Estudio teórico experimental de un motor Diésel de aspiración natural en un banco de pruebas para simulación de la altura (Sin regulación)

Abstract

En esta tesis se ha realizado un estudio teórico-experimental sobre la influencia de la altura en los diferentes parámetros que condicionan el óptimo rendimiento del motor de encendido por compresión o Diesel. Este análisis resulta necesario por el beneficio económico que tendría en nuestro país, dadas las particulares condiciones geográficas de nuestro medio, la solución parcial o total de los problemas originados en la altura. Primeramente, se efectuó un estudio teórico integral del efecto de la altura en cada uno de los procesos térmicos del ciclo real de los motores de encendido por compresión. De este estudio se desprende que, básicamente la reducción del flujo de masa de aire por la menor densidad al final del proceso de compresión y la imposibilidad de utilizar eficazmente todo el combustible enviado por la bomba de inyección empeora el proceso de combustión, originando una excesiva penetración del combustible a la cámara de combustión, mayor retardo del encendido, con los consecuentes efectos negativos en el motor. Asi mismo, se presenta una secuencia de cálculo teórico, elaborado en base al estudio realizado y a algunas relaciones matemáticas dadas por otros autores, lo cual permite predecir la variación de los principales parámetros del motor con la altura. Para realizar la parte experimental, se construyó un banco de pruebas, cuyo diseño fue efectuado de tal manera que permite realizar variaciones controladas en los parámetros de regulación, con una rápida estabilización del vacío requerido para simular las condiciones de altura. Una vez instalado el banco de pruebas, dotado con los instrumentos de medición requeridos y debidamente calibrados, y verificado su funcionamiento, se procedió a realizar las pruebas experimentales, sin regulación alguna del motor para condiciones de altura, obteniéndose las curvas características del motor a nivel del mar y, la variación y tendencia de los principales parámetros para diferentes alturas. Es conveniente precisar que las referidas pruebas experimentales se realizaron en forma conjunta con el Sr. Guillermo Lira C. en el Laboratorio de Máquinas Térmicas de la UNI durante el año 1979. Los resultados muestran que la caída de potencia a grandes alturas es bastante significativa y su consumo específico de combustible ele vado y, que manteniendo los valores del coeficiente de exceso de - aire en límites aceptables, es posible optimizar su consumo sin disminuir notablemente su potencia efectiva. Los resultados experimentales obtenidos que verifican las predicciones teóricas, corroboran la propiedad del método utilizado para la simulación de la altura con un banco de pruebas versátil y económico y, determinan los sólidos lineamientos necesarios para estudios posteriores que nos permitan un ahorro significativo de combustible y compensar la pérdida de potencia en la altura de los motores de encendido por compresión de aspiración natural.