Bienvenidos Stemians retomando el tema anterior que explique la importancia que tiene el saber todo lo relacionado con compresores alternativos, hoy le voy explicar sobre el Banco de Motor Diésel, en el área de termodinámica.
El motor diésel es una máquina que desempeña un papel fundamental en la ingeniería, tenemos el caso en la parte del desarrollo de los motores en los automóviles, camiones, veleros, etc. Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1892, por lo que a veces se denomina también motor Diesel en el cual tenemos motores de dos tiempos y de 4 tiempos. En el post voy explicar en lo que respecta al tema principal que es el motor diésel.
El post presente consta de un marco teórico en el cual se explica detalladamente lo que se define como un motor diésel, el funcionamiento que esté respecta y un modelo termodinámico en el cual se representa mediante una gráfica, encontraremos los datos y resultados que se experimentaron en la práctica en la cual se hizo un método simple en el cual medimos el volumen consumido en un instante de tiempo para diferentes revoluciones y aparte se tomaba nota del torque que el motor ejercía. En esta investigación vamos a tener una representación gráfica en lo que respecta al motor como tal en relación a su potencia, RPM, consumo de combustible.
Los motores diésel
El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada producto de la compresión del aire en el interior del cilindro.Funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión. El combustible diésel se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión.
La justificación termodinámica del funcionamiento del motor diesel es la siguiente:
La figura representa un ciclo diesel ideal modelado con aire como fluido de trabajo. Del punto etiquetado con 1 al punto etiquetado con 2 tenemos una compresión isentrópica y una disminución de volumen, del punto etiquetado con 2 al punto etiquetado con 3 tenemos la adición de calor a presión constante (lo que representa la combustión del gasoil en el cilindro), del punto etiquetado con 3 al punto etiquetado con 4 tenemos una expansión isentrópica y finalmente del punto etiquetado con 4 al punto etiquetado con 1 tenemos un rechazo de calor isocórico, para de nuevo iniciar el ciclo.
Los objetivos de este post son :
1.-Analizar los procesos termodinámicos que interviene en un motor Diésel.
2.-Determinar el consumo de combustible del motor diesel bajo diversas condiciones de carga y rpm.
3.-Determinar la potencia del motor bajo diversas cargas y rpm.
La potencia es la capacidad de hacer trabajo que tiene un motor o también el trabajo que absorbe una resistencia, pero siempre por unidad de tiempo, mientras que el consumo especifico de combustible es el número de gramos que se emplean para conseguir cada caballo de fuerza o cada kilovatio durante un periodo de tiempo.
Banco de Motor Diésel
Encendido del equipo:
1.-Abrir la llave del agua para el freno hidráulico.
2.-Esperar que el nivel de agua en el tanque se establece.
3.Verificar el nivel de combustible en el depósito.
4.- Conectar los bordes de la batería.
5.-Prender el motor mediante la llave ubicada en la parte superior.
6.- Mantenga el motor acelerado durante un rato a fin que se caliente.
Apagado del equipo:
1.-Desacelere el motor.
2.-Desconectar la batería.
3.-Cerrar la llave del agua.
Datos
Procedimientos de los cálculos
1.- Determinación del flujo volumétrico de combustible consumido por el motor para cada caso.
A 1000 RPM sin carga tendremos:
A 1200 RPM sin carga tendremos:
A 1400 RPM sin carga tendremos:
A 1600 RPM sin carga tendremos:
A 1800 RPM sin carga tendremos:
Nota: para el caso con carga se utilizó la misma ecuación para determinar el flujo volumétrico.
A 1000 RPM con carga tendremos:
A 1200 RPM con carga tendremos:
A 1500 RPM con carga tendremos:
A 1700 RPM con carga tendremos:
A 2000 RPM con carga tendremos:
Determinación de la potencia generada por el motor en cada casa analizado empleando para ello la siguiente ecuación:
Donde:
P es la potencia en watt.
T es el par en N.m.
f es la frecuencia de rotación (1 ).
Nota: para la conversión de la potencia de Watt a CV nos basamos 1 CV = 735,5 W.
Para 1000 RPM sin carga tenemos:
Para 1200 RPM sin carga tenemos:
Para 1400 RPM a sin carga tenemos:
Para 1600 RPM a sin carga tenemos:
Para 1800 RPM a sin carga tenemos:
Nota: para el caso con carga se utilizó la misma ecuación para determinar la potencia.
A 1000 RPM con carga tendremos:
A 1200 RPM con carga tendremos:
A 1500 RPM con carga tendremos:
A 1700 RPM con carga tendremos:
A 2000 RPM con carga tendremos:
Gráficas con condición de sin carga
Gráficas de condición con carga
Análisis de los Resultados.
Ahora bien, analizando el consumo de combustible para los dos casos es evidente que el motor consume mayor cantidad de combustible cuando está trabajando con carga y a altas rpm, mientras que el consumo a bajas rpm y sin carga es muy bajo como se evidencia en los resultados mostrados en la tabla 3, lo cual implica que el motor diesel tiene un buen rendimiento, por lo que el costo del combustible que utiliza lo hacen un equipo ideal para trabajos pesados. Por otra parte se observa en la tabla 3 de resultados trabajando con carga se necesita de una mayor potencia a medida que aumenta las revoluciones mientras que cuando se trabaja sin carga la potencia es menor al caso anterior. Es importante estar al tanto que una comparación con estos datos no es adecuada debido a que las condiciones de carga bajo las cuales se realizó el ensayo fueron diferentes; y además no podemos determinar si el valor alcanzado es el máximo que puede alcanzar el motor (con carga aplicada).
Referencias Bibliográficas
1.-Van Wylen (2002). Fundamentos de Termodinámica. 2da. Edición
Editorial Limusa. México. 640 pp
2.-Wark, Kenneth y Donald E. Richards (2001). Termodinámica. 6ta. Edición.
Editorial Mc Graw-Hill. Interamericana de España. Madrid. 950 pp
3.-http://www.angelfire.com/planet/motorinfo/motor_diesel.html
4.-https://sites.google.com/site/motordiesel1280/home
5.-https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Diesel
