Etiqueta: potencia

Influencia de los factores atmosféricos en el rendimiento de un motor atmosférico

https://www.nitro.pe/mecanico-nitro/por-que-nuestro-coche-pierde-potencia-en-la-altura.html

Una disminución en la presión ambiental o un aumento en la temperatura o la humedad relativa reducirían el oxígeno disponible para la combustión interna. Un motor con aspiración natural se vería más afectado que uno turboalimentado. Como regla orientativa, por cada 100 m de aumento de altitud, un motor de aspiración natural pierde un 1,2 % de potencia, mientras que si es turboalimentado, un 0,8 %. Además, por cada 10 °C de aumento de temperatura, las pérdidas son de un 3,6% y un 5,4 %, respectivamente.

El factor de reducción para los motores de aspiración natural es, aproximadamente (Atlas Copco Manual, 1976):

Donde:

r              es el factor de reducción

p0           es la presión absoluta a la altitud de referencia (bar)

pA           es la presión absoluta a la altitud dad (bar)

pH           es la presión de vapor de la humedad del aire (bar) a la temperatura y humedad relativa reales

T0            es la temperatura absoluta al nivel de referencia (K)

TA           es la temperatura absoluta a la altitud real (K)

La presión de vapor pH se obtiene de la siguiente tabla:

Tabla. Presión de vapor de la humedad del aire en milibar (Atlas Copco Manual, 1976)

Temperatura °C Humedad relativa en %
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
—10 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3
—5 0 1 1 2 2 2 3 3 4 4
0 1 1 2 2 3 4 4 5 5 6
5 1 2 2 3 4 5 6 7 7 8
10 1 2 4 5 6 7 9 10 11 12
15 2 3 5 7 9 10 12 14 15 17
20 2 5 7 9 12 14 15 19 21 23
25 3 6 10 13 16 19 22 25 29 32
30 4 8 13 17 21 25 30 34 38 42
35 6 11 17 22 28 34 39 45 51 56
40 7 15 22 30 37 44 52 59 66 74
45 10 19 29 38 48 57 67 77 86 96
50 12 25 37 49 62 74 86 99 111 123

A continuación os doy un problema resuelto que, espero, os resulte de interés.

Descargar (PDF, 94KB)

Referencias:

ATLAS COPCO (1976). Atlas Copco Manual. Técnica del aire comprimido. 2ª edición, Madrid.

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

¿Qué es un caballo de potencia?

La potencia de un motor se define como el trabajo realizado por unidad de tiempo. Existen diversas unidades para medirla, aunque la aceptada por el sistema internacional de unidades es el vatio (W). Sin embargo, pese a no pertenecer al sistema métrico, se sigue utilizando en muchos países de influencia anglosajona el caballo de potencia, especialmente para referirse a la potencia de los motores, tanto de combustión interna como eléctricos. Su magnitud es similar al caballo de vapor, pero no exactamente equivalente. Sin embargo, a veces hay confusión en estos términos.

  • El caballo de vapor alemán CV o PS (metric horsepower) se define como el trabajo de 75 kilográmetros por segundo. Equivale a 735.49875 W.
  • El caballo de vapor inglés HP (mechanical horsepower) equivale a 550 pies por libra y por segundo, lo cual corresponde aproximadamente a 1.013849 CV y 745.685 W.

El caballo de potencia (o de fuerza) es una unidad que fue propuesta a finales del siglo XVIII por el ingeniero escocés James Watt, quien mejoró, diseñó y construyó máquinas de vapor, además de promover el uso de estas en variadas aplicaciones. Watt propuso esta unidad para expresar la potencia que podía desarrollar la novedosa máquina de vapor (en su época), con respecto a la potencia que desarrollaban los caballos. Estos animales eran las “máquinas” de trabajo que se usaban ampliamente para mover molinos, levantar cargas, mover carruajes y muchas otras actividades. Luego de varios experimentos y aproximaciones de cómo medir y expresar la potencia de los caballos, James Watt estimó que un caballo podía levantar 330 libras-fuerza de peso a una altura de 100 pies en un minuto.

Os dejo un vídeo explicativo que espero te guste.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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¿Qué es un turbocompresor?

Turbocompresor (corte longitudinal). En rojo, estátor de fundición y rotor de la turbina. En azul estátor de aluminio y rotor del compresor. Wikipedia

La incorporación de la sobrealimentación a motores de combustión interna permite aumentar la potencia del motor evitando la necesidad de incrementar sus dimensiones. Esta sobrealimentación puede conseguir hasta un 40% más de potencia que un motor igual no sobrealimentado. La solución pasa por incrementar el volumen de aire que accede a la cámara de combustión en motores atmosféricos. Los turbocompresores son, por tanto, turbo-máquinas que comprimen el aire, estando compuestos por una turbina solidaria a un eje que impulsa el compresor de aire de admisión en su otro extremo. Este motor funciona con la energía que normalmente se pierde en los gases de escape del motor. Se pueden clasificar en turbocompresores de geometría fija o de geometría variable. Estos sistemas de sobrealimentación ha sido posible gracias a la mejora de los materiales. Cuanto mayor sea la eficiencia adiabática, mejor será, en principio, el rendimiento final del sistema.

Los turbos de geometría variable disponen de un sistema de aletas o álabes que dependiendo de la presión de los gases de escape se sitúan en una u otra posición, para aumentar la velocidad del flujo que debe pasar a través de la turbina y mantener a la turbina girando a su velocidad óptima a cualquier régimen del motor.

En los motores diésel el turbocompresor está más difundido debido a que un motor diésel trabaja con exceso de aire al no haber mariposa, por una parte; esto significa que a igual cilindrada unitaria e igual régimen motor (rpm) entra mucho más aire en un cilindro diésel.

Turbo de geometría variable. Fuente: http://www.motorpasion.com/

A continuación os dejo un vídeo explicativo que explica el funcionamiento de esta máquina.

En el siguiente vídeo de la universidad de La Laguna se explica el funcionamiento de un sistema turbocompresor.

En este vídeo se explica el turbo de geometría variable.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

Relación de compresión de un motor de combustión interna

La relación de compresión en un motor de combustión interna es el número que permite medir la proporción en que se ha comprimido la mezcla de aire-combustible (Motor Otto) o el aire (Motor Diésel) dentro de la cámara de combustión de un cilindro. Para calcular su valor teórico se utiliza la fórmula siguiente:

 

{RC} = \frac { \frac { \pi }{ 4 }* d^2*s +V_c } {V_c}

 

donde

Independientemente al número de cilindros, la fórmula se aplica a uno solo. Ejemplo: un motor de cuatro cilindros en línea (4L) con 1.4 litros de desplazamiento, se divide el desplazamiento entre el número de cilindros (1 400 cc / 4 = 350 cc). A este valor se le suma el volumen de la cámara ( 350 cc + 40 cc = 390 cc y se divide por el volumen de la cámara (390 cc / 40 cc = 9.75). La relación de compresión de este motor es de 9.75:1. O sea, la mezcla se comprime en la cámara 9.75 veces.

La relación de compresión es uno de los factores que infieren en el funcionamiento de un motor de combustión interna, que a su vez actúa sobre el rendimiento térmico de este motor. El rendimiento térmico, para decirlo de forma sencilla, es la forma en que ese motor aprovecha de la mejor manera posible la energía proveniente de la combustión de la mezcla aire-combustible.

Os dejo un vídeo explicativo que espero que os guste.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

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Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.