31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 1

Curso de Mecánica Aplicada 2016.

Sistemas: Aire y Combustible Prof. Laura DRAGHI (Ing.Agr. M.Sc. Dra.)

Prof. Daniel JORAJURIA (Ing.Agr. Dr.)

UNIVERSIDAD

Nacional de la

Plata

Facultad

Ciencias

Agrarias y

Forestales

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 2

Mecanismo:

Biela-Manivela

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 3

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 4

Sistema de alimentación de aire:

1. Aspirados o Atmosféricos

2. Sobrealimentados:

2.1. Compresores alternativos (SUPERCHARGED)

2.2. Compresores rotativos (TURBO)

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 5

Entrada de aire al cilindro Motores Aspirados o Atmosféricos

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 6

EL TURBOCOMPRESOR

VENTAJAS

•Incremento de la cantidad de

aire en los cilindros

•Disminución de la merma de

potencia por altura o baja

presión atmosférica

•Reducción del consumo

específico

PRECAUCIONES

•Mayor cuidado en arranque y

pare

•Lubricantes de mayor calidad

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 7

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 8

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 9

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 10

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 11 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 11

Pasar de 140 a 70 º puede duplicar

la densidad del aire.

Intercooler o postenfriado

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 12

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 13

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 14

Sistema de alimentación de combustible

1. Diesel Convencional

1.1. Inyección Indirecta

1.2. Inyección Directa

2. Regulación Electrónica + Common Rail + TURBO

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 15

Inyección Directa Inyección Indirecta

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 16

Control Electronico

Diesel Convencional: Sistemas de inyección

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 17

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 18

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 19 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 19

Lo abordaremos a través de los Sistemas que asisten al motor

1. Alimentación de Aire :

2. Alimentación de Combustible:

El nuevo motor Diesel, ¿es el mismo pero mejorado o es otro ?

Rodolfo Diesel (1893): 3 justificaciones para su nuevo ciclo

1. “Baja exigencia en calidad del combustible”

2. “Menor consumo”

3. “Seguridad por ausencia de sistema eléctrico

para su funcionamiento”

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 20

Consideraciones ambientales. Política de Estado europea.

Acumulación de CO2

calentammiento global

Emisiones de SO2 lluvia ácida

Contaminación de rios y napas freáticas (aceites usados y combustibles).

Hoy: Nox frena disminución de consumo.

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 21 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 21

El Common Rail

Independencia del régimen

de velocidad de la presión

de inyección

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 22

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 23 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 23

El Motor Diesel Actual Bomba

Data logger

EDU

Common rail ECU

(cpu)

Inyectores

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 24 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 24

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 25

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 26

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 27

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 28

Control Electronico

Nuevos controles de los sistemas de inyección

Unidad de

Control del

Motor

(ECU)

Monitorea las

señales de

diferentes

sensores

Controla

distribucion

Rendimiento y

control

sobre las

emisiones

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 29

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 30 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 30

La principal ventaja: de este

sistema es que la presión con que

trabaja es casi independiente del

régimen (velocidad del motor) y de

su carga; es decir, aunque el

conductor no acelere a fondo y el

motor gire despacio, es posible

inyectar el gasoil a una presión muy

alta y casi constante durante todo el

proceso de inyección.

La Principal desventaja en

Argentina:

No se difunde lo suficiente la

obligatoriedad de usar gas oil

especial bajo azufre y/o no hay

disponible en todo el país aún.

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 31

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 32 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 32

Válvula de control de la presión:

Accionada por solenoide.

Desactivada, un resorte mantiene

100 Bar. Al bajar la presión el

solenoide suma al resorte fuerza

para cerrar el retorno. Actúa

también de amortiguador cuando

se desactivan pistones, evitando

golpes de ariete.

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 33 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 33

INYECTORES EVOLUCIÓN

Evolución de

Inyectores:

1.Mecánicos

2. Por solenoide

3. Piezoeléctricos

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 34 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 34

1. Mecánico Comandado por presión

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 35 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 35

2. Inyector comandado por

solenoides.

El common rail obliga a tener

un sistema de apertura y cierre

que no sea por presión.

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 36 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 36

La vida de un inyector de sistema

common rail es realmente dura.

Estimaciones de Bosch ubican a la

cantidad de aperturas y cierres durante la

vida útil de un inyector en algo más de

1x10 12 (Un billón de veces).

3. Piezoeléctrico

Velocidad del

fluído inyectado:

570 m/s

1,7 velocidad del

sonido

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 37 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 37

Inyección principal

+

5 inyecciones

a 1600 kg.cm2

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 38 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 38

El conflicto hoy es:

Mayor eficiencia

Menor consumo de combustible

Menor aporte de CO2, CO, CH4, C

OK, pero …

Mayor contaminación con NO2

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 39 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 39

Norma Año de

aplicación

Monóxido de

carbono

(CO) – (g/kWh)

Hidrocarburos

(HC) –

(g/kWh)

Óxido de

nitrógeno

(NOx) –

(g/kWh)

Partículas

(PT) –

(g/kWh)

Euro 1 1992 5 1.25 9 0.7

Euro 2 1996 3.8 1 7 0.5

Euro 3 2001 2.1 0.66 5 0.1

Euro 4 2005 1.5 0.46 3.5 0.02

Restricciones europeas a la contaminación

List of GWPs of the six Kyoto-covered gases:

Sustancia química Potencial para Calentamiento Global (GWP), 100 Years

CO2 1

Metano 23

N2O 296

HFCs 120 - 12000

Source: U.S. EPA, Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990 – 2002, Annex 6.

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 40 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 40

Retroalimentación con gases de escape

Intentos para bajar contaminación con NO2

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 41 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 41

1. Retroalimentación con gases de escape:

La cantidad recuperada debe manejarse en un

rango muy estrecho:

Una pequeña cantidad reduce NOx por reducción

temperatura combustión.

La cantidad será excesiva cuando aumente C +

CO por falta de O2 (Exceso debe ser 10 al 20 %)

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 42 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 42

1. Urea en solución

2. Gasoil

Estos catalizadores transforman el NO2 en H2 O y N2

Tecnología SRC (Reducción Catalítica

Selectiva): Sizu y Deutz

Urea

2. Pulverización de un catalizador reductor del NO2 en el escape.

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 43

Europa:

AUS 32: Aequos Urea Solution

(32,5 %) «Adblue»

USA:

DEF: Diesel Exhaust Fluid

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 44

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 45 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 45

TBC: Coberturas cerámicas como barrera térmica: Desarrollo tecnológico frenado por el problema del NO2

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 46 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 46

Análisis térmico de

un pistón

convencional de

aleación Al-Si

31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 47 31/10/2016 Motores de aplicación Agrícola 47

Análisis térmico

de un pistón con

TBC: Thermal

Barrier Coated.

Inclusión de

Cerámicos de alta

resistencia en la

cabeza del pistón de

aleación aluminio

silicio.