Documento 437286

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
RSM/rsm.
INGENIERIA CIVIL EN MECANICA
PROGRAMA DE PROSECUCION DE ESTUDIOS
VESPERTINO
GUIA DE LABORATORIO
ASIGNATURA
9518 MAQUINAS TERMICAS
NIVEL 04
EXPERIENCIA C922
“FENOMENOS DE COMBUSTION Y ASPECTOS
AMBIENTALES EN FUENTES MÓVILES”
HORARIO: SABADO: 9.30-13.00 HRS.
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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
TITULO:
1.
FENOMENOS DE COMBUSTION Y ASPECTOS
AMBIENTALES EN FUENTES MÓVILES
OBJETIVO GENERAL
Se establece la relación existente entre energía y aspectos ambientales en
un proceso de combustión de un motor de combustión interna diesel.
2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
a) Determinar las curvas características del motor de combustión interna en función de
la velocidad de giro.
b) Determinar la concentración de gases en los productos de combustión: CO, CO2,
NOx, SO2 y H2.
c) Determinar y evaluar teóricamente el proceso de combustión en el motor de
combustión interna mediante un balance de reactantes y productos de combustión.
d) Determinar factores de emisión de los productos de combustión en motores diesel.
3. ASPECTOS TEORICOS:
Desde un punto de vista teórico, la ecuación básica que establece un balance estequiométrico
para una reacción de combustión con combustible único es :
Si se resuelve de modo genérico la ecuación anterior se tiene que el balance entre reactantes
y productos dependiendo de la cantidad de aires es:
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De la reacción anterior debe considerarse los siguientes aspectos:



El monóxido de carbono debe resolverse por cálculos de equilibrio químico.
Con una cantidad de aire bajo el estequiométrico no habrá suficiente para oxidar todo
el carbono e hidrógeno presentes en el combustible. En ese caso, los productos serán
una mezcla de CO2, H2O, CO y algo de H2 (poco) con la presencia de N2.
 puesto de esta forma indica directamente la relación aire combustible sin necesidad
de cálculos posteriores.
Con lo anterior, los parámetros clásicos de combustión en un motor pueden definirse como:
Donde:


 representa la proporción entre el número de moles de combustible y el número de
moles de aire en la combustión.
 representa la relación combustible aire entre la combustión real y la estequiométrica.
(tiene el mismo valor en base másica o molar)
Así, la mezcla pobre en combustible y rica en aire será (Característica de motores diesel, la
sobra de aire da garantía de la oxidación completa del combustible)
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De forma general:
Mezcla Estequiométrica :
Mezcla rica em combustible y pobre em aire (típica de motores ciclo Otto):
Motores Diesel:
Motores CICLO OTTO :
Una mezcla pobre en aire producirá alto monóxido de carbono y combustible no quemado, en
consecuencia la tendencia hoy es que estos motores trabajen muy próximos de la relación
estequiométrica.
Las características de los combustibles clásicos utilizados en motores de combustión interna
son:
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En cuanto a una breve revisión de aspectos ambientales, en las figuras a continuación se
observa una comparación cualitativa de emisiones relativas no controladas en el motor a
gasolina y diesel:
GASOLINA
CO
HC
DIESEL
NO
OLOR
HUMOS
POBRE
RICA
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4. EQUIPO A UTILIZAR
Las pruebas serán realizadas en el motor diesel
MOTOR DIESEL MERCEDES BENZ MODELO
352
Especificaciones
Valores
Potencia
130 HP DIN A 2000 RPM
Cilindros
6 en línea
Relación de compresión
16.5 :1
Cámara de Combustión Directa
Válvulas
4 por cilindros.
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Los equipos de medición corresponden a un equipo de celdas electroquímicas marca Testo
350 xL.
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5. METODOLOGIA A EMPLEAR
Se establecerá la siguiente metodología de trabajo:
1) Se revisan niveles de agua, aceite y combustible del motor con la respectiva instalación
del equipamiento que registra variables mecánicas y ambientales. Específicamente,
tacómetro, Testo 350 xL, termocupla y cronómetro
2) Se pone carga en el equipo registrando las siguientes variables:
RPM
Carga en Dinamómetro (Kgf)
Volumen de combustible
Tiempo de evacuación de combustible
O2 (%)
CO (ppm)
CO2 (%)
H2 (ppm)
NO (ppm)
NO2 (ppm)
SOx (ppm)
3) Posteriormente se repita la operación para cinco tipos de cargas diferentes.
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