pero que con el aumento en la velocidad de giro pueden ver comprometida su función la bomba de aceite ya que sin una buena lubricación, el aumento de potencia no se verá reflejado.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(14) IM-2004-I-16. 11. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 1. CARACTERISTICAS DEL MOTOR. Como se dijo en la introducción el motor utilizado en el proyecto fue un Renault C1C – A700 – B/C/S4001, de 956 c.c., un motor poco conocido en Colombia y perteneciente a un Renault 5 de los años 70’s. Este tipo de motor pero con otras cilindradas (850, 1025 y 1108 c.c) se utilizó en los R-4 y R-6. Se decidió utilizar este motor por su economía, bajos costos de repuestos y fácil consecución de estos, además de la opción de repuestos usados. Este aspecto de la economía es primordial en el proyecto global de la motocicleta, ya que uno de los objetivos es poder construirla con los mas bajos costos.. 1.1 FICHA TÉCNICA En la tabla a continuación se encuentran las características técnicas principales del motor Renault, proporcionadas por el “MANUAL DE REPARACION RENAULT MOTOR C” edición española de 1996, y por el departamento técnico de Sofasa– Renault Colombia. Esta ficha técnica es la de interés general y de conocimiento público, otras características principales del motor se darán en otras tablas en los anexos. TIPO MOTOR. C1C – A700 – B/C/S400 4 cilindros en línea. DISPOSICION. Eje de levas sencillo, en el bloque. Culata de aleación de aluminio. REFRIGERACIÓN. 1. Sistema con bomba de agua y radiador Camisas húmedas. ORDEN ENCENDIDO. 1-3-4-2. DIAMETRO CILINDRO. 65 mm. CARRERA. 72 mm. “RENAULT, MANUAL DE REPARACION”, Edición Española, 1996. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(15) IM-2004-I-16. 12. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 956 c.c.. DESPLAZAMIENTO TOTAL VOLUMEN CAMARA DE COMPRESION. 34.05 c.c.. RELACION DE COMPRESION. 8.3 : 1. POTENCIA. 43 hp @ 5500 r.p.m.. TORQUE. 45,3 lb.ft (61,4 N.m) @3500 r.p.m.. APOYOS DE BANCADA. 5. VALVULAS POR CILINDRO. 2. CONTRAPESAS. 4. DIAMETRO CABEZA DE. Admisión. 34,2 mm. VALVULAS. Escape. 30,3 mm 45°. ASIENTO DE VALVULAS ALZADA DE VALVULAS. Admisión. 7,46 mm. Escape. 7,40 mm. LONGITUD RESORTES DE VALVULAS. 42.2 mm. TIEMPOS DE VALVULAS Avance Apertura Admisión (AAA). 18°. Retraso Cierre Admisión (RCA). 54°. Avance Apertura Escape (AAE). 53°. Retraso Cierre Escape (RCE). 23°. Tabla 1: Características del motor Renault 956 c.c. 2. 1.2 MODELAJE COMPUTACIONAL DE LAS PARTES Al desarmar el motor se tomaron sus medidas y dimensiones para modelar las piezas. Se tuvieron en cuenta una buena cantidad de detalles para que los modelos computacionales fueran muy cercanos a los reales y así obtener datos importantes y útiles para el modelo dinámico. Los modelos se desarrollaron a partir del programa Solid Edge V.14.. 2. “RENAULT, MANUAL DE REPARACION”, Edición Española, 1996. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(16) IM-2004-I-16. 13. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 1.2.1 Pistón. Figura 1: Modelo Pistón 956 c.c. El pistón de este motor no es de cabeza plana, tiene una forma sobresaliente diseñada para elevar la relación de compresión. Pistones de este mismo diámetro se consiguen de cabeza plana, reduciendo así la potencia. Tienen un peso de 290 gramos en promedio y diámetro de 65 mm. En la figura 1 se muestra el pistón en distintas vistas, notando la cabeza sobresaliente. Materiales: “Aluminio-silicio con cobre, níquel y magnesio en fundición y tratamiento térmico escalonado”.3 1.2.2 Biela. Figura 2: Modelo Biela 956 c.c. 3. http://www.geocities.com/jam49_es/. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(17) IM-2004-I-16. 14. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. La biela es una de las piezas mas importantes dentro del modelaje ya que es fundamental la ubicación del centro de masa y el valor de la inercia. Estas son fabricadas en “Acero al cromo-molibdeno, silicio y manganeso, Acero al carbono aleado con níquel y cromo”2 que son materiales muy resistentes. En la figura 2 se observa que la cabeza (mayor diámetro) es la parte que va en el muñón del cigüeñal y donde están las contrapesas y el pie va en el pistón, unidos por el bulón. Las bielas trabajan a tensión-compresión, por lo que no hay que trabajar el vástago que une la cabeza y el pie en el momento de la repotenciación para no debilitarlo. 1.2.3 Cigüeñal. Figura 3: Modelo Cigüeñal 956 c.c. El cigüeñal es una parte fundamental del motor, hecho de “Acero al CromoMolibdeno con cobalto y níquel. Con tratamientos térmicos de Temple/Revenido en cigüeñales estampados o fundidos”4. Debe tener gran resistencia ya que soporta todas las cargas de la fuerza de la explosión en los muñones de biela y bancada. Lo importante de esta pieza es el balanceo dinámico para evitar vibraciones que pueden dañar el motor. En la figura 3 se observa diseño. Tiene 5 apoyos de bancada y 4 contrapesas a las cuales se les puede reducir su masa, teniendo cuidado de hacerlo simétricamente para minimizar la posibilidad de desbalanceo.. 4. http://www.geocities.com/jam49_es/. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(18) IM-2004-I-16. 15. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 1.2.4 Volante de inercia. Figura 4: Modelo Volante 956 c.c. Este motor fue diseñado en los años 60’s y se puede decir que su volante de inercia es algo exagerado comparado con los actuales, ya que tiene un peso de 8925 gramos. El volante es la salida de potencia del motor, va unido al cigüeñal a través de 7 pernos y en su parte exterior aloja el embrague. Se utiliza para reducir las vibraciones del motor generadas por el desfase de las explosiones. Su finalidad es acumular la energía entregada por la combustión y entregarla a la salida para suavizar la marcha del motor. 1.2.5 Ensamblaje del motor. Figura 5: Modelo Motor 956 c.c ensamblado. La figura 5 muestra el ensamble final del motor realizado con Dynamic Designer, programa adjunto a Solid Edge. Este ensamblaje se realiza ubicando cada parte del motor con sus restricciones de movimiento, para luego simular su movimiento real.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(19) IM-2004-I-16. 16. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. El ensamblaje se inicia con un modelo del bloque y camisas simplificado y a partir de esto se ubican el resto de las partes del conjunto móvil comenzando con el cigüeñal que está apoyado solamente en dos de los cinco apoyos. Se observan también los pistones, las bielas y bulones, el cigüeñal y el volante con sus pernos de unión.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(20) IM-2004-I-16. 17. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 2. MODELO TERMODINÁMICO. La termodinámica de un motor de combustión interna se ha venido estudiando por mas de un siglo y sus principios siguen siendo los mismos. Para la realización de un modelo hay que tener en cuenta muchos aspectos y variables. Han existido autores que han desarrollado modelos termodinámicos ideales y otros que se acerquen a la realidad existiendo siempre discrepancias entre ellos. Como la finalidad de este proyecto no es el desarrollo de un modelo termodinámico, se basará este en propuesto por el Ingeniero Herrera, se tendrá que estudiar, analizar y comprender bien el modelo y se adecuará para este nuevo estudio, colaborando este en el desarrollo del modelo de predicción de potencia. Se explicará el funcionamiento de un motor de combustión interna y luego se utilizará el modelo termodinámico para hallar la función de fuerza sobre el pistón y con ella trabajar en el modelo dinámico.. 2.1 MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA El motor de combustión interna a gasolina, con mas de un siglo de invención, sigue siendo una maquina asombrosa. En sus inicios la gente pensó que era una moda pasajera, pero ahora forma parte integral de nuestras vidas gracias a sus diversas utilizaciones. Este invento ha permitido el desarrollo del mundo de la mano del sector de transportes. Ha sido transformado y reinventado en muchas ocasiones pero continúa rigiéndose por el mismo principio desde su invención el Ciclo de Otto de 2 o de 4 tiempos. Este ciclo describe que un motor de combustión interna genera potencia a partir de la combustión de una mezcla de aire y combustible dentro de una cámara cerrada. El ciclo se rige por cuatro tiempos fundamentales: admisión, compresión, fuerza o explosión y escape.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(21) IM-2004-I-16. 18. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. En la carrera de admisión la válvula de admisión se encuentra abierta y la de escape cerrada, observar la figura 6. El pistón viaja del punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI) aspirando mezcla proveniente del carburador para llenar el volumen del cilindro y la cámara de compresión.. Figura 6: Carrera de Admisión y Diagrama P-V, para un motor con eje de levas en la culata. 5. En la figura 6 también se observan todos los componentes del motor como son: •. A.. Válvula de admisión, balancín y resorte. •. B.. Tapa de válvulas. •. C.. Ducto de entrada de mezcla. •. D.. Culata. •. G.. Cárter de aceite. •. I.. Eje de levas. •. J.. Válvula de escape, balancín y resorte. •. K.. Bujía. •. L.. Ducto de escape de gases quemados. •. M.. Pistón. •. N.. Biela. •. P.. Cigüeñal. En la carrera de compresión (figura 7), ambas válvulas están cerradas y el pistón va del PMI al PMS. La presión de la mezcla, al igual que su temperatura aumentan.. 5. http://auto.howstuffworks.com/engine3.htm. Imagen tomada de “CARACTERIZACION DE AUMENTOS DE POTENCIA EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE CUATRO TIEMPOS”, Daniel HERRERA E., Universidad de Los Andes, 2002. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(22) IM-2004-I-16. 19. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Figura 7: Carrera de Compresión y Diagrama P-V 6. Unos grados antes de llegar al PMS salta la chispa que provee la bujía y se enciende la mezcla que llega a su máxima presión otros grados después del PMS. Este avance de la chispa se debe a que la mezcla demora un tiempo en completar su combustión debido al tiempo de propagación de la llama. Con el aumento de la presión interna comienza la carrera de fuerza (figura 8) donde ambas válvulas siguen cerradas y la fuerza de la explosión hace que el pistón vaya del PMS al PMI.. 7 Figura 8: Carrera de Fuerza y Diagrama P-V. El ciclo se completa con la carrera de escape (figura 9). En este momento la válvula de escape está abierta, mientras que el pistón va del PMI al PMS. 6. http://auto.howstuffworks.com/engine3.htm Imagen tomada de “CARACTERIZACION DE AUMENTOS DE POTENCIA EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE CUATRO TIEMPOS”, Daniel HERRERA E., Universidad de Los Andes, 2002 7 http://auto.howstuffworks.com/engine3.htm Imagen tomada de “CARACTERIZACION DE AUMENTOS DE POTENCIA EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE CUATRO TIEMPOS”, Daniel HERRERA E., Universidad de Los Andes, 2002. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(23) IM-2004-I-16. 20. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Figura 9: Carrera de Escape y Diagrama P-V8. Todo este ciclo dura 720° de giro del cigüeñal, por lo que cada carrera tiene una duración de 180°. Es importante fijarse bien en la posición de las válvulas en las figuras 6 a 9. 2.1.1 Bloque El bloque es la parte que soporta las camisas de los cilindros, contiene los apoyos para el cigüeñal, los ductos de circulación del líquido refrigerante y del fluido lubricante. En él van montados los elementos del conjunto móvil. Su diseño es muy variado y depende principalmente del tamaño, de la cantidad de cilindros y de su disposición (en línea, en V, opuestos o rotativos) (figura 10). Se fabrica por fundición en aleaciones de hierro o aluminio y conforma una solo pieza. La parte inferior del bloque es el cárter que es el reservorio de aceite lubricante. Y en la parte superior va montada la tapa del motor o la culata.. 8. http://auto.howstuffworks.com/engine3.htm Imagen tomada de “CARACTERIZACION DE AUMENTOS DE POTENCIA EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE CUATRO TIEMPOS”, Daniel HERRERA E., Universidad de Los Andes, 2002. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(24) IM-2004-I-16. 21. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Figura 10: Tipos de Motores9. La figura 11 es un despiece de un bloque de motor con todos sus elementos descritos a continuación: 1.. Eje de levas. 2.. Cadena de repartición. 3.. Tapa de repartición. 4.. Anillos. 5.. Pistón. 6.. Camisa Húmeda. 7.. Biela. 8.. Casquetes de Biela. 9.. Bloque Volante. 10.. Cigüeñal. 11.. Casquetes de bancada. 12.. Sombreretes de bancada. 13.. Cárter de aceite. 2.1.2 Culata En los inicios de los motores de combustión interna las culatas o tapa de motor no tenían mucha ciencia, pero hoy en día es una parte fundamental del motor ya que aloja gran cantidad de elementos importantes. En esta parte se alojan las válvulas que permiten la entrada de mezcla y salida de gases (mínimo una de admisión y una de escape), las bujías que encienden la mezcla y eje de balancines que abre y cierra las válvulas por la acción del eje de levas.. 9. http://auto.howstuffworks.com/engine5.htm. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

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(27) IM-2004-I-16. 24. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. que produce la explosión de la mezcla. El movimiento reciprocante del pistón entre el PMS y el PMI es la carrera del motor y es dos veces el radio del cigüeñal.. 2.1.4 Sistema de encendido El sistema de encendido es el que provee la chispa para que se genere la explosión de la mezcla. El motor en estudio utiliza el sistema de distribuidor que es un eje con un piñón movido por el eje de levas y el cual con ayuda de un condensador y unos platinos manda la chispa en el momento necesario para que se encienda la mezcla. La corriente eléctrica de alto voltaje la provee la bobina, que a su vez la recibe de la batería. Otro tipo de encendido es el electrónico que a través de un sensor montado en el volante manda la chispa en el momento necesario. El encendido nunca se hace en el PMS sino unos grados antes que el pistón llegue a ese punto, esto es el avance de la chispa. A nivel del mar la chispa debe encenderse de 7 a 9° antes del PMS y a nivel de Bogotá este avance debe ser de 11 a 13°. Este avance es debido a la concentración de oxígeno en la mezcla. Como a nivel del mar la concentración es mayor la combustión es mejor y la propagación de llama es mas rápida. 2.1.5 Carburación Este es el sistema donde se genera la mezcla de aire-combustible y consta de un carburador, que regula la cantidad de aire y de combustible necesarias para el buen funcionamiento del motor dependiendo de algunas condiciones como temperatura del motor o grado de aceleración. El carburador consta de una boca de entrada de aire, un ventury que lo acelera y un dosificador de gasolina que hace que el fluido se gasifique en el aire y así se pueda sacar la potencia térmica del combustible.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

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(29) IM-2004-I-16. 26. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. PMS. Esto hace que en un instante las dos válvulas están abiertas, esto es el cruce o traslape valvular. Se hace para una mejor respiración del motor, mejor llenado y evacuación de gases, teniendo en cuenta perdidas de mezcla. En los motores comerciales el tiempo de válvulas es pequeños pero para los motores de competición se modifican los ejes de levas para que las válvulas permanezcan mas tiempo abiertas y se tenga mayor cruce valvular.. 2.2 CICLOS TERMODINÁMICOS Existen varios ciclos termodinámicos con los que se puede hacer el estudio de un motor de combustión interna. A continuación se hará una breve descripción de estos ciclos a partir del análisis realizado por el Ingeniero Herrera en este aspecto. Esto se hace ya que la finalidad de este proyecto no es desarrollar un modelo termodinámico.. 2.2.1 Ciclo de Otto de Aire Estándar. Este ciclo asume que “…la mezcla se puede tratar a través de las propiedades del aire, con el calor especifico a presión constante (Cp) y el calor especifico a volumen constante (Cv) como constantes en todo el ciclo, al igual que el exponente isentrópico (k). Las carreras de compresión y expansión son procesos adiabáticos reversibles (isentrópicos) y la adición de calor es a volumen constante. Las carreras de admisión y escape son a presión constante (isobárico) de tipo adiabático, sin pérdidas o adición de calor…”13. Los puntos críticos del ciclo son: •. (1) Admisión y Escape. •. (2) Fin Compresión. •. (3) Fin Adición de Calor. •. (4) Fin Expansión. 13. “CARACTERIZACION DE AUMENTOS DE POTENCIA EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE CUATRO TIEMPOS”, Capitulo 3, pagina 12, HERRERA E. Daniel, Universidad de Los Andes, 2002. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(30) IM-2004-I-16. 27. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. A partir de la siguiente ecuación se obtienen los exponentes politrópicos de compresión y expansión con los valores de presión y volumen en los puntos críticos.. PV. n. = cste. El exponente de compresión se halla con las presiones P1 y P2 y con los volúmenes Vmin, el de la cámara de compresión para P1, y Vmax el volumen total del cilindro incluyendo la cámara para P2. El exponente de expansión se halla de la misma forma pero con P3 y P4 y los mismos volúmenes dependiendo la carrera. Esta vez se quiso hacer mas especifico el estudio y se calcularon valores para una presión inicial y temperatura de admisión a nivel del mar (101.325 kPa y 60°) y también para la altitud de Bogotá (75.2 kPa y 50°). Las temperaturas de entrada no son las ambientales sino la temperatura a la que entre la mezcla al cilindro después de pasar por el múltiple de admisión y la culata donde sube su temperatura. El combustible utilizado en este desarrollo es el Octeno (C8H16). 2.2.3 Ciclo de Aire – Combustible. Finalmente se llega al ciclo que se utiliza para los cálculos de presión del gas y la fuerza del mismo. Este es un método puramente grafico que genera algunos errores pero muy cercano a la realidad y mas preciso que el ciclo de Aire Estándar. Está desarrollado en la referencia bibliográfica [5]14 y explicado en el documento del Ingeniero Herrera, a continuación se hará un resumen de su trabajo.. Conociendo presión y temperatura de admisión, relación de compresión (R), y relación estequiométrica a real de aire-combustible A/C (Fr), se encuentran las propiedades de la mezcla en cada punto crítico a partir de gráficos. Para el motor en estudio se utilizaron los siguientes valores: •. P1 = 101.325 kPa y 75.2 kPa. •. T1 = 60° y 50°. •. R = 8.3 : 1 y 8 : 1. •. Fr = 1.2 Mezcla rica, acelerador completamente abierto. 14. TAYLOR, Charles F. “THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE IN THEORY AND PRACTICE” Vol 1.2, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, USA, 1989 Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(31) IM-2004-I-16. 28. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. •. h = 0.01. El procedimiento se encuentra descrito en el documento del Ingeniero Herrera o en la referencia [5], utilizando las graficas (a) a (hh) de las páginas 82 a 88.. Al realizar todo el análisis se encuentran los valores de la tabla 2 para los puntos críticos del motor 956 c.c a nivel del mar:. PRESIÓN. TEMPERATURA. FUERZA. (Kpa). (K). (N). ADMISION (1). 101,325. 333,15. 334,4. FIN COMPRESION (2). 1950.5. 566.36. 6436.65. 6896. 2456.31. 22756.8. FIN EXPANSION (4). 500.55. 1500.84. 1651.82. ESCAPE. 101,325. 333,15. 334,4. PUNTO CRITICO. FIN ADICION DE CALOR (3). Tabla 3: Valores de presión, temperatura y fuerza para puntos críticos, Motor 956 c.c a nivel del mar. De la misma forma que se describió para el ciclo de aire estándar se hallan los valores de los exponentes n de compresión y de expansión, con los cuales se hace el ajuste de líneas para completar el proceso.. ncomp = 1.4 nexp = 1.24 Estos valores también son validos para la presión de Bogotá.. Según Taylor el modelo de aire-combustible es muy cercano al real, pero solamente difiere en la presión máxima (3), por lo que hay que utilizar el ciclo real para corregir este valor. Esta corrección también se hace gráficamente con la figura 5-22 de la referencia [5] donde se obtiene un factor de corrección de 0.77 para los cuatro casos de estudio, y con el que se obtiene una presión al final de la adición de calor de 5309.92 kPa, para una fuerza máxima de 17522.7 N. Con este nuevo valor de presión máxima, se recalcula el exponente de expansión y se halla que es de 1.12. Este mismo análisis se realizó para el motor 956 c.c. pero para la altitud de Bogotá, los resultados se entregan en la tabla 3:. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(32) IM-2004-I-16. 29. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. PRESIÓN. TEMPERATURA. FUERZA. (Kpa). (K). (N). 75.2. 323.15. 248.16. FIN COMPRESION (2). 1447.6. 528.35. 4777.08. FIN ADICION DE CALOR (3). 5118.1. 2382.58. 16889.73. FIN EXPANSION (4). 371.49. 1455.79. 1225.9. 75.2. 1455.79. 248.16. PUNTO CRITICO ADMISION (1). ESCAPE. Tabla 4: Valores de presión, temperatura y fuerza para puntos críticos, Motor 956 c.c en Bogotá. Con el factor de corrección la presión máxima es 3943.94 kPa, para una fuerza de 13015N.. Durante el desarrollo del proyecto se tomó la decisión de subir la cilindrada del motor debido a que en el momento de desarmarlo se encontró que estaba fundido un pistón y no se consiguió, entonces se compraron camisas, pistones y anillos de 70mm de diámetro para una nueva cilindrada de 1108 c.c. Con esta nueva cilindrada se calcularon los valores de los puntos críticos para las dos altitudes. En las tablas 3 y 4 se muestran los resultados obtenidos:. PRESIÓN. TEMPERATURA. FUERZA. (Kpa). (K). (N). ADMISION (1). 101.325. 333.15. 334.38. FIN COMPRESION (2). 1823.85. 566.36. 6018.7. 6646.92. 2456.31. 21934.84. FIN EXPANSION (4). 508.65. 1524.16. 1678.55. ESCAPE. 101.325. 333.15. 334.38. PUNTO CRITICO. FIN ADICION DE CALOR (3). Tabla 5: Valores de presión, temperatura y fuerza para puntos críticos, Motor 1108 c.c a nivel del mar. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(33) IM-2004-I-16. 30. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. PUNTO CRITICO ADMISION (1) FIN COMPRESION (2) FIN ADICION DE CALOR (3) FIN EXPANSION (4) ESCAPE. PRESIÓN. TEMPERATURA. FUERZA. (Kpa). (K). (N). 75.2. 323.15. 248.16. 1353.6. 528.35. 4466.88. 4933.12. 2382.58. 16279.3. 377.5. 1478.41. 15033.55. 75.2. 323.15. 248.16. Tabla 6: Valores de presión, temperatura y fuerza para puntos críticos, Motor 1108 c.c en Bogotá. n comp = 1.37 Los coeficientes para este caso son:. n exp = 1.21 n exp real = 1.09. La presión máxima real para el nivel del mar es 5118.13 kPa y para Bogotá es 3798.5 kPa. Esto daría unas fuerzas máximas sobre el pistón de 16889.83 N y 12535.05 N. Las figuras 14 a 17 muestran los diagramas de Presión Real, Presión del ciclo Aire-Combustible y presión atmosférica contra Giro del Cigüeñal.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(34) IM-2004-I-16. 31. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Presion del Gas Mar 8000. 7000. 6000. Presion (kPa). 5000. 4000. 3000. 2000. 1000. 0 0. 180. 360. 540. 720. Giro del Cigueñal (°) P aire-comb. P real. P atm. Figura 14: Diagrama P aire-comb, P real y P atm, Motor 956 c.c. a nivel del mar. Presion Gas Bogotá 6000. 5000. Presion (kPa). 4000. 3000. 2000. 1000. 0 0. 180. 360. 540. Giro Cigueñal (°) P real. P atm. P aire-comb. Figura 15: Diagrama P aire-comb, P real y P atm, Motor 956 c.c. en Bogotá. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado. 720.

(35) IM-2004-I-16. 32. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Presion Gas Mar 8000. 7000. 6000. Presion (kPa). 5000. 4000. 3000. 2000. 1000. 0 0. 180. 360. 540. 720. Giro Cigueñal (°) P aire-comb. P real. P atm. Figura 16: Diagrama P aire-comb, P real y P atm, Motor 1108 c.c a nivel del mar. Presion Gas Bogotá 6000. 5000. Presion (kPa). 4000. 3000. 2000. 1000. 0 0. 180. 360. 540. Giro Cigueñal (°) P aire-comb. P real. P atm. Figura 17: Diagrama P aire-comb, P real y P atm, Motor 1108 c.c en Bogotá. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado. 720.

(36) IM-2004-I-16. 33. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 3. MODELO DINAMICO DE PREDICCIÓN DE POTENCIA. Para predecir el torque y la potencia final de un motor de combustión interna hay que tener en cuenta la mayor cantidad de variables posibles para que el resultado no difiera mucho de los resultados que se pueden obtener con la ayuda de un banco de pruebas o dinamómetro. Los ingenieros que se dedican al desarrollo de nuevas tecnologías en el campo automotriz siempre van a tener que estar familiarizados con las pruebas de motores y deben conocer el funcionamiento de los laboratorios de pruebas. Para estas pruebas existen varios tipos de maquinas que ayudan a medir el torque de un motor para conocer la potencia, que es el aspecto mas importante para los especialistas de los autos repotenciados ya que así pueden determinar la capacidad de producción de un motor.. 3.1 PRUEBAS DE MOTORES. 3.1.1 Freno Prony. Este dispositivo es uno de los primeros desarrollados para la medición de torque y potencia de motores. Es un dinamómetro muy sencillo de poca precisión y en desuso. “Esta compuesto por un acople que va al volante del motor y este a su vez esta anclado a un tambor de diámetro r, que lleva a su alrededor una banda ajustable y con la cual se determina la fricción de arrastre, la cual opone resistencia a la rotación del motor. La banda a su vez tiene una estructura de brazo de palanca. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

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(38) IM-2004-I-16. 35. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. A partir de la definición de potencia se deduce que el trabajo por minuto es la potencia. Para verla en unidades comerciales, caballos de potencia, solo hay que hacer el siguiente cálculo:. Hp ⋅ métrico =. 2 *π * P * R * N P * R * N = 4500 716.3. 1kW = 1.36 Hp Como se dijo anteriormente este freno no es muy utilizado, solamente funciona bien en bajas velocidades, ya que en altas ocurren ondulaciones en la banda que hacen que no se pueda mantener una carga constante en la bascula. 3.1.2 Frenos hidráulicos Son frenos que constan de un disco montado en una cubierta que contiene un fluido. Tiene un depósito de fluido y unas válvulas que hacen entrar más o menos líquido. La resistencia que encuentra el disco al girar es igual y opuesta a la reacción que tiende a hacer girar a la cubierta. Esta clase de freno se utiliza para carga pesadas o para altas velocidades, ya que su curva característica muestra que la capacidad es aproximadamente proporcional al cubo de la velocidad de giro. 3.1.3 Frenos de corrientes parásitas. “Consta de un disco que al ser accionado por el motor en prueba gira en un campo magnético. La intensidad del campo se controla variando la corriente que pasa por unas bobinas colocadas a los lados del disco. Este actúa como un conductor cortando el campo magnético. En el disco se inducen corrientes y por no haber un circuito externo, lo calientan”18. Estos son los métodos mas utilizados para probar motores de combustión interna. 3.1.4 Selección del Dinamómetro Para el caso de los motores de combustión interna el factor mas importante es la capacidad de absorción, para esto se pueden usar dinamómetros de corrientes parasitas o hidráulicos ya que tienen un bajo costo y tienen facilidades de. “MOTORES DE COMBUSTION INTERNA, ANÁLISIS Y APLICACIONES” OBERT, Edward F., Capitulo 2, numeral 2.1, pagina 49. 18. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(39) IM-2004-I-16. 36. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. funcionamiento a altas revoluciones. “Para medir la velocidad de un motor se utiliza un tacómetro, pero aunque es preciso no es lo mejor ya que mide velocidades instantáneas y variaciones de velocidad. Como este factor de la velocidad del motor es muy importante en las pruebas entonces se debe utilizar un contador de movimiento positivo, el cual cuenta el número total de revoluciones en un periodo determinado de tiempo”19. Otros factores que se pueden tener en cuenta, y que también son de suma importancia, son el consumo de combustible y de aire. Para el primero se utiliza un método de pesado de combustible. Se logra pesando el combustible por intervalos de tiempo y anotando la diferencia de peso entre el inicio de la prueba y el final y así encontrando el consumo promedio durante el periodo de prueba. Para el segundo hay que tener en cuenta que “el trabajo realizado por un motor de combustión interna depende de la cantidad de energía liberada cuando se quema una mezcla de aire combustible”20. Esta es una medida importante ya que de la cantidad de aire depende la potencia del motor, si no entra suficiente cantidad aire al motor, así se le agregue mucho combustible, este no rendirá como debe. Entonces esta prueba se realiza para verificar que no haya restricciones en los sistemas de admisión y escape que eviten la libre respiración, para el caso de motores aspirados ya que los motores turbocargados no tienen el problema porque la mezcla es impulsada a la cámara de combustión del motor. Estas dos pruebas también son importantes para poder conocer la relación airecombustible y las variaciones de cada una de ellas, siendo estas primordiales para el buen desempeño del motor y de las cuales depende la potencia final de este. 3.2 FACTORES DE FUNCIONAMIENTO A continuación se hará una breve descripción de las variables importantes de un motor de combustión interna, las definiciones y las formulas fueron tomadas del. 19 “MOTORES DE COMBUSTION INTERNA, ANÁLISIS Y APLICACIONES” OBERT, Edward F., Capitulo 2, numeral 2.7, pagina 60 20 “MOTORES DE COMBUSTION INTERNA, ANÁLISIS Y APLICACIONES” OBERT, Edward F., Capitulo 2, numeral 2.9, pagina 63. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(40) IM-2004-I-16. 37. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. libro “MOTORES DE COMBUSTION INTERNA, ANALISIS Y APLICACIONES”, OBERT F. Edward, p6521. 3.2.1 Potencia Dentro de un motor se encuentran varios tipos de potencia, la mas conocida es la potencia al freno (bhp) o de salida. Otra es la indicada (ihp) que es la potencia total desarrollada sobre el pistón. Latercera es la de fricción (fhp), que no llega a la salida del motor, es la que se utiliza para vencer la fricción de los casquetes, paredes del cilindro y el resto de las piezas móviles del motor. Las rige la siguiente relación:. ihp = bhp + fhp A partir de la relación anterior se encuentra el rendimiento mecánico (η m):. ηm =. bhp ihp. 3.2.2 Presión Media Efectiva (bmep ó p b) Este factor es la presión teórica constante que se ejerce durante la carrera de potencia (fuerza) para producir una potencia igual a la del freno, entonces:. ⎛ p * L * A* N ⎞ ⎛ n ⎞ bhp = ⎜ b ⎟*⎜ ⎟ ⎝ 450000 ⎠ ⎝ x ⎠ Donde:. p b ó bmep: [kg / cm^2] A = área del pistón [cm^2] L = carrera [cm] N = velocidad de giro [rpm] n = numero de cilindros en el motor x = numero de revoluciones necesarias por cada carrera de potencia producida. Para motor de 2 t: x = 2, y para motor de 4 t: x = 1. 21. La inclusión de estas formulas no pretende violar los derechos de autor, simplemente ayudar a la comprensión de los factores de funcionamiento de un motor de combustión interna.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(41) IM-2004-I-16. 38. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 3.2.3 Presión Media Efectiva Indicada (imep ó p i ) Es la presión teórica constante que se ejerce durante la carrera de potencia, para producir una potencia igual a la indicada:. ⎛ p * L * A* N ⎞ ⎛ n ⎞ ihp = ⎜ i ⎟ *⎜ ⎟ ⎝ 450000 ⎠ ⎝ x ⎠ Entonces. ηm =. p b bmep = p i imep. 3.2.4 Par Torsional (torque) y mep Para este análisis el torque tiene unidades de (kg*m), entonces la potencia (hp) es:. T *N 716.3 (mep)* D * N hp = 4500 *100 * x. hp =. mep =. 450000 * x * T 716.3. Finalmente para un motor de 2 tiempos:. mep = 1260 *. T D. mep = 2520 *. T D. Y para un motor de 4 tiempos:. Las presiones medias efectivas son unos factores de comparación muy buenos, ya que entre mas elevadas mejor es el diseño del motor. Por el contrario el torque de un motor no es un buen índice de comparación porque depende exclusivamente del tamaño del motor. Lo mismo pasa al comparar las potencias ya que estas no solo dependen del tamaño del motor sino también de la velocidad.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(42) IM-2004-I-16. 39. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 3.2.5 Rendimiento Volumétrico (η v) Es la relación del peso real de aire que entra al cilindro y el peso teórico que debe entrar al total del cilindro a la temperatura y presión atmosféricas:. ηv =. ma mt. Donde ma es el peso real de aire en la carrera de admisión [(kg*h)/# carreras de admisión], y mt es el peso teórico de aire.. 3.3 CÁLCULOS DINÁMICOS La figura 19 muestra la simplificación de un mecanismo de biela-manivela con las convenciones que se utilizaran en todo el desarrollo de este modelo dinámico y serán descritas a continuación: •. 1:. Bloque motor. •. 2:. Cigüeñal. •. 3:. Biela. •. 4:. Pistón. •. O:. Apoyos de bancada. •. A:. Muñón de biela (unión entre biela y cigüeñal). •. B:. Bulón (unión entre biela y pistón). •. G3:. Centro de masa de la biela. •. Theta (θ):. Ángulo de giro del cigüeñal. θ = 0° es inicio carrera de. admisión. •. Phi (φ):. Ángulo entre la vertical y la biela, donde:. ⎛ ROA * senoθ ⎞ ⎟⎟ R AB ⎝ ⎠. φ = seno −1 ⎜⎜. El siguiente método muestra la forma para calcular velocidades, aceleraciones, torque y potencia para un mecanismo de biela-manivela o para un motor monocilíndrico, a partir de los vectores (magnitudes y direcciones). Los datos de entrada necesarios son:. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(43) IM-2004-I-16. 40. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Figura 19: Mecanismo biela-manivela con convenciones. •. La velocidad angular del cigüeñal (ω2). •. Radio del cigüeñal (ROA), que es la mitad de la carrera. •. Longitud de la biela entre centros (l AB). •. Distancia entre el centro de masa de la biela y el pistón (RG3B). •. Distancia entre el centro de masa de la biela y el muñón (RG3A). •. Masa del pistón (Mpis). •. Masa de la biela (Mbie). •. Inercia de la biela (I3). •. Diámetro del pistón (dpist). 3.3.1 Cálculos de Velocidades Hay que tener en cuenta dos cosas importantes para este calculo, que la velocidad del pistón siempre es en sentido vertical (positivo o negativo) y que la velocidad del. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(44) IM-2004-I-16. 41. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. cigüeñal siempre es tangencial a la dirección radial. Todo el análisis se hace a partir de velocidades relativas. La velocidad del pistón es igual a la velocidad del pistón vista desde el muñón mas la velocidad del muñón vista desde el centro del cigüeñal.. VB = VB + V A O. A. O. VB = ⎛⎜ VB ⎞⎟ + ⎛⎜ VB ⎞⎟ + ω 2 * ROA ⎝ A ⎠ n ⎝ A ⎠t O Como V A. VB. siempre es perpendicular a OA y va en el sentido del giro del motor, y O. siempre es vertical, entonces se hace un triangulo de velocidades para hallar O. VB . En este triangulo hay tres ángulos, los cuales son necesarios para resolver A. las velocidades, estos son: •. Epsilon (ε): ángulo entre V A. O. y VB. O. ε = 90 − θ •. Alpha (α): ángulo entre V A y VB O. A. α = θ +φ •. Beta (β): ángulo entre VB. O. y VB. A. β = 90 − φ Luego de tener los ángulos se encuentran las magnitudes de las velocidades:. VB = V A *. seno(α ) seno( β ). VA = V A *. seno(ε ) seno( β ). O. B. O. O. El paso a seguir es el cálculo de la velocidad angular de la biela AB. El sentido de ωAB esta regido por la dirección de VB , esto da que para el primer y segundo A. cuadrante ωAB es positivo (CCW) y para los otros dos cuadrantes es negativo (CW).. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(45) IM-2004-I-16. 42. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. ω AB =. VB. A. R AB. 3.3.2 Cálculos de Aceleraciones El punto A (muñón) tiene un movimiento circular de radio ROA, con velocidad constante ω2, entonces la aceleración de este punto solo tiene una componente normal, en dirección de A a O.. AB = AA + AB = AA + ⎛⎜ AB ⎞⎟ + ⎛⎜ AB ⎞⎟ ⎝ A ⎠ n ⎝ A ⎠t O O A O AA = ROA * (ω 2 ). 2. O. ⎛⎜ A ⎞⎟ = R * (ω ) 2 AB AB ⎝ B A ⎠n Construyendo el polígono de aceleraciones y con las magnitudes de AA. y de O. ⎛⎜ A ⎞⎟ tendríamos un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas ⎛⎜ A ⎞⎟ y ⎝ B A ⎠n ⎝ B A ⎠t AB . Descomponiendo las aceleraciones en x y en y se puede resolver el sistema y O. encontrar las incógnitas.. AB = AA * cos(θ ) + ⎛⎜ AB ⎞⎟ * cos(φ ) − ⎛⎜ AB ⎞⎟ * seno(φ ) O O ⎝ A ⎠t ⎝ A ⎠n 0 = AA * seno(θ ) − ⎛⎜ AB ⎞⎟ * seno(φ ) − ⎛⎜ AB ⎞⎟ * cos(φ ) ⎝ A ⎠n ⎝ A ⎠t O Con estas aceleraciones ya se puede calcular la aceleración angular de la biela (αAB). Esta aceleración está dada por la dirección de ⎛⎜ AB ⎞⎟ y la longitud de la. ⎝. A. biela.. α AB. ⎛⎜ A ⎞⎟ ⎝ AB ⎠t = R AB. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado. ⎠t.

(46) IM-2004-I-16. 43. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Esta aceleración es negativa (CW) en el primer y cuarto cuadrante y negativa (CCW) en los otros dos. Ahora el cálculo siguiente es el de la aceleración del centro de masa de la biela con respecto del centro del cigüeñal.. ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ AG3 = AG3 + A A = ⎜ AG3 ⎟ + ⎜ AG3 ⎟ + A A O O O A A ⎠n A ⎠t ⎝ ⎝ donde ⎛ ⎞ 2 ⎜ AG3 ⎟ = RG3 A * (ω AB ) ⎝ A ⎠n ⎛ A ⎞ = R *α ⎜ G3 ⎟ G3 A AB ⎝ A ⎠t AA = ROA * (ω 2 ). 2. O. El cálculo de las direcciones de las aceleraciones es muy importante, sobre todo el de la dirección de AG3. que es la misma de la fuerza de inercia de la biela Fo3 y a O. partir de esta fuerza se calculará una componente del torque. 3.3.3 Cálculos de las Fuerzas de Inercia Estas son fuerzas producidas por las masas en movimiento que se oponen a él. Para este caso solo existen dos fuerzas de inercia: Fo4, que es la del pistón, y Fo3 que es la debida al movimiento de la biela. Estas fuerzas simplemente son el producto de la masa de la pieza móvil por la aceleración de su centro de masa, y tienen la dirección de la aceleración.. Fo 4 = M 4 * AB. O. Fo3 = M 3 * AG3. O. La fuerza Fo4 tiene como punto de acción la unión de la biela y el pistón (bulón) y siempre va en sentido contrario al movimiento del pistón. Sin embargo la fuerza Fo3 Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(47) IM-2004-I-16. 44. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. tiene la misma dirección de la aceleración de AG3 pero no pasa por su centro de gravedad. Tiene una excentricidad e que existe para que haya una conservación de momento sobre la biela:. ΣM G3 = I G3 * α 3 Fo3 * e 3 = I G3 * α 3. e3 =. I G3 * α 3 Fo 3. 3.3.4 Cálculos del Torque 3.3.4.1 Torque Debido a Fgas y Fo4 La fuerza del gas siempre se ejerce sobra la cabeza del pistón en dirección vertical (negativa). Sin embargo Fo4, como va en dirección contraria al movimiento, en algunos instantes es positiva y en otros negativa. De la suma vectorial de estas dos fuerzas sale una resultante denominada F4. Si tomamos solo las fuerzas anteriormente descritas y hacemos diagramas de cuerpo libre sobre cada elemento se encontrará que en el bulón solo actúan tres fuerzas: F4, F14’ y F34’, donde F14’ es una fuerza normal que ejercen las paredes del cilindro sobre el pistón y actúa en la unión de este con la biela. La fuerza F34’ es la resultante de las dos anteriores y por el efecto de acción y reacción actúa sobre la biela. La biela solo puede estar sometida a tensión o compresión, lo que hace que en la unión de esta con el cigüeñal haya otra fuerza en el mismo sentido que F34’. En el cigüeñal sucede algo similar y solo actúan dos fuerzas, la que es igual a F34’ y una reacción en el apoyo de bancada, de igual magnitud pero de sentido contrario, entonces:. F34 ' = F43 ' = F23 ' = F32 ' = F12 ' La figura 20 muestra los diagramas de cuerpo libre del mecanismo sometido a la fuerza del gas y a la fuerza de inercia del pistón. La suma vectorial de estas dos. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(48) IM-2004-I-16. 45. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. fuerzas es la resultante F4. Estos diagramas hacen referencia al instante cuando el cigüeñal lleva 60° desde su PMS.. Figura 20: Diagramas de Cuerpo Libre debidos a Fgas y Fo4. Haciendo un triangulo de fuerzas, y teniendo en cuenta los ángulos entre las fuerzas, se puede hallar F14’ y F34’, encontrando luego F12’ que es la fuerza que genera torque en el cigüeñal en el momento que actúan Fgas y Fo4. Este torque simplemente es la fuerza por una distancia d’ que es la distancia perpendicular entre F12’ que se ejerce en el apoyo de bancada y F32’ que se ejerce en el muñón de biela y que tienen la misma dirección. El torque causado por la fuerza del gas y la fuerza de inercia del pistón es:. TS ' = F12 '*d ' Este torque es cíclico y es el que rige, en mayor parte, el torque total del motor. La figura 21 muestra este torque durante todo un ciclo (720°) del motor. El torque máximo se encuentra después de los 360° (carrera de fuerza), en ese instante llega la presión interna llega a su máximo y por esta razón el torque es máximo.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(49) IM-2004-I-16. 46. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna Ts' 120 100 80 60. Ts' (N.m). 40 20 0 0. 180. 360. 540. 720. -20 -40 -60 -80 Giro Cigueñal (°) Ts' Mabie. Figura 21: Torque Ts’ Debido a Fgas y Fo4. 3.3.4.2 Torque Debido a Fo3 Esta fuerza se debe a la aceleración del centro de masa de la biela y se ejerce con una excentricidad e. Al realizar le diagrama de cuerpo libre debido a esta sola fuerza se observa que existen dos fuerzas resultantes debido a la de inercia: F14’’, que es la normal del cilindro al pistón, F12’’ que es una fuerza de reacción en el apoyo de bancada. Al hacer una proyección de las F14’’ y de Fo3 se ve que tienen un punto de concurrencia k, por el cual también debe pasar F12’’. Haciendo este análisis y luego con los ángulos encontrados a raíz del punto de concurrencia k se hace un triangulo de fuerzas para hallar:. F43 ' ' = F34 ' ' = F14 ' ' F23 ' ' = F32 ' ' = F12 ' ' F12’’ actúa sobre el apoyo de bancada en dirección OA y F32’’ actúa en el muñón pero no son colindares y la distancia perpendicular entre ellas d’’ es la que genera torque con F12’’.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(50) IM-2004-I-16. 47. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. Figura 22: Torque Ts’’ Debido a Fo3. La figura 22 hace referencia al diagrama de cuerpo libre sobre el mecanismo.. TS ' ' = F12 ' '*d ' ' En la figura 23 se observa el torque debido a Fo3 durante todo el ciclo. Ts'' 50 45 40 35. Ts'' (N.m). 30 25 20 15 10 5 0 0. 180. 360. 540. -5 Giro Cigueñal (°) Ts'' Mabie. Figura 23: Torque Ts’’ Debido a Fo3. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado. 720.

(51) IM-2004-I-16. 48. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 3.3.4.4 Superposición Por superposición de las fuerzas anteriores se obtienen las fuerzas totales sobre cada uno de los elementos de unión, como bulón, muñón de biela y apoyo de bancada, y el torque total que es la suma algebraica de Ts’ y Ts’’, hay que tener cuidado en el sentido de estos torque para que la suma sea correcta.. TS = TS '+TS ' ' Torque 1 cilindro Vs Giro Cigueñal 200. Torque 1 cilindro (N.m). 150. 100. 50. 0 0. 180. 360. 540. 720. -50 Giro Cigueñal (°) T1 cil Mabie. Figura 24: Torque Total (sumando los torques) debido a Fo3. La figura 24 muestra la grafica de torque contra giro del cigüeñal para un ciclo completo de un solo pistón.. 3.4 MOTORES MULTICILÍNDRICOS. El torque total de un motor de mas de un cilindro se calcula de la misma forma, pero con la diferencia que hay que tener en cuenta el orden de encendido del motor y así ver que cada pistón genera el mismo torque pero en diferenta instante de giro del cigüeñal. En la figura 25 se puede observar el torque de cada pistón desfasado en. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(52) IM-2004-I-16. 49. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 180°. Al ver esta grafica se puede deducir que al hacer la sumatoria de para cada grado de giro del cigüeñal se puede hallar el torque total, el cual tiene un promedio y un máximo con los cuales se calcula la potencia del motor para esa velocidad angular del cigüeñal. En la figura 26 se muestra una curva de torque contra giro de cigüeñal para un motor de 4 cilindros para una velocidad angular del cigüeñal de 7000 rpm. Torque 4 cilindros 200,00. Torque (N.m). 150,00. 100,00. 50,00. 0,00 0. 180. 360. 540. 720. -50,00 Giro Cigueñal (°) T cil1. T cil3. T cil4. T cil2. Figura 25: Torque de cada uno de los pistones con un desfase de 180°. Hay que tener en cuenta que este análisis se realizó sin un volante de inercia, el cual suaviza los picos de la grafica de torque pero mantiene el torque promedio igual. El volante de inercia es un acumulador de energía que entrega energía cuando el torque es negativo y así disminuye las fluctuaciones haciendo un motor mas suave y. pudiendo mantenerlo en bajas revoluciones. Los autos de. competición tienen volantes de inercia muy pequeños, para hacer girar mas rápido el motor, pero en bajas revoluciones no se comportan bien y hay que tenerlos acelerados en el momento de estar detenido.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(53) IM-2004-I-16. 50. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna Torque Total 600. 500. Torque Total (N.m). 400. 300. 200. 100. 0 0. 180. 360. 540. 720. -100. -200 Giro Cigueñal (°) T Total Mabie. T prom Ideal. Figura 26: Torque Total para un motor de 4 cilindros y desfase de 180°. 3.5 POTENCIA Al tener el torque del motor para velocidad angular constante es muy sencillo el cálculo de la potencia. Simplemente el torque máximo y el promedio se multiplican por la velocidad angular y se obtienen la potencia máxima y la promedio. Hay que tener mucho cuidado para el manejo de las unidades, ya que si se está trabajando en el sistema métrico (N.m) la potencia será en (kW), pero si se trabaja en el sistema ingles (lb.ft) la potencia resultará en (hp). El modelo desarrollado utilizo unidades métricas pero la potencia final esta dada en (hp). Esto se logra pasando de N.m a lb.ft y después multiplicando por la velocidad angular en rad/s.. Para hacer una curva de potencia contra giro de cigüeñal hay que calcular la potencia para distintas velocidades angulares, tomar el dato de cada una y graficarla.. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(54) IM-2004-I-16. 51. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. 4. MODIFICACIONES REALIZADAS. El objetivo primordial de este proyecto, y como su titulo lo expresa, es el lograr la repotenciación de un motor de combustión interna a gasolina. Esta actividad es mas conocida como trucaje. Para lograr un aumento de potencia en un motor existen varios factores que modificándolos se puede llegar a un motor de competición, y eso es lo que se realiza normalmente en nuestro país ya que por costos es preferible el trucaje que armar motores de competición con todas las piezas diseñadas para ese fin. Dentro de las técnicas que existen para la repotenciación las mas utilizadas y las que mejores resultados dan son: aumentar la cilindrada, aumento de la relación de compresión, mejoras en la elaboración de la mezcla, aumento en la entrada de aire, mejoras en el encendido, aligeramiento de masas y modificación de la distribución (ejes de levas). Este proyecto se centró en tres de los aspectos anteriores, el aumento de cilindrada, el aumento en la entrada de aire y el aligeramiento de masas.. 4.1 CÁLCULOS PREVIOS A LAS MODIFICACIONES. Como primera medida antes de decidir las modificaciones a realizar hay que estudiar un poco el motor. Al desarmar el motor hay que comprobar algunas características de este, como el diámetro exacto del cilindro, la carrera y el volumen de la cámara de compresión. Con estas medidas se deben realizar los siguientes cálculos:. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.

(55) IM-2004-I-16. 52. Desarrollo Experimental de la Repotenciación de un Motor de Combustión Interna. •. Cilindrada:. Cilind =. D2 * π * C * nc , donde D2 es el diámetro del 4. cilindro, C es la carrera y nc es el numero de cilindros. •. Relación de compresión: para este cálculo previamente se debe haber medido muy bien el volumen de la cámara de compresión con la ayuda de una lámina con un agujero y una pipeta graduada o una jeringa. Se conoce el volumen de líquido en la pipeta y se comienza a introducir por el orificio, cuando el líquido quede totalmente contra la lámina y no haya burbujas se detiene el vertimiento de líquido y se mide cuanto queda en la pipeta, se resta ese valor del original y así se halla el volumen de la cámara. Hay que utilizar este método ya que las cámaras tienen formas complejas. Para el calculote la relación de compresión se utiliza la cilindrada unitaria, que es simplemente dividir la total por el número de cilindros. Y finalmente se calcula la relación de compresión con:. Rc =. V +v v. Donde V es la cilindrada unitaria y v es el volumen de la cámara de compresión. •. Otro calculo importante es el de la velocidad media del pistón, ya que esta no debe sobrepasar 18 m/s22. Vp =. N *C *2 60000. Donde N es la velocidad angular en rpm y C la carrera.. Dependiendo de estos cálculos uno debe decidir que modificaciones realizar, ya que no debe sobrepasar en mas 13 la relación de compresión. Y en cuanto a la velocidad media del pistón uno no debe aligerar demasiado las masas para no llegar a valores altos porque los motores de calle no están diseñados para resistir esos esfuerzos a esas velocidades.. 22. “PREPARACION DE MOTORES DE COMPETICION”, RUIGI, Luís, Biblioteca del Automóvil, Ediciones CEAC, ESPAÑA, 1985. Alfonso Gutiérrez Gutiérrez – Proyecto de grado.