LABORATORIO DE MOTORES

TRABÁJO PRÁCTICO

LABORATORIO DE MOTORES.

LABORATORIO DE MOTORES - MEDICIÓN DE POTENCIAS.

Podemos separar los ensayos a que se puede ser sometido un motor en tres clases:

ensayos de rutina o aceptación son llevados por el fabricante o el comprador del motor, a los efectos de verificar que sus performances sean las especificadas y efectuar los ajustes necesarios antes de su puesta en servicio.

ensayos comparativos que incluyen los ensayos de nuevos tipos de motores o modificaciones de diseño.

ensayos de investigacion, que son emprendidos con el objeto de estudiar algún aspecto de la producción de trabajo por el motor que no haya sido completamente comprendido.

PROCEDIMIENTO GENERAL DE ENSAYOS.

Es conveniente el empleo de planillas especiales para cada ensayo.

Es conveniente verificar el correcto funcionamiento de los instrumentos a utiliza.

Es conveniente una marcha corta del motor previo al ensayo.

Las mediciones generalmente esfectuadas son relativas a lo siguiente:

potencia del motor, se mide el par o cupla motriz y la velocidad de rotación.

consumo del motor, tanto de combustible, lubricantes y algunas veces el aire.

comportamiento del motor, para lo que será necesario medir sus temperaturas de operación (termocuplas), y algunas presiones (manómetros).

condiciones atmosféricas, se miden presión, temperatura y humedad relativa ambientes.

MEDICIONES DE POTENCIA.

Para esta medición son requeridos un taquímetro para medir la velocidad de rotación y un cuplómetro para medir la cupla motriz.

A fin de medir la cupla motriz es necesario resistirla, por medio de un freno, oponiendo un par resistente igual a la cupla del motor.

La cupla motriz o la resistente se miden cargando un peso F en el extemo de un brazo de palanca de longitud “l” con el que impide la rotación del estator del freno o del carter y soporte del motor.

La cupla motriz será : Cm = F . l.

FRENOS DINAMOMÉTRICOS - CAPACIDAD Y ESTABILIDAD.

Se denomina freno dinamométrico, al aparato destinado a absorver y disipar la energía mecánica entregada por el árbol de un motor con el objeto de efectuar la medición de su cupla motriz.

El freno dinamométrico es acoplado al arbol del motor cuya cupla motriz (Cm) se desea medir. Puesto este en marcha el freno opone un par resistente, que limita la velocidad de rotación del motor, alcanzándose un estado de equeilibrio cuando el el par o cupla resistente, see hace igual al par o cupla motriz.

Las condiciones que debe cumplir un freno son:

ser capaz de absover una potencia superior a la máxima que puede entregar el motor que se debe ensayar.

ser estable, es decir que si llega a aumentar la cupla motriz, la cupla resistente debe crecer hasta estabilizar la marcha del motor a una velocidad solo levemente superior.

debe ser capaz de evacuar o disipar rápidamente sin calentamiento la energía calorífica en que se transforma el trabajo mecánico entregado por el motor.

Los diferentes tipos de freno que se emplean son:

a fricción sólida,(prony) carecen de aplicación práctica para el ensayo de motores a combustión interna pero suelen emplearse en otros casos. Son inestables.

a frcción fluída,(Froude) o hidráulicos son los más utilizados, consisten en un rotor que gira dentro de una carcaza llena de agu, con el objeto de producir una importante fricción interna en el líquido, y entre el líquido y las partes fija y móvil del freno.

El trabajo mecánico entregado por el motor es así transformado en calor, elevando la temperatura del agua, el agua caliente es evacuada fuera del freno y enfriada para recirculación.

eléctricos, (dínamo dinamométrico), consisten en un dínamo cuyo inducido está vinculado por medio de una arbol, al arbol del motor que se ensaya, y cuyo inductor (carcaza) está dispusesto de manera tal que se pueda medir la cupola de arrastre que ejerce el inducido sobre el inductor.

La energía eléctrica en que es transformada el trabajo del motor, se debe absorver por medio de resistencias.

aerodinámicos,(hélices ó molinetes). El par motor es equilibrado por la resistencia que el aire opone a la rotación del molinete.

este es el más común de los frenos y es el más usado, la cupla motriz debe ser medida en el soporte o banco del motor, o bien por un mecanismo diferencial intercalado entre el motro y el molinete.

Para que sea posible medir la cupla motriz el motor debe estar montado sobre un banco oscilante denominado banco balanza.

Analizaremos ahora lo que se entiende por “ capacidad de los frenos”:

La capacidad de freno esta generalmente limitada por alguno de los siguientes factores:

velocidad de rotación.

capacidad de oponer una cierta cupla resistente.

capacidad de evacuar el calor generado.

Molinete Renard: en este tipo de molinete la cupla resistente es proporcionada en su mayor parte por la resistencia al avance “F” de las palas “P”, que es función del cuadrado de la velocidad tangencial V, por lo tantpo de “n2” siendo “n” el número de R.P.M y de “r” la distancia del centro de las palas al eje de rotación del molinete.

En efecto, si “S” es la superficie de una pala y “V” su velociadad tangencial (2 . r2 . n2 /900), la resistencia que el aire opone al avance de la pala es:

F = K .  . S . (2 . r2 . n2 /900) (Kg).

F = K1 .  . n2 K1 = (K . S . 2 . r2 )/900.

La cupla resistente es:

C = 2 . r .F = 2r . K1 .  . n2 =. K2 .  . n2

Y la potencia absorbida a la velocidad n R . P . será :

Ne = (c . n) / 716,2 = K2 .  . n2 . n / 716,2 = K3 .  . n3

K3 = K2 / 716,2.

Como en la constante K3 está incluida el radio “ r” de rotación de la pala, para cada radio corresponderá una constante diferente, pero la ley de variación de la potencia absorbida es similar.

Entonces la potencia es función de la velocidad, de modo que por medio de un molinete se podría frenar una gran potencia haciéndolo girar a la velocidad necesaria para ello, esto no es conveniente en razón de que la fuerza centrífuga impone tensiones prohibitivas sobre el molinete, de manera que para

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