Diagramme Sankey (document en espagnol)

PRÁCTICA MOTOR DIESEL

OBJETIVOS

Realizar un balance energético del motor (Diagrama Sankey). Elaborar las curvas características de velocidad y carga.

1. Balance energético del motor

En el balance energético, se debe analizar lo que entra y lo que sale al motor, para así determinar la eficiencia. En el motor ingresa el combustible, mediante el cual se puede calcular la potencia calórica, y lo que se obtiene es la potencia en el eje del motor, que se la puede cuantificar mediante la potencia al freno. Ésta potencia se puede calcular gracias a las mediciones que se obtienen en el freno hidráulico simulando diferentes cargas. A continuación se presenta un diagrama Sankey general del motor Diesel.

Las fórmulas que se necesitan para los diferentes cálculos se detallan en la tabla del final del documento. Además en el procedimiento de la práctica se explican las diferentes mediciones que se deben realizar.

1.1. Curvas de carga

Para obtener las curvas de carga del motor, se deben cumplir con las siguientes condiciones:

- Rpm fijas

- Se cambia la carga, pero se acelera el motor para mantener fijas las rpm.

Al aumentar la carga varían las revoluciones por minuto del motor, por lo que es necesario volver a acelerar al motor hasta obtener revoluciones constantes.

A continuación se presentan las curvas de carga generales para el motor, vale destacar que la potencia al freno, la eficiencia térmica y el consumo de combustible están a diferente escala.

1.2. Curvas de velocidad

Para obtener las curvas de velocidad, se deben tener los siguientes parámetros:

- Acelerador fijo

- Carga variable

Con el acelerador fijo y variando la carga, se obtienen diferentes revoluciones por minuto con cada una de las cargas.

A continuación se presentan las curvas de velocidad representativas para el motor diesel

1.3. Aplicaciones de las curvas

Con las curvas de velocidad se busca los puntos óptimos de funcionamiento, por ejemplo:

- Para transporte el (cec) debe ser mínimo.

- Para maquinaria pesada se busca (Torque) máximo.

- Para competencias se busca (Potencia) máxima.

Las curvas de carga sirven para analizar el comportamiento de los generadores AC.

1.4. Diferencia entre c.c (consumo de combustible) y cec (consumo especifico de combustible)

c.c. es el combustible que se consume en una unidad de tiempo.

cec relaciona el c.c respecto a la potencia al freno, es decir relaciona cuanto se gasta y cuánto se obtiene.

En las curvas de carga no se usa cec porque en motores para generadores eléctricos el cec más bajo podría resultar en un desperdicio de energía.

1.5. Freno hidráulico

El freno hidráulico es el que permite dar carga al motor, en su interior tiene un rodete que gira junto con el eje del motor y dos rodetes en cada una de las tapas, ingresa agua al freno hidráulico y se genera un torque por el choque del agua entre los álabes de los rodetes, la fuerza que realiza el torque es medida con el dinamómetro. Además para dar una carga variable se tiene unas compuertas que se abren o cierran respecto al rodete del eje, entonces si las compuertas están totalmente cerradas, no se da carga al motor, pero si las compuertas están totalmente abiertas es cuando mayor torque se genera, entonces se tiene carga máxima. La carga también se puede regular en base a la cantidad de agua que se permite ingresar al freno hidráulico. A continuación se presentan figuras representativas del freno hidráulico del laboratorio.

En las 3 figuras anteriores se pueden observar el rodete de la tapa del freno hidráulico.

Rodete del eje motriz

Compuertas que se cierran y abren en el rodete del eje motriz

Se observa las compuertas en el eje motriz y los ejes que salen, donde se conectan los engranes para regular la carga

Freno hidráulico

1.6. Procedimiento para la realización de la práctica.

1.6.1. Verificar los sistemas externos al motor. Se debe verificar que esté encendida la bomba de agua para alimentar con agua de refrigeración al motor. Se deben conectar las termocuplas a los termómetros digitales para la medición de las temperaturas en la salida de los gases de escape y salida del agua de refrigeración. En las siguientes figuras se observa la termocupla que mide la temperatura de los gases de escape.

Los cables de la batería deben estar correctamente conectados. Verificar que el nivel de combustible y de aceite sea el adecuado.

1.6.2. Abrir la válvula del agua de refrigeración, y controlar su caudal con la columna Reynolds, la válvula y la columna Reynolds se pueden observar en las siguientes figuras:

1.6.3. Se abre la válvula para el agua del freno hidráulico.

1.6.4. Se enciende el motor, para lo cual si el motor está frío es necesario colocar en la caja de entrada de aire Starting Fluid.

1.6.5. Cuando el motor ya esté encendido es importante controlar el acelerador para no forzar el motor. Por lo cual este debe ser ubicado a un tercio de su máxima posición. Además el motor debe tener un tiempo para estabilizarse.

1.6.6. Una vez estabilizado se procede a realizar la práctica para obtener las curvas de carga o las curvas de velocidad. Para lo cual se debe considerar lo siguiente:

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