MOTORES DE COMBUSTION
INTERNA
CONVERSION DE ENERGIA
Prof. Carlos G. Villamar L.
Inicio
Notas
Contenido de
la materia
3.- Combustión 1º
Parte (Modelo de hasta 6 especies).
4.- Combustión 2º
Parte, equilibrio químico (Modelo de más de 6 especies).
5.- Ciclos
combustible – aire.
Contenido y evaluación del laboratorio (Tentativo)
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Practica |
Evaluación |
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1a y 1b |
Quiz |
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Practica |
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Informe |
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Practica e Informe |
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5 y 6 |
Informe |
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Practica e Informe |
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Practica e Informe |
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9, 10, 11 |
Informe |
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11 |
Practica e Informe |
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11 |
Practica e Informe |
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13 |
Quiz |
1.a - Partes de
motores (Parte A) (Salón de GRUMOTE, la Hechicera)
1.b - Partes de
motores (Parte B) (Lab.
Av. Tulio Febres Cordero)
2.- Desarme y armado de motores (Lab. Av. Tulio
Febres Coredero)
3.- Ciclos teóricos (Salon de GRUMOTE, la
Hechicera)
4.- Ensayo de un MECH de AN y TA (Lab. Av. Tulio
Febres Cordero)
5.- Estequiometría de la combustión (Parte 1)
(Salón de GRUMOTE, la Hechicera)
6.- Estequiometría de la combustión (Parte 2)
(Salón de GRUMOTE, la Hechicera)
7.- Bomba calorimétrica (Lab. Av. Tulio Febres
Cordero)
8.- Ensayo de un MECH que opera con GLP y Gasolina (Lab.
Av. Tulio Febres Cordero)
9.- Características de la combustión, modelo de especies (Salón de GRUMOTE,
la Hechicera)
10.- Ciclos combustible aire (Salón de GRUMOTE, la Hechicera)
11.- Diagrama pV real (Salón de GRUMOTE, la Hechicera)
12.- Ensayo de motores (Lab. Av. Tulio Febres Cordero)
13.-
Formación de contaminantes (Salón de GRUMOTE, la
Hechicera)
Evaluación
Parte Teoríca.
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Parcial |
Tema |
Semana
(Aprox) |
% de
la nota final |
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6 |
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- La nota final será la suma del 90% del promedio obtenido
en la materia más 10% del promedio del laboratorio, si el promedio de la
materia es inferior a 10 puntos no se tomará en cuenta la nota del laboratorio.
- Si no se aprueba el laboratorio se reprueba
automáticamente la materia
- Informe de laboratorio copiado tendrá cero puntos
- Con dos informes copiados y/o dos inasistencias a las
prácticas se pierde el laboratorio
- No hay recuperación de prácticas
NO HAY DIFERIDO; NI SUSTITUTIVO; NI RECUPERATIVO; NI ………,ETC
TEMA I INTRODUCCION
A LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
Clasificación de las maquinas. Clasificación de los motores térmicos.
Combustión externa. Combustión
interna. Características de trabajo de
los MCIA. Clasificación de los MCIA de
acuerdo con: el ciclo termodinámico, el ciclo de trabajo, el campo de
aplicación, el tipo de combustible, el tipo de formación de mezcla, el proceso
de combustión, la presión de alimentación, la regulación al variar la carga, la
estructura. Parámetros fundamentales de los MCIA: geométricos, cinemáticos y motorísticos.
Parámetros indicados: presión media, potencia, rendimiento y consumo especifico. Relación entre parámetros indicados y efectivos.
Problemas. Características típicas de MECH y MEC. Estructura del motor. Mecanismo alternativo. Sistemas del motor: alimentación y escape,
lubricación. Enfriamiento y encendido.
Partes principales del motor: mecanismo de distribución, árbol de levas, árbol
de balancines, válvulas y resortes, cilindros, pistones, biela, cigüeñal. Orden de encendido
TEMA II CICLOS IDEALES Y CICLOS COMBUSTIBLE-AIRE
Introducción. Ciclo mixto o dual. Temperaturas del ciclo. Cálculos de rendimiento térmico y presión
media del ciclo. Ciclo diesel. Ciclo Otto.
Análisis del rendimiento térmico y presión media del ciclo. Efectos de la variación de suministro de
calor sobre el rendimiento térmico y presión media del ciclo. Ciclos de los motores turboalimentados: por
impulsos y a presión constante.
Sobrealimentación mecánica. Propiedades del motor y operador
diferencial. Problemas. Composición del aire y del combustible. Estequiometría de la combustión. Variación del fluido de
trabajo a través del ciclo. Relaciones termodinámicas para mezclas de gases.
Cartas termodinámicas. Ciclos combustible aire. Modelos computacionales.
Problemas.
TEMA III CICLO
REAL Y PERDIDAS DEL MOTOR
Introducción. Fases del ciclo termodinámico: admisión,
compresión, expansión y escape. Proceso
de formación de mezcla: externa e interna. Diagrama de indicador. Equipos usados
para la obtención de los diagramas: p-V y p-Angulo cigueña. Comparación entre los diagramas para MECH y MEC. Diagramas de distribución para motor: 4T y 2T.
Problemas. Perdidas de calor. Modos de transferencia de calor:
conducción, convección y radiación.
Transferencia de calor en MCIA. Análisis dimensional. Coeficiente
instantáneo de transferencia de calor. Correlaciones para el estudio de la
transferencia de calor en MCIA. Problemas. Perdidas mecánicas. Conceptos
básicos sobre fricción. Tipos de lubricación: limite e Hidrodinámica. Potencia
consumida por fricción. Calculo teórico. Medición experimental. Aceites
lubricantes. Problemas. Balance térmico. Perdidas de calor: a los gases de
escape, al refrigerante, por convección, por radiación, por combustión
incompleta y Otros. Problemas.
TEMA IV PARAMETROS
DEL MOTOR
Parámetros
del motor independientes: ciclos por segundo, consumo de combustible, consumos
de aire: teórico y real, relación combustible-aire, relación potencia-par,
calor contenido en el combustible. Parámetros
indicados: presión media, Potencia,
consumo específico de combustible, eficiencia, eficiencia volumétrica,
expresiones adicionales. Parámetros
efectivos: presión media, potencia, presión media por fricción, potencia
consumida en perdidas mecánicas, eficiencia mecánica. Problema. Criterios de semejanza de MCIA:
geométrica, idénticas condiciones ambientales, igual cota de regulación, igual
velocidad media del pistón y presiones medias coincidentes. Consecuencias de la
semejanza de MCIA respecto a: potencias efectivas, velocidades de giro,
potencia específica, perdidas de calor por unidad de
superficie, calor cedido al refrigerante por unidad de potencia. Semejanza de motores con diferente numero de cilindros: relación entre cilindradas, relación entre
potencias efectivas, relación de numero de cilindros para igual potencia,
relación de cilindrada para igual potencia, relación de numero de cilindros
para igual potencia y cilindrada. Comparación de parámetros de MCIA.
TEMA V ENSAYOS
DE MCIA Y SUS CARACTERISTICAS
Objetivos. Características. Relación
entre potencias: en el combustible, efectiva e indicada. Mediciones básicas. Ensayos en bancos de
motores: medición de potencia, medición de velocidad, medición de consumo de
aire, medición de temperatura, Medición de flujo de liquido y perdidas de
calor, medición de presión en el cilindro, medición de emisiones de escape. Problemas. Ensayos que se realizan en
MCIA: velocidad variable en MECH con carga parcial, velocidad variable en MEC con
carga total, velocidad constante en MECH y MEC. Recolección de datos y formulas
básicas para su análisis. Curvas
características:
potencia, par y consumo especifico de combustible, eficiencias
efectiva e indicada, consumos de aire y combustible, curvas multiparamétricas,
Datos característicos sobre MCIA. Problemas.
TEMA VI PROCESO
DE INTERCAMBIO DE GASES
Introducción. Influencia del proceso de intercambio de
gases (PIG) en las prestaciones del motor. Parámetros que caracterizan el PIG.
El PIG ideal. Proceso de intercambio de gases según Jovaj:
gases residuales, calentamiento durante la admisión, eficiencia volumétrica,
Influencias sobre la eficiencia volumétrica. Problemas. El PIG real. El PIG en
un motor monocilindrico sin colectores. Perdidas
hidráulicas: bancos de flujo, coeficientes de descarga. Compresibilidad del flujo: numero de Mach.
Trabajo de bombeo. El PIG en un motor monocilindrico con colectores. Parámetro de frecuencia.
Proceso de escape. El PIG en un motor policilindrico
con colectores. Problemas. Interferencia en colectores de admisión 6-2-1. Interferencia en colectores de cuatro
cilindros. Factores que influyen sobre el PIG.
Duración del PIG. Numero de
válvulas. Influencia del área de paso de la válvula de admisión sobre el rendimiento
volumétrico y la presión media efectiva.
Influencia del área de paso de las válvulas de admisión y escape sobre
el trabajo neto.
TEMA VII PROCESO
DE GENERACION DE POTENCIA
Importancia del proceso de combustión. Generalidades sobre
el proceso de combustión. Requerimientos exigidos a los combustibles usados en
MCIA. Propiedades de los combustibles.
Combustión en MCIA. Concepto. Características. Frente de llama. Características de las llamas en MCIA.
Autoencendido. Reacciones complejas. Composición del
aire y del combustible. Estequiometría de la
combustión. Primera ley de
TEMA VIII
PROCESOS DE MODELADO EN MCIA:
Teoría sobre el modelado en MCIA. El modelado: objetivo,
interés, limitación y clasificación. Fases en el desarrollo de un modelo.
Método de desarrollo de un modelo. Procesos importantes en MCIA. Modelos de
combustión. Modelo de intercambio de gases. Ecuaciones que gobiernan un sistema
termodinámico. Modelo matemático. Relación entre estos problemas y el proceso
de combustión. Modelado en MCIA: características
de los modelos de combustión, suposiciones de los modelos de combustión,
consideraciones sobre las suposiciones del modelo, modelo matemático y relación
entre parámetros. Desarrollo de las
ecuaciones usadas para el modelado en MCIA: particularización del algoritmo
general, simulación de perdidas de calor sobre el funcionamiento del motor,
mecánica de fluidos en MCIA, mediciones de velocidad del flujo en función del
ángulo de giro, análisis termodinámico del proceso de combustión,
características del proceso de combustión, formación de productos en equilibrio
químico.
BIBLIOGRAFIA
Araque, J.,Figueroa S.,
Motores de Combustión Interna Alternativos., Facultad de Ingenieria, ULA, 2003
Araque, J.,Figueroa S.,
Prácticas del Laboratorio de Conversión de Energía., Facultad de Ingenieria, ULA, 2003
Araque, J.,Figueroa S.,
Problemas de Motores de Combustión Interna., CDCHT, Universidad de los
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Proceso de Combustión en Motores de Combustión Interna., CDCHT, Universidad de
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Jovaj, M. S., Motores de Automóvil. Editorial MIR. 1982.
Kuo, K. K., Principles of
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Lapuerta, M. A. y Hernández J. J., Tecnologías
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Van Wylen “Fundamentos de Termodinámica”., Limusa., 2002
Material de Apoyo para el Laboratorio
Guía sobre Motores de Combustión Interna
Alternativos. Profs.
Guía de Prácticas del Laboratorio de
Conversión de Energía.
Hojas de cálculo.
Programas de computación.
Equipo de laboratorio.