Ajuste de motores - calculos

7/28/2019 Ajuste de motores - calculos

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Ajuste de motores, gua de clculos de motor

CLCULOS DE MOTOR.

Cilindrada, relacin de carrera dimetro, grado de admisin(rendimiento volumtrico):Cilindrada:

Es el espacio comprendido en el cilindro entre el Puntomuerto superior y el punto muerto inferior. Es el que recorre elpistn.

Se distingue entre:Cilindrada unitaria (de un cilindro).Cilindrada total (del motor).

La cilindrada se calcula como el volumen de un cilindro. Eldimetro es el del cilindro y la altura la carrera del pistn.

Relacin carrera/dimetro:

Carrera larga Motor cuadrado Carrera corta

Grado de admisin (rendimiento volumtrico):Es la relacin entre la aspiracin efectiva de la mezcla

aire-combustible nueva y la cilindrada.Notacin:

Vh Cilindrada (del cilindro) (cm3 l)VH Cilindrada (del motor) (cm3 l)i Nmero de cilindrosPMS

Punto muerto Superior

PMI Punto muerto Inferiors Carrera (mm)D Dimetro del cilindroA rea del cilindro (cm2) Relacin carrera dimetroF Grado de admisin (Rendimiento

volumtrico)

VF Cantidad de gas nuevo (cm3 l)VFmin

Cantidad de gas nuevo porminuto (l/min)

n Revoluciones del motor (1/min)

Recopilado por Enrique Pulgar Orellana, docente rea Mecnica


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Ejercicios

1) Despejar D, s e i de la frmula

2) El cilindro de un motor tiene un dimetro de 64 mm. Calcular suseccin transversal en cm2.

3) Un motor mono cilndrico tiene 66 mm de dimetro de cilindro y unacarrera de 58 mm. Calcular la cilindrada en cm3 y en litros.

4) El motor de un cilindro de una motocicleta tiene una cilindrada de 245cm3 y un dimetro de 68 mm. Cul es la longitud de la carrera?

5) Un motor tiene las siguientes caractersticas: Vh=78 cm3, s=45 mm,i=1. Calcular el dimetro del cilindro en mm.

6) El motor de 4 tiempos de cilindros opuestos del dibujo tiene lassiguientes caractersticas:

D= 72 mm, s= 73 mm, i=2a) Cuanto es VH en cm3 y en litrosb) Calcular la relacin carrera dimetro

c) Cuantos litros se aspiran por minuto si F= 0,7 a 3000

7) Un motor de dos cilindros opuestos tiene una cilindrada total de 494cm3. El dimetro de los cilindros es de 68 mm.

a) Calcular la carrera en mmb) Cuantos litros de mezcla combustible-aire se aspiran en una hora si

F=0,8 a 2500

8) Un motor tiene una cilindrada total de 1988 cm3, un dimetro decilindros de 87 mm y una carrera de 83,6 mm.

a) Cuantos cilindros tiene el motorb) Calcular y decir de qu tipo de motor se trata.

9) Un motor de 4 cilindros opuestos tiene las siguientes caractersticas:D= 77 mm, s 69 mm, i= 4. cul es la cilindrada total en cm3 y en litros?



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10) Calcular el dimetro de los cilindros de un motor de 4 cilindrosopuestos de cilindrada total de 1584 cm3 y 69 mm de carrera.

11) Un motor Diesel de seis cilindros tiene las siguientescaractersticas: D= 125 mm, s=150 mm. Calcular VH en litros.

12) Un motor de 6 cilindros tiene VH= 2.496 l y d = 82 mm. Cules la carrera en mm?

13) Un turismo tiene D= 90 mm, s= 66,8 mm e i= 4. En laaspiracin slo se llena el 76% de la cilindrada del motor de cuatrotiempos de gas nuevo.

a) Calcular Vh y VH en cm3 y en l.b) Calcular y decir de qu motor se trata

c) Calcular F y VF por minuto a 2000

Relacin de compresin, cmara de compresin, aumento de lacompresin:En el tiempo de la compresin se comprimen conjuntamente la mezclaaspirada de combustible y aire o aire puro hasta un volumen reducido. Elobjeto de la compresin es elevar la potencia. La compresin origina losiguiente:

Aumento de la presin Elevacin de la temperatura La mezcla del aire con el combustible La gasificacin ntegra de la mezcla aire-combustible en los motores

Otto

La cmara de compresin es el espacio sobre el punto muerto superior.

El volumen del cilindro se compone de la cilindrada (correspondiente a lacarrera) y el de la cmara de compresin.

La relacin de compresin indica cuantas veces es mayor el volumen del

cilindro que la cmara de compresin. Indica, por lo tanto, a cuanto sereduce por compresin el volumen original de la mezcla aire-combustible(aire puro)

La relacin de compresin se puede aumentar reduciendo la cmara decompresin mediante juntas de culatas mas finas, aplanando la culata opistones mas altos. Una mayor compresin aumenta la potencia del motor,pero aumenta tambin la tendencia al picado.

Notaciones:Vc Cmara de compresin

(cm

3

o l)(psilo

Relacin de compresin



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n)a Relacin de compresin

anterior al aplanadon Relacin de compresin

despus del aplanado

x Aplanado de culata (mm)

X=



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Ejercicios:

1) La cilindrada de un motor de 1 cilindro es de 800 cm3 y la cmara de

compresin Vc= 100 cm3

. Calcular la relacin de compresin.

2) Dados VH= 980 cm3, = 8:1, e i= 4, calcular Vc por cilindro en cm3.

3) Un motor tiene una carrera s= 66 mm y = 9:1. La compresin quiereelevarse a 9,5:1. Cuntos mm hay que aplanar la culata?

4) El motor de un automvil tiene una carrera de 85,28 mm. Lacompresin se ha elevado de 9,2:1 a 9,5:1 cuntos mm hay que

aplanar la culata?

5) Un motor Otto tiene las siguientes caractersticas: D= 75 mm, s=61mm, i= 4, y Vc= 41,44 cm3.

a) Calcular la cilindrada total y unitaria en cm3 y en litrosb) Determinar la relacin de compresin

6) Las caractersticas de un motor son: D= 80 mm, s= 82 mm, i= 6, Vc=46,8 cm3.

a) Calcular la cilindrada total y unitariab) Calcular relacin de compresinc) Determinar el radio del cigeal en mmd) Calcular el recorrido (permetro) del cigeal en su giro

7) Un motor Otto de 4 cilindros tiene una cilindrada total de 1992 cm3 yuna cmara de compresin de 62,25 cm3 por cilindro. Calcular larelacin de compresin.

8) Un motor Diesel de 6 cilindros tiene una cilindrada total de 6,12 litrosy una cmara de compresin de 68 cm3 por cilindro.

a) Calcular la relacin de compresinb) Explicar en qu se diferencia el motor Otto del motor Diesel en lo que

se refiere a la relacin de compresin.

9) Un motor tiene s= 81 mm, D= 76 mm y = 8,5:1. La compresin seha de elevar a 9:1.

a) Calcular el aplanado X en mmb) Calcular Vc por cilindro en cm3 antes y despus del aplanado



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10) Una motocicleta tiene un motor de 50 cm3 y una cmara decompresin de 8 cm3. Calcular su relacin de compresin

11) Un motor mono cilndrico tiene una cilindrada de 245,4 cm3 y

una relacin de compresin de 7:1. Calcular el volumen de su cmara decompresin en cm3.

12) Un motor de 4 cilindros en lnea tiene una cilindrada total de1618 cm3 y =7,6:1.

a) Calcular la cmara de compresin en cm3

b) Determinar la relacin carrera-dimetro si D=84 mm y s= 73mmc) Cual es su grado de admisin si aspira 1.132,6 cm3 de gas nuevo.

Maniobra de vlvulas (distribucin)(Tiempo de maniobra de vlvulas (distribucin), ngulo de abertura

de vlvulas, tiempo de apertura de vlvulas)

La maniobra de vlvulas (o distribucin por vlvulas) tiene por objetoregular la entrada de mezcla combustible nueva (o aire puro) y la salida delos gases de la combustin.

Es pues necesario que en instante preciso la vlvula de admisin o la deexpulsin se abra o cierre.

En los motores de dos tiempos la mayora de ellos no tienen vlvulas y

efectan la distribucin mediante lumbreras (admisin, escape y carga) y elpistn.

Tiempo de maniobra de vlvulas:Indican cuando se abren y cierran las vlvulas. La vlvula de admisin seabre antes del PMS y se cierra despus del PMI, la de escape se abre antesdel PMI y se cierra despus del PMS.

Los tiempos de maniobra de vlvulas se dan en grados de cigeal o enmilmetros de arco. Se miden en el volante de impulsin a partir del PMS odel PMI.Los tiempos de maniobra de vlvulas se representan en el diagrama de

distribucin.

ngulo de abertura de vlvulas:Indica cuantos grados de giro del cigeal est abierta la vlvula deadmisin o la de escape.

Tiempo de abertura de vlvulas:Indica qu fraccin de segundo est abierta la vlvula de admisin para laentrada de la mezcla de gas, o la que est abierta la de escape para laexpulsin de los gases quemados.

Viene determinado por el ngulo de abertura de vlvula y por lasrevoluciones n del motor.



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Notaciones:


Aa Vlvula de admisin abreAc Vlvula de admisin cierraEa Vlvula de escape abreEc Vlvula de escape cierra

Aa

Abertura de la vlvula de admisin antes delPMS (AC)Ac

Cierre de la vlvula de admisin despus delPMI (AC)

Ea

Abertura de la vlvula de escape antes delPMI (AC)

Ec

Cierre de la vlvula de escape despus delPMS (AC)

VA

ngulo de abertura de la vlvula deadmisin ()

VE

ngulo de apertura de la vlvula de escape(AC)

tVA Tiempo de abertura de la vlvula deadmisin (s)

tVE Tiempo de abertura de la vlvula de escape(s)

d Dimetro sobre el cual estn las marcas(mm)

VA

Vlvula de admisin

VE

Vlvula de escape

A

C

ngulo del cigeal ()

IA Longitud de arco (mm)


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Tiempo de maniobra de vlvulas:a) Magnitud del arco en mm

El permetro de la circunferencia es:

La longitud del arco para un 1 de giro del cigeal es:

Y para de giro del cigeal ser

En el diagrama de distribucin representado, la vlvula de admisin se abre25 antes del PMS. Calcular la longitud del arco en el volante de impulsinsobre un dimetro de 250 mm

b) Grado de ngulo del cigeal antes del PMS o del PMI

Despejando en la frmula anterior, se tiene:

(AC)

d es el dimetro del volante de impulsin de la polea. Las marcas vangrabadas en el permetro del volante o en la polea.

En el diagrama de distribucin representado, la vlvula de escape se abre139,6 mm antes del PMI en un volante de impulsin de 250 mm dedimetro. Calcular cuantos grados antes del PMI se abre dicha vlvula.

ngulo de abertura de vlvulaPara calcular los ngulos de abertura de vlvula se le suman 180 a lostiempos de maniobra correspondiente:

Tiempo de abertura de vlvulas:

Tiempo de abertura de vlvulas

(s)

(s)

Calcular los tiempos de VA y VE del ejercicio anterior. El motor gira a 4000

Ejercicios1) La vlvula de admisin de un motor de cuatro tiempos se abre 16antes del PMS. El dimetro del volante de impulsin es de 260 mm.Calcular la longitud del arco LA hasta el PMS



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2) En una polea de 180 mm (250 mm) de dimetro va grabada la marcadel PMS. Cul es la longitud de un avance de encendido de 15 (16)?



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3) Calcular los tiempos de maniobra de vlvulas en el diagrama dedistribucin del dibujo de un motor de 4 tiempos, en longitud de arco apartir de los grados de giro del cigeal. El dimetro del volante de

impulsin es de 240 mm (325 mm)

4) La vlvula de escape se cierra cuando la marca de la polea harebasado 60 mm del PMS. Cunto vale el ngulo desde Ec hasta PMS?

5) Un motor Diesel lleva una marca para el punto muerto superior en elborde de su volante de impulsin (dimetro = 300 mm) y tiene lossiguientes tiempos de maniobra de vlvulas:

Aa = 60 (70) mm antes del PMSAc= 195 (220) mm despus del PMI

Ea 155 (160) mm antes del PMIEc= 30 (40) mm despus del PMS.

Calcular los grados de giro del cigeal a partir de las longitudes enarco.

6) La vlvula de admisin de un motor Otto de cuatro tiempos se abre16 (18) antes del PMS y se cierra 45 (60) despus del PMI.

Cul es la magnitud de su ngulo de abertura?

7) En el diagrama de distribucin del dibujo calcular los ngulos deapertura de vlvulas en:

a) Grados del cigealb) Longitud de arco.El dimetro de la polea con las marcas es de 150 mm (210 mm)



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8) Para un motor Otto de cuatro tiempos que van a n= 4800 (6400) ,

calcular los tiempos de abertura de vlvulas tomando los valores deldiagrama del ejercicio anterior.

9) Cunto tiempo permanecen abiertas la vlvula de admisin a n=

6000 (5200) para un ngulo de abertura de vlvulas de 240 (260).

Momento de giro o de rotacin del motor (par)

En la tcnica se entiende por momento la accin rotatoria de una fuerzasobre un cuerpo fijado de modo que pueda girar. (Momento de rotacin=par)

Ejemplos de la aparicin de momentos (momentos de rotacin) son el

manubrio, la manecilla y el picaporte de las puertas, la rueda dentada, lapolea, la fuerza de una llave de tuercas, meter un tornillo con undestornillador, etc.

En los motores de combustin aparece un momento de rotacin que sedenomina par motor.La presin del gas origina la fuerza del pistn FeLa fuerza del pistn, por la inclinacin de la biela, se descompone en unafuerza lateral FN (perpendicular a las paredes del cilindro) y otra FB en elsentido de la biela (Fuerza en la biela)En el mun del cigeal, segn la disposicin de ste, la fuerza de la bielase descompone en una fuerza tangencial Ft y otra de compresin hacia el

eje cigeal Frad.

El par motor es la accin de la Fuerza tangencial Ft en el brazo del cigeal

o radio de giro r (r= de la carrera s)

El par motor aumenta con la cilindrada total VH y con la presin media de lacombustin o presin de trabajo Pm.La cilindrada total depende a su vez del nmero de cilindros i, del dimetrode estos D y de la carrera s. La presin media de la combustin depende delgrado de admisin F y del nmero de revoluciones n del motor.



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El motor de combustin no tiene un par de valor constante sino quedepende en cada momento del nmero de revoluciones. Se representa en lacurva de momentos del motor (curva del par motor).



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Clculos de Potencia:

NotacinW= Trabajo (Nm o J o Ws)F= Fuerza (N)S= distancia (m)

T= tiempo (s)

P= Potencia ( W KW)

Hasta 1977 se daba la potencia en caballos de vapor (cv)1kW 1,36 cv1cv 0,736 kW

Ejercicios:

1) Durante un viaje hay que cambiar una rueda trasera por un pinchazo.Para ello se levanta con una gata 20 cm la rueda. El coche presiona conuna fuerza de 3500 N sobre la gata. Calcular el trabajo realizado allevantar el coche.

2) Sobre un pistn acta una fuerza media de 4000 N. Calcular el trabajoque se origina en una carrera del pistn donde s=80 mm

3) Con un elevador hay que levantar 2 m un turismo que pesa 850 kg.Calcular la fuerza y el Trabajo

4) Una gra levanta a 4 m un camin y realiza con ello un trabajo de1000000 Nm. Calcular

a) La fuerza Fp que ejerce el camin



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b) El peso del camin

5) Un turismo es accionado con una fuerza de 1000 N y alcanza una

velocidad de 30 . Calcular la potencia a que corresponde en y en

kW.

6) Un remolque asciende tirado por un tractor 100 m por una pendienteen 10 segundos. Para ello la fuerza de traccin es de 15000 N. Calcular:

a) El trabajo

b) La potencia en y kW

Potencia indicada (potencia interna)

En los motores de combustin interna se distinguen dos clases de potencia:

Potencia indicada (potencia interna):Es la potencia que genera el motor con la combustin

Potencia efectiva (potencia til):Es la que llega al volante de impulsin deducidas las prdidas

(rozamiento, accionamiento de auxiliares como bomba de aceite, ladistribucin de vlvulas, etc).

La potencia indicada en los motores de combustin interna se calcula con lafrmula general de potencia.

En la cual la fuerza F es igual al producto de la fuerza media del pistn porel nmero de cilindros; y la velocidad v es igual a la velocidad promedio delpistn.

Notaciones:Pi Potencia indicada (kW)Pe Potencia efectiva (kW)D Dimetro (cm)pm Presin media de trabajo (bar

sobrepresin)VH Cilindrada total (l)

i Nmero de cilindrosPiIV(I Potencia indicada cuatro tiempos



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I) (dos tiempos (kW)F Fuerza (N)Ae Superficie del pistn (cm2)s Carrera (m)n Revoluciones ( )

P Potencia (kW)

(kW) (kW)

(kW) (kW)

Ejercicios:1) El motor de un vehculo tiene las siguientes caractersticas:

D= 80 mms= 72,8 mmpm= 9,76 bari= 6

n= 4800

Cuatro tiempos

Calcular la potencia indicada.

2) Un motor mono cilndrico de dos tiempos con un dimetro del cilindro

de 42 mm y carrera del pistn de 35 mm desarrolla a 5000

revoluciones una presin media de trabajo pm de 8,4 bar. Cul es lapotencia indicada de ese motor?

3) Calcular la potencia interna de un motor de combustin de cuatrotiempos que tiene las siguientes caractersticas:

D= 80 mms= 72 mmpm= 8,7 bari= 6n= 4000 rpm

4) Calcular para el motor que se representa:

a) La cilindrada unitariab) La cilindrada totalc) La potencia indicada



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5) Un motor de cuatro tiempos, 6 cilindros, con una cilindrada total de2,48 dm3 desarrolla a 5400 rpm una potencia de 100 kW. Calcular lapresin media de trabajo de este motor.

6) Un motor de 4 tiempos, 4 cilindros, cilindrada total de 1,5 l; desarrollaa 4500 rpm una potencia de 45 kW.

Aumentndole la cubicacin y a igualdad de revoluciones y presinmedia de trabajo, se ha de alcanzar una potencia de 50kW. Calcular:a) La presin media de trabajob) La cubicacin con el motor modificadoc) El aumento de potencia en %



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7) Un motor de carrera (de cuatro tiempos) de 1,5 litros da a su nmeromximo de revoluciones 9000 rpm, una potencia de 120kW.Planendole la culata y modificando la admisin puede aumentar lasrevoluciones a 10200 rpm y la presin media de trabajo en un 10%.Calcular:

a) La presin media de trabajo antes y despus de la modificacinb) La potencia del motor con la culata planeada

Potencia efectiva:Es aproximadamente un 10% menor que la indicada. La potencia efectiva esla que llega al cigeal (volante de impulsin) y se mide en l.

kW

Ejercicios:

1) En la prueba de potencia de un motor de explosin con su volante deimpulsin a 3580 RPM se obtiene un par de 80 Nm. Calcular la potenciaefectiva del motor.

2) Un motor Diesel a su rgimen de 1800 rpm da un par de 355 Nm.Cul es su potencia til en kW?

3) Un motor Otto desarrolla un par mximo de 95 Nm a 2500 RPM Conqu potencia actuar en el embrague?

4) En un banco de pruebas se somete a un motor a una carga giratoriade modo que cuando la fuerza de esa carga es de 120 N y est situadaen un brazo de palanca de 1 m hace que el motor no pueda girar.Calcular:

a) El par motor Mmb) La potencia efectiva Pe a 3000 RPM

5) Un motor Otto de dos cilindros desarrolla a 6000 RPM una potenciaefectiva de 35 kW. Su par mximo de 84 Nm lo alcanzar a 2000 RPM.Calcular:

a) El par motor a 6000 RPMb) La potencia efectiva correspondiente al par mximo

6) El motor de un turismo da una potencia efectiva de 40 kW a 4200RPM. Cul es su par motor?

7) En el diagrama est representada la potencia efectiva de una motoen funcin del N de RPM



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8) Calcular el par motor correspondiente a las siguientes RPM

a) 3000 RPMb) 5000 RPMc) 7500 RPM

9) El brazo de palanca en el banco de pruebas de motores tiene unalongitud r= 0,955 m. En la frmula para el clculo de la potenciaefectiva sustituir el par motor MM por la fuerza F y el brazo r= 0,955 ydeterminar la frmula para la potencia empleada en el banco depruebas.

10) En un banco de pruebas se obtienen los siguientes valores paraun motor de explosin

Determinar para cada par de valores F y na) El par motorb) La potencia efectiva



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