Medicion consumo aire de un motor

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FACULTAD DE INGENIERÍA
Laboratorio de Máquinas Térmicas e Hidraulicas
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MEDICIÓN DEL CONSUMO DE AIRE
El motor de combustión interna es esencialmente un “motor de aire”, en cuanto que el aire es el fluido de trabajo, ya que la función del combustible es meramente la de suministrar calor. Nunca hay dificultad técnica alguna en la introducción del combustible suficiente en elcilindro de trabajo, pero la salida de potencia alcanzable está estrictamente limitada por la carga de aire que puede ser aspirado. Como resultado el logro de la eficiencia volumétrica posible mas alta es una importante meta en el desarrollo de motores de alta performance, y el diseño de los sistemas de admisión y escape, válvulas y pasajes de en la tapa de cilindros representan una gran parte en eldesarrollo del programa para motores de esta clase. El Medidor de Consumo de Aire TE 40, es un simple medio de medición del flujo de aire, el cual cuando está correctamente instalado, presenta resultados precisos. Consiste esencialmente de una caja de aire de medida apropiada, conectada a la entrada de aire del motor mediante una manguera flexible, e instalada en un orificio circular de medición debordes agudos. El aire entra a través del orificio al medidor y la caída de presión a través del orificio es medida mediante un manómetro inclinado. La caída de presión está limitada a 10 cm H20, esto permite que los efectos de compresibilidad sean ignorados calculando el flujo de aire, y también limita el efecto de esta caída de presión en la eficiencia volumétrica del motor a menos que 1%. Lasbases teóricas son las siguientes. La velocidad desarrollada por un gas expandiendo libremente desde el descanso bajo la influencia de una diferencia de presión suficientemente pequeña (como en el caso presente) para diferencias de densidad a ser despreciables es dada por:

p=
Donde:

ρ aU (1) 2

ρa

= densidad del aire

U = Velocidad en (metros/seg). p = diferencia de presión,(Newton/metro2)
Si la presión diferencial la medimos en centímetros de columna de agua y como: 1 cm H2O = 98.1 N/m2 La ecuación (1) resulta:

98,1.h0 =
Donde:

ρ aU (2) 2

h0 = caída de presión a través del orificio en cm H2O

Ruta Nacional Nº 36 – KM 601 – X5804BYA – Río Cuarto – Córdoba – Argentina Tel Nº 54-358-4676258 – Fax Nº 54-358-4676246 Email: ncotella@ing.unrc.edu.ar;santonelli@ing.unrc.edu.ar

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La densidad del aire esta dada por:

10 3. p a

ρa

= R.Ta (3)

Donde:

pa = presión barométrica(kN/m2) Ta = Temperatura del aire (ºK) R = Cte. del gas, 287 J/kg.ºK
Combinando las ecuaciones (2) y (3)

U = 237,3.

h0 .Ta 10 3. p a

(4)

El flujo volumétrico en a través delorificio en las condiciones preestablecidas esta dado por:

Va = 10 −3

πd 2 K 3 h0Ta 237,3 4 10 3 p a

(5)

Donde:

Va = régimen volumétrico de flujo, (litros/segundo). d = diámetro del orificio, (mm). K3 = coeficiente de descarga del orificio.
El régimen de masa de flujo de las ecuaciones(3) y (5) es:

ma = 10 −6
Donde:

πd 2 K 3 h p 0,827 0 a 10 3 (6) 4 Ta

ma = régimen másico,(kg/segundo).
Asumiendo un valor para el coeficiente de descarga para un orificio de canto filoso de:

K3 = 0,6
las ecuaciones (5) y (6) se reducen a:

Va = 0,003536d 2

h0Ta pa

(7)

Ruta Nacional Nº 36 – KM 601 – X5804BYA – Río Cuarto – Córdoba – Argentina Tel Nº 54-358-4676258 – Fax Nº 54-358-4676246 Email: ncotella@ing.unrc.edu.ar; santonelli@ing.unrc.edu.ar

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ma = 0,00001232d 2

h0 p a Ta

(8)

Para la selección de la medida mas adecuada del orificio, se da la siguiente tabla (tabla 1), en la cual se dan los valores de flujo aproximado para orificios bajo las siguientes condiciones standar.

h0 = 10 cmH2O Ta = 293 K pa = 100 kN/m2
Tabla 1 Orificio
Diámetro (mm) 10 20 40 60...
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