UNIVERSIDAD CSAR VALLEJOFACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA MECNICA

PROYECTO DE TESIS:ANLISIS TERMOFLUIDO DEL SISTEMA DE REFRIGERACIN QUE UTILIZA AGUA NATURAL COMO SUSTITUTO DE REFRIGERANTE Y SUS EFECTOS EN EL RENDIMIENTO EN UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA

TIPO DE INVESTIGACIN:DESCRIPTIVA EXPERIMENTAL

AUTORES:ROGER GMEZ ALARCN LUS M. LLANOS SNCHES

DOCENTE:ING. MARCELO ROJAS CORONEL

CHICLAYO-PER

2009

Ingeniera Mecnica-UCV2009

DATOS GENERALES1.1. TITULO TENTATIVO DEL PROYECTO: Anlisis termofluido de un sistema de refrigeracin que utiliza agua natural como sustituto de refrigerante y sus efectos en el rendimiento en un motor de combustin interna

1.2. AUTORES: Roger Gmez Alarcn Luis M. Llanos Snchez

1.3. ASESOR : Ing. 1.4. TIPO DE INVESTIGACIN: Descriptiva - Experimental 1.5. FACULTAD Y ESCUELA PROFESIONAL: Facultad de Ingeniera Escuela Profesional de Ingeniera Mecnica 1.6. INSTITUCIN QUE INVESTIGA: Universidad Csar Vallejo - Chiclayo 1.7. LOCALIDAD: Departamento Lambayeque Per

1.8. DURACIN DEL PROYECTO Inicio: 30 Agosto del 2009 y culminara el 18 de Diciembre del 2009 con un total de cuatro meses acadmicos.

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PLAN DE INVESTIGACIN2.1. EL PROBLEMA.

2.1.1. REALIDAD PROBLEMTICA: Sabemos que una de las ms importantes maquinas energticas productoras de potencia motriz es el motor de combustin interna, aprovechando la energa qumica del combustible para convertirla en energa trmica, la cual se convierte a su vez

en energa mecnica o trabajo. Su evolucin a partir del ao 1876 hasta la ltima dcada ha influenciado generando mejoras sociales y econmicas, permitiendo el desarrollo de la tecnologa en muchas reas, siendo el transporte y la generacin de energa en las que mayores mejoras se han presentado, su gran exitoso empleo se debe a la elevacin de sus ndices de potencia. La gran produccin de vehculos a nivel mundial que utilizan un motor de combustin interna y toda la ingeniera empleada para producirlos, dependen de diversos factores para tener un adecuado funcionamiento, de modo que cualquier variacin de estos influir en la eficiencia de la mquina trayendo como consecuencia final prdidas econmicas. Uno de ellos es la temperatura. Si bien se conoce estas sobrepasan los 1000C en las cmaras de combustin, por lo que es necesario controlar esta variable mediante un buen sistema de refrigeracin y el uso de un apropiado refrigerante. Existe una gran polmica en cuanto a este ltimo punto, en el mercado existen una variedad de refrigerantes con precios econmicos razonables, pero la gran mayora opta por utilizar agua comn como agente refrigerante por ser relativamente econmico con respecto a los mencionados anteriormente. Segn INTRAP PERU1 estima en el ao 2005 el Per cuenta con un parque automotor de 1 349 510 unidades distribuidas a nivel nacional, as como tambin para la regin Lambayeque con 41 528 vehculos, y la mayora de ellos utiliza agua comn como agente refrigerante para sus motores. Estudios anteriores que se realizaron a diferentes talleres mecnicos a nivel nacional datan que ms del 40% de las reparaciones totales que se efecta al motor estn relacionadas con problemas que se originan por el sistema de refrigeracin, encontrndose los ms comunes el desgaste prematuro de partes por sobrecalentamiento, especialmente entre pistn y la pared del1

INTRAP PER: Instituto De Transporte Terrestre del Per, tiene como objetivo armonizar el marco legal regulatorio en materia de Transporte, Vialidad y Gestin de Trnsito.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 cilindro, dao por corrosin de partes internas del motor y otros accesorios como radiador, bomba de agua, etc. Otro de los grandes problemas causados es el sobreconsumo de combustible, la entrada de refrigerante a las cmaras de combustin, fugas de refrigerante contaminando el aceite lubricante y formacin de pelculas indeseables en elementos que transfieren calor, como los ductos del radiador, trayendo consigo una costosa reparacin y larga inactividad del vehculo. Esto lo hace un tema aun ms interesante por lo que es necesaria una rigurosa investigacin para poder determinar la causa ms probable y as poder dar una mejor solucin a este problema trayendo consigo un gran ahorro econmico y mas disponibilidad para el equipo.

2.1.2. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA: La direccin de Transporte CONAE2 de Mxico emite un artculo titulado El Sistema de Enfriamiento de los Motores de Combustin Interna, en donde describe el funcionamiento del sistema de refrigeracin, detallando los principales problemas que ocurren, disminuyendo la eficiencia del sistema y la vida til del motor; aportando algunas acciones que permiten mejorar el rendimiento del combustible y que involucran al sistema de enfriamiento. Tesis Doctoral desarrollada en la Universidad Politcnica de Valencia-Espaa titulada Contribucin al Conocimiento del Comportamiento Trmico y la Gestin Trmica de los Motores de Combustin Interna Alternativos desarrolla por Carlos Romero Piedrahita, el trabajo est encaminado a estudiar los fenmenos de transferencia de calor y balance trmica de motores de combustin interna alternativos en el cilindro y sistema de refrigeracin, teniendo como objetivo principal predecir la temperaturas dentro y fuera de la estructura del motor mediante software computacional comerciales, para modelar, simular y validar diseos nuevos de sistemas de refrigeracin de motores.

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CONAE: Comisin Nacional Para el Ahorro de Energa-Mxico, rgano administrativo que tiene como objetivo promover la eficiencia energtica y constituirse como rgano de carcter tcnica en materias de aprovechamiento sustentable de la energa.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 2.1.3. FORMULACIN DEL PROBLEMA:

Como se puede realizar un anlisis termofluido de un sistema de refrigeracin que utiliza agua natural como sustituto de refrigerante y sus efectos en el rendimiento en un motor de combustin interna?

2.1.3. JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN:

Tal vez hoy estemos firmemente a favor de la consciencia de un mundo ecolgico, pero es imposible de opacar la importancia que ha tenido el motor de combustin interna en nuestro mundo actual, y que seguir siendo el futuro de la humanidad, con ello hemos logrado enormes avances tecnolgicos sobre todo en el transporte facilitando la vida del hombre, en la actualidad, es posible ver circular por las calles unidades nuevas con tecnologa de punta para proteger el medio ambiente. Por lo que ha trado como consecuencia aumento en el precio de los combustibles, e incrementndose en nmero. Esto trae consigo mquinas con elevado precio y cada vez con mantenimientos ms caros, por lo que se hace mayor an la gran necesidad de tener mquinas con altas eficiencias a menores costos posibles. Esta investigacin se realiza con el fin de reducir los costos de mantenimiento, y evitar reparaciones costosas a motores con un nmero de kilmetros de recorrido por debajo de lo especificado por el fabricante, mediante un anlisis trmico que se realizara al sistema de refrigeracin del motor, y poder determinar si es que el agua comn como agente refrigerador es el sustituto perfecto de los diversos refrigerantes recomendados por los fabricantes, por lo que es el ms utilizado en nuestro parque automotor, teniendo como objetivo reducir la cifra estadstica del 40%, que representan los motores que necesitan ser reparados, causado por problemas en el sistema de refrigeracin, realizada en diferentes talleres a nivel nacional. En el Per el parque automotor ha ido renovndose con la importacin de vehculos nuevos, esto ha ayudado a solucionar el problema del incremento de vehculos usados que se importaron en la dcada pasada, es debido a ello que se ha mejorado la posicin econmica del pas, la presente investigacin tiene como finalidad demostrar realmente la importancia del mantenimiento adecuado para el sistema de refrigeracin de un vehculo, ya que las estadsticas demuestra que la mayor parte de problemas que presentan los motores de combustin interna y que requieren de un elevado costo de

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 reparacin, tienen que ver con el cuidado inadecuado de dicho sistema, debido a estos problemas presentados, es de gran exigencia para este nuevo parque automotor presentar las causas que en un futuro no muy lejano podran ocasionar. Esta investigacin nos permitir analizar mediante un anlisis trmico del sistema de refrigeracin la influencia de utilizar agua como agente refrigerante y el efecto que ocasiona en el desempeo de un motor de combustin interna, en la actualidad en nuestra regin en los dos ltimos aos hemos visto las mejoras en cuanto al parque automotor, por lo tanto este investigacin contribuir al desarrollo econmico, ya que

podremos demostrar la influencia econmica a largo plazo del uso de un adecuado refrigerante.

2.2. OBJETIVO GENERAL: Realizar un anlisis termofluido de un sistema de refrigeracin que utiliza agua natural como sustituto de refrigerante y sus efectos en el rendimiento en un motor de combustin interna.

2.2.1. OBJETIVOS ESPECFICOS: Describir el funcionamiento del sistema de refrigeracin de un motor de combustin interna. Describir los diferentes tipos de refrigeracin en motores de combustin interna. Desarrollar un modelo matemtico de la transferencia de calor en un motor de combustin interna. Desarrollar un anlisis trmico del motor de combustin interna utilizando agua como agente refrigerante. Desarrollar un anlisis trmico del motor de combustin interna utilizando un refrigerante adecuado. Realizar un anlisis de corrosin de los elementos del sistema de refrigeracin de un motor de combustin interna. Determinar la influencia en cuanto al rendimiento y el consumo de combustible de un motor de combustin interna. Comparar mediante el software FLUENT los resultados obtenidos en el anlisis trmico.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 2.3. MARCO REFERENCIAL 2.3.1 MARCO TERICO MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA: Es una mquina trmica, que se encarga de transformar la energa qumica de un combustible en energa mecnica, mediante la oxidacin de la mezcla aire-combustible en el interior del cilindro del motor, alcanzando elevadas temperaturas y presiones para luego expandirse en contra de los mecanismos del motor, esta expansin es convertida a travs del mecanismo biela-manivela en energa rotacional en el cigeal, que a su vez esta conectado a un mecanismo de trasmisin de potencia para el fin deseado. CLASIFICACIN DE MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA: Los motores de combustin interna pueden ser clasificados de diferentes maneras:

1. Por la formacin de la mezcla y el tipo de ignicin. a) Motores Otto: se impulsan con gasolina y la mezcla se forma generalmente fuera de la cmara de combustin. La combustin en el cilindro se desencadena por encendido exterior. El motor inicia el proceso de combustin en cada uno de los ciclos por el uso de una buja. La buja da una descarga de alta tensin elctrica entre dos electrodos que inflaman la mezcla aire-combustible en la cmara de combustin. b) Motores Diesel: la formacin de la mezcla se da en el interior del cilindro, y se impulsan preferentemente con gasoil. La combustin en el cilindro se produce por autoencendido, el motor inicia el proceso de combustin cuando la mezcla airecombustible se inflama debido a la alta temperatura causada por las altas compresiones en la cmara. 2. Ciclos de motor:

a) Ciclo de cuatro tiempos: en este ciclo es pistn experimenta cuatro movimientos generando dos revoluciones del motor en cada ciclo. b) Ciclo de dos tiempos: en este ciclo el pistn experimenta dos movimientos generando una revolucin del motor por ciclo.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 3. Diseo Bsico:

a) Alternativos: el motor tiene uno o ms cilindros en el que el pistn alternan ida y vuelta. La cmara de combustin se encuentra en el extremo cerrado de cada cilindro. La energa es entregada a un cigeal de salida de la rotacin por conexin mecnica con los pistones. b) Rotativo: el motor esta hecho de un bloque no concntrico con el rotor y el eje del cigeal. Las cmaras de combustin se construyen en el bloque no giratorio. Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presin creada por la combustin de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presin est contenida en la cmara formada por una parte del recinto y sellada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motores reemplaza a los pistones.

PARTES FUNDAMENTALES DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA: Se podra decir que un motor de combustin interna, desde el punto de vista estructural esta constituido por tres bloques o secciones principales que vienen ha ser la Culata, Bloque del Motor y el Crter. Los cuales permiten montar en su parte interna distintos componentes fijos y mviles, que funcionando de manera sincronizada tenemos al motor tal y como lo conocemos.

1. CULATA: es la parte superior del motor, generalmente construida de hierro fundido y en algunos otros casos, como en motores modernos son de aluminio. Esta diseada para soportar la presin causada por la explosin de la mezcla aire-combustible, es resistente a la corrosin, posee buena conductividad trmica y un coeficiente de dilatacin similar a la del bloque del cilindro, la culata vista desde la parte inferior es ahuecada, convexa, que constituye la parte superior de la cmara de combustin, tambin posee dos orificios internos en la cual van ubicadas las vlvulas de admisin y de escape, uno conectado al mltiple de admisin (para permitir que la mezcla airecombustible ingrese a la cmara de combustin), y el otro conectado al mltiple de escape (para permitir la salida de los gases producidos por la combustin al ambiente), adems la culata es de doble pared permitiendo la circulacin del liquido refrigerante, y lubricacin logrando mantener las temperaturas recomendadas. La culata esta unida firmemente al bloque del motor por medio de tornillos para lograr un sellado hermtico.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 2. BLOQUE DEL MOTOR: es el bloque medio del motor, en la parte superior limita con la culata, y en la inferior con el crter, generalmente esta construido de hierro fundido y en algunos automviles modernos son de aluminio, pero esto suele incrementar costos. El bloque del motor esta diseado para soportar grandes presiones ocasionadas debido a la combustin, es resistente a la corrosin, y el material es un buen conductor del calor debido a altas temperaturas que experimenta dicho cuerpo. En el bloque van ubicados los cilindros que son barrenos o cavidades practicados en el mismo, y en el interior de ellos van alojados los pistones, a quienes se les considera el corazn del motor, dependiendo del diseo de cada motor encontramos bloques de camisas hmedas y de camisas secas, las camisas hmedas se apoyan en el bloque del motor estando en contacto directo la camisa con el liquido del sistema de refrigeracin, en el bloque de camisas secas van alojados cilindros denominados camisas con paredes mas finas las cuales no estn en contacto con el liquido del sistema de refrigeracin. El nmero de cilindros es variable en cada motor, as tambin como su ubicacin; existen diversas configuraciones como cilindros dispuestos en V, en Lnea, y opuestos, el bloque tambin posee ductos por el interior, que se comunican con ductos de la culata, para la circulacin del liquido refrigerante, y lubricacin. Esta unida fuertemente al chasis (bastidor) por medio de juntas.

3. CRTER: se encuentra ubicado en la parte inferior del motor, generalmente esta construido de hierro fundido o aleaciones de aluminio, tiene la funcin de almacenar el aceite lubricante, que permite lubricar el cigeal, el rbol de levas, pistones y otros mecanismos mviles del motor. Tiene forma cncava en su parte interior, tiene un sistema de placas trasversales denominadas rompeolas con el fin de no acumular el aceite en los extremos cuando el motor esta inclinado, tambin esta provisto de un tapn con la finalidad de drenar el aceite que ha cumplido su ciclo de vida. Algunos crteres en la parte externa tienen aletas con el fin de mantener una temperatura del aceite entre 80C y los 90C, existe sistemas de crteres conocidos como crter seco, y hmedo; en el sistema de crter seco esta provista de una bomba que se encarga de enviar el aceite a las partes a lubricar, a diferencia con el sistema de crter hmedo es que la lubricacin se realiza mediante salpicadura debido a la rotacin del cigeal, el cual esta sumergido en el aceite contenido en el crter.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 COMPONENTES DE LAS PARTES PRINCIPALES DEL MOTOR: 1. CULATA: 1.1. ARBOL DE LEVAS: tambin llamado eje de levas, es un eje de acero o aleaciones de hierro fundido a presin, que est montado en los apoyos de la parte superior de la culata en forma paralela al cigeal, el eje de levas gira sobre cojinetes que posee orificios para su lubricacin, adems est compuesto por una polea dentada o pin donde va montada una correa o cadena de distribucin para su accionamiento, tambin posee dos levas o lbulos por cilindro que estn dispuesta aproximadamente a 90 cuya funcin es levantar a los buzos que son encargados del accionamiento de las vlvulas de admisin y escape segn el tiempo de cada pistn en el ciclo.

1.2. VLVULAS: son elementos encargados de abrir y cerrar los conductos de admisin y escape de la cmara de combustin, generalmente estn fabricadas de acero y en algunos casos las de escape son huecas y rellenas con sodio con el fin de mejorar la refrigeracin ya que alcanzan temperaturas muy elevadas, las vlvulas tienen forma de sombrilla y sus partes son la cola, el vstago y la cabeza, las vlvulas de admisin tienen mayor dimetro que las de escape, estas son accionadas mediante balancines, que a su vez esta accionado directamente por el rbol de levas, el cierre de las vlvulas es efectuado mediante resortes una vez cumplido el tiempo de apertura.

1.3 CMARA DE COMBUSTIN: es el volumen limitado por la cabeza del pistn y la parte inferior de la culata, es el lugar donde se produce la combustin de la mezcla aire-combustible. La cmara de combustin debe ser lo mas pequea posible, con el fin de reducir al mnimo la superficie absorbente de calor generado por la inflamacin de la mezcla para ser eficiente, tambin se debe evitar grietas o rincones que causes combustin espontnea o cascabeleo. En los motores Otto posee un espacio para la ubicacin de la buja, generalmente se encuentra ubicado en el centro geomtrico de la cmara.

1.4 DISTRIBUCIN: es el conjunto de elementos que permite que cada vlvula sea accionada en el momento indicado, es decir en los motores de cuatro tiempos por cada dos vueltas de cigeal el rbol de levas solo de una vuelta, esta distribucin se realiza mediante tres formas diferentes: cadenas, correas dentadas y engranes.Pgina 10

Ingeniera Mecnica-UCV2009 2. BLOQUE DE MOTOR: 2.1 CILINDRO: es una pieza cilndrica ubicada en el bloque del motor, generalmente se fabrica de hierro fundido, maquinado y pulimentado debido a las grandes temperaturas y presiones que experimenta, su funcin es de alojar al pistn existiendo una separacin entre dichos elementos de 0.005 a 0.008, para efecto de dilatacin, dependiendo del diseo, el cilindro puede fabricarse como parte de la misma fundicin del motor, en otro casos se fabrica como elemento externo llamado camiseta, siendo mas verstil en mantenimiento y reparacin.

2.2 PISTN: elemento bsico del motor, esta fabricado de aleacin de aluminio o fundicin, es una pieza cilndrica hueca que va alojada en el cilindro, es el encargado de recibir toda la presin generada por la combustin de la mezcla, generando el movimiento alternativo del pistn desde el punto muerto superior(PMS) hasta el punto muerto inferior(PMI) modificando la presin y volumen del fluido dentro del cilindro, posee tres ranuras en las cuales se insertan anillos de compresin y aceiteros, los anillos de compresin permiten el buen ajuste entre el pistn y el cilindro, mientras que los anillos aceiteros contienen ranuras que permiten la circulacin del aceite para lubricar la parte interna del cilindro. El pistn esta conectado a la biela mediante un pin de acero.

2.3 BIELA: pieza metlica lineal encargada de unir el pistn con el cigeal, est fabricada de acero templado mediante forja o de titanio y aluminio, y tiene como funcin convertir el movimiento lineal alternativo del pistn en movimiento giratorio en el cigeal, esta unida al pistn mediante el buln y se articula al cigeal mediante dos mitades de cojinetes de friccin de metal blando, estos se ajustan al cigeal permitiendo una separacin de 0.002 a 0.004 para lubricacin y dilatacin, tambin posee un conducto interno que permite hacer llegar el aceite lubricante al pistn.

2.4 EJE CIGEAL: es un eje con codos, que mediante el mecanismo biela-manivela transforma el movimiento lineal en giratorio normalmente estn fabricados de aleaciones de acero capaces de soportar los grandes esfuerzos a los que esta sometido debido al torque generado en el momento de la combustin, interiormente es perforado para permitir el pase del aceite lubricante a los metales de las bielas. El nmero de codos o manivelas que posee es de acuerdo al nmero de cilindros de motor, cada codo

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 es conectado con su respectiva biela. Al centro giratorio del cigeal se le denomina bancada, la cual lo soporta en sus respectivos cojinetes.

SISTEMA DE REFRIGERACIN DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA El motor de combustin interna es una maquina trmica, que alcanza elevadas temperaturas de hasta 2500 K en el interior de la cmara de combustin, debido al proceso de conversin de la energa qumica (combustibles) en energa mecnica.

Figura: 1 Esquema General de Distribucin de Energa en el Motor

En la figura 1 se muestra la distribucin global de la energa en un motor de combustin interna, liberada en el proceso de la combustin (se podra tener pequeas variaciones en los porcentaje dependiendo del tipo de vehculo y de las condiciones de trabajo). En la que se aprecia que el 30% de la energa total aproximadamente, es aprovechada por el motor, lo que significa que existe una fuerte carga trmica que debe ser evacuada al exterior por medio del refrigerante, que acta a travs de los diversos elementos del sistema de refrigeracin, asegurndose de mantener una temperatura homognea entre 82 y 113 C, rango de temperaturas recomendado por los diversos fabricantes en las que el motor desarrolla mejor potencia, y una mayor eficiencia mediante la combustin de una masa dada de combustible en el interior del cilindro, por otro lado evitando agrietamientos trmicos en las distintas partes del motor. El sistema de refrigeracin esta provista de cinco elementos fundamentales para realizar su funcin como: Depsito de Agua, Radiador, Bomba de Circulacin, Termostato y Ventilador.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 ELEMENTOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACIN El exceso de calor es extrado desde el interior del motor por accin de diversos elementos, re circulando el lquido refrigerante convirtindose en un ciclo cerrado.

Figura 2 Circuito de Refrigeracin en un Motor de Combustin Interna

En la figura 2, se muestra el circuito de refrigeracin, con sus elementos bsicos, para llevar a cabo su funcin. El lquido refrigerante es impulsado a cierta presin gracias a la bomba de agua instalada, a travs de los ductos especiales, llamados tambin

cmaras de agua, que se construyen por el interior de la culata, y el block, de manera que el refrigerante bae a la cmara de combustin, transportando consigo el exceso de energa trmica contenida en las paredes de las piezas del motor, el calor contenido en el lquido es liberado a la atmosfera gracias a un intercambiador de calor (radiador), por medio de mecanismos como la radiacin y la conveccin entre el aire del ambiente y el aire forzado proveniente del ventilador instalado. El circuito cuenta con una vlvula de control de flujo (termostato), que regula el flujo de agua segn sea el caso, reduciendo el flujo para elevar la temperatura, o por el contario aumentado el flujo para reducir a este, el circuito tambin posee un sensor de temperatura generalmente es un termmetro de termo resistencia que es un indicador para el conductor que puede ser de seal luminosa o de alarma.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 1. RADIADOR: bsicamente es un intercambiador de calor, construido mayormente de cobre, esta constituido por tubos paralelos, espaciados, provistas de aletas trasversales con el fin de aumentar el rea de refrigeracin. Conectado a dos tanques, por la parte superior de los tubos entra el lquido refrigerante caliente proveniente del motor de combustin, el calor es disipado al ambiente mediante conveccin y radiacin, debido a los gradientes de temperatura que existe entre el aire del ambiente y el forzado que brinda el ventilador. El radiador en la parte superior tiene tapa que permite la presurizacin del sistema, evitando la evaporacin del refrigerante cuando el motor realiza trabajos intensos, y en la parte inferior tiene un colector donde se deposita el refrigerante frio para luego retornar al proceso. 2. TERMOSTATO: es una vlvula de control de flujo del refrigerante, colocado antes de la entrada de la lnea caliente hacia el radiador, esta constituido por un pistn colocado dentro de un cilindro lleno de cera especial que es sensible a la temperatura, regulando la temperatura de trabajo segn sea el caso, por ejemplo cuando el motor arranca en frio la cera cambia de estado solido a liquido cuando la temperatura del refrigerante alcanza la temperatura de fusin de este, empujando el pistn hacia abajo abriendo el paso del refrigerante. 3. BOMBA: es una bomba centrfuga accionada por el motor a travs de una correa, debe tener la potencia necesaria para hacer circular el lquido refrigerante, en las distintas partes del circuito de refrigeracin. Cuando el termostato esta cerrado el agua pasa a travs de un desviador para evitar quemar el sello mecnico de la bomba, y cuando esta abierta es alimentada por el radiador. 4. VENTILADOR: esta accionada por el motor mediante un acople en el eje de la bomba, y se impulsa mediante una correa desde el cigeal, las aspas estn espaciadas de manera no uniforme con el fin de menor el ruido de trabajo. El ventilador no solo enva aire al motor si no tambin succiona el aire del ambiente haciendo pasar por el ncleo del radiador contribuyendo al enfriamiento del lquido refrigerante.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 SISTEMA DE LUBRICACIN DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA La lubricacin en un motor de combustin interna se realiza con el fin de disminuir el desgaste entre piezas mviles, ocasionado por la interpenetracin de las irregularidades de las superficies en contacto de dos o ms piezas mecnicas, y a la atraccin de los tomos de la superficie de estas, el proceso de lubricacin consiste en interponer una pelcula de lubricante entre las dos caras en contacto, con el propsito de que las superficies rosen con las molculas del lubricante disminuyendo considerablemente la fuerza necesaria para el movimiento; teniendo en cuenta que existen diferentes tipos de lubricacin. Generalmente en motores de combustin interna se utiliza la combinacin de ella con el fin de aumentar la eficiencia, por ejemplo utilizando lubricacin hidrosttica hasta que ciertas piezas alcanzan cierta velocidad de rotacin, necesarias para utilizar el tipo de lubricacin hidrodinmica, adems tambin ayuda ha evacuar el calor de ciertos componentes del motor donde liquido refrigerante no tiene accin sobre estas, tambin inhibe la corrosin de las piezas metlicas. ELEMENTOS DEL SISTEMA DE LUBRICACIN: Comprende los siguientes elementos: Crter. Malla o Coladera Galera Principal Cigeal, Bomba de Alimentacin, Intercambiador de Calor. CIRCUITO DE LUBRICACIN DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA Una flecha montada en el engrane del rbol de levas hace funcionar la bomba de aceite, este succiona el aceite atreves de un colador del crter, y lo enva a cierta presin al filtro de aceite, luego el aceite se distribuye por los diversos pasajes, y conductos, proporcionando la lubricacin necesaria a los cojinetes del cigeal, bielas, buzos y pernos de los balancines, las paredes del cilindro son lubricados por el derrame del lubricante de los pernos de las bielas y de sus cojinetes. Para permitir que el aceite pase por los conductos en el bloque del motor y lubrique al cigeal, los cojinetes principales deben tener agujeros de alimentacin de aceite de modo que a cada rotacin de este permita el paso del aceite, finalmente de que el aceite a logrado recorrer todo el circuito cae nuevamente hacia el crter, para luego ser succionado por la bomba de alimentacin

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 2.4. HIPTESIS: Si realizamos un anlisis termofluido de un sistema de refrigeracin que utiliza agua natural como sustituto de refrigerante, entonces ser posible determinar los efectos en el rendimiento en un motor de combustin interna. 2.5. VARIABLES: 2.5.1. VARIABLES INDEPENDIENTES: Agua natural como agente refrigerante. Lquido refrigerante. 2.5.2. VARIABLE DEPENDIENTE: Rendimiento del Motor de Combustin Interna. Consumo de Combustible. Vida til de las Piezas del Motor. 2.6. MARCO CONCEPTUAL: RENDIMIENTO DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA: La incidencia del sistema de refrigeracin en el desempeo de un motor es alta. La estabilidad en la temperatura es sinnimo de carburacin y lubricacin estable. La temperatura excesiva ocasiona disminucin de la viscosidad del lubricante, disminuyendo la efectividad del sistema de lubricacin y aumentando el consumo de aceite, generando desgaste en los diferentes mecanismos del motor ya que estn diseados para expandirse hasta su tolerancia normal, por otro lado el exceso de temperatura genera combustin antes de tiempo, provocando golpeteo y perdidas de compresin, debido a las presiones generadas antes que el pistn llegue al PMS, disminuyendo notablemente la eficiencia del motor.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 CONSUMO DE COMBUSTIBLE: Los motores de combustin estn diseados, para operar eficientemente en un rango de temperaturas entre 82C y 100C, de modo que al operar debajo del rango especificado genera un aumento del consumo de combustible, debido a que el sistema ajusta la mezcla para la temperatura del motor, por otro lado al operar el motor a temperaturas superiores al rango se producir una combustin anticipada provocando que la potencia del motor disminuya, entonces aumentando directamente el consumo de combustible para alcanzar la potencia necesitada.

VIDA TIL DE LOS ELEMENTOS DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA El sistema de refrigeracin de un motor de combustin interna esta diseado para proveer aos de servicio, manteniendo la temperatura del motor en el rango necesario para aprovechar al mximo su vida til, un buen sistema de refrigeracin y la utilizacin de un buen refrigerante permitirn que el sistema de lubricacin se desempee eficientemente disminuyendo el desgaste de los mecanismos del motor, asegurando una rentable vida til, en el caso contrario ocasionara el aumento de friccin entre dichos mecanismos generando la disminucin de la vida til del motor. Para asegurar la transferencia de calor entre el calor de la combustin y el refrigerante, es necesario tener un sistema de refrigeracin libre de corrosin para que trabaje eficientemente y no genere variaciones de la temperatura de trabajo del motor. 2.7. DISEO DE EJECUCIN: 2.7.1. METODOLOGA: El objetivo de esta tesis es analizar y comparar la influencia del uso del refrigerante en el rendimiento de un motor de combustin interna, mediante modelos matemticos, los cuales estn basados en trabajos experimentales anteriormente realizados, as mismo para la validacin de dichos parmetros obtenidos en el anlisis trmico se utilizara el software FLUENT y pruebas de laboratorio. Para realizar el anlisis termofluido del sistema de refrigeracin en un motor de combustin interna se desarrollaran los siguientes pasos.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 MODELO MATEMTICO PARA DE TRANSFERENCIA DE CALOR PARA UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA: El motor como mquina trmica esta limitada por al menos seis fronteras fludicas las cuales son: gases de escape, gases de admisin, gases de cilindro, refrigerante, lubricante y aire ambiente, lo cual hace complicado un anlisis trmico debido a la naturaleza transitoria de los fluidos y dependen del punto de operacin del motor, es por ello que utilizaremos un modelo matemtico cero-dimensional, considerando que el fluido de trabajo es una mezcla homognea de gases ideales, en equilibrio termodinmico, en cuanto a la variacin de la temperatura y presin que se tiene en las diferentes regiones del interior del cilindro, sern tomadas como valores promedios para el clculo. ANLISIS TRMICO DEL SISTEMA DE REFRIGERACIN Y COMPARACIN DE RESULTADOS: El anlisis trmico del motor de combustin se realizar siguiendo el modelo matemtico anteriormente desarrollado, se desarrollara un anlisis utilizando agua natural y otro utilizando lquido refrigerante, finalmente los resultados obtenidos del anlisis del sistema de refrigeracin determinaran su influencia en el rendimiento del motor de combustin: VALIDACIN MEDIANTE SOFTWARE: Para determinar la eficacia de los parmetros obtenidos mediante el desarrollo del modelo matemtico se empleara software FLUENT, los cual nos permitir realizar un anlisis trmico del motor de combustin interna.

2.7.2. POBLACIN: Motores de Combustin Interna. 2.7.3. MUESTRA: Motor de Combustin Interna, Modelo TICO de los Vehculos DAEWOO.

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 2.7.4. TCNICAS E INSTRUMENTOS, FUENTES E INFORMANTES. Tcnica de anlisis de textos, comentarios del contenido de los textos solicitados para el desarrollo de la investigacin. Recoleccin de libros, catlogos y revista sobre motores de combustin y vehculos DAEWOO Bsqueda en pginas de internet de estudios similares realizados anteriormente. Visitas a centros automotrices para adquisicin de informacin. 3. ADMINISTRACIN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIN: 3.1. RECURSOS. 3.1.1. HUMANOS. La tesis ser desarrollada por Roger Gmez Alarcn y Luis Llanos Snchez estudiantes de la facultad de Ingeniera Universidad Csar Vallejo. 3.1.2 MATERIALES. Libros, experimentos en laboratorio, tesis de antecedentes, algarrobo. la Escuela Profesional de Ingeniera Mecnica

3.2. PRESUPUESTO.

Detalle Pasajes Internet Libros Impresin de trabajos Fotocopias Publicaciones Pruebas de laboratorio TOTAL

Costo (Soles) 150 150 100 70 60 70 400 1000

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 3.3. FINANCIAMIENTO El desarrollo del presente proyecto de tesis no estar patrocinado por ninguna institucin, as mismo no tendr entidades cooperantes, es por ello que ser autofinanciado a lo largo de todo su desarrollo por los investigadores. 3.4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.

2009 N ACTIVIDADES Recoleccin de 1 Bibliografa. 2 Diseo del Proyecto. Elaboracin del 3 Proyecto. 4 Presentacin del Proyecto. Elaboracin de 5 los Instrumentos. 6 Recoleccin de Datos. 7 Anlisis de los Datos. Interpretacin y 8 conclusiones. 9 Diseo del Informe. Elaboracin del 10 Informe. Presentacin del 11 Informe. Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

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Ingeniera Mecnica-UCV2009 BIBLIOGRAFA 1. Willard, W. Pulkrabek. Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine. Editorial Prentice Hall. New Jersey. 2. John, B.L. Heywood. Internal Combustion Engine Fundamentals. Editorial Mc Graw Hill. USA. 1988. 3. Gesellschaft, T. Z. Tecnologa del Automvil Tomo II 4. Palomino, T. Norma. Modelacin Matemtica del Ciclo de Trabajo de un Motor de Combustin Interna Diesel de Aspiracin Natural Facultad de Ingeniera Mecnica y Elctrica UNPRG- 1999. 5. Romero, P. Carlos Contribucin al Conocimiento del Comportamiento Trmico y la Gestin Trmica de los Motores de Combustin Interna Alternativos. Departamento de Mquinas y Motores Trmicos. Universidad Politcnica de Valencia 2009. 6. Manual de Instruccin del Motor del Vehculo DAEWOO Modelo TICO 7. Jvaj, M. S. Motores de Automvil. Editorial Mir. Mosc. Rusia 1987. 8. Gilardi, J. Motores de Combustin Interna. Editorial IICA. Costa Rica 1978. 9. Taylor, Ch. F., The Internal-Combustion Engine in Theory and PracticeThermodynamics, Fluid Flow, Performance. Editorial MIT Press. USA 1994.

10. http://www.aap.org.pe

11. http://www.asifunciona.com

12. http://www.conae.gob.mx

13. http://www.cimec.org.ar

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