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Análisis de un motor a gasolina de 3 cilindros 900 cc. de un automóvil Renault Clio
Mauricio Rene Meza Carrillo
Universidad Internacional SEK
Nota de Autor
Mauricio Rene Meza Carrillo , Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Internacional SEK; Director Santiago Celi.
Cualquier correspondencia concerniente a este trabajo puede dirigirse a:
[email protected].
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
El objetivo del presente proyecto es el Análisis de un motor a gasolina de 3 cilindros 900 cc. de un automóvil Renault Clio. En este proyecto se analiza el motor de un vehiculo, con los parametros de funcionamiento del mismo, asi se conocera el motor y sus piezas, realizando los cálculos necesarios, su potencia, el consumo de gasolina,etc.
Motor
DEFINICION
Un motor es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el sistema transformando algún tipo de energía en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóvil es este efecto es una fuerza que produce el movimiento. CITAhttp://todomecanicaa.blogspot.com/p/kjlklk.html
Tipos
Existen diversos tipos, siendo de los más comunes los siguientes:
Motores térmicos, cuando el trabajo se obtiene a partir de energía calorífica.
MOTOR DE COMBUSTION INTERNA
En estos motores el ciclo de trabajo se completa en dos vueltas de cigüeñal o, lo que es lo mismo, en cuatro carreras del émbolo. De esto último proviene la denominación de motores de 4 tiempos.(Esguar J.,p.6)
Motores de combustión interna son motores térmicos en los cuales se produce una combustión del fluido del motor, transformando su energía química en energía térmica, a partir de la cual se obtiene energía mecánica. El fluido motor antes de iniciar la combustión es una mezcla de un comburente (como el aire) y un combustible, como los derivados del petroleo y gasolina, los del gas natural o los bio combustibles. http://todomecanicaa.blogspot.com/p/kjlklk.html
Motores de combustión externa son motores térmicos en los cuales se produce una combustión en un fluido distinto al fluido motor. El fluido motor alcanza un estado térmico de mayor fuerza posible de llevar es mediante la transmisión de energía a través de una pared
https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_cuatro_tiempos
Ciclos
Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente. CITA
2-Segundo tiempo o compresión: al llegar al final de la carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente. CITA
3-Tercer tiempo o explosión/expansión: al llegar al final de la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido provocado o de ciclo Otto salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diésel, se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado, que se autoinflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas gira 90º respectivamente, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente. CITA
4 -Cuarto tiempo o escape: en esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas gira 90º. CITA
https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_cuatro_tiempos
Bibliografía[editar]
Motores endotérmicos Dante Giacosa- Editorial HOEPLI
Se denomina motor de cuatro tiempos al motor de combustión interna alternativo tanto de ciclo Otto como ciclo del diésel, que precisa cuatro carreras del pistón o émbolo (dos vueltas completas del cigüeñal) para completar el ciclo termodinámico de combustión. Estos cuatro tiempos son:
https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_cuatro_tiempos
Esquema de los elementos del motor:
MOTOR
Carter superior Carter inferior Cilindros Culata Cigueñal
Cilindros Carter de Segmentos Bujias Volante
aceite
Cigueñal Bomba de Pistones Valvulas Damper
aceite
Arbol de Camara de Balancines
levas
Cojinetes Bulon
Bielas
http://www.almuro.net/sitios/Mecanica/Motor.asp?sw0
CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN
A) Por la formación de la mezcla y por el encendido se distingue entre:
- Motores Otto: se impulsa por preferencia con gasolina y la mezcla se forma fuera o dentro de la cámara de combustión.
La combustión en el cilindro se desencadena por encendido exterior (bujías).
Energy TCe 90: 3 cilindros, 900cc, turbo, gasolina y 90 caballos a 5.000 rpm
Este bloque Energy TCe de tres cilindros cuenta con un cubicaje de 900 centímetros cúbicos, de los que Renault ha conseguido extraer, gracias a un turbo, 90 caballos a 5.000 rpm con un par de 135 Nmdesde las 2.500 rpm. Este bloque llega asociado a una transmisión de relaciones largas y a un sistema deStop&Start para contribuir en el ahorro de combustible, declarando un consumo medio homologado de4.3 l/100 km con unas emisiones que se quedan en los 99 g/ km de CO2.
http://www.diariomotor.com/tecmovia/2012/07/03/nuevo-renault-clio-un-nuevo-motor-de-tres-cilindros-y-una-importante-carga-de-tecnologia
Ficha técnica
Focus 1.0 Ecoboost 125 CV
Cilindrada: 999 cm³
Motor: 3 cilindros en línea, transversal
Potencia máxima: 125 CV a 6.000 rpm
Par máximo: 200 Nm CEE de 1.400 rpm a 4.500 rpm
Peso en vacío: 1.279 kg
Velocidad máxima: 193 km/h
Aceleración 0-100 km/h: 11,3 s
Transmisión: Manual de 6 velocidades
Consumo urbano: 6,3 l/100 km
Consumo extraurbano: 4,2 l/100 km
Consumo combinado: 5,0 l/100 km
Combustible: Gasolina 95 Octanos
Capacidad del depósito: 55 litros
Capacidad del maletero: 363 l/1148 l (sin/con asientos traseros plegados)
Neumáticos: 215/50 R17
http://www.motorpasion.com/pruebas-de-coches/ford-focus-10-ecoboost-prueba-parte-4http://www.motorpasion.com/pruebas-de-coches/ford-focus-10-ecoboost-prueba-parte-4
CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR A UTILIZAR
Combustible: gasolina
Cilindrada: 900
Potencia: 122/6300 hp/rpmcambiar
Torque: 156/4200 N·m/rpmcambiar
Alimentación: inyección electrónica multipunto
Cilindros: 3 en línea
Válvulas: 16cambiar
Potencia mecánica
La potencia mecánica es la cantidad de fuerza aplicada a un cuerpo en relación a la velocidad con que se aplica. Una de las fórmulas para hallarla es: P = F · v . Por lo tanto, se multiplica la fuerza (F) expresada en newtons (N) por la velocidad (v) expresada en metros por segundo (m/s).
http://www.significados.com/potencia/
El concepto también permite nombrar al par motor, que es el momento dinámico que ejerce un motor sobre el eje de transmisión de potencia. La potencia del par motor será proporcional a la velocidad angular del mencionado eje.(anonimo,worpress,p.1)
http://definicion.de/potencia/
La potencia se refiere a la velocidad con que es aplicada una fuerza o el torque, así, si tenemos dos motores generando el mismo torque, el motor que lo aplica a mayores revoluciones por minuto, tiene más po alcanza los 100 Km/h en 6 segundos, mientras que un vehículo familiar lo hace en 11 segundos.
POTENCIA
Se conoce como potencia mecánica al trabajo que realiza un individuo o una máquina en un cierto periodo de tiempo. Es decir que se trata de la potencia que se transmite a través del accionar de una fuerza física de contacto o de algunos elementos mecánicos relacionados, como un engranaje o un juego de palancas. CITA
L http://definicion.de/potencia/#ixzz3q0qxnBkY
http://definicion.de/potencia/ El límite de la velocidad de un vehículo, se alcanza cuando la fuerza que ejerce el motor, iguala a las fuerzas que se oponen al avance del mismo, como: el peso del vehículo en una pendiente, la resistencia del aire y la fricción de los componentes del automóvil. Así que un motor más potente si permite alcanzar mayores velocidades. (MOTORES COMBUSTION PDF.)
Potencia en motores de combustión interna.
El combustible que se introduce en el interior de los cilindros posee una energía química que con la combustión se transforma en energía calorífica, de la cual una parte es convertida en trabajo mecánico.
Este trabajo es el producto de la fuerza aplicada al pistón por el espacio recorrido bajo
la aplicación de la misma.
La potencia máxima que puede desarrollar un motor depende de diversos factores, entre ellos:
· la relación de compresión y
· la cilindrada,
· de la carrera, del número de cilindros y régimen de giro. etc
La potencia desarrollada en el interior de los cilindros de un motor no está aplicada íntegramente al cigüeñal, pues una parte de ella es absorbida por las resistencias pasivas
(calor, rozamientos, etc.).
Fundamentalmente podemos distinguir tres clases de potencia en un motor
POTENCIA INDICADA
Se llama potencia indicada a la que realmente se desarrolla en el cilindro por el proceso de la combustión. Una de las formas de determinarla es a través del valor de la presión media indicada (pi) del ciclo, que como ya se ha visto, viene determinada por la altura del rectángulo de área equivalente a la del ciclo, y representa la relación existente entre el área del ciclo A y la cilindrada unitaria V:
Ni = Pi Vh n30 T
Motores de Automovil M S Jovaj
https://docs.google.com/document/d/1CyIgi5Ic-CwtYcmDFtZcmue01viNWjYXAK6V9OF5NiA/edit#
Se entiende por presión media a la presión constante con que sería preciso impulsar al pistón durante su carrera de trabajo para que, en estas condiciones ideales, la potencia desarrollada fuera igual que la debida a la combustión. La presión media varía con la velocidad del motor y la relación de compresion.
POTENCIA EFECTIVA
La fuerza de la explosión aplicada a la biela y transmitida por ésta al codo del cigüeñal para hacerle girar, produce un esfuerzo de rotación que se conoce con el nombre de "par
motor". Así pues, el par motor es un esfuerzo de giro.
Para la velocidad de rotación del motor a la cual la presión en el cilindro es máxima, se obtiene el mayor esfuerzo de giro en el cigüeñal, que es producto de la fuerza F, por la longitud L de la muñequilla.
Ne = Ni - Nm
Motores de Automovil M S Jovaj
Debido a diferentes causas, el mayor valor de la presión en el cilindro no se da en el máximo régimen de giro del motor, sino a una velocidad mucho mas reducida, en la que el llenado del cilindro es mejor y se obtienen explosiones más fuertes, por lo cual el par motor máximo no se obtiene al régimen más alto, sino a una velocidad mucho menor.
El par motor, multiplicado por el régimen de giro, da la potencia del motor.
Así pues, mientras que el par motor será menor que el máximo a las más elevadas revoluciones del motor, el factor de velocidad se traducirá en potencia, que será máxima o cercana a ella a las más elevadas revoluciones del motor.
La potencia efectiva es generada por este par y se conoce también como potencia al freno, ya que se mide empleando un dispositivo frenante, que aplicado al eje del motor, se opone al par motor permitiendo medir su valor.
Uno de los primeros dispositivos empleados fue el "freno de Prony", actualmente en desuso por haber sido superado por otros más sofisticados; no obstante, para aclarar el concepto aplicado a la determinación de la potencia efectiva, recurriremos al freno Prony, constituido por un gran tambor de radio r, solidario al eje del motor, que es abrazado por las zapatas regulables del freno. Forma parte de ellas el brazo de longitud l, de cuyo extremo libre pende un peso F.
Cuando el eje motor gira arrastrando al tambor, el rozamiento de éste contra las zapatas del freno genera un momento que tiende a hacer girar el brazo, el cual es mantenido en equilibrio por el peso F que pende del extremo libre
Este es el trabajo efectivo desarrollado por el motor, en el que están incluidas las pérdidas por rendimiento mecánico debidas a rozamientos internos, y el trabajo absorbido por los órganos auxiliares, como las bombas de agua y aceite, el generador, etc.
Motor en bastidor para conectar a banco de potencia.
POTENCIA ABSORBIDA
Se denomina así a la diferencia entre la potencia indicada y la efectiva
Una parte de la potencia desarrollada por un motor (potencia indicada) es utilizada para vencer los rozamientos entre las partes mecánicas en movimiento (pistones, cojinetes, etc.), para accionar los diferentes órganos que reciben movimiento del motor (generador eléctrico, bomba de agua, etc.) y para realizar el trabajo de bombeo del fluido en el cilindro.
La potencia absorbida resulta difícil de medir, dada la diversidad de las causas de pérdidas por rozamientos y las alteraciones de su valor al variar las condiciones de funcionamiento del motor. Puede obtenerse su valor total midiendo la potencia efectiva y restándola de la indicada, previamente calculada. Como este procedimiento resulta complejo, la determinación de la potencia absorbida suele hacerse obligando a girar al motor sin que éste funcione, midiendo al mismo tiempo la potencia que es necesario emplear. Todo ello después de haber estado funcionando el motor y una vez alcanzada la temperatura de régimen.
Este procedimiento da origen a ciertos errores, pero los efectos que ellos causan en un sentido son contrarrestados por los que producen en sentido opuesto. Conociendo la potencia indicada y la efectiva puede obtenerse el rendimiento mecánico del motor:
http://pasionporelmotor.blogspot.com/2012/02/potencia-en-motores-de-combustion.html
Torque:
Definicion
El torque es la fuerza que aplica el motor, a mayor torque le pidamos a un motor mayor será la fuerza que este transmite a las ruedas. Esa fuerza es la que hace que el vehículo salga del reposo y acelera. Entre mayor sea la fuerza mayor será la aceleración, es decir, entre mayor sea el torque mayor será la aceleración del vehículo. CITA
El torque puede entenderse como el momento de fuerza o momento dinámico. Se trata de una magnitud vectorial que se obtiene a partir del punto de aplicación de la fuerza. La misma está constituida por el producto vectorial (el vector ortogonal que surge tras una operación binaria entre un par de vectores de un espacio euclídeo de tres dimensiones).
En este sentido, el torque hace que se produzca un giro sobre el cuerpo que lo recibe. La magnitud resulta propia de aquellos elementos donde se aplica torsión o flexión, como una viga o el eje de una máquina. El momento de fuerza puede expresarse a través de la unidad newton metro (anonimo,worpress,p.1) CITA
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Fuerzas_Torque_momento.htm
Lee todo en: Definición de torque - Qué es, Significado y Concepto http://definicion.de/torque/#ixzz3pzgaewkb
Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto.
En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza CITA .
Debido a diferentes causas, el mayor valor de la presión en el cilindro no se da en el máximo régimen de giro del motor, sino a una velocidad mucho mas reducida, en la que el llenado del cilindro es mejor y se obtienen explosiones más fuertes, por lo cual el par motor máximo no se obtiene al régimen más alto, sino a una velocidad mucho menor.
En 2013, el Hyundai Accent 1.6 es lanzado originalmente. El estilo de carrocería de este vehículo es hatchback con FWD (tracción delantera), 5 puertas y 5 asientos. El Hyundai Accent 1.6 es de 4116.00 mm de largo. El tiene una anchura de 1701.00 mm y una altura de 1450.00 mm. La batalla de este modelo mide de 2571.00 mm. Su vía delantera es de 1505.00 mm y su vía trasera es de 1512.00 mm. Él es de propio peso/masa de 1102 kg. El motor de En
Hyundai Accent 1.6 es de 4 cilindros con capacidad de 1591 cc. Los cilindros tiene 4 válvulas por cilindro y una disposición en línea. La longitud de la carrera del pistón y el diámetro de los cilindros son respectivamente de 85.40 mm y de 77.00 mm. La relación de compresión es 11.00:1. A pesar de eso, el motor funciona con sistema de lubricación de tipo cárter húmedo. Este es un motor atmosférico (con aspiración natural/compresor de aire) así como de tipo DOHC (doble árbol de levas a la cabeza). Él tiene una orientación transversal y está situado en la parte delantera del vehículo. Él utilice inyección directa de gasolina como sistema de combustión. El motor suministra una potencia máxima de 103 kW / 141 hp en 6300 rpm y par máximo (torque) de 168 Nm en 4850 rpm. El depósito puede tomar 43.20 l combustible. Este modelo emplea una caja de cambios manual de 6 velocidades. La relación de desmultiplicación es de 0.77:1. El desmultiplicación de la dirección es de 0.77:1. La sistema de frenado delantero incluye frenos de discos ventilados. Las ruedas traseras están equipadas con frenos de discos, servo-frenos, sistema antibloqueo de ruedas (ABS). El diámetro de los frenos delanteros es 257.00 mm, y éste de los frenos traseros – 262.00 mm. La dimensión de las llantas delanteras es 5.0J x 14. Las llantas traseras son de 5.0J x 14 de tamaño. El vehículo tiene ruedas delanteras de tamaño y tipo de P175/70 TR 14. El tamaño y tipo de los neumáticos traseros es P175/70 TR 14. Este modelo tiene un sistema de dirección de tipo de piñón y cremallera con asistencia eléctrica. El volante realiza 2.9 vueltas de tope a tope. TABLA
http://www.carinf.com/es/f350925537.html
El motor del accent es fabricado en Korea tratando, este tipo de automóviles poseen 136 caballos, una caja de 6 velocidades lo cual le ayuda al motor a no forzar demasiado (FUENTE de HyundaiNO SIRVE(revisar con lo que esta seguido)
otros modelos del Hyundai Accent estan provisto un motor 1.4 MPI DOHC Dual-CVVT de 16 válvulas y 1368 cc , el cual es capaz de ofrecer una potencia máxima de 98.6 Hp a 6000 revoluciones por minuto y un torque máximo de 13.6 kgm a 4000 rpm. Además, el Accent se encuentra disponible en transmisión mecánica de 6 velocidades o en automática CVT , ésta última viene ganando más adeptos el sector automotor gracias a su importante ahorro en torno al consumo de combustible.
http://www.todoautos.com.pe/portal/hyundai/accent-hatchback/precios
El motor de combustión interna, formado por un conjunto de piezas, sincronizadas entre si, que transforman la energía calorífica del combustible en energía mecánica. La combustión se realiza por una alta compresión en el interior de los cilindros, el término " combustión interna " tiene el siguiente significado, Combustión: Acción de quemar o consumirse una cosa por el fuego. (Esguar J.,p.4)
La gama del nuevo Accent está formada dos propulsores de gasolina. Todos ellos son de cuatro cilindros en línea. La mecánica de acceso a la gama presenta 1.399 centímetros cúbicos y rinde una potencia de 97 caballos a 6.000 revoluciones con un par máximo de 130 Nm. a 4.700 revoluciones. Con este propulsor el Accent logra una velocidad máxima de 177 kilómetros por hora, una aceleración de 0 a 100 km/h de 12,3 segundos y presenta un consumo combinado de 6,2 litros cada 100 kilómetros. (Cano J., p.1) TABLA
El siguiente propulsor de gasolina es un 1.6 de 112 caballos a 6.000 vueltas y un par máximo de 150 Nm. a 4.500 revoluciones. Con este motor el Accent logra una velocidad máxima de 190 kilómetros por hora, una aceleración de 0 a 100 km/h en 10,2 segundos y un consumo medio de 6,4 litros cada 100 kilómetros. (Cano J., p.1)
Método
Para realizar el diseño y desarrollo de un módulo para el almacenamiento de coordenadas GPS mediante el uso de un micro controlador, se deberá crear un software que utilice los datos obtenidos mediante el módulo GPS y procesarlos de tal manera que esa información pueda ser almacenada en una memoria SD y en un formato legible para los diferentes tipos de programas que permiten plasmarlos sobre un mapa digital.
Se utilizará una placa Arduino Uno, así como también los módulos Shield GPS y SD para recolección y almacenamiento de datos respectivamente. Arduino es diferente de otras plataformas en el mercado debido a estas características (Arduino, 2006):
Se trata de un entorno multiplataforma, que puede ejecutarse en Windows, Macintosh y Linux.
Se basa en el IDE de programación Processing.
Puede ser programado a través de un cable USB.
Se trata de hardware y software de código abierto (Open Source).
El hardware es barato. Los costos están sobre € 20 (actualmente, alrededor de EE.UU. $ 35) y la sustitución de un chip quemado en el tablero no cuesta más de 5 € o EE.UU. $ 4.
Hay una comunidad activa de usuarios, por lo que existen personas que pueden ayudar con proyectos en los foros.
El GPS que proporciona esta información es de Dexter Industries y puede ser usado sobre los módulos Arduino. Dexter Industries proporciona las siguientes características para el módulo GPS (Dexter Industries, 2013): el Shield de la unidad GPS posee un receptor SUP500F de Skytraq. El receptor es un canal 65, el receptor 10 Hz con una antena inteligente construida en el interior. Este receptor GPS all-in-one no requiere antenas. La Interfaz serie es a través de 3V LVTTL. El Shield GPS está completamente ensamblado y no necesita ningún montaje.
Todo el módulo de almacenamiento irá montado sobre una estructura de acrílico, la cual dispondrá de un acceso rápido para montar y desmontar la tarjeta SD, así como también un conector para las baterías de alimentación.
Los datos serán procesados mediante un IDE (Integrated Development Environment), que es un programa especial que se ejecuta en el computador el cual permite escribir los bocetos para la placa Arduino, que posteriormente puede ser ejecutado en el módulo GPS. Los datos obtenidos del módulo GPS se tabularán con la ayuda del programa GPS Visualizer y Google Earth.
Antes de la utilización de los instrumentos de trabajo, se validará la confiabilidad de los instrumentos a utilizarse mediante la implementación de pruebas piloto del módulo GPS y comparándola con instrumentos de medición similares, de esta manera se asegurará que los instrumentos miden de manera confiable los datos. Como primer experimento de validación de instrumentos, se tomará la posición de un punto arbitrario durante 1 minuto comparando simultáneamente con los datos obtenidos por el módulo GPS así como también con la ubicación determinada por el GPS Magellan 315 para de esta manera determinar la precisión del módulo.
Una vez realizada la verificación de los instrumentos, se procederá a realizar un segundo experimento en el cual se trazará una ruta a seguir y repetir este procedimiento durante 10 veces sobre el mismo circuito de tal manera que los datos que se obtengan puedan ser verídicos.
Aspectos Administrativos
Para el diseño y desarrollo del módulo de almacenamiento de coordenadas GPS mediante el uso de un micro controlador se utilizará los siguientes aspectos en los que se incluye recurso humano, técnico y financiero.
Recurso Humano
Un investigador principal
Recursos Materiales y Técnicos
Programa Arduino 1.0.4
Un computador portátil
Un módulo Arduino
Un módulo GPS
Un módulo SD card
Una memoria SD card
Un vehículo particular
Un GPS Magellan 315
Programa GPS Visualizer
Programa Google Earth
Recursos Financieros
Un módulo Arduino UNO: $ 50
Un shield para GPS Arduino: $ 63
Un shield para SD card Arduino: $ 15
Una memoria SD card: $ 15
Gastos movilización: $ 100
Gastos de empastado: $ 100
TOTAL $ 343
Cronograma de Trabajo
Referencias Bibliográficas
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