informe numero 1 de motores
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
LABORATORIO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
“RECONOCIMIENTO DE PARTES PRINCIPALES Y PARAMETROS CONSTRUCTIVOS DE LOS MOTORES DE
COMBUSTION INTERNA ”
NOMBRE: CONTRERAS PALOMINO, ROY ROGER
CODIGO: 20120290KPROFESOR: PONCE GALIANO JORGESECCION: “B”
LIMA-2015
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INDICE
Objetivos………………………………………………………….3
Fundamento Teórico……………………………………………..4
Instrumentos utilizados……………………………………...…..10
Procedimiento Empleado………………………………………..11
Datos obtenidos…….…………………………………………….12
Cálculos y resultados…………………………………………….13
Análisis de los resultados………………………………………..19
Conclusiones y recomendaciones………………………………..20
Bibliografía………………………………………………………21
Anexos ……………………………………………………………22
3
OBJETIVOS
Reconocer y analizar las partes de un motor de combustión interna
así como su funcionamiento.
Obtener la relación de compresión teórico mediante el análisis de un
motor Nissan SD22.
Estudiar el comportamiento de las válvulas en los procesos que sigue
un motor diésel de combustión interna.
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FUNDAMENTO TEORICO
Motor de combustión interna
El motor es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de una
energía térmica producida por un combustible que sufre un proceso termodinámico en la
cámara de combustión. Se utilizan motores de combustión interna de 2 tipos: el motor
cíclico Otto, el motor diesel,. El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico
alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que
se emplea en automoción y aeronáutica. El motor diesel, llamado así en honor del
ingeniero alemán nacido en Francia Karl Diesel, funciona con un principio diferente y
suele consumir gasóleo.. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos
de dos y cuatro tiempos.
En la siguiente figura de observa un motor Nissan z20
Fuente (internet)
5
Clasificación de los MCI
Desde el punto de vista de tipo de trabajo:
Diesel
El motor diesel es un motor de combustión interna cuya función se basa en un ciclo
termodinámico, y cuyo combustible se inyecta directamente a la cámara de combustión..
La relación de compresión de la carga del aire es lo suficientemente alta como para
encender el combustible inyectado
Otto
El motor se caracteriza por aspirar una mezcla aire-combustible (típicamente gasolina
dispersa en aire). El motor Otto es encendido por chispa el cual es el detonante para que
se realice las reacciones en serie de la combustión y así realizar un ciclo termodinámico
característico.
Desde el punto de distribución de los gases:
Motor de 4 tiempos:
Se compone:
válvula de escape
válvula de admisión
eje de levas de admisión
eje de levas de escape
Ciclo de un motor de 4 tiempos (Fuente: internet)
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Motor de 2 tiempos:
Se compone:
tapa o culata
lumbreras de admisión
lumbreras de escape
Ciclo de un motor de 2 tiempos(Fuente: internet)
Partes principales del motor de MCI:
Colector de admisión
Es el encargado de llevar la mezcla de combustible aire al motor mediante unos
conductos, el material por el cual esta es de aluminio.
Colector de escape
Es el encargado de llevar los gases que salen del proceso de combustión y expulsarlos al
medio ambiente, el material del cual está hecho de hierro fundido con estructuras
perliticas.
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Válvula de escape y admisión
Las válvulas son elementos muy importantes ya que estos son los que dejan entrar las
mezcla aire combustible y también dejan salir los gases de combustión, las válvulas de
admisión tienden a ser mas grandes que las válvulas de escape ya que en el motor se
requiere que entre la mayor cantidad de combustible posible.
El material de los cuales están hechos estas válvulas son acero al cromo silicio, acero
austenitico.
Ejes de levas
El movimiento alternativo de apertura y cierre de las válvulas se realiza por medio de un
mecanismo empujador que actúa sobre las válvulas y que se denomina árbol de levas.
La apertura y cierre de las válvulas tiene que estar sincronizado con el ciclo de
funcionamiento y la velocidad del régimen del motor. El árbol de levas recibe
movimiento del cigüeñal a un número de revoluciones que es la mitad de este.El
material con que se hacen este eje y las levas son de hierro fundido.
Culata
Es la pieza que sirve de cierre de los cilindros, y en ella se instalan las válvulas de
admisión y escape, los colectores de admisión y escape, los balancines, también los
elementos de encendido o inyección, según el tipo de motor de que se trate.El material
del cual esta hecho la culata es de aluminio aleado con silicio y magnesio , otras cultas
también están hechos de hierro fundido (hierro cromo y níquel).
Cilindro
El cilindro es aquella parte del motor donde se realiza todo el proceso de combustión y
por ende es una de las partes más importantes. La camisa de cilindro esta echo de
nikasil(aleación níquel con silicio).
Pistón
El pisto es aquel encargado de comprimir la mezcla de combustible – aire impulsado
por la biela, está hecho de aluminio.
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Anillos
Son los encargados de que no haiga fuga en el momento de la compresión por lo
general los pistones llevan tres anillos, dos de ellos se encargan de la compresión y el
otro de hacer volver el aceite en exceso.El material de cual se fábrica es de hierro dúctil
mas cromo.
Monoblock
Esta es la parte más grande del motor en este se encuentran los cilindros en su encima
se acopla la culata y mediante el volante de inercia de conecta a la caja de cambios, está
hecha de hierro fundido y aluminio.
Bulón (pin de biela)
La unión de la biela con el émbolo se realiza a través de un pasador o bulón, el cual
permite la articulación de la biela y soporta los esfuerzos a que está sometido aquel.
Debe tener una estructura robusta y a la vez ligera para eliminar peso.
Estos bulones se fabrican generalmente huecos, en acero de cementación. Esta hecho de
acero con alto contenido de carbono y pasado por tratamientos térmicos.
Biela
La biela es la encargada de unir el pistón con el cigüeñal. La función de la biela es
transmitir la fuerza recibida por el pistón en la combustión hasta el cigüeñal.
Se trata de una pieza de suma importancia, tanto para la transmisión de potencia, como
para la transformación del movimiento. Durante su funcionamiento está sometida a
esfuerzos de tracción, compresión y flexión por pandeo. El material con que esta echo
es de acero al titanio o aluminio.
Cigüeñal
El cigüeñal es la pieza que recoge el esfuerzo de la explosión y lo convierte en par
motor a determinadas revoluciones. Es el encargado de transformar el movimiento
alternativo de los pistones en un movimiento rotativo. El cigüeñal también transmite el
giro y fuerza motriz a los demás órganos de transmisión acoplados al mismo.El material
del que esta echo es de hierro fundido o acero forjado.
Carter de aceite
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El carter es el encargado de acumular todo el aceite que circula por todo el motor es
muy importante ya que sin este elemento no podría lubricarse las piezas .Si este
elemento falla es muy peligroso ya que se puede quedar sin aceite el motor y por ende
malograrlo. El material del cual está hecho es de aluminio.
Bujía de encendido o Inyector de combustible
La bujía es la encargada de generar la chispa para iniciar el proceso de combustión
estos lo usan los motores gasolineras, el inyector es el encargado de inyectar
combustible al cilindro estos lo usan los motores diésel.
En la figura se observa algunas de las partes del motor. Fuente (internet)
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INSTRUMENTOS UTILIZADOS
BERNIER RELOJ COMPARADOR
ACEITE EN PROBETA CUENTA GOTAS
MOTOR NISSAN SD22
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PROCEDIMIENTO EMPLEADO
1) Identificar las piezas antes de desramar.
2) Una vez identificados las piezas empezar a desramar empezando por la tapa de
la culata.
3) Calibrar y marcar en donde se encuentra el PMS de uno de los cilindros, esto se
hace haciendo girar la volante que está conectado al cigüeñal.
4) Medir con un vernier analógico el diámetro y la altura y carrera de uno de los
cilindros.
5) Luego tendremos que voltear la culata y medir el volumen del pre cámara y la
tapa del pistón con aceite y por diferencia de nivel hallaremos una parte del
volumen muerto.
6) Después pondremos la culata encima del monoblock y calibraremos los
balancines dando a la válvula de admisión 0.35mm y 0.4mm a la válvula de
escape.
7) Luego girar la volante y observar los ángulos de avance y retraso de las válvulas
de admisión y escape.
8) Luego tapar la culata asegurándose que todo este correctamente puesto.
9) Fin de la experiencia.
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DATOS OBTENIDOS
D c : diametrodel pistonDc=82.85 mm
Vm : volumenmuertoVm=31.623 c m3
D e : diametrode la empaquetaduraDe=84.9mm
e : espesor de empaquetadurae=1.7 mm
s :carreradel pistons=100.1mm
99 dientes
1 diente tendría 3.63 grados
Obj100 ----- 7dientes=25.45grados
Obj101 ------- 19.5dientes=70.91grados
Obj102 ------ 19dientes=69 grados
Obj103 ------- 7.5dientes=27.27rados
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CALCULOS Y RESULTADOS
ECUACIONES A PLANTEAR:
ε g :relacion decompresion teorico
ε g=1+ VhVm
ε r: relacionde compresion real
ε r=1+ V h−VxVm
Vh :volumenutil
Vh=Dc2∗3.1416
4∗s
Dc :diametro del pistons :carreradel piston
Vx : volumenenvacio
Vx=Dc2∗3.1416
4∗x
x=R ¿Vm : volumenmuerto
Vm=Vp+Ve+Vpc+VcVp :volumen de lacabeza del pistonVe : volumende la empaquetadura
Ve=De2∗3.1416
4∗ee : espesor de empaquetadura
Vpc : volumende la pre camaraVc : volumende la cabezade valvulaen la culata
CALCULANDO LA RELACION DE COMPRESION TEORICA
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ε g=1+ VhVm
Dc=82.85 mms=100.1mmVh=539.647 cm3
e=1.7 mm Ve=9.6239 c m3
ε g=18.064Vpc=14.6 c m3Vc=3 c m3Vp=4.4 c m3Vm=31.623 c m3
CALCULANDO LA RELACION DE COMPRESION REAL
ε r=1+ V h−VxVm
X=26.94 mmVx=152.524 c m3Vh=539.647 cm3 ε r=13.2418
Vm=31.623 c m3
RELACION DE COMPRESION DE LA FICHA TECNICA
ε r=20.8
%ERROR=(ε¿¿ r−εg)/ε r∗100=13.1538%¿
VOLUMEN DE CILINDRADA TOTAL
VH=Vh∗4=2158.588 c m3
DIAGRAMA CIRCULAR DE LA DISTRIBUCIÓN DE LOS GASES
NUMERO DE DIENTES DE LA VOLANTE:
99 dientes
1 diente tendría 3.63 grados
ÁNGULO DE ADELANTO DE APERTURA DE LA VÁLVULA DE ADMISIÓN
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Obj104 ----- 7dientes=25.45grados
ÁNGULO DE RETRASO DE CIERRE DE LA VÁLVULA DE ADMISIÓN
Obj105 ------- 19.5dientes=70.91grados
ÁNGULO DE ADELANTO DE APERTURA DE LA VÁLVULA DE ESCAPE
Obj106 ------ 19dientes=69 grados
ÁNGULO DE RETRASO DE CIERRE DE LA VÁLVULA DE ESCAPE
Obj107 ------- 7.5dientes=27.27rados
Admisión: 180+ Obj108 + Obj109
Compresión: 180- Obj110 - ángulo de encendido
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Expansión: 180- Obj111
Escape: 180+ Obj112 + Obj113
VELOCIDAD MEDIA DEL MOTOR DEL MOTOR
Vmp= s∗N30
N :en RPM(Sacado de la ficha técnica anexada) s :carrera (m)
Vmp : velocidad mediadel motorVmp=6.006
CINEMATICA DEL MOTOR (DEMOSTRACION)
Moldeando un cilindro de un motor y tomando de referencia PMI.
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B=Rcos¿b)
A=Lcos¿a)
De la figura se tiene que:
L+R=A−B+S−X S=2R
Del Grafico se tiene que:X=R ¿b))-L ¿a))
Pero: del análisis del diagrama circular
b= Obj114
De lo que se tendrá:
X=R ¿b))-L ¿a))…………. (1)
De la geometría:
R/ L=sen¿a)/sen(b)
0
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Elevando al cuadrado:
De laindentidad de angulodoble :sen2 ¿b) = (1−cos ¿b))/2
(1−cos ¿b))/2*(R/ L¿¿2=1-cos (a)2……... (2)
Hacemos que:
cos (a)2≈cos¿a)
Se tiene también:
λ=R/ L………………………………………….......(3)
Finalmente remplazando en (2)-(3) en (1)
X=R ¿Obj115 ))-
λ /4¿2 Obj116 ))
USANDO LA ECUACION ANTERIOR Y DERIVANDO UNA VEZ SE TIENE:
V=R∗w∗¿Sen (b)-λ /2∗sen¿2b))…..Velocidad Instantánea
a=R∗w2∗¿cos (b)-λ∗cos ¿2b))…...Aceleración instantánea
ANALIZIS DE LOS RESULTADOS
Bueno lo que se observa en los resultados es que la relación de compresión varia de
18 a 19 aproximadamente esto se debe a la imprecisión de los datos tomados así
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también no se usó el instrumento adecuado en la pre cámara para medir dicho volumen
que involucra al volumen muerto del motor.
También observamos que el cilindro no una circunferencia exacta ya que en ejes
opuestos tienes una diferente medida.
Podemos observar que la relación de compresión real difiere mucho de la teórica ya sea
debido a la mala toma del ángulo de retraso al cierre de válvula de admisión.
CONCLUSIONES
Le relación de compresión real es menor que la relación de compresión teórica.
El error que se incurrió en las mediciones supera a los 10%.
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El motor según la carrera y la RPM que produce es un motor lento.
RECOMENDACIONES
Se debe tener todas las herramientas disponibles para una buena realización de la
experiencia.
Se debe tener en cuenta la calibración del nivel para una mejor toma de datos.
Calibrar los instrumentos antes de usarlas.
BIBLIOGRAFIA
Motores de automiviles , M.S.Jovaj ,Editorial MIR, Moscú 1982.
http://www.tecnopedroches.hostoi.com/apuntes/catedra.pdf
http://www.ehow.com/facts_7677175_diesel-specs-nissan-sd22.html
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ANEXOS
22
Fuente: http://www.forocoches.com/foro/showthread.php?t=2846739&page=2
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