LABORATORIO 2 PONCE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
Informe de laboratorio N°2
Proceso de admisión y formación de
la mezcla
CURSO:
Motores de combustión interna (MN-136D)
PROFESOR:
Ing. Ponce Galiano Jorge
ALUMNO:
De la Mata Espinoza, Carlos
20141185A
Lima – Perú
P.A. :
2019-2
CONTENIDO
1. INTRODUCCION…………………………………………………………………………………………………………….3
2. OBJETIVOS……………………………………………………………………………………………………………………4
3. MARCO TEORICO………………………………………………………………………………………………………….5
4. INSTRUMENTOS …………………………………………………………………………………………………………..9
5. HOJA DE DATOS …………………………………………………………………………………………………………..13
6. CALCULOS Y RESULTADOS……………………………………………………………………………………………17
7. CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………………………………25
8. RECOMENDACIONES …………………………………………………………………………………………………..26
9. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………………………………………27
10. ANEXO……………………………………………………………………………………………………………………….28
1. INTRODUCION
En el presente informe se analizarán los resultados de la experiencia del proceso de
admisión y formación de la mezcla en los motores PETTER y DAIHATSU. Siendo el
primer motor un motor de encendido por compresión E.C. Diesel y el segundo un motor
de encendido por chispa E. CH. el cual nos ayudara en el análisis de los motores
gasolineros. Se hallará el coeficiente de llenado nv que esta definida como la razón entre
la carga fresca que se encuentra el cilindro al inicio de la compresión real y la carga que
podría llenar la cilindrada y para el análisis de la formación de la mezcla se determinara
el coeficiente de exceso de aire α.
2. OBJETIVOS

El objetivo de este informe es determinar la influencia de los regímenes de
funcionamiento y los parámetros constructivos del motor sobre la eficiencia
volumétrica (nv) y el coeficiente de exceso de aire (α).

También determinar los valores de la eficiencia volumétrica (nv) y el coeficiente
de exceso de aire (α) mediante las gráficas construidas con los datos tomados en
el ensayo.

Finalmente hacer una comparación en las gráficas de los motores de chispa con
los motores de compresión.
3. MARCO TEORICO
3.1. Proceso de admisión
El objetivo principal del proceso de admisión es ingresar la mayor cantidad de aire o
mezcla dependiendo de tipo de motor. Si durante el escape no se logran evacuar los gases
completamente durante la admisión habrá menos espacio disponible para la mezcla
fresca. Los factores que influyen notablemente al proceso de admisión de la mezcla son:
Pérdidas de presión: Estas ocurren por la fricción y por elementos secundarios
como la válvula de mariposa es por esto que los motores E.CH. poseen mayores
pérdidas de presión a bajos regímenes de velocidad puesto que la válvula
mariposa está parcialmente cerrada generando mayores pérdidas. Al haber
mayores pérdidas ingresara menor mezcla.
Gases residuales: Son los gases que no pudieron ser expulsados en el proceso de
escape. Dependen del volumen muerto y parámetros geométricos del tubo de
escape (largo, estrecho, accesorios). Al haber más gases residuales ingresará
menor mezcla lo cual disminuirá el coeficiente de llenado.
Calentamiento: Al estar el motor en funcionamiento emite calor en sus paredes lo
cual eleva la temperatura de ingreso del aire lo cual disminuye la densidad del
aire ocasionando así un menor ingreso de masa de aire.
La sincronización o reglaje: son los ángulos de apertura y cierre de las válvulas de
admisión y escape los cuales se mantienen fijos, el adelanto o retrasó de las
válvulas mejora el coeficiente de llenado el cual se puede observar en la figura
1.
Figura 1. Proceso de admisión real. fuente jovaj
4. INSTRUMENTOS
Medidor de combustible
Imagen1. Medidor de volumen de combustible
Cronometro
Imagen2. Combustible
Generador
Imagen3. Generador
Cilindro de placa orificio
Imagen4. Cilindro con orificio
Posición de acelerador
Imagen5. Posición del acelerador
Manómetro inclinado
Imagen6. Manómetro inclinado
Dinamómetro
Imagen7. Dinamometro
Termómetros
Imagen8. Termómetros
5. Hoja de datos
6. CALCULOS Y RESULTADOS
MOTOR PETTER
6.1 .1 Tabla de datos
751.3
P0 (mmHg)
T0 ( C )
Densidad*(Kg/l)
18.1
Angulo(º)
30
o
Datos constantes
MOTOR: PETTER
VH(cc)
 comb(Kg/l)
1.1987
658.432
0.86
L0 (Kga/Kgcomb)
Brazo(m)
14.47
0.305
Tabla1. Parámetros constantes dados en la clase de teoría
L0 del libro de jovaj pg62
RESULTADOS CON VARIACION DE RPM
 hc
n
(mm) (RPM)
15
15
15
15
15
2000
1800
1600
1400
1200
Fe(N)
 t(s)

V(cc)
87
84
82
90
85.5
15
15
15
15
15
6.0
4.7
4
3.4
2.6
 S (cm Te
H 2 O ) ( oC )
7.5
7.25
6.7
6
5.15
70
70
70
70
70
Ts
( C)
 P(cm
H 2O )
Pac(psi)
72
72
72
72
72
12
11
9.6
7.8
6.7
60
36
37
30
25
Ts
( C)
 P(cm
H 2O )
Pac(psi)
72
72
72
72
72
73
9.7
10.1
9.8
9.8
9.5
9.4
36
36
36
36
35
35
o
Tabla2. Resultados banco Petter
RESULTADOS AL VARIAR LA CARGA
 hc
n
(mm) (RPM)
18
17
16
15
14
13
1600
1600
1600
1600
1600
1600
Fe(N)
 t(s)

V(cc)
44
37
63
88
108
124
15
15
15
15
15
15
1.7
2.0
3
4.1
5.4
6.7
 S (cm Te
H 2 O ) ( oC )
6.5
6.6
6.6
6.7
6.6
6.6
70
70
70
70
70
70
Tabla3. Resultados banco Petter
o
6.1.2 Cálculos
Empleando las siguientes ecuaciones.
 (aire) 
 273 
x

760  T0  273 
0

P *10  


 P0  13.6  
Gar  5.8365* s * 0.464* 


 T0  273  

 

Gat  30* n *VH *  (aire)
nv 
Gar
Gat
 V
Gc  3.6* 
 T


 *  (combustible)

Gar
L0 * Gc
Reemplazando en ellas se obtiene:
Gar(kg/h)
25.9025
25.0639
23.1945
20.8082
17.8797
Gat(kg/hr)
47.3557
42.6201
37.8845
33.1490
28.4134
nv
0.5469
0.5880
0.6122
0.6277
0.6292
Gc(kg/hr)
1.2384
0.97
0.8256
0.7017
0.5366
Tabla 4. Cálculo del coeficiente de llenado y
exceso de aire variando la velocidad.

1.4454
1.7855
1.9415
2.0491
2.3025
Graficando los valores obtenidos en función de la velocidad.
Rendimiento volumetrico y coeficiente de exceso de aire
Vs n(RPM)
2,5
α,nv
2
1,5
Rendimiento
Volumetrico
1
Coeficiente de
exceso de aire
0,5
0
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
n(RPM)
Gráfico 1. Rendimiento volumétrico y coeficiente de
exceso de aire vs n(RPM)
Añadiendo la ecuación de potencia efectiva:
Ne 
Me * n Fe * L * n

9550
9550
Reemplazando los valores en las ecuaciones se obtiene:
Gar(kg/h)
22.4944
22.8371
22.8438
23.19
22.8506
22.8529
Gat(kg/hr)
37.8845
37.8845
37.8845
37.8845
37.8845
37.8845
nv
0.5939
0.6028
0.6029
0.6121
0.6031
0.6032
Gc(kg/hr)
0.3508
0.4128
0.6192
0.8462
1.1145
1.3828

4.4315
3.8232
2.5495
1.8938
1.4168
1.1420
Tabla 5. Cálculo del coeficiente de llenado y exceso de aire
variando la carga y manteniendo constante la velocidad.
Ne(KW)
0.9197
0.8686
0.8175
0.7664
0.7153
0.6642
Graficando los valores obtenidos en función de la potencia efectiva.
α,nv
Rendimiento Volumétrico y coeficiente de
exceso de aire Vs Ne(kW)
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Coeficiente de
exceso de aire
Rendimiento
volumetrico
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Ne(kW)
Gráfico 2. Rendimiento volumétrico y coeficiente de
exceso de aire vs Ne(kW)
MOTOR DAIHATSU
6.2.1. Tabla de datos
Datos constantes
MOTOR: DAIHATSU
VH(cc)
P0 (mmHg)
750.3
993
T0 ( oC )
Densidad*(Kg/l)
Angulo(º)
20.8
Vcomb(cc)
29.57
1.1861
45
 comb(Kg/l)
0.86
14.957
Cd
0.95
L0 (Kga/Kgcomb)
Brazo(m)
0.323
Tabla5. Parámetros constantes dados en la clase de teoría
L0 del libro de jovaj pg62
RESULTADOS CON VARIACION DE RPM
n
(RPM)
Fe
(Kgf)
 S (cm
H 2O )
V
(cc)
Pac
(psi)
Tac
( oF )
Ts
( C)
Te
( C)
 hc
o
(%)
T
(s)
3000
2750
2500
2250
2000
1650
13.2
14.0
14.9
15.5
16.6
14.8
16.4
15.6
14
12.1
10.7
8.7
29.57
29.57
29.57
29.57
29.57
29.57
60
57
55
50
43
39
195
205
210
220
230
232
88
86
83
90
86
86
75
78
76
80
76
75
25
25
25
25
25
25
23.6
24.5
26.2
27.6
29.2
40
o
Tabla6. Resultados banco Daihatsu
RESULTADOS AL VARIAR LA CARGA
n
(RPM)
Fe
(Kgf)
 S (cm
H 2O )
V
(cc)
Pac
(psi)
Tac
( oF )
Ts
( C)
Te
( C)
 hc
o
(%)
T
(s)
2600
2600
2600
2600
2600
2600
2600
4.5
9
12.8
16.6
17.2
18.7
20
3.4
7.1
11.8
17.2
20.3
21.6
24
29.57
29.57
29.57
29.57
29.57
29.57
29.57
55
53
51
50
50
50
49
225
230
234
240
243
242
250
84
86
84
88
90
88
88
77
79
80
78
81
80
80
10
15
20
30
40
50
60
54.7
37
27.8
22.8
22.2
20.9
20
o
Tabla7. Resultados banco Daihatsu
6.2.2. Cálculos del motor DAIHATSU
Empleando las siguientes ecuaciones.
 (aire) 
Ax
 273 
x

760  T0  273 
0
d2
4
Gar  3600* Cd * A * 2* g *  (aire)*  (agua)* s * sen( )
Gat  30* n *VH *  (aire)
nv 
Gar
Gat
 V
Gc  3.6* 
 T


 *  (combustible)

Gar
L0 * Gc
Reemplazando valores se obtiene:
Gar(kg/h)
55.8149
54.4365
51.5694
47.9425
45.0838
40.6525
Gat(kg/hr)
106.0017
97.1682
88.3347
79.5013
70.6678
58.3009
nv
0.5265
0.5602
0.5837
0.6030
0.6379
0.6972
Gc(kg/hr)
3.2025
3.0849
2.8847
2.7384
2.5883
1.8895
Tabla 8. Cálculo del coeficiente de llenado y
exceso de aire variando la velocidad.

1.1652
1.1797
1.1951
1.1705
1.1645
1.4384
Gráfico de la relación del motor Daihatsu.
Rendimiento Volumétrico y coeficiente de exceso
de aire Vs n(RPM)
1,6
1,4
1,2
α,nv
1
Coeficiente de
exceso de aire
0,8
0,6
Rendimiento
volumetrico
0,4
0,2
0
1400
1900
2400
2900
3400
n(RPM)
Gráfico 3. Rendimiento volumétrico y coeficiente de
exceso de aire vs n(RPM)
Añadiendo la ecuación de potencia efectiva:
Ne 
Me * n Fe * L * n

9550
9550
Reemplazando los valores en las ecuaciones se obtiene:
Gar(kg/h)
25.4137
36.7246
47.3445
57.1600
62.0978
64.0553
67.5202
Gat(kg/hr)
91.8681
91.8681
91.8681
91.8681
91.8681
91.8681
91.8681
nv
0.2766
0.3997
0.5153
0.6221
0.6759
0.6972
0.7349
Gc(kg/hr)
1.3817
2.0427
2.7187
3.3149
3.4045
3.6163
3.7790

1.2296
1.2019
1.1642
1.1528
1.2194
1.1842
1.1945
Ne(KW)
3.9571
7.9143
11.2559
14.5975
15.1251
16.4442
17.5874
Rendimiento Volumétrico y coeficiente de
exceso de aire Vs Ne(kW)
1,4
1,2
α,nv
1
0,8
Coeficiente de
exceso de aire
0,6
0,4
Rendimiento
Volumetrico
0,2
0
0
5
10
15
20
Ne(kW)
Gráfico 4. Rendimiento volumétrico y coeficiente de
exceso de aire vs Ne(kW)
7. CONCLUSIONES
Los motores encendidos por chispa poseen una eficiencia volumétrica menor que
los motores encendidos por comprensión. Esto se debe a las pérdidas de
presión originadas por la válvula mariposa.
Se concluye que el rendimiento volumétrico en un motor E.CH. aumenta al
variar la posición de la válvula mariposa como se puede apreciar en el gráfico
6. Cuando se incrementa la apertura de la válvula mariposa esta genera menos
pérdidas de presión en consecuencia el rendimiento volumétrico incrementa.
Se concluye que para un motor E.C. la eficiencia volumétrica se mantiene
constante ya que la velocidad es constante y como se mencionó en la
conclusión anterior la caída de presión permanecerá constante además no
existe una válvula de mariposa.
Se concluye que la regulación de un motor E.C (Diesel) es cualitativa puesto que
el aire flujo de aire permanece constante pero el ingreso de combustible varía.
8. RECOMENDACIONES
a. Cuando realicemos el experimento percatarnos que todos los instrumentos que
emplearemos en laboratorio estén operativos, así nos evitaremos datos errados.
b. tomar apunte de las condiciones ambientales del laboratorio.
c. Pedir las fichas técnicas de los bancos de motores del laboratorio.
d. Para determinar la tendencia de una curva son necesarios 5 puntos experimentales
como mínimo.
e. Para trazar una curva determinada, investigar previamente cómo es su tendencia.
f. Indicar el valor del coeficiente de correlación de cada curva trazada.
g. Cada grafico debe tener su leyenda correspondiente donde se indique las
condiciones de la prueba.
9. BIBLIOGRAFIA

Apuntes del Dr. Juan Guillermo Lira

Motores de Automóvil, JOVAC, Editorial MIR, Moscú 1982.

Manual del Automóvil, ARIAS PAZ Editorial Dossat, Madrid 1986.

Informe 2-D Peña Torres José Manuel 2017.

Ficha técnica de los laboratorios (anexo ).
10. ANEXO
“ESTUDIO DE LOS PROCESOS DE FORMACION DE LA MEZCLA Y ADMISION
DE UN MOTOR DIESEL”
ESPECIFICACIONES TECNICAS
Modelo:
Diámetro: (Nominal)
Carrera
Potencia y velocidad
Diesel, Petter, PH1W
87,3 mm
110 mm
4,00BHP - 1000RPM
5,00BHP - 1200RPM
6,25BHP - 1500RPM
6,75BHP - 1650RPM
7,50BHP - 1800RPM
8,20BHP - 2000RPM
40,2 plg3
(659 cm3)
16,5:1
35 psi (2,46 kgf/cm2)
535 psi (37,6 kgf/cm2)
Desplazamiento
Relación de compresión
Presión de lubricante
Presión de compresión
Presión de inyección de combustible
900 - 1099 RPM
1100 - 2000 RPM
Inyección de combustible
Hasta 1650 RPM
1651 – 2000 RPM
Abertura válvula de admisión
Cierre válvula de admisión
Abertura válvula de escape
Cierre válvula de escape
Lubricantes capacidad
Combustible
1995-2205 psi (140/155 kgf/cm2)
2850 - 3150 psi (200/221 kgf/cm2)
24º antes del PMS
28º antes del PMS
4 ½º antes del PMS
35 ½º después del PMI
35 ½º antes del PMI
4 ½º después del PMS
5 pintas (2,84 litros)
Petróleo Diesel con alto grado de
destilación Norma BS 2868
305 mm
305 mm
Orificios múltiples
0,25 mm
0,10 mm
200lb.pie
Brazo torque
Brazo de pérdidas mecánicas
Inyector HL 130526C175P3
Luz de válvulas (admisión – escape)
Distancia descompresor de cilindro
Ajuste de culata
FORMULAS
1.
FLUJO MASICO DE AIRE (Ga)

p  10 

 p0 


13
,
6


Ga 5,8365  s  sen  0,464 


T

273

0






(kg / h)
Donde:
∆s=Caída de presión en el manómetro inclinado (en cm)
∆p=Caída de presión en el manómetro en U (en cm)
p0=Presión atmosférica (en mm Hg)
T0=Temperatura atmosférica (ºC)
α=Angulo de inclinación del manómetro inclinado (=30º)
2.
FLUJO MÁSICO DE COMBUSTIBLE (Gc)
𝐺𝑐 = 3,6
∆𝑉
𝜌
∆𝑡 𝑐
(
𝑘𝑔
)
ℎ
Donde :
∆𝑉= Volumen de combustible consumido en cm3
∆𝑡= Tiempo de consumo de combustible (=15s)
𝜌𝑐 = Densidad del combustible, en kg/L
3. EFICIENCIA VOLUMETRICA (𝜼𝑽 )
𝐺𝑎
𝜂𝑉 = 30𝑉
ℎ 𝑛𝜌0
100
(%)
Donde:
Vh: Cilindrada unitaria, en m3
n: rpm
𝜌0 : densidad del aire a las condiciones p0 y T0
4. COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE (𝝀 ó 𝜶)
𝜆=
𝐺𝑎⁄
𝐺𝑐
𝑙0
Donde:
l0: relación estequiométrica (=14,3 kg/kg)
5. POTENCIA EFECTIVA (Ne)
2𝜋𝑛
𝑁𝑒 = 𝑀𝑒 𝜔 = 𝑀𝑒 (
)
60
Donde:
Me: Momento efectivo, en kN.m
𝜔: Velocidad angular, en rad/s
(𝑘𝑊)
A su vez:
𝑀𝑒 = 𝐹𝑑 𝑏
Donde:
Fd: Fuerza del dinamómetro, en kN
b: brazo de palanca, en m (0,305m).
6. COEFICIENTE DE ABSORCIÓN (k-1) Y OPACIDAD DEL HUMO (H)
k-1=-1/0,43*ln(1-0,01*H), (m-1)
Donde:
k-1: coeficiente de absorción, m-1.
H: Opacidad del humo, en %
“ESTUDIO DE LOS PROCESOS DE FORMACION DE LA MEZCLA Y ADMISION
DE UN MOTOR ECH CON CARBURADOR”
MOTOR DAIHATSU
Modelo: CB-20
Cilindrada: 993 cm3
Número de cilindros: 3
Orden de encendido: 1-2-3
Diámetro x carrera: 76,0 x 73,0 mm
Relación de compresión: 9,0:1
Potencia máxima: 40,5 kW a 5.500 rpm
Momento máximo: 76,5 N.m a 2.800 rpm
Velocidad de ralentí: 900 rpm
Adelanto de la chispa: 10º a. PMS a 900 rpm
Sistema de combustible: carburador, con 2 gargantas
DINAMOMETRO
Generador de corriente continua, con estator basculante
Potencia máxima: 18 kVA a 3.000 rpm
Brazo del dinamómetro: 0,323 m
MEDICION DE COMBUSTIBLE
1/16 pinta inglesa= 35,52 cm3
Gasolina: G-90
Densidad del combustible: 0,71kg/L
Relación estequiométrica: 14,7 kg/kg
PARÁMETROS A MEDIR O CALCULAR
1. MEDICION DEL FLUJO MASICO DE AIRE
Diámetro de las toberas: 2 cm
Diámetro de la placa orificio: 1,5 cm
Caudal de aire:
n
G a kg / h   (C d , i  Ai )  2  g  S  seno   aire   H 2O  3.600
1
Nota.- En este caso n=1 (una tobera)
Donde:
Cd=0,96 (toberas)
Cd=0,60 (orificio)
Ai : Áreas de los medidores, en m2
S : Lectura del manómetro inclinado, en m
g=9,81m/s2
 : Angulo de inclinación del manómetro (45º)
 aire : Densidad del aire atmosférico, en kg/m3
 H 2O =1.000 kg/m3
2. FLUJO MÁSICO DE COMBUSTIBLE (Gc)
𝐺𝑐 = 3,6
∆𝑉
𝜌
∆𝑡 𝑐
(
𝑘𝑔
)
ℎ
Donde:
∆𝑉= Volumen de combustible consumido en cm3
∆𝑡= Tiempo de consumo de combustible, en s
𝜌𝑐 = Densidad del combustible, en kg/L (𝜌𝑐 = 0,71kg/L)
3. EFICIENCIA VOLUMETRICA (𝜼𝑽 )
𝐺𝑎
𝜂𝑉 = 30∙𝑉
𝐻∙ 𝑛∙𝜌0
100
(%)
Donde:
Ga: Flujo másico de aire, en kg/h
VH: Cilindrada, en m3
n: rpm
𝜌0 : Densidad del aire a las condiciones p0 y T0, en kg/m3
4. COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE (𝝀 ó 𝜶)
𝜆=
𝐺𝑎⁄
𝐺𝑐
𝑙0
Donde:
l0: relación estequiométrica (λ=14,7 kg/kg)
5. POTENCIA EFECTIVA (Ne)
2𝜋𝑛
𝑁𝑒 = 𝑀𝑒 𝜔 = 𝑀𝑒 (
)
60
Donde:
Me: Momento efectivo, en kN.m
𝜔: Velocidad angular, en rad/s
A su vez:
𝑀𝑒 = 𝐹𝑑 𝑏
Donde:
Fd: Fuerza del dinamómetro, en kN
b: brazo de palanca (b=0,323 m)
Fig. página 62 Jovaj
(𝑘𝑊)