8/19/2019 El Motor Atmosférico

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El Motor Atmosférico

Para la alimentación de motor de pistones, se utiliza la presión atmosférica. Es decir, a medida que

el pistón se desplaza en carrera de admisión, la presión atmosférica empuja el aire mezclado con

gasolina hacia el interior del cilindro para llenar el espacio generado. La velocidad que alcanza el gas

para llenar el cilindro depende absolutamente de la presión atmosférica. Si la presión atmosférica

es mayor, la fuerza con que será empujado el gas hacia el interior del cilindro también será mayor.

Aire y Presión Atmosférica

La atmósfera se compone de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y concentraciones menores de

dióxido de carbono, argón, neón, helio, criptón, xenón, hidrógeno, metano, óxido nitroso, ozono y

vapor de agua. Cuando la presión atmosférica es mayor entonces el número de moléculas de

oxígeno contenidas, por ejemplo en un litro, también es mayor. La mayor concentración de oxígeno

por unidad de volumen permite quemar más combustible a la vez, por lo cual el motor aumenta su

rendimiento volumétrico, genera más fuerza motriz y desarrolla mayor potencia. 

Sobrealimentación de Motor

El motor de pistones también funciona con presiones superiores a la atmosférica. Para lograr

mayor rendimiento volumétrico la alimentación de motor se puede realizar con un turbo cargador.

Este equipo empuja el aire de alimentación con una fuerza superior a la presión atmosférica. Como

consecuencia se obtiene un motor capaz de quemar más gasolina, desarrollar más potencia

y alcanzar mayor número de revoluciones.

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El motor de gasolina es un motor alternativo, de combustión interna,con encendido por chispa, de cuatro tiempos, que convierte la energíaquímica que contiene el combustible en energía cinética.

El proceso se inicia con la mezcla homogénea de gasolina y aire fuera

de la cámara de combustión en un elemento llamado carburador. Lamezcla obtenida se hace llegar a dicha cámara, donde es comprimida.La combustión se inicia por un sistema de encendido externo al motor(bujía) de control temporizado. En el interior del cilindro se inflama yquema la mezcla de aire y gasolina. El calor generado por lacombustión provoca un incremento en la presión de los gases,previamente comprimidos originando un trabajo mecánico a travésdel pistón,  la biela y el cigüeñal.  Los gases quemados sonexpulsados por el tubo de escape y son sustituidos por una nuevaporción de mezcla tras cada carrera de combustión, todo ello seproduce según el principio de los cuatro tiempos.

Un ciclo Otto es unaaproximación teórica alcomportamiento de un motor deencendido por bujía o deexplosión. Se representa en undiagrama p-V como en la figuraadjunta. Siendo sus fases lassiguientes:

 

Admisión (1). El pistóndesciende con la válvula deadmisión abierta, aumentando lacantidad de mezcla (aire ycombustible) en la cámara.(Expansión a presión constantepuesto que al estar la válvulaabierta la presión es igual a laexterior). E-A.

  Compresión (2). El pistón

asciende comprimiendo la mezcla, ambas válvulas permanecen cerradas(Comprensión adiabática). A-B.

  Combustión. Con el pistón en el punto muerto superior, salta la chispa dela bujía, que inicia la combustión de la mezcla a volumen prácticamenteconstante (ya que al pistón no le ha dado tiempo a bajar). B-C.

Imagen 7. laplace. Copyright 

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  Expansión (3). Debido a la combustión se produce un ascenso brusco detemperatura que empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él,las válvulas continúan cerradas. (Expansión adiabática). C-D.

  Escape (4). Se abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujadopor el pistón a una temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido porla misma cantidad de mezcla fría en la siguiente admisión. El sistema esrealmente abierto, pues intercambia masa con el exterior. No obstante,dado que la cantidad de aire que sale y la que entra es la misma podemos,desde el punto de vista del balance energético, suponer que es el mismoaire, que se ha enfriado. Este enfriamiento ocurre en dos fases. Cuando elpistón se encuentra en el punto muerto inferior, el volumen permaneceaproximadamente constante D-A.

  Cuando el pistón empuja el aire hacia el exterior, con la válvula abierta, A-E, cerrando el ciclo.

Para que se produzca un ciclo ha debido haber dos subidas y dosbajadas del pistón, por lo que recibe el nombre de motor de cuatrotiempos y el cigüeñal ha necesitado dar dos vueltas para completarun ciclo.

Observando el ciclo Otto ideal, podemos considerar despreciables losprocesos de admisión y de escape a presión constante A-E y E-A,puesto que son idénticos en la gráfica y de sentido opuesto, por lo queel calor y el trabajo intercambiados entre ellos se anulan mutuamente.

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