Este laboratorio está equipado para asistir didácticamente a las cátedras de Máquinas Alternativas, y Turbomáquinas. Cuenta con diversos elementos didácticos siendo los mas importantes un banco de pruebas de motores de combustión interna alternativos y una turbina de gas de pequeñas dimensiones totalmente operativa diseñada y construida en nuestra Universidad.
Se trabaja con una fuerte vinculación con el área de Ingeniería Electrónica de nuestra Facultad lo que permite desarrollar equipos y soft de captura y tratamiento de señales, como por ejemplo vibraciones y presión instantánea en la cámara de combustión.
Ésta es una herramienta diseñada y construida por el Departamento de Ingeniería Mecánica que permite obtener el ciclo indicado real del motor mediante un sensor colocado dentro de la cámara de combustión.
Este sensor es el responsable de medir la presión y otro senro (codificador angular o "encoder") determina la posición del cigüeñal, estos están conectados a una placa de adquisición, la cual digitaliza las señales sensadas e introduce la información a una PC a través de un software que procesa, construye y visualiza los diagramas del ciclo abierto y cerrado.
Por cada muestra que se toma, el operador determina la cantidad de ciclos sucesivos que desea observar. Estoy proporciona la posibilidad de compararlos y ver su regularidad.
Para colocar el sensor de presión debe perforarse la tapa de cilindros en el lugar correcto, esto no inutiliza la tapa ya que cuando no se realizan mediciones se coloca un tapón que permite mantener el cielo de la tapa prácticamente original. En motores industriales de gran tamaño, es usual que el fabricante haya previsto conexiones para sensores de presión que además poseen válvulas por lo que se puede colocar el sensor con el motor en funcionamiento. En motores pequeños, el sensado de presión no suele hacerse con fines de diagnóstico para mantenimiento predictivo sino que se implementa como herramienta de investigación y desarrollo.
El sensor de posición angular debe colocarse solidariamente a la polea de cigüeñal para que éste informe la posición del pistón, también es referenciada la posición angular del encendido con un sensor que es capaz de detectar el salto de chispa.
Esta es una turbina diseñada y construida por el Departamento de Ingeniería Mecánica, este trabajo se realizó en el marco del Proyecto Final por alumnos de la carrera.
Está construida utilizando un turbo compresor de motor de camión marca Garrett modelo M24. El aire es comprimido por el turbocompresor y al salir ingresa a una cámara de combustión en la cual se produce la llama debido a la presencia de combustible y del aire. Posteriormente, los gases se expanden en una turbina que está solidariamente conectada al mismo eje del turbocompresor. La turbina tiene capacidad de generar mas potencia que la necesaria para accionar el compresor por lo que podría entregar una potencia útil en el eje de 18 KW.
En caso de no extraerse potencia del eje puede realizarse una expansión a la atmósfera generando un chorro de gases a gran velocidad. Este fenómeno genera empuje y es el principio básico de los motores de turbo reacción aeronáuticos (motores jet).
El uso de hidrógeno como combustible es un alternativa a los serios problemas de contaminación que afronta la humanidad. El hidrógeno quemado dentro del motor genera básicamente vapor de agua como producto de combustión que es desechado por el escape. En caso de utilizar hidrógeno obtenido de electrólisis del agua, el ciclo es ecológicamente sustentable ya que el agua generada por la combustión es equivalente a la utilizada en el proceso de obtención del hidrógeno.
La adaptación de un motor convencional para que pueda utilizar hidrógeno involucra modificaciones de importancia en el sistema de alimentación que debe ser adaptado a las características específicas de este combustible. Si se pretende obtener una potencia similar a la que el motor entrega utilizan hidrocarburos, debe desarrollarse un sistema de inyección electrónica de combustible sincronizada.
La Facultad de Ingeniería de la UNPSJB decidió incursionar en la investigación de este tipo de motores y para ello implementó una serie de equipos y dispositivos que permiten desarrollar las actividades experimentales asociadas a dicha investigación. Para esto, se adecuo un pequeño motor monocilíndrico de 337 centímetros cúbicos modificando sus sistemas de control de potencia, diseñando un sistema de inyección específico para las nuevas condiciones de operación y construyendo un banco dinamométrico eléctrico adaptado a las necesidades específicas de los ensayos a realizar.
Se realizaron modificaciones en la tapa de cilindro para poder sensar la presión instantánea del ciclo y se realizaron las correspondientes mediciones de prestaciones del motor adaptado.
Informe completo del Motor de hidrógeno
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