El consumo de combustible específico del freno ( BSFC ) es una medida de la eficiencia de combustible de cualquier motor primario que quema combustible y produce potencia de rotación o de eje. Por lo general, se usa para comparar la eficiencia de los motores de combustión interna con la salida del eje.
Es la tasa de consumo de combustible dividida por la potencia producida. También se puede considerar como un consumo de combustible específico de la potencia , por esta razón. BSFC permite comparar directamente la eficiencia de combustible de diferentes motores.
El cálculo BSFC (en unidades métricas)
Para calcular BSFC, use la fórmula
dónde:
- es la tasa de consumo de combustible en gramos por segundo (g / s)
- es la potencia producida en vatios donde (W)
- es la velocidad del motor en radianes por segundo (rad / s)
- es el par motor en newton metros (N⋅m)
Los valores anteriores de r ,, y puede medirse fácilmente mediante instrumentación con un motor montado en un banco de pruebas y una carga aplicada al motor en funcionamiento. Las unidades resultantes de BSFC son gramos por julio (g / J)
Normalmente, el BSFC se expresa en unidades de gramos por kilovatio-hora (g / (kW⋅h)). El factor de conversión es el siguiente:
- BSFC [g / (kW⋅h)] = BSFC [g / J] × (3.6 × 10 6 )
La conversión entre unidades métricas e imperiales es:
- BSFC [g / (kW⋅h)] = BSFC [lb / (hp⋅h)] × 608,277
- BSFC [lb / (hp⋅h)] = BSFC [g / (kW⋅h)] × 0,001644
La relación entre los números de BSFC y la eficiencia
Para calcular la eficiencia real de un motor se requiere la densidad de energía del combustible que se utiliza.
Los diferentes combustibles tienen diferentes densidades de energía definidas por el poder calorífico del combustible. El valor calorífico inferior (LHV) se utiliza para los cálculos de eficiencia del motor de combustión interna porque el calor a temperaturas inferiores a 150 ° C (300 ° F) no se puede utilizar.
Algunos ejemplos de valores caloríficos más bajos para los combustibles de vehículos son:
Por lo tanto, la eficiencia de un motor diesel = 1 / (BSFC × 0.0119531) y la eficiencia de un motor de gasolina = 1 / (BSFC × 0.0122225)
El uso de números BSFC como valores operativos y como estadística promedio de ciclo.
Cualquier motor tendrá diferentes valores de BSFC a diferentes velocidades y cargas. Por ejemplo, un motor alternativo alcanza la máxima eficiencia cuando el aire de admisión no está estrangulado y el motor está funcionando cerca de su par máximo. Sin embargo, la eficiencia que a menudo se informa para un motor en particular no es su eficiencia máxima sino un promedio estadístico del ciclo de economía de combustible . Por ejemplo, el valor promedio de ciclo de BSFC para un motor de gasolina es 322 g / (kW⋅h), lo que se traduce en una eficiencia del 25% (1 / (322 × 0.0122225) = 0.2540). La eficiencia real puede ser más baja o más alta que el promedio del motor debido a las diferentes condiciones de operación. En el caso de un motor de gasolina de producción, el BSFC más eficiente es de aproximadamente 225 g / (kW⋅h), lo que equivale a una eficiencia termodinámica del 36%.
Se muestra un mapa iso-BSFC (diagrama de isla de combustible) de un motor diesel. El punto óptimo en 206 BSFC tiene una eficiencia del 40,6%. El eje x es rpm; El eje y es BMEP en bar (bmep es proporcional al par )
La importancia de los números BSFC para el diseño y la clase del motor
Los números de BSFC cambian mucho para los diferentes diseños de motores, la relación de compresión y la potencia nominal. Los motores de diferentes clases, como los motores diésel y de gasolina, tendrán números BSFC muy diferentes, que van desde menos de 200 g / (kW⋅h) (diésel a baja velocidad y alto par) hasta más de 1.000 g / (kW⋅h) (turbohélice a bajo nivel de potencia).
Ejemplos de valores de BSFC para motores de eje
La siguiente tabla toma valores como ejemplo para el consumo específico de combustible de varios tipos de motores. Para motores específicos, los valores pueden diferir y a menudo difieren de los valores de la tabla que se muestran a continuación. La eficiencia energética se basa en un valor calorífico inferior de 42,7 MJ / kg (84,3 g / (kW⋅h)) para el combustible diésel y el combustible para aviones , 43,9 MJ / kg (82 g / (kW⋅h)) para la gasolina.
kW | hp | Año | Motor | Tipo | Solicitud | lb / (hp⋅h) | g / (kW⋅h) | eficiencia |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
48 | 64 | 1989 | Rotax 582 | gasolina, 2 tiempos | Aviación , Ultraligero , Eurofly Fire Fox | 0,699 | 425 [1] | 19,3% |
321 | 431 | 1987 | PW206B / B2 | turboeje | Helicóptero , EC135 | 0.553 | 336 [2] | 24,4% |
427 | 572 | 1987 | PW207D | turboeje | Helicóptero , Bell 427 | 0.537 | 327 [2] | 25,1% |
500 | 670 | 1981 | Arrius 2B1 / 2B1A-1 | turboeje | Helicóptero , EC135 | 0.526 | 320 [2] | 25,6% |
820 | 1.100 | 1960 | PT6 C-67C | turboeje | Helicóptero , AW139 | 0,490 | 298 [2] | 27,5% |
958 | 1,285 | 1989 | MTR390 | turboeje | Helicóptero , Tigre | 0.460 | 280 [2] | 29,3% |
84,5 | 113,3 | 1996 | Rotax 914 | gasolina, turbo | Aviación , Aviones deportivos ligeros , WT9 Dynamic | 0.454 | 276 [3] | 29,7% |
88 | 118 | 1942 | Lycoming O-235-L | gasolina | Aviación , Aviación general , Cessna 152 | 0.452 | 275 [4] | 29,8% |
1,799 | 2,412 | 1984 | RTM322 -01/9 | turboeje | Helicóptero , NH90 | 0,420 | 255 [2] | 32,1% |
63 | 84 | 1991 | Motor GM Saturn I4 | gasolina | Coches, Saturn S-Series | 0,411 | 250 [5] | 32,5% |
150 | 200 | 2011 | Ford EcoBoost | gasolina, turbo | Coches, Ford | 0.403 | 245 [6] | 33,5% |
300 | 400 | 1961 | Lycoming IO-720 | gasolina | Aviación , Aviación general , PAC Fletcher | 0.4 | 243 [7] | 34,2% |
7.000 | 9.400 | 1986 | Rolls-Royce MT7 | turbina de gas | Aerodeslizador , SSC | 0.3998 | 243,2 [8] | 34,7% |
2.000 | 2700 | 1945 | Ciclón dúplex Wright R-3350 | gasolina, turbocompuesto | Aviación , aviación comercial ; B-29 , Constelación , DC-7 | 0.380 | 231 [9] | 35,5% |
57 | 76 | 2003 | Toyota 1NZ-FXE | gasolina | Coche, Toyota Prius | 0.370 | 225 [10] | 36,4% |
550 | 740 | 1931 | Junkers Jumo 204 | diésel de 2 tiempos, turbo | Aviación , Aviación comercial , Junkers Ju 86 | 0.347 | 211 [11] | 40% |
36.000 | 48.000 | 2002 | Rolls-Royce Marine Trent | turboeje | Propulsión marina | 0.340 | 207 [12] | 40,7% |
2,340 | 3,140 | 1949 | Nómada Napier | Compuesto diésel | Motor de avión conceptual | 0.340 | 207 [13] | 40,7% |
165 | 221 | 2000 | Volkswagen 3.3 V8 TDI | Diesel | Coche, Audi A8 | 0.337 | 205 [14] | 41,1% |
2.013 | 2.699 | 1940 | Deutz DZ 710 | Diesel de dos tiempos | Motor de avión conceptual | 0.330 | 201 [15] | 41,9% |
42,428 | 56,897 | 1993 | GE LM6000 | turboeje | Propulsión marina , Generación de electricidad | 0.329 | 200,1 [16] | 42,1% |
130 | 170 | 2007 | BMW N47 2L | Diesel | Coches, BMW | 0.326 | 198 [17] | 42,6% |
88 | 118 | 1990 | Audi 2.5L TDI | Diesel | Coche, Audi 100 | 0.326 | 198 [18] | 42,6% |
620 | 830 | Scania AB DC16 078A | Diesel de 4 tiempos | Generación eléctrica | 0.312 | 190 [19] | 44,4% | |
1200 | 1600 | principios de la década de 1990 | Wärtsilä 6L20 | Diesel de 4 tiempos | Propulsión marina | 0.311 | 189,4 [20] | 44,5% |
3.600 | 4.800 | HOMBRE Diesel 6L32 / 44CR | Diesel de 4 tiempos | Propulsión marina , Generación de electricidad | 0,283 | 172 [21] | 49% | |
4.200 | 5.600 | 2015 | Wärtsilä W31 | Diesel de 4 tiempos | Propulsión marina , Generación de electricidad | 0,271 | 165 [22] | 51,1% |
34,320 | 46,020 | 1998 | Wärtsilä-Sulzer RTA96-C | Diesel de 2 tiempos | Propulsión marina , Generación de electricidad | 0,263 | 160 [23] | 52,7% |
27,060 | 36,290 | MAN Diesel S80ME-C9.4-TII | Diesel de 2 tiempos | Propulsión marina , Generación de electricidad | 0,254 | 154,5 [24] | 54,6% | |
34,350 | 46,060 | MAN Diesel G95ME-C9 | Diesel de 2 tiempos | Propulsión marina | 0,254 | 154,5 [25] | 54,6% | |
605.000 | 811.000 | 2016 | General Electric 9HA | Ciclo combinado | Generación eléctrica | 0,223 | 135,5 (eq.) | 62,2% [26] |
640 000 | 860.000 | 2021 | General Electric 7HA.3 | Ciclo combinado | Generación de electricidad (propuesta) | 0,217 | 131,9 (eq.) | 63,9% [27] |
La eficiencia del turbohélice solo es buena a alta potencia; El SFC aumenta drásticamente para la aproximación a baja potencia (30% P máx. ) Y especialmente en ralentí (7% P máx. ):
Modo | Energía | flujo de combustible | SFC | Eficiencia energética |
---|---|---|---|---|
Ralentí nominal (7%) | 192 caballos de fuerza (143 kW) | 3,06 kg / min (405 libras / h) | 1.282 g / (kW⋅h) (2.108 libras / (hp⋅h)) | 6,6% |
Aproximación (30%) | 825 caballos de fuerza (615 kW) | 5,15 kg / min (681 libras / h) | 502 g / (kW⋅h) (0,825 libras / (hp⋅h)) | 16,8% |
Crucero máximo (78%) | 2.132 caballos de fuerza (1.590 kW) | 8,28 kg / min (1.095 libras / h) | 312 g / (kW⋅h) (0,513 libras / (hp⋅h)) | 27% |
Escalada máxima (80%) | 2.192 caballos de fuerza (1.635 kW) | 8,38 kg / min (1108 libras / h) | 308 g / (kW⋅h) (0,506 libras / (hp⋅h)) | 27,4% |
Max contin. (90%) | 2.475 caballos de fuerza (1.846 kW) | 9,22 kg / min (1220 libras / h) | 300 g / (kW⋅h) (0,493 libras / (hp⋅h)) | 28,1% |
Despegue (100%) | 2.750 caballos de fuerza (2.050 kW) | 9,9 kg / min (1310 libras / h) | 290 g / (kW⋅h) (0,477 libras / (hp⋅h)) | 29,1% |
Ver también
- Economía de combustible en automóviles
- Conducción energéticamente eficiente
- Sistemas de gestión de combustible
- Gestión de combustible marino
- Consumo de combustible específico de empuje
Referencias
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- ^ "GE presenta una nueva turbina de gas de clase H, y ya tiene un primer pedido" . 2 de octubre de 2019.
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Otras lecturas
- Tipos de motores alternativos
- HowStuffWorks: cómo funcionan los motores de los automóviles
- Motores alternativos en infoplease
- Piston Engines Comisión del Centenario de Vuelo de EE. UU.
- Efecto de EGR en el gas de escape de temperatura y la opacidad de escape en los motores de encendido por compresión
- Heywood JB 1988 Formación y control de contaminantes. Fundamentos del motor de combustión interna Int. edn (Nueva York: Mc-Graw Hill) págs. 572–577
- Estudios de pozo a rueda, valores de calentamiento y principio de conservación de energía
- Mapas ejemplares para motores de automóviles comerciales recopilados por usuarios del foro de ecomodder