Cálculos del Motor

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PARÁMETROS DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA Cilindrada unitaria: Vh = πD 2 4 s Vh =Volumen delcilindro ( cilindradaunitaria) ( m¿¿ 3 ) ¿ D=Diámetro delcilindro ( m) s=Carrera ( m) Cilindrada total: V H =V h .i V H =Cilindradatotal ( m¿¿ 3 ) ¿ i=Número de cilindros Relación de compresión: ε= Vh +Vc Vc ε=Relaciónde compresión Vc =Volumen de lacámara de combustión ( m¿¿ 3 ) ¿ Volumen total del cilindro: V a =Vh +Vc Va =Volumen totaldel cilindro(m ¿¿ 3) ¿ Carrera del pistón: s=2 r r=Radio delcigueñal ( m) CICLO OTTO (Volumen constante) PMI

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PARMETROS DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNACilindrada unitaria:Vh=D24sVh=Volumen del cilindro cilindrada unitaria (m3)D=Dimetro del cilindro(m)s=Carrera (m)Cilindrada total:VH=Vh.iVH=Cilindrada total (m3)i=Nmero de cilindrosRelacin de compresin:=Vh+VcVc=Relacin de compresinVc=Volumen de la cmara de combustin (m3)Volumen total del cilindro:Va=Vh+VcVa=Volumen total del cilindro (m3)Carrera del pistn:s=2rr=Radio del cigueal (m)CICLO OTTO (Volumen constante)Calor suministrado:q1=Cv(Tz-Tc)q1=Cantidad de calor suministradoKJKgCv=Calor especfico a volumen constante 0,718 KJKg.KTz=Temperatura de combustin (K)Tc=Temperatura de compresin (K) Calor extrado:q2=Cv(Tb-Ta)q2=Cantidad de calor extrado KJKgTa=Temperatura de admisin (K) Tb=Temperatura de expansin (K) Trabajo del ciclo:qc=q1-q2qC=Trabajo del ciclo KJKgEficiencia trmica:t=1-q2q1=1-Tb-TaTz-Tct=1-1k-1t=qcq1t=Eficiencia trmicaK=Coeficiente adiabtico Temperatura de compresin:Tc=TaVaVck-1=Tak-1Temperatura de combustin:Tz=TcPzPc=Tc=k-1TaTemperatura de expansin:Tb=TzVzVbk-1=TzVcVak-1= Tz1k-1=TaPresin media del ciclo:Pmc=Pak(-1)-1(k-1)tPmc=Presin media del ciclo (Pa)Pa=Presin de admisin(Pa)=Grado de elevacin de la presinCICLO DIESEL(Presin constante)Calor suministrado:q1=Cp(Tz-Tc)Calor extrado:q2=Cv(Tb-Ta)Relacin de compresin:=VaVcGrado de expansin previa:=VzVc=TzTc=Grado de expansin previaEficiencia trmica:t=1-q2q1=1-Cv(Tb-Ta)Cp(Tz-Tc)t=1-1k-1k-1k(-1)Cp=Calor especfico a presin constante 1,005 KJKg.KPresin media del ciclo:Pmc=Pakk(-1)-1(k-1)tRelaciones:CvCp=1kCICLO MIXTO (Presin y volumen constante)Calor aportado:q1=q1'+q1''=CvTz'-Tc+CpTz-Tz'q1'= Calor aportado a volumen constante KJKgq1''= Calor aportado a presin constanteKJKgq1=CvTcTzTc-1+CpCvTz'TcTzTz'-1q1=CvTc-1+k(-1)Donde: Tc=Tak-1Grado de expansin previa:=VzVz'=TzTz'Calor extrado:q2=Cv(Tb-Ta)Eficiencia trmica:t=1-q2q1=1-Cv(Tb-Ta)CvTc-1+k(-1)t=1-1k-1k-1-1+k(-1)Presin media efectiva:Pmc=Pak-1+k(-1)-1(k-1)tFORMACIN DE LA MEZCLA:Coeficiente de exceso de aire:=ll0=0,85 a 1,15 M.G.=1,3 a5 M.D.=Coeficiente de exceso de airel=cantidad real en masa de aire que toma parte en la combustin de 1kg de combustiblel0=cantidad terica necesaria (Kg)CLCULO DE TIEMPOS DEL MOTOR:ADMISIN:Cantidad mxima en masa de aire:G0=Va0G0=Cantidad mxima en masa de aire (Kg)Va=Volumen total del cilindro (m3)0=Densidad del aire a P y T ambiente Kgm3Prdidas de presin:Pa=Pc-Pa=(1+0)Wad220Pa=1+0Wad22g0kgfm2Pa=Prdidas de presin (Pa)Pc=Presin de sobrealimentacin (Pa)Pa=Presin al final de admisin (Pa) Po=Presin ambiente (Pa) 0=Coeficiente de resistencia Wad=Velocidad media del movimiento del aire en la seccin de paso de la vlvula 45 a 70 m/sSin sobrealimentacin: Pc=Po c=oPa=Pc-PaPa=(0,8 a 0,9)PoDensidad del aire al final de admisin:a=PaRTo a=PaPoo0=Densidad del aire a P y T ambiente Kgm3a=Densidad del aire al final de admisin Kgm3Masa de la carga en admisin:G= aVa=oVaPaPoG=Masa de la carga a Pa, Ta y a (Kg)Temperatura de la carga al finalizar el llenado:To'=To+TTo'=Temperatura de la carga al finalizar el llenado (K)T=Diferencia de temperatura de la carga (K)To=Temperatura ambiente (K)Disminucin de la masa de carga debido a las resistencias hidrulicas:G= Go-G= oVo-oVoPaPoG= oVo1-PaPo G=oVa1-PaPoTaToG=Disminucin de la masa de carga debido a resistencias hidrulicas (Kg)Densidad de la carga al terminar admisin:=PaRTa =oPaPoToTo'=Densidad de la carga al terminar admisin Kgm3R=constante universal de los gases 287JKg.KCantidad de carga admitida:G'=oVaPaPoToTo'G'=Cantidad de carga admitida (Kg)Coeficiente de gases residuales:res=MrM1res=Coeficiente de gases residualesres=0,06 a 0,10 MGres=0,03 a 0,06 MDres=0,4 M 2 tiemposMr=Cantidad de gases residuales (kmol)M1=Cantidad de carga fresca (kmol)Temperatura al final de la admisin:Ta=To+T+resTr1+resTa=Temperatura de la mezcla al final de la admisin (K)Tr=Temperatura gases quemados (K) Tr=900 a 1000K MG Tr=700 a 900K MDPr=1,1 a 1,25 bar Presin al final de escapeCantidad de calor que aporta la carga fresca tomando en cuenta el calentamiento con la pared:Qcf=cpG1(To-T)Qcf=Cantidad de calor que aporta la carga fresca tomando en cuenta el calentamiento con la pared(KJ)G1=Cantidad real de carga fresca que entra al cilindro (Kg)Cantidad de calor que conservan los gases residuales:Qr=cp''GrTrQr=Cantidad de calor que conservan los gases residuales (KJ)cp''=Capacidad calorfica de los productos de la combustin a P=cte.KJKg.KGr=Cantidad de gases residuales (Kg)G1+Gr=PaVaRmTaCantidad de calor al mezclarse carga fresca con gases residuales:Qm=cpm(G1+Gr)TaQm=Qcf+QrQm=Cantidad de calor al mezclarse carga fresca con gases residuales (KJ)Coeficiente de llenado:nv=G1Gonv=Coeficiente de llenadoGo=Cantidad de carga fresca que podra entrar al cilindro (Kg)nv=PaVaRmTaRoToPoVh11+resnv=-1PaPoToTa(1+res) nv=-1PaPoToTo+T+Trres)Cantidad de carga fresca que podra entrar al cilindro:Go=PoVhRoToRo=Constante universal de los gases KJKg.K Rm=Constante de gases para la mezcla de gases residuales KJKg.KCon sobrealimentacin: To=TcSin tomar en cuenta relleno y soplado: 1=2=1res=To+TTrPrPa-PrCOMPRESIN:Relacin de compresin:=VaVcVa=Volumen al final de admisin o inicio de compresin (m3)Vc=Volumen al final de compresin (m3)Presin al final de compresin:Pc=PaVaVcn1Pc=Pan1Pc=Presin al final de compresin (Pa)n1=constante politrpica 1,34Temperatura al final de compresin:Tc=Tan1-1Presin mxima del ciclo:Pz=PcTzTcPzPcVzVc=M2+MrM1+MrTzTc=TzTc=Coeficiente real de variacin molecular=1,06 a 1,08 MG=1,03 a 1,06 MDPz1=Presin mxima del ciclo (Pa)Presin mxima real:Pz1=0,85 PzPz1=Presin mxima real (Pa)Grado de elevacin de la presin:=PzPcGrado de expansin previa:=VzVcEn el ciclo mixto: =TzTcEXPANSIN:Presin al final de expansin:Pb=PzVzVbn2Pb=Presin al final de expansin (Pa)n2=Coeficiente politrpico n2=1,23 a 1,30 MGn2=1,18 a 1,28 MDGrado de expansin:=VbVz== VbVz= VaVc=(MG)=Grado de expansinPresin al final de expansin:Pb=Pzn2Temperatura al final de expansin:Tb=Tzn2-1Tb=Tzn2-1EJERCICIOS RESUELTOS:1. Cul serlarelacindecompresindeunmotor concicloOttosin sobrealimentacin que se encuentra trabajando en una ciudad cuya temperatura ambiente es 20C; sabiendo que la presin al final del escape es de 1,2 bar y la temperatura de los gases alcanzan los 637C. Mediante el uso de un vacumetro se determina que la presin en la admisin disminuyeenun15%delapresinatmosfrica(1bar) mientrasquela temperatura de la mezcla est a 55C. El coeficiente de gases residuales es de 0,06.(Parael ejercicionotomeen cuentael rellenoysoplado delos gases)Datos:To=20C=293KPo=1 bar=100kPaTr=637C=910KPr=1,2 barTa=55C=328Kres=0,061,2bar 100kPa1bar=120kPaPa=Po-(0,15)Po=?Antes de empezar a resolver es conveniente pasar todas las unidas a un solo sistema de medida, y trabajar con las temperaturas en grados Kelvin.S olucin :Primero encontramos el calentamiento de la carga en la admisin (T):Ta=To+T+resTr1+resT=Ta1+res-To-resTrT=3281+0,06-293-0,06910T=0,08KComo no se toma en cuenta relleno y soplado: 1=2=1 por tanto:res=To+TTrPrPa-Prres(Pa-Pr)=Pr(To+T)Tr=Pr(To+T)Trres+PrPa=120(293+(0,08))910(0,06)+120PaPero: como la presin en la admisin disminuye un 15% Pa=(0,85)Po=120(293+(0,08))910(0,06)+1200,85(100)=8,99:19 :1 Relacin de compresin2. Al estudiar un motor de encendido por chispa de cuatro cilindros y cuatro tiempos, conunarelacindecompresinde10,3:1seencuentraquela cantidad de calor suministrado en la combustin es de 2200KJ/Kg, cuando la temperatura y presin al final de admisin es 27C y 1 bar, respectivamente. Si durante la admisin se llena todo el cilindro, calcule:a. La temperatura mxima del ciclo.b. El trabajo neto del ciclo. c. La eficiencia trmica.Asuma el coeficiente adiabtico como 1,4 y Cv=0,718 KJ/KgKDatos:i=4=10,3q1=2200KJKgTa=27C=300KPa=1 bar=100KPaK=1,4a.Tz=?b. qc=?c. t=?S olucin: a.La temperatura ms elevada est al final de combustin:Tc=Tak-1Tc=300x10,31,4-1Tc=762,53K q1=Cv(Tz-Tc)2200=0,718(Tz-762,53)Tz=3826,6Kc. Calculamos el rendimiento trmico:t=1-1k-1t=1-110,31,4-1t=0,60 60%b. A partir del rendimiento trmico y el calor aportado encontramos el trabajo del ciclo:t=qcq1qc=tq1qc=0,60x2200qc=1320 KJ/KgEJERCICIOS PROPUESTOS:3. Un motor que funciona con gasolina tiene una relacin de compresin =7,5 trabaja partiendo de las condiciones de aspiracin de 0,998 Kg/cm2y 29,4C. Encuentre la presin y la temperatura al final de la compresin:a. si la sustancia de trabajo es aire fro (k=1,4)b. si la sustancia de trabajo es aire caliente (k=1,32). c. determine el rendimiento trmico ideal basndose en las condiciones que se dan en los incisos a y b. Compare las respuestas.Solucin:a. Pc=16,7Kgcm2 y Tc=404,03C, b. Pc=14,3Kgcm2 y Tc=303,24, c. t=55.3% a y t=47,5% (b)4. Paraunmotor Ottoideal quetrabajasobreel estndar deaire, la temperatura al final de la compresin isoentrpica es de 449C y al final de la expansin 1390C. La relacin de compresin es de =7,5:1. Determine el trabajo y el rendimiento trmico. El calor especfico a volumen constante es de 0,1714 Kcal/Kg.K.Solucin:qc=284,6KcalKg , t=55,3%5. Aunmotor 1,6lt decuatrocilindrossinsobrealimentacinselohace funcionar en un ambiente a 1 atm de presin y 17C. Calcule la densidad del aireenlaadmisinylamasadelacarga, si loscilindrossellenan completamenteylapresindeadmisindisminuyeenun15%dela presin atmosfrica. Asuma la constante universal de los gases como R=287 J/KgK.Solucin:a=1,03kgm3y G=0,41g6. Culesel coeficiente de gases residuales en un motordecombustin internacuyarelacindecompresines9,5:1ydondelatemperaturay presin en la admisin es 400K y 0,90Kgf/cm2, respectivamente; la diferencia de temperatura de la carga es 20C, el coeficiente de llenado de los cilindros es 0,85, la temperatura de los gases quemados es 960K y la presin atmosfrica es 1bar.Solucin: res=0,0397.Para un motor con ciclo Diesel la relacin de compresin es de 15:1 y el trabajoaportadoes444Kcal/Kg. Al empezarel procesodecompresinla presin es de 1,08Kgf/cm2 y la temperatura de 288,7K, as como tambin la temperatura al final de expansin es 800K. Calcular:a. La temperatura y presin en cada punto del ciclo.b. El rendimiento trmico del ciclo.c. La presin media efectiva.Para la resolucin asuma los siguientes valores:R=29,26 Kgf.mKg.K ; cp=0,24KcalKg.K ;K=1,4Solucin:a.Pb=3 Kgfcm2 ;Tc=852,57K y Pz=Pc=47,9Kgfcm2 ; Tz=2702,57Kb. t=55%c. Pmc=14,3 Kgfcm2 8. Con una razn de compresin de 14,5 un motor Diesel ideal toma aire a 13PSIa al comenzar compresin; se inyecta combustible a 764,33F en una cantidad de m=0,0333lb, alcanzando una temperatura al final de combustin de 1020F. Considere los gases antes de la combustin como aire puro. Determine:a. La eficiencia trmica.b. La presin media efectiva.Tome en cuenta que en los motores Diesel (ciclo ideal) la inyeccin se realiza al final de compresin.Solucin: a.nt=65,7%b. Pmc=30,87 PSIa9.Calculeladisminucindemasadelacargadebidoalasresistencias hidrulicasdentrode unmotor Diesel de 6 cilindros, si seconoceque la presin en la admisin es 1,4 bar,, el volumen total del cilindro es 996cm3. El motor est trabajando a temperatura y presin ambiente (20C y 1 bar). R=287 (J/ Kg. K).Solucin: G=3,38x10-4Kg10.Enunmotor concarburador de 4cilindros y 4tiempos, conuna cilindrada totalde 2,2lt y relacin de compresin iguala 10, la mezcla al principio de compresin tiene una presin de 100KPa y 60C, llegando a un a presin mxima del ciclo de 8MPa. Determine:a. Las temperaturas en cada ciclo.b. El trabajo neto del ciclo.c. La presin media efectiva.d. La eficiencia trmica.Para el ejercicio el coeficiente adiabtico es de 1,3 y el calor especfico a volumen constante es 711,5(J/Kg K).Solucin: a. Ta=333K ; Tc=664,4K ; Tz=2663,8K ; Tb=1335Kb. qc=0,707MJKgc. Pmc=1104,05KPad. t=49,8%11.Un motor funciona con un ciclo mixto con una relacin de compresin de 14:1. Al inicio del proceso de compresin la mezcla se encuentra a 100KPa y 300K, alcanzando una temperatura al final de combustin de 2200K y al final de expansin 1236,3K. En la combustin se le transfiere calor a razn de 1520,4 KJ/Kg. Calcule:a. La temperatura al final del proceso de combustin a volumen constante.b. La eficiencia trmica del ciclo. Asuma los siguientes valores: K=1,4; cv=718 J/Kg;cp=1005 J/Kg.Solucin: a. Tz'=250Kb. t=55,8%12. El ciclo de un motor de combustin interna con adicin isocora de calor se efecta con una relacin de compresin de 8. Determinar el calor suministrado durante el ciclo y el trabajo til que se obtiene si se disipa 490 KJ/Kg. (K=1,4)Solucin: q1=1125,7KJKgqc=635,7KJKg13. En el ciclo de un motor de combustin interna se tiene los siguientes parmetros del estado inicial de 1 Kg de aire: 0,095MPa y 65C y la relacin de compresin es 11 a 1. Compare los valores del rendimiento trmico para loscasosenlosquesesuministra800KJ decalor enformaisobricae isocora.Deser necesarioasumalossiguientesvaloresparalosndices: K=1,4; cv =718J/Kg; cp =1005J/Kg.Solucin:tiscoro >tisobrico 62%>55,7%PARMETROS QUE CARACTERIZAN EL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNARelacin de compresin.-VcVa VcVc Vh + 1 + VcVh= relacin de compresinVa= volumen total del cilindro (m3)Vc= volumen de la cmara(m3)Presin media indicada.-VhLpiimlFpi

,`

.|Li=Trabajo indicado realizado por los gases durante un cicloF=rea til del diagrama del indicador(m2)l=Longitud del diagrama del indicador(m)m=Escala de presin del diagrama de indicador(Pa/m)Volmen del cilindro.-4 . .2S DVh

Vc E Vh ) 1 ( Vh= Volmen del cilindro(m3)D=Dimetro del cilindro(m)S= Carrera del mbolo (m)Cilindrada del motor.-Vh i motor Vol . . Vol. Motor=Cilindrada del motor (m3)Volmen total del cilindro.-Vc Vh Va + Va= volumen total del cilindro(m3)Potencia indicada.-310. . . 2 i n Vh piNi Ni=potencia indicada (KW)pi= presin media indicada (Pa)n=Frecuencia de rotacin del eje cigeal (r.p.s)=nmero de tiempos del motori= nmero de cilindrosPotencia efectiva del motor.-310. . . 2 i n Vh peNe Nm Ni Ne Ni Nem. Ne=potencia efectiva del motor (KW)

,`

.|3mKWpe= presin media efectiva(Pa)Nm=potencia de prdidas mecnicasm= rendimiento mecnicoPresin media efectiva.-pi pem. pm pi pe pm= presin media(Pa)Frecuencia de rotacin del eje cigeal.- 2Wn scnm2W=velocidad de rotacin del eje cigueal

,`

.|segradcm= velocidad media del mbolo(m/s)Caballos por litro de cilindrada.-Vh iNeN.1 N1=caballos por litro de cilindradaRendimiento indicado.-ainiQ BNi.

,`

.|sKg

,`

.|KgKJ

,`

.|h KWKg.

,`

.|h KWKg.i= rendimiento indicadoB= consumo de combustible ainQ poder calorfico inferior de combustible Rendimiento mecnico.-NiNmNiNm NiNiNem 1 Gasto especfico indicado de combustible.-NiBbi3600 .bi= gasto especfico indicado de combustible Rendimiento efectivo.-aineQ BNe. m i e . e=Rendimiento efectivoGasto especfico efectivo de combustible.-NeBbe3600 .be= gasto especfico efectivo de combustible

,`

.|sKg

,`

.|3mKg

,`

.|sKJ

,`

.|sKJGasto del aire que pasa a travs del motor.- a vai n VhM. . . . . 2Ma=Gasto del aire que pasa a travs del motorv= coeficiente de llenado de cilindrosadensidad del aire Balance trmicoLlmese balance trmico la distribucin del calor que se obtiene al quemar elcombustible introducido en el cilindro y se determina normalmente por va experimental.Cantidad de calor disponible aportado.-ainBQ Q eNeQres i c g ref eQ Q Q Q Q Q + + + + .Q=cantidad de calor disponible aportado Calor transformado en trabajo til.-Ne QeQe= calor transformado en trabajo til Calor convertido en trabajo til.-

,`

.|sKJ

,`

.|sKJ

,`

.|sKg100

,`

.|QQqee100]]]

aineeBQQqqe=Calor convertido en trabajo til en porcentajeCalor evacuado por agua refrigerante.-) ( .1 2t t c G Qa a ref ) (g eain refQ Q BQ Q + 100.Q qQrefrefQref= calor evacuado por agua refrigerante Qe=Calor convertido en trabajo tilGa= gasto de agua que pasa por el sistemaCa = capacidad calorfica del agua

,`

.|K KgKJo.t1 y t2= temperatura del agua al entrar y al salir del sistema CoCalor evacuado por el agua refrigerante en porcentaje.-100

,`

.|QQqrefref100]]]

ainrefrefBQQqqref= calor evacuado por el agua refrigerante en porcentaje

,`

.|sKJ

,`

.|sKJ

,`

.|sKJCalor evacuado por los gases de escape.-) . . (, ,apaa gpgg gt C V t C V B Q a a a g g g gt c G t c G Q . . . . 100.Q qQggQg=Calor evacuado por los gases de escapepg C,ypa C,=capacidad calorfica media volumtrica de gases y aire

,`

.|K mKJo.3Gg y Ga= son los gastos de gases y de aire (Kg/h)cg y ca= las capacidades calorficas msicas a presin constante de los gases y del aire KJ/(Kg.K)tg y ta= las temperaturas de los gases de escape y del aire, oCCalor evacuado por los gases de escape.-100]]]

ainggBQQq100

,`

.|QQqggMiembro restante del balance (prdidas).-100.Q qQresres) (ci g ref e resQ Q Q Q Q Q + + + Qres= Miembro restante del balanceqres=Miembro restante del balance en porcentaje

,`

.|sKJQci= calor perdido a consecuencia de la combustin incompleta Miembro restante del balance en porcentaje.-100]]]

ainresresBQQqqres=Miembro restante del balance en porcentajeEcuacin del balance trmico en %.-100. + + + +res i c g ref eq q q q qCalor perdido a consecuencia de la combustin incompleta.-100.Q qQciciQci= calor perdido a consecuencia de la combustin incompleta Calor perdido a consecuencia de la combustin incompleta en porcentaje.-100.. ]]]

aini ci cBQQq100 .QQqciciCapacidad calorfica del agua.-K KgKJCa.19 . 4 Capacidad calorfica del agua

,`

.|K KgKJ.EJERCICIOS RESUELTOS:1. El motor de 4 cilindros y 4 tiempos del ChevroletSpark tiene una presin media efectiva pe=520000 Pa y su presin media indicada pi=0,7406Mpa, el rendimientoefectivoe=0,2405, determinarel podercalorficoinferior del combustible si la potencia efectiva del motor es Ne=46,55KW y adems calcule el consumo de combustible si la velocidad media del pistn mc=13.2 m/s,la carrera es s=0,0669m, la cilindrada del motor es 995 cm3 y ib=0,239 Kg/Kw.hSolucin:Datos:i=4=4pe=520600 Papi=0,7406Mpa=740600Pa 2405 , 0 e ? ainQ

Ne=46,55KW7029 , 0740600520600.mmm pi pe7029 , 0 . 2405 , 0 i m i e . 3421 , 0 iscnm2( ). . . 654 , 98 0669 , 0 22 , 13s p r nn310. . . 2 i n Vh piNi B=?mc=13, 2 m/s( )3 4333310 95 . 91001. 995 m xcmmcm iVh 3 43410 48 . 2410 95 , 9m x VhmxVh bi=0,239 Kg/KW.hs=0,0669m2. El motor del GrandvitaraSZde4cilindrosycuatrotiempostienela potencia efectiva Ne=58 Kw y funciona a base de un carburante cuyo poder calorfico inferior es de 44000KJ/Kg, siendo el rendimiento efectivo 29 , 0 e. Determinar las prdidas en porcentaje y en KJ/s de calor evacuado por el agua refrigerante si el gasto de agua refrigerante a travs del motor constituyeGa=0,96Kg/s yladiferenciadetemperaturas del aguaenla salida y en la entrada del motor C to12 DatosKW NixNi237 , 36) 4 ( 10) 4 )( 65 , 98 )( 10 48 , 2 )( 740600 ( 2343600.Ni bBi310 4057 , 23600) 237 , 36 )( 239 , 0 (x BBKgKJQxQBNiQNi Q BQ BNiainainiainiainaini9 , 44030) 3421 , 0 )( 10 4057 , 2 (237 , 36.. ..3s KJ QQt C G Qrefrefa a ref/ 2688 , 48) 12 )( 19 , 4 )( 96 , 0 (. . 310 54 , 4) 29 , 0 )( 44000 (58.x BBQNeBBQNeeainaine% 13 , 2410020027 , 48100200) 44000 )( 10 54 , 4 (3

,`

.|

,`

.|refrefrefrefainqqQQqsKJQx QBQ QK Kg KJ CC ts KJ Goaoa/ 19 , 412/ 96 , 0 i=4=4Ne=58Kw29 , 0 erefQ=?refq=? Kg KJ Qain/ 44000 EJERCICIOS PROPUESTOS:3. Calcule la potencia indicada de un motor de 4 cilindros de 2000 cm3 que funciona con gasolina y con un ciclo otto de 4 tiempos. Si se conoce que la potencia efectiva del motor es de 126Hp, el rendimiento efectivo del 25,8%, el gastoespecficoindicadodecombustibleib=239,38g/Kw.h.Sesabe tambinqueel poder calorficoinferior del combustiblees 44000KJ/Kg. Determine adems la presin media indicada.Solucin: Kw Ni 67 , 124 ,Pa pi 1246700 4. Se tiene unmotor de unciclo de 4tiempos que funciona con un combustible cuyo poder calorfico inferior es 44000KJ/Kg, el gasto especfico indicado de combustibleib=239,38g/Kw.h y se conoce adems que el gasto especfico de combustible es 32,7% mayor que el gasto indicado. Calcular el calor aportado y el rendimiento efectivo si el motor es 2.0lt y 4 cilindros, con una potencia efectiva Ne=93,96Kw.Solucin: s KJ Q / 8 , 364 ,258 , 0 e5. Determinar enporcentajeel calor convertidoenel trabajotil yla cantidaddecalor disponibleaportadaenunmotor corsa1,6HPFI de4 cilindros y4tiempos si lapotenciaencaballos por litrodecilindrada N1=42506,4Kw/m3, el volumendetrabajodel cilindroVh=3,97x10-4m3, el poder calorfico inferior del combustible ainQ=39300KJ/Kg, el gasto especfico de combustible 0,241Kg/Kw.h y el rendimiento mecnicom=0,7.Solucin:% 63 , 26 eq, s KJ Q / 48 , 253 6. Determinarel gastodeaireKg/sdel motor delchevroletsparksi la densidaddel aire3/ 224 , 1 m Kga ,tiene4cilindrosyesde4tiempos,el coeficientedellenadodeloscilindrosv=0,73, lavelocidadangular de rotacin deleje cigeales 619,83rad/s, la relacin de compresin es de 9,3:1 y el volumen de la cmara es 2,98x10-5m3, adems determinar el calor aportado por el motor sipe=520600Pa y m=0,7029, ntese que el gasto especfico indicado de combustibleib= 0,239Kg/Kw.h, el rendimiento efectivo e=0,2405, adems determinar la presin atmosfrica Po a la que el vehculo funciona en Ibarra que tiene una altura de 2228m sobre el nivel del mar y el coeficiente de exceso de aire .Solucin:s Kg Ma/ 0436 , 0 , s KJ Q / 925 , 105 ,Mpa Po 077 , 0 ,924 , 0 7. Determinarla potencia indicada y la presin media indicada de un motor diesel decuatrocilindrosydecuatrotiempossi lapotenciaefectivaNe=120Kw, la velocidad media del mbolomc=12,28m/s ,el grado de compresin =19,3 el volumen de la cmara de combustin Vc=2,5x10-4m3 y el rendimiento mecnico m=0,86.Solucin: Kw Ni 53 , 139 ,Pa Pi 02 . 243669 8. Determinar en porcentaje las prdidas de calor evacuado por los gases de escapeenunmotordediesel decuatrocilindrosycuatrotiempos. Si la potenciaefectivaNe=120Kwlacilindradadel motoriVh=2,89x10-3m3, la velocidad de rotacin del eje cigeal n=63,33 rps, el poder calorfico del cigealainQ=42MJ/Kg, el gastoespecficodecombustiblebe=0,137Kg/(Kw.h),y la cantidad de gases de escape Qg=70KJ/s.Solucin: % 04 , 0 gq9. Determinar lapotenciaefectivaNeyel poder calorficoinferior del combustible de un motor diesel de cuatro cilindros y de cuatro tiempos si pe=0,448Mpa, un volumen Vh=2,035lt, la frecuencia delrotacin deleje cigeal n=2500rpmyungastodecombustiblede18,46Kg/hconun rendimiento efectivo de e= 0,352.Solucin: Kw Ne 98 , 75 , Kg KJ Qain/ 47 , 42076 10. Determinar el gasto especfico indicado de combustibleiby el rendimientomecnicomde unmotor diesel de cuatrotiemposycuatro cilindros si setieneungastodecombustibleB=5,13x10-3Kg/s unape=448000Pa,pi=567000Pa, uniVh=8,14x10-3m3, y una frecuencia de rotacin del eje cigeal n= 41,67 r.p.s.Solucin: h Kw Kg bi. / 163 , 0 ,671 , 0 m11. Determinar en KJ/s los componentes del balance trmico si en un motor diesel de4cilindros y4tiempostieneunapresinmediaefectivape=6,8x105Payfuncionaabasedeuncombustiblecuyopoder calorfico inferior ainQ=40000KJ/Kg, siendo e = 0,30 y las prdidas de calor evacuado por el agua refrigerante qref=26%, las prdidas de calor arrastrado por los gasesdeescapeqg=30%ylasprdidasdecalor aconsecuenciadela combustin incompleta qci=5%.Solucin: sKJQref142 , 30 ,sKJQg7802 , 34 ,sKJQci696 , 5 ,sKJQres4358 , 4 12. Encontrar las prdidas de calor en KJ/s y en porcentaje del agua refrigeranteenunmotordiesel de4cilindrosydecuatroTiempos, si la potencia indicada Ni=90,50Kw,D=0,112m,S=0,140m, la frecuencia de rotacindel ejecigeal n=2500rpm, el rendimientomecnicom=0,80, ainQ=45300KJ/Kg, el gasto especfico de combustiblebe=0,228Kg/(Kw.h),Ga=0,92Kg/segy la diferencia de temperatura delagua alsalir del motor y al entrar en l C to15 .Solucin: sKJQref822 , 57 ,% 83 , 27 refq13.Determinarlacantidaddecaloraportadoaunmotordecombustin interna de 8 cilindros en V y de 4 tiempos, si la presin media efectiva pe=7,25x105pa, el dimetrodel cilindroD=0,12m, el recorridodel mbolo s=0,12m, la velocidad media delmbolo mc=8m/s, el poder calorfico del combustible ainQ=42300KJ/Kg y el gasto especfico be=0,252Kg/Kw.hSolucin: sKJQ 24 , 384 14. En un motor diesel de 12 cilindros y de dos tiempos calcule el volumen de la cmara de combustin Vc en m3,el dimetro del cilindro D=0,15 y el recorrido del mbolo S=0,18m, la velocidad media del mbolo cm=8,2m/s, el rendimientoindicadoni=0,44yel rendimientomecniconm=0,84y funciona a base de un combustible cuyo poder calorfico inferior Qain=42500KJ/Kg, si E=15:1 y pi=5,4x105Pa.determinar en KJ/s las prdidasdescontadas %si lasprdidasdecalor evacuadopor el agua refrigerante Qref=190KJ/s, las prdidas de calor arrastrado por los gases de escapeQg=284KJ/s y las prdidas de calor debidas a la combustin incompleta Q.c.i=42KJ/s.Solucin:sKJQe 92 , 392 % 35 qe % 3 , 25 qg % 9 , 16 qref % 7 , 3 . . i c q % 1 , 19 qres15. Determinar en porcentajes los componentes del balance trmico de un motor decarburador de4cilindrosyde4tiempos, si lapresinmedia efectiva pe=6,45x105Pa, el grado de compresin E=7,0:1, el volumen de la cmara de combustinVc=1x10-4m3, el recorrido del mbolos=0,092m, la frecuencia de rotacin del eje cigeal n=4000rpm, el poder calorfico inferior del combustibleQain=43800KJ/Kg, el gasto especficoefectivodecombustiblebe=0,34Kg/Kw.h,lasprdidasdecalor evacuado por el agua refrigeranteQref=46KJ/s,lasprdidas de calor evacuado por los gases de escapeQg=56KJ/s,lasprdidas de calor a consecuenciadelacombustinincompletaQc.i=39,6KJ/s ylas prdidas descontadas Qres=19,8KJ/s.Solucin:% 2 , 24 qe

% 6 , 21 qref % 3 , 26 qg % 6 , 18 . i qc % 3 , 9 qres16. Determinar elgrado de carga de un motordieselde 6cilindrosy de cuatro tiempos, cuyo cilindro tiene el dimetro de 318mm y la carrera del mbolo es de 330mm, si la frecuencia de rotacin del rbol es de 750 r.p.m. yel motor funcionaalapresinefectivamediaigual a0,76MPa. La potencia efectiva nominal del motor es de 882 KW.Solucin:85%17. Determinar la potencia efectiva de un motor de 12 cilindros y de dos tiempos, que funciona con una frecuencia de rotacin deleje iguala 750 r.p.m., si porciclodetrabajosesuministra0,615gdecombustiblepara motores diesel, cuyo poder calorfico inferior es de 42500 KJ/Kg. El rendimiento efectivo del motor es del 37,5%.Solucin: Ne= 1470 Kw18. Determinar el ahorro de combustible en Kg/h que se logra al sustituir un motor degasolinaporunmotordiesel, si ambosdesarrollanlapotencia media de 100 Kw, el rendimiento del motor de gasolina es del 28% y el del motor diesel, del36%. Elpoder calorfico inferior de la gasolina adptese igual a 43500 KJ/kg, mientras que el del combustible para el motor diesel, a 42500 KJ/Kg.Solucin: 6Kg/h.19. Determinar la potencia indicada de un motor diesel de 6 cilindros y de cuatro tiempos, que posee el dimetro del cilindro de 150mm, la carrera del pistn es de 180mm y funciona a la frecuencia de rotacin delrbolde 1500r.p.m.Eldiagrama indicadodel motor tiene elrea de2000mm2, siendo igual a 12 mm/MPa la escala de presiones. La longitud del diagrama indicado es de 180mm.Solucin: 221KW20. Un motor de combustin interna de 300KW de potencia funciona a base de un carburante cuyo poder calorfico inferior es de 42400 KJ/Kg, siendo igual al 38% el rendimiento efectivo. El consumo de aire es de 24 Kg por 1 Kgdecarburantesuministradoal motor. Determinarel porcentajedelas prdidas del calor arrastrado por los gases de escape y el cedido al sistema de refrigeracin, siendo completa la combustin del carburante. Se conoce que la temperatura de los gases de escape es de 450oC y la capacidad calorficadelosmismoscg=1,15KJ/(Kg.K). Latemperaturadel aireesde 20oC. Las dems prdidas de calor se pueden despreciar.Solucin:del arrastradoporlosgasesdeescape=39,4%;del cedidoalsistema de refrigeracin 32,6%.21. Determinar las componentes del balance trmico de un motor de combustininternaabasedelos resultados desus pruebas. Conuna potencia efectiva de 55 KW durante 45 min el motor consume 10,6 Kg de carburante, cuyo poder calorfico inferior es de 42350KJ/Kg. El gasto de agua refrigerante que pasa a travs del motor constituye 1,5 Kg/s, y la temperatura del agua refrigerante en el mismo se eleva en 8,2 oC.Solucin: qe=33% ; qref=31% ; qg=36%EJERCICIOS DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIONFORMULASTiempos de maniobras de vlvulas.-VA=Vlvula de admisinVE=Vlvula de escapeMagnitud de arco.-lA= d (AC)360lA=Longitu de arco (mm)d=diametro del volante de impulsin o de la polea (mm)AC=ngulo del cigueal()ngulo de abertura de las vlvulas.-VA=Aa+180+AcVE=Ea+180+EcVA=ngulo de abertura de la vlvula de admisin(AC)Aa=Abertura de la vlvula de admisin antes del PMS(AC)Ac=Cierre del a vlvula de admisin despues del PMI(AC)VE=ngulo de abertura de la vlvula de escape(AC)Ea=Abertura de la vlvula de escape antes del PMI(AC)Ec=Cierre del a vlvula de escape despues del PMS(AC)Tiempo de abertura de vlvulas.-tVA=VA6ntVE=VE6ntVA=tiempo de abertura de la vlvula de admisin(s)tVE=tiempo de abertura de la vlvula de escape(s)n=Nmero de revoluciones(rpm)Consumo de combustible.-KIV=bPe2in60gKIV=bPe21000in60mm3KIV=Cantidad inyectada en los motores de cuatro tiempos(g, mm3)b=Consumo especficogKwhPe=Potencia del motor(Kw)i=Nmero de cilindrosn=Nmero de revoluciones(rpm)=Densidad del combustible(g/cm3)Eficiencia trmica.-nt=1-1k-1nt=Eficiencia trmica=Relacin de compresink=Coeficiente adiabticoTrabajo del motor.-Ne=2peVhni103Ni=2piVhni103pi=FlmVh = ( - 1)VcNe=Potencia efectivaKwpe=Presin media efectiva(Pa)Ni=Potencia indicadaKwpi=Presin media indicadaPa=Nmero de tiempos del motorF=Area util del diagrama de indicadorm2l=longitud del diagrama del indicador(m)Vh=Cilindrada unitaria del motor(m3)Vc=Volumen de la cmara de combustin(m3)Revoluciones del motor.-n=w2w=velocidad de rotacion del ciguealradsAltura a a la que se eleva la vlvula.-hVA=0,22d2d2=0,3DD=diametro del mbolo del motorhVA=Altura a la que se eleva la vlvulaEJERCICIOS:1. Calcular el tiempo de apertura de la vlvula de admisin, escape y el traslape de vlvulas si la velocidad de rotacin del cigeal es 150 rad/s, el tiempo en que realiza un ciclo es 768, la compresin se realiza en 134, el adelanto al encendido es 14,la explosin se realiza en 153 y el adelanto a la admisin es 25.Datosw=150 rad/s Aa=25ttotal =768 tVA=?Compresin = 134 tVE=?AE=14Traslape=?Explosin=153VA+VE=768-134-153VA+VE=481Calculamos el retardo al cierre de admisinAc=180 AE compresinAc=180 14 134Ac=32Calculamos el adelanto a la apertura de la vlvula de admisinEa=180 + AE explosinEa=180 + 14 153Ea=41Calculamos el ngulo que la vlvula de admisin se mantiene abierta VA=Aa+180+AcVA=25+180+32VA=237Calculamos el tiempo que la vlvula de escape se mantiene abiertaVE=481-VAVE=481-237VE=244Calculamos el retraso al cierre de escapeEc= VE-41-180Ec = 244 41 180Ec=23Calculamos el traslape Traslape= Aa + EcTraslape=25 + 23Traslape=48Calculamos el nmero de revoluciones del motorn=w2n=1502n=23,87 rpsn=23,87revs x60s1minn=1432,39 rpmCalculamos el tiempo que se mantiene la vlvula de admisin abiertatVA=VA6ntVA=2376(1432,39)tVA=0,0275 sCalculamos el tiempo que se mantiene la vlvula de escape abiertatVE=VE6ntVA=2446(1432,39)tVA=0,0283 s2. Calcule el tiempo que permanece abierta la vlvula de admisin y la altura mxima a la que se eleva, conociendo que se trata de un motor ciclo Otto de cuatro tiempos y cuatro cilindros, donde el volumen de la cmara de combustin es 2,4x10-4m3, la carreradel pistn es 0,2m, la eficiencia trmica del 60%, desarrolla una potencia de 150Kw con una presin media efectiva de 6,3x105Pa. La vlvula de admisin est abierta 225. Asumir k =1,4. DatostVA=? s=0,2mhVA=? nt=0,6=4 Ne=150Kwi=4 pe =6,3x105PaVc=2,4x10-4m3VA=225k =1,4Calculamos la relacin de compresinnt=1-1k-10,6=1-11,4-110,4=0,40,410,4==9,88Calculamos la cilindradaVh = ( - 1)VcVh = (9,3 - 1) 2,4x10-4m3Vh = 2,13x10-3m3Calculamos el nmero de revoluciones del motorNe=2peVhni103n=Ne1032peVhin=150103426,3x1052,13x10-34n=55,89rps =3353.45rpmTiempo que la vlvula de admisin se mantiene abiertatVA=VA6ntVA=2256 (3353.45)tVA=0,0111 sDimetro del emboloVh=D2s4D=4VhsD=42,13x10-30,2D=0,116 md2=0,3Dd2=0,30,116d2=0,0349mCalculo de la altura a la que se desplaza la vlvulahVA=0,22d2hVA=0,220,0349hVA=7,68x10-3mhVA=7,68mmEJERCICIOS PROPUESTOS3. Calcular el tamao del arco de apertura de las vlvulas de admisin y escape si el ciclo completo del motor se realiza en 750 del cigeal, la compresin se realiza en 130, el adelanto al encendido es 16antes del PMS, la explosin se realiza en 155, el adelanto a la admisin se realiza 23 antes del PMS, calcule sobre un dimetro del volante de 300mm.Solucin: lVA=620,46mmlVE=596,9mm4. Calcular el ngulo de cruce de vlvulas para unmotor de 6 cilindros que desarrolla una potencia de 150Kw a 3500rpm. La vlvula de admisin permanece abierta por 0,0104s y se cierra 30 despus del PMI. Por otra parte el dimetro del volante es de 240mm, mientras que la vlvula de escape permanece abierta 460mm, si esta se abre 35 antes del PMI. Solucin: cruce=135. Calcular el tiempo de apertura de la vlvula de admisin y de escape si el motor tiene las siguientes caractersticas, una potencia de 100Kw, un consumo especifico de 250 g/Kw h, el motor tiene cuatro cilindros, la cantidad inyectada de combustible por ciclo es 0,07 g, la vlvula de admisin abre 7 antes del PMS, se cierra 32 despus del PMS; la vlvula de escape se abre 36 antes del PMI, y se cierra 8 despus del PMS, adems calcular el tiempo de traslape.Solucin: tVA=0,0122s tVE=0,0124s ttraslape=8,4x10-4s6. En el diagrama de distribucin de las vlvulas, las de admisin se abre 12 antes del PMS, se cierra 48 despus del PMI, las de escape se abren 50 antes del PMI, se cierran 6 despus del PMS. Calcule los ngulos de abertura de las dos vlvulas y sus tiempos de apertura, si la potencia efectiva del motor a gasolina es Ne=89,53Kw, el rendimiento mecnico nm=0,8, la presin media indicada Pi=7,5x105Pa, el dimetro del cilindro D=0,1m, el recorrido del embolo s=0,095m, el motor es de 4 tiempos y 8 cilindros. Solucin:VA=240 VE=236 tVA=0,0133s tVE=0,0131s7. El diagrama de distribucin de vlvulas, la vlvula de admisin se abre 17,453mm antes del PMS y se cierra 69,813mm despus del PMI y las de escape se abren 87,266mm antes del PMI y se cierran 15,271 despus del PMS, Calcule los tiempos de abertura de las vlvulas y sus ngulos en un motor de 8 cilindros y de cuatro tiempos, si el trabajo indicado de los gases durante un ciclo Li=640J, el dimetro del cilindro D=0,1m, el recorrido del mbolo s=0,095m y su potencia indicada Ni=129,799Kw y el dimetro del volante de impulsin es 250mm. Solucin:VA=220 VE=227 tVA=0,012s tVE=0,0124s8. En un motor la vlvula de admisin permanece abierta 240 en el proceso de admisin, el adelanto al encendido es de 12, durante el proceso de compresin las vlvulas de admisin y escape permanecen cerradas 115, durante la combustin siguen cerradas durante 137 y durante el escape la vlvula permanece abierta 241, encontrar la longitud de arco, y el tiempo durante el traslape; si el diagrama del motor tiene una rea til F=1,5x10-3 m2, la longitud l=0,2m, siendo la escala de presiones m=1x108 Pa/m, el motor es de gasolina de 6 cilindros y de 4 tiempos, el dimetro del cilindro D=0,082m, el recorrido del mbolos s=0,1my su potencia indicada Ni=65Kw el dimetro de impulsin es 250mm. Solucin: ltraslape=28,36mm ttraslape=6,601x10-4s9. Cunto tiempo permanece abierta la vlvula de admisin si el ngulo de abertura de admisin es 240? Si la cantidad de diesel inyectada KIV=85mm3con un consumo de combustible de 220g/Kw h, en un motor de 6 cilindros en lnea y de cuatro tiempos con una densidad de combustible de 0,83 g/cm3 que entrega una potencia de 102Kw. Solucin: tVE=8.14x10-3s10.Un motor de cuatro tiempos, cuatro cilindros genera un numero de revoluciones de 2200 rpm; realizar los clculos de magnitud de arco de cada cota de reglaje con un dimetro de 300mm y tiempos de abertura de vlvulas tomando en cuenta las siguientes cotas: Aa= 8, Ac=32, Ea=42, Ec=5. Solucin: lVAabre=20,94mm lVAcierra=83,73mm lVEabre=109,96mm lVEcierra=13,09mm tVA=0,0167s tVE=0,0172s11.En un motor de combustin interna, la vlvula de admisin se abre 16mm antes del PMS y se cierra 70mm despus del PMI y las de escape se abren 86mm antes del PMI y se cierran 16,5mm despus del PMS. Calcular los tiempos de abertura de las vlvulas y sus ngulos en un motorde 6 cilindros en V y de cuatro tiempos si el trabajo indicado de los gases durante un ciclo Li= 550J el dimetro del cilindro D=0,2m, la carrera S=0,01m y su potencia indicada Ni=130,8Kw, adems el dimetro del volante de inercia es 250mm. Solucin: Aa=7,33 Ac=32,08 Ea=39,41 Ec=7,56 tVA=8,32x10-3s tVE=8,61x10-3s12.En un motor de combustin interna de 4 tiempos y 8 cilindros, tenemos la carrera o recorrido del embolo S=0,85m, el diagrama de distribucin de vlvulas muestra los siguientes datos: las vlvulas de admisin se abren 13 antes del PMS y se cierran 50 despus del PMI, las de escape se abren 52 antes del PMI y se cierran 7 despus del PMS, calcular los ngulos de abertura de las vlvulas y sus tiempos, si la potencia efectiva del motor diesel es Ne= 90,5Kw, el rendimiento mecnico nm=0,85, la presin media indicada Pi=8,5x105Pa y el dimetro del embolo D=0,2m. Solucin: VA=243 VE=239 tVA=0,05s tVE=0,055s13.Cunto tiempo permanece abierta la vlvula de admisin? par un motor de 8 cilindrosy cuatro tiempos si la presin media indicada es Pi=9,6x105Pa, el dimetro del cilindro D=0,1m, el recorrido del embolo S=0,09m y una potencia indicada de 181Kw para un ngulo de abertura de vlvula de 240. Solucin: tVA=0,01s14.En un motor a diesel cuya velocidad angular de rotacin del eje cigeal es de 300 rad/s, con el dimetro del volante de impulsin 260mm, la medida del arco que forma el adelanto al escape es de 125mm, adems tiene un retraso al cierre de escape de 10 y la vlvula de admisin se mantiene abiertaun ngulo de 235. Calcular el tiempo en que se mantiene abierta la vlvula de admisin y la vlvula de escape. Solucin: tVA=0,013s tVE=0,014s15.Calcular el tiempo y el arco que se mantiene abierta la vlvula de admisin y vlvula de escape si el adelanto a la apertura de admisin es 17, un retraso al cierre de admisin de 47, un adelanto al apertura de escape de 45 y un retraso al cierre de escape de 25, con el numero de revoluciones n=1600rpm y un dimetro de polea de 250mm. Solucin: VA=244 VE=250 lVA=532,82s lVE=545,42s16.Para un motor de cuatro cilindros que desarrolla una potencia de 100Kw inyectando 0,0409g de combustible con un consumo de 275g/Kw h se sabe que el retraso en el cierre de la vlvula de escape es de 4 y que el solape es de 11. Calcular el tiempo en segundos que la vlvula de admisin se abre antes del PMS y la longitud de arco equivalente sobre el volante con un dimetro de 225mm. Solucin: tAa=4,16x10-4s lAa=13,7mm17.Calcule el ngulo y la longitud de arco en que se realizan los tiempos de compresin y de trabajo de de un motor si el adelanto a la apertura de admisin es de 10, el retraso al cierre de admisin es 32, el adelanto a la apertura de escape es 29 y el retraso al cierre de escape 16, el adelanto al encendido se realiza 12 antes del PMS, el dimetro del volante de inercia es 186mm. Solucin: compresin=136 trabajo=163 lcompresin=220,75mm ltrabajo=264,58mm18.Un motor mono cilndrico tiene las siguientes cotas de reglaje, adelanto a la apertura de admisin 15, retraso del cierre de admisin 45, adelanto a la apertura de escape 42, retraso al cierre de escape 10. En el instante considerado el cigeal lleva girados 70 contados desde el punto muerto superior y se encuentra en la carrera de trabajo. Calcular el ngulo de los ejes de simetra de la leva de escape con empujadores.19.Un motor de cuatro tiempos cuyas cotas de reglaje son adelanto a la apertura de admisin 15, retraso del cierre de admisin 35, adelanto a la apertura de escape 40, retraso al cierre de escape 8. El cigeal lleva girados 70 contados desde el punto muerto inferior de su carrera de escape en el instante en que se considera. Calcular los ngulos de los ejes de simetra de las levas de admisin con los empujadores.20.Un motor tiene las siguientes cotas de distribucin adelanto a la apertura de admisin 12, retraso del cierre de admisin 40, adelanto a la apertura de escape 44, retraso al cierre de escape 8. Calcular el ngulo de apertura de la vlvula de admisin, El ngulo de apertura de la vlvula de escape y el ngulo de traslape.21.Un motor mono cilndrico tiene las siguientes cotas de reglaje el adelanto a la apertura de admisin 14, retraso del cierre de admisin 40, adelanto a la apertura de escape 42, retraso al cierre de escape 10. En el instante considerado el cigeal lleva girados 60contados desde el PMS y se encuentra en la carrera de trabajo. Hallar en ngulo del eje de simetra de la leva de admisin con los empujadores.SISTEMA DE INYECCIN ELECTRNICAFORMULASPresin de inyeccin y pulverizacin.-Piny=Pp-PPiny=presion de inyeccion o pulverizacin.Pp=Presin en el pulverizador.P=presin del gas en el cilindro. Variacin del caudal volumtrico o msico del combustibleQp=dVinyd=fdViny=volumen de combustible suministrado desde el inicio de la inyeccin. dVinyd=Velocida volumtrica de suministro de combustible.Cantidaddecombustiblequesaledel inyector enlaunidadde tiempo.- Qp=fs.e2cpp-pcilQp=Cantidad de combustible que sale del inyector en la unidad de tiempo.fs.e=Seccin de estrangulacin en el inyector.c=Densidad del combustibleSeccin de estrangulacin en el inyector.-fs.e=bina520Pinyb=caudal por embolada a plena cargamm3embi=# cilindrosn=revoluciones del motor rpma=2(Para motores de cuatro tiempos)=15-18(inyeccin a plena carga en grados del cigueal)=0,65 para orificiosPiny=presin de inyeccin-presin de compresinCantidad msica de combustible suministrada por cada inyector.-Gcc=cVSCGcc=Cantidad msica de combustible suministrada por el inyector.VSC=Suministro cclico de combustible.Tiempo en que las perturbaciones del combustible se propagan por los conductos.-r=Lar=Tiempo en que las perturbaciones del combustible se propagan por los conductos.L=Distancia entre el recor y el cuerpo del inyectora=(1200-1400)msegCantidad de aire destinada a tomar parte en la combustin.-Qa=Vh1Qa=cantida de aire destinada a tomar parte en la combustin.1=Exceso de aire con que trabaja el motor.Inyeccin por minutos.-lm=n2lm=Inyeccin por minutoPeso de aire.-a=Qa1,29a=peso del aire dentro del cilindro1 lt de aire=1,29gPeso de combustible.-c=ac=Peso de combustibleEJERCICIOS:1. En un motorde cuatro cilindros y de cuatro tiempos con un dimetro del cilindro D=0,11m, el recorrido del embolo s=0,14m, el sistema de inyeccin electrnica cuenta con inyectores de orificios, con una presin de pulverizacin Pp=250bar, la presin de gas en el cilindro P=180bar, una duracin de la inyeccin a plena carga en grados del cigeal =15, el caudal a plena cargab=30,08mm3, la velocidad del mbolo Cm=8,4 m/s. Calcular la presin de inyeccin y la seccin de estrangulamiento mnima del inyector.DatosD=0,11mP=180bars=0,14m=15Pp=250barb=30,08mm3Cm=8,4 m/s i=4Vh=D24sVh=0,11240,14Vh=1,33x10-3m3Calculamos la presin de inyeccinPiny=Pp-PPiny=250-180Piny=70barCalculamos las revolucionesn=cm2sn=8,420,14n=30 rps=1800rpmCalculamos la seccin de estrangulacin mnimafs.e=bina5200Pinyfs.e=30,08418002150,65520070fs.e=21657619,5520070fs.e=21657611764,82fs.e=18.4mm22. En un motor de inyeccin electrnica a gasolina tiene 6 cilindros, cuatro tiempos con un dimetro de cilindro de 0,18m y el recorrido del embolo 0,16m. El sistema de inyeccin tiene las siguientes caractersticas =0,68, presin de pulverizacin Pp=250bar, la presin del gas en el cilindro P=178bar, la duracin de la inyeccin a plena carga en gados del cigeal =18, la velocidad del embolo es 8m/s y el caudal a plena carga b=31mm3. Calcular la presin de inyeccin y la seccin de estrangulamiento mnima del inyector.DatosD=0,18mP=178bars=0,16m=18Pp=260barb=31mm3Cm=8 m/si=6Vh=D24sVh=0,18240,16Vh=4,07x10-3m3Calculamos la presin de inyeccinPiny=Pp-PPiny=260-178Piny=82barCalculamos las revolucionesn=cm2sn=820,16n=25 rps=1500rpmCalculamos la seccin de estrangulacin mnimafs.e=bina5200Pinyfs.e=31615002180,65520082fs.e=27900023,4520082fs.e=27900015280,038fs.e=18,25mm2EJERCICIOS:3. En un motor de inyeccin electrnica de gasolina tiene 6 cilindros, 4 tiempos , tiene un dimetro de cilindro de 0,18m, con recorrido del mbolo de 0,16m,=0,6, la presin de pulverizacin Pp=230bar, la presin del gas en el cilindro P=160bar, con una duracin de la inyeccin a plena carga en grados del cigeal =15, la velocidad del embolo 7,6m/s y el caudal a plena carga b=32mm3. Calcular la presin de inyeccin y la seccin de estrangulamiento mnima del inyector.Solucin: Piny=70barfs.e=25,19mm24. Si tenemos un motor de cuatro tiempos y cuatro cilindros con un dimetro del cilindro 0,15m, con una carrera de 0,2m, la inyeccin electrnica tiene una presin en el pulverizador de 380bar, una presin del gas 200bar, una duracin de la inyeccin a plena carga en grados del cigeal=25, un =0,9, y un caudal a plena carga b=28mm3. Calcular la presin de inyeccin y la seccin de estrangulamiento mnimo del inyector, si el embolo tiene una velocidad de 10m/s.Solucin:Piny=180barfs.e=3,85mm25. Si tenemos un motor de gasolina que trabaja a un nmero de revoluciones de 2900rpm, el motor trabaja con una cilindrada de 0,27m3, con un exceso de aire 1=0,61, una presin en el pulverizador de 300bar, una presin del gas en el cilindro de 190bar y su relacin de compresin es 15. Calcular La presin de inyeccin, la cantidad de aire de la combustin, el peso del aire y el peso del combustible en cada inyeccin.Solucin:Piny=110bar Qa=0,164lta=0,212 gc=0,014 g6. Un motor de seis cilindros y cuatro tiempos con inyeccin electrnica tiene un dimetro del cilindro 0,19m, una carrera de 0,16m, con =0,73, una presin en el pulverizadorde 290bar, la presin del gas en el cilindro 235bar, una duracin de la inyeccin =20 en grados del cigeal, un cauda de 30mm3, y con un numero de revoluciones por minuto de 2100.Calcular la presin de inyeccin, la seccin de estrangulamiento mnima del inyector y la cilindrada del motor.Solucin: Piny=55barfs.e=24,2mm2Vh=4,53x10-3mm37. Calcular la potencia y la presin de inyeccin en el cilindro de un motor de inyeccin Diesel de cuatro cilindros, cuatro tiempos que trabaja a un numero de revoluciones de 2900rpm, un consumo de 25 g/Kwh 0, una presin en el estrangulador de 300bar, una presin de inyeccin del combustible 100bar, la densidad del combustible 0,75 g/cm3, la cantidad inyectada de combustible es de 50 mm3.Solucin: Pe=52,2Kw P=200bar8. Un motor de cuatro cilindros y cuatro tiempos tiene un volumen de trabajo de 0,374m3, el exceso de aire 1=0,421, la distancia entre el racor y el cuerpo del inyector es 0,3, el tiempo de las perturbaciones del combustible se propagan en los conductosa=1200, la presin en el pulverizador es 400bar, la presin del gas en el cilindro es 200bar y una relacin de compresin de 17,8. Calcular la presin de inyeccin, la cantidad de aire destinada a tomar parte en la combustin, el peso del aire y el peso del combustible.Solucin: Piny=200bar Qa=0,157lta=0,203 gc=0,0114 g9. Calcular la presin de inyeccin, la seccin de estrangulamiento mnima del inyector de un motor de cuatro cilindro y cuatro tiempos tomando en cuenta los siguientes datos, la velocidad del mbolo 8,4m/s, un dimetro del cilindro de 0,22m, el recorrido del mbolo 0,14m, la inyeccin de combustible toma un exceso de aire de =0,65, la presin en el pulverizador es 270bar, la presin del gas en el cilindro 188bar, una duracin de la inyeccin =18 en grados del cigeal y el caudal a plena carga es b=30,08mm3.Solucin: Piny=82barfs.e=14,17mm210.Un motor a inyeccin de cuatro cilindros y de cuatro tiempos con una carrera de 0,14m, el dimetro del cilindro es 0,11m, la inyeccin de combustible toma un exceso de aire para el inyector =0,65, existe una presin en el pulverizador de 250bar, la presin de gas en el cilindro 180bar, una duracin de la inyeccin=15 en grados del cigeal, el caudal a plena carga es b=30,08mm3. Calcular la presin de inyeccin y la seccin de estrangulamiento mnima del inyector tomando en cuenta la velocidad del embolo de 8,4m/s.Solucin: Piny=70barfs.e=18,4mm211.Un motor diesel de cuatro tiempos y cuatro cilindros a 2500rpm desarrolla una potencia de 45Kw para cada ciclo de trabajo se inyecta 48mm3 con una presin de inyeccin de 100bar, la presin en el pulverizador es 300bar, el combustible tiene una densidadde 0,85g/cm3, con un suministro cclico de combustible de 50mm3. Calcular el consumo de combustible especfico, la presin de inyeccin y la cantidad msica de combustible suministrada por cada inyector.Solucin: b=272g/Kwh Piny=100bar Gcc=42,5mm312.En un motor de cuatro cilindros y cuatro tiempos con un dimetro del cilindro 0,22m, el recorrido del mbolo 0,14m, la inyeccin electrnica toma un coeficiente de exceso de aire para el inyector =0,8, existe una presin en el pulverizador de 300bar, la presin del gas en el cilindro 180bar, la duracin de la inyeccin en grados del cigeal =18, el caudal a plena carga b=30mm3 y la velocidad del embolo es 9,2 m/s. Calcular la presin de inyeccin y la seccin de estrangulamiento mnima del inyector.Solucin: Piny=120barfs.e=10,39mm213.Un motor diesel de cuatro tiempos y seis cilindros desarrolla a 2000rpm una potencia de 120Kw, se ha medido un consumo especfico de 260g/Kwh, la duracin de la inyeccin a plena carga en grados del cigeal =18, 1==0,65, la cantidad de aire destinado a la combustin Qa=0,158lt, el peso del aire es 1,29g, la relacin de compresin es 18. Calcular la cantidad inyectada por ciclo de trabajo, la cilindrada unitaria, el peso del aire dentro del cilindro y el peso del combustible.Solucin: KIV=0,0866gVh=0,24lta=0,203gc=0,11g14.Un motor diesel de cuatro tiempos y seis cilindros desarrolla a 2200rpm una potencia de 105Kw, se ha medido un consumo especfico de 258 g/Kwh, la duracin de la inyeccin a plena carga en grados del cigeal =19,5, 1=0,58, una relacin de compresin de 16, la cantidad e aire destinado para la combustin Qa=0,168lt, el peso del aire es 1,29 g. Calcule la cantidad inyectada por ciclo de trabajo, la cantidad de aire dentro del cilindro, la cilindrada unitaria, y el peso del combustible.Solucin: KIV=0,068gVh=0,068lta=0,216gc=0,013g15.Un motor de seis cilindros y cuatro tiempos con un dimetro del cilindro de 88,9mm, el recorrido del mbolo 79,76mm. El coeficiente de aire =0,65, La presin en el pulverizador 265bar, la presin del gas en el cilindro 178bar, la dosificacin de inyeccin a plena carga en grados del cigeal =22,5, un caudal a plena carga b=33,48mm3. Calcular la presin de inyeccin, la seccin de estrangulamiento mnima del inyector tomando en cuenta la velocidad del mbolo 12m/s.Solucin: Piny=87barfs.e=46,08mm216.Un motor diesel de cuatro tiempos y ocho cilindros, tiene un consumo especfico de de 272g/Kwh, un numero de revoluciones por minuto de 3500, una densidad del combustible de 0,82g/cm3, una cantidad inyectada de48mm3, el suministro cclico de combustible es 55mm3 la presin de inyeccin 98,5bar, la presin en el pulverizador 350bar. Calcular la potencia del motor, la presin de los gases en el cilindro y la cantidad msica de combustible suministrada en cada inyeccin.Solucin: Pe=121,55KwP=251,5barGcc=45,1g CANTIDAD INYECTADA DE DIESELLa cantidad de combustible inyectada en el cilindro a cada ciclo de trabajo se denomina cantidad inyectada.Motor de Dos tiempos:KII=b.Nei.n.60 g por inyeccinKII=b.Ne.1000i.n.60. mm3 por inyeccinMotor de Cuatro tiempos:KIV=b.Ne.2i.n.60 g por inyeccinKIV=b.Ne.2.1000i.n.60. mm3 por inyeccindonde:KII= Cantidad Inyectada en los motores de dos tiempos [g,mm3]b=Consumo Especfico [g/Kwh]n= Revoluciones del Motor [rev/min]= Densidad del combustible [g/cm3]Ne=Potencia del motor [kW]i= Nmero de CilindrosKIV=Cantidad inyectada en los motores de cuatro tiempos [g, mm3]EJERCICIOS RESUELTOS* Frmulas Tomadas del Libro de la Matemtica delAutomvil GTZ1. Enunmotor Dieselde cuatro tiemposdeuncamin,setienenlos siguientes datos: Pe=170 kW, n=2500 [1/rev], relacin de compresin =17:1, coeficiente de exceso de aire =1,5, =1,8.Basndose en los resultados de las pruebas de una serie de motores Diesel, se admite que: El calentamiento de la carga AT=20, la presinal final delaadmisinPr=1,15bar, latemperaturadelos gases residuales Tr=850 K, la presin al final de la admisin Pa=0,875 bar y elcoeficiente de gases residuales res=0,03. Elmotor tiene 8 cilindros cuyo dimetro D=120mm y S=105mm, Pi=9,6 bar, m=0,76, B=1,03x10-2kg/s. Admitase que el motor esta trabajando a una temperatura ambiente de 15C y una presion de 1 bar.Hallamos la temperatura al final de la admisin:Ta=To+T+res.Tr1+resTa=288+20+0,03(850)1,03Ta=323,79324 KEl coeficiente de llenado:V=ToTo+T..Pa-Pr-1Po V=288288+20.170,875-1,1517-11,0V=0,802Temperatura al final de la compresin 1=1,38(Constante adiabtica)Tc=Ta.1-1Tc=324(170,38)Tc=950,8 KPresin de Compresin:Pc=Pa.1Pc=0,875(171,38)Pc=43,65 barPresin al final de la combustin:Pz=PcPz=1,843,65Pz=78,57 barHallamos el volumen del cilindro:Vh=.D2.S4Vh=(1,2)2(1,05)4Vh=1,185 ltLa cilindrada del motor:VH=Vh.iVH=1,1858VH=9,4 ltPotencia Indicada:Ni=NemNi=1700,76Ni=223,68 kWGasto especfico de combustible:b=B.3600Neb=1,03x10-23600170b=0,218 [kgkW.h]b=218 [gkW.h]Clculo de la cantidad de combustible inyectada en el motor Diesel:KIV=b.Ne.2i.n.60 KIV=218170(2)82500(60) KIV=0,06 [g]KIV=b.Ne.2.1000i.n.60. KIV=2181702(1000)82500(60)(0,85) KIV=72,67 mm32. El manual de fabricante de camiones Toyota muestra que la cantidad inyectada en un motor Diesel de cuatro tiempos de ocho cilindros es de 64mm3 a plena carga, con la cual desarrolla una potencia de 85kW a30rps. El propietariodeseasaberconesosvalores, el consumo especfico si =0,85 kg/dm3y la potencia indicada si el motor tiene un rendimiento trmico de 0,84. Adems la relacin de compresin si el volumen de un cilindro es 1,3x10-3 m3 y el volumen total es 13,85 x 10-4m3.Datos:i=8KIV=64mm3Ne=85kWn=30 rps = 1800 rpm=0,85 g/cm3m= 0,84Vh=1,3x10-3m3Va=13,85 x 10-4ma)b=KIV(i.n.60.)Ne.2.1000b=64(8.1800.60.0.85)85.2.1000b=276gkWhb)Ne= m.NiNi=85kW0,84Ni=101,19 kWc)=VhVc+1VaVh=13,8x10-41,3x10-3=1,06=VaVc=VhVc+VcVcVa=Vh+VcVa-Vh=Vc=VhVa-Vh+1=1VaVh-1+1=11,06-1+1=17,66:1EJERCICIOS PROPUESTOS3. Enunmotor Diesel Hondade8cilindrosydecuatrotiempos, se suministra calor a presin constante una cantidad de Q=554,4 KJ/s, las temperaturas al inicio y al final de suministro de calor es 800 y 1900C respectivamente. Determinar el trabajo til realizado por este motor, adems el consumo de combustible y la cantidad inyectada en mm3 si =0,83 g/cm3, el coeficiente adiabtico es 1,41, la frecuencia derotacindel cigeal es225rad/syb=240g/kWh. (Tomar en cuenta =18:1)Solucin: Ne=208,45 kW, B=0,014 kg/s, KIV=116,9 mm3.4. La fbrica Hino ha lanzado al mercado un camin con cilindrada total de 10,5 x 10-3m3, el volumen total de la cilindrada es 13,25x10-4m3 y el volumen de la cmara de combustin es 7,2x10-5m3. El motor es de cuatro tiempos, utiliza gasleo con una densidad de =0,85 g/cm3. La frecuenciaderotacindel cigeal esde230rad/sygenerauna potencia efectiva de 80kW. Determinar:a. El gastodecombustiblesi el poder calorficoinferior es43800 KJ/Kgb. El nmero de cilindros del motorc. El consumo especfico, si sabemos que en [mm3] KiV=48d. Las dimensiones del pistn y la carrera, si la velocidad media del mbolo es 10m/s.Solucin:B=5,97x10-3kg/s, i=8,b=0,2688kg/kWh, s=136,5mm D=0,108m.1. Determinar la cantidad inyectada de combustible de un motor Diesel de6cilindros ydecuatro tiempos, si lapresinmediaefectiva Pe=5,4 x105Pa, el dimetro delcilindro D=0,108m, el recorrido del mboloS=0,12m, lavelocidadmediadel mboloCm=8,4m/syel rendimiento mecnico m=0,78. Determine adems la potencia efectiva y la potencia de las prdidas mecnicas, si la densidad del combustible es =0,82 g/cm3y elgasto de combustible es B=1,02 x10-2kg/s.Solucin: KiV=118 mm3, Ne=62,3kW, Nm=17,57kW.2. Un motor Diesel de 4 cilindros y decuatro tiempos tiene los caballos por litrodecilindradaNl=10000kW/m3yfuncionaabasedeun combustible cuyo poder calorfico inferior es de 42900 kJ/kg, siendo el rendimiento efectivo e= 0,34. Determinar en porcentaje las prdidas de calor arrastrado por el agua refrigerante, si el dimetro del cilindro D=0,12m, el recorridodel mboloS=0,14m, el gastodeagua refrigeranteatravs del motor Ga=0,94Kg/s yladiferenciade temperaturas del agua al salir del motor y al entrar en l At=11C. Adems determinar la cantidad inyectada de combustible en el motor por cada ciclo si; n= 2400 rpm.Solucin: qref= 43,32 Kj/s, KiV=0,054 g3. Determinar el rendimiento indicado, el rendimiento mecnico, la cantidadinyectada, lapotenciaefectivadeunmotor Diesel de4 cilindros y cuatro tiempos, si la presin media indicada Pi= 6,5 x 105 Pa, el podercalorficoinferiordel combustibleQina=42500kJ/kg, la velocidadderotacindel ejecigeal W=130rad/s, el gradode compresinde14, el volmendelacmaraVc=2,5x10-4m3, el gasto de combustibleB=5 x 10-3kg/s y el rendimiento efectivo e=0,4Solucin: i=0,411, m= 0,972, KiV=1,198 x 10-4 g, Ne=85 kW.4. Enunmotor decombustinconunavariacindetemperaturade 25C y una temperatura de admisin de 370 K y un coeficiente de llenado de 0,8, una presin de admisin de 0,9 kgf/cm3, una constante R=287 J/kg, grado de coeficiente de gases residuales 3%, presin ambiental de 1 bar, temperatura de gases quemados de 1100 K; se desea calcular la relacin de compresin, adems de la frecuencia de rotacin del eje cigeal y el gasto especfico de combustibleparael motor decuatrotiemposycuatrocilindrossi tiene una potencia de 100 kW, presin efectiva de 5 x 105Pa, volmen de la cmara de 2,5 x 10-4m3 y un gasto de combustible de 6,5 x 10-3 kg/s.Solucin: =15,47, n= 21,64 rps, be= 0,234 kg/Kwh.5. Un constructor de motores desea saber cual es la cantidad de combustible diesel que se puede inyectar en mm3 de un motor Diesel de 6 cilindros y de cuatro tiempos si la presin media efectiva Pe=7,2 x 105 Pa, el volumen total del cilindro Va=7,9 x 10-4 m3, el volumen de la cmara de combustin Vc= 6,9 x 105 m3, la frecuencia de rotacin del eje cigeal n=37 rps y el gasto de combustible B=3,8 x 10-3 kg/s, su consumo especfico es b=230 g/kWh, =0,84 g/cm3.Solucin: KiV=20,34 mm3, KiV=0,034 g.6. Un motor Diesel de 4 cilindros y de 4 tiempos tiene los caballos por litro de cilindrada N1=10000 kW/m3y funciona a base de un combustible cuyo poder calorfico inferior es de 42900 kJ/kg, siendo el rendimiento efectivo e= 0,34. Determinar en porcentaje las prdidas de calor arrastrado por el aguarefrigerante y hallar lacantidad inyectada de combustible en mm3y en g, si el dimetro del cilindro D=0,12m, el recorridodel mboloS=0,14m, el gastodeagua refrigerante a travs del motor Ga=0,94 kg/s, ka diferencia de temperatura del agua al salir del motor y entran en l es t=11C.Solucin: qref=23,26%, KiV=0,065 g = 38,18mm37. Sedeseasaber cul eslacantidaddecombustibleinyectada, la velocidad de la biela y los componentes del balance trmico en kJ/s de un motor Diesel de 8 cilindros y de 4 tiempos si la presin media efectiva Pe= 7,14 x 105 Pa, el dimetro del cilindro D=0,13 m, S=0,14 m, la velocidad de rotacin deleje cigealW=178 rad/s, elpoder calorfico inferior del combustible Qina=42400 kJ/kg, siendo el rendimiento efectivo e= 0,35, las prdidas de calor evacuado por el agua refrigerante es del 26%, las prdidas de calor arrastrado por los gases de escape es del 30% y las prdidas de calor a consecuencia de la combustin incompleta es del 5%.Solucin: KiV=0,088 g = 52,23 mm3, Cm=7,9 m/s.8. La cantidad de combustible inyectado enun motor Diesel de 4 cilindros y de 4 tiempos es 0,07 g cuando el cigeal gira a 250 rad/s desarrollandounapotenciaefectivade135kW. Seconocequeel volumen del cilindro es 800 cc y se usa un combustible cuyo poder calorficoinferior esde42200kJ/kg. Cul eslacantidaddecalor introducido en el motor y cul es la presin media efectiva con la que ste trabaja?Solucin:Q=235,05 kJ/s, Pe=21,2 x 105Pa9. La fbrica HINO ha lanzado al mercado un camin Diesel de cuatro tiempos y8cilindros querevolucionaa220rad/s. El manual de fabricante indica que el volumen total de cada cilindro es 13,25 x 10-4 m3, la relacin de compresin 18:1, el rendimiento mecnico es 0,8, el gasto de combustible B= 1,02 x 10-2 kg/s y adems se conoce que por cada ciclo de trabajo se inyectan 58 mm3de combustible cuya densidad es =0,86 g/cm3. Si la presin media indicada es Pi=7,5 x 105 Pa. Determinar:a. La potencia efectiva del Motorb. El consumo especficoc. El recorrido del mbolo si el dimetro del cilindro es 0,15 m.Solucin: Ne=105,042 kW, b=239,419 g/kWh, s=70,73 mm.1. Determinar el rendimiento trmico de un motor Diesel de 6 cilindros y dedostiempossi lapotenciaefectivadel motor es173,6kW, el consumo especfico es 240 g/kWh, el dimetro del cilindro es D=0,098m, el recorridodel mboloes S=0,086m, lavelocidad media del mbolo Cm= 9 m/s. Adems hallar la cantidad inyectada en gramos si el volumen de la cmara de combustin Vc= 3,9 x 10-5 m3, el coeficiente adiabtico k=1,41 y el coeficiente de expansin previa es 2,4.Solucin: t=62%, KII=0.04 g2. Determnar la potencia efectiva y la cantidad de diesel inyectada en un motor de cuatro tiempos y 8 cilindros, si la presin media indicada Pi= 7,5 x 105 Pa, el grado de compresin =16,5:1m el volmen de la cmara de combustin Vc=12x10-5m3, la velocidad angular de rotacin del eje cigeal W=220rad/s, el rendimiento mecnico m=0,8, el gasto de combustible B= 1,02 x 10-2 kg/s y la densidad del diesel =0,85 g/cm3.Solucin: Ne=156 kW, KIV=85,57 mm33. Un motor diesel de 4 tiempos y de 4 cilindros desarrolla una potencia de 95kW a un rango de 2000 rpm y posee un consumo especfico de 300 g/kWh. El motor tiene una relacin de compresin de 16 y una relacin de corte de 2. Al principio del proceso de compresin el aire esta95kPay27C. TmeseencuentaCp=1,005yCv=0,718. determine:a. Temperaturas al final de cada procesob. Eficiencia trmicac. Cantidad inyectada en gramos por ciclo de trabajo.Solucin: T2=909,4 K, T3= 1818 K, T4= 791,7 K, t=61,4%, KIV=0,11 g.1. Determinarlapotenciaindicadaylapresinmediaindicadadeun motorDiesel de4cilindrosyde4tiempos, si lapotenciaefectiva Ne=110 kW, la velocidad angular de rotacin del eje cigeal W=157 rad/s, el gradodecompresin=16, el volmendelacmarade combustinVc=2,5x10-4m3yel rendimientomecnicom=0,84. Adems con un KIV= 48 mm3, una densidad de combustible =0,85 g/cm3. Determinar el consumo especfico del combustible.Solucin:Ni=130,95 kW, Pi=6,98 x105 Pa, b=1133,47 g/kWh. SISTEMA DE ENCENDIDOFrmulas:NpNs=VpVs=NsNpn=iDonde,Np= Devanado PrimarioVp= Voltaje del bobinado primario [V]Ns= Devanado SecundarioVs= Voltaje del bobina secundario [V]= Relacin de vueltas entre bobinados primario y secundario= Razn de entrega de alta tensinn= Revoluciones del Motor [rpm]l=largo del cable [m]i=cilindros del motor P=V.IC=I.tV=I.RR=Rc.l Donde,P= Potencia Elctrica [W]t= Tiempo [h]I= Intensidad de corriente [A]V= Voltaje [V]R= Resistencia []Rc= Resistencia del cable [/m]C= Capacidad [A.h] S=D24S=Superficie delncleo [cm]D= Dimetro del ncleo [cm]H=1,25 . I . NlH=Intensidad de campo creada por el primario[G]I=Intensidad de corriente [A]N= Nmero de espirasl= Longitud del bobinado [cm]=H . S . = Flujo magntico [Mx]= Coeficiente de permeabilidadE= . Nt . 108E (f.e.m) = Tensin de corriente inducida [V]t= tiempo [s]c=Dwell .90c= ngulo de cierre de la leva del ruptor []Dwell= ngulo Dwell =360ia=90- ca= ngulo de apertura de la leva del ruptor []Vb=Rb .IbRb= Resistencia del bobinado []Vb= Voltaje del bobinado [V]Ib= Intensidad del bobinado [A]tv=2 .60ntv= Tiempo invertido por la leva del ruptor [s]W=V .CW= Energa elctrica acumulada [Wh]f=n.i120f= Nmero de impulsos de encendido del motor [1/seg]EJERCICIOS RESUELTOS:1. Enlabobinadeencendidosecuentan300vueltasenel bobinado primarioysesabequelarelacinconel bobinadosecundarioes 1:80. En los cables de buja se mide una tensin de 20000V y se sabe que la bobina est entregando alta tensin a razn de 10000 veces por minuto. Determine:a. A qu revoluciones est girando el motor?b. El voltaje en el devanado primarioc. Lacorrientequecirculapor el cablebobina-distribuidor si ste presenta una resistencia de 6 k/m. (El cable mide 50cm). Calcule para un motor de 4 cilindros.Datos:i= 4Np= 300= 80Vs= 20000 VR=6 k/m= 10000=NsNp80=Ns300Ns=24000 vueltasn=in=100004n=2500 rpmNpNs=VpVsVp20000=30024000Vs=250 VVs=Is. RR=6km.(0,5m)R=3000 Vs=Is.R20000 V=Is .3000Is=6,67 A1. Calcular la tensin (f.e.m) que generar una bobina de encendido cuyo primario es de 4, el secundario tiene 20000 espiras, el tiempo de apertura de los contactos del ruptor es 0.0018 seg, el ncleo de la bobina tiene un dimetro de 25 mm y es de ferrita con un coeficiente de permeabilidad =80.Datos:D=25 mm = 2,5 cmI= 4AN=800=80t=0.0018 sl=15 cmSuperficie del ncleo:S=D24=3,1416(2,5)2 4=4,9 cm2Intensidad de campo creada por el primario:H=1,25.I.Nl=1,25 .4. 80015=266,66 GFlujo magntico creado por el primario:=H.S. =266,664,9(80)=104533,34 MxTensin de la corriente inducido en el secundario:E=.Nt .108E=104533,34 Mx(20000)0,0018 . 108E=11610 VEJERCICIOS PROPUESTOS:2. En un sistema de encendido convencional se utiliza una bobina cuyo devanado primario consta de 250vueltas conalambre grueso y aislado entre s. Se mide que el voltaje en el devanado primario es de 105 V y que en el voltaje enviado a las bujas es de 15000 V. a. Encuentre el nmero de vueltas del devanado secundario.b. La Relacin de vueltas entre el bobinado primario y secundarioSolucin: Ns= 35714 vueltas, =1431. Calcular lacorrientenecesariaparael arranquedeunmotor yla capacidad de las bateras si se usan 2 bateras de 12 V en serie. La potenciarequeridaparael arranquees de15000W, as comoel tiempo necesario para el arranque es de 10 seg.Solucin: I=625 A, C=1,74 Ah.2. Hallar elnmero de vueltas dadas en elbobinado secundario de la boninadeencendidonecesariaparaelevar el voltajede300Va 24000V. Se sabe que el bobinado primario posee 175 vueltas. Hallar tambin la corriente que circula por los cables de alta tensin sila batera tiene una capacidad de 50 Ah.Solucin: Ns=14000 vueltas, Is=0,625 Ah.3. Cul es la capacidad de una batera y la correinte necesaria ara el arranque de un motor, si se requiere una potencia de 8000W, usando 12V, en un tiempo de arranque de 7 segs.Solucin: C=1,29 Ah, I=666,67 A.4. Calcularel ngulodecierreyel ngulodeaperturadelalevade ruptor del sistema de encendido de un motor de 12 cilindros en V, de 4tiempos; si el Dwell es65%. Lapotenciamximadel motor se obtienea5250rpm. Ademsencuentreel tiempoinvertidoporla leva del ruptor en dar una vuelta.Solucin: c= 58,5, a=31,5, tr=0,022855. Calcularlaintensidaddecampoyel flujomagnticoquegenerar una bobina formada por 250 espiras que tienen una longitud de 12 cm, cuyo ncleo de ferrita tiene un dimetro de 2,5 cmy un coeficientedepermeabilidadde=80, si por el hilodelabobina circula una corriente de 5A. Adems se requiere conocer la tensin que generar la bobina si el tiempo de apertura de los contactos del ruptor es 0,002 segs.Solucin: H=130,208 G, =51041,67 Mx, E=6380,21 V.6. En un vehculo de competencia se sabe que la resistencia del bobinado es de 16 . Calcular:a. La tensin mxima en ese bobinado si laintensidad mxima admisible no pasa a 0,75 A.b. El ngulo de cierre y el ngulo de apertura de la leva del ruptor del sistema de encendido del motor que tiene 8 cilindros en V y 4 tiempos, el Dwell es 70%.c. El tiempo invertido por la leva del ruptor en dar una vuelta si la potencia mxima se obtiene a 5200 rpm.Solucin: Vb=12V, c=63, a=27, tr=0,02285 min.1. El fabricante de un vehculo afirma que la capacidad de la batera de dicho automotor es 55Ah. Se desea saber:a. Cuntas horas puede estar conectada la radio (7V, 6A) hasta que se descargue la batera?b. Cuntaenergaelctricahayacumuladaenlabateracargada completamente?c. Qutensinnecesitael filamentodeunabujaNGKconuna resistenciade30paraquelaintensidaddelacorrientedel filamento sea 0,5 A?Solucin: t=9,16 h, W=385 Wh, Vb=15V.1. La capacidad de la batera de un vehculo es de 60 Ah, la corriente que circula por el bobinado primario es de 6A, el voltaje de la batera es de 12V yelnmerodeespirasdelbobinadoprimarioes 30,se sabe tambin que el nmero de espiras del bobinado secundario es de 30000. Determinar:a. El tiempo que se demora la batera en descargarse completamente si el vehculo se encuentra en contacto asumiendo que solo el bobinado primario consume corriente.b. La energa elctrica acumulada en la baterac. El voltaje de salida de la bobina.Solucin: t=10h, W=720 Wh, Vs=12000 V1. En un motor de combustin interna, se desea saber el tiempo que se demora en descargarse una betera de 12V con 924 Wh de energa acumulada, se sabe que el bobinado primario utiliza 6A y el secundario 1,5 A de la bobina.Solucin: t=38,47 h.2. El motor de un turismo tiene el volumen de trabajo de un cilindro de 2,22 x 10-3m3, un dimetro del cilindro de 0,133 m y una velocidad media del mbolo de 9,6 m/s. Sus bujas utilizan 12V en el sistema de encendido y ofrecen una resistencia al salto de chispa de 0,05; el ngulo de cierre del platino es de 54. Determinar:a. La corriente utilizada por la bujab. La potencia utilizada por la bujac. El tiempo que est cerrado el platino.Solucin: I=240 A, P=2880 W, tv= 0,01 seg.1. Un motor de combustin interna de un vehculo de cuatro tiempos y cuatro cilindros tiene una velocidad angular de rotacin del eje cigeal de 150 rad/seg. Se sabe tambin que el tiempo de cierre del ruptor es de 0,015 seg. Determinar:a. ngulo de cierre en gradosb. Nmero de impulsos de encendido del motor.Solucin: c=64,4, f= 48 [1/seg]1. La batera de un vehculo a gasolina tiene una capacidad de acumulacin de energa elctrica de 324 Wh cargada al 100% y 12V, sesabetambinqueel vehculoposeeunmotorde6cilindros, el nmero de impulsos de encendido del motor es de 120 [1/seg] y el ngulo de cierre del ruptor en grados es 55. Determinar:a. Tiempo de cierre del ruptorb. Capacidad de la batera.Solucin: tv= 7,63 x 10-3 seg, C=27Ah.1. Calcular el flujo magntico que genera una bobina formada por 250 espiras que tienen una longitud de 10cm, cuyo ncleo de ferrita tiene dimetro de 3cm. Considrese un = 60 y que por cada hilo circula una corriente de 7A.Solucin: =92775 Mx.2. Una bobina elevadora de 12 a 19000 V y 60 Hz, tiene un ncleo de hierro que mide 75 mm x 25 mm. Se va a usar una densidad mxima de flujo de 3200 lineas /pulg2 (0,0496 Wh/m2).Calculelo siguientesiexiste unaprdidadereade9%debido al factor de ampliamiento de los laminados. Determinar:a. Vueltas del primario requeridasb. Vueltas por voltajec. Vueltas del secundario requeridasd. Factor de transformacinSolucin:Np=842335 vueltas, Vueltas por volt= 44,3 e/V, Ns= 532 vueltas, =6,3 x 10-4.20 pEJERCICIOS SOBRE BOMBAS DE INYECCINCaudal por embolada.-z n P gb. . . . 30zK V gbv. . 30000. .zVK bb. b= Caudal por embolada

,`

.|embmm3z= Nmero de cilindrosn= Nmero de revoluciones a las que gira la bomba de inyeccin (r.p.m.)g= Consumo figurado

,`

.|KWhg Densidad del combustible

,`

.|3dmKgP=Potencia (W)V=Volumen (mm3)Kb=Cantidad de combustible por litro de aire.Kv=CoeficienteSeccin de paso de tobera.-5200 . . . .. .p an z bf f= Seccin de paso de tobera (mm2)=Duracin de la inyeccin en gradosa= 2 para motores de 4 tiempos=Coeficientep=Presin de derrame (si no me da )Nmero de revoluciones de la bomba.-2nmotornbombanbomba=Nmero de revoluciones de la bomba (r.p.m)nmotor=Nmero de revoluciones del motor(r.p.m.)Dimetro del pistn.-nfd.4d= Dimetro del piston(mm3)Caudal de inyeccin.-Caudal= Caudal de inyeccin

,`

.|hdm3Cantidad inyectada en los motores de 4 tiempos.-60 . .2 . .n i Pe gKIVKIV=Cantidad inyectada en los motores de 4 tiemposPe=Potencia efectiva del motorPresin de derrame.-p=Presin de derrame(Pa)pi=Presin de inyeccin(Pa)pc=Presin de compresin(Pa)Volmen.-( )6210 4. . . z c dVc= Carrera del mboloPotencia.-1000. .vK n VP 1000000 .. . 60 . .aV z n KCaudalvpc pi p ( )6210 4. . . z c dV( )3 36210 48 , 810 44 . 12 . 15 .dm x VV EJERCICIOS RESUELTOS1. Determine el caudal por embolada que entrega una bomba de inyeccin lineal de 4 cilindros con el motor a plena carga sabiendo que las dimensionesdel pistnson15mmdedimetro, 12mmdecarrera, giraa 1500rpm conun consumo figurado de250g/KWhy conun combustible cuya densidad es 0,83 Kg/dm3, Kv= 4,8.Datos:z=4d=15mmc=12mmn=1500 rpmg=250 g/KWh 0,83Kg/dm3Kv=4, 810008 , 4 . .n VP W PKw PxP07 , 6106107 , 010008 , 4 . 1500 . 10 48 , 83 z n P gb. . . . 30 embmmbb397 , 91) 4 )( 1500 )( 83 , 0 () 07 , 61 )( 250 )( 30 (20 pzK V gbv. . 30000. .6) )( 82 , 0 )( 30000 () 5 )( 4 , 6494 )( 250 (55zz5200 . . . .. .p an z bf 2114 , 265200 ) 20 )( 65 , 0 )( 12 )( 2 () 1800 )( 6 )( 55 (mm ff22245 , 215200 ) 20 )( 8 , 0 )( 12 )( 2 () 1800 )( 6 )( 55 (mm ff2.Determinar la seccin de paso que se requerir en los inyectores para una bomba lineal que entrega un caudal por embolada de 55mm3 sabiendo que la duracin de la inyeccin dura 12 grados (medidos en el cigeal), el volumen es 6494,4mm3, gira a 1800 rpm, se usa un combustible de densidad 0,82Kg/dm3, el consumo figurado es de 250 g/KW.h; se trata de un motor lento y de 4 tiempos por ello se toma los siguientes coeficientes Kv=5 1=0,65 2=0,8Datos:b=55mm3r=12oV=6494, 4mm3n=1800 rpm 0,83Kg/dm3g=250 g/KWhKv=5 -Para inyectores de orificios1=0,65 2=0,8a= se asume 2-Para inyectores de tetn20 pEJERCICIOS PROPUESTOS3.De qu dimetro debern ser los orificios de los inyectores usados con una bomba rotativa en un motor dieselcon las siguientes caractersticas: consumo figurado de 280gKW.h, potencia de 54W, densidad del combustible0,83Kgdm3, 2100rpm, cuatrocilindros(motor), coeficiente parainyectoresdeorificios0,65, duracindeinyeccinde17o, ypse asume 20 para el motor que gira a ms de 1500 r/min.Solucin: d=0,102mm4. Que potencia se podr obtener de una bomba de inyeccin Dieselque entrega 45mm3 por cada embolada, donde el dimetro de los orificios de los inyectores es de 0,2mm con una seccin de paso de 24,5mm2, el dimetro del pistn es 17mm, la carrera 18mm, y es de 4 cilindros.Solucin: P=3,6Kw5. Paraunmotor de2tiemposdeterminesi eslento, normal, conauto traccin o turboalimentado si usa un combustible de densidad 0,82 Kgdm3 conunabombagirandoa2000rpm, conunconsumofiguradode250 gKW.h. El pistn tiene 12mm de dimetro, recorre 15mm.Usar la tablab- 60mm3=motores lentosb- 70mm3= motores normalesb- 80mm3=auto traccinb- 110mm3=turboalimentadosSolucin: Es un motor normal b=74,5mm36. Calcular la cilindrada de una bomba en lnea de cuatro cilindros de un dimetro de pistn de inyeccin de 5mm con una carrera de 8mm, adems calculeel nmeroderevolucionesparaunapotenciade0,0113Kwpara calcular el caudal por embolada con un consumo figurado de 250ggKW.h y una masa especfica degasleo de =0,83gcm3 y Kv=6. Solucin: V=6,2831x10-4 mm3 ;n=3000 rmin ; b=8,509x10-3mm3embol.7. Una bomba de inyeccin rotativa tiene un mbolo de dimetro de 11 mm, una carrera dentro del cilindro de 6mm, la bomba se utiliza en un motor de 6 cilindros.Si el motor funciona al doble de revoluciones que la bomba de inyeccin y son 2200 r/min y tiene un Kv de 5,5, un consumo figurado de 260 gKW.hy una densidad de 0,8 g/cm3. Calcular la potencia y la cantidad inyectada de diesel por carrera y por ciclo.Solucin: P=0,0206Kw; b=0,0304mm3embol; b=0,1825mm3ciclo.8. En una bomba de inyeccin en lnea de 6 cilindros con una cilindrada de 6,42x10-4 l y una masa especfica de diesel de 0,81 g/cm3 con un consumo figuradode245gKW.h, el motor cuentaconuninyector de toberay queremos calcular la seccin de paso de la tobera si n=1600 r/min, con una duracin de la inyeccin de 17o y =98.Solucin: f=1,14x10-3mm29.Enunabombadeinyeccindecuatrocilindrossedeseacalcular la seccin de la tobera de un inyector de orificios con una cilindrada de 6x10-4 l, con una masa especfica de 0,8 gcm3 un consumo figurado de 240 gKW.h, un nmero de revoluciones de 1400 revmin, un =16, una constante para inyectores de orificios de 0,65, una presin de derrame p=289 y el motor es de 4 tiempos con un Kv de 5,8.Solucin: f=1,72x10-3mm2 10. Determine la cantidad de combustible por litro de aire y la embolada de un motor diesel de 4 tiempos, de 6 cilindros si se conoce que el dimetro del cilindro de su bomba de inyeccin es de 15mm, la carrera es de 74mm, gira a3800rpm. Seconoceademsqueel consumofiguradoseaproximaa 300gKW.hy que la masa especfica de gasleo es de 0,82Kgdm3.Determine que tipo de motor es.Solucin: b=0.035dm3 , Es un motor normal de altas rpm.11. Al momento de calar una bomba de inyeccin, se ha descubierto que no es posible conocer la disposiciny orificios de la tobera, por lo que se pide que se calcule la seccin de paso de los inyectores en mm2, sabiendo que el valor de la duracin de la inyeccin a plena carga en grados del cigeal es de 17 grados, la presin de inyeccin es 52 y la de compresin es 32, se sabeademsqueel motor giraa2800revmin, esde4tiemposyde4 cilindros, el dimetrodel cilindrodelabombaes18mmylacarreraes 69mm, el motor es de auto traccin y el inyector es de tetn. Solucin: f=0,235mm212. Calcule el dimetro delinyector de un motor dieselde 4 tiempos y 4 cilindros si se conoce que tiene 2 orificios por inyector, se sabe que el motor gira a 3000 revmin, la presin de derrame es 21, la duracin de la inyeccin a plena carga es de 18 grados del cigeal, el consumo figurado es de 250 gKW.h, la masa especfica del gasleo es de 0,83Kgdm3 y el coeficiente Kv es 5,6.Calcule adems el caudal de inyeccin si el dimetro del mbolo es de 22mm y la carrera es de 81mm.Solucin: d=0,41mm ; Caudal=0,124dm3/h13. Se tiene una bomba lineal diesel instalada en un motor de 2 tiempos con barrido crter, se quiere saber cunto es el caudal por embolada en mm3 a plenacargasi el volumendelacmaradecombustindel motor esVc =7.8x10-5m3, la frecuencia de rotacin del eje cigeales n=2100 rpm, el gasto de combustible B=1.03x10-2Kgs, la relacin de compresin E=16, la presin media efectiva pe= 6,36x105Pa, el rendimiento mecnico es 0,75 y tiene 6 cilindros.(Kv=5,4 para motores de 2 tiempos con barrido crter).Solucin: b=81,9mm314. Calcular el caudal por embolada a plena carga en una bomba rotativa Roosa Mster si se sabe que el corte de inyeccin en el banco de pruebas lo realiza a 1140 rpm y est instalada en un motor diesel de 4 cilindros y 4 tiempos en donde la presin media indicada pi=6,8x105Pa, el poder calorfico inferior del combustible ainQ=41800KJ/Kg, el grado de compresin E=15, el volumen de la cmara de combustin Vc=2,5x10-4m3, el gasto de combustible B=6x10-3 Kgsy ele =0,4, calcule adems la seccin de paso de toberadelinyector y el caudaldeembolada.Use estos datos(a=2, =16, =0,80). Solucin: b=85,60 mm3 ; f=21,145mm215.Calcular el caudal por embolada a plena carga de una bomba rotativa Bosch si en su placa tenemos que a 1150 rpm realiza el corte de inyeccin en el banco de pruebas y est instalada en un motor diesel de 6 cilindros quetienelapresinefectivape=7,2x105Pa, el volumentotal del cilindro Va=7,9x10-4m3, el volumen de la cmara de combustin Vc=6,9x10-5m3, el rendimiento mecnicom = 0,78 y el gasto especfico efectivo de combustible esbe=0,23KgKW-hy el motor es de 4 tiempos.( =0,83Kg/dm3)Solucin :b=35.64 mm3SISTEMA DE LUBRICACINGrafico 1Calculo Del Flujom3s:Qac= 0,32*Ne Ne=potencia efectiva (KW)0.32= circulacin especfica del combustibleQ=A*vA=area de la seccion transversal de la tuberia (m2)v=velocidad con la que fluye el aceite (ms)CALCULO DE LOS COJINETESLuz mnima de aceite:Hmin hcri + htrab

Hmin=holgura mnima de la pelicula de aceite (m)Grafico 1(rolcar.com.mx)hcri=holgura critica de la pelicula de aceite (m) htrab= holgura de trabajo ( m)Holgura mnima de la pelcula de aceite(m):hmin=1-x =holgura radial (m)x=excentricidad relativaHolgura mxima de la pelcula de aceite(m):hmax=1+x Holgura radial(m):= 0.5 De ee = excentricidad ( mm) De= dimetro del eje ( mm)Coeficiente De Fiabilidad Operacional Del Cojinete:H = crhhmin1.5Coeficiente Adimensional De Carga:= nk 2maxKmax= presin mxima en el muon de biela (Pa) = holgura relativa ( mm)= d= viscosidad dinmica del aceite ( kPa.s)n= frecuencia de rotacion del rbol ( rps)Relacion de presiones maxima y media convencionales sobre el muon de biela: KmaxKm=xKmax=presion maxima convencional sobre el muon de biela (MPa)Kmax=presion media convencional sobre el muon de biela (MPa)Potenciaindicada ( ) KW: 3102 i n V PNh mii

Pmi=presion media indicada (Pa) n=frecuencia de rotacion del eje cigueal (rps)=Numero de tiempos del motori=Numero de cilindrosVh=volumen de trabajo del cilindro (m3)Vh=*D2*S4D=diametro del cilindro (m)S=carrera del cilindro (m)Potenciaefectiva ( ) KW: 3102 i n V PNh mei

Pme =presion media efectivaEl estado trmico del cojinete se caracteriza mediante la Temperatura media del aceite:tm.a = 2. . s a e at t +ta.e=temperatura de entrada del aceite del cojinete ()ta.s=temperatura de salida del aceite del cojinete ()CALCULO DE LA BOMBA DE ACEITECaudal del aceite que ingresa a los cojinetes

,`

.|hm3:c Ci d n C V 2n= frecuencia de rotacin nominal del cigeal (rpm) d= dimetro del muon del cigueall ( mm) C=constante del aceite (0.008 0.012) ic= numero de cojinetes Velocidad media del pistn:Cm=n*2*SS=carrera del cilindroCaudal de la bomba de aceite

,`

.|hm3:Vb = 1,7* VcCaudal terico de suministro de la bomba de aceite

,`

.|hm3:Vt = Vbnb1nb1=coeficiente v olumetricoCaudal que suministra la bomba de engranes

,`

.|hm3:Vb = 47*nb2*(de2-di2)*b*nnb2=coeficiente volumetrico de suministrode=diametro externo (m)di=diametro interno (m)b=longitud del diente (m)n=frecuencia de rotacion del cigueal (rpm)Dimetro externo:de=d+2*ad=diametro del circulo primitivoa=longitud del adendumDimetro interno:di=d-2*ba=longitud del dedendumEJERCICIOS RESUELTOS:1. Determinar el coeficiente de fiabilidad operacional del cojinete de biela, si se sabe que la holgura mnima y el espesor crtico de la pelcula de aceiteentreel cojineteyel ejeson6my3.1mrespectivamente. Ademshallar elcoeficienteadimensional decargasiesunmotor de combustin interna de 8 cilindros y de 4 tiempos con Ni = 180.96 kw, Pmi = 9.6 x 105 Pa, el dimetro del cilindro D = 0.1 m; y el recorrido del mbolo s = 0.09m , la presin mxima en el mun de biela kmax= 12 MPa, la holgura relativa = 0.1; la viscosidad del aceite = 0.18 kPa.sDatos:H= ?hmin = 6 mhcri = 3.1 m= ? D = 0.1 mi = 8 s = 0.09 m= 4 kmax = 15 MPaNi = 180.96 kw = 0.1Pi = 9.6 x 105 Pa = 0.18 kPa.sSolucin:a) Coeficiente de fiabilidad operacional del cojineteH = crihhminH = mm1 . 36 = 1.93b) Coeficiente adimensional de carga del cojinete, = ?Vh = 42s D

3102 i n V pNh miiVh = 4) 09 . 0 ( ) 1 . 0 (2n = i V pNh ii 2103Vh = 70.69 x 10-5 m3n = ) 8 )( 10 69 . 70 )( 10 6 . 9 ( 2) 96 . 180 ( 40003 5 5m x Pa xkwn = 66.6 rps= nk 2max= ) 6 . 66 )( . 180 () 01 . 0 ( 10 122 6rps s Pa Pa x= 2.491. En un motor de combustin interna de cuatro tiempos al momento de la combustin el pistn se desplaza con una velocidad media de 12 ms, el recorrido del mbolo es s = 0.08 m, el dimetro del mun del rbol es cigeal es 5.5 cm, el nmero de cojinetes en total es ic = 14 (Tomar en cuenta la constante c = 0.012). determinar:a) El caudal de aceite que ingresa a los cojinetes enm3h.b) El caudal de la bomba de aceite.c) El caudal terico de suministro de la bomba de aceite. Sib1 = 0.85 (coeficiente volumtrico).Datos:= 4Cm = 12 mss = 0.08 md = 5.5 cm = 55 mmic = 14c = 0.012Vc = ? m3hVb = ?Vt = ?Solucin :a) Caudal del aceite que ingresa a los cojinetes.Cm = 12 msn = rpmsrpsms msCm4500min 160. 75) 08 . 0 ( 2/ 122 c Ci d n C V 2Vc = (0.012) (4500 min1) (0.055)2 (14) . h 1min 60 Vc = 137.219 hm3b) Caudal de la bomba de aceiteVb = 1.7 VcVb = 1.7 x 1237.219Vb = 233.264 m3/hc) Caudal terico de suministro de la bomba de aceiteVt = LbbVVt = 85 . 0 264 . 233Vt = 274.428 hm3EJERCICIOS PROPUESTOS:1. En un motor de combustin interna de cuatro tiempos, 6 cilindros para su lubricacin posee una bomba de engranajes con un coeficiente volumtrico de suministro b2 = 0.85 y la frecuencia de rotacin del eje del cigeal =230rads. Lalongituddel dientees 10.2mm, el dimetrodel crculoprimitivoes36mmylosvaloresdel adendumy dedendum son 2.16mm y 2.64 mm. Calcular el caudal que suministra la bomba de engranajes.Solucin:Vb = 37 m3h2. La combustin producida en un motor de 6 cilindros y de cuatro tiempos con ciclo otto produce que el giro rotacional del mun de bancada y el cojinete tenga una holgura radial de = 16.25 m, una excentricidad relativa de x = 0.6. Determinar:a) El espesor mnimo de la pelcula de aceite entre el cojinete y el eje.b) El estadotrmicodel cojinetesi sesabequelastemperaturasdel aceite a la entrada y salida del mismo son tae= 85C y tas= 100C respectivamente.Solucin:hmax = 26 m; tma = 92.5 C1. Enunmotor decuatrotiempos, 8cilindros, larelacindepresiones mximas y medias convencionales sobre el mun de biela es KmaxKmc 1.77. El motor entrega una potencia efectiva Ne = 150.49 kw, el dimetro del cilindro es D=0.13 m, la relacin SD=1.08; el coeficiente adimensional de carga del cojinete es = 2.8, la viscosidad del aceite entre el cojinete y el mun = 0.17 kPa.s. Determinar: la frecuencia de rotacin del cigeal en rps ,la holgura relativa si Km = 8.5 MPa ySolucin:Pe = 7.14 x 105 Pa.; h = 28.33 rps; = 0.0342. Enlosdeunmotor fluyeaceiteal revsdelospropulsoresypor medio de tuberas 1.0 cm de dimetro con una velocidad de 5 ms cual es el flujo Q.Solucin: Q = 1.1780 m3. Se tiene un motor a gasolina en donde se desea saber cul es la relacin mnimaycrticadelosespesoresdelapelculadeaceitequeesel coeficiente de fiabilidad y se sabe que la excentricidad relativa es de 0.4 y un = 3.4 mm y el espesor crtico es de 0.75. Adems determinar la holgura mxima.Solucin: H = 2.72 1.54. En un motor de combustin interna para saber cul es el espesor mnimo de la pelcula de aceite se necesita saber la excentricidad relativa para los cojinetes para lo cualse tiene una presin mxima de 33 Pa. Una holgura relativa ( ) de 30 um, el aceite posee una viscosidad relativa de () 0.25 Pa.s, la velocidad angular del cigeal es de 170 r.p.s.Solucin:= 698.825. En un motor a gasolina en el cual el aceite entra a los cojinetes a una temperatura de 89C y sale de los cojinetes a105 C determinar cul es el estado trmico de los cojinetes es decir la temperatura media a la que se encuentran trabajando los cojinetes.Solucin:tm.a = 97C6. En un motor a gasolina se tiene y se necesita saber cuales elcaudal circunferenciadelabombayel caudal considerandoladescargade aceiteatravsdelasvlvulasdereduccinyvaciadoenel filtrode depuracinse tiene que el coeficiente es de 0.009 (c), la frecuencia de rotacin es de 15000 rpm, el dimetro del mun es de (0.006 m) y el nmero total de cojinetes de biela y bancada es de 8.Solucin: VC = 3.88 x 10-3 m3h;Vb= 8.16 x 10-3 m3h7. En los de un motor fluye aceite alraves de los propulsores y por medio de tuberas 2.0 cm de dimetro con una velocidad de 7 ms cuales el flujo Q.Solucin: Q = 2.199 m3s8. Calcular la holgura mnima y mxima en la zona cargada delcojinete, teniendodesplazamientos deleje delrbol d:2.2mm y excentricidad relativa x = 0.45 mm.Solucin: hmin= 1.21 mm; hmax = 3.19 mm 9. Calcular el coeficiente de fiabilidad operacional del cojinete en un motor donde eldesplazamiento deleje delrbolde: 2.5 mm y excentricidad relativa x: 0.5.Solucin: hmin = 1.25 mm; H = 1.67 1.5 10.Calcular elestado trmico delcojinete sise tiene que temperatura de entrada del aceite al cojinete tae: 85C, temperatura de salida del aceite del cojinete tas: 105C. Calcular la holgura mnima y mxima en la zona cargada del cojinete,teniendodesplazamiento deleje delrbol d: 2.3 mm y excentricidad relativa x: 0.65.Solucin: hmin= 0.805 mm; hmax = 3.795 mm; tma: 95C11.Calcular la velocidad circunferencial y el caudal de la bomba de aceite si tiene un coeficiente de la bomba de 0.008, frecuencia de rotacin nominal del cigeal de0.004, dimetrodel mun =125mmy nmero de cojinetes de biela y bancada ic= 8.Solucin: Vc= 1.28 x 10-4 m3h; Vb= 2.688 x 10-4 m3h12.En un motor que tiene una frecuencia de rotacin nominal del cigeal de 0.005, un coeficiente de la bomba de 0.009, dimetro del mun d: 120 mm y consta de 12 cojinetes. Calcular la velocidad circunferencial y el caudal de la bomba de aceite.Solucin: Vc= 3.24 x 10-4 m3h; Vb = 6.80 x 10-4 m3hSISTEMA DE REFRIGERACINGrafico 2Superficie de enfriamiento del radiadormm2 :t k QFR Q=calor que se entrega del motor al sistema de refrigeracion ( J )K=coeficiente de termotransferencia BTUm2K t=variacion de temperatura Densidad del aire Kgm3:aire=P0 106Raire*TmaireP0=presion atmosferica MPaRaire=constante del aire JKg.gradTmaire=temperaturab del aire( )Grafico 2 (almuro.net)Volumen de entrega de aire por medio del radiador al evacuarm3s:Vaire=GaireaireGaire=magnitud que expresa masa del gas KgSuperficie frontal de la pared del radiador m2:FR=VaireVuVu=velocidad del aire al frente del radiador msCantidad total de calor consumido en 1seg KW:Q0=QH*QC3.6QH=calor producido por el motor KJKgQC=coeficiente de calor de consumoCantidad de calor que se pierde necesariamente cuando el motor funciona y entrega al sistema de refrigeracin KW:Q1=C*i*D1+2m*nm*1C=constante de refrigeracioni=numero de cilind.D=diametro de la tuberia de circulacion de liquido mmm=coeficiente del aire n=frecuencia de rotacion de la bomba (rpm)=coeficiente de exceso de aireCantidad de calor que se produce en la combustin MJ:Qm1=Vc*EC*3Vc=volumen de consumo de combustible litEC=poder calorifico del combustible MJKg=densidad del combustible Kgm3Calor extrado por el agua de refrigeracinKJ :Q=m*Cp*t2-t1m=masa del agua (Kg)Cp=calor especifico KJKgKt2=temperatura superior Kt1=temperatura inferior KCantidaddecircuitosquesenecesitanparaevacuar el calor circuitosh:i=Qm1Va*4.19*t2-t1Qm1=cantidad de calor que se produce en la combustion (MJ)Volumende agua necesario para refrigerar el sistema Litros:V=Q*30.76*4Q=calor absorvido por el refrigerante (MJ) Cantidad de calor cedido por horaKJh:Q=V*i*4.19*t2-t1V=volumen de agua en el sistema de refrigeracion (lit)i=numero de veces que circula el refrigerante 1horat2-t1=diferencia de temperaturas ()Nmero de caloras absorbidas o eliminadas por el medio refrigerante caloriasseg:M=A*N*3*q-0.17641+1-nmA=fraccion de la energia no utilizableN=potencia (CV)q=consumo de combustible (Kg)nm=rendimiento mecanicoCoeficiente de transmisin de calor:K=va24+8.5vava=velocidad con que circula el aire atrave