6. RESPUESTAS CUESTIONARIO

Estudio sobre los programas MEPO Y MECIDI
Departamento de Ingeniería Energética
Araceli Navas Muñoz
6. RESPUESTAS CUESTIONARIO
El test que se ha generado trata dos asuntos diferentes:
- Las primeras 10 preguntas tratan de evaluar los conocimientos que poseen las personas
de motores gasolina.
- Las 10 últimas preguntas tratan de identificar si el programa que le hemos mostrado le
ha resultado de sencillo manejo, compresión etc…
RESPUESTAS DE LAS DIEZ PRIMERAS PREGUNTAS
1.a Al disminuir la p.m.e., con el mismo régimen de rotación, se produce un aumento
del consumo específico, debido principalmente a las pérdidas por fricción, que en
porcentajes son cada vez más importantes.
2.b. En condiciones de p.m.e. máxima el consumo específico es mayor con bajos
regímenes y disminuye al aumentar el número de revoluciones, hasta cuando la
velocidad del motor no alcanza el 65 a 75% de la máxima, para después crecer de
nuevo.
3.c. Normalmente la mezcla comienza a quemarse antes de PMS, al final de la carrera
de compresión. Esto implica que existe un aumento de presión asociado a la combustión
antes del final de la carrera de compresión, y un aumento en el trabajo (negativo) de
compresión. El avance del encendido hace que tanto la presión antes del PMS como el
trabajo de compresión aumenten. Además una presión más alta en el PMS lleva a
mayores presiones durante la carrera de expansión y por tanto a un aumento del trabajo
(positivo) de expansión.
A continuación se muestra gráficamente como la presión y el trabajo de compresión
aumentan al adelantar el encendido de -20º a -37.5º:
Avance del encendido= -20º
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Avance del encendido= -37.5º
4.a. Cualquier variación del punto de encendido modifica la cantidad de masa de mezcla
quemada antes y después del PMS. Para unas condiciones operativas dadas, al ir
avanzando el punto de encendido la presión y la temperatura cuando salta la chispa se
reducen, pero la cantidad de calor liberado por la masa que se quema antes del PMS
crece. El efecto combinado lleva a que la presión máxima crezca con el avance al
encendido hasta un punto en el que se alcanza el máximo absoluto y a partir de él
disminuye.
5.a. El efecto de los gases quemados es el de diluir la mezcla no quemada, con la
consiguiente reducción de la temperatura de la llama debido al incremento del calor
específico de la carga por unidad de masa de combustible. De esta forma, la temperatura
absoluta alcanzada al final de la combustión varía de forma inversa con la fracción de
masa quemada presente. Como consecuencia, el incremento de la masa quemada reduce
los niveles de emisión de NO. Sin embargo, esta reducción de la temperatura disminuye
también la velocidad de combustión haciendo ésta menos estable.
De esta forma, la dilución de la mezcla con una porción de los gases de escape (EGR)
reducirá los niveles de NO, pero empeorará la combustión, provocando el prematuro
apagado de la llama y en ocasiones misfire (lo que incrementará las emisiones de HC).
El valor máximo de EGR que el motor puede soportar manteniendo una operación
estable se encuentra entre el 15 y el 25 por ciento. Sin embargo la disminución del NO
es palpable.
6.a. El punto en el cual la curva de presión se separa de la correspondiente sin
combustión está poco definido, pero es usado para denotar el final del periodo de retraso
o ángulo de desarrollo de la llama (α1). Este periodo inicial del crecimiento de la llama
ocupará por tanto un mayor número de grados de giro del cigüeñal cuanto mayor sea el
régimen del motor. El periodo de retraso es principalmente un proceso químico y
depende de la naturaleza del combustible, la temperatura, la presión y la composición de
la mezcla aire – combustible, la concentración de residuales provenientes del ciclo
anterior y también estará influenciado por la turbulencia local. Este periodo será mínimo
para mezclas ligeramente más ricas que la estequiométrica, en otras palabras, cuando la
velocidad laminar de la llama es máxima.
7.c. La razón por la que el retraso del encendido reduce las emisiones de HC es el
incremento de la temperatura de los gases quemados, lo cual es corroborado por el
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incremento de la oxidación de los hidrocarburos en el cilindro y en el colector de
escape.
El encendido también afectará a las emisiones de NO. Adelantar el punto de encendido
en un MEP supone incrementar la presión máxima (se incrementa la masa de
combustible quemada antes del PMS y la presión máxima se alcanza en las
proximidades del PMS, donde el volumen es menor), retrasar el encendido disminuye la
presión máxima al quemarse menos mezcla antes del PMS. A mayor presión en el
cilindro, le corresponden mayores temperaturas del gas, por lo que aumenta la
formación de NO.
A continuación mostramos los resultados numéricos obtenidos por el programa, los
cuales corroboran las explicaciones anteriores:
Avance encendido = -37.5º
Avance encendido = -20º
8.a. El rendimiento volumétrico es un parámetro que sí varía significativamente y que
es más favorable en el caso de una mayor apertura de la mariposa; variando en el primer
caso desde el 0.68 hasta el 0.44 del segundo caso. Esto es debido a que una mayor
apertura favorece la capacidad de llenado y conlleva un mayor rendimiento total, visible
en el parámetro consumo específico efectivo (gfe) que para el 75% es 257,4 g/Kw·h
mientras que para el 30% su valor es de 309,2 g/Kw·h.
9.b. La ley de Wiebe es una ley empírica de generación de calor que permite describir la
evolución de la fracción de masa quemada. Está caracterizada por dos parámetros (a y
m). El primero, a, constituye el indicador del grado de combustión, es decir de la
fracción máxima de calor puesta en juego; y el segundo, m, proporciona cuando y cómo
se libera la energía. A medida que m disminuye, mayor es la velocidad de quemado al
inicio de la combustión y viceversa, cuando mayor es m, mayor es la tasa de liberación
de energía en el estadio final de la combustión.
10.b. Las fugas aumentarán al aumentar el área de paso Aj, las dimensiones del pistón,
al disminuir el número de vueltas o al disminuir los volúmenes entre segmentos. A
continuación presentamos los resultados generados por el programa, donde podemos
observar como las fugas aumentan al disminuir el régimen de giro.
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4000 rpm
6000 rpm
En cuanto al calor transferido, a bajas velocidades hay más tiempo para que el calor
pase a través de las paredes y por lo tanto existe más pérdida de calor que a altas
velocidades. A continuación, se muestran dos gráficas que representan el calor
transferido a las paredes frente al ángulo del cigüeñal con los mismos parámetros, en las
que solo ha variado el número de revoluciones por minuto. En ellas se muestra como al
disminuir n aumenta el calor transferido.
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4000rpm
6000rpm
Y por último comentar que observando los valores que proporciona el programa se
puede afirmar que el rendimiento volumétrico aumenta al disminuir el régimen de
rotación, ya que para 4000 rpm se ha obtenido un valor del 0.68 y para 6000 rpm el
valor ha sido de 0.59.
Recogeremos en una tabla las respuestas correctas anteriormente razonadas:
Respuestas correctas
1.a
2.b
3.c
4.a
5.a
6.a
7.c
8.a
9.b
10.b
Tras pasar el cuestionario a cuarenta personas este es el resultado obtenido, basándonos
en el siguiente sistema de evaluación:
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7 o menos respuestas acertadas: desconocimiento de motores gasolina
8 respuestas acertadas
9 respuestas acertadas
10 respuestas acertadas
RESPUESTAS CORRECTAS
12%
5%
7 o menos
30%
8
9
10
53%
RESPUESTAS DE LAS DIEZ ÚLTIMAS PREGUNTAS
Las diez últimas preguntas del test, tratan de evaluar nuestro programa desde varios
aspectos, tales como: comodidad de uso, presentación de la información, acceso a
resultados, etc..
Esto nos dará una idea del grado de dificultad que presenta el programa a los usuarios,
por ello, en función de la respuesta que nos den nuestros encuestados, las clasificaremos
en los siguientes grupos:
GRADOS DE DIFICULTAD QUE PRESENTA EL PROGRAMA
BAJO
MEDIO
ALTO
11.c
12.c
13.a
14.a
15.c
16.c
17.a
18.c
19.c
20.c
11.a
12.b
13.b
14.b
15.b
16.b
17.b
18.b
19.b
20.b
11.b
12.a
13.c
14.c
15.a
16.a
17.c
18.a
19.a
20.a
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Tras entrevistar a cuarenta personas, éstos han sido los resultados obtenidos:
GRADOS DE DIFICULTAD DEL PROGRAMA
6%
43%
BAJO
MEDIO
ALTO
51%
7