Mechanical engine proyec 2013
Descargar como DOCX, PDF0 recomendaciones293 vistas
El documento describe un proyecto de investigación cuyo objetivo es modificar los motores de dos tiempos para hacerlos más eficientes y menos contaminantes. El proyecto propone reemplazar el método actual de alimentación de combustible por inyección eléctrica controlada por el kilometraje y cambiar los aceites minerales por aceites sintéticos o naturales para reducir la contaminación y mejorar el rendimiento del motor. Los estudiantes investigarán cómo adaptar inyectores electrónicos al cilindro y modificar la entrada de combustible para lograr una combust
Mechanical engine proyec 2013
- 2. MECHANICAL ENGINE OSORIO CAÑAS HENRRY ACOSTA SALDARRIAGA NICOLAS RESTREPO SANTAMARIA DANIEL INSTITUCIÓN EDUCATIVA COLEGIO LOYOLA PARA LA CIENCIA Y LA INNOVACIÓN MEDELLIN 2013
- 3. MECHANICAL ENGINE GRADO GRUPO 9° 1 Nombre de los investigadores Roles Dirección electrónica Osorio Cañas Henry Líder Yenry55@gmail.com Acosta Saldarriaga Nicolás Comunicador nico.acosta1996@gmail.com Restrepo Santamaría Daniel Vigía mortaldrako@gmail.com Nombre del profesor asesor: categoría línea de investigación área temática Ingeniería mecánica Ingeniería automotriz Mecánica industrial - Tutor (asesor externo- adulto responsable administrativo para el manejo de recursos financieros y físicos):
- 4. duración del valor del aporte externo aporte proyecto proyecto institucional 3 años N/A N/A N/A - ¿el proyecto es continuación de una propuesta presentada anteriormente?: Sí No X ¿Cuál es la innovación? Por lo general la innovación de este proyecto seríael de sacar nuevo lasmotos dos tiempos y mejorarle el método de combustión por medio de la adaptación de tres inyectores electrónicos, que trabajarían por medio del kilometraje; y el remplazo de los dos aceites minerales, por aceites naturales o sintéticos.
- 5. MECHANICAL ENGINE Título completo del MechanicalEngine proyecto Selección del área temática más cercana a su proyecto de investigación Bioquímica y Ciencias Ciencias animales Ciencias y tecnologías x Biología celular y ambientales de la información y molecular y gestión comunicación ambiental Ciencias de las Ciencias Ciencias planetarias Ciencias Químicas plantas matemáticas y de la tierra Ciencias sociales Energía y Física y astronomía Ingeniería Eléctrica y y del transporte Mecánica comportamiento Ingeniería de Medicina y Microbiología Robótica materiales y ciencias de bioingeniería la salud Servicios x Otra. Públicos Indique cuál Selección de la categoría en la que considera que se inscribe el proyecto de investigación Proyectos de Proyectos de Proyectos de Proyectos de X Demostración Investigación Desarrollo tecnológico Servicios Públicos científica Nombre y grado del investigador principal (Estudiante que asume el Henry Osorio Cañas papel de investigador principal) tel:4713165 Teléfono y dirección electrónica del investigador principal yenry55@gmail.com Documento de identidad del 98030755286 investigador principal Nombre de los coinvestigadores (estudiantes que hacen parte de la Nicolás Acosta Saldarriaga investigación) Teléfono y dirección nico.acosta1996@gmail.com electrónica de los coinvestigadores tel:471-31-65 Datos del docente WILIAM acompañante en la IE: (nombre, área, dirección Química y Física electrónica)
- 6. Institución Educativa, Colegio, Organización a la Ins. Edu. Colegio Loyola para la ciencia y la que pertenecen los innovación estudiantes Nombre del asesor científico y universidad, empresa o Colegio Loyola y Sena institución a la que se encuentra vinculado Nombre del adulto William responsable de administrar los recursos asignados al Paola proyecto Duración del proyecto (en 3 años meses) Valor total del proyecto N/A Aportes económicos por personas o entidades distintas a la Feria de la N/A ciencia, la tecnología y la innovación de Medellín Indicar si este proyecto ha sido presentado o hace parte N/A de otros programas de investigación escolar Indicar si este proyecto es continuación de un proyecto que haya participado de la NO Feria de la ciencia, la tecnología y la innovación de Medellín
- 7. RESUMEN El ciclo del motor de 2 -tiempos se efectúa en dos recorridos del pistón, es decir con una sola vuelta del cigüeñal. Los volúmenes situados arriba y abajo del pistón son utilizados y las diferentes fases del ciclo se desarrollan simultáneamente en dos sitios. No existen válvulas. Quien hace la distribución son las lumbreras de escape en el cilindro, que el pistón abre o cierra a lo largo de sus desplazamientos. El rendimiento del motor de 2-tiempos en teoría es dos veces más elevado que el del motor 4-tiempos pues permite un recorrido eficaz en cada trayecto del cigüeñal, el motor 4-tiempos realiza un recorrido en cada dos revoluciones. Sin embargo, la simultaneidad de las operaciones de admisión y de escape disminuye mucho su eficacia. El propósito es el de modificar el método de alimentación del combustible de las 2- tiempos de tal forma que consuma menos combustible y tenga mejor rendimiento, también se le instalaran tres inyectores electrónicos (aire, combustible e hidrogeno) por los cuales pasaran solo lo necesario. Hasta el momento todas las motos gastan en combustible y aceite en aseso lo cual representa una contaminación muy elevada al medio ambiente, ya que el combustible tras no ser bien conbustionado se convierte en CO2y el aceite al desecharse erróneamente causa el daño de terrenos, fauna y en el agua hace una capa que ahoga a los peces. Conscientes que debemos ayudar a mejorar las condiciones ambientales de nuestro planeta y en cualquier momento el agua puede escasearse, proponemos modificar las motos dos tiempos (por ser más abundantes y contaminantes), por alimentación continua de inyección eléctrica controlada por el kilometraje y cambiar los lubricantes por uno sintético especializado. Con la realización de este proyecto queremos contribuir a disminuir la contaminación ambiental y aprovechar una de las variadas posibilidades que nos ofrece la naturaleza y la tecnología para cuidar de tal. Si logramos modificar y cambiar el modo de alimentación por inyección eléctrica y el aceite, por aceites sintéticos habrá menor contaminación y mas aprovechamiento del combustible fósil.
- 8. PREGUNTA DE INVESTIGACION ¿Cómo lograr que las motos dos tiempos sean más eficaces y menos contaminantes?
- 9. JUSTIFICACION Se realizó este proyecto por la gran problemática ambiental por la que está atravesando nuestro planeta, especialmente por la contaminación CO2 que producen las motos dos tiempos. Este proyecto se realizara con el fin de mejorar el rendimiento de la moto y para reducir su contaminación, porque se ha visto que las motos tienen contaminan mucho y el lubricante que le echan también contaminan, vamos a hacer un lubricante que sea ecológico usando grasa vegetal para evitar la contaminación y sea más efectivo a la hora de aplicarlo
- 10. PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA En el mundo hay millones de motos, la mayoría son dos tiempos, las cuales son muy contaminantes y derrochadoras de combustible, fuera de utilizar dos aceites, lo que no solo contamina la capa de ozono si no también los terrenos selváticos y la fauna de la misma, también en el agua produce una película impermeable, que impide la adecuada oxigenación y que puede asfixiar a los seres vivos que allí habitan; fuera que un litro de aceite contamina un millón de litros de agua. Descripción del problema ANTECEDENTES DEL PROBLEMA El uso de las motos es cada vez más frecuente que se ha ido convirtiendo en un medio de transporte muy cotidianoen la actualidad. Para que estasfunciones es indispensable el uso de combustibles y aceites para poder trabajar el motor. Estos motores son muy contaminantes y destrozones por lo que causa mayor contaminación y menos rendimiento causando así mas desperdicio de estos recursos. En el desarrollo del presente proyecto se plantea una alternativa más ecológica empleando inyectores electrónicos por medio del kilometraje y el uso de lubricantes naturales o sintéticos especializados.
- 11. OBJETIVO GENERAL Modificar el motor dos tiempos para optimizarlo y sea más ecológico. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Ampliar conocimientos sobre el método científico y el proceso práctico, además de temas relacionados con la modificación del lubricante. Dar a conocer los beneficios que ofrece el aceite natural y los inyectores a la comunidad. Hacer un inyector controlado por el kilometraje de la moto Adaptar los inyectores al cilindro Modificar la entrada de los aceites o lubricantes naturales. Crear un lubricante natural.
- 12. METODOLOGIA Para la realización de este proyecto se aplicará el Método científico complementado con el experimental, ya que ambos métodos se complementan para desarrollar la investigación y para dar unamejor solución al problema y a la necesidad planteada, también trabajaremos con la física (mecánica, mecánica de fluidos,termodinámica y mecánica estadística) Se propone que para un futuro que la producción del aceite y las motos dos tiempos vuelvan hacer una de las de mayor venta y mayor rendimiento.
- 13. INYECTORES Y SISTEMAS DE INYECCIÓN INYECTOR Componente del sistema de inyección encargado de la inyección del combustible al interior del cilindro o al conducto de admisión del mismo o a la cámara de pre combustión en el caso de los motores diesel. El inyector es el encargado de pulverizar en forma de aerosol la gasolina procedente de la línea de presión dentro del conducto de admisión, es en esencia una refinada electroválvula capaz de abrirse y cerrarse muchos millones de veces sin escape de combustible y que reacciona muy rápidamente al pulso eléctrico que la acciona. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN Este sistema consta fundamentalmente de una bomba de desplazamiento positivo con capacidad para inyectar cantidades variables de combustible dada por un diseño especial de los émbolos y con un émbolo por inyector o cilindro del motor. El otro componente importante es el inyector propiamente dicho encargado de la inyección directamente en la cámara de combustión (inyección directa) o en una cámara auxiliar (inyección indirecta). FUNCIÓN DEL INYECTOR La función es la de producir la inyección de combustible líquido finamente pulverizado en el momento indicado y en la cantidad justa de acuerdo al régimen de funcionamiento del motor. De acuerdo a la secuencia de encendido de un motor, el inyector, inyecta cierta cantidad de combustible a alta presión y finamente pulverizado en el ciclo de compresión del motor, el cual, al ponerse en contacto con el aire muy caliente, se mezcla y se enciende produciéndose la combustión. PARTES DEL INYECTOR Las partes fundamentales que componen el inyector son: Portatobera. Tobera. Tuerca de tobera. Tuerca de tapa. Vástago. Conexión para retorno. Resorte. Tuerca de ajuste del resorte.
- 14. Entrada de combustible FUNCIONAMIENTO DEL INYECTOR Por medio del vástago se transfiere la fuerza del resorte. La presión de atomización se ajusta mediante la tuerca de ajuste del resorte que actúa también como asiento para el mismo. El combustible circula desde la entrada de combustible hasta el conducto perforado ubicado en la portatobera. La punta de la válvula de aguja que asienta contra la parte inferior de la tobera, impide el paso por los orificios de la tobera cuando hay combustible a presión los conductos y galería del inyector, se levanta la aguja de su asiento y se atomiza el combustible en las cámaras de combustión. Una pequeña cantidad de combustible escapa hacia arriba el cual sirve de lubricante entre la aguja y la tobera y también lubrica las otras piezas del inyector antes de salir por la conexión para el tubo de retorno en la parte superior y retorno al tanque. Patrón de atomización:La forma de descarga en los orificios de la tobera del inyector se llama patrón de atomización. Este patrón se determina por características como el número, tamaño, longitud y ángulo de los orificios y también por la presión del combustible dentro del inyector. Todos estos factores influyen en la forma y longitud de la atomización. La tobera. La función de la tobera es inyectar una carga de combustible en la cámara de combustión de forma que pueda arder por completo. Para ello existen diversos tipos de toberas, todas con variaciones de la longitud, número de orificios y ángulo de atomización. El tipo de tobera que se emplee en el motor depende de los requisitos particulares de sus cámaras de combustión. TIPOS DE INYECTORES El inyector puede ser mecánico como ejemplo el inyector de una motorización diesel, o electrónico como en el caso de una motorización gasolina. ACEITES SINTÉTICOS Los lubricantes sintéticos, son productos elaborados o sintetizados por reacción química para producir un fluido de alto peso y estructuras moleculares, de características determinadas. Los fluidos, base utilizada para su formulación, son elaborados de compuestos químicos específicos, muchos de los cuales son sintetizados del petróleo o del carbón. Es importante tener claro que no existe un lubricante sintético típico. La mayoría de las clases son tan diferentes entre sí, como los aceites minerales lo son de los sintéticos. Entre las ventajas de los lubricantes sintéticos sobré los minerales están Mayor estabilidad térmica y a la
- 15. oxidación, mejores características de viscosidad y temperatura, desempeño superior en cuanto a volatilidad y fricción. LA MOTOCICLETA La historia de la motocicleta siempre estará vinculada con el desarrollo de las primeras bicicletas. La bicicleta ha sido la base para las primeras motocicletas y ayudó a darle forma a la historia de estas máquinas motorizadas. En el año 1867 Sylvester Howard Roper inventó la primera máquina que alguno podría reconocer como una motocicleta. Roper, un norteamericano, creó una máquina con motor a vapor de dos cilindros. Estas primeras motocicletas usaban carbón como combustible. Algunos expertos insisten que una máquina de esas características no puede ser tomada como una verdadera motocicleta moderna. Muchos sugieren que la primera motocicleta real fue inventada por Gottlieb Daimler. Este hombre, por supuesto, cobró más fama por su trabajo en automóviles. Por algún tiempo Daimler ha estado trabajando con NicolausAugust Otto, quien era, él mismo, todo un experto en diseñar y construir motores. Daimler tomó uno de los motores de Otto y lo instaló en el marco de madera de una bicicleta. El motor de combustión interna de cuatro tiempos de Otto fue toda una revelación y Daimler lo usó en 1885 en lo que para muchos ha sido la primera motocicleta. Esa compañía fue fundada por William Harley, Arthur Davidson y Walter Davidson. A pesar de la enorme importancia que tiene en el desarrollo temprano de las motocicletas, no se lanzaron a construir motocicletas hasta pasar al menos 20 años luego de que Daimler creara la primera. Harley Davidsons pasó rápidamente a ser conocida como marca por el desarrollo de velocidad y performance, pero los inventores siempre intentaron hacer que las motocicletas fueran usadas con propósitos de transporte. Al día de hoy, Harley Davidson es uno de los grandes íconos de la última centuria.
- 16. FUNCIONAMIENTO El aceite es un líquido que sirve para lubricar las partes metálicas del motor, disminuye la fricción en las partes móviles y de esta manera evita el desgaste. Cuando un motor está bien lubricado reduce el gasto de combustible y aumenta la potencia. El aceite debe cambiarse cada determinado tiempo, porque pierde sus propiedades y se contamina por el uso, cada auto es diferente y hay un aceite adecuado para el mejor rendimiento. De acuerdo del combustible que use tu auto, hay aceites para motores de diesel o de gasolina. Podríamos decir que el aceite, es la sangre de nuestro automóvil. A continuación te doy algunos datos que debes saber a cerca del aceite que usa tú auto, es importante saber qué función juega dentro del motor, cómo lo hace y cada cuándo debe cambiarse el aceite y por qué. Las principales funciones del aceite son: 1.Lubricar mediante la formación de una película entre las piezas móviles disminuyendo la fricción, evitando el desgaste de las piezas 2.Enfriar el motor retirando el calor de los pistones 3.Sellar el espacio entre los pistones y los anillos para mantener la compresión 4.Limpiar el motor eliminando residuos de carbón que puedan formarse dentro de él ¿Por qué cambiar el aceite cada 5,000 km? El aceite al ser expuesto a las altas temperaturas y esfuerzos dentro del motor inicia un proceso de degradación que afecta negativamente las propiedades que le permiten proteger el motor del vehículo. Todos los aceites se degradan y es imposible evitar este proceso. En situaciones normales de trabajo, un aceite convencional mantiene sus propiedades aproximadamente 5,000 km, seguir utilizando el mismo aceite por períodos más largos, pone en riesgo al motor ya que el aceite no es capaz de desempeñar sus funciones efectivamente. Tipos de Aceite. Los aceites de motor son clasificados por el Instituto Americano del Petróleo (API) para definir el tipo de servicio para el que son aptos. Esta clasificación aparece en el envase de todos los aceites y consta de 2 letras: La primera letra determina el tipo de combustible del motor para el que fue diseñado el aceite, utilizándose una "S" para motores a gasolina y una "C" para motores
- 17. diesel. La segunda letra determina la calidad del aceite donde mayor es la letra (en el alfabeto) mejor es la calidad del aceite. Actualmente en motores a gasolina se utilizan la clasificación SJ mientras que en motores diesel la clasificación CH.Los aceites de mayor calidad o más recientes como el SJ pueden ser utilizados en vehículos no tan recientes con especificaciones de aceite inferiores, pero por ningún motivo se deberá utilizar una aceite de calidad inferior al especificado por el fabricante del motor.La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) también clasifica los aceites según su grado de viscosidad. La viscosidad es la resistencia que ofrece un líquido (o gas) a fluir y depende enormemente de la temperatura. En esta clasificación los números bajos indican baja viscosidad de aceite o bien aceites "delgados" como comúnmente se les conoce y número altos indican lo opuesto.En cuanto al grado de viscosidad, existen 2 tipos de aceites: 1. Mono grados: Diseñados para trabajar a una temperatura específica o en un rango muy cerrado de la misma. 2. Multigrados: Los aceites multigrados están hechos con aditivos que permiten mantener sus propiedades lubricantes y de viscosidad en un amplio rango de temperaturas. Aquellos aceites que cumplen los requerimientos de viscosidad a bajas temperaturas (bajo 0°C) se les designan con la letra "W" que indica invierno (Winter). Actualmente los vehículos están diseñados para trabajar con aceites multigrado y no es recomendable utilizar aceite mono grado a menos que el fabricante del motor lo especifique. Aquellos aceites que cumplen los requerimientos de viscosidad a bajas temperaturas (bajo 0°C) se les désigna con la letra "W" que indica invierno (Winter).Al momento de comprar un aceite fíjate muy bien en las leyendas que indican el tipo, esto varía de acuerdo al clima de cada región: - SAE 5W-50: Clima caluroso, con invierno no muy frío- SAE 15W-40: Clima templado; veranos cálidos e inviernos con frío de regular intensidad-SAE 20W-50: Clima extremoso, con cambios de temperatura del calor frío al calor. Este tipo se puede usar todo el año con veranos cálidos e invierno gélido. Hay términos básicos que te ayudarán a elegir el mejor aceite: -Punto de congelación: Indica el punto donde el aceite empieza a fluir. Índice de viscosidad: Indica el grado del cambio en viscosidad en un aceite dentro de una gama de temperaturas. Punto de inflamación: Indica la temperatura a la cual el aceite desprende vapores que pueden prender fuego. Un punto de inflamación bajo ocasiona "quemaduras" en las paredes de los cilindros y pistones.
- 18. Actualmente hay dos tipos de aceites; el mineral y el sintético decide tú mismo cual es el mejor para ti. Al mineral se le agregan aditivos que mejoran el índice de viscosidad que lo hacen la mejor opción para casi todos los motores actuales. De acuerdo a las exigencias, cada vez se utilizan más los aceites sintéticos o semi- sintéticos, que se obtienen principalmente del petróleo. Debes utilizar el que recomiende la marca automotriz. ¿QUE ES Y COMO FUNCIONAN LOS MOTORES? Elmotor de 2 tiemposes, junto almotor de 4 tiempos, un motor de combustión interna con un ciclo de cuatro fases de admisión, compresión, combustión y escape, como los 4 tiempos, pero realizadas todas ellas en sólo 2 tiempos, es decir, en dos movimientos del pistón. En un motor 2 tiempos se produceuna explosión por cada vuelta de cigüeñal mientras que en un motor 4 tiempos se produce una explosión por cada dos vueltas de cigüeñal, lo que significa quea misma cilindrada se genera mayor potencia, pero también unmayor consumo de combustible. Los motores 2 tiempos han ido siendo sustituidos por los 4 tiempos dado sucarácter más contaminantey en motos sólo lo encontramos hoy día enciclomotoresde motores pequeños y en algunasomotocross. Un motor 2 tiempos esmás sencillo y ligeroque un 4 tiempos ya que está compuesto por menos piezas, originariamente no utiliza válvulas de admisión y de escape, son más económicos de fabricar y requieren un menor mantenimiento, pero su mayor régimen de giro les provoca sin embargo un mayor desgaste. La lubricación de un motor 2 tiempos va incluida en la mezcla y junto a la gasolina y el aire se añade aceite, de ahí que al ser quemado sea mucho menos respetuoso con el medio ambiente. Así pues el cárter del cigüeñal está sellado ya que alberga la entrada de la mezcla y las dos caras del pistón entran en acción, la superior para comprimir la mezcla y la inferior para provocar su admisión al cárter. Estos son lospasos de un ciclo 2 tiempos.
- 19. Tiempo 1: ADMISIÓN - COMPRESIÓN En un motor 2 tiempos esel propio pistónel que, con su movimiento, abre la admisión de la mezcla, a la altura del cárter, y el escape de los gases quemados, a la altura de la cámara de combustión. La admisión y la compresión se realizan al mismo tiempo. En el tiempo 1 el pistón va de abajo a arriba, es decir, desde el cárter hacia la culata. En su desplazamiento succiona la mezcla de gasolina, aire y aceite en su parte inferior, mientras que simultáneamente se encarga de comprimir la mezcla de la admisión anterior en la parte superior. Tiempo 2: COMBUSTIÓN - ESCAPE El segundo tiempo comienza con el pistón situado en su punto muerto superior, comprimiendo al máximo la mezcla de gasolina, aire y aceite, lo que hace chocar sus moléculas más rápidamente y aumentar considerablemente la temperatura de la mezcla. Es en ese momento cuandola bujía genera una chispa que incendia la mezclaprovocando su combustión. Esta explosión hace mover violentamente el pistón hacia abajo, transmitiendo el movimiento al cigüeñal a través de la biela, y con ese movimiento deja abierto el escape por donde son liberados los gases recién quemados. Pero hay más, en ese movimiento descendiente el pistón empuja la mezcla nueva que había entrado en su anterior subida, yal bajar transfiere la mezcla del cárter a la cámara de combustión, preparando así el proceso para volver a comenzar de nuevo en el primer tiempo anteriormente descrito. Como ves,un motor de 2 tiempos gira mucho más rápido que uno de 4 tiempos, y aunque su funcionamiento sea un poco más complejo de explicar su funcionamiento es mucho más sencillo
- 20. PROBLEMAS AMBIENTALES En nuestro país, lamentablemente todos los aceites y combustibles de las motos van directos a la tierra, ríos o mares donde causan daños irreparables. Estos elementos son dos de los peores contaminantes por sobre uso de ellos PREGUNTAS RELACIONADAS: La razón por la cual se emprendió este proyecto es el uso constante de estas motos, ya que se necesita para el transporte diario de miles de personas, el uso de este transporte causa mucho contaminación diaria mente por lo que se busca mejor la forma de combustión así logrando disminuir la contaminación. ¿Se puede cambiar la alimentación de combustible por inyección eléctrica? ¿Qué ganaremos al cambiar la alimentación por inyección eléctrica? ¿En qué beneficiala modificación del motor al medio ambiente? ¿En un futuro todos los automóviles podrían funcionar con inyección eléctrica por kilometraje y aceite natural? VIABILIDAD Y FACTIBILIDAD DE LA INVESTIGACIÓN El proyecto será realizado por dos estudiantes de noveno grado del colegio Loyola para la Ciencia y la Innovación, los cuales están muy comprometidos con este trabajo y se han esforzado por impulsarlo y están muy motivados para sacarlo adelante, invertirle tiempo y hacerlo una realidad, para esto es imprescindible contar con el apoyo y orientación de los educadores a cargo. Para el desarrollo de este proyecto se necesitarán recursos financieros que se buscaran por medio de patrocinio y por los padres de los jóvenes.
- 21. CONCLUSIONES Elaceite se demora muchos años para descomponerse, convirtiéndose así en un problema ambiental. Los componentes de los lubricantes para los motores de las motos son altamente contaminantes y requieren de un lugar específico para su disposición final. Los combustibles al no combustionarlos del todo, se convierten en CO2 que es muy contaminante, pero al modificar el cilindro no causara tanto daño ambiental Pretendemos con este proyecto reducir la contaminación ambiental generada por los por los motores dos tiempos de las motos y el alto consumo de combustible. Los elementos de los lubricantes son muy tóxicos.