Pérdidas Mecánicas Comisión 6 Integrantes : Juan Goyeneche Lucas Oldani Mauricio Pineda Mario Soldi Franco Torres

¿Qué son las pérdidas mecánicas? ¿Para qué es necesario identificarlas?

Wperdidas = Wi- We Rendimiento del Motor Para mejorar el rendimiento efectivo se puede : Mejorar el diseño del motor, es decir, mejorando el trabajo indicado Wi Mejorar el rendimiento mecánico , es decir , reducir las pérdidas y aumentar el trabajo mecánico en el eje We Wperdidas = Wi- We

Los valores máximos del rendimiento mecánico ron del 70% al 85 % El rendimiento mecánico decrece con el régimen de giro del motor , particularmente con la velocidad media del motor.

Clasificación de las pérdidas mecánicas Tipo de proceso que las origina Pérdidas por fricción: Originadas por piezas móviles que componen el mecanismo del motor Pérdidas por bombeo: trabajo mecánico que realiza el pistón para la admisión y escape de los gases/ renovación de carga. Pérdida de accionamientos auxiliares: bomba lubricante, de combustible, etc.

Las pérdidas mecánicas en motores a plena carga y régimen de giro máximo se mantienen medianamente constantes del total Pérdidas por fricción : 60 % Pérdidas por bombeo: 25 % Pérdidas por auxiliares: 15 %

Perdidas por accionamiento auxiliares El tipo y cantidad varían según el tipo del motor pero en general la mayoría de motores de MCIA accionan los siguientes elementos: Bombas: Sistema de lubricación Sistema de Refrigeración Suministro de combustible Generador eléctrico Compresor (si lo hubiese ) turbo.

Analizaremos con mayor profundidad bombas de suministro de combustible y ventiladores de refrigeración. Bomba de suministro de combustible: Esta dependiendo de la velocidad de giro del motor tiene que efectuar mayor o menor presión para poder inyectar en los cilindros el combustible

La bomba al vacío y en plena carga tiene un delta de presión del 300%

En el caso de los ventiladores para la refrigeración tenemos el sistema convencional (correas y poleas) y el sistema de embrague hidráulico.

Pérdidas por Fricción

La fricción hidrodinámica o “fricción fluida” es el modo de rozamiento predominante en las piezas del motor, pero, durante los períodos de puesta en marcha y calentamiento del motor, pueden existir entre las piezas fricción mixta e incluso fricción limite.

Coeficiente de Fricción (𝜇)  

Los elementos del motor donde se producen las principales perdidas por rozamiento son: Segmentos del pistón Falda del pistón Cojinetes del cigüeñal Sistema de distribución de gases

Factores que afectan a las Pérdidas por Fricción  

Cuantificación de las Pérdidas por Fricción La magnitud de las pérdidas de fricción dependerá del punto de operación del motor, caracterizado a través de los siguientes parámetros de funcionamiento: Régimen de giro Grado de carga Temperatura de trabajo

Efecto del Régimen de Giro (rpm)  

Efecto del Grado de Carga  

Efecto de la Temperatura de Trabajo El estudio de la Temperatura de Trabajo conduce a un control estricto de la Temperatura del Refrigerante del motor. Ésta controla el nivel térmico de los componentes del motor y del lubricante, por consiguiente influye sobre la viscosidad del aceite y el coeficiente de fricción. La Presión Media de Pérdidas Mecánicas por Fricción se reduce un 50% al incrementarse la temperatura de los fluidos desde 10°C a 90°C.

Formas de reducir las Pérdidas por Fricción Desde el punto de vista del lubricante: Garantizar un elevado Índice de Viscosidad del aceite, parámetro que caracteriza el comportamiento viscosidad - temperatura. Formulación del aceite base con viscosidad más baja. Empleo de aditivos.

Desde el punto de vista constructivo: Reducir la masa de las partes móviles, especialmente las que tienen movimiento alternativo. Fabricar pistones con falda de longitud corta y que solo tenga contacto con el cilindro en la zona perpendicular al eje del bulón. Disminuir el número de segmentos. Aumentar la holgura entre pistón y cilindro y entre el cigüeñal y los cojinetes.

Éstas soluciones a su vez tienen algunos inconvenientes: Condicionan la resistencia mecánica de las piezas. Pueden aumentar la fuga de gases al cárter. Pueden incrementar el consumo de lubricante. Puede aumentar el ruido producido por las piezas del motor.

Tienen su origen en el proceso de renovación de la carga Pérdidas por bombeo Tienen su origen en el proceso de renovación de la carga

Factores que afectan a las pérdidas de bombeo Pérdidas de carga en el sistema de admisión: Están condicionadas por la resistencia ofrecida al paso del aire en el filtro, la mariposa de gases (MEP), los conductos de admisión y las válvulas Contrapresión de escape: Depende de la caída de presión en los elementos que componen el sistema de escape. La contrapresión no beneficia el rendimiento del motor , ya que los gases regresan a los cilindros del motor en lugar de liberarlo a través del tubo de escape.

Diagrama de distribución del motor: Debido a una mala elección de ángulos de apertura y cierre de válvulas se puede incrementar el trabajo de bombeo Geometría de los colectores: Fundamental si se quiere mejorar el llenado del cilindro y reducir el trabajo de bombeo. Regulación de la carga: En MEP con formación externa de mezcla (carburadores)

Vías para reducir las pérdidas de bombeo En la etapa de diseño del motor es muy importante: El dimensionado de las válvulas Reglaje en los ángulos de distribución Sistemas de inyección Diseño de colectores de escape

Determinación de las Pérdidas Mecánicas METODO DE DECELERACION LIBRE RECTAS DE WILLIAMS METODO DE ARRASTRE METODO MORSE DIAGRAMA DE INDICADOR

Método de Deceleración Libre  

Ventajas : Simplicidad y bajo coste, método no intrusivo, permite un conocimiento bastante preciso del estado del motor Desventajas: Las cargas que actúan sobre los elementos móviles no son idénticas a las de funcionamiento real debido a que se realiza la medida con el motor sin combustión.

Curvas de potencia medidas por el método aceleración-deceleración libre

Método de Williams  

Diagrama de rectas de Williams

Método de Arrastre Determinar la potencia necesaria para arrastrar el motor con el suministro de combustible interrumpido o el encendido desconectado Es un método que nos permite discriminar las perdidas por cada elemento que la origina El ensayo debe realizarse inmediatamente después de haber tenido el motor en funcionamiento y con acondicionadores para mantener la temperatura del aceite y del refrigerante.

Distribución de las perdidas mecánicas en un MEC, determinadas por el método de arrastre

Método Morse Para un motor de tres cilindros    

Método del Diagrama Indicador  

Esquema de medida del diagrama Indicador

Análisis comparativo de lo métodos Tipos de pérdidas Instrumentación Fiabilidad Sencillez Desaceleración libre Pm totales Simple Cuestionable Sencillo Williams Banco de ensayo con instrumentación precisa Confiable (CNF) laborioso Arrastre Todas las pm Compleja Laborioso Morse Diagrama Indicador Muy confiable (CNF)

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION