CURVAS CARACTERISTICAS DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA 1. INTRODUCCIONUna forma habitual de mostrar las prestaciones, emisiones o parmetro de funcionamiento de inters de un motor es hacerlo de forma grfica mediante lo que se conoce como curvas caractersticas.En general las curvas caractersticas representan uno o varios parmetros de inters en funcin de las condiciones operativas del motor. Los parmetros ms habituales son potencia, par o pme el consumo o rendimiento y las emisiones especificas aunque dependiendo del uso pueden encontrarse curvas caractersticas que representan el dosado, tasa de EGR, los caudales y temperaturas de fluidos o, en general, cualquier otro parmetro que pueda tener de inters para una determinada aplicacin2. TIPOS DE CURVAS CARACTERSTICASCURVAS CARACTERSTICAS DE VELOCIDADPresentan los parmetros del motor en funcin del rgimen de giro y para un grado de carga constanteCURVA CARACTERISTICA DE POTENCIA DE UN MCI.La curva caracterstica de la potencia de un motor de combustin interna, en forma matemtica representa el par motor que el motor genera durante su funcionamiento en un perodo de tiempo determinado, este tipo de curva caracterstica de un motor de combustin interna se obtiene mediante un banco dinamomtrico, que son equipos que realizan varias pruebas en un motor a diferentes regmenes de revoluciones a plena carga del motor, es decir para la mxima densidad de admisin en rgimen continuo y para la mxima tasa de inyeccin de combustibleLa caracterstica de este tipo de curva es que a medida que las revoluciones del motor van creciendo, la curva tambin va creciendo en funcin de esta hasta que alcanza un lmite y la potencia empieza a decaer. Este tipo de grfica es una de las qu mejor describe las prestaciones de un motor de combustin internaEn la figura 1 tenemos un ejemplo de este tipo de curva, obtenida mediante la ayuda de un banco de pruebas (banco dinamomtrico)Se muestra la curva de potencia la dibujada por una lnea continua, color negra. Vemos que el mximo de la curva de potencia se presenta a regmenes altos, mayores que la curva del par motor. La potencia en s viene a representar la cantidad de trabajo que un motor de combustin interna puede desarrollar, mientras ms potente es un motor podemos deducir que el motor a analizar puede: Acelerar ms deprisa. Remolcar cargas ms pesadas. Subir una pendiente a mayor velocidad.La potencia de un motor est directamente relacionada con la velocidad del vehculo, y la capacidad que el motor tiene para transformar la energa qumica del combustible en energa mecnica aprovechable para el funcionamiento del vehculo.

Figura 1. Curvas caractersticas a plena carga de un MEC turboalimentado Audi Q7 V12 TDI.Fuente: Motores de combustin interna alternativos Prof. F. Payri, Prof. J. M. Desantes pg. 961CURVA CARACTERISTICA DE TORQUE DE UN MCI.Esta curva representa la fuerza ejercida sobre los pistones cuando se realiza el proceso de combustin en un motor de combustin interna, esta fuerza se transmite a las bielas y al cigeal, provocando el par torsional. La curva de par del motor no es tan pronunciada como la de potencia, es decir, tiende a ser ms horizontal, pero sin perder su concavidad. Tambin crece al aumentar las revoluciones del motor pero su progresin es menor. El par mximo se encuentra a un menor nivel de revoluciones que la potencia mxima pero a la vez el decrecimiento del par es mucho ms lento al aumentar la velocidad de giro. La elasticidad de un motor se conoce como el intervalo entre el par mximo del motor y su potencia mxima.

Figura 2. Curvas caractersticas de plena carga (par motor y potencia efectiva de diversos motores expresados en funcin de rgimen de giro)Fuente: Motores de combustin interna alternativos Prof. F. Payri, Prof. J. M. Desantes pg. 962

Figura 3. Curvas caractersticas de plena carga de dos MEP. Buick V6 de aspiracin natural (izquierda) y versin turbosobrealimentada (derecha)Fuente: Motores de combustin interna alternativos Prof. F. Payri, Prof. J. M. Desantes pg. 960

CURVAS DE CONSUMO ESPECFICOLa expresin del rendimiento efectivo que se ha definido proporciona la informacin necesaria para evaluar la eficiencia de un motor, sin embargo, por razones histricas, otra forma de definir el rendimiento es lo que se conoce como consumo especifico. El consumo especfico se define como el consumo horario de combustible en relacin a la potencia producida y tiene por expresin

Las unidades usadas habitualmente son g/kWh, pues expresa directamente los gramos consumidos para dar una potencia determinada en kW durante una hora sin embargo g/MJ sera tambin una unidad vlida.En los vehculos automviles, dado que la compra del combustible suele hacerse en litros y puesto al usuario lo que le importa es la distancia recorrida, suele ser usual expresar el consumo en litros por kilmetro que evidentemente tiene una correlacin directa con el consumo especifico, incluyendo la densidad del combustible por estar dando el valor referido al volumen de combustible.La siguiente tabla muestra valores representativos de consumo en diferentes motores con tecnologa actual.

Figura 4. Tabla de valores habituales de consumo especfico y rendimiento efectivo de motores MEP Y MECFuente: Motores de combustin interna alternativos Prof. F. Payri, Prof. J. M. Desantes pg. 62

A continuacin se muestra la morfologa tpica de una curva caracterstica a plena carga

Figura 5. Curvas de plena carga de un motor MEC sobrealimentadoFuente: Motores de combustin interna alternativos Prof. F. Payri, Prof. J. M. Desantes pg. 68CURVAS CARACTERSTICAS MULTIPARAMTRICASLas curvas caractersticas multiparametricas presentan la variacin de uno o de varios parmetros de inters en funcin de ms de una variable de operacin. Como se ha indicado, en el caso de aplicaciones de automocin, las variables independientes habituales para esta representacin son el rgimen de giro y la pme, obtenindose mapas bidimensionales donde se muestra el comportamiento del motor a carga parcial. Es usual representar en dichos mapas las curvas caractersticas de isoconsumo, isopotencia, isoemisiones, etc. La figura 6 muestra un ejemplo de curva multiparametrica en un motor MEP sobrealimentado de dos litros.Se muestran diversos ejemplos de los dos tipos de curvas indicadas, as como otros menos habituales y detalles acerca de aplicaciones concretas de las mismas.

Figura 6. Curvas de isoconsumo de un motor MEP sobrealimentado.Fuente: Motores de combustin interna alternativos Prof. F. Payri, Prof. J. M. Desantes pg. 69Los parmetros de funcionamiento permiten definir el estado operativo del motor a partir de variables que pueden medirse experimentalmente. Con estos parmetros es posible identificar donde est trabajando el motor dentro de su rango de funcionamiento. Entre estos cabe destacar el rgimen y el grado de carga, entradas habituales en los mapas de motor, as como los gastos de aire y combustible que determinan las condiciones en las que tendr lugar la combustin.Los parmetros indicados y efectivos permiten caracterizar las prestaciones y emisiones de un motor en un determinado punto de operacin. Los parmetros indicados se calculan a partir del diagrama p-v obtenido de la medida de la presin instantnea en cmara sincronizada con el giro del cigeal, y los parmetros efectivos se refieren al eje. La diferencia entre ellos son las perdidas mecnicas debidas al trabajo de bombeo, friccin y accionamiento de auxiliares. Entre estos parmetros cabe destacar los trabajos, potencias, as como el gasto y emisiones especficos.Por ltimo, las curvas caractersticas de un motor permiten representar de forma sinttica uno o varios parmetros de inters, como prestaciones, emisiones o parmetros de funcionamiento, en funcin del punto de operacin del motor, definido mediante algunos de los parmetros de funcionamiento, habitualmente rgimen y pme.

Figura 7. Curva multiparamtrica de isoconsumo especfico de un MEP de aspiracin naturalFuente: Motores de combustin interna alternativos Prof. F. Payri, Prof. J. M. Desantes pg. 965

Figura 8. Curva multiparamtrica de isoconsumo especfico de un MEC sobrealimentadoFuente: Motores de combustin interna alternativos Prof. F. Payri, Prof. J. M. Desantes pg. 965

3. APLICACIONES DE LAS CURVAS CARACTERISTICAS En primer lugar se debe destacar la diversidad tanto de los objetivos como de los tipos de curvas caractersticas, los objetivos abarcan desde:-Mostrar el intervalo de uso de un motor concreto, habitualmente en trminos de rgimen y (pme, potencia, par o consumo) -Proporcionar al usuario informacin sobre el funcionamiento dentro de dicho rango de operacin, -Permitir la comparacin de motores o evaluar la idoneidad de un motor para una determinada aplicacin -Mostrar el intervalo de uso de sus variables de operacin, sustancialmente carga y rgimen de giro-Describir la variacin de los parmetros de MCIA en funcin de las condiciones de operacin-Comparar distintos motores entre s.4. CONCLUSIONES

-Se reconoci varios parmetros de inters como par, potencia y consumo.-Se adquiri la capacidad de interpretacin de las curvas caractersticas de motores de combustin interna.-Se determin las prestaciones y caractersticas y diferencias de un motor de combustin interna mediante la lectura de las curvas.-Se estableci las diferencias curvas caractersticas de velocidad y multiparamtricas.-Se obtuvo una orientacin acadmica con respecto al uso de curvas caractersticas.5. RECOMENDACIONES- Realizar la gestin necesaria para adquirir un banco dinamomtrico para el estudio de curvas caractersticas.6. BIBLIOGRAFAPAYRI; DESANTES, Francisco; Jos, Motores de combustin alterna alternativos, Universidad Politcnica de Valencia, Editorial Revert, 2011, ISBN 978-84-291-4802-2GERSCHLER GTZ. Tecnologa del automvil. Tomo 2. Editorial REVERT. 20a Edicin. "Curvas caractersticas del motor". Pg: 214-215

INTEGRANTESANDRES AGUILAWILSON GARCIA ROMAN JACOMEJOHAO AVALOS