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    Ralentí Incrementado (Termodinamica)

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    bastian herrera
    El documento presenta los resultados de pruebas de gases realizadas en un vehículo con motor a gasolina de 2000cc. Se midieron parámetros como RPM, contenido de CO2, HC y O2 en ralentí normal y acelerado. También se midió la humedad ambiental. Con estos datos, se calculó la ecuación química de combustión para ambas condiciones y se determinaron las relaciones aire/combustible molar y másica.

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    Ralentí Incrementado (Termodinamica)

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    El documento presenta los resultados de pruebas de gases realizadas en un vehículo con motor a gasolina de 2000cc. Se midieron parámetros como RPM, contenido de CO2, HC y O2 en ralentí normal y acelerado. También se midió la humedad ambiental. Con estos datos, se calculó la ecuación química de combustión para ambas condiciones y se determinaron las relaciones aire/combustible molar y másica.

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    Ralentí incrementado (termodinamica)

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    El documento presenta los resultados de pruebas de gases realizadas en un vehículo con motor a gasolina de 2000cc. Se midieron parámetros como RPM, contenido de CO2, HC y O2 en ralentí normal y acelerado. También se midió la humedad ambiental. Con estos datos, se calculó la ecuación química de combustión para ambas condiciones y se determinaron las relaciones aire/combustible molar y másica.

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    Ralentí Incrementado (Termodinamica)

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    de 8

    Ralentí incrementado En medición Ralentí:

     CARBURANTE: Gasolina (C8H18)  CARBURANTE: Gasolina (C8H18)


     CILINDRADA: 2000 cc  CILINDRADA: 2000cc
     RPM: 2480/ min  RPM: 620/min
     Lambda: 1,001  Lambda: 1,000
     CO: 0,012% vol  CO. 0.009%
     C02: 14.70% vol  CO2: 14,25% VOL
     HC:32ppm vol  HC: 26 ppm vol
     02: 0.75% vol  O2: 0.82%
     Cocar: 0.006%  Cocar: 0.040 % vol

    Datos del higrómetro:

     45 % de humedad.
     23 ° Celsius.

    Transformaciones de unidades

    Con los datos del higrómetro se busca en internet para poder transformar la humedad en
    Gramos/ metros cúbicos.

    Link: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Kinetic/relhum.html

    Humedad del ambiente

    45 % 9.27 gramos / metros cúbicos

    23° Celsius

     Cilindrada del vehiculo


    2.000cm^3/ 100 ^3= 0.002 m^3
    Con estos dos datos podremos sacar la masa.
     Masa
    Dónde: Masa= Volumen x Densidad
    Masa= 0,002m^3 x 9,27gramos/ m^3

    Masa=0,01854gramos (se divide en mil para pasarlo a kilogramos)

    Masa= 0.00001854 kilogramos

    Con la masa sacada se ocupa la fórmula de Moles (n)

     Moles

    Dónde: n= masa (kg)/ masa molar (kg/kmol)

    Dato: Masa molar del H20: 18,02 KG/Kmol.

    Moles= 0,00001854 kg/ 18,02kg/kmol.

    Moles= 0,000001028 kmol.

    Componentes

    Como están en porcentaje la mayoría de estos datos, se dividen en 100 para poder ocuparlos en la
    ecuación de combustión.

    Ralentí incrementado: En medición Ralentí:


     Carburante: Gasolina (C8H18)  Carburante: Gasolina(C8H18)
    95 octanos/ 100: 0,95 95 Octanos /100: 0,95
    05 heptanos / 100: 0,05 0,5 heptanos/ 100 : 0,5

     CO: 0,012% vol. /100: 0,00012  CO: 0,009% vol. /100: 0,00009
     CO2: 14,70% vol. /100:0,147  CO2: 14,25% vol./100:0,1425
     HC: 32ppm vol. /1.000.000: 0,000032  HC: 26ppm vol. / 1.000.000: 0,000026
     O2: 0,75% vol. / 100: 0,0075  O2: 0,82% vol. / 100: 0,0082
     N2: CO2%+O2%+CO%= 15,462%  N2: CO2%+O2%+CO%=15,079%
     N2: 100%-15,462%= 84,538  N2: 100%-15,079%= 0,8492

    De acuerdo con los datos obtenidos en el laboratorio, nos dedicamos a la


    medición de gases y obtenemos los siguientes datos.
     Una temperatura de 23°C y con una humedad relativa del 45 %
     Tenemos un factor lambda de 1,038 a 3100 RPM, con ralentí incrementado.
     Tenemos un factor lambda de 1.002 a 640 RPM, en ralentí.
     El combustible es de 95 octanos.
     La presión atmosférica de 960 hpa
    De acuerdo a la ecuación estequiométrica tenemos los reactante (la suma
    del combustible y aire) que va a ser igual a los productos (CO 2 H2O N2).
    La prueba que realizamos en la camioneta, hicimos las pruebas de gases,
    la cual tiene un combustible de 95 octanos, lo que se puede decir de esto es que
    la forma química de este combustible es del 95% lo que quiere decir es el 0,95 de
    octano, nos quedaría (0,95*C 8H18), y por cada octanaje se saca la diferencia de
    heptanaje hasta llegar al 100%, y su heptanaje es del 5%, es decir 0,05 de
    heptano, nos quedaría (0.05*C7H16).
    En el aire tenemos una ecuación estándar para realizar los siguientes cálculos, lo
    que quiere decir que por cada molécula de oxigeno hay 3,76 moléculas de
    nitrógenos.
    Al aplicar la ecuación estequiométrica obtendremos lo siguiente:

    A ((0,95 (C8H18))+ (0,05 (C7H16))) + B (O2 + 3,76N2 + 0,000001028 H2O) = 0,147 CO2 + D H2O +
    0,8454 N2 +0,00012 CO

    Donde:
    C: A (0.95 * 8 + 0,05 * 7) =0,174+0,00011
    H: 0,95 * 18 + 0,05 * 16 + 0,000001028 * 2 = 2D
    O: 2B + 0,000001028= 2C + D
    N: 2 * 3,76B = 2E
    Para:
    A = 0,0174
    B = 4,62
    C = 0,147
    D = 8,950
    E = 17,37

    Lo que quiere decir que nuestra ecuación estequiométrica nos queda de la


    siguiente forma:
    0,0174((0,95 (C8H18)) + (0,05 (C7H16))) + 4,62 (O2 + 3,76N2) + 0.000001028 (H2O) = 0,147CO2 + 8,950H2O + 17.37 N2

    Al tener estos datos, a continuación calcularemos la relación de aire – combustible


    molar y la relación de combustible másico:
    A. Relación de aire – combustible molar:
    4,62∗(1+3,76)
    R a /c ( Molar )= =21,9912¿
    1

    A. Relación de aire – combustible másico:


    4,6∗( 32+3,76∗28 , 01 )
    R a /c (Másica) =4,87 ¿
    0,95∗( 12 , 01∗8 ) + ( 9∗2,0 18 ) +0,05 ( 12 , 01∗7 ) + ( 8∗2,018 )

    Cálculos para la ecuación de reacción ajustada a 3100 (RPM).


    A continuación aplicaremos los valores que nos dio la máquina,
    ocuparemos los valores las revoluciones que son 3100 (RPM) y factor lambda de
    0,98
    Primero en los cálculos matemáticos hay una fórmula para determinar el valor de
    B, para saber si es exceso (B = 1 +) o déficit de aire (B = 1 - ), en este caso la
    maquina nos entregó un valor de 0,98 es decir déficit de aire, y al final para
    obtener el nuevo valor de B el lamba multiplica al valor B.
    B = 0,98 + 4,6=4,5
    Ahora calcularemos el flujo másico, sabiendo que nuestra presión
    atmosférica es de 0,96 mmBAR, este último dato lo transformaremos a (KPa) y
    nos da 9600 (KPa) y ahora procedemos a calcular el flujo másico.
    Aquí aplicamos la ecuación ajustada:
    A ((0,95 (C8H18)) + (0,05 (C7H16))) + 4,5(O2 + 3,76N2) + 0,000001028 (H2O) = 14,25 CO2 + D H2O + 0,008 O2 +
    F N2

    Teniendo en cuenta que:


    A=1
    B = 4,5
    Donde:
    C: 0.95 * 8 + 0,05 * 7 = 14,25
    H: 0,95 * 18 + 0,05 * 16 + 0,000001028 * 2 = 2D
    O: 2B + 0,000001028 = 0,008
    N: 2B + 3,76 x B = 2F
    Sabemos que:
    A=1
    B = 4,5
    C = 14,25
    D = 8,960
    E = 0,008
    F = 16,92
    Nuestra ecuación real ajustado quedaría de la siguiente forma:
    1 ((0,95 (C8H18)) + (0,05 (C7H16))) + 4,5 (O2 + 3.76N2) + 0,000001028 (H2O) = 14,25CO2 + 8,960 H2O + 0,008 O2 +
    16,92N2

    Al tener estos datos, a continuación calcularemos la relación de aire –


    combustible molar y la relación de combustible másico:
    A. Relación de aire – combustible molar:
    4 , 5∗(1+3,76) Kmolde aire
    R a /c ( Molar )= =21,42( )
    1 Kmol de combustible

    Relación de aire – combustible másico:


    4,5∗(32+3,76∗28,01) Kgde aire
    R a /c ( Másica )= =4,76( )
    0,95 ( 12 ,01∗8 ) + ( 9∗2,0 18 ) +0,05∗( 12, 01∗7 ) +(8∗2,018) Kg de combustibl e

    Una vez hecho este cálculo podemos realizar lambda entre ambas
    ecuaciones, por lo cual quedaría, lambda real dividida por la estequiométrica.
    Lambda:
    Lambda = Real / Estequiométrica
    15,055
    Lambda = =1,0001
    15,053
    Es un exceso de aire del 0,0001% de aire.
    Cálculos para la ecuación de reacción ajustada a 620 (RPM).
    A continuación procederemos a realizar cálculos para la ecuación real
    ajustada para las 620 (RPM) lo que nos indica un factor lambda de 1,000.
    Ahora lo que vamos a hacer el multiplicar el factor lamba por B = 12,425 y
    nos quedaría de la siguiente forma.
    B = 12,425 * 1,000 = 12,425
    Ecuación real ajustada:
    A ((0,95 (C8H18)) + (0,05 (C7H16))) + 12,425 (O2 + 3.76N2) + 0.01043 (H2O) = 15,14 CO2 + D H2O + 0
    O2 + E N2

    Ralentí

    Ecuación de Combustión Real

    Reactivos Producto
    A : (0,95C8H18+0,05C7H16) + 0,1425CO2 + DH2O + 0,849N2 + 0,0082 O2 +
    B: (O2 + 3,76 N2 +0,000001028H2O) 0,00012CO +0,000026HC

    PARA:

    C: 8 X0,95 +7 X 0,95 = 0,1425 + 0,000012


    H: 18 X 0,95 +16 X 0,05 X A +2 X 0,000001028 2 X D + 0,000026
    XB=

    O: 2 X B + 0,000001028 X B 2 X 0,1425 + D + 2 X 0,0082 +0,00012

    N: 2 X 3,76 X B 2 X 0,849

    RESULTADO LETRAS

    A= 0,018

    B= 0,15

    C= 0,1425

    E= 0,849

    D= 8,95

    0,018(0,95C8H18+0,05C7H16) + 0,1425CO2 + 8,95H2O + 0,849N2 + 0,0082 O2


    0,15(O2+3,76N2 +0,000001028H2O) +0,00012CO+0,000026HC

    Ahora se divide cada componente por el calor del A (0,018) para que el primer producto quede
    igual.

     Ecuación real final:


    (0,95C8H18 + 0,05C7H16) + 8,3(O2 + 7,92CO2 + 4,97 H2O + 47,16N2 + 0,46 O2
    3,76N2 + 0,000001028H2O) + 0,0067CO + 0,0014HC

    Ecuación Estequiometrica Equilibrada.

    REACTIVOS PRODUCTOS
    A(0,95C8H18 + 0,05C7H16) + CO2 +H2O + N2
    B (O2 + 3,76N2)
    C: 8X 0,95 X A + 7 X 0,05 X A C
    H: 18 X 0,95 X A + 16 X 0,05 X A 2XD
    O: 2 X B 2XCXD
    N: 2 X 3,76 X B 2XE

    Resultados Letras.
    A= 1
    C= 7,95
    D= 8,95
    B= 12,425
    E= 46,718

    (0,95C8H18 + 0,05C7H16) + 12,425(O2 + 7,95CO2 + 8,95H2O + 46,718N2


    3,76N2)

    Relación aire / combustible molar.

    Ra/c Molar= 12,425 x 4,76 / 1 = 59,143 k. moles aire/ k. moles


    combustible

    Relación aire / combustible Másica

    Ra/ c Másica= 12, 425( 32 + 3,76 X 28,01) / (114,22 X 0,95) +


    ( 100,
    • HC: 20ppm vol. /1.000.000: 0,000020

    • HC: 21ppm vol. /1.000.000: 0,000021

    • O2: 0,10% vol. /100: 0,001

    • O2: 0,11% vol. /100: 0,0011


    • N2: CO2%+O2%+CO%= 15,976% N2: 100% - 15,976%= 84,024% N2: 84,024% vol. /100: 0,8402

    • N2: CO2%+O2%+CO%= % N2: 100% - %= 83,8% N2: 83,8% vol. /100: 0,838

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