Rendimiento Termodinámico

Práctica 6

Laboratorio de Termodinámica

Práctica 6
RENDIMIENTO TERMICO DE UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA
Objetivo: Operar el banco de pruebas accionando un dinamómetro, para obtener el
rendimiento de un motor de combustión interna
EQUIPO: Banco de pruebas CUSSONS
Introducción
“TRABAJO, ENERGIA Y POTENCIA”.
Trabajo: Cuando se utiliza ésta palabra en el sentido científico adquiere unsignificado un
tanto diferente al que estamos acostumbrados a relacionar con ésta, es más preciso. El
trabajo se define en forma científica como: “La energía que se emplea para hacer mover un
objeto a lo largo de una distancia, al aplicar una fuerza”.
Analizando el enunciado podemos decir que el trabajo es el producto de la fuerza por la
distancia, o sea:
𝑾 = 𝒇 (𝒅)
Donde: W = es el trabajo(kg-m)
f = es la fuerza aplicada (Kg)
d = es la distancia recorrida (m)
La distancia se expresa por lo general en metros, por lo que el trabajo resulta en kg-m. Si una
persona ejerce una fuerza sobre un objeto, al no moverse, no importa la magnitud de dicha
fuerza, pensará en un “trabajo pesado”. No obstante, según el significado técnico de la
palabra, no se realizó trabajo alguno ya que elobjeto no se movió.
Potencia.- Una vez analizado el trabajo, podemos observar que no tomamos en cuenta al
tiempo. No importa el lapso de tiempo que lleve en mover el objeto, se realizará siempre el
mismo trabajo.
El concepto que involucra al tiempo es el de potencia. Esta expresa la cantidad de
trabajo realizado por unidad de tiempo y se describe como la rapidez con que se efectúa el
trabajo.Ya que la potencia es una medida del trabajo realizado en cierto tiempo, esto puede
expresarse como:

P 

W
t

o sea

P 

F d 
t

Caballo de potencia.- El escocés James Watt ideó lo que se llama caballo de vapor (HP),
que es la unidad que más se utiliza para medir la potencia de los motores. Se dice que al tratar
de vender su invento trató de relacionarlo con la cantidadde caballos a los que podrían
reemplazar sus motores. Buscó esta relación y encontró que un caballo de tipo medio,

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trabajando a ritmo constante, podría realizar aproximadamente 550 lb-pie de trabajo por
segundo, o sea 33,000 lb-pie por minuto (60 x 550).
Tomando con base lo anterior tuvo la manera de definir la potencia de sus motores.
𝟏 𝑯𝑷 = 33000 𝑙𝑏 − 𝑝𝑖𝑒/ 𝑚𝑖𝑛 𝑜 𝑏𝑖𝑒𝑛:
𝑚
𝟏 𝑯𝑷 = 76 𝑘𝑔 −
= 4 560 𝑘𝑔 − 𝑚/𝑚𝑖𝑛
𝑠𝑒𝑔
Con las definiciones anteriores ahora es posible expresar la potencia en HP
Por ejemplo si un objeto que pesa 152 Kg se levanta a una altura de 5 m en 2 seg. la potencia

P 

1525
2

 380

kg
seg

desarrollada será:
Como 1 HP = 76 kg-m/seg., la potencia valdrá:

P 

380
 5 HP
76

Par de rotación.-Frecuentemente la potencia es rotacional como en el caso del cigüeñal.
Hasta ahora se ha descrito la potencia considerando un movimiento rectilíneo.
Cuando una fuerza es aplicada a una cierta distancia del centro del eje, por ejemplo, cuando
se trata de apretar o aflojar un tomillo con una llave, la mano gira describiendo un círculo,
cuyo radio es igual a la longitud de la llave. Tomando encuenta la distancia del punto donde
se aplica la fuerza al centro del eje y la fuerza misma, podemos calcular la magnitud del par
de rotación como:
𝑻 = 𝑭 (𝒓)
Siendo:
T = la magnitud del par (llamado momento)
F = la fuerza aplicada
r = el radio o brazo de palanca
.

Debe recordarse que el par es el efecto de una fuerza
aplicada rotacionalmente a lo largo de una recta.
Por lo general elpar se expresa en metros-kilogramos.
Para las unidades de par, primero se enuncia la unidad de distancia y luego la de fuerza, y
no como sucede con las unidades de trabajo. Por lo que no hay que confundir la unidad Kgm con m-Kg.

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El efecto de rotación de una fuerza está representada por el par de rotación, el cual actúa, en
el ejemplo, sobre la...