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• Giuliano Capasso

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BALANCE ENERGÉTICO EN UN MOTOR TÉRMICO ALTERNATIVO TIPO DIESEL.

1- INTRODUCCIÓN: PRINCIPALES TRANSFERENCIAS DE ENERGÍA A CONSIDERAR DURANTE LA OPERACIÓN DE UN MOTOR TÉRMICO ALTERNATIVO.

Figura 1.- Esquema de un motor alternativo mostrando las principales transferencias de energía.

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BALANCE ENERGÉTICO EN UN MOTOR TÉRMICO ALTERNATIVO TIPO DIESEL.

1- INTRODUCCIÓN: PRINCIPALES TRANSFERENCIAS DE ENERGÍA A CONSIDERAR DURANTE LA OPERACIÓN DE UN MOTOR TÉRMICO ALTERNATIVO.


CONTENIDO ENERGÉTICO DE LOS REACTANTES: - Poder calorífico del combustible. Determinación y valores típicos. - Gasto másico de aire y de combustible. - Proporción de aire y combustible: estequiometría y dosado relativo.




- Condiciones de entrada al motor: Temperatura y presión de admisión. POTENCIA ÚTIL OBTENIDA DEL MOTOR: - Determinación en banco de ensayo en régimen estacionario, en función de otros parámetros de actuaciones que se miden: Régimen de giro y par motor. - Modo de modificar la potencia útil que se obtiene de un motor diesel: régimen y carga (o entrega). Necesidad de efectuar el balance en diferentes condiciones de operación.


CALOR EVACUADO POR EL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN: - Necesidad de la refrigeración en motores de combustión interna alternativos. - Temperatura del agua de refrigeración del motor. Salto térmico. - Caudal de agua de refrigeración del motor. - Influencia de las condiciones de operación del motor.


CONTENIDO ENERGÉTICO DE LOS GASES DE ESCAPE: - Evaluación de su contenido energético en relación a la temperatura ambiente. Temperatura de los gases de escape. - Influencia de las condiciones de operación del motor. - Otros análisis posiblemente más realistas.


PÉRDIDAS DE CALOR AL AMBIENTE: - Modos relevantes de transferencia de calor: convección natural y radiación. - Evaluación de las pérdidas de calor al ambiente.

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BALANCE ENERGÉTICO EN UN MOTOR TÉRMICO ALTERNATIVO TIPO DIESEL.

2- VARIABLES QUE ES NECESARIO MEDIR.  

CONTENIDO ENERGÉTICO DE LOS REACTANTES: •

- Gasto másico de combustible ( m c ) [kg/s].  

POTENCIA ÚTIL OBTENIDA DEL MOTOR: - Régimen de giro (n) [rpm]. - Par motor (Cm) [N· m].

 

CALOR EVACUADO POR EL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN: •

- Gasto másico de agua de refrigeración ( m w ) [kg/s]. - Temperatura de entrada de agua al motor (Tew) [ºC]. - Temperatura de salida de agua del motor (Tsw) [ºC].  

CONTENIDO ENERGÉTICO DE LOS GASES DE ESCAPE: •

- Gasto másico de aire ( m a ) [kg/s]. - Temperatura de admisión (Ta) [ºC]. - Presión de admisión (pa) [kPa].



- Temperatura de escape (Tescape) [ºC]. 

PÉRDIDAS DE CALOR AL AMBIENTE: - Se obtienen por diferencia en el balance global.

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3- CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR.

Fabricante

Nissan Motor Ibérica, S.A.

Designación

LD23-II

Ciclo de funcionamiento

Diesel 4T, aspiración normal.

Arquitectura

4 cilindros en línea, refrigerado por agua.

Cámara de combustión

Inyección en precámara de torbellino de tipo Ricardo – Comet.

Cilindrada

2.283 cm

Diámetro y carrera de los cilindros

87 x 96 mm

Relación de compresión

22,2

Potencia máxima / régimen

55 kw / 4300 rpm

Par máximo / régimen

145 N· m / 2300 rpm

3

Consumo específico mínimo / régimen 258 g/(kw· h) / 2000 rpm

4- PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE TRABAJO. 

Combustible: Gasóleo A 

- Poder calorífico: Lc = 41,8 [MJ/kg]. - Dosado estequiométrico: 1/14,5.  

Aire: - Calor específico a presión constante: Cp = 1 [kJ/(kg· K)].



- Constante del gas: Rg = 0,2857 [kJ/(kg· K)]. 

Agua de refrigeración del motor: - Calor específico: Cw = 4,2 [kJ/(kg· K)]. - Densidad: ρ = 1000 [kg/m3]. Página 4

BALANCE ENERGÉTICO EN UN MOTOR TÉRMICO ALTERNATIVO TIPO DIESEL. 5- REALIZACIÓN DE LOS ENSAYOS. Se realizarán ensayos a carga constante (posición fija de la bomba de inyección de combustible) entre el 25% y el 75% de la plena carga. Para cada una de las posiciones de carga, se realizarán medidas a diferentes regímenes de giro, entre 1000 y 3000 rpm (en intervalos de 200 rpm). 6- OBTENCIÓN DE RESULTADOS.  



CONTENIDO ENERGÉTICO DE LOS REACTANTES: 



POTENCIA ÚTIL OBTENIDA DEL MOTOR: 



CALOR EVACUADO POR EL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN:







CONTENIDO ENERGÉTICO DE LOS GASES DE ESCAPE: PÉRDIDAS DE CALOR AL AMBIENTE:

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