MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
INTRODUCCIÓN
El motor de combustión interna
ha evolucionado mucho desde los inicios hasta el día de hoy, desde los
comienzos de esta tecnología donde nadie apostaba por él, debido a que la
máquina de vapor era más competente, hasta el día de hoy donde es el motor más
utilizado del mundo para el transporte.
CICLO OTTO DE 2 TIEMPOS
1er tiempo: Admisión –
compresión: Cuando el pistón está en el punto más bajo, es decir en
el Punto Muerto Inferior (PMI), empieza el proceso de admisión. La lumbrera de
admisión deja pasar el carburante (aire y combustible) hacia el cilindro. Una
vez aspirado el carburante el pistón va ascendiendo mientras comprime la
mezcla.
2º tiempo: Expansión - escape
de gases: En el momento que el pistón está en el punto más alto, es
decir, el Punto Muerto Superior (PMS), la bujía (en caso del ciclo Otto) hace
saltar una chispa que enciende la mezcla, incrementando la presión en el
cilindro y hace desplazar al pistón hacia abajo. Cuando está a la altura de la
lumbrera de escape, la propia presión de los gases tiende a salir del cilindro,
dejando al cilindro vacío para volver a empezar un nuevo ciclo.
CICLO OTTO DE 4 TIEMPOS
1er
tiempo: Admisión: En el
momento que el pistón está en el punto más alto (PMS), la válvula de admisión
se abre y el propio pistón por el vacío que se crea dentro del cilindro aspira
la mezcla (aire y combustible) hasta llegar al punto más bajo del cilindro
(PMI).
2º
tiempo: Compresión: Después
del ciclo de admisión, el pistón se encuentra en el punto más bajo (PMI), en
este momento la válvula de admisión se cierra y el pistón empieza a ascender
comprimiendo la mezcla hasta llegar al punto más alto del cilindro (PMS)
3er
tiempo: Expansión: Una
vez que en la carrera de compresión se ha comprimido la mezcla, la bujía hace
saltar una chispa y enciende la mezcla, aumentando la presión en el cilindro y
haciendo descender el pistón hacia el punto más bajo (PMI). En esta carrera de
expansión es donde se realiza el trabajo útil.
4º
tiempo: Escape de gases: Cuando
el pistón llega al punto más bajo (PMI), se abre la válvula de escape y el
pistón empieza a ascender empujando los gases quemados hacia el exterior. En el
momento que llega al punto más alto (PMS) la válvula de escape se cierra.
kimerus.com/app/download5783856817/Motores+de+combustion+interna.pdf
CICLO DIESEL DE 4 TIEMPOS
1er
tiempo: Admisión: En el
momento que el pistón está en el punto más alto (PMS), la válvula de admisión
se abre y el pistón aspira aire fresco (a diferencia del ciclo Otto de 4
tiempos) hasta llegar al punto más bajo del cilindro (PMI).
2º
tiempo: Compresión: Después
del ciclo de admisión, el pistón se encuentra en el punto más bajo (PMI), en
este momento la válvula de admisión se cierra y el pistón empieza a ascender
comprimiendo el aire hasta llegar al punto más alto del cilindro (PMS)
3er
tiempo: Expansión: Una
vez que en la carrera de compresión se ha comprimido la mezcla, el inyector se
encarga de inyectar el combustible dentro del cilindro. La propia presión del
aire enciende la mezcla, aumenta la presión en el cilindro y desciende el
pistón hacia el punto más bajo (PMI). En esta carrera de expansión es donde se
realiza el trabajo útil.
4º tiempo: Escape de gases: Cuando
el pistón llega al punto más bajo (PMI), se abre la válvula de escape y el
pistón empieza a ascender empujando los gases quemados hacia el exterior. En el
momento que llega al punto más alto (PMS) la válvula de escape se cierra.
El
motor Diésel de 4 tiempos es la máquina térmica más eficiente de todos los
tiempos, superando al ciclo Otto con creces. Ese rendimiento tan alto se
consigue que al entrar solo aire, la carrera de compresión puede ser mucho más
eficaz comprimiendo mucho más sin problemas de detonación y realizando más
trabajo. En contrapartida la velocidad máxima del motor está muy limitada, ya
que para que se encienda la mezcla hace falta un volumen mínimo de aire.
El combustible utilizado en el
motor Diésel es el aceite pesado o más comúnmente llamado gasoil.
kimerus.com/app/download5783856817/Motores+de+combustion+interna.pdf
ENCENDIDO
El
sistema de encendido es el encargado de encender la mezcla de aire y de
combustible en el momento que se precise.
En
este apartado de sistemas de encendido explicaremos los sistemas que se llevan
a cabo para encender el combustible, tanto en los motores de gasolina como en
los motores Diesel.
En
caso de los motores de gasolina, la mezcla se enciende gracias a la bujía que proporciona
una chispa lo suficiente potente como para emprender la reacción. Sin embargo,
en los motores diesel no hay ningún sistema mecánico que encienda la mezcla,
las propias presiones en el cilindro son lo suficientemente potentes como para
encender el combustible.
El propio sistema de encendido
tiene que controlar el momento en el que la chispa ha de saltar para que se
encienda la mezcla y sea lo más eficaz y factible posible. La combustión se ha
de realizar en el momento que el pistón está en el punto más alto (PMS), aunque
para que la combustión sea más factible se utiliza un avance de encendido que
explicaremos a continuación.
kimerus.com/app/download5783856817/Motores+de+combustion+interna.pdf
SISTEMA DE INYECCIÓN
El
sistema de inyección, al igual que el carburador, es el encargado de mezclar el
aire con la gasolina en las proporciones adecuadas. El nombre de inyección
viene dado porque el combustible es inyectado por un inyector para que sea
mezclado con el aire.
Este
sistema se utiliza desde el comienzo de los motores Diésel, ya que estos no
pueden alimentarse mediante el carburador, necesitan un sistema de inyección
para funcionar.
Los
motores de gasolina que funcionan con carburador, contaminan mucho y consumen
mucho debido a que el carburador no es estable, es decir, la mezcla no es del
todo constante y el funcionamiento va variando según la demanda del motor.
Por eso, en la década de los
90’ los motores de gasolina se vieron también obligados a utilizar sistemas de
alimentación por inyección, que mejorararia mucho en tema de consumos,
contaminación, rendimiento y por supuesto, mayores potencias.
En la actualidad los sistemas
de inyección se ven positivamente afectados por la electrónica, con lo que han
conseguido rendimientos mucho mayores.
kimerus.com/app/download5783856817/Motores+de+combustion+interna.pdf
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
El
sistema de refrigeración es el encargado de retirar el calor en exceso que
genera el motor.
Cualquier
maquina térmica, es decir, cualquier máquina que utilice el calor para realizar
un trabajo, se calienta. Si ese calor generado llega a un exceso, el
funcionamiento del motor no será el adecuado y podría ser perjudicial para el
motor en muchos casos.
En
un motor de combustión interna, la parte del motor que más se calienta es en el lugar donde se produce la
combustión, por eso en los motores Otto y Diésel la culata es la parte del
motor que mejor ha de estar refrigerada, ya que aquí se encuentran los
componentes más cercanos al foco de calor y que alcanzan las mayores
temperaturas (cámara de combustión, válvula de escape, pistón y paredes
interiores del cilindro).
kimerus.com/app/download5783856817/Motores+de+combustion+interna.pdf
SISTEMA DE LUBRICACIÓN
El
sistema de lubricación es el encargado de bañar en aceite todas las piezas
móviles del motor (pistón, biela, cigüeñal, cojinetes, árbol de levas, etc.)
para que éstas, entre otras cosas, puedan moverse libremente y no sean dañadas.
Como
ya hemos dicho, el sistema de lubricación se encarga de bañar en aceite el
motor para que cuando se muevan haya poco rozamiento, de esta manera, si hay
poco rozamiento, también conseguimos un rendimiento mayor y una mayor potencia.
El
líquido utilizado es el aceite. El aceite está más frío mientras fluye por
todas las piezas del motor, de esta manera también actúa como refrigerante del
motor.
En los motores de 4 tiempos se
utilizan los sistemas que vamos a explicar a continuación, sin embargo, en los
motores de 2 tiempos la lubricación se efectúa mediante la mezcla de aceite con
el combustible (generalmente 5% aceite – 95% combustible). Este sistema tiene
un problema con el que hay que tener cuidado, por ejemplo cuando la velocidad
del motor es muy elevada y la apertura del acelerador es mínima, la cantidad de
combustible y por lo tanto de aceite también es mínima, por lo tanto la
lubricación es insuficiente y podemos agarrotar el motor.
kimerus.com/app/download5783856817/Motores+de+combustion+interna.pdf
SISTEMA
DE ENFRIAMIENTO
El
propósito del sistema
de enfriamiento es
mantener el motor
a una temperatura apropiada
durante la operación del motor.
Para
lograr satisfactoriamente este
propósito, el sistema
está previsto de una bomba
de refrigerante, un radiador,
un termostato y un
abanico. Se bombea
el agua refrigerante
dentro del sistema
de enfriamiento dentro del
bloque de cilindros
y la camisa
de agua de
la culata del
cilindro, y se
circula por el
camino del desvío.
Cuando la
temperatura del agua
excede una temperatura
fija, el termostato
se abre y
el agua corre
al radiador, para su enfriamiento. Así, el motor siempre se mantiene en
la temperatura apropiada.
https://sites.google.com/misena.edu.co/aprendiendo-mecanica-diesel-httpwwwmecanicavirtualorg/sistema-de-enfriamiento
PROPULCION
A CHORRO
La propulsión a chorro tiene
como principio básico la presurización de un recipiente el cual contiene algún
elemento llamado masa reactiva, misma que reacciona a la impresión o aplicación
de energía.
El motor “jet” trabaja con os
mismos principios que el cohete: el aire entra por la parte delantera del motor
y es quemado con parafina. El gas que se forma se expande rápidamente y es impulsado
fuera por detrás de los motores en un chorro que impulsa el avión hacia adelante
con gran fuerza.
https://prezi.com/bjswzjhw5ajy/propulsion-a-chorro-motor-de-reaccion/
Turbinas de gas y turborreactores
Las
turbinas de gas y los turborreactores son también considerados motores de
combustión interna. Este motor es mucho más sencillo que cualquier otro motor
de combustión interna y su funcionamiento también lo es. Es considerado un
motor de combustión interna porque la combustión ocurre dentro del motor y
porque las fases son parecidas a los demás motores.
Primeramente
el compresor recoge el aire del exterior (fase 1 de admisión). El compresor
(movido por la turbina 1 -T1-) presiona el aire para meterlo en la cámara de
combustión (fase 2 de compresión). Después se enciende el combustible mezclado
con aire que ha enviado el compresor y esos gases se expanden por la primera
turbina y más tarde por la segunda turbina. La presión de esos gases hace mover
a las dos turbinas y éstas últimas mueven un cigüeñal o eje motor (fase 3 de
expansión). Finalmente los gases salen al exterior (fase 4 de escape de gases).
El funcionamiento de la
turbina de gas es idéntico a los turbo-compresores utilizados en los motores
alternativos a pistón para comprimir el aire de admisión. La turbina de gas
tiene un alto rendimiento térmico, es decir con poco combustible es capaz de
entregar una gran potencia. Con una pequeña turbina de gas podemos entregar
potencias mucho mayores que cualquier otro motor de combustión interna. En
contrapartida, la turbina de gas para que entregue esa gran potencia, necesita
un régimen de giro muy alto, por lo tanto en arrancadas es un motor muy débil.
También a estas turbinas les cuesta mucho cambiar de régimen lo que no dejaría
efectuar grandes aceleraciones a pequeñas velocidades.
kimerus.com/app/download5783856817/Motores+de+combustion+interna.pdf
