maquinas de combustión interna

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1. Definir un motor de combustión interna y explicar el trabajo de un motor a gasolina de cuatro tiempos (emplear dibujo) Definición de motor de combustión interna: El motor de combustión interna es un transformador de energía química almacenado en el combustible y este lo transforma en energía mecánica. Motor a gasolina (cuatro tiempos): El motor de gasolina es un motor alternatio con encendido por c!ispa en el que se quema una me"cla de aire y combustible. Durante la combustión se transforma la energía química de la gasolina en energía calorífica. #os conjuntos mecánicos del motor consiguen que energía t$rmica o calorífica se transforme en energía mecánica que permite despla"ar el e!ículo. Ciclo teórico: En los motores alternatios% el piston se despla"a desde la parte mas alta% denominada  punto mu erto (&') y la pa rte mas baja % punto muerto inferior (&').Entre el &' y el &'%el cig*e+al reali"a un giro de 1,- grados% por lo que un ciclo de trabajo se reali"a en cuatro fases o tiempos en dos ueltas de cig*e+al. #os cuatro tiempos del ciclo en el motor de gasolina son a. &rimer tiempo admisión de gases frescos (me"cla de aire y combustible). b. egundo tiempo compresión de la me"cla de aire y combustible. c. /ercer tiempo explosión (combustión de la me"cla de aire y combustible). d. 0uarto tiempo escape de los gases quemados. a. admision: en el primer tiempo% el pistón se encuentra en el punto muerto superior (&')% en este despla"amiento se genera una depresión en el cilindro% la álula de admisión permanece abierta y la de escape cerrada% permitiendo la entrada de me"cla airecombustible. b. Compresión: el pistón se encuentra en el punto muerto inferior (&'). /odo el olumen del cilindro se encuentra lleno de me"cla de aire y gasolina% la álula de admisión se cierra y de escape continua cerrada. El pistón se despla"a desde el punto muerto inferior (&') al punto muerto superior (&'). En la carrera ascendente del pistón% con las dos álulas cerradas% la me"cla de aire y combustible se comprime en la cámara de compresión. c. Explosión: El piston se encuentra en el punto muerto superior (&') con la me"cla comprimida. El circuito de encendido manda una corriente el$ctrica a la bujía (encendido por c!ispa)% generándose la combustión de la me"cla en el interior de la cámara de combustión . #a me"cla al combustionarse elea la presion de los gases y aumenta de temperatura% los gases a presion empujan la cabe"a del piston y lo despla"an del punto muerto superior al punto muerto inferior generándose la fase de trabajo. #as álulas en este tiempo  permane cen cerrad as. d. Escape: el piston se encuentra en el punto muerto inferior con todo su olumen lleno de gases quemados. El motor necesita expulsar al exterior los gases para iniciar nueamente el ciclo. El piston se despla"a en una carrera ascendente desde el &' al &'. #a alula de escape se abre% y los gases son expulsados por el tubo de escape al exterior. El instante en que las dos álulas están abiertas se denomina cruce o solapamiento de álulas. El motor dispone d los elementos constructios que  permiten la apertura y cierre de la s álula s y del mecanismo de biela maniela que transforma el moimiento lineal del piston en rotatorio del cig*e+al. Diagrama teorico de l motor de cuatro tiempos El ciclo completo y teorico se reali"a cada dos ueltas del motor y cada tiempo se reali"a cada 1,- grados de giro del motor. #as álulas del motor se abren y se cierran en los puntos muertos% cada tiempo se reali"a desde un punto muerto !asta su llegada al otro. 2n motor con este ciclo de trabajo funciona pero no se aproec!a al máximo el combustible ni tiene un rendimiento aceptable. #os dise+adores de motores adaptan los tiempos del motor y aperturas de las álulas a las necesidades de cada motor y modifican los momentos en los que las álulas se abren y cierran y en consecuencia el alargamiento o acortamiento de los tiempos.  Ciclo real. Primer tiempo. Admision En el ciclo real el tiempo de admisión se alarga considerablemente. #a alula de admisión se abre antes de que el piston llegue al punto muerto superior (de 1- a 13 grados)% adelanto de apertura de admisión (444). El cierre de la alula no se reali"a en el  punto muerto inferio r sino despu es de 5- a 53 grado s (604) retroceso al cierre de la admisión. 0on estas

Author: oscar-pelaez

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  • 7/23/2019 Maquinas de combustin interna

    1/15

    1. Definir un motor de combustin interna y explicar

    el trabajo de un motor a gasolina de cuatro tiempos

    (emplear dibujo)

    Definicin de motor de combustin interna: El

    motor de combustin interna es un transformador de

    energa qumica almacenado en el combustible y estelo transforma en energa mecnica.

    Motor a gasolina (cuatro tiempos): El motor de

    gasolina es un motor alternatio con encendido por

    c!ispa en el que se quema una me"cla de aire y

    combustible. Durante la combustin se transforma la

    energa qumica de la gasolina en energa calorfica.#os conjuntos mecnicos del motor consiguen que

    energa t$rmica o calorfica se transforme en energa

    mecnica que permite despla"ar el e!culo.

    Ciclo terico: En los motores alternatios% el piston

    se despla"a desde la parte mas alta% denominada

    punto muerto (&') y la parte mas baja% puntomuerto inferior (&').Entre el &' y el &'%el

    cig*e+al reali"a un giro de 1,- grados% por lo que un

    ciclo de trabajo se reali"a en cuatro fases o tiempos

    en dos ueltas de cig*e+al.#os cuatro tiempos del ciclo en el motor de gasolina

    son

    a.&rimer tiempo admisin de gases frescos (me"cla

    de aire y combustible).

    b. egundo tiempo compresin de la me"cla de aire

    y combustible.c. /ercer tiempo explosin (combustin de la me"cla

    de aire y combustible).

    d. 0uarto tiempo escape de los gases quemados.

    a. admision: en el primer tiempo% el pistn se

    encuentra en el punto muerto superior (&')% en este

    despla"amiento se genera una depresin en elcilindro% la lula de admisin permanece abierta y

    la de escape cerrada% permitiendo la entrada de

    me"cla airecombustible.

    b. Compresin: el pistn se encuentra en el punto

    muerto inferior (&'). /odo el olumen del cilindro

    se encuentra lleno de me"cla de aire y gasolina% la

    lula de admisin se cierra y de escape continua

    cerrada.El pistn se despla"a desde el punto muerto inferior

    (&') al punto muerto superior (&'). En la carrera

    ascendente del pistn% con las dos lulas cerradas%

    la me"cla de aire y combustible se comprime en lacmara de compresin.

    c. Explosin: El piston se encuentra en el punto

    muerto superior (&') con la me"cla comprimida. El

    circuito de encendido manda una corriente el$ctrica a

    la buja (encendido por c!ispa)% generndose la

    combustin de la me"cla en el interior de la cmarade combustin .

    #a me"cla al combustionarse elea la presion de los

    gases y aumenta de temperatura% los gases a presionempujan la cabe"a del piston y lo despla"an del punto

    muerto superior al punto muerto inferior generndosela fase de trabajo. #as lulas en este tiempo

    permanecen cerradas.

    d. Escape: el piston se encuentra en el punto muerto

    inferior con todo su olumen lleno de gases

    quemados. El motor necesita expulsar al exterior los

    gases para iniciar nueamente el ciclo.El piston se despla"a en una carrera ascendente desde

    el &' al &'. #a alula de escape se abre% y los

    gases son expulsados por el tubo de escape al

    exterior.

    El instante en que las dos lulas estn abiertas se

    denomina cruce o solapamiento de lulas.El motor dispone d los elementos constructios que

    permiten la apertura y cierre de las lulas y del

    mecanismo de biela maniela que transforma el

    moimiento lineal del piston en rotatorio del

    cig*e+al.

    Diagrama teorico del motor de cuatro tiempos

    El ciclo completo y teorico se reali"a cada dos ueltas

    del motor y cada tiempo se reali"a cada 1,- grados de

    giro del motor. #as lulas del motor se abren y se

    cierran en los puntos muertos% cada tiempo se reali"a

    desde un punto muerto !asta su llegada al otro.2n motor con este ciclo de trabajo funciona pero no

    se aproec!a al mximo el combustible ni tiene un

    rendimiento aceptable. #os dise+adores de motores

    adaptan los tiempos del motor y aperturas de las

    lulas a las necesidades de cada motor y modifican

    los momentos en los que las lulas se abren ycierran y en consecuencia el alargamiento o

    acortamiento de los tiempos.

    Ciclo real.

    Primer tiempo. Admision

    En el ciclo real el tiempo de admisin se alargaconsiderablemente. #a alula de admisin se abre

    antes de que el piston llegue al punto muerto superior

    (de 1- a 13 grados)% adelanto de apertura de admisin

    (444). El cierre de la alula no se reali"a en el

    punto muerto inferior sino despues de 5- a 53 grados

    (604) retroceso al cierre de la admisin. 0on estas

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    modificaciones se aproec!a la inercia de los gases

    tanto en la entrada como en el cierre de la alula de

    admisin.

    Segundo tiempo. Compresion.

    El tiempo de compresin se acorta en el ciclo real%

    empie"a cuando la alula de admisin se cierra7 eneste caso el piston !a iniciado la carrera ascendente y

    antes de alcan"ar el punto muerto superior salta la

    c!ispa en la buja% aance de encendido (4E)%

    iniciando la combustin.

    ercer tiempo! traba"o o expansin

    e inicia en el momento en que se produce la

    explosin de la me"cla (antes de que el piston llegueel punto muerto superior)% por lo que se consigue que

    la mxima presion de los gases quemados% superior

    8- bar% se produ"ca en el punto muerto superior del

    piston.

    #as dos lulas se encuentran cerradas% la presion de

    los gases despla"a el piston del punto muerto superioral punto muerto inferior transformndose en trabajo

    mecanico. 4ntes que el piston llegue al punto muertoinferior se abre la alula de escape terminando asi

    este tiempo.

    Cuarto tiempo. Escape

    e adelanta la apertura de la alula de escape (44E)

    para aproec!ar la presion interna de los gases (44E

    5- 4 3- grados)% los gases salen rpidamente al

    exterior y el piston se despla"a desde el punto muerto

    inferior al punto muerto superior empujando% en sudespla"amiento% los gases al exterior.

    #a alula de escape permanesa abierta despues del

    punto muerto superior para aproec!ar la inercia de

    los gases para salir al exterior (retraso cierre de

    escape 60E 13 a 9- grados).

    #.0lasificar los motores de combustin interna de

    acuerdo a sus ciclos de operacin% su tipo de

    formacin de me"cla y seg:n sus mecanismos y sussistemas

    Por el sistema de enfriamiento.

    #os motores pueden ser enfriados por agua y por

    aire. #os primeros poseen una cmara interna para

    alojar al agua de refrigeracin. esta cmara oc!aqueta de agua rodea a los cilindros y se comunica

    con la cmara de la culata por medio de orificios que

    junto con los empaques de la culata% forman pasajes

    de cierre !ermetico. El agua es for"ada por medio deuna bomba y circula de abajo !acia arriba en el motor

    para pasar por una manguera al radiador donde la

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    circulacin es de arriba !acia abajo. En el radiador se

    transfiere el calor por coneccin% conduccin y

    radiacin% que es acelerada por una corriente de aire

    producida por el entilador. El agua retorna al bloque

    nueamente con una temperatura controlada7 en elcontrol de la temperatura interiene actiamente un

    termostato de apertura y de cierre automatico. El

    enfriamiento por aire se reali"a por medio de aletasde enfriamiento que rodean externamente al cilindro

    y a la culata. Esta accin es refor"ada por unentilador o turbina que esta montado en la misma

    olante del cig*e+al. 4lgun tipo de artefacto controla

    la temperatura% y asi un termostato en la lnea de aire%

    una cortina o un deflector que controla el flujo de

    aire. 4lgunos de ellos son de control automatico.P$% E& 'P$ DE C$MS'&E.

    &ueden ser motores de gasolina% de combustible

    diesel y de gas. #os motores a gasolina funcionan

    reali"ando la combustin de una me"cla de gasolina y

    aire en proporciones casi estables (1 a13). #a relacin

    de compresin del cilindro es alrededor de 1 a ,. #os

    motores diesel lo !acen comprimiendo aire en elcilindro y al finali"ar la carrera de compresin se

    inyecta combustible atomi"ado el que se quema en

    presencia del aire comprimido7 la temperatura que se

    alcan"a por alta compresin es de 8-- grados 0elsius%

    y es la que produce el autoencendido% la relacin de

    compresin es alrededor de 1 a 18.#os motores a gasfuncionan introduciendo gas propano y butano al

    cilindro% a cierta presion% la que es controlada por

    reguladores especiales. El combustible es gas licuado%

    el que es mantenido a presion dentro del tanque% que

    es de cierre !ermetico.P$% &$S C'C&$S

    #os motores pueden desarrollar su ciclo completo de

    las siguientes maneras

    Ciclo de gasolina de dos tiempos: el cig*e+al gira

    solamente una uelta% correspondiente a dos iajes

    del piston. Durante esta uelta se reali"an las cuatro

    fases del ciclo admisin% compresin% explosin yescape. #a lubricacin se llea a cabo por una

    me"cla de gasolina y de aceite en una proporcin de 1

    a 9-. Este motor no tiene lulas.

    Ciclo diesel de dos tiempos: el motor tambi$ncompleta su ciclo en una sola uelta del cig*e+al% o

    sea% en dos iajes del pistn. #a alimentacin de aire

    se reali"a por medio de un supercargador impulsado

    por los gases de escape. #a lubricacin es a presion y

    no se reali"a ninguna me"cla de combustible con el

    aceite. Este motor no tiene lulas.

    Ciclo de gasolina de cuatro tiempos: el cig*e+al

    tiene que reali"ar dos ueltas% lo que equiale a cuatro

    iajes del pistn. #os tiempos son bien definidos. #alubricacin es for"ada y posee bomba de aceite. El

    motor tiene lulas de admisin y de escape.

    Ciclo diesel de cuatro tiempos: el cig*e+al tiene que

    reali"ar tambi$n dos ueltas o cuatro iajes del pistn

    para completar el ciclo. #os tiempos son bien

    definidos.

    Por la disposicin de los cilindros#os motores pueden clasificarse en&*nea +ertical:loscilindros estn ubicados unodetrs del orto% alineados y trabajan erticalmente.

    rans+ersal:

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    &*nea , oblicuos:es el mismo motor anterior con la

    :nica diferencia que el motor oblicuo.

    -: los cilindros estn ubicados a ;- grados% unos a la

    i"quierda y los otros a la derec!a7 su caractersticaprincipal es que son mas cortos que su similar en

    lnea. on mas bajos y compactos.

    Cilindros opuestos: los cilindros estn ubicados!ori"ontalmente% uno frente a otro.

    Por la compresin: de mediana compresin (motores

    a gasolina) y de alta compresin (motores diesel)

    Por el encendido: motores de autocombustion% que

    son los diesel7 y motores a c!ispa el$ctrica% son los degasolina y los de gas.

    Por el tipo de piston: los motores a pistn

    reciprocante son los ms usados en la actualidad.#os motores a pistn rotatios.

    Segn el sistema de alimentacin

    Motores de aspiracin natural on motores en los

    que el cilindro de trabajo se llena por la aspiracin

    natural del pistn al !acer aco.Motores sobre/alimentados:Estn dotados de uncompresor que fuer"a la me"cla de airecombustible o

    aire solo% seg:n el caso% en el cilindro de trabajo.

    Segn el modo de lubricacin

    Motores de c0rter 1medo 'otores donde existeun crter que contiene aceite lubricante.

    Motores de c0rter secoEn este caso el crter est

    aco y el lubricante entra al motor me"clado con la

    gasolina.

    2.cuales son las entajas y desentajas de losmotores alternatios frente a otras mquinas y formas

    de conersin de energa qumica y mecnica.

    #as principales +enta"asde estos motores% que !an

    motiado su gran desarrollo son

    El uso decombustibles lquidos% de gran poder

    calorfico% lo que proporciona eleadaspotenciasy

    ampliaautonoma. Estos combustibles son

    principalmente lagasolina en los motores ? !asta

    ms de @- '? lo que permite su empleo en laalimentacin de mquinas manuales peque+as as

    como grandes motores marinos.

    in embargo% estos motores no estn exentos

    de incon+enientes% entre los que cabe se+alar

    0ombustible empleado. Estos motores estn

    alimentados en su mayora (aunque existen

    desarrollos alternatios) porgasolina odi$sel%dos

    deriados delpetrleo que como sabemos es un

    recurso no renoable% adems de sufrir su precio

    fluctuaciones de consideracin.0ontaminacin. #os gases de la combustin de estos

    motores son los principales responsables de la

    contaminacin en las ciudades (junto con las

    calefacciones de combustibles fsiles)% lo que da

    lugar a episodios agudos de contaminacin localcomo elsmog fotoqumicoy contribuye de formaimportante en fenmenos globales como elefecto

    inernadero y consecuentecambio climtico.

    3. Dedu"ca las expresiones para los rendimientos

    t$rmicos de los ciclos de aire normal para los motores

    alternatios. Explicar la influencia de cada parmetrorelacin de compresin% relacin de expansin% etc. E

    infiera posibilidades constructias para el aumento

    del rendimiento a partir de esas relaciones de

    influencia.Ciclo otto

    El ciclo otto es el ciclo ideal que se asocia al motor de

    encendido por c!ispa% aunque difiere netamente delciclo real% pero sire para explicar el proceso bajo

    !iptesis sencillas.

    http://enciclopedia.us.es/index.php?title=Combustible_l%C3%ADquido&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php/Potenciahttp://enciclopedia.us.es/index.php/Autonom%C3%ADahttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Gasolina&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php?title=Gas%C3%B3leo&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php?title=Di%C3%A9sel&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php/Hidr%C3%B3genohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Metanohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Propanohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Vatiohttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Gasolina&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php?title=Di%C3%A9sel&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php/Petr%C3%B3leohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Smog_fotoqu%C3%ADmicohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Efecto_invernaderohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Efecto_invernaderohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Cambio_clim%C3%A1ticohttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Combustible_l%C3%ADquido&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php/Potenciahttp://enciclopedia.us.es/index.php/Autonom%C3%ADahttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Gasolina&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php?title=Gas%C3%B3leo&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php?title=Di%C3%A9sel&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php/Hidr%C3%B3genohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Metanohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Propanohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Vatiohttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Gasolina&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php?title=Di%C3%A9sel&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php/Petr%C3%B3leohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Smog_fotoqu%C3%ADmicohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Efecto_invernaderohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Efecto_invernaderohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Cambio_clim%C3%A1tico
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    a) 19 compresion adiabtica compresin del fluido

    de trabajo% el piston tiene que reali"ar el trabajo de

    compresin ?1.

    b) [email protected] aportacion de calor a olumen constante

    introduccin instantnea del calor aportado A1.c)@5 expansion adiabtica expansin%

    correspondiente al trabajo ?9% reali"ado por el fluido

    de trabajo.d) 51 Extraccion de calor a olumen constante

    extraccin instantnea de calor A9.En realidad% en los motores de 5 tiempos la extracion

    de calor se produce en la fase de escape% desde la

    apertura de la alula de escape (51-)% % y adems el

    fluido se introduce en el motor en la carrera de

    admisin (-1). Este !ec!o queda representado

    grficamente en el diagrama &BC por una lnea!ori"ontal discontinua. Estos dos procesos (1- y -.1)

    se anulan tericamente entre ellos% dando una perdida

    o ganancia de calos nulos. 4si pues% en el diagrama

    &BC del ciclo otto ideal solo se considerara el ciclo

    cerrado.

    #a aportacin de calor dentro el motor% A1% se reali"aa olumen constante% y por tanto el trabajo en esta

    fase es nulo [email protected] Estudiando% entonces% la

    ecuacin de conseracin de la energa% se llega a

    0omo se esta estudiando un ciclo ideal y estos se

    caracteri"an por tener como fluido de trabajo un gasperfecto% se cumplira

    De la misma manera% como la extraccin de calor A9

    es olumen constante

    El rendimiento t$rmico ideal endr dado por la

    siguiente expresin

    0omo los procesos de expansin y compresin son

    adiabticos% se pueden reali"ar las ecuaciones

    referentes a los procesos adiabticos.

    Entonces% finalmente% sustituyendo en la ecuacin

    9%83% se llega a

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    El rendimiento termico del ciclo otto es funcion de la

    relacion de compresion

    de la relacion de calores especificos F y por tantono depende de la cantidad de calor aportado o del

    grado de explosion.

    4nali"ando la ecuacion del rendimiento termico% se

    obsera que este aumenta al aumentar o F.

    Ciclo diesel

    Es el ciclo de referencia asiganado a los motores de

    encendido por compresion para explicar de forma

    simple y teorica los procesos.

    #a diferencia fundamental entre el ciclo diesel y ciclootto esta en la fase de aportacion de calor. En el ciclo

    otto el calor era introducido a olumenconstante% en

    el ciclo diesel es introducido a presion constante.

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    En el proceso [email protected] de compresin a presion constante%

    se cumple

    &ara los procesos adiabticos de expansin ycompresin se puede aplicar las ecuaciones

    anteriores.

    Entonces

    ustituyendo estas expresiones en las ecuaciones del

    rendimiento t$rmico ideal se obtiene

    3. dedu"ca la expresin para determinar el olumen

    del cilindro de un motor alternatio % para cualquier

    posicin del angulo de giro del cig*e+al.

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    Donde

    G es el despla"amiento del piston en (m)

    -elocidad del pistonDe la formula se puede obtener la elocidad del

    piston% deriando la relacin de despla"amiento conrespecto al tiempo% resultando asi en la siguiente

    ecuacin

    0omo se puede apreciar de la ecuacin el piston

    adquiere su elocidad mxima para un angulo menorde los ;- grados.

    Aceleracin del piston

    Deriando la ra"n de elocidad con respecto al

    tiempo podemos obtener

    De la anterior formula obtenemos que para - grados y

    1,- grados tendremos nuestra mxima aceleracin y

    deceleracin.

    4. de el orden de calculo de los parmetros dinamicos

    del motor (fuer"as y momentos en los elementos de

    los mecanismos del motor). Explique el calculo de la

    olante de un motor. En que consiste el balanceo de

    un motor alternatio. Explique los m$todos debalaceo.

    4 modo de bree introduccin% eamos qu$ aspecto

    presenta la frmula de la energa almacenada en un

    rotor comoenerga cin$tica% o% ms concretamente%

    como energa rotacional

    donde

    H es laelocidad angular%y

    Ies elmomento de inerciade lamasasobre el eje de

    rotacin.

    Ceamos a!ora unos pocos ejemplos de momentos de

    inercia que nos pueden ser de utilidad a la !ora dereali"ar sencillos clculos para sistemas

    simplificados

    El momento de inercia para un cilindro

    slido es %

    para un cilindro de pared

    delgada %

    y para un cilindro de pared no

    delgada .

    donde mdenota la masa% y rdenota el radio.

    -olante de 'nercia simplificado

    Estudiemos a!ora el comportamiento fsico de un

    olante de inerca desde un punto de ista

    simplificado

    Esquema simplificado de un -olante de inercia

    http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Volant.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Masa
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    ea

    Ielmomento de inerciadel olante.

    I la coordenada de posicin del olante.Tielmomento de torsinde entrada correspondiente a

    una coordenada Ii.

    T-el momento de torsinde salida correspondiente auna coordenada I-.

    la elocidad angularde entrada correspondiente a

    una coordenada Ii.

    la elocidad angularde salida correspondiente a

    una coordenada I-.

    /omando arbitrariamente Ticomo positio y T-como

    negatio% obtendremos la siguiente ecuacin para elmoimiento del olante

    o lo que es lo mismo%

    Es decir% una ecuacin diferencialde segundo orden

    que podemos resoler aplicando las t$cnicas

    apropiadas (tanto para ecuaciones diferenciales

    lineales como no lineales) una e" conocidas la

    funciones de ariacin de los momentos de torsin deentrada y salida.

    En general% Tiy T-pueden depender tanto de los

    alores de Iiy I-como de los alores de Hiy H-. Jo

    obstante% normalmente el momento de torsin

    depende :nicamente de uno de los dos parmetros%

    siendo frecuentemente H el decisio.En un anlisis menos ex!austio del sistema formado

    por el olante% podramos suponer que el eje es rgido

    a torsin y en consecuencia tomar

    Ii I- I

    por consiguiente la ecuacin anterior quedarasimplificada del siguiente modo%

    Camos a describir paso por paso la interpretacin que

    se debe reali"ar del diagrama anterior 4 la entrada una fuente de potencia somete

    al olante a un momento de torsin (en este

    caso constante) Timientras el eje gira

    de I1a I9.

    4l !aber tomado arbitrariamente Ticomo

    un momento torsor positio lo

    representamos ascendentemente en el eje de

    ordenadas del diagrama.

    De la ecuacin estudiada arriba para el

    moimiento del olante deducimosque K ser una aceleracin positia y

    consecuentemente la elocidad del eje

    aumentara de H1a H9.

    4 continuacin% el eje se despla"ar

    de I9a [email protected] /- de modo que

    nueamente en concordancia con la

    ecuacin ista K ser nula. &or tanto H9

    [email protected]

    &or :ltimo de [email protected]!asta I5% se aplica un

    momento de torsin de salida (tambi$n

    constante en este caso) que !ar que se

    pierda elocidad en el eje pasndose

    de [email protected] H5. 4l !aber tomadoarbitrariamente T-como un momento torsor

    negatio lo representamos

    descendentemente en el eje de ordenadas

    del diagrama.

    &ara el caso !ipot$tico estudiado% la energa

    transmitida al olante (trabajo entrante) es

    cuantitatiamente equialente al rea del rectngulo

    delimitado por I1y I9es decir

    #a energa extrada del olante (trabajo saliente) es

    cuantitatiamente equialente al rea del rectngulo

    delimitado por [email protected] I5% o sea

    i suponemos el sistema estudiado como uno de

    propiedades ideales en el cual no exista friccin% l$ase

    que no se producen p$rdidas asociadas a dic!o

    fenmeno% podemos entonces detallar la tres

    situaciones posibles que pueden darse

    U-L Uiy por tanto H5M H1.

    U- Uiy por tanto H5 H1que es el caso

    de ciclos peridicos.

    U-M Uiy por tanto H5L H1.

    i estudiamos el caso !ipot$tico bajo el prisma de las

    energas cin$ticas planteando un balance para lasmismas% obtenemos un anlisis igualmente lido en

    el cual podemos apreciar

    &ara I I1la elocidad del olante

    ser H1y la ecuacin de su energa cin$tica

    &ara I I9la elocidad del olante

    ser H9y la ecuacin de su energa cin$tica

    En consecuencia% el cabio de energa

    cin$tica es

    Es necesario a!ora que se !a explicado este ejemplo

    sencillo poner de manifiesto que la mayora de las

    funciones de Nmomento de torsin (par motor) despla"amientoN que nos encontramos en la ida real

    y por tanto en las aplicaciones ingenieriles% son de

    una dificultad extrema y por tanto deben ser

    integradas por m$todos num$ricos aproximados. 2nejemplo de ello podra ser la siguiente grfica

    http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_torsi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_torsi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_torsi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_torsi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_torsi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_diferencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_diferencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_torsi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_torsi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_diferencial
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    . explique el proceso de llenado (admisin) en los

    motores atmosf$ricos. Explique las posibilidades

    constructias para estos mecanismos.

    &ara la alimentacin de motor de pistones% se utili"a

    la presin atmosf$rica. Es decir% a medida que el

    pistn se despla"a en carrera de admisin% la presin

    atmosf$rica empuja el aire me"clado con gasolina!acia el interior del cilindro para llenar el espacio

    generado. #a elocidad que alcan"a el gas para llenar

    el cilindro depende absolutamente de la presin

    atmosf$rica. i la presin atmosf$rica es mayor% la

    fuer"a con que ser empujado el gas !acia el interior

    del cilindro tambi$n ser mayor.

    0uando la presin atmosf$rica es mayorentonces eln:mero de mol$culas de oxgeno contenidas% por

    ejemplo en un litro% tambi$n es mayor. #a mayor

    concentracin de oxgeno por unidad de olumen

    permite quemar ms combustible a la e"% por lo cualel motor aumenta su rendimiento olum$trico%

    generams fuer"a motri" y desarrollamayor

    potencia.

    Sobrealimentacin de Motor

    El motor de pistones tambi$n funciona con presionessuperiores a la atmosf$rica. &ara lograr

    mayorrendimiento olum$trico la alimentacin de

    motor se puede reali"ar con un turbocargador. Este

    equipo empuja el aire de alimentacin con una fuer"a

    superior a la presin atmosf$rica. 0omo consecuencia

    se obtiene un motor capa" de quemar ms gasolina%desarrollar ms potencia y alcan"ar mayor n:mero de

    reoluciones.

    0omo su nombre lo indica% se basa en la instalacin

    de un turbocompresor en el m:ltiple de escape del

    e!culo% equipamiento parecido a un doble caracol%

    dotado de !$lices en su interior% una en cada caracol%

    donde una es accionada por la salida de los gases deescape% generando un moimiento en la otra !$lice% la

    cual genera un flujo de aire comprimido al interior

    del motor. 4 partir de ese momento% el motorcomien"a a recibir la me"cla necesaria para su

    funcionamiento en forma presuri"ada% y no masaspirada. e obtiene as un mejor llenado de los

    cilindros% lo que proporciona una explosin mas

    fuerte% y por ende% mas potencia. #as principales

    entajas de esta preparacin% es que el motor presera

    las caractersticas originales (rbol de leas%

    carburador% tapa de cilindros% etc.)% como si tambi$n%un uso mas suae que el m$todo aspirado. El

    incremento de potencia se encuentra

    aproximadamente entre un 3- y 1--= (dependiendo

    de la preparacin).

    ;. explique la importancia de la sobrealimentacin en

    los motores alternatios. Explique% basndose en

    esquemas% el principio de operacin de los

    turbocompresores y los sobrealimentadores.

    El turbocompresor

    /iene la particularidad de aproec!ar la fuer"a con la

    que salen los gases de escape para impulsar una

    turbina colocada en la salida del colector de escape%dic!a turbina se une mediante un eje a un compresor.

    El compresor esta colocado en la entrada del colector

    de admisin% con el moimiento giratorio que le

    transmite la turbina a tra$s del eje com:n% el

    compresor elea la presin del aire que entra a tra$s

    del filtro y consigue que mejore la alimentacin delmotor. El turbo impulsado por los gases de escape

    alcan"a elocidades por encima de las 1--.--- rpm%

    por tanto% !ay que tener muy en cuenta el sistema deengrase de los cojinetes donde apoya el eje com:n de

    los rodetes de la turbina y el compresor. /ambi$n !ayque saber que las temperaturas a las que se a !a estar

    sometido el turbo en su contacto con los gases de

    escape an a ser muy eleadas (alrededor de P3- Q0).

    http://www.todomotores.cl/competicion/mezcla_combustible.htmhttp://www.todomotores.cl/mecanica/fuerza_motor.htmhttp://www.todomotores.cl/mecanica/potencia.htmhttp://www.todomotores.cl/mecanica/potencia.htmhttp://www.todomotores.cl/mecanica/fuerza_motor.htm#rvhttp://www.todomotores.cl/competicion/mezcla_combustible.htmhttp://www.todomotores.cl/mecanica/fuerza_motor.htmhttp://www.todomotores.cl/mecanica/potencia.htmhttp://www.todomotores.cl/mecanica/potencia.htmhttp://www.todomotores.cl/mecanica/fuerza_motor.htm#rv
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    Ciclos de funcionamiento del urbo

    Runcionamiento a ralent y carga parcial inferior En

    estas condiciones el rodete de la turbina de los gases

    de escape es impulsada por medio de la baja energade los gases de escape% y el aire fresco aspirado porlos cilindros no ser precomprimido por la turbina del

    compresor% simple aspiracin del motor.

    Runcionamiento a carga parcial media 0uando la

    presin en el colector de aspiracin (entre el turbo y

    los cilindros) se acerca la atmosf$rica% se impulsa la

    rueda de la turbina a un r$gimen de reoluciones maseleado y el aire fresco aspirado por el rodete del

    compresor es precomprimido y conducido !acia los

    cilindros bajo presin atmosf$rica o ligeramente

    superior% actuando ya el turbo en su funcin de

    sobrealimentacin del motor.

    Runcionamiento a carga parcial superior y plenacarga En esta fase continua aumentando la energa de

    los gases de escape sobre la turbina del turbo y se

    alcan"ara el alor mximo de presin en el colector

    de admisin que debe ser limitada por un sistema de

    control (lula de descarga). En esta fase el aire

    fresco aspirado por el rodete del compresor escomprimido a la mxima presin que no debe

    sobrepasar los -%; bar en los turbos normales y 1%9 en

    los turbos de geometra ariable.

    Constitucin de un turbocompresor

    #os elementos principales que forman un turbo son

    el eje com:n (@) que tiene en sus extremos los rodetes

    de la turbina (9) y el compresor (1)este conjunto gira

    sobre los cojinetes de apoyo% los cuales !an de trabajar

    en condiciones extremas y que dependennecesariamente de un circuito de engrase que los

    lubrica

    &or otra parte el turbo sufre una constante aceleracina medida que el motor sube de reoluciones y como

    no !ay limite alguno en el giro de la turbina empujada

    por los gases de escape% la presin que alcan"a el aireen el colector de admisin sometido a la accin del

    compresor puede ser tal que sea mas un inconeniente

    que una entaja a la !ora de sobrealimentar el motor.

    &or lo tanto se !ace necesario el uso de un elemento

    que nos limite la presin en el colector de admisin.

    Este elemento se llama lula de descarga o lulaSaste gate (5).

    %egulacin de la presin turbo

    &ara eitar el aumento excesio de ueltas de la

    turbina y compresor como consecuencia de unamayor presin de los gases a medida que se aumenten

    las reoluciones del motor% se !ace necesaria unalula de seguridad (tambi$n llamada lula de

    descarga o lula Saste gate). Esta lula est

    situada en deriacin% y manda parte de los gases de

    escape directamente a la salida del escape sin pasar

    por la turbina.

    'ntercooler

    &ara eitar el problema del aire calentado al pasar por

    el rodete compresor del turbo% se !an tenido que

    incorporar sistemas de enfriamiento del aire a partir

    de intercambiadores de calor (intercooler). El

    intercooler es un radiador que es enfriado por el aireque incide sobre el coc!e en su marc!a normal. &or lo

    tanto se trata de un intercambiador de calor aireBaire a

    diferencia del sistema de refrigeracin del motor que

    se tratara de un intercambiador aguaBaire.

    0on el intercooler (se consigue refrigerar el aire

    aproximadamente un 5-= desde 1--T1-3T !asta8-T 83T). El resultado es una notable mejora de la

    potencia y del par motor gracias al aumento de la

    masa de aire (aproximadamente del 93= al @-=).

    4dems se reduce el consumo y la contaminacin.

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    determinan los puntos de equilibrio del sistema

    acoplado para diferentes regmenes de carga.

    #a caracterstica que se obtiene para el mximo

    despla"amiento del rgano de aceleracin sedenomina caracterstica externa de elocidad (ella

    permite conocer las mximas capacidades del motor%

    el mximo momento% la mxima potencia% el mnimoconsumo especfico)% las obtenidas para

    despla"amientos inferiores del rgano de aceleracinse denominan caractersticas parciales de elocidad.

    adaptabilidad7 un motor a gasolina puede tener una

    caracterstica similar a la de un Diesel W plana% con

    poca o nula adaptabilidad. optimi"ar las

    caractersticas termodinmicas el sistema ofrececuatro combinaciones de ascenso de las lulas y

    ajuste del arbol de leas @ mm de ascenso de la

    lula de admisin y retraso del tiempo alular7 @

    mm de ascenso de la lula de admisin y aance

    temprano del tiempo alular (1-X0 4&')7 1-

    mm de ascenso de la lula de admisin y retrasodel tiempo alular7 1- mm de ascenso de la lula

    de admisin y aance temprano del tiempo alular

    (1- X0 4&'). El modo de plena carga se !a

    ajustado para eleado momento torsor y mxima

    potencia% utili"ando el ascenso mayor (1- mm) y el

    mayor aance (1-X0 4&'). El ascenso menor (@

    mm) es conmutado a carga parcial% el rango deoperacin de mayor releancia en t$rminos de

    emisiones. 4 momentos torsores inferiores a 3- Jm

    y elocidades menores que @P-- rpm% el motor es

    operado con ascenso corto y tiempo retrasado. Entre

    19-- y @P-- rpm% la conmutacin del ascenso de lalula es funcin del cambio% considerando carga

    parcial !asta 1,- Jm.

    15 . Explicar la importancia de las caractersticas de

    carga de los '. 0. .

    e denominan caractersticas de carga del motor a

    las grficas que relacionan el consumo por !ora% Gc

    de combustible y el consumo especfico efectio% ge

    en funcin del parmetro de carga (que puede ser la

    potencia efectia del motor% el momento torsor% o la

    presin media efectia) manteniendo constantes la

    elocidad angular del cig*e+al e (n). #as grficas

    pueden incluir los rendimientos efectio e indicado7

    para los motores con sobrealimentacin lacaracterstica puede incluir el consumo de aire% el

    rendimiento de la turbina

    y del turbocompresor% la frecuencia de rotacin del

    rotor% los parmetros del gas a la entrada y la salida

    de la turbina% los parmetros del aire a la entrada y la

    salida del compresor% etc.

    &ara la caracterstica de carga de los motores a

    gasolina la ariable de control es la cantidad de

    me"cla7 la caracterstica tambi$n es conocida como

    de estrangulacin% porque se toma para diferentes

    grados de estrangulacin o diferentes posiciones de la

    mariposa de gases (aunque la perspectia de

    desarrollo de los motores contempla en un futuro la

    admisin no estrangulada del aire). En los motores

    Diesel y posiblemente en los motores a gasolina

    futuros% la ariable que se controla es la cantidad de

    combustible% de manera que al aumentarse la carga%

    se aan"a% en respuesta% el sistema dosificador decombustible% para conserar las reoluciones.

    13 Dibuje y explique la caracterstica combinada paraun motor alternatio.

    #as caractersticas combinadas representan grficas

    en las que en los dos ejes de coordenadas se

    relacionan dos indicatios principales de trabajo del

    motor y un tercer indicatio% utili"ado en calidad deparmetro% permanece constante para cada una de las

    curas tra"adas del parmetro en estudio. Estas

    caractersticas se denominan tambi$n uniersales o

    multiparam$tricas. #as caractersticas combinadas

    ms difundidas son las construidas en coordenadaspe% n. En calidad de parmetros que caractericen lascuras% generalmente se toman la potencia efectia y

    el consumo especifico de combustible. #a forma de

    esta caracterstica depende de la destinacin del

    motor.

    18 Explique la importancia de las caractersticas deregulacin y de toxicidad de los motores alternatios(dibuje las formas aproximadas de estas

    caractersticas).

    e denominan caractersticas de regulacin del

    motor a las grficas que relacionan la potencia y laeconoma del motor% en funcin del coeficiente de

    exceso de aire (composicin de la me"cla)% el ngulo

    de aance de la inyeccin o del encendido% la

    cantidad de gases de escape recirculados (posicin de

    la lula de recirculacin de los gases de escape)% la

    temperatura del agua o el aceite% y otros factoressusceptibles de regulacin en el motor. Estas

    caractersticas siren para descubrir las condicionesptimas de trabajo del motor en funcin de los

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    parmetros anotados y para alorar la perfeccin de

    las regulaciones.

    #as caractersticas de regulacin generalmente

    anteceden a las caractersticas principales del motor.

    #as ms frecuentes son las de regulacin seg:n el

    consumo de combustible (o la composicin de la

    me"cla) y seg:n el ngulo de aance de la inyeccin

    o del encendido% para reoluciones constantes del

    cig*e+al.

    1, Explique las funciones de la olante en un motoralternatio.

    2na de las partes constitutias de un coc!e y que es

    desconocido por muc!os% pese a su ital importancia%

    es el -olante Motor% encargado de acumular inercia

    y [email protected] el mo+imiento del motoren todo su

    funcionamiento.

    Ysicamente consiste en una rueda bastante pesada%generalmente de fundicin o acero% que es colocada

    en el extremo delcigeBal m0s prximo a la ca"a de

    cambios% montada utili"ando tornillos autofrenables

    que son descentrados para eitar errores en su

    colocacin.

    El olante cuenta con el Entrante% la parte ms

    importante del conjunto% que funciona como unaespecie de soporte para el embrague% lo que supone

    como una especie de control de la caja de cambios%

    !aci$ndo que $sta funcione o no de acuerdo al

    accionamiento del mismo.

    El olante posee una llanta% donde se suelen grabar

    referencias que son erificadas por el mecnico en elmomento del regla"e de la distribucin y en el

    encendido.

    En toda su perfieria% para poder engranar el pi+n del

    motor elctrico de arranue (tambi$n conocido

    como UautomticoV) esta pie"a llea un arocompletamente dentado.