TERMODINÁMICA
T85D - Banco Prueba Motores de Combustión Interna
1. Generalidades
El Banco Prueba Motores T85D de la Didacta Italia ha sido especialmente diseñado para poner a disposición de los laboratorios de prueba y para asegurar la enseñanza más efectiva posible en el área de los motores de combustión interna. En su proceso de diseño se han tenido en cuenta todas las exigencias didácticas necesarias sin perder de vista los problemas prácticos de instalación y substitución de los motores de prueba.
El T85D es una unidad sin vibraciones que se puede instalar en cualquier local o laboratorio, en donde se pueden instalar en el banco rápida- y fácilmente dos motores al mismo tiempo para poder probarlos sucesivamente.
Los motores se acoplan a una unidad dinamométrica para la determinación de las características del torque y potencia. Se dispone de un sistema de adquisición y análisis de datos para Personal Computador, denominado SAD/End, que hace posible la ejecución de varias funciones automáticamente: medición, producción a video o a imprenta de las curvas características, archivo de datos de prueba en su disco.
El sistema SAD/End hace posible la adquisición al Personal Computador y la elaboración sucesiva de torque, velocidad, flujo de aire y flujo de combustible.
Page 2 2. Composición
El sistema contiene:
• Grupo base, con banco de soporte
• La unidad dinamométrica, con arranque eléctrico, panel de control e instrumentación y una unidad para medir el flujo aire aspirado (código 952400)
• Motores de prueba, cada uno instalado sobre soporte con guías deslizantes • Grupo de carga (código 952403)
• Grupo auxiliar de enfriamiento (opcional - código 952411) • Junta electromagnética (opcional - código 952413) • Calorímetro de gas de escape (opcional - código 952414)
• Kit para medir la temperatura del gas de escape (opcional - código 952416)
• Dispositivo para la variación de la riqueza de la mezcla para motores de gasolina (opcional - código 952417)
• SAD/End - Sistema de Adquisición de Datos para Motores Endotérmicos (descripción y características detalladas en ficha técnica separada) (opcional - código 914363)
• T156D/2 - Kit para el análisis químico del gas de escape (opcional - cód. 953250) 3. Descripción
Grupo base - cód. 952400
El grupo base está constituido de los siguientes elementos: • Banco de soporte
• Unidad dinamométrica
• Panel de control e instrumentación
• Unidad para la medición del flujo de aire aspirado Banco de soporte
Está construido con chapa de acero soldada, consiste de un telar inferior y uno superior unidos entre sí por medio de cuatro elementos antivibrantes de goma de superficie amplia, que tienen la función de absorber totalmente las vibraciones producidas por los motores en funcionamiento.
De esta manera se eliminan completamente las vibraciones dañinas al suelo, y a otros componentes de la unidad.
No es necesario fijar al telar inferior al suelo dado que no tiene vibraciones; el telar superior tiene guías especiales de deslizamiento capaces de soportar los motores, la unidad dinamométrica y otros accesorios.
Unidad dinamométrica
Esta unidad funciona como arranque eléctrico de los motores en prueba o como freno para determinar las características de torque y potencia de los diferentes motores. Consiste de una máquina c.c. con armazón oscilante y con celda de carga. La potencia de frenado puede ser hasta de 10 kW.
Panel de control e instrumentación
Está constituido por una estructura metálica de acero de dimensiones como para poder disponerla al caballo de la unidad de base sin ninguna conexión mecánica, de manera que quede aislada de la vibración inducida.
Sobre la estructura están montados los tanques de combustible, los dispositivos para la determinación del consumo, y el cuadro eléctrico dotado de instrumentación adecuada, lámparas espías y de todos los mandos para realizar:
• Puesta en marcha
• Elección entre las funciones de arranque y frenado • Elección entre rotación horaria y antihoraria
• Puesta en marcha eléctrica del motor a velocidad variable • Inserción alternativa de las juntas electromagnéticas • Regulación del frenado con lectura digital de:
- revoluciones del motor - torque
- corriente de excitación
Además se proveen varios enganches y una mesa grande de apoyo para otras dotaciones de serie y opcionales. Medidor de flujo de aire aspirado
La unidad tiene dos cajoncitos amortiguadores dotados de orificios y enganches de tubo flexible para la conexión a los motores en prueba y de dos micromanómetros diferenciales universales de escala inclinable.
Así es posible efectuar mediciones precisas del volumen del aire aspirado para el motor. Motores de prueba
Los motores vienen instalados en especiales soportes, dotados de guías de deslizamiento para facilitar la conexión con la unidad dinamométrica.
Están disponibles 5 tipos diferentes de motores de combustión interna.
Cada base está dotada de enganches para una rápida instalación de los motores sobre el banco; cada salida del eje tiene junta de acoplamiento. Las principales características de estos motores están resumidos en la tabla 1.
Unidad de carga - cód. 952403
Consiste de un disipador que comprende una batería de resistores alojados en una cajita autoventilada con ruedas. La unidad de alimentación está conectada por medio de un cable flexible que termina en una toma múltiple.
OPCIONALES
Unidad auxiliaría de enfriamiento (opcional - cód. 952411)
Para motores enfriados a agua existe una unidad auxiliaría de enfriamiento (ver fig. 3) que desarrolla las funciones normalmente preformadas por el radiador y permite efectuar la medición del sistema de enfriamiento. Cuando se usa junto con el calorímetro de gas de escape también permite efectuar un balance térmico del motor.
La unidad comprende:
- vaso de expansión con sistema de enfriamiento con control automático a circuito cerrado - cañerías
- manguitas flexibles - electrobomba de circulación
- flujometro para la determinación del caudal del agua de enfriamiento
- nº 5 termopares conectados a un indicador digital para la determinación de la temperatura en los puntos más significativos del circuito
Fig. 2 - Grupo auxiliar de enfriamiento, opcional Fig. 2 - Calorímetro de gas de escape, opcional
Unidad junta electromagnética (opcional - cód. 952413)
Page 4 Calorímetro gas de escape (opcional - cód. 952414)
Para la ejecución de un balance térmico preciso, es necesario determinar con precisión las calorías evacuadas con los gases de escape
El calorímetro de gas de escape (ver fig. 3) enfría el gas de escape con agua, así los gases son emitidos a temperatura inferior. Consiste de:
- cambiador de calor gas/agua
- medidor de flujo para medir el caudal del agua que enfría al gas de escape
- nº 2 termómetros para medir la temperatura del agua de enfriamiento antes y después del cambiador de calor.
El grupo calorimétrico está montado sobre un telar independiente que se puede conectar fácilmente al motor en prueba. Para usar el calorímetro es indispensable tener el kit opcional para la medida de la temperatura del gas de escape - cód. 952416.
Kit para la medida de la temperatura del gas de escape (opcional - cód. 952416)
Este kit está constituido por un instrumento digital que mide la temperatura, con compensación automática de la junta fría y por una termocupla Cr/Al apta a la medida de muy altas temperaturas.
Cada motor viene con un pozuelo para la introducción de la sonda.
Dispositivo para la variación en la riqueza de la mezcla para motores de gasolina (opcional - cód. 952417)
Permite obtener en los motores con alimentación de carburador, una variación continua en la riqueza de la mezcla. No produce efectos secundarios en las características del carburador y por lo tanto es ampliamente utilizada en las pruebas de motores. Consiste de una electrobomba vacío/presión, panel de control, válvula sensitiva y manómetro para conexión al carburador.
SAD/End - Sistemas de Adquisición de Datos para Motores Endotérmicos (descripción y características detalladas en ficha técnica separada) (opcional - código 914363)
El sistema computarizado SAD/End permite adquirir datos en tiempo real desde los bancos de prueba motores de combustión interna.
T156D/2 - Kit para el análisis químico de los gases de escape (descripción y caractéristicas detalladas en ficha técnica separada) (opcional - cód. 953250)
El analizador de los gases de escape es de tipo de rayos infrarrojos apto para motores de gasolina.
Puede ser usado para medir los valores de monóxido de carbono (CO), anhídrido carbónico (CO2), hidrocarburos incombustos (HC) y oxígeno (O2). En la base de estos valores, el instrumento calcula automáticamente el coeficiente LAMBDA, término indispensable para obtener un valor correcto del encendido del motor.
4. Experiencias realizables Ejercitaciones en aula
• Los fundamentos de la mecánica: conceptos de trabajo, energía y potencia.
• Principios operativos sobre el funcionamiento de los motores de combustión interna.
• Cálculo de las dimensiones de las luces en un motor de 2 tiempos, en función del diagrama de distribución
• Aspectos dinámicos y cinemáticos del motor:
- Fuerzas que actúan sobre el vástago, sobre el émbolo y sobre el eje del motor - Diagramas del desplazamiento, de la velocidad y de la aceleración del pistón
• Cálculo del sistema de enfriamiento (con aire o con agua) de un motor de combustión interna.
• Nuevos combustibles para motores de combustión interna que no proceden del gasóleo. Ejercitaciones de laboratorio
• Operaciones para la puesta en marcha de un motor de combustión interna y normas relativas de seguridad.
• Uso del dinamómetro para la determinación del par motriz y de la potencia con llena admisión cuando varía la velocidad de rotación del motor.
• Determinación del consumo específico de combustible y del rendimiento útil del motor.
• Determinación del rendimiento volumétrico y de la relación aire/combustible.
• Medición del caudal de un fluido (aire o agua de enfriamiento, gas de escape, combustible).
• Determinación de la cantidad de calor absorbido por un fluido por medio de la medición de las variaciones de la temperatura y del caudal.
• Determinación de los requerimientos de agua y de combustible; determinación de relación de mezcla.
• Medición del rendimiento volumétrico y mecánico empleando el dinamómetro para conseguir distintas velocidades de rotación del motor.
• Determinación del balance térmico del motor por medio de la medición de las siguientes magnitudes: - cantidad de calor absorbido por el aire (o agua) de enfriamiento (con opcional cód. 952411) - cantidad de calor absorbido por el gas de escape (con opcional cód. 952414-952416) - energía mecánica útil
• Determinación de la potencia y del consumo de combustible usando (sólo para motores de 4 tiempos) una mezcla de gasolina (80%) y alcohol (20%) en vez de gasolina pura.
• Ejecución de las pruebas principales y determinación de las curvas características en el Personal Computador (con sistema opcional SAD/End).
5. Servicios requeridos
• Alimentación eléctrica: 220/380V, trifásica, 50/60 Hz, 4 kW
• Alimentación hídrica: 500 l/h - 3 bar
• Salida de agua
• Salida de gas de escape 6. Pesos y dimensiones Unidad base
• Dimensiones: 2530 x 780 x 1200 h mm
• Peso: 420 kg
Unidad de mando y control
• Dimensiones: 1200 x 1050 x 2000 h mm
• Peso: 110 kg Unidad de carga
• Dimensiones: 650 x 450 x 950 h mm
• Peso: 57 kg
Unidad auxiliaría de enfriamiento (opcional)
• Dimensiones: 800 x 500 x 2000 h mm
• Peso: 100 kg
Calorímetro gas de escape (opcional)
• Dimensiones: 800 x 800 x 1800 h mm
• Peso : 80 kg
SAD/End - Sistemas de adquisición de datos para motores endotérmicos (opcional)
• Dimensiones: 550 x 360 x 350 h mm
• Peso: 15 kg
T156D/2 - Kit para el análisis químico de los gases de escape (opcional)
• Dimensiones: 400 x 180 x 450 h mm
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Tabla 1 - Principales características de los motores disponibles
Código 952428 952406 952426
Ciclo Otto Diesel Diesel
Nro. de tiempos 4 4 4
Alimentación gasolina gasóleo gasóleo
Enfriamiento aire aire agua
Cilindros 1 1 2 Cilindrada (cm³) 338 315 505 Potencia máx. (kW) 8 5 8 Rev. potencia máx. (rpm) 3600 3600 3200 Par máx. (Nm) 23.7 15 29 Rev. par máx. (rpm) 2600 2400 2400 Peso (kg) 30 33 62
(Los datos son declarados da la sociedad constructora después rodaje con filtro del aire y silenciador estándar)
La Didacta Italia en cualquier momento y sin preaviso puede efectuar variaciones que considere convenientes por exigencias de construcción o de didáctica siempre manteniendo las características esenciales.
