85749991-volvo-fh16-d16g

“CÁLCULO TERMO ENERGÉTICO Y ANÁLISIS

DE LAS PROPIEDADES ENERGÉTICOS,

ECONÓMICAS, ECOLÓGICAS Y DINÁMICO-

TRACCIONALES DEL MOTOR

VOLVO FH16 –D16G-600”

INGENIERIA MECANICA- CARLOS REYES PAREDES Página 1

MOTORES DE COMBUSTION INTERNAUNIVERSIDAD NACIONALDE TRUJILLO

RESUMEN

Este proyecto tiene como finalidad conocer el comportamiento de los parámetros

energéticos que afectan el funcionamiento del motor, para de esta manera poder

utilizar de manera más racional el combustible disminuyendo el consumo específico y

aumentando, de alguna manera, la potencia y el torque del motor.

Se pudo constatar que el menor consumo específico efectivo del motor VOLVO FH16-

D16G.600 es de 213 [g/kwh] cuando el motor gira a 1900 rpm.



1. INDICE ANALÍTICO

4. Introducción 3

- Antecedentes 3

- El problema 3

Descripción 3

Justificación 3

Enunciado del problema 3

Hipótesis 3

Objetivo General 3

Objetivo Específico 3

5. Marco teórico 4

6. Materiales y Métodos 9

7. Cálculos, Resultados y Discusión 11

I. Parámetros de la sustancia de trabajo 11

II. Productos de la combustión 12

II. Cantidad total de los productos de la combustión 13

IV. Parámetros del medio ambiente y de los gases residuales13

V. Parámetros del proceso de admisión 14

VI. Parámetros del proceso de compresión 15

VII. Parámetros del proceso de combustión 16

VIII. Parámetros del proceso de expansión 18

IX. Comprobación de la temperatura de los gases residuales 19

X. Parámetros Indicados del Ciclo Operativo del motor 19

XI. Parámetros efectivos 20

XII. Principales parámetros constructivos del cilindro

y del motor 21

XIII. Parámetros energéticos y económicos del motor 22

XIV. Construcción del diagrama indicado 23

1. Inicio de la combustión 26

2. Combustión Visible 27

3. Proceso de Escape 28

4. Proceso de Admisión 32

GRAFICAS DEL DIAGRAMA INDICADO REAL 33

XV. Balance termo energético 38

XVI. Construcción de curvas características externas



de velocidad 39

CURVAS CARACTERÍSTICAS EXTERNAS

DE VELOCIDAD 44

XVII. Construcción de curvas características de carga del motor

47

CURVAS CARACTERÍSTICAS DE CARGA 49

8. Conclusiones 52

9. Recomendaciones 52

10. Referencias Bibliográficas 53

ANEXOS 54



2. INTRODUCCIÓN

• ANTECEDENTES

Tal como están de exigentes las regulaciones sobre la emisión de gases

contaminantes a la atmósfera, el construir mecánicas respetuosas con el entorno, es

un problema que se tiene que afrontar de la manera más eficaz para así tener un

sector del transporte medioambientalmente sostenible.

Los motores diesel tienen un alto consumo energético. Durante la combustión, la

temperatura es alta y hay un excedente de aire para garantizar que la combustión sea

casi completa.

En el presente trabajo se hace una evaluación de los principales parámetros que

caracterizan el comportamiento del motor.

• EL PROBLEMA

- DESCRIPCCIÓN

- Emisión de gases contaminantes a la atmosfera.

- Alto consumo energético.

- Desgaste de las partes del motor.

- Excedente de aire.

- Combustión incompleta.

- Regulación de bomba de inyección y de inyectores.

- JUSTIFICACIÓN

El presente trabajo ayudará en la aplicación de la teoría brindada en el curso de

motores de combustión interna y así obtener plantear una rigurosa reducción de

los gases de escape, con duras exigencias para todos los fabricantes.

- ENUNCIADO DEL PROBLEMA

“¿Es posible analizar y evaluar las propiedades energéticos económicas, ecológicas

dinámico-traccionales del motor VOLVO FH16 D16G-600 mediante el cálculo termo

energético?”



- HIPÓTESIS

“Si es posible analizar y evaluar las propiedades energéticos, económicos, ecológicos,

Dinámico-traccionales del motor basándose en el conocimiento de la teoría de los

motores durante su explotación que fundamente los diversos fenómenos que tienen

lugar en el motor durante su trabajo”

- OBJETIVO GENERAL

Obtener una reducción del consumo de combustible ya que es indispensable para la

economía de cualquier empresa, pero lo es mucho más cuando se trata de proteger el

medio ambiente.

- OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Determinar los parámetros indicados, efectivos y las pérdidas mecánicas del

motor.

2. Evaluar las curvas características de velocidad y de carga del motor.

3. Establecer las anomalías más importantes encontradas en el motor.

4. Trazar o construir el diagrama indicado del motor en las coordenadas PV y P y

las curvas características de carga.

5. MARCO TEÓRICO

Motores Turbo alimentados

Fundamento de los turbocompresores:

Para llevar a cabo la combustión completa de los hidrocarburos del combustible, es

necesario aportar la cantidad suficiente de oxígeno, el cual no está en cantidad

mayoritaria en el aire.

Cuanto más aire y combustible seamos capaces de introducir en los cilindros del

motor, mayor será la potencia que se podrá obtener, pero mayor será la masa de aire

necesaria para quemarlo; de esta necesidad surge la idea de los motores

sobrealimentados. La carga fresca entra al cilindro a una presión muchísimo mayor a



http://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtml


http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/falta-oxigeno/falta-oxigeno.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml

la presión de entrada del compresor, y por tanto la temperatura de entrada será

igualmente alta.

La sobrealimentación consiste en establecer a la entrada de los cilindros del motor una

atmósfera de aire con una densidad superior a la normal de forma que para un mismo

volumen de aire, la masa de ese aire es mayor; para ello se utilizan una serie de

accesorios que serán diferentes según el tipo de sobrealimentador que se utilice.

El turbocompresor o turboalimentador es básicamente un compresor accionado por los

gases de escape, cuya misión fundamental es presionar el aire de admisión, para de

este modo incrementar la cantidad que entra en los cilindros del motor en la carrera de

admisión, permitiendo que se queme eficazmente más cantidad de combustible. De

este modo, el par motor y la potencia final pueden incrementarse hasta un 35%,

gracias a la acción del turbocompresor.

Este dispositivo ha sido proyectado para aumentar la eficiencia total del motor. La

energía para el accionamiento del turbocompresor se extrae de la energía

desperdiciada en el gas de escape del motor, está compuesto de una rueda de turbina

y eje, una rueda de compresor, un alojamiento central que sirve para sostener el

conjunto rotatorio, cojinetes, un alojamiento de turbina y un alojamiento de compreso

Componentes de un Turbocompresor

El turbocompresor podría definirse como un “aparato soplador” o compresor de aire

movido por una turbina. Se puede considerar que está formado por tres cuerpos: el de

la turbina, el de los cojinetes o central y el del compresor, van acoplados a ambos

lados de los cojinetes.



http://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/gepla/gepla.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtml


http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml

Así, en uno de los lados del eje central del turbo van acoplados los álabes de la

turbina, y en el otro extremo los álabes del compresor. Los gases de escape, al salir

con velocidad hacen que giren los álabes de la turbina a elevadas velocidades, y ésta,

a través del eje central, hace girar el compresor que, a su vez, impulsa el aire a

presión hacia las cámaras de combustión.

Funcionamiento de un Turbocompresor

Tanto los álabes de la turbina como los del compresor giran dentro de unas carcasas

que en su interior tienen unos conductos de formas especiales para mejorar la

circulación de los gases. El eje común central gira apoyado sobre cojinetes situados

entre compresor y turbina, y también está recubierto por una carcasa. El eje y los

cojinetes reciben del propio motor lubricación forzada de aceite, que llega a la parte

superior del cuerpo de cojinetes, se distribuye a través de conductos en el interior y

desciende a la parte inferior. En otras palabras el turbo utiliza el lubricante del mismo

carter del motor.

En el cuerpo del compresor, el aire entra por el centro de la carcasa dirigido

directamente al rodete de álabes, que le dan un giro de 90° y lo impulsan hacia el

difusor a través de un paso estrecho que queda entre la tapa, el cuerpo central y la

pared interna del difusor. Este es un pasaje circular formado en la carcasa, que hace

dar una vuelta completa al aire comprimido para que salga tangencialmente hacia el

colector de admisión.



En el cuerpo de la turbina, los gases de escape entran tangencialmente y circulan por

un pasaje de sección circular que se va estrechando progresivamente y los dirige

hacia el centro, donde está situado el rodete de álabes de la turbina. Al chocar contra

los álabes, los gases hacen girar la turbina, cambian de dirección 90° y salen

perpendicularmente por el centro hacia el tubo de escape. El cuerpo de la turbina es

de fundición, o de fundición con aleación de níquel, y el rodete se suele fabricar en

aleaciones de níquel, de alta resistencia al calor.

Sistema de refrigeración o Intercooler

El problema del aumento del calor es consecuencia de la alta temperatura que se

alcanza en la cámara de combustión, del orden de los 3 000º C en el momento de la

explosión. Los gases de escape salen por los colectores con temperaturas cercanas a

los 1 000º C. Estos gases, que son los que mueven la turbina, acaban calentando los

de admisión, movidos por el compresor, muy por encima del valor de temperatura

ambiente. Esto se traduce en una dilatación del aire y pérdida de oxígeno en una

misma unidad de volumen, lo que hace que el excesivo calor de la mezcla en la

cámara de combustión eleve la temperatura de funcionamiento del motor, por lo que la

refrigeración tradicional del mismo resulta insuficiente.



La solución llega con la adopción de un sistema de refrigeración del aire de admisión,

por medio de un radiador enfriador aire-aire, conocido también como “intercooler”.

Esta refrigeración del aire de admisión hace posible el uso continuado del turbo y

dificulta enormemente la presencia de los efectos de detonación que se presentan con

gran frecuencia con el aire caliente, en cuanto los valores de sobrepresión son

importantes.

Como el régimen de giro del turbo depende de los gases de escape, y éstos a su vez,

del volumen de gas quemado, el turbo aumenta su presión de admisión sólo cuando

los gases quemados son abundantes, y son abundantes sólo cuando son recibidos en

las cámaras de combustión en suficiente cantidad. Es un problema de acoplamiento

que se produce a bajas vueltas del motor y que determina una lentitud de respuesta

del turbo, problema que se agrava además ante la necesidad de una baja relación de

compresión por las causas antes explicadas.

Este es un fenómeno que se está investigando y cuya solución pasa por un turbo que

se mueva al compás del régimen de giro del motor, que tenga muy poca inercia y sea

de tamaño reducido; además de ser muy sensible al paso de los gases, acelerando y

desacelerando con gran rapidez. Otra solución, que ya comienza a desarrollarse, es la

creación de turbinas con álabes de inclinación variable, pero al fin y al cabo son

soluciones que aún no se han implantado en serie debido a los altos costos de

producción.



EL GRUPO VOLVO

Volvo es uno de los principales fabricantes de camiones pesados y motores diesel del

mundo. El Grupo Volvo ofrece una amplia gama de soluciones personalizadas en lo

que respecta a la financiación, leasing, seguros y mantenimiento, así como a los

sistemas completos de transporte diseñados para el tráfico urbano.



El motor volvo de 16 litros en líneaCelebra 25 años de máximo Rendimiento

1987 F16: Motor de 16 litros en linea de diseño unico. 470 CV / 2015 NM1993 D16A: Extraordinario motor con 520 CV e inyeccion electronica de combustible2006I-SHIFT: El sueño de todos los conductores. Motor D16 con caja de cambios I-SHIFT.2009700CV: Lider en rendimiento. Una vez mas potentey con consumo eficiente.201225 años: el nuevo Volvo FH16 750, rendimiento a mayor velocidad

Volvo, entre las diferentes gamas y modelos más significativo, presenta 6 modelos de

camiones: FL, FE, FM, FMX, FH y FH16.

VOLVO FH 16

En lo más alto de la gama Volvo de camiones se encuentra el FH16, la elección más

lógica para los transportes más exigentes y de grandes kilometrajes como pueda ser el

internacional. Organizada alrededor de cabina dormitorio, Glogetrotter y Globetrotter

XL, la gama se decanta por el impresionante motor D16G, que ofrece potencias de

540, 600 y 700 CV, con pares máximos de 2.650, 2.800 y 3.150 Nm, y todo ello con la

caja de cambio I-Shift en combinación, si bien el profesional también puede inclinarse

por lo manual de 14 velocidades.

GRAFICAS DE POTENCIA Y PAR

La filosofía de Volvo siempre ha sido la creación de los mas eficientes y capaces línea

de conducción. Uno en el que se transfiere la potencia a la carretera de forma rápida y

fiable, sin importar la superficie.Este enfoque ha permitido aumentar los niveles de

rendimiento de la Volvo FH16 600 a una nueva industria alta y sin comprometer la

durabilidad o el consumo de combustible.



En el programa de motores que nos presenta volvo en su pagina oficial podemos

encontrar datos y graficas del motor mas adecuado para un determinado negocio. Se

consulta la potencia y el par, nos muestra tambien combinaciones economicas para

ahorrar más combustible.

En dicho programa para el motor D16G600 se pueden visualizar las siguientes

graficas de la potencia y el par:

Curva Potencia vs r/min

Curva Par vs r/min

RENDIMIENTO ENERGETICO

El motor Diesel constituye actualmente la fuente de energía dominante en los

vehículos comerciales pesados. El motivo principal por el que se utiliza esta tecnología

es su eficiencia superior debido a la combustión a alta presión y altas temperaturas.

El índice de eficiencia máxima de un motor diesel moderno, es decir, su capacidad de

convertir el contenido energético del combustible en trabajo útil, es de alrededor del 45

por ciento, y existe potencial para mejorarlo aún más. Si se compara con el camión

que realizaba tareas de transporte similares en la década de los setenta,

comprobamos que el consumo de combustible se ha reducido en aproximadamente un

40%. Sin embargo, en Volvo Trucks se está trabajando para mejorar esta eficiencia en

un 1% anualmente.

Emisión de los camiones

En lo que respecta a las emisiones de vehículos, existen cuatro ingredientes

principales en los gases de escape que tienen un efecto negativo en la salud y el

medio ambiente: óxidos de nitrógeno, partículas, hidrocarburos y monóxido de

carbono. Las emisiones de estas sustancias están reguladas estrictamente en la

mayoría de los países y los límites de las cantidades que puede emitir cada vehículo

se están reduciendo constantemente.



En los vehículos diesel de transporte pesado, el objetivo principal se centra en los

óxidos de nitrógeno y las partículas.

El siguiente gran paso en las emisiones será la normativa Euro VI en 2013, que

reducirá las partículas un 50% y las de NOx un 80% en comparación con la normativa

Euro V.

RETOS DEL TRANSPORTE DE LARGO RECORRIDO

Contar con un camión que se adapte a sus requisitos concretos y a su

forma de trabajar.

Poder confiar en un servicio de mantenimiento y reparaciones rápido y

cualificado, donde y cuando lo necesite.

Estar seguro de sacar el máximo partido a cada litro de combustible

Cumplir con las nuevas normativas medioambientales.

Reducir el riesgo de que se produzcan accidentes o incidentes de otro tipo.

Identificar formas de mejorar la eficacia de su operación de transporte de

largo recorrido.

Poder contar con el apoyo y compromiso del concesionario mucho después

de la compra del camión.

Conseguir conductores profesionales y con experiencia.



Contar con un camión que este siempre preparado para realizar el trabajo

al que está destinado.

VOLVO FH16 D16G

El FH16 puede considerarse como el buque insignia de Volvo, un gran camión capaz

de realizar las operaciones de transporte más exigentes, especialmente sobre grandes

recorridos. No importa cuál de los modelos elija, tanto sea el rígido como la tractora, la

mecánica siempre responderá eficientemente; el Rey del transporte pesado cuenta

con el motor más potente del mercado.



MEDIO AMBIENTE

Volvo es la primera empresa que cuenta con una fábrica sin CO2, aportando

continuamente soluciones técnicas, hasta convertirse en líderes en la fabricación de

camiones pesados para el sector del transporte medioambientalmente sostenible.

Los motores diesel tienen un alto consumo energético. Durante la combustión, la

temperatura es alta y hay un excedente de aire para garantizar que la combustión sea

casi completa.

Los niveles de hidrocarburos y de monóxido de carbono son bajos en comparación

con los niveles de los motores de gasolina. Este impacto medioambiental procede

principalmente de los gases de escape de los motores.

Será este año, en octubre, cuando en Europa entre en vigor la legislación Euro 5 que

impone una normativa rigurosa para la reducción de los gases de escape, con duras

exigencias para todos los fabricantes. Estos tendrán que ajustar sus motores y reducir

las emisiones de Oxidos de Nitrógeno (NOx) de 5 a 3.5 g/kWh, es decir, un 30%. Las

emisiones de partículas (PM) de 0.1 a 0.02 lo que corresponde a una reducción del

80%.

CONSUMO Y ECONOMIA

La reducción del consumo de combustible es indispensable para la economía de

cualquier empresa, pero lo es mucho más cuando se trata de proteger el medio

ambiente.



Tomando como punto de comparación un camión para transporte pesado de 1980, los

nuevos motores reducen el consumo de combustible en un 30%.

El programa de optimización de emisiones está sujeto a una serie de factores,

independientemente de la elaboración de los motores con tecnología avanzada.

Influyen en el conjunto elementos como un diseño frontal eficiente en que el aire fluye

con mayor libertad oponiendo la menor resistencia, la carga, principal responsable de

consumo por tonelada y milla o kilómetro, el equipamiento y las condiciones

meteorológicas.

SEGURIDAD

La seguridad es algo más que diseñar cabinas más resistentes a los impactos, El

trabajo desarrollado en seguridad vial incluye la prevención de accidentes y la

reducción de las lesiones.

MOTOR FH16 D16G - 600 cv

La facilidad de conducción es de gran importancia aquí y lo que caracteriza a los

motores diesel de seis cilindros en línea de Volvo es que su potencia de tracción se

aplica inmediatamente, desde la velocidad de ralentí. El flujo de potencia es uniforme y

el par máximo se mantiene en una amplia gama de revoluciones. Gracias a estas

propiedades, los motores ahorran combustible y las cajas de cambios son muy fáciles

de utilizar.

Elevada fiabilidad y reducción del consumo de combustible

Cuando se trata de cilindradas de motor grandes y potencias altas, el motor de seis

cilindros ofrece ventajas bien diferenciadas. Con siete cojinetes principales para

distribuir las fuerzas operativas, los motores combinan presión máxima con máxima

transmisión de potencia.



Los motores diesel de Volvo están equipados de serie con turbocompresor e

intercambiador de calor. Cuentan con una culata de una sola pieza, árbol de levas

en cabeza y cuatro válvulas por cilindro. Los inyectores bomba centrados dan como

resultado una inyección increíblemente rápida y bien controlada con una distribución

simétrica del combustible en la cámara de combustión.

D16G: el más potente del mercado

La “fuerza bruta” del turbodiesel en línea se ha mejorado para crear el D16G y cumple

la normativa Euro 5. El D16G está disponible en tres variantes de potencia: 540, 600 y

700 CV. Estos motores se caracterizan por su imparable transmisión de potencia en

todo momento. Elevada potencia de motor cuesta arriba y gran potencia de frenado

cuesta abajo: las pendientes se aplanan y se alcanzan elevadas velocidades de

crucero.

El par se aplica directamente desde el arranque, lo que da como resultado una

excepcional facilidad de conducción con un

flujo uniforme de potencia. El par máximo es de 2.650, 2.800 o 3.150 Nm,

dependiendo de la variante de motor. Si tenemos en cuenta el rendimiento disponible

para su uso inmediato y las masas máximas en combinación para las que se ha

fabricado el D16G, Hay que concluir que estos motores tienen un consumo de

combustible especialmente bajo

6. MATERIALES Y MÉTODO

Especificaciones Técnicas el motor:

VOLVO FH16 D16G-600



Principales Características del motor

MOTOR D16G600Combustible GasóleoPotencia Máxima 600 CV (441 kW) a 1900 rpmPar Máximo 2800 Nm a 1000 - 1500 rpmNumero de cilindros 6Relación de compresión 17,3 : 1Cilindrada 16,1 dm3

Carrera del pistón 165 mmDiámetro 144 mm

Otras características

Chasis 4x2, 6x2, 6x4, 8x2, 8x4 Caja de cambios I-Shift , Manual, range de 14 velocidadesFreno motor EPG, VEB+, 425 kW de potenciaGama económica de revoluciones 1000 – 1500 rpmPotencia de frenado del regulador de gases de escape

230 kW, (2200 rpm)

Potencia – VEB+ 425 kW, (425 kW)N° de filtros de aceite 2 de flujo completo

1 de derivaciónVolumen de cambio de aceite, incluido el filtro 42 LSistema de refrigeración, volumen total 48 LSalida de potencia con el vehículo parado 1000 NmSalida de potencia con el vehículo en movimiento 650 NmRelación de salida de potencia 1,26 : 1Intervalo para el cambio de aceite 100000 km o una vez al año con VDS4



7. CÁLCULO, RESULTADOS Y DISCUSIÓN:

CÁLCULO TÉRMICO DEL MOTOR DIESEL TURBOALIMENTADO VOLVO D16G600

CON ENFRIAMIENTO INTERMEDIO DE AIRE

Realizamos el cálculo térmico del motor diesel Volvo D16G600, de cuatro tiempos

turboalimentado y con enfriamiento intermedio del aire.

Datos de partida:

- potencia nominal: 600 CV

- numero de revoluciones nominales: n =1900 rpm

- numero de cilindros: i= 6

- cámara de combustión de un motor de inyección directa



- relación de compresión: =17.3

Datos asumidos:

- = 2.2

- Tk = 355 K

- Tr = 790 K

I. PARAMETROS DE SUSTANCIA DE TRABAJO:

a) Composición gravimétrica: (como mínimo 45% de cetano)

Elegimos a composición del combustible diesel usando la tabla Nº 1

COMBUSTIBLE

COMPOSICIÓN ELEMENTAL Masa Molecular (Kg. /Kmol)

Poder Calórico Bajo (Kcal. /Kg.)

C H O

DIESEL 0,87 0,126 0,004 180-200 10150

Tabla 1: Características de los combustibles líquidos para los motores de combustión interna.

b) Poder calórico bajo del combustible:

Formula de Mendeleyev:

Hu = 33,91 C + 125,60 H -10,89 (O-S) -2,51 (9 H +W); W: vapor de agua

Hu = 42,44 [MJ/Kg.]

c. Los parámetros de la sustancia operante:

Cantidad de Kmoles de aire para quemar 1Kg de combustible

Lo = 1/0,208 (C/12 +H/9 –O/32) = 0,42 [Kmol/Kg.]

lo = 1/0,23 (8C/3 +8H -O) = 14,4522 [Kg. aire/Kg. comb]

d. Coeficiente de exceso de aire ():



Velocidad constante

La disminución de hasta ciertos límites posibles disminuye las dimensiones del

cilindro y por consiguiente aumenta la potencia por unidad de cilindrada del motor

diesel, pero simultáneamente la rapidez térmica del motor especialmente de las piezas

del grupo cilindro pistón crece. Aumenta el humeado de los gases de escape. Los

mejores prototipos modernos de motores diesel de aspiración natural, trabajan de

manera estable en el régimen nominal sin sobrecalentamiento significativo con un de

1,4 – 1,5 aspiración natural y la de los motores diesel turboalimentados a 1,6 - 1,8

Se asume = 1.7

Calculamos

M1 = Lo = 1,7 (0,42) = 0,706 [Kmol de carga fresca / Kg. combustible]

II. PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN

Mco2 =0,870/12 = 0, 0725 [Kmol CO2/ 1Kg Comb]



MH2O= H/2= 0,063 [Kmol H2O/ Kg. Comb]

MO2 = 0,208(-1) Lo = 0,208 (1.7-1)0,42

MO2 = 0, 06046 [Kmol O2/ Kg Comb]

MN2 = 0,792 (Li) = 0,792 (1, 7)(0,5) = 0,559112 [Kmol N2/ Kg Comb]

III. CANTIDAD TOTAL DE LOS PRODCUTOS DE LA COMBSUTIÓN

M2 = M CO2 + M H2O + M O2 + M N2

M2 = 0, 0725 + 0,063 + 0, 06046 +0, 6732

M2 = 0,75507 [Kmol Prod. Comb. / Kg Comb]

IV. LOS PARÁMETROS DEL MEDIO AMBIENTE Y DE LOS GASES

RESIDUALES

- Po = 0,1 MPpa = 1 bar

- To = 293 K

Si no tiene intermolecular, el turbocompresor es de baja presión

= Pk /Po

- Asumo =2,2



- Pk = (Po) = 2,2 (0,1)

Pk = 0,22 MPa

- Tk = -

De acuerdo a los datos experimentales el índice politrópico de compresión del aire en

el compresor (nk) y en función del grado de enfriamiento con el intermolecular.

I. Para los compresores a pistón: nk = 1,4 – 1,6

II. Para los compresores volumétricos: nk = 1,55 – 1,75.

III. Para los compresores centrífugos y axiales: nk = 1,4 – 2,0.

Seleccionamos: nk = 1,65

Tk = -

355K (= 82º C) = 399.72 - = 44,7251º C

Observación: Internacionalmente se sabe que la temperatura del aire que ingresa al

cilindro del motor no debe ser en extremo. Para los motes diesel turboalimentados no

mayor de 100º C entonces, podemos asumir que el sistema de refrigeración

(intermolecular) absorbe una temperatura de 44,7251º C.

La temperatura y la presión de los gases residuales podemos configurarlos

considerando que el valor suficientemente alto de la relación de compresión del motor

diesel permite que durante la turbo alimentación del régimen térmico del motor

aumente y aumenten también los valores de Tr y Pr por eso podemos asumir que para

los motores diesel turboalimentados.

- Tr = 790 K



- Pr = 0, 75 Pk = 0,75 (0,22) = Pr = 0,165 [MPa]

V. PARÁMETROS DEL PROCESO DE ADMISIÓN:

La temperatura de calentamiento de la carga fresca para el motor en estudio no tienen

un dispositivo especial para el calentamiento de la carga fresca; sin embargo, el

calentamiento de la craga del motor, turboalimentado a cuenta de la disminución de la

caída térmica entre las piezas del motor y el aire sobrecalentado constituyen una

magnitud de calentamiento que se reduce por esto para el motor diesel

turboalimentado normalmente se elige la temperatura entre 0 y 10º C y considerando

las condiciones ambientales propias de Trujillo podemos seleccionar = 0 – 10º C.

La densidad de la carga en la admisión podemos nosotros calcularlos del siguiente

modo:

- ;

= 2.1593 [Kg/m3]

- Las pérdidas de presión en la admisión es:

0,02204 MPa

- Presión al final de la admisión:

Pa = Pk -



Pa = 0,22 – 0,02204

Pa = 0,197955 Mpa

- El coeficiente de los gases residuales:

0,023387

- Ta =

Ta =

Ta = 374,7125 K

- Eficiencia volumétrica:



= 0,90898

VI. PARÁMETROS DEL PROCESO DE COMPRESIÓN :

- Del grafico 25: Para Ta = 374,6466 K y 17.3 : k1 =1,363

- Pc = Pa

Pc = 0,197955

Pc = 9,6388 MPa

- Tc = Ta

Tc = 374,7125

Tc =1054,6514 K

- Según tabla 5: para Tc = 1054,4661 ºC: = 22,67927[KJ/Kmol]

- Según tabla 8: para Tc = 1054,4661 ºC y : = 24,07054 [KJ/Kmol]

-



22,7106 [KJ/Kmol]

VII. PARÁMETROS DEL PROCESO DE COMBUSTIÓN:

- Coeficiente teórico de variación molecular:

- Coeficiente de variación molecular

- El poder calórico inferior de la mezcla operante:

=

- El calor específico molar medio de los productos de la combustión, trabajando

en el rango de 1501 a 2800º C:



Tz

TproductosmCv

0

= 23,847 +1,833 Tz [KJ/Kmol ºC]

= +8,314

= 32,161 + 1,833 Tz [KJ/Kmol ºC]

- Temperatura Tz

El coeficiente de utilización del calor , para los modernos motores diesel con cámara

de combustión no divididas o de inyección directa y con una adecuada organización de

la formación de la mezcla se puede asumir para los motores de aspiración natural

diesel = 0,82 y para motores turboalimentados teniendo en cuenta que se acompaña

con una elevada carga térmica y con la generación de mejores condiciones para el

desarrollo de la combustión = 0,86. El grado de elevación de la presión en los motores

diesel depende fundamentalmente de la magnitud del suministro cíclico de

combustible, con el propósito de disminuir las cargas gásicas sobre las piezas del

mecanismo biela-manivela, es conveniente tener máxima presión de combustión no

mayor de 15 MPa en relación con esto es conveniente asumir para los motores diesel

de aspiración natural =2 y para los motores turboalimentados =1,5.

- Asumo =1,5 y =0,86



- = 0,86() = 50,516 [MJ/Kmol]

- =[22,71106+8,314(1,5)]781,6514 = 27 475,2544 [KJ/Kmol]

- 2270() = 2270(1,5-1,068) = 980,6471 [KJ/Kmol]

- =1,068 (32,161+1,833tz)tz

= 33,32 tz +1,8992tz2

- 1,8992tz2 +33,32 tz -69735

tz = 2123,1699º C Tz=2396,3299 K

- La relación de expansión previa:



- Pz =

Pz = 1,5(9,738804)

Pz = 14,4582 MPa

VIII. PARÁMETROS DEL PROCESO DE EXPANSIÓN:

-

=

= 10,69374

- Del gráfico 30: Para Tz = 2396,3299 y =10,69374; k2 = 1,259

-

Pb =

Pb = 0,73188 MPa

-



Tb =

Tb = 1297.1853K

IX. COMPROBACIÓN DE TEMPERATURA DE LOS GASES RESIDUALES

ASUMIDA INICIALMENTE

-

Tr =

Tr = 789,4960 K

- Tr calculado > Tr asumido x (0,95)

789,4960 > 790(0,95)

789,4960 > 750,5 (Se cumple)

Determinando el porcentaje de error:

1-TrcalculadoTrasumido×100=0,064

% de error=0.064X. PARÁMETROS INDICADOS DEL CICLO OPERATIVO DEL MOTOR

DIESEL TRUBOALIMENTADO



- La presión media indicada:

= 2,0390 MPa

- Factor diagramático: 0,92 < <0,97, Asumo = 0,96

- Pi = 0,96(2,0390)

Pi = 1,9574 MPa

- Rendimiento indicado:

=

=0,5774

- Consumo específico indicado de combustible (gi)



=

=146,927 [gr/Kwh]

XI. PARÁMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR TURBOALIMENTADOS:

- La presión media de las pérdidas mecánicas:

Pm = 0,105 +0,012Vp; donde Vp === 10.45m/s

Pm = 0,105 +0,012(10.45)

Pm = 0,2304MPa

- Presión media efectiva:

Pe = Pi –Pm

Pe = 1,95744-0,2304

Pe = 1.72704 MPa

- Rendimiento mecánico y efectivo:

=

= 0,8823

-



= 0,5774(0,8823)

= 0,5094

- Consumo específico de combustible:

=

= 166,5283 [gr/Kwh]

XII. PRINCIPALES PARÁMETROS CONSTRUCTIVOS DEL CILINDRO Y DEL

MOTOR:

- La cilindrada del motor:

=

= 16,1274 Lts revisar



- El diámetro y la carrera de los motores diesel se expresa generalmente bajo la

siguiente condición (S/D)>1. Sin embargo, la reducción de esta relación para los

motores Diesel así como para los motores a gasolina disminuye la velocidad del pistón

y aumenta el rendimiento mecánico por esto es conveniente que en los cálculos de

diseño se asuma la relación (S/D)> 1 en este caso el diámetro debe ser igual a:

D = 100 x

Asumiendo (S/D)=1,145

D = 100 x

D = 144,0127mm

- Área del pistón:

A =

A =



A= 16288,882mm2

XIII. PARÁMETROS ENERGÉTICOS Y ECONÓMICOS DEL MOTOR

TURBOALIMENTADO

Después de haber precisado los principales parámetros constructivos del cilindro y del

motor se calcula definitivamente lo siguiente:

- Ne =

Ne =

Ne = 441 Kw

- Me =

Me =

Me = 2216.6053 Nm

- Me max = 285,7142 Kgm

Me max = 2800 Nm

- Km =

Km =

Km = 1,2632

- NeL =



NeL =

NeL

- Gc = Ne ge

Gc = 441 (166,5283)

Gc = 73438,969 [gr/h]

XIV. CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA INDICADO REAL DEL MOTOR

TURBOALIMENTADO:

Pr = 0,165 MPa

Pa` = 0,197955 MPa

Pb` = 0,73188 MPa

Pc` = 9,6388 MPa



Pz` =14,4582 MPa

Vc`= Vz` =0,1553 Lts.

Va` = Vb` = 2,6879 Lts.

= 1, 5

= 1, 61777

= 10, 6937

= 17, 3

i = 6

iVh =16,1274 Lts.

Vh = 2, 6879 Lts.



- Tramo a`c`: PVn1 = k1

- k1 = Pa`Va`n1 = 0,197955 (2,6879)1,363

k1 = 0,761828

- Para valores intermedios entre a`y c`: Px1Vx11, 363 = 0,761828

PUNTO

(Vx1)(Lts)

(Px1)(Mpa)

a' 2.68790192

0.19795492

2.63725128

0.20315489

2.58660064

0.20859632

2.53595001

0.21429549

2.48529937

0.22027013

2.43464873

0.22653959

2.38399809

0.233125

2.33334746

0.24004953

2.28269682

0.24733858

2.23204618

0.25502007

2.18139554

0.2631248

2.13074491

0.27168673

2.0800942 0.280743

7 46 2.0294436

30.290336

71 1.978793 0.300512

89 1.9281423

60.311323

72 1.8774917

20.322827

07 1.8268410

80.335087

83 1.7761904

50.348179

1.72553981

0.36218299

1.67488917

0.37719313

1.62423853

0.39331554

1.5735879 0.4106713

1.52293726

0.42939918

1.47228662

0.44965891

1.42163599

0.47163519

1.37098535

0.49554269

1.32033471

0.52163227

1.26968407

0.55019875

1.21903344

0.58159078

1.1683828 0.61622347

1.11773216

0.65459465

1.06708152

0.69730611

1.01643089

0.74509163

0.96578025

0.79885443

0.91512961

0.85971797

0.86447898

0.92909581

0.81382834

1.00878956

0.7631777 1.10112851

0.71252706

1.20917327

0.66187643

1.33701988

0.61122579

1.49026644

0.56057515

1.67675214

0.50992451

1.90777112

0.45927388

2.20015365

0.40862324

2.58002232

0.3579726 3.09000752

0.30732196

3.80422959

0.25667133

4.86267742

0.20602069

6.56139715

c' 0.15537005

9.638804

- Tramo b`z``: PVn2 = k3

- k3 = Pb`Vb`n2 = 0,731880 (2,6879)1,259

k3 = 2.541392

- Vz`` = (k3/Pz``)(1/n2)

Vz`` = (2,541392/14,4582) (1/1,259)

Vz`` = 0,251353 Lts.

- Para valores intermedios de z`` y b`: Px3Vx31, 259 = 2,541392

PUNTO (Vx3)(Lts)(Px3)(Mpa)

z''0.2513527

914.45820

6

0.3000837

711.56706

77

0.3488147

59.570721

63

0.3975457

48.117891

39

0.4462767

27.018105

1

0.49500776.159637

33

0.5437386

85.472872

03

0.5924696

74.912300

77

0.6412006

54.446990

56

0.6899316

34.055223

26

0.7386626

13.721327

83

0.78739363.433729

02

0.8361245

83.183702

05

0.8848555

62.964553

29

0.9335865

42.771066

66

0.9823175

32.599120

78

1.0310485

12.445418

59

1.0797794

92.307292

93

1.1285104

72.182564

32

1.1772414

62.069435

38

1.2259724

41.966411

4

1.2747034

21.872239

79

1.32343441.785863

44

1.3721653

91.706384

36

1.4208963

71.633035

13

1.4696273

51.565156

24

1.5183583

41.502177

93

1.5670893

21.443605

61

1.61582031.389007

95

1.6645512

81.338007

18

1.7132822

71.290271

14

1.7620132

51.245506

65

1.8107442

31.203453

99

1.8594752

11.163882

37

1.90820621.126585

97

1.9569371

81.091380

77

2.0056681

61.058101

7

2.0543991

41.026600

33 2.1031301 0.996742

3 82

2.1518611

10.968408

23

2.2005920

90.941486

95

2.2493230

70.915879

48

2.2980540

60.891495

29

2.3467850

40.868251

81

2.3955160

20.846073

62

2.4442470.824891

68

2.4929779

90.804642

7

2.5417089

70.785268

51

2.5904399

50.766715

64

2.6391709

40.748934

76

b'2.687901

920.731880

37

1. Inicio de la combustión (tramo c-d): Px1=k2/Vx2nk

- Asumido: nk = 1,42 , donde nk > (n1 =1,363)

- Vc = Vc`+ Vh/2 [1-cos(360-)+(1-cos(720-2))]

Asumiendo = 10º

Vc = 0,206182 Lts.

- Pc = Pa`(Va`/Vc`)n1

Pc = 0,19795(2,6879/0,15537)1,363

Pc = 9,6388 MPa

- k2 = PcVcnk

k2 = 9,6388(0,206182)1,42

k2 = 1,0239

- Para valores intermedios entre c y d: Px1=1,0239/Vx21, 42

PUNTO (Vx2)(Lts) (Px2)(Mpa)

c 0.2061815

9.63880

0.2036409

9.81001

0.2011004

9.98646

0.1985598

10.16839

0.1960192

10.35604

0.1934786

10.54967

0.1909381

10.74955

0.1883975

10.95598

0.1858569

11.16925

0.1833163

11.38969

0.1807758

11.61766

0.1782352

11.85351

0.1756946

12.09764

0.1731541

12.35047

0.1706135

12.61243

0.1680729

12.88401

0.1655323

13.16570

0.1629918

13.45806

0.1604512

13.76166

0.1579106

14.07711

d 0.1553701

14.40509

2. Combustión Visible (tramo d-z-l): (Vx2-Vz)2 = 4 k4 (Px2-Pz)

- Vz = (Vz`+Vz``)/2

Vz =(0,15537 +0,25135)/2

Vz = 0,20336 Lts.

- k4 =

k4 =

k4 = -0,0108413

- Para vL:

Solución: vL = 0,027 Lts.

- PL =(k3/vLn2)

PL=(2,541392/0,0271,259)

PL = 13,2125 MPa

- Para valores intermedios de d, z, L: Px2 =


d 0.1553701

14.40509

0.1611016

14.41702

0.1668330

14.42744

0.1725645

14.43633

0.1782960

14.44372

0.1840275

14.44959

0.1897590

14.45394

0.1954905

14.45678

0.201222 14.45810

0 0.206953

514.45791

0.2126850

14.45620

0.2184165

14.45298

0.2241480

14.44824

0.2298795

14.44199

0.2356110

14.43422

0.2413425

14.42494

0.2470740

14.41414

0.2528055

14.40183

0.2585370

14.38800

0.2642685

14.37266

l 0.2700000

14.35580

3. Proceso de Escape (tramo b-e-a-r-r`):

- Escape Libre(tramo b-e) (Px3-Pe)2 = 4k5 (Vx3-Ve)

- Pe =

Pe =

Pe = 0,56492 MPa

- Ve = Vc`+Vh

Ve = 0,15537 +2,6879

Ve = 2,8432 Lts.

- Asumo =80º para:

Vb = Vc`+ Vh/2 [1-cos(360-)+(1-cos(720-2))]

Vb = 2,24352 Lts

- Pb = k3 (Vb)-n2

Pb = 2,541392 (2,24352)-1,259

Pb = 0,91896 MPa

- k5 =

k5 =

k5 = -0,085897

- Para valor intermedios entre b y e: Px3 =0,56492 +2

PUNTO (Vx5)(Lts)

(Px5)(Mpa)

b 2.2435158

0.91887

2.2735036

0.90737

2.3034914

0.89557

2.3334792

0.88344

2.3634670

0.87094

2.3934548

0.85805

2.4234426

0.84472

2.4534305

0.83090

2.4834183

0.81654

2.5134061

0.80157

2.5433939

0.78591

2.5733817

0.76943

2.6033695

0.75202

2.6333573

0.73348

2.6633451

0.71355

2.6933329

0.69189

2.7233207

0.66793

2.7533085

0.64073

2.7832964

0.60847

2.8132842

0.56642

e 2.8432720

0.46492

- Escape forzado (tramo e-a): (Px4-Po)2 +(Vx4-Vo)2 = Ro2

- Va = Vb = 2,243516 Lts

- Po = Pe = 0,464917 MPa

- Ro = Ve – Vo = 2,843271 – Vo

- Pa = Pr – (Pa´- Pr)

Pa = 0,165 – (0,19795-0,165)

Pa = 0,132045 Mpa

- Para el punto a:

(Pa-Po )2 +(Va-Vo)2 = Ro2

(0,132045 -0,464917)2 +(2,243516 -Vo)2 = (2,843271 -Vo)2

Solución Vo = 2,451019

- Ro = Ve- Vo

Ro = 2,843271 -2,451019

Ro = 0,3922

- Para valores intermedios entre e y a: Px4 = 0,464917 +

PUNTO (Vx1)(Lts)

(Px2)(Mpa)

e 2.8432720

0.46492

2.8132842

0.31450

2.7832964

0.25646

2.7533085

0.21495

2.7233207

0.18258

2.6933329

0.15646

2.6633451

0.13510

2.6333573

0.11762

2.6033695

0.10346

2.573381 0.09224

7 2.543393

90.08370

2.5134061

0.07766

2.4834183

0.07401

2.4534305

0.07267

2.4234426

0.07364

2.3934548

0.07691

2.3634670

0.08256

2.3334792

0.09069

2.3034914

0.10147

2.2735036

0.11513

a 2.2435158

0.13205

- Barrido (a-r`-r):

- Tramo (a-r`): P = Pa = 0,132045 Mpa


a 2.2435158

0.13205

r' 0.2700000

0.13205

- Tramo (r`-r): (Px5-Pr)2 = 4 k6 (Vx5-Vr)

- Pr = 0,165 MPa; Vr = Vc`= 0,15537 Lts.

- Pr´= Pa = 0,132045 MPa; Vr`= VL = 0,27 Lts.

- K6 =

K6 =

K6 = 0,0023685

- Para valores intermedios entre r y r`:

PUNTO (Vx1)(Lts)

(Px2)(Mpa)

r' 0.2700000

0.13205

0.2470740

0.13552

0.2241480

0.13947

0.2012220

0.14416

0.1782960

0.15026

r 0.1553701

0.16500

4. Proceso de Admisión (r-r``-a`): (Px6-Pr)2 = 4 k6 (Vx6-Vr)

- Para valores intermedios:

PUNTO (Vx1)(Lts)

(Px2)(Mpa)

r 0.1553701

0.16500

0.1782960

0.17974

0.2012220

0.18584

0.2241480

0.19053

0.2470740

0.19448

r'' 0.2700000

0.19795

a' 2.6879019

0.19795

GRAFICAS DEL DIAGRAMA INDICADO REAL DEL MOTOR TURBO ALIMENTADO

XV. BALANCE TERMOENERGÉTICO DEL MOTOR TURBOALIMENTADO

a. Cantidad de calor introducido al motor con el combustible

Q =

Q =

Q = 865,7108 [kW]

b. El calor equivalente al trabajo efectivo por cada segundo

Qe = Ne

Qe = 441 [kW]

c. El calor transferido al sistema de refrigeración

Qref = CiD1+2m nm

Qref = CiD1+2m nm

C: Constituye un coeficiente de proporcionalidad que comúnmente varía entre 0,45 y 0,53

i: Numero de cilindros.

D: Diámetro del cilindro en centímetros.

m: Es un índice exponencial experimental que para los motores de 4 tiempos es m = 0,60 –

0,70

n: Es la frecuencia rotacional del ciguieñal del motor (rpm)

Qref = CiD1+2m nm

Qref = 2, 65738 [kW]

d. La cantidad de calor que se llevan los gases de escape

Qgas =

3. Según tabla 5 : Para tk= 81,84º C: (mCv) = 20,82447 [kJ/kmol]

4. Según tabla 8: Para tr = 516,336º C: (mCv) = 23,3030 [kJ/kmol]

Qgas =

Qgas = 148,7342 [kJ/kmol]

e. La cantidad de calor no considerado en los casos anteriores llamado

también calor residual.

Qrest = Q comb – (Qe +Q ref +Q gases)

Qrest = 865, 7108 – (441 +2,6574 +148,7342)

Qrest = 273, 3192 [kW]

BALANCE TÉRMICO MOTOR DIESEL TURBOALIMENTADOQ(kJ/s) q(%)

Qe 441 50,94Qref 2,6574 0,307Qgases 148,7342 17,18Qr 273,3192 31,57Qt introducido al motor 865,3108 100

XVI. CONSTRUCCIÓN DE LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS EXTERNAS DE

VELOCIDAD:

Para los motores diesel el régimen mínimo de velocidad generalmente se asume entre los

350 y los 800 rpm, la frecuencia máxima de rotación del cigüeñal normalmente está

limitada por las condiciones de desarrollo cualitativo de las condiciones de trabajo del

motor, por los esfuerzos térmicos de las piezas, por la tolerancia de los esfuerzos

inerciales y otros.

El valor de n min se determina por la estabilidad de trabajo del motor operando a plena

carga. Los puntos calculados en la parte termoenergéticos del motor sirven de base para

la construcción de las curvas características externas de velocidad, los cuales se pueden

calcular mediante las siguientes expresiones o modelos matemáticos.

1. La potencia efectiva del motor diesel turboalimentado y con

intercooler

- Para motores MEF:

Nex = Ne

- Para motores de inyección directa:

Nex =Ne

- Para motores diesel con pre-camara:

Nex = Ne

- Para motores diesel con cámara de torbellino:

Nex = Ne

- Elijo un motor de inyección directa

Nex = Ne

441 Kw @ 1900 rpm

2800 Nm@ 1000 rpm

2. Torque efectivo del motor

- Mex =

3. La presión media efectiva del motor

- Pex =

- = 4; iVh = 16,12 Lts.

4. La presión media indicada

- Pix = Pex +Pmx

- Pmx = 0,105 +0,012

5. Consumo específico efectivo

- Gex = geN[1,25 -1,25 () +()2]

- geN = 166, 5282[g/kwh] ; nN = 1900 rpm

6. El consumo horario de combustible

- Gcx = gex Nex. 10 -3 [kg/h]

7. La eficiencia volumétrica

Para el caso de los motores Diesel para la determinación de la eficiencia volumétrica del

motor es necesario conocer la ley de variación de la composición de la mezcla () en

función de la frecuencia rotacional del motor. En este sentido, sabemos que en los

motores diesel con el aumento de la frecuencia rotacional aumenta algo por esta razón

para los motores diesel de 4 tiempos y de inyección directa se puede asumir una variación

lineal de con la siguiente ecuaciónmin = (0,7-0,8) N

- Asumido: min = 0,75N

min = 1,275

Una vez que se elige la ley de variación de la composición de la mezcla entonces la

eficiencia volumétrica será calculada del siguiente modo:

- v =

- lo = 14,452; = 2,159297

8. El coeficiente de adaptabilidad por torque y por frecuencia de giro

- KM =

KM =

K M = 1, 26319

- Kw =

Kw =

Kw = 1, 9

RESULTADOS:

XVII. CONSTRUCCIÓN DE CURVAS CARACTERÍSTICAS DE CARGA DEL MOTOR

- Ne utilizada = ; Ne max = 441 kW

- Nm =

Nm =

Nm = 58,8328 [kW]

- Ni = Ne + Nm

- nm = (Ne/Ni)100

- ni =

- Asumo n cc = 0,98

- n D = 1-

n D = 1-

n D = 1,003

- =0,92;

- ne = ni * nm

- ge = ; Hu = 48,751

- Gc =

RESULTADOS:

8. CONCLUSIONES

• La temperatura del aire a la salida del compresor alcanza los 72º C, por lo cual es

obliga el uso de un intercooler o sistema de refrigeración que disminuya la temperatura

del aire antes de ingresar a la cámara de combustión.

• La presión máxima en la cámara de combustión llega a 12,5 Mpa, lo cual no

sobrepasa los límites presión permitidos (15 MPa), así como la temperatura máxima de

combustión llega a ser 1889,4º C, el cual también es un valor aceptable.

• El porcentaje de calor de combustión que se convirtió en trabajo fue de 32,2 %,

mientras que el sistema de refrigeración absorbió el 18 % del calor total.

• Se pudo calcular que el consumo específico efectivo mínimo es de 213 g/kwh y se

obtiene cuando el motor gira a 3000 rpm aproximadamente.

• El torque máximo del motor analizado es de 176,46 Nm y se alcanza a 2200 rpm,

lo cual nos dice que el motor desarrolla su máxima fuerza a baja velocidad.

• Como se puede apreciar en la grafica del diagrama indicado real del motor el

trabajo en el proceso de admisión es positivo, debido a la elevación de la presión por

parte del compresor.

9. RECOMENDACIONES

Mientras el turbocompresor ayuda al motor en la compensación de altura y aumento de

fuerza y el intercooler aumenta mas potencia todavía, ambos requieren mayores cuidados

en su mantenimiento.

• El único sistema de refrigeración del turbocompresor es el aceite que viene del

cárter y alcanza los 280° C. Por lo que es necesario contar con un aceite que garantice su

desempeño como los aceites API grupo II, sintetizados o sintéticos.

• El motor turboalimentado, después de operar en carretera, siempre debería

enfriarse entre 3 a 5 minutos antes de ser apagado. Cuando se apaga el motor con el

cojinete caliente, se corta la circulación del aceite, cocinando el aceite en el cojinete. Si

vuelve a encender el motor (con el aceite cocinado sobre el cojinete y el cojinete caliente)

éste podrá agriparse.

• El motor turboalimentado normalmente tiene un enfriador de aceite como parte del

sistema de refrigeración del motor para reducir la temperatura del aceite antes de volver al

cárter. Para aprovechar la máxima vida útil del turbocompresor, se requiere un refrigerante

de máxima tecnología. Uno que tenga la máxima transferencia de calor y mayor inhibición

de depósitos, que evite la cavitación y corrosión. (En nuestro boletín 11 encontrará más

información sobre las diferentes formulaciones de refrigerantes).

• El motor turboalimentado requiere lubricación instantánea. Es por eso que la

bomba de aceite en el cárter tiene dos salidas de aceite. Entonces la viscosidad del aceite

es determinante. Si el aceite es muy viscoso, demora en alcanzar el turbocompresor,

causando mayor desgaste. No se recomiendan aceites monogrados en motores

equipados con turbocompresor.

El turbocompresor está diseñado de tal modo que suele durar lo mismo que el motor. No

precisa de mantenimiento especial; limitándose sus inspecciones a unas comprobaciones

periódicas.

• Para garantizar que la vida útil del turbocompresor se corresponda con la del

motor, deben cumplirse de forma estricta las siguientes instrucciones de mantenimiento

del motor que proporciona el fabricante:

• Intervalos de cambio de aceite

• Mantenimiento del sistema de filtro de aceite

• Control de la presión de aceite

• Mantenimiento del sistema de filtro de aire

El 90% de todos los fallos que se producen en turbocompresores se debe a las siguientes

causas:

• Penetración de cuerpos extraños en la turbina o en el compresor

• Suciedad en el aceite

• Suministro de aceite poco adecuado (presión de aceite/sistema de filtro)

• Altas temperaturas de gases de escape (sistema de arranque/sistema de

inyección).

Estos fallos se pueden evitar con un mantenimiento frecuente. Cuando, por ejemplo, se

efectúe el mantenimiento del sistema de filtro de aire se debe tener cuidado de que no se

introduzcan fragmentos de material en el turbocompresor.

• Diagnóstico de fallos

• Si el motor no funciona de forma correcta, no se debe dar por asumido que el fallo

viene provocado por el turbocompresor. Suele suceder que se sustituyen

turbocompresores que funcionan perfectamente pese a que el fallo no se encuentra en

éstos, sino en el motor.

Solamente tras verificar todos estos puntos se debe verificar la presencia de fallos en el

turbocompresor. Como los componentes del turbocompresor se fabrican en máquinas de

alta precisión con mínimas tolerancias y las ruedas giran a una velocidad de hasta

300.000 rpm, los turbocompresores sólo deben ser inspeccionados por especialistas que

dispongan de cualificación.

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Jovaj M.S. “Motores de Automóvil” Editorial.MIR.1979.Moscú.

ANEXOS

Figura 25

Figura 30

TABLA 8

TABLA 5

85749991-volvo-fh16-d16g

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