Documentos del II Congreso Boliviano de Ing. Mecanica Electromecanica, Realizado el 2005 en Oruro-Bolivia

1. Desarrollo de un Sistema para la
Medida de la Potencia Efectiva en
Vacío para M.C.I.A.
M.C.I.A.
Dr. Ing. Ramiro Peralta Uría
Lic. Egr. Víctor Apaza Flores
Egr.
06 Octubre 2005

2. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Temario
• Introducción
• Antecedentes
• Consideraciones teóricas
• Validación experimental
• Análisis
• Resultados
• Conclusiones
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3. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Introducción
Investigaciones Actuales
− la mejora de prestaciones
− diseño basado en el
comportamiento de los
fallos
− desarrollo de técnicas y No es posible conocer el
herramientas que permitan estado de funcionamiento
un fiable y rápido de un motor de
diagnóstico de fallos combustión por uno o
pocos síntomas.
Debido a la complejidad de
su operación y a la
inexistencia de un solo
síntoma capaz de
relacionar de manera
específica una anomalía
con una causa.
POTENCIA
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4. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Antecedentes
Dificultades de orden
práctico
− Carácter intrusivo de la
mayoría de las técnicas. Parque Automotor
− Falta de robustez para
aplicaciones en servicio.
Referencial
− Falta de experimentación Variado
para aplicaciones
específicas
Antiguo
Ineficiente
?
POTENCIA
Funcionalidad
MANTENIMIENTO MEDIOAMBIENTAL
La potencia desarrollada por un motor, es un parámetro importante
para poder determinar su estado técnico, así como también un
indicador de la contaminación del medio ambiente.
,
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5. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Desarrollo Teórico
Potencia
Ne = Ni - Npm
Calculada
n
N e = VT i ϕ ai η v F H i η m η i
Medida 2
Dinamómetro Banco de rodillos
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6. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Desarrollo Teórico
Potencia Efectiva por Aceleración Libre
ensayo realizado en vació y basado en la proporcionalidad que se
establece entre la potencia producida por el motor durante la
aceleración sin carga y la aceleración angular del mismo.
Mt = I αa
n
rpm
Δnd
nmedida Δna
a: aceleración
Δta
d: deceleración
Δtd
nmin
Δn
α=
Δt
tiempo
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7. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Validación Experimental
Cadena de medida
Pinza captadora
Emisor
infrarrojo
Receptor
Adquisición Amplificador
LM
Controlador
000 000
Dosificador Motor NISSAN CD17
MEDIA
Interfaz
Ne max 90 Kw a 3.847 rpm
T max 250 Nm a 2852 rpm
Registro
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8. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Validación Experimental
Cadena de medida
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9. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Análisis
Determinación de la Potencia Máxima
Desarrollo de software y resultados
Ensayo No0027/C-2005
Potencia Efectiva por Aceleración Libre en Vacio Fecha: 00/00/00
Motor: NISSAN TH17 serie 12J1526489
n (rpm) 4500
Tiempo de ensayo: 35,78 seg
4000
Régimen mínimas: 916 rpm
Régimen máximo: 3829 rpm
3500 Torque máximo: 104,64 Nm a 2545 rpm
Potencia máxima: 52,02 kW a 3829 rpm
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0,06 3,33 6,61 9,89 13,06 15,81 17,94 19,47 20,73 21,82 22,80 23,68 24,51 25,33 26,13 26,97 27,86 28,82 30,04 31,97 35,06
Tiempo (seg)
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10. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Análisis
Exactitud y precisión de la técnica
Ensayos de Aceleración instantánea al vacio
Prueba dinamométrica
Promedio Máximo Mínimo Dispersión
Régimen de ralentí 920 rpm 916 rpm 916 rpm 916 rpm 0%
Régimen máximo 3950 rpm 3777 rpm 3856 rpm 3629 rpm 8%
Torque máximo 147 Nm 203 Nm 89 Nm 18 %
Potencia máxima 58 kW 51.70 kW 55.17 kW 52.82 kW 6.8 %
Régimen de N máx. 3950 rpm 3777 rpm 3856 rpm 3629 rpm 8%
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11. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Resultados
Al ser un motor de encendido por compresión del tipo diesel puede
constatarse que el sistema de inyección esta en buenas condiciones
ya que la variación de velocidad a bajas revoluciones es controlada
por el gobernador, de forma similar y por la condición enunciada la
máxima velocidad esta determinada por el régimen de corte de la
bomba de inyección establecida por la calibración, pese a eso se
evidencia un buen estado por la baja dispersión.
La determinación del torque máximo establece una mayor dispersión y
por ende menos fiabilidad en la medida, esta situación puede ser
debida a la falta de progresividad de aceleración en los ensayos, o
elevadas fricciones en el mecanismo de aceleración que condicionan
el registro de lecturas.
La potencia efectiva máxima en vacío por el método de las
aceleraciones instantáneas establece una diferencia promedio entre
técnicas de 10.86% por debajo de la lectura de referencia, situación
que al margen de hacerla desconfiable puede considerarse como
conservadora. Sin embargo lo que es alentador son las dispersiones
mínimas que permiten establecer buena precisión de las lecturas.
.
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12. 2do Congreso Boliviano de Ingeniería Mecánica
Conclusiones
El análisis de motores de combustión interna alternativos mediante la
aceleración instantánea ha demostrado ser una técnica sencilla para
el diagnóstico de algunos fallos.
Por ser un modelo físico que se basa en la hipótesis de incrementos
uniformes y graduales, esté presenta limitaciones en cuanto a su
poder de predicción
Se ha comprobado experimentalmente que la determinación de la
potencia efectiva en vacío es posible por este método con buena
precisión, aunque deberá trabajarse con respecto a la exactitud,
mejorando en ambos casos sus dispersiones.
Es posible la inspección cuantitativa por medio de esta técnica, ya que
el error en el seguimiento de la potencia efectiva en vacío es muy
baja.
Resulta complejo detectar una variación pequeña de potencia efectiva
provocada por una avería incipiente; y, cuando esta potencia
diferencial es detectada resulta aún más complicado relacionarla con
una avería en particular.
La aplicación a motores de encendido provocado y pruebas “en situ” es
tema a experimentarse y pendiente de desarrollo.
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