Rendimiento Energético de un Motor de Combustion MCI.

La Energia util o aprovechable de un motor de combustion interna MCI esta relacionada directamente con todas las perdidas que se brindan en el proceso de operación incluida la combustion , es decir de la energía que ingresa proveniente principalmente del combustible , se derivan una serie de perdidas que en realidad son mas altas que la magnitud de energía util que se puede aprovechar , la energía del combustible , se puede definir como su poder caloríficos SUPERIOR , y este valor depende de cada tipo de combustible  la imagen puede presentar una idea de este evento.

• Las perdidas de energía por combustión incompleta, ya que durante la combustión no se logró quemar completamente el combustible, lo que da lugar a la formación de monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos sin quemar (HC).

• Las perdidas por conducción, convección y radiación, que se producen en un sistema térmico que opera a altas temperaturas como es el caso del motor de combustión interna.

• El calor transferido al agua de enfriamiento, ya que es necesario retirar calor del cilindro con el fin de proteger las propiedades mecánicas de los diferentes elementos del conjunto móvil del motor.

• El calor sensible de los gases a alta temperatura que salen del sistema de escape. Es energía que no se puede aprovechar completamente y sale por el tubo de escape con el flujo de gases.

A continuación comentaremos dos conceptos importantes para un análisis energético de un motor de Combustion, a manera de introducción pero es mucho más amplio el tema , les dejamos la inquietud para que les genere la chispa de la investigación

Potencia de un MCI.

 La potencia obtenida de un motor es llamada comúnmente la potencia al freno bhp o simplemente caballos producidos.  La potencia total desarrollada sobre el émbolo se le conoce como potencia indicada ihp. 

Una parte de la potencia indicada al quemarse el combustible y el aire no aparece como potencia al freno ya que se emplea para vencer la fuerza de fricción en las partes mecánicas y en la expulsión de los gases de escape.  Esta potencia es conocida como potencia de fricción  y se obtiene por la diferencia entre la potencia indicada y la potencia al freno.  Esta es muy difícil de determinar experimentalmente.  

Grafica 1. Potencia indicada, potencia al freno, presión media efectiva y consumos específicos de combustible contra la velocidad del motor[1].

[1] Tomada de: HEYWOOD, John B.  Internal Combustion Engine Fundamentals.

Par torsional y MEP (Presión media efectiva).

Las ecuaciones descritas a continuación, pueden emplearse para el cálculo de la presión media efectiva al freno o la indicada dependiendo de los valores de par torsional al freno o el indicado con que se sustituye.  Los parámetros de la presión media efectiva muestran lo bien que un motor está empleando su tamaño para producir trabajo y por esto, dichos parámetros pueden usarse para propósito de comparación.  Hay que advertir que el par torsional no es un buen índice de calidad ya que depende del tamaño del motor; lo más probable es que los motores mayores produzcan pares torsionales mayores.  No puede un motor ser comparado por su potencia relativa debido a que la potencia depende no sólo del tamaño sino también de la velocidad.

Donde:

 V volumen de desplazamiento (in³).

  número de revoluciones necesarias por cada carrera de potencia .

T Torque o par torsional lbf * in.

Algunas Siglas:

PCS Poder calorífico superior.

PCI Poder calorífico inferior.

mep Presión media efectiva.

MCI Motores de combustion interna.