Balance Energetico de Un Motor Nissan Qg15
Balance Energetico de Un Motor Nissan Qg15
Balance Energetico de Un Motor Nissan Qg15
INDICE
1.INTRODUCCION ..................................................................................................................................................3
1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA.........................................................................................................................3
1.1.1. Definición Ontológica: .........................................................................................................................3
1.1.2. Definición Funcional:...........................................................................................................................3
1.1.3. Definición Genética: ............................................................................................................................3
1.2. ESTADO DEL ARTE: .....................................................................................................................................3
1.3. OBJETIVOS: .................................................................................................................................................3
1.4. IMPACTO AMBIENTAL: ...............................................................................................................................3
1.5. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y DETALLES DEL MOTOR: ...........................................................................5
2. MARCO TEORICO...............................................................................................................................................6
2.1. CÁLCULO TÉRMICO Y BALANCE ENERGÉTICO DEL MOTOR .......................................................................6
2.1.1. CÁLCULO TÉRMICO: ............................................................................................................................6
2.1.2. Combustible: .......................................................................................................................................6
2.1.3. Parámetros del Fluido Operante:........................................................................................................6
2.1.4. Parámetros del Medio Ambiente y los Gases de Escape: ...................................................................8
2.2. Proceso de Admisión:.................................................................................................................................9
2.2.1. La Temperatura de Calentamiento de la Carga Fresca: ......................................................................9
2.2.2. La Densidad de la Carga en la Admisión .............................................................................................9
2.2.3. Las Pérdidas de Presión en la Admisión y la Presión al final de la Admisión: .....................................9
2.2.4. Coeficiente de los Gases Residuales: ............................................................................................... 10
2.2.5. Temperatura Final de Admisión: ...................................................................................................... 10
2.2.6. La Eficiencia Volumétrica: ................................................................................................................ 11
2.3. PROCESO DE COMPRESION: ................................................................................................................... 11
2.3.1. Determinación del Índice Adiabático K1 de Compresión: ................................................................ 11
2.3.2. La Presión al Final de la Compresión: .............................................................................................. 11
2.3.3. La Temperatura al Final de la Compresión: ..................................................................................... 11
2.3.4. El Calor Específico Molar Medio al Final de la Compresión: ............................................................ 12
2.4. PROCESOS DE COMBUSTION: ................................................................................................................. 14
2.4.1. El Coeficiente de Variación Molecular del Combustible 𝝁0 y de la Mezcla Operante. .................... 14
2.4.2. La Cantidad de Calor Perdido como Consecuencia de la Combustión Incompleta del combustible.
.................................................................................................................................................................... 14
2.4.3. El Poder Calorífico de la Mezcla Operante:...................................................................................... 14
2.4.4. El Calor Especifico Molar Medio de los Productos de la Combustión: ............................................ 15
2.4.5. La Temperatura al Final de la Combustión Visible: .......................................................................... 15
2.4.6. La Presión Máxima Teórica de Combustible: ................................................................................... 15
2.4.7. La Presión Real Máxima de Combustión:......................................................................................... 16
2.4.8. La Relación de Aumento de Presión: ............................................................................................... 16
2.5. PROCESO DE EXPANSION Y DE ESCAPE:.................................................................................................. 16
2.5.1. El Índice Adiabático Medio de Expansión: ....................................................................................... 16
2.5.2. La Presión y la Temperatura al Final del Proceso de Expansión: ..................................................... 16
2.5.3. Comprobación de la Temperatura de los Gases Residuales Asumida Anteriormente: ................... 17
2.6. PARAMETROS INDICADOS DEL CICLO OPERATIVO DEL MOTOR............................................................. 17
2.6.1. La Presión Media Indicada Teórica. ................................................................................................. 17
2.6.2. La Presión Indicada Indicada: ........................................................................................................... 17
2.6.3. El Rendimiento Indicado y el Consumo Específico Indicado de Combustible: ................................ 18
2.7. PARAMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR:.................................................................................................. 18
2.7.1. La Presión Media de las Perdidas Mecánicas para el Motor de Carburador y con Encendido
Forzado y con un Numero de Cilindros hasta seis y con una Relación (S/D) < 1: ...................................... 18
2.7.2. La Presión Media Efectiva y el Rendimiento Mecánico: .................................................................. 18
2.7.4. Principales Parámetros del Diseño y del Cilindro del Motor: .......................................................... 19
2.7.5. La Potencia Efectiva, el Torque Efectivo y el Consumo Horario del Combustible: .......................... 20
2.7.6. La Potencia por Unidad de Cilindrada del Motor:............................................................................ 20
2.8. CONSTRUCCION DEL DIAGRAMA INDICADO: ......................................................................................... 20
2.8.1. el diagrama indicado se construye para el régimen nominal de operación, es decir, para Ne =
78.548 Kw y n = 6000 r.p.m. ...................................................................................................................... 20
2.8.2. Construcción de las Curvas Politrópicas de Compresión y Expansión por el Método Analítico: ..... 21
2.8.3. La Presión Media Indicada Teórica: ................................................................................................. 23
2.9. BALANCE TERMOENERGÉTICO DEL MOTOR ........................................................................................... 26
2.9.1. La cantidad total de calor introducida al motor con el combustible: .............................................. 26
2.9.2. El Calor Equivalente al Trabajo Efectivo por Segundo: .................................................................... 26
2.9.3. El Calor Transferido al Medio Refrigerante...................................................................................... 26
2.9.4. El Calor Llevado por los Gases de Escape: ....................................................................................... 27
2.9.5. El Calor Perdido Debido a la Combustión Incompleta de Combustible. .......................................... 27
2.9.6. Pérdidas de Calor no Consideradas en los Casos Anteriores o Perdidas de Calor Residual: ........... 28
3. ANEXOS: ......................................................................................................................................................... 29
3.1. PARÁMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR ................................................................................................... 29
3.2. PARÁMETROS INDICADOS DEL MOTOR: ................................................................................................. 31
3.3. PARAMETROS DE BALANCE ENERGÉTICO DEL MOTOR: ......................................................................... 33
4. MATERIAL FOTOGRÁFICO: ............................................................................................................................. 35
1.INTRODUCCION
1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA
1.1.1. Definición Ontológica:
Marca y modelo: Nissan QG15
Tipo de motor: Motor gasolinero
Número de cilindros: 04 cilindros
Disposición de cilindros: En línea
Número de válvulas: 16 válvulas
Tipo de refrigeración: Enfriado por agua
Diámetro x Carrera (mm): 76.0 X 88.0
Cilindrada (cc): 1597 aprox. 1600
Potencia máx. (Hp/rpm): 105/6000
Torque máx. (Kg.m/rpm): 14.3/4000
Relación de compresión: 9.5 : 1
Sistema de alimentación de combustible: control electrónico de inyección, ECCS.
Volumen de sistema de enfriamiento (L):4.5
Volumen del tanque de combustible (L):50
Régimen de Ralentí (rpm): 625 ± 50
1.3. OBJETIVOS:
Estudiar de manera adecuada las propiedades que rigen el funcionamiento y
operación del motor gasolinero NISSAN QG15, a partir de datos obtenidos.
De este modo, la toxicidad de los motores Diésel depende en lo principal del contenido de
los óxidos de nitrógeno y el hollín. La toxicidad de los motores de encendido por chispa y
carburador depende en gran medida de la concentración del monóxido de carbono y de los
óxidos de nitrógeno.
1.5. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y DETALLES DEL MOTOR:
Especificaciones dadas por la casa motriz:
2. MARCO TEORICO
2.1. CÁLCULO TÉRMICO Y BALANCE ENERGÉTICO DEL MOTOR
Realizar el cálculo de un motor de carburador de cuatro tiempos, de aplicación automotriz,
cuyas especificaciones técnicas son las siguientes:
Potencia Efectiva: Ne = 78.3kW a 6000 RPM
Motor de cuatro cilindros: i = 4;
- Disposición de los cilindros: en línea;
- Sistema de Refrigeración: líquida, de tipo cerrada;
- Relación de compresión:𝜀= 9.5.
Con la consideración de las recomendaciones aducidas y los datos de entrada del trabajo
(nN = 6000 RPM), el cálculo térmico, secuencialmente se realiza para n = 1000, 4000, 6000
y 6500 RPM.
2.1.2. Combustible:
Se puede emplear la gasolina de 95 octanos. En correspondencia con la relación de
compresión dada en el trabajo 𝜀 = 9.5.
La composición gravimétrica elemental y la masa molecular del combustible de este
combustible: C = 0.855; H = 0.145; Mc = 115 Kg/Kmol.
El poder calorífico inferior del combustible: Hu = [33.91C + 125.6H – 10.89(O-S) – 2.51(9H-
W)]x103 = 43930KJ/Kg
Donde W es la cantidad de vapores de agua contenida en losproductos de la combustión
por unidad másica de combustible.
La presión de los gases residuales Pr debido a la expansión de las fases de distribución de los
gases y a la reducción de las resistencias en el tipo de configuración constructiva de la vía
de escape del motor analizando se puede obtener en el régimen nominal de velocidad.
Entonces:
De aquí se obtiene:
De donde obtenemos:
Donde:
Ra = 287 J/Kg.grado, es la constante gásica específica para el aire
c) De la Mezcla Operante:
Donde:
Entonces:
El diámetro del cilindro: Teniendo en cuenta que la carrera del pistón fue asumido
inicialmente S= 88mm, entonces:
Finalmente asumimos:
D = 76mm ; S =88mm
Los principales parámetros y índices del motor se determinan tomando en cuenta los
valores de D y S asumidos finalmente, es decir:
Donde:
OB = OA + AB = 10.35 + 88 = 98.35 mm
b. La Curva Politrópica de Expansión:
Los resultados del cálculo de los puntos de las curvas Politrópicase muestran en la TABLA
N° 2
FIGURA 4
2.8.3. La Presión Media Indicada Teórica:
Donde:
= 1950.08 , es la superficie del diagrama acaba en la fig.4.
L: Longitud de la biela
R: radio de la manivela
Donde:
G. G. C.: grado de giro del cigüeñal;
12°: es la posición del punto (para la simplificación de los cálculos posteriores se puede
asumir que la presión máxima real se alcanza10°despues del punto muerto superior,
cuando el cigüeñal gira a 370°).
Uniendo con curvas continuas, los puntos r con con y con con la curva
de expansión, con (el punto se ubica comúnmente entre los puntos b y a) y con la
línea de escape . se obtiene el diagrama indicado real redondeada
2.9. BALANCE TERMOENERGÉTICO DEL MOTOR
2.9.1. La cantidad total de calor introducida al motor con el combustible:
Donde:
C = 0,45/0,53 coeficiente de proporcionalidad para los motores de cuatro tiempos. En el
cálculo se ha asumido c = 0,5.
i: es el número de cilindros del motor.
D: diámetro del cilindro, en cm.
n: frecuencia rotacional del cigüeñal, en r.p.m.
m= 0,6/0,7 índice exponencial para los motores de cuatro tiempos.
En el cálculo se ha asumido n = 1000 r.p.m.; m = 0,6 y en todos los demás regímenes de
velocidad m = 0,65.
Donde:
constituye el calor específico de los
Donde:
es el calor específico de los gases residuales (determinada
con ayuda de la tabla N°4 por el método de interpolación
para:
2.9.5. El Calor Perdido Debido a la Combustión Incompleta de Combustible.
2.9.6. Pérdidas de Calor no Consideradas en los Casos Anteriores o Perdidas de Calor Residual:
3. ANEXOS:
3.1. PARÁMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR
3.2. PARÁMETROS INDICADOS DEL MOTOR:
3.3. PARAMETROS DE BALANCE ENERGÉTICO DEL MOTOR:
4. MATERIAL FOTOGRÁFICO: