formulario final

5
Concepto Definición Fórmula Observaciones Calibre/Diámetro (D) Diámetro cilindro en mm Relación S/D Se expresa S X D S/D >1 S larga S/D =1 Cuadrado S/D <1 Supercuadrado Carrera (S) Desplazamiento entre PMS – PMI mm Diagrama de Distribución AAA/RCA/AAE/RCE AE ADM = 180+AAA+RCA COM = 180-RCA-AE EXP = 180-AAE+AE ESC = 180+AAE+RCE Revoluciones (n) Nº de revoluciones por unidad de tiempo en rpm. (i) Nº ciclos por vuelta: 4 Tiempos → 1/2 2 Tiempos → 1 Nº cilindros (z) y disposición 1-6 → en línea, v, horizontales opuestos, bóxer (bielas a muñequillas distintas). Sección del Pistón (A p ) (mm 2 ) Área barre pistón en movimiento ! " # $ · & ' 4 Velocidad lineal media del pistón (C m ) ) * # 2 · , · - m/s Cilindrada unitaria Volumen desplazado por el émbolo en una carrera . / # ! " · , V C → volumen cámara combustión, existente entre culata y PMS. Cilindrada total Todos los cilindros . 0 # . / · 1 Orden encendido Sucesión impulsos que recibe cada pistón + comunes: 1-3-4-2 1-2-4-3 Ángulo entre chispas (α) 720/z Relación de compresión (R c ) Relación entre volumen total cd PMI y PMS (cámara combustión) 2 3 # . / 4 . 5 . 5 MEP → 8/1 – 10/1 MEC → 16/1 – 20/1 Dosado (F) Relación combustible-aire ideal para lograr una combustión completa 6 # 7 8 7 9 mf →combustible ma → aire 1/12 → rica 1/14,7 → estequiométrica 1/16 → pobre Dosado Relativo (F r ) Comparación de un dosado cualquiera con respecto al estequiométrico 6 : # 6 6 ; < 1 → Pobre MEP próxima a 1 = 1 →Estequiométrica > 1 →Rica MEC 0.2<F ≤0.85 PAR (M) Medida de la capacidad que tiene el motor para realizar trabajo < ; # = > · ? @9 · . / · 6 · A 3 · = ; 4$ < # B ; - Max cd es max el rendimiento volumétrico y consumo cercano al mínimo. POTENCIA (N) Velocidad a la cual se realiza trabajo F(t) → B # C D F(v) →B # 6. F PAR→B # GHI JKKL (kW) PAR→B # GHI MNO (Cv) Trabajo indicado del ciclo Presión de los gases nos generan un trabajo al mover el pistón. Compresión, combustión y expansión P @ # Q7R · . / Trabajo de bombeo es negativo. Admisión y escape. Trabajo efectivo W e BS # P ; · - · R Presión Media (P m ) Presión constante que durante una carrera proporciona un trabajo igual al indicado por el ciclo Presión Media Efectiva (Pme) Parámetro más adecuado para reflejar el comportamiento de un motor (fuerza por unidad de área) Q7S # P ; . / # B ; . / · - · R # = ; · = > · ? @9 · . / · - · 6 · A 3 2 · . / · - · R # # = ; · = > · ? @9 · 6 · A 3 MEP 8-14 bar MEC 6-16 bar Presión Media Indicada (Pmi) Q7R # P @ . /

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Formulario motores termicos

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Page 1: Formulario Final

Concepto Definición Fórmula Observaciones

Calibre/Diámetro (D) Diámetro cilindro en mm Relación S/D

Se expresa

S X D

S/D >1 S larga

S/D =1 Cuadrado

S/D <1 Supercuadrado Carrera (S)

Desplazamiento entre PMS – PMI

mm

Diagrama de Distribución

AAA/RCA/AAE/RCE

AE

ADM = 180+AAA+RCA

COM = 180-RCA-AE

EXP = 180-AAE+AE

ESC = 180+AAE+RCE

Revoluciones (n) Nº de revoluciones por unidad de tiempo en rpm.

(i) Nº ciclos por vuelta: 4 Tiempos → 1/2 2 Tiempos → 1

Nº cilindros (z) y disposición 1-6 → en línea, v, horizontales opuestos, bóxer (bielas a muñequillas distintas).

Sección del Pistón (A

p

) (mm

2

) Área barre pistón en movimiento !" #$ · &'

4

Velocidad lineal media del

pistón (C

m

)

)* # 2 · , · - m/s

Cilindrada unitaria

Volumen desplazado por el

émbolo en una carrera

./ # !" · ,V

C

→ volumen cámara combustión,

existente entre culata y PMS.

Cilindrada total Todos los cilindros .0 # ./ · 1

Orden encendido Sucesión impulsos que recibe cada pistón

+ comunes: 1-3-4-2

1-2-4-3

Ángulo entre chispas (α) 720/z

Relación de compresión (R

c

)

Relación entre volumen total cd

PMI y PMS (cámara combustión)

23 #./ 4 .5

.5

MEP → 8/1 – 10/1

MEC → 16/1 – 20/1

Dosado (F)

Relación combustible-aire ideal

para lograr una combustión

completa

6 #78

79 m

f

→combustible

ma

→ aire

1/12 → rica

1/14,7 → estequiométrica

1/16 → pobre

Dosado Relativo (F

r

)

Comparación de un dosado

cualquiera con respecto al

estequiométrico

6: #6

6;

< 1 → Pobre MEP próxima

a 1

= 1 →Estequiométrica

> 1 →Rica MEC

0.2<F ≤0.85

PAR (M)

Medida de la capacidad que tiene el

motor para realizar trabajo

<; #=> · ?@9 · ./ · 6 · A3 · =;

4$

< #B;

-

Max cd es max el rendimiento volumétrico y

consumo cercano al mínimo.

POTENCIA (N)

Velocidad a la cual se realiza

trabajo

F(t) → B #C

D

F(v) →B # 6. F

PAR→B #GHI

JKKL(kW)

PAR→B #GHI

MNO (Cv)

Trabajo indicado del ciclo

Presión de los gases nos generan un

trabajo al mover el pistón.

Compresión, combustión y expansión

P@ # Q7R · ./Trabajo de bombeo es negativo.

Admisión y escape.

Trabajo efectivo W

e

BS # P; · - · R

Presión Media (P

m

)

Presión constante que durante

una carrera proporciona un

trabajo igual al indicado por el

ciclo

Presión Media Efectiva (Pme)

Parámetro más adecuado para

reflejar el comportamiento de un

motor (fuerza por unidad de área)

Q7S #P;

./

#B;

./ · - · R#

=; · => · ?@9 · ./ · - · 6 · A3

2 · ./ · - · R#

# =; · => · ?@9 · 6 · A3

MEP 8-14 bar

MEC 6-16 bar

Presión Media Indicada (Pmi) Q7R #P@

./

Page 2: Formulario Final

Presión Media Pérdidas

Mecánicas (Pmpm)

Q7T7 # Q7R U Q7S BV* # Q7T7 · .0 · - · R

Potencia Indicada (N

i

) B@ # Q7R · ./ · 1 · - · R BR # P@ · - · R

Potencia Efectiva (N

e

) o al

freno

En banco de potencia

Relación entre parámetros

4T y relacionado con ηv

B; # Q7S · .0 · - · RB; # B@ U BV*

Será menor que N

i

debida

a pérdidas mecánicas

B; # W9 · 6 · A3 · =;

B; # => · ?@9 · ./ ·-

2· 6 · A3 · =;

Rendimiento Térmico (η)

Relaciona la potencia desarrollada

por el motor con la energía liberada

por el combustible puesto en juego

= #B

W8 · A3adimensional

Rendimiento Efectivo (η

e

)

Relación entre la potencia efectiva

obtenida en el eje motor (cigüeñal) y

la potencia total introducida x combu

=; #B;

W8 · A3

MEP 0.25-0.30

MEC 0.30-0.50

Rendimiento Indicado (η

i

) =@ #

B@

W8 · A3

Rendimiento Mecánico (η

m

)

Potencia absorbida por pérdidas

mecánicas

=* #B;

B@#

Q7S

Q7R#

=;

=@<SX Z 0,8

Rendimiento Volumétrico (η

v

)

Mide la efectividad del proceso de

admisión de un motor. Relaciona la masa

de aire que entra al cilindro en un ciclo con

la masa que llenaría la cilindrada en unas

condiciones de referencia.

=> #W^

_`^·ab#

W^c

d·_`^·ae

W9=masa admitida al cil x cicl

?@9=densidad aire a la entrada

Gasto másico combustible (W8) Caudal másico = flujo másico por unidad de tiempo

Consumo específico (gf

)

Relación entre la masa de

combustible consumida y la

potencia efectiva entregada

f8 #W8

B#

1

= · A3

Parámetro que mide la eficiencia

de un motor para transformar el

combustible suministrado en W.

Consumo específico efectivo

(gef

)

g/kW.h f;8 #W8

B;#

1

=; · A3

MEP 280-320 g/kW.h

MEC 180-280 g/kW.h

Consumo específico indicado

(gif

)

f@8 #W8

B@#

1

=@ · A3

Calor Aportado al ciclo (Q

a

) h9 # W8 · A3

Peso específico Peso del motor/Potencia

La inversa es la Potencia

específica para ese motor Volumen específico Cilindrada del motor/Potencia

Aire equivalente a V cte→ MEP

Isócoros →W=0

W específico del ciclo P # P;iV U P3j*k # )a · lmn U mop U )a · lm' U mNp

Calor específico aportado q'rn # )a · lmn U m'p

Rendimiento del ciclo

= #P

q'rn

s)a · lmn U mop U )a · lm' U mNp

)a · lmn U m'p# 1 U

mo U mN

mn U m'

# 1 UmN

m'

·

mo

mNU 1

mn

m'U 1

Procesos:

Compresión – Expansión

Adiabáticas

Q · .t # Q · .t

u #)V

)>

)V # 1 ·vw

vf · °v

)> # 0,713 ·vw

vf · °v

Page 3: Formulario Final

Gas Perfecto

Q · . # 2 · m

QN · .N

mN#

Q' · .'

m'

mN · .NtrN

# m' · .'trN

mN

m'# {

.'

.N|

trN

# {1

23|

trN

Ciclo otto =D #

PúD@~

h9Vj:D9�js =D # 1 U

1

25trN

Aire equivalente a P limitada→ MEC

W específico del ciclo P # P;iV U P3j*V # q3j*k U q;Ä3 # q3j*k U )a · lmo U mNp U )a · lm' U mNp

Calor específico aportado q3j*k. # q'rnÅ # X> · lmn U m'p 4 XVlmnÅ U mnp

Rendimiento del ciclo

= #P

h'rnÅ

# 1 UX> · lmo U mNp

X> · lmn U m'p 4 XV · lmnÅ U mnp#

# 1 Umo U mN

mn U m' 4 u · lmnÅ U mnp# 1 U

mN

m'

·mo/mN U 1

mn/m' U 1 4 u · lmnÅ/m' U mn/m'p

Procesos:

Compresión 1-2

Reversible – Adiabáticas

Q · .t # Q · .t

u #)V

)>

)V # 1 ·vw

vf · °v

)> # 0,713 ·vw

vf · °v

Gas Perfecto

Q · . # 2 · m

QN · .N

mN#

Q' · .'

m'

mN · .NtrN

# m' · .'trN

mN

m'# {

.'

.N|

trN

# {1

23|

trN

Combustión V=cte 2-3

mn

m'#

Tn

T'# É Combustión P=cte 3-3A

mnÅ

m'#

mnÅ

mn·

mn

m'#

.nÅ

.n· É # Ñ · É

mo

mN#

mo

mnÅ·

mnÅ

mn·

mn

m'·

m'

mN# {

.nÅ

.o|

trN

·.nÅ

.n· É · {

.o

.n|

trN

# É · Ñt

=D #h9V U h3;

h9Vj:D9�j

CICLO DIESELlÉ # 1p s =D # 1 U {N

ÖÜáàâ| ·

äárN

t·lärNp

CICLO MIXTOlÉ ã 1 å Ñ ã 1p s =D # 1 U {N

ÖÜáàâ| ·

ç·äárN

çrNétç·lärNp

Page 4: Formulario Final

!

Volumen(constante!

gases(ideales:! Presión(constante(

Ta(Constante( temperatura(final(de(un(proceso(adiabático(

Carnot( Lenoir(

Otto( Diessel( Sabathe(Mixto( Atkinson(

Brayton( Ericsson( Stirling(

Ap =pD2

/4

Vcil

= Ap

C

!

C=PMS – PMI

ρ=Vpmi

/Vcc

=(Vcc

+Vcil

)/Vcc

Vp=2·C·n!

Vt=N·Vcil!pmi = pme + pmr

Potencia = Par motor · n · (2p/60)

Potencia efectiva = pme * Vcil * npistones

o

*n* i

i = numero de ciclos por vuelta (4T i=0,5, 2T i = 1)

Consumo especifico : Ce = m combustible / W efectivo (g / kWh)

Rendimiento efectivo = hefectivo

= 1 / pci * Ce = W e / pci

hvolumetrico

= m aire introducida

/ m correspondiente a la cilindrada a Patm

F= dosado = masa combustible / masa aire

Fr = dosado relativo = F / Fe

El!volumen!del!cilindro!es:!!

!Relación!Volumen!en!función!del!Angulo!de!cigüeñal.!

área de combustión

!

Page 5: Formulario Final

 

Potencia  efectiva:  

Par  motor:  

Potencia  efectiva  por  unidad  de  cilindrada:  

Régimen  de  giro:  

Requisitos  para  semejanza:    

Perdidas  de  calor  por  unidad  de  superficie:  

Caso: