Actividad 8: Obtención de curvas torque y potencia experimentales en desaceleración libre

Descripción

En esta actividad primero obtendrás los perfiles de velocidad, torque y potencia de un vehículo en desaceleración libre y consecuentemente (segunda parte) confirmarás dichas curvas en pruebas de laboratorio.

Objetivo

Confirmar experimentalmente el perfil de velocidades, torque y potencia de un auto compacto en montaje de laboratorio con motor eléctrico.

Requerimientos

  • Entregable de la tarea 6 y 7.
  • Computadora con software Matlab, Simulink y Advisor.
  • Sala de PC.

Desarrollo

Parte 1: Análisis

  1. Utiliza los datos del auto de tu tarea (Matiz 2014 preferentemente) referentes a:
    1. Área frontal proyectada (A).
    2. Coeficiente de arrastre (Cd).
    3. Peso en vacío (Kerb).
    4. Agrega el peso de dos pasajeros de 75 kg cada uno.
    5. Considera un efecto de inercia rotacional del 2.5% del peso total con los pasajeros.
    6. Utiliza para sus cálculos una densidad del aire de 1.225 kg/m3 y un factor de resistencia al rodamiento de 0.02; diámetro de ruedas 584 mm.
  2. Se pretende obtener el perfil de velocidad del auto cuando éste circula a 50 km/h y el chofer suelta el pedal del acelerador dejándolo que desacelere libremente hasta que se detenga. Considerando las condiciones iniciales de 50 km/h en el instante t=0, utilice el procedimiento discutido en el tema para obtener el perfil de velocidades del automóvil utilizando un incremento de 1 segundo.
  3. Obtén la energía total disipada que necesitará el auto para detenerse.
  4. Utiliza tu tabla anterior para estimar un perfil de fuerza de arrastre equivalente en cada instante de segundo. Esta fuerza deberá contener la suma de la fuerza de resistencia al rodamiento y aerodinámica segundo a segundo.
  5. Utiliza el perfil anterior de fuerza de arrastre equivalente para transformarlo a torque (recuerda que el torque se obtiene multiplicando la fuerza por el radio del neumático).

Parte 2: Laboratorio

  1. Utiliza la curva de torque obtenida para calibrar y simular una descarga mecánica. Deberás tomar en cuenta que la curva de torque obtenida equivale a todo el vehículo, por lo que deberás repartirla por cada rueda (es decir, dividir entre 4).
  2. Arranca el motor del laboratorio hasta un equivalente de 50 km/h en revoluciones por minuto (rpm) que será su velocidad inicial; una vez alcanzada deja que se detenga libremente.
  3. Obtén la curva de velocidades, torque y potencia.
  4. Compara la curva de perfil de velocidades y torque experimentales con las de tus cálculos analíticos ¿Son muy distintas?, ¿sí o no?, ¿por qué?

Criterios de evaluación de la actividad

Criterio

Puntaje

Parte 1

1.

Obtiene el perfil de velocidad

10

2.

Obtiene el perfil de fuerza total de arrastre

10

3.

Obtiene la energía total disipada

10

4.

Obtiene el perfil de torque

10

Parte 2

5.

Obtiene las curvas experimentales

30

6.

Incluye las conclusiones sobre las preguntas solicitadas

30

 

TOTAL

100

Entregable

Documento que incluye resultados sobre perfil de velocidad, perfil de fuerza total de arrastre, energía total, perfil de torque y conclusiones.


Tarea 7: Caracterización de curva de motor eléctrico

Descripción

En esta actividad determinarás la curva en sus dos rangos de velocidad (torque máximo y torque decadente) del motor eléctrico de laboratorio de potencia automotriz.

Objetivo

Determinar las curvas de los dos rangos de operación de un motor eléctrico.

Requerimientos

Resultados de tarea 5 y actividad 6.

Desarrollo

  1. La tabla de especificaciones del motor eléctrico indica la relación torque vs rpm a cuatro diferentes voltajes. Selecciona un voltaje de operación (48, 72, 90, 144).
  2. Realiza una tabla en hoja de cálculo con los puntos de velocidad (rpm) en una primera columna y de torque en una segunda columna.
  3. Agrega un par de coordenadas al principio de tu tabla indicando que el par máximo arranca desde 0 rpm; es decir, la línea de rango de operación del torque máximo tendrá dos pares de coordenadas: (0, torquemáx) y (wmax, torquemáx).
  4. Haz una gráfica de Velocidad w (rpm) vs Torque (Nm), verás que después de la coordenada de la velocidad máxima para torque máximo, el torque comienza a descender, esta curva se entenderá como el segundo rango de operación.
  5. Interpón linealmente dicha curva considerando los puntos al inicio (wmax, torquemáx) y al final (wf, torquef) para obtener una curva del tipo:

    6. Donde:

    T : torque de la curva
    m : pendiente de la curva relativa a torque velocidad.
    T0 : punto de cruce de curva con el eje vertical.

  6. Asegura los parámetros obtenidos sustituyendo datos de tu tabla y confirmando que obtienes los mismos resultados.

Criterios de evaluación de la actividad

Criterio

Puntaje

1.

Realiza gráfica de velocidad vs torque (paso 4)

10

2.

Realiza gráfica de velocidad vs torque (paso 5)

70

3.

Incluye confirmación de resultados en hoja de cálculo

20

 

TOTAL

100

Entregable

Documento que incluye gráfica de velocidad vs torque y confirmación de resultados.