CÁLCULOS PARA EL MEZCLADOR

DISEÑO DEL MEZCLADOR

Tabla 2.1. Datos Motor Toyota

DATOS MOTOR TOYOTA R5

DIÁMETRO DEL CILINDRO 0.088 m

CARRERA 0,082 m

CILINDRADA 1587 cm3

NUMERO DE CILINDROS 4

MEZCLADOR DE CHAPA SUPERIOR Son aquellos mezcladores que se colocan encima del carburador. En general son fáciles de montar, basta desmontar la caja del filtro y su tubo de unión al carburador y poner el mezclador encima del carburador. Se puede fijar el mezclador al carburador mediante los correspondientes tornillos o sujetarlo con un muelle. Después es suficiente hacer un agujero en la caja del filtro aire eligiendo la mejor posición para poder montar la tubería del G.A.S. desde el reductor hasta el mezclador.

Figura 1: Adaptación de un sistema de combustible con la utilización de glp a un motor de gasolina Toyota 5r”

DISEÑO DEL MEZCLADOR DE FLUJO FIJO

DIMENSIONES DEL MEZCLADOR

Figura 2: Dimensiones principales del mezclador

Figura 3: Dimensiones del difusor y surtidor

DISEÑO DEL MEZCLADOR DE FLUJO FIJO

Tabla 2.2. Dimensiones del Mezclador de Flujo Fijo

DISEÑO DEL MEZCLADOR DE FLUJO VARIABLE

Tabla 2.3. Dimensiones del Mezclador de Flujo Variable

FLUJO DE AIRE A LO LARGO DEL CONDUCTO DE ENTRADA

El aire proveniente de la atmosfera pasa por el depurador de aire, donde se retiene las partículas de polvo suspendidas en el aire e ingresa al conducto de aire del carburador, en el cual está ubicada la mariposa de aire, con una válvula automática. Desde el conducto de aire, este se dirige al difusor, donde su velocidad considerablemente aumenta y la presión disminuye. Para disminuir las pérdidas del flujo de aire se utilizan difusores con un ángulo de entrada de 30 grados y en la salida de 7 grados.

Figura 4: Esquema del carburador Elemental FUENTE: M.S.JÓVAJ, Motores del Automóvil, editorial MIR Moscú 1982,

Pág. 278 (anexo 1)

Figura 5: Esquema del carburador Elemental FUENTE: M.S.JÓVAJ, Motores del Automóvil, editorial MIR Moscú 1982,

Pág. 278 (anexo 1)

El gasto de aire que pasa por cualquier sección, incluida la sección - se mantiene constante y se expresa por la fórmula:

=constante

Dónde:

Ga=es la cantidad de aire que pasa por el conducto por unidad de tiempo

(

⁄ )

= la velocidad del aire en la sección ( ⁄ )

=el área del conducto en la sección ( )

= la densidad del aire en la sección (

⁄

El aire puede considerarse como un fluido incompresible, cuya densidad se mantiene constante. Para esta suposición.

< < <

(2.1)

(2.2)

Dónde:

< Densidad del aire inicial

< Densidad del aire en la sección de entrada

< Densidad del aire en la sección de salida

Deducción:

Tenemos:

“Es decir la velocidad del flujo, es inversamente proporcional al cuadrado del diámetro de la sección respectiva”

M.S.JÓVAJ, Motores del Automóvil, editorial MIR Moscú 1982, Pág. 279

Para un cálculo determinado a ralentí = 800 rpm

“Según datos experimentales obtenidos al investigar motores de automóviles, para la apertura completa de la válvula en el régimen nominal, la velocidad

de movimiento de la carga en la sección de paso es ”1

Para datos de cálculo tenemos:

1 FUENTE: M.S.JÓVAJ, Motores del Automóvil, editorial MIR Moscú 1982, Pág. 89 (anexo 2)

(2.3)

(2.4)

Figura 6: Sistema de Alimentación del Motor

Para la densidad del aire:

COMPROBACIÓN DE CÁLCULO DE VELOCIDADES

ECUACIÓN DE BERNOULLI

Según el principio de conservación de la energía tenemos:

;

Dónde:

=es la energía del flujo en la sección –

; =las perdidas de energía en la sección examinando el flujo de aire.

(2.5)

Tomando en consideración la suposición hecha sobre la incompresibilidad del aire en movimiento, obtenemos para las dos secciones examinadas:

;

M.S.JÓVAJ, Motores del Automóvil, editorial MIR Moscú 1982, Pág. 279

; = es el coeficiente de perdidas cuando el aire se desplaza desde la

sección I-I a la sección -

La densidad del aire es relativamente pequeña se puede despreciar la

variación de la energía de posición y adoptar que < .

Entonces tenemos:

⌊

⌋

La velocidad del aire en la sección

√

;

O bien

√

: √

= √

Dónde:

= coeficiente de velocidad en la sección examinada y tiene en cuenta la disminución de la velocidad debido a la resistencia hidráulica del conducto de admisión.

𝛥𝑃𝑑 𝑝𝐸 𝑝𝑑 [𝑔𝑍𝑑 𝑤2𝑑

𝜀𝐸;𝑑

𝑤2𝑑

𝑔𝑍𝐸

𝑤2𝐸

] 𝜌

𝛥𝑃𝑑 𝑝𝐸 𝑝𝑑 [9 8 𝑥 5 2

5 2

9 8 𝑥

6 8962

] 88

(2.6)

(2.7)

(2.8)

(2.9)

Figura 7: Flujo de Aire a Través del Difusor FUENTE: M.S.JÓVAJ, Motores del Automóvil, editorial MIR Moscú 1982,

Pág. 282 (anexo 3)

0,8

El producto del coeficiente de velocidad por el coeficiente de contracción de chorro se denomina coeficiente de descarga

Para la sección mínima del difusor:

√

√

√

√

⁄

= se da en ⁄

Si se conoce el área mínima de la sección del difusor (en ), la velocidad

del aire en esta sección (en ) y el coeficiente de descarga , entonces se puede determinar recurriendo a las ecuaciones anteriores. La

cantidad de aire

⁄ que pasa por el conducto de admisión.

8√

88

Entonces calcularemos la cantidad de aire que pasa por el conducto:

8

8 89

PARA EL CALCULO DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA TENEMOS

;

8 99 8 89

8 8

88

Densidad del aire:

Área del conducto en el difusor:

;

;

COMPROBACIÓN MEDIANTE LA ECUACIÓN 232

√

√

√

√

(2.10)

(2.11)

(2.12)

Dónde:

=viene en

=viene en Pa

=viene en

⁄

; √

SALIDA DEL FLUJO DE GAS

Velocidad teórica del combustible a la salida del calibre:

√

La velocidad real de salida, sin tener en cuenta la contracción del chorro es:

√

Dónde:

=es el coeficiente de velocidad que considera las pérdidas de salida del combustible

Considerando la contracción del chorro la cantidad de combustible que

pasa por el calibre (en

⁄ ) es:

= 0,97-0,98

√

(2.13)

(2.14)

√

(

) √

M.S.JÓVAJ, Motores del Automóvil, editorial MIR Moscú 1982, Pág. 281

Entonces tenemos:

Coeficiente de depende de la estructura del calibre, así como la caída de presiones que condiciona la salida del combustible , además varia bruscamente al cambiar la relación entre el rango del calibre (l) y el diámetro (d).

Figura 8: Variación de coeficiente en función de la relación l/d

FUENTE: M.S.JÓVAJ, Motores del Automóvil, editorial MIR Moscú 1982, Pág. 282 (anexo 3)

;

Para la densidad del GLP:

Entonces:

√

√

(

) √

√

8 √

( 9 8 )

√ * N

√

(

) √

8 ;5 √ ( 9 8 )

* 4

(2.15)

(2.16)

(2.17)

(FLUJO FIJO)

9 ;6

√ * N

8 9 ;6 √ 9 8 * 10

(FLUJO VARIABLE)

Flujo combinado de combustible y aire:

Partiendo de los valores que se calculan de en base de las anteriores ecuaciones puede así determinarse el coeficiente de exceso de aire:

√

√ ;

En los motores de combustión interna el oxígeno necesario para la combustión se encuentra en el aire que se introduce al cilindro durante el proceso de admisión. Considerando que el contenido de masa de oxígeno en el aire es aproximadamente del 23% y un volumen del 21%, obtendremos la cantidad teórica del aire necesaria para la combustión de 1 Kg. de combustible.

En donde:

8

8

O en kmol.

(2.18)

Para el GLP AGIP gas = 70% propano 30% butano

8

8

8

8 8

33,6 gr o 0,0336 kg

7,002gr o 0,007 kg

Entonces:

8

8

8

8

8

8

9

9

9

DENSIDAD DEL BIOGÁS:

8

Fuente: datos consultados y encontrados el 17/09/2013 disponible en la web: http://www.textoscientificos.com/energia/biogas

Área del conducto en el difusor:

9 ;

9 ; 8

8

;5

√ * N

√

(

) √

(2.19)

8 ;5 √ 8 ( 8 9 8 )

* 4

(FLUJO FIJO)

9 ;6

√ * N

8 9 ;6 √ 8 ( 8 9 8 )

* 10

(FLUJO VARIABLE)

8

8

(2.20)

DATOS PARA FLUJO FIJO

Tabla 2.4. Datos Obtenidos del Mezclador Fijo

DATOS PARA FLUJO VARIABLE

Tabla 2.5. Datos Obtenidos del Mezclador Variable