Motores de Combustión Interna: Es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible que se quema dentro de una cámara de combustión. Este proyecto aborda el estudio teórico, diseño, construcción y operación de un banco de pruebas de motores de combustión interna a gasolina, para la asignatura de motores de combustión interna de la Universidad Pontificia Bolivariana.
MARCO TEORICO
DEFINICION DE BANCO DE PRUEBAS
TIPOS DE ENSAYOS EN UN BANCO DE PRUEBAS
- Ensayos de Investigación y Desarrollo
- Ensayos de Producción
PROCEDIMIENTO GENERAL DE ENSAYOS
CARACTERISTICAS GENERALES DE UN BANCO DE PRUEBAS
POSIBLES PARÁMETROS A MEDIR EN UN BANCO DE PRUEBAS
- Parámetros Fundamentales
- Parámetros Específicos
Los parámetros específicos promedio proporcionan información sobre los procesos del motor que pueden considerarse estacionarios o cuasi estacionarios [3] (ver Tabla 2). Los parámetros instantáneos específicos brindan información sobre las variables que cambian con el tiempo, se puede decir que el parámetro más importante dentro de esta clasificación es la presión instantánea en el cilindro, a partir de esto es posible determinar las variables indicadas del motor (Tabla 3 ).
COMISIONAMIENTO DE BANCO DE PRUEBAS
El proceso de puesta en servicio se puede aplicar a equipos nuevos y a equipos de reparación que hayan alcanzado su vida útil. Este desarrollo permite realizar nuevas modificaciones al sistema, actualizándolo con nuevas técnicas y herramientas disponibles en el mercado, las cuales avanzan constantemente; obteniendo un mejor rendimiento y aumentando la vida útil del equipo.
CURVAS CARACTERISTÍCAS DE UN MOTOR ALTERNATIVO
- Motor y Curva de Potencia
- Curvas de Consumo
Estas superficies se obtienen de acuerdo con los procedimientos estándar SAE para pruebas dinamométricas [27], que implica establecer una apertura del acelerador y una carga específica y permitir que el motor se estabilice a una velocidad determinada. Por otro lado, también existen representaciones del consumo de aire de un motor en función de la velocidad, como se muestra en la Figura 5.
SISTEMAS DE ALIMENTACION EN UN MOTOR ALTERNATIVO
- Sistema de Alimentación de Aire
- Sistema de Alimentación de Combustible
- Torque y Potencia
- Revoluciones del Motor (RPM)
El par motor o par motor es el momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de salida del cigüeñal. Una técnica óptica utiliza un disco ranurado montado en el eje de un motor giratorio.
SISTEMAS DE MEDICION EN UN MOTOR ALTERNATIVO
- Medición de Consumo de Aire
- Medición de Consumo de Combustible
- Medición de Torque y Potencia
En estos dispositivos, el caudal de aire es proporcional a la velocidad de la línea central [9]. El régimen del motor durante el ensayo no deberá desviarse del régimen nominal de ensayo en más de un 1 % o 5 rpm.
METODOLOGIA Y PROCESO DE DISEÑO
DISEÑO CONCEPTUAL
- Recomendaciones Ergonómicas
- Consideraciones Para el Diseño en General
Con base en lo anterior se propuso un diseño conceptual que involucró los elementos constitutivos reflejados en el anteproyecto y los instrumentos de medición que se encuentran en los laboratorios de la universidad. Dimensiones elegidas para diseñar la estructura de acceso y actuación del operador en posición de pie. En caso de que el plano de trabajo no signifique una zona de apoyo para material o antebrazos, la altura de la mesa debe ser la normal de trabajo sin esfuerzo [22].
Tomando como referencia la altura del operador con el percentil 5, es decir, para la medida promedio mínima, la altura de la mesa de trabajo debe estar entre 85 cm y 90 cm.
DISEÑO BASICO
- Análisis Computacional de la Estructura del Banco de Pruebas
- Análisis de la Bancada
Para realizar la simulación se eligieron perfiles de acero HR A36 (anexo b), por ser el metal estructural más utilizado. Para el modelo mostrado en la Figura 24 se utilizó un acero ASTM A36; Se aplica una carga distribuida de 600 N en la cara superior y 4 soportes de la estructura se definen como soportes sin fricción. En las figuras 29, 30 y 31 se muestran los modos de vibración entre 43 y 94 Hz, que son los rangos donde el motor gira entre 2500 y 4500 rpm, dando una idea de la deformación aproximada que sufre la estructura en los rangos de operación.
La Figura 37 muestra el comportamiento de la estructura en un rango de frecuencia de 0 a 100 Hz, permitiéndonos observar que la frecuencia natural de la estructura es de 53.28 Hz con una amplitud de 8.0962e-2 mm.
MEDICIONES EN EL BANCO DE PRUEBAS
NORMAS APLICADAS
INSTRUMENTOS UTILIZADOS
- Banco de Pruebas
- Motor de Combustión Interna
- Dinamómetro (Freno Pronny)
- Termoanemometro
- Bascula
- Tacómetro
- Cronometro
Utilizando un mecanismo de tornillo sin fin, la correa se tensa para cargar el motor. Sin embargo, considerando la apariencia, modificaciones, economía, disponibilidad en el mercado y comodidad para el diseño y construcción, se eligió un neumático de 2,5 cm de ancho, cumpliendo con los parámetros de diseño. Para medir el consumo específico se utilizó una báscula de la marca Lexus MIX-A (ver figura 41). Este es un dispositivo electrónico que tiene una conexión directa. Lexus MIX-A (ver figura 41) es un dispositivo electrónico que tiene conexión directa a una PC en la que se muestran los datos; Las especificaciones se pueden encontrar en el apéndice k.
En el proyecto se utilizó una referencia Casio HS-3, como se muestra en la figura 43.
MÉTODOS UTILIZADOS ACTUALMENTE
- Medición de Consumo de Aire
- Medición del Consumo de Combustible
- Medición de la Velocidad de Rotación del Motor
La determinación que resulta fundamentalmente interesante es el consumo específico de combustible, que se mide en gramos por kilovatio hora y se denota como sfc. La báscula utilizada para medir la variación de peso del tanque de suministro de combustible es un equipo electrónico que permite visualizar los datos directamente o enviarlos a una computadora vía comunicación serial. Su resolución es mínima de 2g / máxima de 3000 g, por lo que se adapta a las variaciones del peso del depósito de combustible, estimado a partir del consumo máximo de combustible del motor, que es del orden de <= 370 (gr/Kw*h).
El rango de operación del motor del banco de pruebas está dentro de la ventana de medición del instrumento (V.max < 1000 rpm; V.min 0,1 rpm), por lo que se justifica su uso.
METODOLOGIA PARA LA OBTENCIÓN DE LAS CURVAS DE OPERACIÓN
- MEDICION DE LA VELOCIDAD DE OPERACIÓN DEL MOTOR
- MEDICIÓN DE CONSUMO DE AIRE
- Cálculos para Hallar el Consumo de Aire
- MEDICIÓN DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE
- Cálculos para hallar el consumo de combustible
- MEDICIÓN DEL TORQUE Y LA POTENCIA
- Cálculos para Hallar el Torque y la Potencia del Motor
Haga funcionar el motor durante unos minutos para calentarlo, eliminar gases y residuos para una mejor lectura. Busque los medidores para comenzar a tomar una lectura de la escala que es la cantidad inicial de combustible y después de un minuto tome la lectura de la cantidad final de combustible. Con la ayuda de los frenos Pronny, las revoluciones se varían para diferentes valores, tomando las lecturas iniciales de combustible y la lectura después de un minuto.
Haga funcionar el motor durante unos minutos para calentarlo, eliminar gases y residuos para una mejor lectura.
ANALISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS
- FLUJO MASICO DE AIRE
- CONSUMO ESPECIFICO DE COMBUSTIBLE
- RELACION AF (AIRE / COMBUSTIBLE)
- TORQUE Y POTENCIA
- CURVAS CON DATOS PROMEDIO
- COMPARACION DE CURVAS DEL MOTOR A PRUEBA Y EL HONDA
La tendencia en el desarrollo de curvas de flujo de aire para todas las pruebas realizadas es la misma. Una vez realizadas las 6 tomas de datos para cada régimen de velocidad del motor mencionado e incluido en (anexo o), se toman los valores de peso. Ese límite, par máximo, es el momento en el que el motor alcanza el par máximo.
En las pruebas realizadas, la potencia medida se conoce como potencia neta o potencia al eje, que tiene en cuenta las pérdidas de transmisión.
CONCLUSIONES
Las pruebas de medición del flujo másico de aire demuestran que el uso del anemómetro como herramienta de medición y la idoneidad del silenciador de aire como herramienta de control de turbulencias ayudan significativamente a mejorar la entrada de aire al motor y su entrada a la cámara de combustión. no cambia por efectos dinámicos de la masa de aire, esta apreciación se corrobora en los cálculos de la relación aire-combustible donde se puede observar que se obtiene un valor cercano al teórico utilizado en los motores de combustión interna de gasolina. De igual forma, para el sistema de alimentación, se abre la posibilidad de desarrollar pruebas con el uso de un sistema de inyección electrónica de un solo punto, midiendo en este la eficiencia correspondiente en el consumo de aire y combustible del motor con el uso de este componente electrónico y su impacto. sobre los factores críticos de par y potencia. El diseño de la estructura física que soporta el banco de pruebas con el uso de herramientas de diseño mecánico computacional como SOLID WORKS y ANSYS, un simulador computacional de elementos finitos, estas herramientas demuestran la importancia de su incorporación didáctica para el correcto balanceo de los diversos componentes mecánicos. que soportan cargas dinámicas y producirán carga estática en toda la estructura.
La Guía de Prácticas de Laboratorio del Apéndice (q), elaborada como parte de este proyecto, permite al estudiante de ingeniería mecánica de la Universidad Pontifica Bolivariana, durante la experiencia de laboratorio con el banco de pruebas, visualizar detalladamente y comprender el trabajo experimental realizado en este. proyectar así, el comportamiento de un motor de gasolina monocilíndrico de cuatro tiempos y de esta manera diferenciarlo de la información teórica abordada por los estudiantes en la materia de Motores de Combustión Interna. De igual forma se desarrolló una macro en Excel para la construcción de curvas representativas de los datos obtenidos en el banco de pruebas.
RECOMENDACIONES
1] Millán J.A., Gómez I., Gutiérrez de Rozas J.L., “ensayos de motores de combustión interna alternativos - curvas características”, Universidad del País Vasco, San Sebastián – España, (en línea), 3 de mayo de 2001, (fecha de consulta marzo 3, 2010), http://www.sc.ehu.es/nmwmigaj/bancomot.htm. 4] Bruzos, T., “Motor Characteristics Curves”, (en línea), (consultado el 3 de marzo de 2010), http://www.sabelotodo.org/automovil/curvasmotor.html. F., “¿Qué es y cómo se interpreta el par y la potencia de un motor?”, Automotriz Venezuela, (en línea), [fecha de consulta 15 de octubre de 2010], http://www.automotriz.net/teknika/torque. HTML.
La rueda debe tener una buena resistencia al desgaste tanto en ella como en el terreno sobre el que va a trabajar.
Cálculos Freno Pronny 109
Duración de la batería 60 horas de autonomía Unidades de peso g, ct, oz, gn, ozt, dwt o t. Históricamente, el desarrollo de equipos de diagnóstico para motores de combustión interna ha sido fundamental para el crecimiento industrial, principalmente el de la industria automotriz. Determinar indirectamente la potencia del motor a diferentes velocidades de rotación a partir de la medición del par y la velocidad angular, y con los datos obtenidos trazar la curva característica de potencia en función del régimen de rotación (rpm).
Determinar el consumo específico de combustible del motor, a diferentes velocidades de rotación y obtener su curva característica en función de la velocidad de rotación (rpm). Inicialmente es necesario verificar el nivel de los fluidos del motor (aceite y gasolina), verificar que cada uno de los sistemas de medición esté adecuado y con su instrumentación completa, luego se arranca el motor para eliminar los gases acumulados y calentarse para mejor. rendimiento, después de un minuto de funcionamiento del motor, verificar que la apertura del acelerador de combustible esté completamente abierta y ajustar las revoluciones del motor, aplicar carga al freno y ajustar las revoluciones observando el tacómetro óptico hasta llegar a 4500 rpm para iniciar las pruebas. estudiar. Coloque el termo anemómetro en la caja para comenzar a tomar una lectura de la velocidad del aire y la temperatura durante un minuto.
