El documento describe las pérdidas mecánicas en motores de combustión interna. Explica que las pérdidas se deben a la fricción, al bombeo de gases y al accionamiento de elementos auxiliares. Detalla los diferentes métodos para cuantificar las pérdidas mecánicas y propone alternativas para reducirlas, como optimizar el diseño de los componentes y el lubricante.

1. /18 TEMA 6 PÉRDIDAS MECÁNICAS

2. Objetivos /18 Dar a conocer lo que se entiende por pérdidas mecánicas. Analizar las particularidades de las pérdidas mecánicas. Cuantificar las pérdidas mecánicas. Describir los procedimientos para determinar las pérdidas. Plantear alternativas para reducir las pérdidas.

3. Introducción Pérdidas por fricción Pérdidas de bombeo Otras pérdidas Métodos para determinar las pérdidas Reducción de las pérdidas mecánicas Contenido /18

4. 1. Introducción Tipos de pérdidas mecánicas: Por fricción De bombeo De accionamiento de auxiliares y otros En términos de potencias En términos de presiones medias: En términos de rendimiento mecánico /18

5. 2. Pérdidas por fricción Diagrama de Stribeck: /18

6. 2. Pérdidas por fricción (cont.) Particularidades de la fricción en algunos elementos: /18 Cojinetes: esfuerzos según diagrama polar las deformaciones aumentan la fricción -20-30% de las pérdidas Segmentos: crean una película de aceite funcionamiento crítico en PMS y PMI segmento de compresión 50-70% de las pérdidas Pistón: Cojinete oscilante Poco desgaste de la falda Otros elementos: Distribución, etc. No aparecen condiciones críticas 10-20% de las pérdidas

7. 2. Pérdidas por fricción (cont.) Parámetros del motor que afectan a las fuerzas de fricción: Peso de las piezas Fuerzas de inercia Presión de los gases con lo que las fuerzas de fricción valdrán: /18

8. 2. Pérdidas por fricción (cont.) Presión media de rozamiento: Potencia absorbida por fricción Presión media de rozamiento La presión media de rozamiento es prácticamente independiente del tamaño del motor /18

9. 3. Pérdidas de bombeo Presión media de bombeo: /18 Dependen de: Contrapresión de escape Pérdidas de carga en proceso de admisión Diagrama de distribución del motor (AAE) Regulación de la carga (MEP)

10. 4. Otras pérdidas /18 Accionamiento de auxiliares: Bomba de agua Bomba de aceite Alternador Servodirección Aire acondicionado Compresor sistema frenos Accionamiento del compresor de sobrealimentación Normativas El valor de la potencia depende de normativas DIN: todos los elementos del motor SAE: sólo los indispensables

11. 5. Métodos para determinar las pérdidas /18 Diagrama de indicador: Ensayo del motor en banco Determinación del diagrama de indicador Problemática de captadores Determinación del PMS Cálculo de la pmi Estimación de pérdidas de auxiliares Cálculo de la pmR

12. 5. Métodos para determinar las pérdidas (cont.) /18 dividiendo por N i y para cada régimen, sucede: Recta de Willams: Hipótesis Linealidad entre y pme a n = cte No aplicable a MEP

13. 5. Métodos para determinar las pérdidas (cont.) /18 Método Morse: Desactivación sucesiva de cada cilindro Modificación de las presiones y temperaturas al desactivar el cilindro Sin combustión en el cilindro 1 Sin combustión en el cilindro 2 Sin combustión en el cilindro 3 Sin combustión en el cilindro 4 Sumando: Suma de potencias del motor al eliminar la combustión sucesivamente en los diferentes cilindros Potencia efectiva con todos los cilindros activos Pérdidas mecánicas totales del motor

14. 5. Métodos para determinar las pérdidas (cont.) /18 Método de arrastre: Arrastre del motor térmico sin combustión por un motor eléctrico Potencia del motor eléctrico de arrastre igual a potencia de pérdidas mecánicas Condiciones de funcionamiento diferentes con y sin combustión Método de deceleración libre: En deceleración libre, sin combustión, se cumple: M pm = I·  Conocido I , se mide  Si no es conocido I, se puede colocar un volante de inercia, con I c conocido: M pm = (I+I c )  ’

15. 5. Métodos para determinar las pérdidas (cont.) /18 Ecuaciones semiempíricas Bishop: Pérdidas del sistema de distribución diámetro válvula de admisión Pérdidas en cojinetes de bancada y en cabeza de biela Pérdidas en conjunto pistón-segmentadura Divididas entre las debidas a la tensión radial de la segmentadura y a la fricción pistón-cilindro a: nº de segmentos b: altura de la falda del pistón K: factor de corrección para tener en cuenta la tensión radial debida a la presión de los gases entre 2 y 3 a regímenes de giro máximos

16. 6. Reducción de las pérdidas mecánicas /18 Pérdidas por fricción Reducción de cargas: Aligeramiento de pistón y biela Reducción de la tensión radial de los segmentos Reducción del número de segmentos Incremento de las tolerancias Optimización del aceite: Reducción de la viscosidad Modificadores de fricción Pérdidas por bombeo Plena carga: Optimización de los conductos de admisión y escape Incremento de la sección de paso de válvulas Carga parcial (MEP): Control de la carga mediante distribución variable Motores modulares Reducción de la carrera del pistón Inyección directa de gasolina (GDI) Pérdidas por accionamiento de elementos auxiliares: Accionamiento discontinuo de los elementos Optimización de los elementos

17. Resumen /18 Las pérdidas mecánicas son debidas a la fricción, al lazo de bombeo y al accionamiento de auxiliares. La fricción depende fundamentalmente del régimen de giro del motor. El proceso de escape y admisión condicionan las pérdidas por bombeo que sólo son importantes en MEP. Existen diferentes métodos para determinar las pérdidas mecánicas en un motor.

18. Bibliografía /18 Motores de Combustión Interna Alternativos. M. Muñoz, F. Payri, Servicio de Publicaciones E.T.S.I.I. de Madrid, 1989. Internal Combustion Engine Fundamentals. J.B. Heywood, McGraw-Hill, 1988. The Internal Combustion Engine in Theory and Practice. C.F. Taylor, MIT Press. 1985. Motor Vehicle Engines. M. Khovakh, Mir, 1976.