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Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de ingeniería
REPORTE 9: MOTOR ENCENDIDO
POR CHISPA.
NOMBRE: LEGAZPI ASCENCIO AXHEL
GRUPO: 8
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS
FECHA DE REALIZACIÓN/: 06/10/2016
FECHA DE ENTREGA: 13/10/2016
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
Objetivo
Analizael comportamientode losmotoresencendidosporchispa,bajodiversos regímenesde
carga.
Reporte
1. Describir detalladamente a mano, con sus propias palabras, en formato, los sucesos
que se presentan en un ciclo mecánico de un motor encendido por chispa de dos tiempos.
(10%)
2. Investigar acerca de los sistemas de un MCI y completar a mano, el mapa de agua
mala “Sistemas del Motor encendido por chispa” Indicar lo (40%)
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
3. Memoria de cálculos y graficas a velocidad constante (línea Willans) y velocidad
variable. Conclusión acerca de las gráficas realizadas. (40%)
A velocidad constante
1. Potenciaal freno 𝑾 𝒇
̇
a) 𝑊𝑓
̇ = 𝑇𝜔 = 𝐹𝑑 (
2𝜋𝑁
60
) [𝑊]
Datos obtenidos
Lectura F Y [m] N [rpm] t [s]
1 7[Kgf]= 68.64 [N] 0.01 2300 43
2 9[Kgf]= 88.26 [N] 0.01 2300 37
3 11[Kgf]= 107.87 [N] 0.01 2300 39
4 13[Kgf]= 127.49 [N] 0.01 2300 34
5 15[Kgf]= 147.10 [N] 0.01 2300 33
Brazo de freno
𝑑 = 0.6511 [ 𝑚]
Potenciaal frenopara cada una de las fuerzas
 𝑊𝑓
̇ = 𝐹𝑑 (
2𝜋𝑁
60
) = (68.64 𝑁)(0.6511 )(
2𝜋(2300)
60
) = 10764.1917 [𝑊]
 𝑊𝑓
̇ = 𝐹𝑑 (
2𝜋𝑁
60
) = (88.26 𝑁)(0.6511 )(
2𝜋(2300)
60
) = 13841.0192 [𝑊]
 𝑊𝑓
̇ = 𝐹𝑑 (
2𝜋𝑁
60
) = (107.87𝑁)(0.6511 )(
2𝜋(2300)
60
) = 16916.2786 [𝑊]
 𝑊𝑓
̇ = 𝐹𝑑 (
2𝜋𝑁
60
) = (127.49𝑁)(0.6511 )(
2𝜋(2300)
60
) = 19993.1061 [𝑊]
 𝑊𝑓
̇ = 𝐹𝑑 (
2𝜋𝑁
60
) = (147.10 𝑁)(0.6511 )(
2𝜋(2300)
60
) = 23068.3654 [𝑊]
Lectura F [N] 𝑾 𝒇
̇ [𝑾]
1 7[Kgf]= 68.64 [N] 10764.1917
2 9[Kgf]= 88.26 [N] 13841.0192
3 11[Kgf]= 107.87 [N] 16916.2786
4 13[Kgf]= 127.49 [N] 19993.1061
5 15[Kgf]= 147.10 [N] 23068.3654
2. Gasto de combustible 𝑮 𝑪 [
𝒌𝒈𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔
]
El gastode combustible se calculaconlasiguiente expresión:
𝐺𝑐 =
𝑎2 𝑦
𝑡
𝜌𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
Datos
𝑎 = 0.1 𝑚
𝑦 = 0.01 𝑚
𝜌𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎 = 750 (
𝑘𝑔
𝑚3
)
Sustituyendo el tiempo paracadauna de las cincolecturas:
 𝐺𝑐 =
(0.1 𝑚)2(0.01 𝑚)
43 𝑠
(750 (
𝑘𝑔
𝑚3
)) = 0.0017442 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)
 𝐺𝑐 =
(0.1 𝑚)2(0.01 𝑚)
37𝑠
(750 (
𝑘𝑔
𝑚3
)) = 0.0020270 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)
 𝐺𝑐 =
(0.1 𝑚)2(0.01 𝑚)
39 𝑠
(750 (
𝑘𝑔
𝑚3
)) = 0.0019231 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)
 𝐺𝑐 =
(0.1 𝑚)2(0.01 𝑚)
34 𝑠
(750 (
𝑘𝑔
𝑚3
)) = 0.0022059 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)
 𝐺𝑐 =
(0.1 𝑚)2(0.01 𝑚)
33 𝑠
(750 (
𝑘𝑔
𝑚3
)) = 0.0022727 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)
Lectura 𝑾 𝒇
̇ [𝑾] t [s] Gc (
𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔
)
1 10764.1917 43 0.0017442
2 13841.0192 37 0.0020270
3 16916.2786 39 0.0019231
4 19993.1061 34 0.0022059
5 23068.3654 33 0.0022727
3. Línea Willan’s
Aplicandoregresiónlineal conla tablaanteriorrelacionandoel gastode combustible ylapotencia
al frenoobtenemoslasiguiente expresión matemática:
𝐺𝑐 = 40.1808𝑥10−9 𝑊𝑓
̇ + 0.00135486
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
Para obtener la potencia de fricción el gasto de combustible (GC) la suponemos como cero de la
expresión obtenida mediante regresión lineal y despejamos 𝑊𝑓
̇ :
0 = 40.1808𝑥10−9 𝑊𝑓
̇ + 0.00135486
𝑊𝑓
̇ = −
0.00135486
40.1808𝑥10−9 = −33719.0897 [𝑊]
| 𝑊𝑝
̇ | = 33719.0897 [𝑊]
4. Potencia indicada 𝑾 𝑰
̇
a) 𝑊𝐼
̇ = 𝑊𝑓
̇ + | 𝑊𝑝
̇ |
Potencia indicada para cada una de las cinco lecturas:
𝑊𝐼
̇ = 10764.1917 [W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 44483.2814[𝑊]
𝑊𝐼
̇ = 13841.0192 [W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 47560.1089 [𝑊]
𝑊𝐼
̇ = 16916.2786[W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 50635.3682[𝑊]
𝑊𝐼
̇ = 19993.1061 [W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 53712.1957 [𝑊]
𝑊𝐼
̇ = 23068.3654 [W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 56787.4551[𝑊]
Gastodecombustible[kg/s]
Potenciaal freno[W]
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
Lectura 𝑾 𝒇
̇ [𝑾] 𝑾 𝒑
̇ [𝑾] 𝑾 𝑰
̇ [𝑾]
1 10764.1917 33719.0897 44483.2814
2 13841.0192 33719.0897 47560.1089
3 16916.2786 33719.0897 50635.3682
4 19993.1061 33719.0897 53712.1957
5 23068.3654 33719.0897 56787.4551
5. Presión media efectiva
a) Indicada
𝑃 𝑀𝐸𝐼 =
60 𝑧 𝑊𝐼
̇
𝐿 𝐴 𝑁 𝑛 𝑐
(
𝑁
𝑚2
)
Datos:
𝑧 = 2
𝐿 = 3 𝑖𝑛 = 0.0762 𝑚
𝑛 𝑐 = 8
𝐴 =
𝜋𝐷2
4
=
𝜋(0.1016)2
4
= 0.00810732 𝑚2
Presión media efectiva indicada para las cinco lecturas
𝑃 𝑀𝐸𝐼 =
(60 𝑠 )(2)(44483.2814W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 469599.8538 (
𝑁
𝑚2
)
𝑃 𝑀𝐸𝐼 =
(60 𝑠 )(2)(47560.1089 W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 502081.2201 (
𝑁
𝑚2
)
𝑃 𝑀𝐸𝐼 =
(60 𝑠 )(2)(50635.3682 W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 534546.0312 (
𝑁
𝑚2
)
𝑃 𝑀𝐸𝐼 =
(60 𝑠 )(2)(53712.1957 W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 567027.3974 (
𝑁
𝑚2
)
𝑃 𝑀𝐸𝐼 =
(60 𝑠 )(2)(56787.4551 W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 599492.2084 (
𝑁
𝑚2
)
Lectura N [rpm] 𝑾 𝑰
̇ [𝑾] 𝑷 𝑴𝑬𝑰 (
𝑵
𝒎 𝟐
)
1 2300 44483.2814 469599.8538
2 2300 47560.1089 502081.2201
3 2300 50635.3682 534546.0312
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
4 2300 53712.1957 567027.3974
5 2300 56787.4551 599492.2084
b) Al freno
𝑃 𝑀𝐸𝐹 =
60 𝑧 𝑊𝐹
̇
𝐿 𝐴 𝑁 𝑛 𝑐
(
𝑁
𝑚2
)
Datos:
𝑧 = 2
𝐿 = 3 𝑖𝑛 = 0.0762 𝑚
𝑛 𝑐 = 8
𝐴 =
𝜋𝐷2
4
=
𝜋(0.1016)2
4
= 0.00810732 𝑚2
Presión media efectiva al freno para las cinco lecturas
𝑃 𝑀𝐸𝑓 =
(60 𝑠 )(2)(10764.1917W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 113635.1163 (
𝑁
𝑚2
)
𝑃 𝑀𝐸𝑓 =
(60 𝑠 )(2)(13841.0192 W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 146116.4826 (
𝑁
𝑚2
)
𝑃 𝑀𝐸𝑓 =
(60 𝑠 )(2)(16916.2786 W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 178581.2936 (
𝑁
𝑚2
)
𝑃 𝑀𝐸𝑓 =
(60 𝑠 )(2)(19993.1061 W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 211062.6599 (
𝑁
𝑚2
)
𝑃 𝑀𝐸𝑓 =
(60 𝑠 )(2)(23068.3654 W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 243527.4709 (
𝑁
𝑚2
)
Lect. No. N [rpm] 𝑾 𝒇
̇ [𝑾] 𝑷 𝑴𝑬𝑭 (
𝑵
𝒎 𝟐
)
1 2300 10764.1917 113635.1163
2 2300 13841.0192 146116.4826
3 2300 16916.2786 178581.2936
4 2300 19993.1061 211062.6599
5 2300 23068.3654 243527.4709
6. Calor suministrado 𝑸 𝒔
𝑄 𝑠 = 𝐺𝑐 (𝑃𝐶𝐴)
Si sabemos que
𝑃𝐶𝐴 = 43 960 (
𝑘𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
) = 43 960 000 (
𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
)
Calculando el calor suministrado para las cinco lecturas:
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
 𝑄 𝑠 = 0.0017442 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)(43 960 000 (
𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
)) = 76674.4186 [𝑊]
 𝑄 𝑠 = 0.0020270 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)(43 960 000 (
𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
)) = 89108.1081 [𝑊]
 𝑄 𝑠 = 0.0019231 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)(43 960 000 (
𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
)) = 84538.4615 [𝑊]
 𝑄 𝑠 = 0.0022059 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)(43 960 000 (
𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
)) = 96970.5882 [𝑊]
 𝑄 𝑠 = 0.0022727 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)(43 960 000 (
𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
)) = 99909.0909 [𝑊]
Lectura 𝑮 𝒄 (
𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔
) 𝑸 𝒔 [𝑾]
1 0.0017442 76674.4186
2 0.0020270 89108.1081
3 0.0019231 84538.4615
4 0.0022059 96970.5882
5 0.0022727 99909.0909
7. Gasto específico de combustible al freno
𝐺 𝐸𝐶 =
𝐺𝑐
𝑊𝑓
̇
(
𝑘𝑔
𝑠 𝑊
)
Calculando el gasto específico de combustible al freno:
𝐺 𝐸𝐶 =
0.0017442 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)
10764.1917 Wḟ
= 1.62035𝑥10−7 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠 𝑊
)
Paras las demás lecturas:
Lectura 𝑾 𝒇
̇ [𝑾] 𝑮 𝒄 (
𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔
) 𝑮 𝑬𝑪 (
𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔 𝑾
)
1 10764.1917 0.0017442 1.46257𝑥10−7
2 13841.0192 0.0020270 1.46451𝑥10−7
3 16916.2786 0.0019231 1.13682𝑥10−7
4 19993.1061 0.0022059 1.10332𝑥10−7
5 23068.3654 0.0022727 9.85214𝑥10−8
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
8. Eficiencias
a) Del ciclo Otto
𝜂 𝑂𝑇𝑇𝑂 = 1 −
1
𝑟𝑘
(𝑘−1)
Datos:
k = 1.4 (índice adiabático del aire)
rk = 8.2 (relación de compresión)
Calculandolaeficiencia
𝜂 𝑂𝑇𝑇𝑂 = 1 −
1
8.2(1.4−1) = 0.569
𝜼 𝑶𝑻𝑻𝑶 = 𝟓𝟔. 𝟗%
b) Mecánica
𝜂 𝑀𝐸𝐶 =
𝑊𝑓̇
𝑊𝐼̇
(100%)
Calculando la eficiencia mecánica para la primera lectura:
𝜂 𝑀𝐸𝐶 =
10764.1917
44483.2814
(100%) = 24.1983%
Para las demás lecturas
Lectura 𝑾 𝑰
̇ [𝑾] 𝑾 𝒇
̇ [𝑾] 𝜼 𝑴𝑬𝑪 [%]
1 44483.2814 10764.1917 24.1983
2 47560.1089 13841.0192 29.10216
3 50635.3682 16916.2786 33.408
4 53712.1957 19993.1061 37.22266
5 56787.4551 23068.3654 40.62229
c) Térmica
𝜂 𝑇𝐸𝑅 =
𝑊𝐼
̇
𝑄 𝑆
̇
(100%)
Calculamos la eficiencia térmica para la primera lectura:
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
𝜂 𝑇𝐸𝑅 =
44483.2814
76674.4186
(100%) = 58.058%
Para las demás lecturas:
Lecturas 𝑾 𝑰
̇ [𝑾] 𝑸 𝒔 [𝑾] 𝜼 𝑻𝑬𝑹 [%]
1 44483.2814 76674.4186 58.058
2 47560.1089 89108.1081 53.3735
3 50635.3682 84538.4615 59.8962
4 53712.1957 96970.5882 55.3902
5 56787.4551 99909.0909 56.8391
d) Total
𝜂 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 𝜂 𝑀𝐸𝐶 𝜂 𝑇𝐸𝑅
Calculando la eficiencia total a para la primera lectura:
𝜂 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = (0.34857683)(0.4461988) ∗ 100% = 0.15553456
Para las demás lecturas:
Lectura 𝜼 𝑴𝑬𝑪 𝜼 𝑻𝑬𝑹 𝜼 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 [%]
1 0.241983 0.58058 14.0388
2 0.2910216 0.533735 15.5328
3 0.33408 0.598962 20.0102
4 0.3722266 0.553902 20.6177
5 0.4062229 0.568391 23.0894
A velocidad variable
1. Potenciaal freno 𝑾 𝒇
̇
𝑊𝑓
̇ = 𝑇𝜔 = 𝐹𝑑 (
2𝜋𝑁
60
) [𝑊]
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
Lectura F Y [m] N [rpm] t [s]
1 8.8[Kgf]= 86.3 [N] 0.01 2300 42
2 9.4[Kgf]=92.18 [N] 0.01 2200 43
3 10.2[Kgf]=100.03 [N] 0.01 2100 42
4 11[Kgf]= 107.87[N] 0.01 2000 42
5 12[Kgf]= 117.68 [N] 0.01 1900 42
Si sabemosque:
Brazo del freno
𝑑 = 0.6511 [ 𝑚]
Para la primeralectura:
𝑊𝑓
̇ = 𝐹𝑑 (
2𝜋𝑁
60
) = (86.3 𝑁)(0.6511 𝑚)(
2𝜋(2300)
60
) = 13533.65013[𝑊]
Mismoprocedimientoparalasdemáslecturas consu respectivaN:
Lectura F [N] N [rpm] 𝑾 𝒇
̇ [𝑾]
1 86.3 2300 13533.65013
2 92.18 2200 13827.24627
3 100.03 2100 14322.73237
4 107.87 2000 14709.80744
5 117.68 1900 15245.18062
2. Gasto de combustible 𝑮 𝑪 [
𝒌𝒈𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔
]
𝐺𝑐 =
𝑎2 𝑦
𝑡
𝜌𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎
Datos
𝑎 = 0.1 𝑚
𝑦 = 0.01 𝑚
𝜌𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎 = 750 (
𝑘𝑔
𝑚3
)
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
Sustituyendo paralaprimeralectura:
𝐺𝑐 =
(0.1 𝑚)2(0.01 𝑚)
42 𝑠
(750 (
𝑘𝑔
𝑚3
)) = 0.00181291 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)
Mismoprocedimientoparalasdemáslecturas:
Lectura Y t Gc (
𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔
)
1 0.01 42 0.001785714
2 0.01 43 0.001744186
3 0.01 42 0.001785714
4 0.01 42 0.001785714
5 0.01 42 0.001785714
3. Presión media efectiva
a) Al freno
𝑃 𝑀𝐸𝐹 =
60 𝑧 𝑊𝐹
̇
𝐿 𝐴 𝑁 𝑛 𝑐
(
𝑁
𝑚2
)
Datos
𝑧 = 2
𝐿 = 3 𝑖𝑛 = 0.0762 𝑚
𝑛 𝑐 = 8
𝐴 =
𝜋𝐷2
4
=
𝜋(0.1016)2
4
= 0.00810732 𝑚2
Para la primera lectura
𝑃 𝑀𝐸𝐹 =
(60 𝑠 )(2)( 13533.65013W)
(0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8)
= 142871.657 (
𝑁
𝑚2
)
Mismo procedimiento para las demás lecturascon su respectiva N:
Lectura N [rpm] 𝑾 𝒇
̇ [𝑾] 𝑷 𝑴𝑬𝑭 (
𝑵
𝒎 𝟐
)
1 2300 13533.65013 142871.657
2 2200 13827.24627 152606.134
3 2100 14322.73237 165601.991
4 2000 14709.80744 178581.294
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
5 1900 15245.18062 194821.977
4. Calor suministrado 𝑸 𝒔
𝑄 𝑠 = 𝐺𝑐 (𝑃𝐶𝐴)
Dato
𝑃𝐶𝐴 = 43 960 (
𝑘𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
) = 43 960 000 (
𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
)
Para la primera lectura
𝑄 𝑠 = 0.00181291 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)(43 960 000 (
𝐽
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
)) = 79 695.4315[𝑊]
Mismo procedimiento para las demás lecturas:
Lectura 𝑮 𝒄 (
𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔
) 𝑸 𝒔 [𝑾]
1 0.00178571 78500
2 0.00174419 76674.4186
3 0.00178571 78500
4 0.00178571 78500
5 0.00178571 78500
5. Gasto específico de combustible al freno
𝐺 𝐸𝐶 =
𝐺𝑐
𝑊𝑓
̇
(
𝑘𝑔
𝑠 𝑊
)
Para la primera lectura:
𝐺 𝐸𝐶 =
0.00181291 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠
)
14 153.4066 W
= 1.2809𝑥10−7 (
𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠 𝑊
)
Mismo procedimiento para las demás lecturas:
Lectura. 𝑾 𝒇
̇ [𝑾] 𝑮 𝒄 (
𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔
) 𝑮 𝑬𝑪 (
𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃
𝒔 𝑾
)
1 13533.65013 0.00178571 1.21396E-07
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
2 13827.24627 0.00174419 1.21396E-07
3 14322.73237 0.00178571 1.21396E-07
4 14709.80744 0.00178571 1.21396E-07
5 15245.18062 0.00178571 1.21396E-07
6. Eficiencias
a) Del ciclo Otto
𝜂 𝑂𝑇𝑇𝑂 = 1 −
1
𝑟𝑘
(𝑘−1)
datos
𝑘 = 1.4 (í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑎𝑑𝑖𝑎𝑏á𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒)
𝑟𝑘 = 8.2 (𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛)
Sustituyendo:
𝜂 𝑂𝑇𝑇𝑂 = 1 −
1
8.2(1.4−1) = 0.569
𝜼 𝑶𝑻𝑻𝑶 = 𝟓𝟔. 𝟗%
b) Total
𝜂 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 𝜂 𝑀𝐸𝐶 𝜂 𝑇𝐸𝑅 =
𝑊̇ 𝑓
𝑄̇ 𝑠
Para la primera lectura:
𝜂 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 =
13533.65013
78500
∗ 100% =
Mismo procedimiento para las demás lecturas:
Lectura 𝑾 𝒇
̇ [𝑾] 𝑸 𝒔
̇ [𝑾] 𝜼 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 𝜼 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 [%]
1 13533.65013 78500 0.17240319 17.2403186
2 13827.24627 76674.4186 0.18033715 18.0337152
3 14322.73237 78500 0.18245519 18.2455189
4 14709.80744 78500 0.18738608 18.7386082
5 15245.18062 78500 0.19420612 19.4206122
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
c) Gráficas
i. 𝑮 𝒄 − 𝑵
ii. 𝑾 𝒇 − 𝑵
Gastodecombustible[kg/s]
0.00174
0.001745
0.00175
0.001755
0.00176
0.001765
0.00177
0.001775
0.00178
0.001785
0.00179
0.001795
1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400
Gc-N
RPM
13400
13600
13800
14000
14200
14400
14600
14800
15000
15200
15400
1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400
Wf-N
Wf
RPM
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
iii. 𝑮 𝑬𝑪 − 𝑵
iv. 𝜼 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 − 𝑵
Comentarios:
Podemos observar que en la primera grafica tal vez haya un error ya que se supone que
entre más RPM más combustible se inyecta por lo tanto mayor gasto másico de
combustible, pudo ser debido a la mala lectura del tiempo, en el segundo grafico podemos
Gastoespecíficodecombustiblealfreno(
𝑘𝑔𝑐𝑜𝑚𝑏
𝑠𝑊
)
1.16E-07
1.18E-07
1.2E-07
1.22E-07
1.24E-07
1.26E-07
1.28E-07
1.3E-07
1.32E-07
1.34E-07
1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400
Gec-N
RPM
17
17.5
18
18.5
19
19.5
20
1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400
Eficiencia total-N
RPM
Eficienciatotal
LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel
notar que la potencia al freno mientras aumenta las RMP es menor ya que no llega toda
la energía esto debido a las perdidas.
En el tercer grafico es un poco más notoria que mientras más revoluciones por minuto hay
mayor gasto másico pero en el cuarto grafico nos damos cuenta que la eficiencia total se
reduce debido a que no damos tiempo a que haya una buena combustión y por otra parte
también hay perdidas de energía debido a fricción.
4. Comentarios y conclusiones. (Reflexión acerca de lo aprendido, de lo requiere estudiar
y profundizar, de su desempeño y compromiso con su aprendizaje, de lo que requiere
mejorar.
5. Fuentes de información consultadas.
 Cengel,Y.,& Boles,M.(2011). Termodinámica (7thed.,).México,D.F:McGraw-Hill
 Crouse,W.,& Crouse,W. (1983). Mecánica del automóvil([3aed.En español traducidade
la 8ª ed.,pp. 522-524). Barcelona:Marcombo.
 Bosh, R. (2005). Manual de la técnica del automóvil (4ª ed.). Alemania: R. Bosh
 http://autoproyecto.com/2014/08/caballos-de-fuerza-y-potencia-al-freno.html

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Práctica 9 lab. máquinas térmicas,UNAM FI, Motor encendido por chispa

  • 1. Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de ingeniería REPORTE 9: MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. NOMBRE: LEGAZPI ASCENCIO AXHEL GRUPO: 8 LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS FECHA DE REALIZACIÓN/: 06/10/2016 FECHA DE ENTREGA: 13/10/2016
  • 2. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel Objetivo Analizael comportamientode losmotoresencendidosporchispa,bajodiversos regímenesde carga. Reporte 1. Describir detalladamente a mano, con sus propias palabras, en formato, los sucesos que se presentan en un ciclo mecánico de un motor encendido por chispa de dos tiempos. (10%) 2. Investigar acerca de los sistemas de un MCI y completar a mano, el mapa de agua mala “Sistemas del Motor encendido por chispa” Indicar lo (40%)
  • 3. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel 3. Memoria de cálculos y graficas a velocidad constante (línea Willans) y velocidad variable. Conclusión acerca de las gráficas realizadas. (40%) A velocidad constante 1. Potenciaal freno 𝑾 𝒇 ̇ a) 𝑊𝑓 ̇ = 𝑇𝜔 = 𝐹𝑑 ( 2𝜋𝑁 60 ) [𝑊] Datos obtenidos Lectura F Y [m] N [rpm] t [s] 1 7[Kgf]= 68.64 [N] 0.01 2300 43 2 9[Kgf]= 88.26 [N] 0.01 2300 37 3 11[Kgf]= 107.87 [N] 0.01 2300 39 4 13[Kgf]= 127.49 [N] 0.01 2300 34 5 15[Kgf]= 147.10 [N] 0.01 2300 33 Brazo de freno 𝑑 = 0.6511 [ 𝑚] Potenciaal frenopara cada una de las fuerzas  𝑊𝑓 ̇ = 𝐹𝑑 ( 2𝜋𝑁 60 ) = (68.64 𝑁)(0.6511 )( 2𝜋(2300) 60 ) = 10764.1917 [𝑊]  𝑊𝑓 ̇ = 𝐹𝑑 ( 2𝜋𝑁 60 ) = (88.26 𝑁)(0.6511 )( 2𝜋(2300) 60 ) = 13841.0192 [𝑊]  𝑊𝑓 ̇ = 𝐹𝑑 ( 2𝜋𝑁 60 ) = (107.87𝑁)(0.6511 )( 2𝜋(2300) 60 ) = 16916.2786 [𝑊]  𝑊𝑓 ̇ = 𝐹𝑑 ( 2𝜋𝑁 60 ) = (127.49𝑁)(0.6511 )( 2𝜋(2300) 60 ) = 19993.1061 [𝑊]  𝑊𝑓 ̇ = 𝐹𝑑 ( 2𝜋𝑁 60 ) = (147.10 𝑁)(0.6511 )( 2𝜋(2300) 60 ) = 23068.3654 [𝑊] Lectura F [N] 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] 1 7[Kgf]= 68.64 [N] 10764.1917 2 9[Kgf]= 88.26 [N] 13841.0192 3 11[Kgf]= 107.87 [N] 16916.2786 4 13[Kgf]= 127.49 [N] 19993.1061 5 15[Kgf]= 147.10 [N] 23068.3654 2. Gasto de combustible 𝑮 𝑪 [ 𝒌𝒈𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 ] El gastode combustible se calculaconlasiguiente expresión: 𝐺𝑐 = 𝑎2 𝑦 𝑡 𝜌𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎
  • 4. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel Datos 𝑎 = 0.1 𝑚 𝑦 = 0.01 𝑚 𝜌𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎 = 750 ( 𝑘𝑔 𝑚3 ) Sustituyendo el tiempo paracadauna de las cincolecturas:  𝐺𝑐 = (0.1 𝑚)2(0.01 𝑚) 43 𝑠 (750 ( 𝑘𝑔 𝑚3 )) = 0.0017442 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )  𝐺𝑐 = (0.1 𝑚)2(0.01 𝑚) 37𝑠 (750 ( 𝑘𝑔 𝑚3 )) = 0.0020270 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )  𝐺𝑐 = (0.1 𝑚)2(0.01 𝑚) 39 𝑠 (750 ( 𝑘𝑔 𝑚3 )) = 0.0019231 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )  𝐺𝑐 = (0.1 𝑚)2(0.01 𝑚) 34 𝑠 (750 ( 𝑘𝑔 𝑚3 )) = 0.0022059 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )  𝐺𝑐 = (0.1 𝑚)2(0.01 𝑚) 33 𝑠 (750 ( 𝑘𝑔 𝑚3 )) = 0.0022727 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 ) Lectura 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] t [s] Gc ( 𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 ) 1 10764.1917 43 0.0017442 2 13841.0192 37 0.0020270 3 16916.2786 39 0.0019231 4 19993.1061 34 0.0022059 5 23068.3654 33 0.0022727 3. Línea Willan’s Aplicandoregresiónlineal conla tablaanteriorrelacionandoel gastode combustible ylapotencia al frenoobtenemoslasiguiente expresión matemática: 𝐺𝑐 = 40.1808𝑥10−9 𝑊𝑓 ̇ + 0.00135486
  • 5. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel Para obtener la potencia de fricción el gasto de combustible (GC) la suponemos como cero de la expresión obtenida mediante regresión lineal y despejamos 𝑊𝑓 ̇ : 0 = 40.1808𝑥10−9 𝑊𝑓 ̇ + 0.00135486 𝑊𝑓 ̇ = − 0.00135486 40.1808𝑥10−9 = −33719.0897 [𝑊] | 𝑊𝑝 ̇ | = 33719.0897 [𝑊] 4. Potencia indicada 𝑾 𝑰 ̇ a) 𝑊𝐼 ̇ = 𝑊𝑓 ̇ + | 𝑊𝑝 ̇ | Potencia indicada para cada una de las cinco lecturas: 𝑊𝐼 ̇ = 10764.1917 [W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 44483.2814[𝑊] 𝑊𝐼 ̇ = 13841.0192 [W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 47560.1089 [𝑊] 𝑊𝐼 ̇ = 16916.2786[W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 50635.3682[𝑊] 𝑊𝐼 ̇ = 19993.1061 [W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 53712.1957 [𝑊] 𝑊𝐼 ̇ = 23068.3654 [W] + 33719.0897 [ 𝑊] = 56787.4551[𝑊] Gastodecombustible[kg/s] Potenciaal freno[W]
  • 6. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel Lectura 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] 𝑾 𝒑 ̇ [𝑾] 𝑾 𝑰 ̇ [𝑾] 1 10764.1917 33719.0897 44483.2814 2 13841.0192 33719.0897 47560.1089 3 16916.2786 33719.0897 50635.3682 4 19993.1061 33719.0897 53712.1957 5 23068.3654 33719.0897 56787.4551 5. Presión media efectiva a) Indicada 𝑃 𝑀𝐸𝐼 = 60 𝑧 𝑊𝐼 ̇ 𝐿 𝐴 𝑁 𝑛 𝑐 ( 𝑁 𝑚2 ) Datos: 𝑧 = 2 𝐿 = 3 𝑖𝑛 = 0.0762 𝑚 𝑛 𝑐 = 8 𝐴 = 𝜋𝐷2 4 = 𝜋(0.1016)2 4 = 0.00810732 𝑚2 Presión media efectiva indicada para las cinco lecturas 𝑃 𝑀𝐸𝐼 = (60 𝑠 )(2)(44483.2814W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 469599.8538 ( 𝑁 𝑚2 ) 𝑃 𝑀𝐸𝐼 = (60 𝑠 )(2)(47560.1089 W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 502081.2201 ( 𝑁 𝑚2 ) 𝑃 𝑀𝐸𝐼 = (60 𝑠 )(2)(50635.3682 W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 534546.0312 ( 𝑁 𝑚2 ) 𝑃 𝑀𝐸𝐼 = (60 𝑠 )(2)(53712.1957 W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 567027.3974 ( 𝑁 𝑚2 ) 𝑃 𝑀𝐸𝐼 = (60 𝑠 )(2)(56787.4551 W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 599492.2084 ( 𝑁 𝑚2 ) Lectura N [rpm] 𝑾 𝑰 ̇ [𝑾] 𝑷 𝑴𝑬𝑰 ( 𝑵 𝒎 𝟐 ) 1 2300 44483.2814 469599.8538 2 2300 47560.1089 502081.2201 3 2300 50635.3682 534546.0312
  • 7. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel 4 2300 53712.1957 567027.3974 5 2300 56787.4551 599492.2084 b) Al freno 𝑃 𝑀𝐸𝐹 = 60 𝑧 𝑊𝐹 ̇ 𝐿 𝐴 𝑁 𝑛 𝑐 ( 𝑁 𝑚2 ) Datos: 𝑧 = 2 𝐿 = 3 𝑖𝑛 = 0.0762 𝑚 𝑛 𝑐 = 8 𝐴 = 𝜋𝐷2 4 = 𝜋(0.1016)2 4 = 0.00810732 𝑚2 Presión media efectiva al freno para las cinco lecturas 𝑃 𝑀𝐸𝑓 = (60 𝑠 )(2)(10764.1917W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 113635.1163 ( 𝑁 𝑚2 ) 𝑃 𝑀𝐸𝑓 = (60 𝑠 )(2)(13841.0192 W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 146116.4826 ( 𝑁 𝑚2 ) 𝑃 𝑀𝐸𝑓 = (60 𝑠 )(2)(16916.2786 W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 178581.2936 ( 𝑁 𝑚2 ) 𝑃 𝑀𝐸𝑓 = (60 𝑠 )(2)(19993.1061 W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 211062.6599 ( 𝑁 𝑚2 ) 𝑃 𝑀𝐸𝑓 = (60 𝑠 )(2)(23068.3654 W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 243527.4709 ( 𝑁 𝑚2 ) Lect. No. N [rpm] 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] 𝑷 𝑴𝑬𝑭 ( 𝑵 𝒎 𝟐 ) 1 2300 10764.1917 113635.1163 2 2300 13841.0192 146116.4826 3 2300 16916.2786 178581.2936 4 2300 19993.1061 211062.6599 5 2300 23068.3654 243527.4709 6. Calor suministrado 𝑸 𝒔 𝑄 𝑠 = 𝐺𝑐 (𝑃𝐶𝐴) Si sabemos que 𝑃𝐶𝐴 = 43 960 ( 𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 ) = 43 960 000 ( 𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 ) Calculando el calor suministrado para las cinco lecturas:
  • 8. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel  𝑄 𝑠 = 0.0017442 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )(43 960 000 ( 𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 )) = 76674.4186 [𝑊]  𝑄 𝑠 = 0.0020270 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )(43 960 000 ( 𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 )) = 89108.1081 [𝑊]  𝑄 𝑠 = 0.0019231 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )(43 960 000 ( 𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 )) = 84538.4615 [𝑊]  𝑄 𝑠 = 0.0022059 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )(43 960 000 ( 𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 )) = 96970.5882 [𝑊]  𝑄 𝑠 = 0.0022727 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )(43 960 000 ( 𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 )) = 99909.0909 [𝑊] Lectura 𝑮 𝒄 ( 𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 ) 𝑸 𝒔 [𝑾] 1 0.0017442 76674.4186 2 0.0020270 89108.1081 3 0.0019231 84538.4615 4 0.0022059 96970.5882 5 0.0022727 99909.0909 7. Gasto específico de combustible al freno 𝐺 𝐸𝐶 = 𝐺𝑐 𝑊𝑓 ̇ ( 𝑘𝑔 𝑠 𝑊 ) Calculando el gasto específico de combustible al freno: 𝐺 𝐸𝐶 = 0.0017442 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 ) 10764.1917 Wḟ = 1.62035𝑥10−7 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 𝑊 ) Paras las demás lecturas: Lectura 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] 𝑮 𝒄 ( 𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 ) 𝑮 𝑬𝑪 ( 𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 𝑾 ) 1 10764.1917 0.0017442 1.46257𝑥10−7 2 13841.0192 0.0020270 1.46451𝑥10−7 3 16916.2786 0.0019231 1.13682𝑥10−7 4 19993.1061 0.0022059 1.10332𝑥10−7 5 23068.3654 0.0022727 9.85214𝑥10−8
  • 9. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel 8. Eficiencias a) Del ciclo Otto 𝜂 𝑂𝑇𝑇𝑂 = 1 − 1 𝑟𝑘 (𝑘−1) Datos: k = 1.4 (índice adiabático del aire) rk = 8.2 (relación de compresión) Calculandolaeficiencia 𝜂 𝑂𝑇𝑇𝑂 = 1 − 1 8.2(1.4−1) = 0.569 𝜼 𝑶𝑻𝑻𝑶 = 𝟓𝟔. 𝟗% b) Mecánica 𝜂 𝑀𝐸𝐶 = 𝑊𝑓̇ 𝑊𝐼̇ (100%) Calculando la eficiencia mecánica para la primera lectura: 𝜂 𝑀𝐸𝐶 = 10764.1917 44483.2814 (100%) = 24.1983% Para las demás lecturas Lectura 𝑾 𝑰 ̇ [𝑾] 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] 𝜼 𝑴𝑬𝑪 [%] 1 44483.2814 10764.1917 24.1983 2 47560.1089 13841.0192 29.10216 3 50635.3682 16916.2786 33.408 4 53712.1957 19993.1061 37.22266 5 56787.4551 23068.3654 40.62229 c) Térmica 𝜂 𝑇𝐸𝑅 = 𝑊𝐼 ̇ 𝑄 𝑆 ̇ (100%) Calculamos la eficiencia térmica para la primera lectura:
  • 10. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel 𝜂 𝑇𝐸𝑅 = 44483.2814 76674.4186 (100%) = 58.058% Para las demás lecturas: Lecturas 𝑾 𝑰 ̇ [𝑾] 𝑸 𝒔 [𝑾] 𝜼 𝑻𝑬𝑹 [%] 1 44483.2814 76674.4186 58.058 2 47560.1089 89108.1081 53.3735 3 50635.3682 84538.4615 59.8962 4 53712.1957 96970.5882 55.3902 5 56787.4551 99909.0909 56.8391 d) Total 𝜂 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 𝜂 𝑀𝐸𝐶 𝜂 𝑇𝐸𝑅 Calculando la eficiencia total a para la primera lectura: 𝜂 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = (0.34857683)(0.4461988) ∗ 100% = 0.15553456 Para las demás lecturas: Lectura 𝜼 𝑴𝑬𝑪 𝜼 𝑻𝑬𝑹 𝜼 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 [%] 1 0.241983 0.58058 14.0388 2 0.2910216 0.533735 15.5328 3 0.33408 0.598962 20.0102 4 0.3722266 0.553902 20.6177 5 0.4062229 0.568391 23.0894 A velocidad variable 1. Potenciaal freno 𝑾 𝒇 ̇ 𝑊𝑓 ̇ = 𝑇𝜔 = 𝐹𝑑 ( 2𝜋𝑁 60 ) [𝑊]
  • 11. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel Lectura F Y [m] N [rpm] t [s] 1 8.8[Kgf]= 86.3 [N] 0.01 2300 42 2 9.4[Kgf]=92.18 [N] 0.01 2200 43 3 10.2[Kgf]=100.03 [N] 0.01 2100 42 4 11[Kgf]= 107.87[N] 0.01 2000 42 5 12[Kgf]= 117.68 [N] 0.01 1900 42 Si sabemosque: Brazo del freno 𝑑 = 0.6511 [ 𝑚] Para la primeralectura: 𝑊𝑓 ̇ = 𝐹𝑑 ( 2𝜋𝑁 60 ) = (86.3 𝑁)(0.6511 𝑚)( 2𝜋(2300) 60 ) = 13533.65013[𝑊] Mismoprocedimientoparalasdemáslecturas consu respectivaN: Lectura F [N] N [rpm] 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] 1 86.3 2300 13533.65013 2 92.18 2200 13827.24627 3 100.03 2100 14322.73237 4 107.87 2000 14709.80744 5 117.68 1900 15245.18062 2. Gasto de combustible 𝑮 𝑪 [ 𝒌𝒈𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 ] 𝐺𝑐 = 𝑎2 𝑦 𝑡 𝜌𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎 Datos 𝑎 = 0.1 𝑚 𝑦 = 0.01 𝑚 𝜌𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎 = 750 ( 𝑘𝑔 𝑚3 )
  • 12. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel Sustituyendo paralaprimeralectura: 𝐺𝑐 = (0.1 𝑚)2(0.01 𝑚) 42 𝑠 (750 ( 𝑘𝑔 𝑚3 )) = 0.00181291 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 ) Mismoprocedimientoparalasdemáslecturas: Lectura Y t Gc ( 𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 ) 1 0.01 42 0.001785714 2 0.01 43 0.001744186 3 0.01 42 0.001785714 4 0.01 42 0.001785714 5 0.01 42 0.001785714 3. Presión media efectiva a) Al freno 𝑃 𝑀𝐸𝐹 = 60 𝑧 𝑊𝐹 ̇ 𝐿 𝐴 𝑁 𝑛 𝑐 ( 𝑁 𝑚2 ) Datos 𝑧 = 2 𝐿 = 3 𝑖𝑛 = 0.0762 𝑚 𝑛 𝑐 = 8 𝐴 = 𝜋𝐷2 4 = 𝜋(0.1016)2 4 = 0.00810732 𝑚2 Para la primera lectura 𝑃 𝑀𝐸𝐹 = (60 𝑠 )(2)( 13533.65013W) (0.0762 𝑚) (0.00810732 𝑚2) (2300 𝑟𝑝𝑚) (8) = 142871.657 ( 𝑁 𝑚2 ) Mismo procedimiento para las demás lecturascon su respectiva N: Lectura N [rpm] 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] 𝑷 𝑴𝑬𝑭 ( 𝑵 𝒎 𝟐 ) 1 2300 13533.65013 142871.657 2 2200 13827.24627 152606.134 3 2100 14322.73237 165601.991 4 2000 14709.80744 178581.294
  • 13. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel 5 1900 15245.18062 194821.977 4. Calor suministrado 𝑸 𝒔 𝑄 𝑠 = 𝐺𝑐 (𝑃𝐶𝐴) Dato 𝑃𝐶𝐴 = 43 960 ( 𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 ) = 43 960 000 ( 𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 ) Para la primera lectura 𝑄 𝑠 = 0.00181291 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 )(43 960 000 ( 𝐽 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 )) = 79 695.4315[𝑊] Mismo procedimiento para las demás lecturas: Lectura 𝑮 𝒄 ( 𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 ) 𝑸 𝒔 [𝑾] 1 0.00178571 78500 2 0.00174419 76674.4186 3 0.00178571 78500 4 0.00178571 78500 5 0.00178571 78500 5. Gasto específico de combustible al freno 𝐺 𝐸𝐶 = 𝐺𝑐 𝑊𝑓 ̇ ( 𝑘𝑔 𝑠 𝑊 ) Para la primera lectura: 𝐺 𝐸𝐶 = 0.00181291 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 ) 14 153.4066 W = 1.2809𝑥10−7 ( 𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠 𝑊 ) Mismo procedimiento para las demás lecturas: Lectura. 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] 𝑮 𝒄 ( 𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 ) 𝑮 𝑬𝑪 ( 𝒌𝒈 𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒔 𝑾 ) 1 13533.65013 0.00178571 1.21396E-07
  • 14. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel 2 13827.24627 0.00174419 1.21396E-07 3 14322.73237 0.00178571 1.21396E-07 4 14709.80744 0.00178571 1.21396E-07 5 15245.18062 0.00178571 1.21396E-07 6. Eficiencias a) Del ciclo Otto 𝜂 𝑂𝑇𝑇𝑂 = 1 − 1 𝑟𝑘 (𝑘−1) datos 𝑘 = 1.4 (í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑎𝑑𝑖𝑎𝑏á𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒) 𝑟𝑘 = 8.2 (𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛) Sustituyendo: 𝜂 𝑂𝑇𝑇𝑂 = 1 − 1 8.2(1.4−1) = 0.569 𝜼 𝑶𝑻𝑻𝑶 = 𝟓𝟔. 𝟗% b) Total 𝜂 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 𝜂 𝑀𝐸𝐶 𝜂 𝑇𝐸𝑅 = 𝑊̇ 𝑓 𝑄̇ 𝑠 Para la primera lectura: 𝜂 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 13533.65013 78500 ∗ 100% = Mismo procedimiento para las demás lecturas: Lectura 𝑾 𝒇 ̇ [𝑾] 𝑸 𝒔 ̇ [𝑾] 𝜼 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 𝜼 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 [%] 1 13533.65013 78500 0.17240319 17.2403186 2 13827.24627 76674.4186 0.18033715 18.0337152 3 14322.73237 78500 0.18245519 18.2455189 4 14709.80744 78500 0.18738608 18.7386082 5 15245.18062 78500 0.19420612 19.4206122
  • 15. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel c) Gráficas i. 𝑮 𝒄 − 𝑵 ii. 𝑾 𝒇 − 𝑵 Gastodecombustible[kg/s] 0.00174 0.001745 0.00175 0.001755 0.00176 0.001765 0.00177 0.001775 0.00178 0.001785 0.00179 0.001795 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 Gc-N RPM 13400 13600 13800 14000 14200 14400 14600 14800 15000 15200 15400 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 Wf-N Wf RPM
  • 16. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel iii. 𝑮 𝑬𝑪 − 𝑵 iv. 𝜼 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 − 𝑵 Comentarios: Podemos observar que en la primera grafica tal vez haya un error ya que se supone que entre más RPM más combustible se inyecta por lo tanto mayor gasto másico de combustible, pudo ser debido a la mala lectura del tiempo, en el segundo grafico podemos Gastoespecíficodecombustiblealfreno( 𝑘𝑔𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑠𝑊 ) 1.16E-07 1.18E-07 1.2E-07 1.22E-07 1.24E-07 1.26E-07 1.28E-07 1.3E-07 1.32E-07 1.34E-07 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 Gec-N RPM 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 Eficiencia total-N RPM Eficienciatotal
  • 17. LAB. DE MÁQUINAS TÉRMICAS. MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA. Legazpi Ascencio Axhel notar que la potencia al freno mientras aumenta las RMP es menor ya que no llega toda la energía esto debido a las perdidas. En el tercer grafico es un poco más notoria que mientras más revoluciones por minuto hay mayor gasto másico pero en el cuarto grafico nos damos cuenta que la eficiencia total se reduce debido a que no damos tiempo a que haya una buena combustión y por otra parte también hay perdidas de energía debido a fricción. 4. Comentarios y conclusiones. (Reflexión acerca de lo aprendido, de lo requiere estudiar y profundizar, de su desempeño y compromiso con su aprendizaje, de lo que requiere mejorar. 5. Fuentes de información consultadas.  Cengel,Y.,& Boles,M.(2011). Termodinámica (7thed.,).México,D.F:McGraw-Hill  Crouse,W.,& Crouse,W. (1983). Mecánica del automóvil([3aed.En español traducidade la 8ª ed.,pp. 522-524). Barcelona:Marcombo.  Bosh, R. (2005). Manual de la técnica del automóvil (4ª ed.). Alemania: R. Bosh  http://autoproyecto.com/2014/08/caballos-de-fuerza-y-potencia-al-freno.html