- 1 - MODELAMIENTO Y ANLISIS DINMICO DE FUERZAS APLICADAS EN ELEMENTOS MECNICOS DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA 1)RESUMEN: Elpresentetrabajodeinvestigacintratasobreel modelamientoyanlisisdinmicodefuerzasaplicadasen elementos mecnicos de un motor de combustin interna, ya sea en motores Otto, Diesel, Rotatorios y de Turbinas. Para ello, elprocesodeinvestigacinseharealizadoen4etapas: Delimitareltema,Buscarinformacin,Organizarla informacin y Redactar. En el proceso de investigacin, hemos abordadolos temas de, Motor de Combustin Interna: sus antecedentes, objetivos, marcoreferencial,aplicaciones,tiposdemotores,partes internasy concepto de sus fuerzas aplicadas. Luego se hizo la comparacin de un motor de combustin interna Diesel con un motor Otto. Durante el desarrollo del tema, se investig que un motor de combustin interna es un tipo de mquina que funciona con energaelctricadeunmotordearranque,luegoobtiene energa mecnica directamente de la energa qumica producida poruncombustiblequeardedentrodeunacmarade combustin,lacualestransmitidaalcigealydistribuida alsistemadetransmisinpararealizardiferentestiposde trabajo. Luego, vimos que en la Dinmica hay que definir la fuerza y la masa, donde puede medirse en funcin de uno de estos dos efectos:unafuerzapuededeformaralgo,comounmuelle,o acelerar un objeto. Entoncessurgilanecesidaddeanalizarelconjuntode piezas mviles y fijas del motor, las cuales estn sometidas a grandescargas,fuerzas,temperaturasypresiones,yporlo cual esto exige que haya gran precisin en los componentes que contiene,ademsparaquepuedagarantizarunbuen funcionamiento y una buena garanta. Enconclusin,veremosyanalizaremoslasfuerzas aplicadasencadacomponentemvildelmotor,esdecir, fuerzasdinmicasenuncigeal,biela,pistn,anillosdel pistn; reconocimiento de los principales elementos del motor, sufuncionamientoyfuncionesmatemticasdevariablesenel rendimiento y potencia del motor. - 2 - 2)NDICE: MODELAMIENTO Y ANLISIS DINMICO DE FUERZAS APLICADAS EN ELEMENTOS MECNICOS DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA Primera Parte 1. RESUMEN ............................................... 01 2. NDICE............................................... 02 3. INTRODUCCIN .......................................... 03 4. ANTECEDENTES .......................................... 04 5. REALIDAD PROBLEMTICA ................................. 05 6. OBJETIVOS ............................................. 07 Segunda Parte 7. MARCO TERICO ......................................... 08 7.1 EL MOTOR I. Qu es un motor?II. AntecedentesIII. Clasificacin de los Motores .............10 A) Segn el combustible B) Segn el Ciclo de Trabajo ............. 12 C) Segn la formacin de la Mezcla D) Segn la disposicin de los cilindros...13 E) Segn el accionamiento de sus piezas F) Segn la Refrigeracin ................ 16 7.2 EL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA .................. 16 I. Qu es un motor de combustin interna? II. Partes principales A) Conjunto Mvil del Motor .............. 17 B) Conjunto de Distribucin .............. 18 C) Cmara de Combustin .................. 20 III. Funcionamiento ...........................22 A) Motor Otto de cuatro tiempos B) Motor Diesel de cuatro tiempos ........ 24 C) Motor Diesel y Otto de dos tiempos .... 25 IV. Comparacin de un Motor Otto y diesel de cuatro tiempos..........................26 Tercera Parte 8. DESARROLLO ............................................ 27 8.1 DINMICA DEL MECANISMO BIELA-MANIVELA I.Introduccin del Mecanismo Biela-Manivela II. Fuerzas que actan en el Mecanismo Biela-Manivela....................................29 8.2 ANLISIS DEL MBOLO...............................37 I.Estructura del mbolo II. Fuerzas que intervienen 8.2 ANLISIS DE LOS ANILLOS DEL MBOLO................38 I.Estructura de los Anillos II. Fuerzas que intervienen......................39 8.3 ANLISIS DEL BULN DEL MBOLO.....................40 I.Estructura del Buln II. Fuerzas que intervienen......................41 Cuarta Parte 9.CONCLUSIONES............................................42 10. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS..............................43 - 3 - 3)INTRODUCCIN: Elanlisisdelasfuerzasdinmicas,partedelala cinemtica que se ocupa de la descripcin del movimiento sin tenerencuentasuscausas.Lavelocidadsedefinecomola distancia recorrida dividida entre el intervalo de tiempo. La magnituddelavelocidadsedenominaceleridad,ypuede medirseenunidadescomokilmetrosporhora,metrospor segundo, la aceleracin se define como la tasa de variacin de lavelocidad:elcambiodelavelocidaddivididoentreel tiempo en que se produce. En cuanto al tamao o peso del objeto en movimiento, no se presentan problemas matemticos si el objeto es muy pequeo en relacin con las distancias consideradas. Si el objeto es grande,seempleaunpuntollamadocentrodemasas,cuyo movimientopuedeconsiderarsecaractersticodetodoel objeto. Si el objeto gira, muchas veces conviene describir su rotacin en torno a un eje que pasa por el centro de masas. En el Motor de Combustin Interna, una de las fuerzas que seproduceneslaenergaqumica(presindegases), producida por un combustible que arde dentro de una cmara de combustin, la parte principal de un motor. En el Motor de Combustin Interna, existen motores de dos tiemposycuatrotiempos,queseutilizanparaaplicaciones automotrices. El Motor de Combustin Interna se localiza, en la mayora de veces, en la parte delantera del vehculo; en otros, debajo delasientodelconductor,enlapartetrasera(comolos Volkswagen,busesScaniayalgunosbusesVolvoBM12),yen otrosenlapartemediadelvehculocomolosbusesBM10y tractores agrcolas. El motor montado al frente puede ser un vehculocontraccindelantera,contraccintraseraocon doble traccin. Paradiagnosticarlosproblemasdelmotorola efectividaddelservicioenellos,esnecesarioun entendimientoafondodelosprincipiosdeoperaciny caractersticasdeconstruccindelmotordecombustin interna,comoingenieros,saberquetiposdefuerzasse aplican en cada pieza fija y mvil de un motor. Es por eso que con todo este desarrollo y ms, podamos cumplir con todas las expectativas propuestas de este tema y logremos aprender acerca del Motor de Combustin Interna y sus fuerzas aplicadas en cada uno de sus componentes mviles. - 4 - 4)ANTECEDENTES: Lasdescripcionesmodernasdelmovimientocomienzancon una definicin cuidadosa de magnitudes como el desplazamiento, el tiempo, la velocidad, la aceleracin, la masa y la fuerza. Sinembargo,hastahaceunos400aoselmovimientose explicaba desde un punto de vista muy distinto. Por ejemplo, los cientficos razonaban siguiendo las ideas del filsofo y cientficogriegoAristtelesqueunabaladecancae porque su posicin natural est en el suelo; el Sol, la Luna y las estrellas describen crculos alrededor de la Tierra porque loscuerposcelestessemuevenpornaturalezaencrculos perfectos. ElfsicoyastrnomoitalianoGalileoreunilasideas de otros grandes pensadores de su tiempo y empez a analizar elmovimientoapartirdeladistanciarecorridadesdeun puntodepartidaydeltiempotranscurrido.Demostrquela velocidaddelosobjetosquecaenaumentacontinuamente durantesucada.Estaaceleracineslamismaparaobjetos pesadosoligeros,siemprequenosetengaencuentala resistencia del aire (rozamiento). El matemtico y fsico britnico Isaac Newton mejor este anlisis al definir la fuerza y la masa, y relacionarlas con laaceleracin.Paralosobjetosquesedesplazana velocidadesprximasalavelocidaddelaluz,lasleyesde Newton han sido sustituidas por la teora de la relatividad de AlbertEinstein.Paralaspartculasatmicasysubatmicas, lasleyesdeNewtonhansidosustituidasporlateora cuntica. Pero para los fenmenos de la vida diaria, las tres leyes del movimiento de Newton siguen siendo la piedra angular deladinmica(elestudiodelascausasdelcambioenel movimiento). Ahora en la actualidad. una fuerza es siempre una accin mutua que se ejerce entre dos objetos (fuerzas exteriores) o entre dos partes de un mismo objeto (fuerzas interiores). As, un objeto experimenta una fuerza cuando otro objeto lo empuja o tira de l. Si una bola de billar golpea a otra que est en reposo y ambas se mueven despus de chocar es porque existen fuerzas que actan sobre cada una de las bolas, ya que las dos modificansusmovimientos.Porsmismo,unobjetonopuede experimentar ni ejercer ninguna fuerza. Lasfuerzasaparecensiempreentrelosobjetosenpares deaccinyreaccinigualesyopuestas,peroquenuncase puedenequilibrarentrespuestoqueactansobreobjetos diferentes. - 5 - 5)REALIDAD PROBLEMTICA: UnodelosmayoresproblemasenelMotorde CombustinInternasonlascondicionesdetrabajoaque estnsometidoselconjuntomvildelaspiezasdel sistemabiela-manivela.Puessecaracterizanporser considerables y variables las fuerzas que surgen en ellas durantelosdiferentesregmenesdefuncionamientodel motor. Ahoralamagnitudyelcarcterconquevaranlas cargas mecnicas que soportan estas piezas se determinan a basedelainvestigacincinemticaydinmicadel mecanismobiela-manivela.Elclculodinmicoes precedidoporelclculotrmicoqueasegurala posibilidaddeelegirlasprincipalesdimensionesdel motorypermitehallarlasmagnitudesyelcarctercon quevaranlasfuerzasoriginadasporlapresindelos gases. Conesteproblema,derivanlasdiferentesfallasque sufreelmotorenelconjuntomvil,omayormenteocurren despusdeunusoexcesivodelaspiezas,faltade mantenimientoadecuado(cambiosinfrecuentesdelaceitey filtro),sobrecalentamiento,sobrecargaohbitosincorrectos enelmanejodelautomvil.Normalmenteexistenindicaciones que no todo est bien en el motor: Ruidosirregularesdelmotor(golpeteos,silbidosy rechinidos). Humo en el tubo de escape (azul, negro o blanco). Consumo excesivo de aceite (fugas de aceite o quemado; desgaste de anillos, cilindros o guas de vlvula). Bujas impregnadas de aceite, donde el aceite penetra en la cmara de combustin. Expulsindegasesdecombustin(losgasesdela combustinsefuerzanalpasarporlosanillosdel pistn al crter). Refrigerante en el aceite del motor, que puede ser por la empaquetadura de la culata deformada o rota. Faltadepotenciaenelmotor(anillosocilindros desgastados, vlvulas quemadas). Marchasperaenvacodelmotor,confallasycon vibracin (vlvulas quemadas). Con todos estos problemas, en algunas fallas tendremos que verlasdiferentesfuerzasaqueestnsometidoscada componentedelmotoryporquesedesto,quefactores influyen sobre las prdidas mecnicas y que factores influyen sobre los parmetros efectivos del motor. - 6 - CONSECUENCIAS: Contodasestascausas,losingenierosmecnicostienen que desarrollar nuevas tecnologas para reducir el consumo de losmotoresconvencionalesyelectrnicos(porejemplo, controlandolamezclaaire-combustiblemediante microprocesadores o reduciendo el peso de los vehculos). Un 80% del monxido de carbono y un 40% de los xidos de nitrgenoehidrocarburosemitidosprocedendelacombustin delagasolinayelgasleoenlosmotoresdeloscochesy camiones.Entrelosmaterialesqueparticipanenunproceso qumico o de combustin puede haber ya contaminantes como: Ahoramuchospasestienennormassobrelacalidaddel aireconrespectoalassustanciaspeligrosasquepueda contener.Estasnormativasmarcanlosnivelesmximosde concentracinquepermitengarantizarlasaludpblica,y controlanlosnivelesdeemisin(loqueemitelafuente contaminante) e inmisin (lo que recibe el organismo receptor, por ejemplo una persona). Sinembargo,ennuestropas,lanaturalezadeeste problema no podr resolverse sin un acuerdo internacional y un controlestrictosobrelasemisionesdegasesdeescape, adems de un buen mantenimiento del motor. CONTAMINANTEPRINCIPALES FUENTESCOMENTARIOS Monxido de carbono (CO) Gasesdeescapedevehculos demotor;algunosprocesos industriales Mximo permitido: 10 mg/m3 (9 ppm) en 8 hr; 40 mg/m3 en 1 hr (35 ppm) Dixido de azufre (SO2)Instalacionesgeneradorasde caloryelectricidadqueutilizan petrleoocarbnconcontenido sulfuroso. Mximo permitido: 80 g/m3 (0,03 ppm) enunao;365g/m3en24hr(0,14 ppm) Plomo (Pb)Gasesdeescapedevehculos demotor,fundicionesdeplomo; fbricas de bateras Mximopermitido:1,5g/m3en3 meses;lamayorpartedelplomo contenido en partculas en suspensin xidos de nitrgeno (NO, NO2) Gasesdeescapedevehculos demotor;generacindecalory electricidad;cidontrico; explosivos. Mximopermitido:100g/m3(0,05 ppm) en un ao para el NO2; reacciona conhidrocarburosyluzsolarpara formar oxidantes fotoqumicos Hidrocarburosno metnicos (incluye etano, etileno,propano, butanos,pentanos, acetileno) Gasesdeescapedevehculos demotor;evaporacinde disolventes;procesos industriales;combustinde combustibles Reaccionaconlosxidosdenitrgeno ylaluzsolarparaformaroxidantes fotoqumicos Dixido de carbono (CO2) Todas las fuentes de combustin Posiblementeperjudicialparalasalud enconcentracionessuperioresa5000 ppmen2-8hr;probablementeesta tendenciaestcontribuyendoala generacin del efecto invernadero. - 7 - 6)OBJETIVOS: 6.1)OBJETIVOGENERAL: Representar y modelar grficamente el ensamblaje de los elementos mecnicos de un motor de combustin interna yanalizarlasfuerzasdinmicasaplicadasendicho motor. 6.2)OBJETIVOSPRINCIPALES: -Conocer acerca de lo que es un Motor de CombustinInterna. -Analizarydesarrollarsistemasdefuerzasdinmicas aplicadas en un cuerpo rgido como el motor. -Modelarelementosmecnicosmediantelaaplicacinde unsoftwareCADteniendoencuentalosmaterialesa utilizar. -Interpretaryelaborarelmodelomatemticode funciones de algunas variables. -Aplicar la Metodologa de la Investigacin Cientfica. 6.3)OBJETIVOSSECUNDARIOS: -Identificarpornombreloscomponentesbsicosdel motor. -Describir la operacin bsica del motor de dos y cuatro tiempos a gasolina y a diesel. -Describirlaconversindelaenergaenelmotorde combustin interna. -Conocer los diferentes sistemas que actan en un motor. -Conocer el Sistema de Encendido Electrnico e Inyeccin Electrnica y su influencia en el motor. -Conocer y comparar los rendimientos tiles de un motor de combustin interna. - 8 - 7)MARCO TERICO: 7.1)EL MOTOR: I) QU ES UN MOTOR? El concepto acadmico de motor es el de un mecanismo ms o menos complejo con el que se produce una fuerza motriz, es decir, una fuerza capaz de provocar el movimiento de una masa. Entendidoas,nuestrocuerpoestllenodemotores:son nuestros msculos. Hay una gran analoga entre la musculatura humana y un motor de combustin: ambos transforman la energa contenidaenuncombustibleenfuerzamotriz.Sloqueel combustible que sirve a cada uno de esto tipos de motor para realizar su trabajo es radicalmente distinto. Elmotordecombustinesunamquinaqueconvierte energaenmovimientootrabajomecnico.Laenergase suministraenformadecombustiblequmico,comogasleo (diesel)ogasolina,vapordeaguaoelectricidad,yel trabajomecnicoqueproporcionasueleserelmovimiento rotatorio de un rbol o eje. II) ANTECEDENTES: Desde su presencia en la Tierra, el hombre se ha movido porlasuperficiedelplanetacomounnmada.Loscaminosy lasrutascomercialesempezaronasurcarelmundo.Despus, con la invencin de la rueda y el carro, aquellos caminos se ensancharon;grandesvolmenesdemercancascomenzarona fluir a la velocidad permitida por la traccin animal hasta la invencindelamquinadevaporysuaplicacinala locomotora. - 9 - Comoyasabemos,lamquinadevaporconsista bsicamente en una caldera con agua a la que se le aplicaba el calor producido por un fogn en la parte exterior. La mquina devaporerapues,unmotordecombustinexternaque rpidamenteevolucionylogrseraplicadoenlosprimeros intentosporsustituiralcaballoenlatraccindecarros. Sinembargo,nofuesinohastaeldesarrollodelmotorde combustin interna, que se logr integrar el concepto moderno deautomvil;impulsadoporlafuerzageneradaalquemarsu combustible dentro del motor. Aunque el cientfico holands Christian Huygens dise un motordecombustininternaen1678,nuncallega construirse. Pero hasta mediados de la dcada de 1880 el motor decombustininternanoalcanzunnivelquepermitierasu utilizacin de forma eficaz en vehculos de carretera. En1866,dosingenierosalemanes,EugenLangenyAugust Otto, desarrollaron un motor de gas, y en 1876 Otto construy unmotordecuatrocilindrosqueconstituylabasedecasi todoslosmotoresposterioresdecombustininterna.La importanteunindemotoryvehculoseprodujoen1885y 1887,cuandoKarlBenzyluegoGottliebDaimlerintrodujeron los primeros automviles de gasolina eficaces.

Unadelasinvencionesmsimportantesdelasegunda mitaddelsigloXIXfueelmotordecombustininterna,que genera energa mecnica quemando combustible en una cmara. La introduccindeestemotorllevcasideinmediatoal desarrollodelautomvil,quehabrasidoprcticamente imposible con las voluminosas mquinas de vapor. Aqu vemos un motor Morris de 1925 con cuatro cilindros en lnea y pistones de aluminio. - 10 - Elmotordecombustininternahaconservadohastala fecha sus caractersticas fundamentales, si bien ha sufrido en losltimosaosmodificacionesyrefinamientosquelohan convertido en una mquina altamente sofisticada que incorpora los ms avanzados sistemas de control electrnico, la mayora de los cuales tiene por objeto el mximo aprovechamiento del combustibleylareduccinconsecuentedelasemisiones contaminantes. III) CLASIFICACIN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIN: Los motores se clasifican en: A) SEGN EL COMBUSTIBLE O TIPO DE ENERGA QUE UTILIZAN: - Motor de Aire Comprimido:LlamadotambinelCompresordeAire,lacualesuna mquina que disminuye el volumen de una determinada cantidad de aire y aumenta su presin por procedimientos mecnicos. El airecomprimidoposeeunagranenergapotencial,yaquesi eliminamos la presin exterior, se expandira rpidamente. El control de esta fuerza expansiva proporciona la fuerza motriz de muchas mquinas y herramientas, como martillos neumticos, taladradoras,limpiadorasdechorrodearenaypistolasde pintura. - Motor de Gasolina: LlamadoelmotorcclicoOtto,cuyonombreprovienedel tcnicoalemnqueloinvent,NikolausAugustOtto;esel motor convencional de gasolina que se emplea en automocin y aeronutica.Poseeunsistemadeignicinllamadobobinade encendido,lacualesunafuentedecorrienteelctrica continuadebajovoltajeconectadaalprimariodeun transformador y el dispositivo que produce la ignicin es la buja,unconductorfijadoalaparedsuperiordecada cilindro, produciendo un arco elctrico que genera la chispa que enciende el combustible dentro del cilindro. - Motor Diesel: Llamado as en honor del ingeniero alemn Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasleo. En teora, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en que la combustin tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presin constante Se emplea en instalaciones generadoras deelectricidad,ensistemasdepropulsinnaval,en camiones, autobuses y algunos automviles. - Motor de Gas: Es un tipo de motor que obtiene potencia mecnica de la expansindeungasencerradoaaltatemperatura.Elmotor fuepatentadoporelsacerdoteescocsRobertStirlingyse - 11 - us como una pequea fuente de potencia en muchas industrias duranteelsigloXIXylosalboresdelXX.Lanecesidadde motoresdeautomvilconemisionesbajasdegasestxicos hizorecuperarelintersporelmotorStirling,cuyos prototipossehabanfabricadoconhasta500CVyconun rendimientodeun30aun45%.Losmotoresdecombustin interna tienen un rendimiento que va del 20 al 25%. Elcicloqueproporcionaelmovimientoeseldenominado cicloStirling,queconsiste,enlacompresindeuna cantidad fija del llamado gas de trabajo (hidrgeno o helio) enlacmaradefro.Estefrocomprimeelgas,quese transfierealacmaradecalor,calentadaasuvezporun quemadorexterno.Elgasseexpandeenlacmarayponeen marchaunpistnqueproporcionaelmovimiento.Elgas calienteexpandidoseenfraenesemomentoyvuelveala cmaradefro,dondeelciclocomienzadenuevo.Elmotor Stirlingfuncionasuavemente,porquelasvariacionesde presinenlascmarasdecomprensinyexpansinson sinusoidales,esdecir,relativamentegraduales,tantoen ciclos explosivos como en los de combustin interna. - Clulas Electroqumicas:UntipodeClulaeslaPiladecombustible,queesun mecanismoelectroqumicoen elcuallaenergadeuna reaccinqumicase conviertedirectamenteen electricidad.Adiferencia delapilaelctricao batera,unapilade combustiblenoseacabani necesitaserrecargada; funcionamientrasel combustibleyeloxidante leseansuministradosdesde fuera de la pila. El voltaje de la pila de combustible en este caso es de unos1,2Vperodisminuyeconformeaumentalacarga. Actualmenteseestndesarrollandolaspilasdecombustible conelectrlitosdecarbonatofundido.Estesistematienela ventaja de utilizar monxido de carbono como combustible, por lo que pueden utilizarse como combustible mezclas de monxido decarbonoehidrgenocomolasqueseproducenenun gasificador de carbn. Tambinseestndesarrollandopilasdecombustibleque empleandixidodecirconioslidocomoelectrlito.Estas pilassellamanpilasdecombustibledexidoslido.La elevadatemperaturadeoperacindelaspilasdecombustible - 12 - dexidoslidopermiteelusodirectodemetano,un combustible que no requiere catalizadores costosos de platino sobreelnodo.Laspilasdecombustibledexidoslido tienenlaventajadeserrelativamenteinsensiblesalos contaminantes del combustible, como los compuestos de azufre y nitrgenoqueempeoranelrendimientodeotrossistemasde combustible. B) SEGN EL CICLO DE TRABAJO: - Motor de Dos Tiempos: Elprincipiogeneraldelmotordedostiemposesla reduccindeladuracindelosperiodosdeabsorcinde combustible y de expulsin de gases a una parte mnima de uno delostiempos,enlugardequecadaoperacinrequieraun tiempo completo. El diseo ms simple de motor de dos tiempos utiliza,enlugardevlvulasdecabezal,lasvlvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistn hacia atrs). - Motor de Cuatro Tiempos: En los motores de cuatro tiempos, el trabajo se organiza enadmisin,compresin,combustinyescape,loquese consideraunciclocompletoyquerepresentadosvueltas completas del eje cigeal. C) SEGN LA FORMACIN DE LA MEZCLA: - Motor de Combustin Interna o Endotrmicos: Enlosmotoresdecombustininterna,elcombustiblees quemadodentrodeunrecipiente,llamadocmarade combustin,porelcualsedesplazaunmboloopistn,y delimitado por las paredes del cilindro. El pistn est unido aunabiela,ystahacepalancasobreelcigeal,uneje acodadoqueconvierteelmovimientolinealdevaivndel pistn en un movimiento de rotacin continuo que ser el que har girar las ruedas. - Motor de Combustin Externa o Exotrmicos: Enlosmotoresexotrmicos,elcombustibleseinflamay explota,yeslafuerzaexpansivadeestaexplosinlaque directamentegeneralafuerzamotriz.Esmssencillo entenderlo con un ejemplo: los motores a reaccin utilizados enlosaviones.Enellos,elquerosenoesinyectadoenel aireaspiradoagranpresin,loqueproducesuignicin espontnea, y la energa de la explosin es conducida por una gran turbina hacia atrs, con lo que se genera la fuerza de empuje que permite al avin levantarse y volar. - 13 - D) SEGN LA DISPOSICIN DE LOS CILINDROS: - Motor en Lnea: Cuandoloscilindrosvanunotrasdelotroenforma lineal y producen longitudes de construccin desfavorables. - Motor en V: Cuandoloscilindrosvanendosfilasparalelasy contiguas.Formanunngulocuyovrticepasaporel cigeal. - Motor de Pistones Opuestos: Cuando dos filas de cilindros situadas en lados opuestos del cigeal forman entre s un ngulo llano. - Motor de Estrella: Cuando hay varios cilindros en forma de estrella, en uno o varios planos. E) SEGN EL ACCIONAMIENTO DE SUS PIEZAS: - Motor de Pistones Alternativos: Vienenaserlosmotores linealesqueensumayora poseentodoslosvehculos, pueden tener de 1 a 28 pistones. Comosepuedeapreciarenel esquema,lospistones alternativosseencuentran dispuestosporpares,esdecir, cuandodosdeellosestn arriba,losotrosdosestn abajo. Esta disposicin favorece el balance dinmico del motor ya quecuandolasmasasdedos pistonessuben,otrasdosmasas equivalentes bajan. Cabe mencionar que todos los pistones de unmotordebenpesarlomismoyesecriterioseaplica tambinparalasbielas.Hayquerecordarquedebese simtrico. - Motor de Pistn Rotativo: OllamadotambinMotorWankel.Enla dcadade1950,elingenieroalemnFelix Wankeldesarrollunmotordecombustin internaconundiseorevolucionario,que utilizabaunrotortriangularquegira dentro de una cmara ovalada, en lugar de un pistnyuncilindro.Lamezclade combustible y aire es absorbida a travs de unorificiodeaspiracinyquedaatrapada entre una de las caras del rotor y la pared - 14 - de la cmara. La rotacin del rotor comprime la mezcla, que se enciende con una buja. Los gases se expulsan a travs de un orificio de expulsin con el movimiento del rotor. El ciclo tiene lugar una vez en cada una de las caras del rotor,produciendotresfasesdepotenciaencadagiro.El motor de Wankel es compacto y ligero en comparacin con los motoresdepistones,porloqueganimportanciadurantela crisisdelpetrleoenlasdcadasde1970y1980.Adems, funciona casi sin vibraciones y su sencillez mecnica permite una fabricacin barata. No requiere mucha refrigeracin, y su centrodegravedadbajoaumentalaseguridadenla conduccin. - Motor de Turbina:( a Gas) Tambindenominadaturbinadegas,esunmotorque utiliza el flujo de gas como medio de trabajo para convertir energa trmica en energa mecnica. El gas se produce en el motorcomoresultadodelacombustindedeterminadas materias. Unas toberas estacionarias lanzan chorros de dicho gas contra los labes (paletas) de una turbina, y el impulso de los chorros hace girar el eje de la turbina. Unaturbinadecombustindeciclosimpleincluyeun compresorquebombeaairecomprimidoalacmarade combustin.Elcombustible,enformagaseosaonebulizada, tambinseinyectaendichacmara,dondeseproducela combustin. Los productos de la combustin salen de la cmara atravsdelastoberasyhacenmoverselaturbina,que impulsaelcompresoryunacargaexternacomoungenerador elctrico. La eficiencia del ciclo de una turbina de combustin est limitadaporlanecesidaddeunfuncionamientoconstantea temperaturasaltasenlacmaradecombustinyenlas primeras etapas de la turbina. Una turbina de gas pequea de ciclosimplepuedetenerunaeficienciatermodinmica relativamentebajaencomparacinconunmotordegasolina corriente.Losavancesenlosmaterialesresistentesal calor,losrecubrimientosprotectoresylossistemasde enfriamientohanhechoposiblegrandesunidadesconuna eficiencia en ciclo simple del 34% o ms. Hoyseinstalanturbinasdeciclocombinadoconuna eficiencia trmica del 52% y ms. Las turbinas de combustin seempleanparapropulsarbarcosytrenes,avionesyenla generacin de electricidad. Las turbinas de combustin emplean comocombustiblegasnaturalolquidoscomoquerosenoo gasoil.Tambinpuedeusarsecarbn,unaveztransformadoen gas en un gasificador aparte. - 15 - - Motor de Reaccin: Unmotorareaccinresultadelaaceleracinaaltas velocidadesdelchorroquesaledelmotor.Estoseconsigue mediantefuerzasquepermitenalgasfluirhaciaatrs formandounchorroyaumentandolaspresionesinternasdel motoreincrementandoelvolumendelgaspormediodela combustin. Lostresmotoresareaccinmscomunessonel turborreactor,dondeelairequeentrasecomprimeypasaa una cmara de combustin, los gases calientes generados hacen girar la turbina que mueve el compresor. En las turbohlices, casi toda la potencia es generada por la hlice movida por la turbina,ysloun10%delempujecorrespondealchorrode gasesdeescape.Losturboventiladorescombinanelchorrode gasescalientesconairepropulsadoporunventiladormovido porlaturbinaydesviadoalrededordelacmarade combustin,loquereduceelruido,estohacequeseamuy empleado en aviones civiles. - Motor de Carga Estratificada: Esdiseadoparareducirlasemisionessinnecesidadde unsistemaderecirculacindelosgasesresultantesdela combustinysinutilizaruncatalizador.Laclavedeeste diseoesunacmaradecombustindobledentrodecada cilindro, con una antecmara que contiene una mezcla rica de combustible y aire mientras la cmara principal contiene una mezcla pobre. La buja enciende la mezcla rica, que a su vez enciende la de la cmara principal. La temperatura mxima que sealcanzaessuficientecomoparaimpedirlaformacinde xidos de nitrgeno, mientras que la temperatura media es la suficiente para limitar las emisiones de monxido de carbono e hidrocarburos. - 16 - F) SEGN LA REFRIGERACIN: - Motor Refrigerado por Agua: Enlamayorademotoresseutilizarefrigeracinpor agua,loqueimplicaqueloscilindrosseencuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automviles se hace circularmedianteunabomba.Elaguaserefrigeraalpasar porlaslminasdeunradiador.Enlosmotoresnavalesse utiliza agua del mar para la refrigeracin. - Motor Refrigerado por Aire: Algunosmotoresestacionarios,deautomvilesyde aviones y los motores fuera a borda se refrigeran con aire. Loscilindrosdelosmotoresqueutilizanestesistema cuentanenelexteriorconunconjuntodelminasdemetal que emiten el calor producido dentro del cilindro.

7.2)EL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA: I) QU ES UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA? Sonlosqueusancomnmente losautomviles.Sellaman tambinmotoresdeexplosin. Estosnombreslesfueron asignadosdebidoaqueel combustiblesequemaenel interiordelmotorynoesun dispositivo externo a l, como en el caso de los motores diesel. ElMotordecombustin interna,escualquiertipode mquinaqueobtieneenerga mecnicadirectamentedela energaqumicaproducidaporun combustiblequeardedentrode unacmaradecombustin,la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustin internadecuatrotipos:elmotorcclicoOtto,elmotor diesel, el motor rotatorio y laturbina de combustin. II) PARTES PRINCIPALES DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA: HablaremosmayormentesobrelosmotoresOttoylos diesel, ya que tienen casi los mismos elementos principales: - 17 - A) CONJUNTO MVIL DEL MOTOR: Est formado por las siguientes partes: - Pistn: Formala parte inferior mvil del cilindro y la cmara decombustin.Estdiseadoparasoportarcargasy temperaturasnormales,adems debe absorber todo el empuje que uncilindroescapazde producir. La mayora de pistones sonfabricadosconunaaleacin especialdealuminioparaque seamsligero.Poseeunpin pasadorquesirvedeoscilacin entreelpistnylabiela, adems tiene 3 o hasta 4 ranuras para los anillos de compresin y lubricacin.Lospistonesen motores Diesel son ms compactos quelosdemotoresagasolina, debidoalapresinyrelacin decompresinaqueestn sometidos. - Biela: Transmitelafuerzayel movimientodelpistnal cigealenlacarrerade explosin. Mueve al pistn hacia arriba en las carreras de compresin y escape, y la baja en la carrera de admisin. Est unida al cigeal en el extremo grande y al pistn por el extremo pequeo. La mayora de bielas en los motores a gasolina son de acero fundido o de titanio, mientras que en los diesel son de acero forjado.Poseenconductosdelubricacinparaelpindel pistnytapasenumeradasquelesirvendesujecinconel cigeal. - Cigeal: Convierteelmovimientorecprocoypotenciadelos pistonesenmovimientogiratorio.Estapoyadoenel monoblockatravsdeunoscojinetesobocinasdealta precisin, el cual reducen el desgaste y la friccin en sus muones;yvanempernadosconunastapasosombreretescon ajustegradual.Loscigealespuedenserdeaceroforjado, fundido o nitrurado. Posee conductosdelubricacinparasus muonesyunoscontrapesospesados para reducir las irregularidades en su movimiento giratorio a causa del proceso de combustin. - 18 - - Anillos del pistn: Proporcionan un sello dinmico entre el pistn y la pared delcilindroconcalibracionesdealtaprecisinysu propsito es evitar que las presiones de combustin entren al cigealyqueelaceitedesteentrealacmarade combustin.Lamayorpartedelosmotorescuentancon2 anillosdecompresiny1delubricacin.Losanillosde compresin ylubricacinson hechos de hierro fundido con revestimientodecromo.Poseencontracavidadesychaflanes paraquepuedandeslizarsesobreelaceitequeestenlas paredesdelcilindroytambinparaquehayaunbuensello hermtico. - Cilindro (Camisas): Puedensercamisassecasenlamayoradeautomvilesy camionetas; o camisas hmedas como en los motores grandes de altapotencia.Lascamisassecassonhechasdeaceroyde contacto a presin con el monoblock y las camisas hmedas son dealeacindehierrofundidoyremovibles,peroposeen sellos de refrigeracin y lubricacin.

B) CONJUNTO DE DISTRIBUCIN DEL MOTOR: Est formado por las siguientes partes: - Culata: Formalapartesuperiordelmotorysirveparala estanqueidadenelsellohermticodelacombustin.Se construye de hierro fundido o de aluminio. Posee conductos de lubricacin y refrigeracin, y en algunos casos conductos de combustible. Adems sirve de alojamiento para los asientos y guas de vlvulas. - Eje de Levas: Seencargadecontrolarellevantamiento,velocidady distribucindelaaberturaycierredelasvlvulasde admisinyescape,aunavelocidadcontrolada,paraloque disponedeunpardelevasporcadacilindrodelmotor.En algunos motores pueden tener hasta 2 ejes de levas y pueden impulsaraldistribuidordeencendido,bombadeaceiteo bomba de combustible. EJE DE LEVAS - 19 - Estformadoporlevasovaladasquesonconstruidasde aleacindehierrofundidoendurecido.Estematerialtiene resistencia al desgaste al igual que el propio eje que es de unmaterialaceradoalaltocarbnforjadoyendurecido.Va apoyado sobre la culata con unas tapas empernadas. - BuzosHidrulicos: Losbuzoshidrulicosdeben sunombrealhechodeutilizar elaceitedelmotorparallenarsucavidadinternaymantener contactopermanenteconlas levas durante todo su recorrido. Estacaractersticapermite eliminarlosentrehierros (espaciosentredoscomponentes queanteriormenteexistany debancalibrarse peridicamente)ydesdeluego, elimin tambin la necesidad de mantenimiento. Como resultado delcontactopermanenteentrelalevayelbuzo,su funcionamientoessilencioso.Mayormenteseutilizanen motoresmodernos,dondeyanoesnecesariounejede balancines y varillas de empuje. - Vlvulas: Lasvlvulasdeadmisinyescapeabrenycierranlos conductos conectados a la cmara de combustin. La cara y los ngulos de los asientos de las vlvulas de escape son de 45, mientrasquelasdeadmisinsonde30.Lasvlvulasse fabricandeacerodealtogradoconunacaradealuminioy vstago de cromo en las de admisin, a las de escape se les agregasodioensusvstagosparaunmejorenfriamientode stas, ya que su temperatura llega a los 704 C - 815 C. Existenmotoresmultivalvulares,es decir con ms de 2 vlvulas por cilindro, motoresde3vl./cil.4vl./cil.y5 vl./cil..Elprimeroesusadocasislo porMercedesBenzenlamayoradesus motores, el segundo es el ms usado y el terceroesloltimoentecnologayes usadoenpocosautos(entreellos, Ferrari, Audi, y otros...). El sistema de 4 vl./cil. (2 de admisin y 2 de escape) estseparadoenDOHC(DoubleOverHead Camshaftsodobleejedelevasalacabeza,enespaol)y SOHC(SingleOverHeadCamshaftonicoejedelevasala cabeza).- 20 - Tenermsvlvulaspermiteingresarmsmezclaaire-combustible y ms fcilmente al cilindro y esto se traduce en mayor potencia y un mayor par motor. La mayora de las veces losmotoresmultivalvularestienensupotenciamximaaun rgimenmuyalto(cercade6000rpm.)loquepodraserun puntoencontraparalosautosdecalle(enunmotor "normal", con 2 vl./cil., la potencia mxima se encuentra a cerca de 5000rpm.).- Resortes: Sirven para cerrar las vlvulas y lograr el asentamiento en ngulo recto y una distribucin uniforme de la presin de lasvlvulas.Elresorteestcolocadoentreelretnyel asientodelresorteenlaculata,ademsreducelas vibracionesdelasvlvulasporcausadelacombustin.La mayoradevlvulasdeadmisinllevanunsoloresorte, mientras que las de escape pueden llevar 1 o 2 resortes. - Engranajes de transmisin: Obviamente, el rgimen de apertura de las vlvulas est determinadoporla sincronizacinqueexiste entreelejedelevasyel cigeal.Lavlvulade admisinseabrirenun cilindrosolamentecuando steseencuentreensu carreradeadmisin,ylade escapeseabrirnadamsen sucarrerarespectiva.Esta sincronizacinselograpor mediodelosengranes respectivosdelejedelevasydelcigeal,quese encuentran comunicados entre s (en la ilustracin) por medio de una banda dentada. La relacin de transmisin entre ambos engranes es de 2:1 (dos a uno), debido a que el engrane del eje de levas tiene el doble de dientes que el del cigeal. Esto significa que mientras el engrane del cigeal da dos vueltas, el del eje de levas da slo una. Los engranajes pueden ser movidos por una faja, cadena o con engranes de distribucin. C) CMARA DE COMBUSTIN: Recordemos que cuando el pistn se encuentra en el punto muerto superior al final de la carrera de compresin, queda un espacio entre l y la culata de cilindros. Este espacio recibe el nombre de cmara de combustin, debido a que es donde tiene - 21 - lugarlainflamacindelamezclaaire-combustible.AI descenderelpistnyllegarasupuntomuertoinferior tenemos el volumen total del cilindro. La cmara de combustin en los motores a gasolina va generalmente en la culata. En los motores diesel hay diferentes tipos de cmaras de combustin,endondeelcombustibleinyectadodebeserbien atomizadoparaunabuenavaporizacindelcombustible. Generalmentelacmaravenlospistonesoenunacmara alojada en la culata llamada cmara de precombustin. - Relacin de Compresin: Larelacindecompresin noessinoelnmerodeveces que la cmara de combustin cabe enelvolumentotaldel cilindro.Enelejemplola relacin es de diez a uno. Esto nos indica que el volumen total delcilindrosecomprimediez vecesparareducirsealtamao de la cmara de combustin. Esta caracterstica nos da una idea de las prestaciones del motor, su eficiencia y su potencia; en la medida que el nmero de la izquierdaseamayor,larelacinsermselevadaylas prestacionessuperioresdentrodeciertoslmites.La relacindecompresinestrelacionadadirectamenteconla presindecompresin,endondeambassonmayoresenlos motores Diesel. - Carburador: En el carburador se mezcla aire con gasolina pulverizada. La bombadegasolinaimpulsaelcombustibledesdeeldepsito hasta el carburador, donde se pulveriza mediante un difusor. Elpedaldelaceleradorcontrolalacantidaddemezclaque pasa a los cilindros, mientras que los diversos dispositivos delcarburadorregulanautomticamentelariquezadela mezcla,estoes,laproporcindegasolinaconrespectoal aire. Cuando se necesita una mezcla extremadamente rica, una vlvulaconocidacomoestranguladoroahogadorreduce drsticamentelaentradadeaire,loquepermiteque entren en el cilindro grandes cantidades de gasolina no pulverizada. - Buja: Eldispositivoqueproducelaignicineslabuja,un conductorfijadoalaparedsuperiordecadacilindro.La buja contiene dos hilos separados entre los que la corriente dealtovoltajeproduceunarcoelctricoquegenerala chispa que enciende el combustible dentro del cilindro. - 22 - - Bomba de Inyeccin: SeutilizaenlosmotoresDieselconelpropsitode mejorarlaeconomadelcombustibleenlosmotores.Su construccinesmscompactaypuedeserbombalinealo rotativa.LasBombasLinealesseutilizanmsenMotores grandesdealtapotencia,mientrasquelasrotativasen motores pequeos que pueden rendir hasta 6000 rpm. - Inyector: Esunavlvulaquepulverizaelcombustiblehaciala cmara decombustinendondeseinflama,seconectaatravsde unascaerasdecombustibledealtapresinalabombade inyeccin. Posee unas toberas de gran presin de 90 hasta 200 bar de sobrepresin. - ndice de Octano: Es el porcentaje de 2,4-trimetilpentano que, mezclado con heptano,dauncombustibledelasmismascaractersticas detonantes que la gasolina en cuestin. Perocmosedeterminanprcticamentelosoctanajesde las gasolinas? Existenaparatosespecialesparamedirlasdetonaciones que provocan. El resultado se compara con mezclas de heptano e isooctanohastaencontraraquellaqueproduzcaunefecto semejante.As,porejemplo,siciertagasolinatiene caractersticasdetonantesparecidasalasdeunamezclaen 90%deisooctanoy10%deheptanonormal,entoncessele asigna un ndice de octano de 90. - ndice de Cetano: Representa el valor de ignicin de un combustible diesel comparadoconotrocombustiblepatrn.Elcombustiblepatrn es una mezcla de 2 hidrocarburos: cetano y alfametilnaftaleno. Ahora la mayor o menor facilidad que un combustible se inflama es determinada por el ndice de cetano; as un combustible con ndicedecetano60esmsfcildeinflamarsequeotrocon ndice 40. Por eso que los motores de alta velocidad necesitan uncombustibleconndicedecetanomselevadoquelosde baja velocidad. III) FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA: A) MOTOR OTTO DE CUATRO TIEMPOS: Este ciclo recibe el nombre de su inventor, Nicols Augusto Otto, quien Ilev a la prctica un sistema de operacin del motor a base de vlvulas cuyo uso se ha generalizadoyseaplicaprcticamenteenlamayoradelosdiseosdemotores para automviles. Su funcionamiento se divide en cuatro tiempos: - 23 - - Tiempo de Admisin: A partir de su punto muerto superior, el pistn inicia su carrera descendente. AI mismo tiempo, la vlvula de admisin se abre y permite la entrada de la mezcla aire-combustiblequeIlenarlacavidaddelcilindro.Eltiempodeadmisinyla carrera del pistn terminan cuando ste Ilega a su punto muerto inferior . - Tiempo de Compresin: AIcontinuargirandoelcigeal,elpistniniciasucarreraascendente;la vlvuladeadmisinsecierraylamezclaaire-combustiblequedaconfinadaenel interiordelcilindrodondeescomprimidaviolentamente.Laspartculasde combustibleseencuentranentoncesrodeadasapretadamenteporpartculasde oxgeno y en ese momento tiene lugar la chispa entre los electrodos de la buja de encendido. - Tiempo de Explosin: Lamezclaaire-combustibleseenciendeporlachispa,desarrollandouna elevadapresindegasesenexpansin.Comolasvlvulassiguencerradas,los gases impulsan al pistn en su carrera descendente y la biela comunica esa fuerza alcigealhacindologirar.EstacarreradelcicloOttoeslanicaqueproduce energa,mientrasquelasotrastreslaconsumenenmayoromenormedida. - Tiempo de Escape: Eltiempodeescapeeselltimodelcicloytienelugarenlacarrera ascendente del pistn. La vlvula de escape se abre y permite la expulsin de los gases quemados que sern conducidos al exterior a travs del tubo del escape. El ciclo se reanuda de inmediatoya que a continuacin sigue de nuevo el tiempo de admisin y as sucesivamente en forma indefinida. - Encendido: En los automviles actuales se usan cada vez ms sistemas deencendidoelectrnico.Hastahacepoco,sinembargo,el sistemadeencendidomsutilizadoeraeldebateray - 24 - bobina, en el que la corriente de la batera fluye a travs deunenrolladoprimario(debajatensin)delabobinay magnetiza el ncleo de hierro de la misma. Cuando una pieza llamada ruptor o platinos abre dicho circuito, se produce una corrientetransitoriadealtafrecuenciaenelenrollado primario, lo que a su vez induce una corriente transitoria en el secundario con una tensin ms elevada, ya que el nmero deespirasdesteesmayorqueeldelprimario.Estaalta tensinsecundariaesnecesariaparaquesaltelachispa entreloselectrodosdelabuja.Eldistribuidor,que conectaelenrolladosecundarioconlasbujasdelos cilindrosenlasecuenciadeencendidoadecuada,dirigeen cadamomentolatensinalcilindrocorrespondiente.El ruptoryeldistribuidorestnmovidosporunmismoeje conectadoalrboldelevas,loquegarantizala sincronizacin de las chispas. La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores, entre otros la prdida de energa por la friccin y la refrigeracin. En general, la eficiencia de un motordeestetipodependedelgradodecompresin,la proporcin entre los volmenes mximo y mnimo de la cmara de combustin. Esta proporcin suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoradelosmotoresOttomodernos.Sepuedenutilizar proporcionesmayores,comode12a1,aumentandoasla eficiencia del motor, pero este diseo requiere la utilizacin de combustibles de alto ndice de octano. La eficiencia media de un buen motor Otto es de un 20 a un 25% (o sea, que slo la cuarta parte de la energa calorfica se transforma en energa mecnica). B) MOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS: En teora, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en que la combustin tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presin constante. La mayora de los motores diesel tienen tambincuatrotiempos,sibienlasfasessondiferentesde las de los motores de gasolina. Enlaprimerafaseseabsorbesolamenteairehaciala cmara de combustin. En la segunda fase, la de compresin, el aire se comprime a una fraccin mnima de su volumen original y se calienta hasta unos 440 C a causa de la compresin. Al finaldelafasedecompresinelcombustiblevaporizadose inyectadentrodelacmaradecombustinyarde inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire. Algunosmotoresdieselutilizanunsistemaauxiliarde ignicin para encender el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La combustin empuja el pistn hacia atrs en la tercera fase, la de potencia. La - 25 - cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de expulsin. Laeficienciadelosmotoresdiesel,queengeneral depende de los mismos factores que los motores Otto, es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Losmotoresdieselsuelensermotoreslentosconvelocidades decigealde100a750revolucionesporminuto(rpmo r/min),mientrasquelosmotoresOttotrabajande2.500a 5.000 rpm. Noobstante,algunostiposdemotoresdieselpueden alcanzar las 2.000 rpm. Como el grado de compresin de estos motores es de 14 a 1, son por lo general ms pesados que los motores Otto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficienciayelhechodequeutilizancombustiblesms baratos. C) MOTOR DIESEL Y OTTO DE DOS TIEMPOS: Conundiseoadecuadopuedeconseguirsequeunmotor Ottoodieselfuncioneadostiempos,conuntiempode potenciacadadosfasesenlugardecadacuatrofases.La eficienciadeestetipodemotoresesmenorqueladelos motores de cuatro tiempos, lo que implica que la potencia que producen es menor que la mitad de la que produce un motor de cuatro tiempos de tamao similar. Elprincipiogeneraldelmotordedostiemposesla reduccindeladuracindelosperiodosdeabsorcinde combustible y de expulsin de gases a una parte mnima de uno delostiempos,enlugardequecadaoperacinrequieraun tiempo completo. El diseo ms simple de motor de dos tiempos utiliza,enlugardevlvulasdecabezal,lasvlvulas deslizantesuorificios(quequedanexpuestosaldesplazarse el pistn hacia atrs). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a travs del orificio de aspiracin cuando el pistn est en la posicin ms alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresin, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistn llega al final de la fase. A continuacin, el pistn se desplaza hacia atrs en lafasedeexplosin,abriendoelorificiodeexpulsiny permitiendo que los gases salgan de la cmara. - 26 - IV) COMPARACIN DE UN MOTOR OTTO Y DIESEL DE 4 TIEMPOS: MOTOR DE COMBUSTIN MOTOR OTTOMOTOR DIESEL . DimensionesPequeoGrande . Punto de Inflamacin3050C55100c . Temperatura de Encendido480-550C600-800C . Consumo decombustible 300-380 g/Kwh.230-370g/Kwh. ADMISIN . GasesMezcla combustible Aire puro -aire . Depresin0.1-0.3 bar0.1-0.2 bar . Temperatura50-100 C70-100 C . Abertura y cierre de vlvula2-20/40-605-25/35-60 COMPRESIN . Relacin de Compresin7-10:114-22:1 . Presin de Compresin12-18 bar30-55 bar . Temperatura400-600 C600-900C . Temperatura de autoencendido del diesel.300-400C COMBUSTIN Y EXPANSIN . Presin mxima40-60 bar50-80 bar . Temperatura mxima2000-2500 C2000-2500 C . Comienzo de la Inyeccin22-32 antes PMS . Presin de Inyeccin90-200 bar . Duracin de Inyeccin10-40 cigeal . Tiempo de Combustin30-40 cigeal . Trabajo til24%32% ESCAPE . Temperatura a plena carga700-1000 C500-600 C . Temperatura a ralent300-500 C200-300 C . Presin de gases4-7 bar3-5 bar . Prdidas: . Por Refrigeracin33%32% . Por Radiacin7%7% . Por Gases de Escape36%29% - 27 - 8)DESARROLLO: 8.1)DINMICA DEL MECANISMO BIELA-MANIVELA: I) INTRODUCCINDEL MECANISMO BIELA-MANIVELA: Las condiciones de trabajo de las piezas del sistema biela-manivelasecaracterizanporserconsiderablesy rpidamentevariableslasfuerzasquesurgenenellas durantelosdiferentesregmenesdefuncionamientodel motor. La magnitud y el carcter con que varan las cargas mecnicasquesoportanestaspiezassedeterminanabasede lainvestigacin cinemticay dinmicadel mecanismobiela-manivela.Elclculodinmicoesprecedidoporel clculo trmicoque asegura la posibilidad de elegir las principales dimensiones del motorypermitehallarlas magnitudesyelcarcterconquevaranlasfuerzas originadas por la presin de los gases. Enlafiguraserepresentanlosesquemasdelos mecanismos biela-manivelacentral(axial)aydescentrado b (o desplazado). En este ltimo, el eje del cilindro no secruzaconelejedelcigeal,sinoqueestdesplazadoaunapequeadistancia,porlocomn,en direccin de larotacinde la manivela cercadelP.M.S. Estosehacepara,mejorarlascondicionesdeoperacin delpistndentrodelcilindrootambinpor consideracionesdediseo.Adems,enmuchosmotores modernos, el eje del buln se desplaza respecto al eje del cilindroen0,01-0,03mm.desudimetro,conelfinde eliminarpermanentementelaluzentreelpistnylas paredesdelcilindro,ascomoparaobteneruna distribucin de la carga sobre las paredes del pistn ms favorable. Leyenda: A continuacin se utilizarn las siguientes designaciones: =nguloderotacindelamanivela,contadodesdela direccin del eje del cilindro en el sentido horario de rotacin del cigeal. = Velocidad angular del cigeal, que se adopta constante. = dy/dt. = ngulo que forma el eje de la biela, en el plano de su movimiento, con el eje del cilindro. S=Carreradelpistn.S=2R(dondeReselradiodela manivela). L = La longitud de la biela, L = R/ (donde es un parmetro adimensional). - 28 - e = Desplazamiento del plano de movimiento del eje del buln con respecto alejede cigeal, e =kR (dondekesel descentrado relativo). Losmecanismosbiela-manivelasecaracterizanpordos parmetrosadimensionales:larelacinentreelradiodela manivela y la longitud de la biela: = R = 0.25 ... 0.30 L y el Descentrado Relativo: k =e = 0 ... 0.15 R PMS APMS A Elclculocinemticodelmecanismobiela-manivelase cumple fundamentalmente para determinar el desplazamiento, la velocidad y la aceleracin del pistn. El desplazamiento del pistn S, desde su punto de partida A'enelP.M.S.paraelcasogeneraldeunmecanismo descentrado (fig. b) es: - 29 - S = A'A = A'E AD DE = (L + R) cos1 - L cos Rcos La oblicuidad de la biela puede hallarse de la ecuacin: CB = R sen = L sen + e sen = sen (e/L) = (sen k) cos = l 2(sen - k)2 Lavelocidaddelpistnsehaceigualaceroenlos puntosmuertos,esdecir,cuando=1y=2 .Siendo iguala90y270,labielarealizaunmovimientode traslacin y la velocidad del pistn es igual a la velocidad circular del eje del mun de biela del cigeal. II) FUERZAS QUE ACTAN EN EL MECANISMO BIELA-MANIVELA: Elanlisisdelasfuerzasqueactanenelmecanismo biela-manivela es indispensable para calcular la resistencia mecnicadelaspiezasdelmotoryparadeterminarlas cargas sobre los cojinetes. Este anlisis se efecta para un determinadorgimendefuncionamientodelmotor.En concordancia con el mtodo dinmico, al calcular el mecanismo biela-maniveladelmotorseconsideranlascargas provenientesdelasfuerzasdepresindelosgasesenel cilindro y las fuerzas de inercia de las masas en movimiento, mientras que las fuerzas de friccin se desprecian. El crter del motor se considera inmvil y se adopta que el cigeal gira con velocidad angular constante. Adems, las fuerzasde inercia delasmasas enmovimientodelmecanismo biela-manivela se dividen en fuerzas de inercia de las masas con movimiento alternativo (subndice i) y fuerzas de inercia con movimiento giratorio (subndice R). Lapresindelosgasessobreelpistnpg=f(s)y, respectivamente, la fuerza de presin de los gases Pg = pgFp (donde Fpesel readelpistn) sedeterminandeldiagrama indicado, el cual se construye a partir de los resultados del clculotrmico(quegeneralmentesehaceparalapotencia nominalylavelocidadderotacinrespectiva).Para reconstruirgrficamenteestediagrama,obteniendoel desarrolladoenfuncindelnguloderotacindelcigeal pg=f()yaplicandolafrmuladeldesplazamientose calcula el desplazamiento del pistn (s). Leyenda: a) Fuerzadepresindelosgasespgylasumadelas fuerzas Pg + Pi, que actan sobre el pie de biela. - 30 - b)Fuerza de inercia Pid) Fuerza Normal Z c)Fuerza lateral Ne) Fuerza Tangencial T f) Fuerza Centrfuga ZR Construccindelascurvasdelasdiversasfuerzasen funcin del ngulo de rotacin del cigeal La presin de los gases en el cilindro del motor, en la figura,origina la fuerza P'g, aplicada a la culata. Esta fuerza acta a lo largo del ejedel cilindro, su magnitud es igual, pero est en sentido contrario a la fuerza Pg que acta sobre el pistn. Paradeterminarlasfuerzasdeinerciaesnecesario conocerlasmasasdelaspiezasdelmecanismobiela-manivela.Conelfindesimplificarlosclculos,el mecanismo real biela-manivela esreemplazadoporunsistema dinmico equivalente de masas concentradas.- 31 - Todaslaspiezasmvilesse subdividenentresgrupos,de acuerdoalcarcterdesu movimiento: 1. Piezas que efectan un movimiento alternativoalolargodelejedel cilindro (grupo pistn). La masa del pistn con los anillos y el buln se consideraconcentradaenelejede este ltimo y se designa por mp. 2.Partesgiratoriasdelcigeal. Lasmasasdeestaspiezasse reemplazanporunamasaqueest reducida al radio R de la manivela y sedesignapormR.Lareduccinse efectamanteniendolascondiciones deigualdadentrelasfuerzas centrfugasdeinercia delas masas reales y la masa reducida. La masa del mun de biela mm.b (fig.a) con las partes adyacentes de los brazos se adopta concentrada en el medio del eje del mun y puesto que su centro de gravedad dista R delejedelcigeal,noserequierelareduccindeesta masa. La masa de la parte central del brazo mbr siguiendo el contornoabcd,cuyocentrodegravedadseencuentraaun radio , se reduce al radio R. De la condicin de igualdad de las fuerzas centrfugas mbr2= mbr RR2tenemos: mbr R=mbr R La masa reducida de toda la manivela es: mM = mm.b + 2mbr R = mm.b + 2mbr R 3.Piezasquerealizanunmovimientocomplejoplanoparalelo (grupodepiezasdelabiela).Labielaesreemplazada aproximadamenteporunsistemadedosmasasestticamente equivalentes, la masa mb.p concentrada en el eje del buln y la masamb.r concentradaenelejedelmundebieladel cigeal. Paraobtenerunsistemadinmico(fig.b)equivalente debern respetarse tres condiciones,saber: 1) Constanciade la masa total (mb.p + mb.r = mb); 2)Posicininvariabledelcentrodegravedad de las masas. 3) Momento de inercia constante con respecto al centro de masas.- 32 - Aspues,todoel mecanismobiela-manivela (fig.c)sereemplaza aproximadamenteporun sistemadedosmasasconcen-tradasunidasporenlaces rgidosimponderables:la masa en el punto A que tiene movimientoalternativoyla masaenelpuntoBcon movimiento rotativo. Enconformidadconel sistemaadoptado,enelcual dosmasasdinmicamente reemplazanelmecanismo biela-manivela,lasfuerzas de inercia sereducen a dos: lafuerzadeinerciaPde lasmasasquetienenmovimientoalternativoylafuerza centrfuga de inercia ZR de las masas rotativas. Lafuerzadeinerciadelasmasasconmovimiento alternativo es: Pi = -mia = -miR2(cos + cos2 + ksen) Lafuerzadeinerciadelasmasasconmovimiento alternativoPienelsistemadelmecanismobiela-manivela semanifiestaenformadeunafuerzalibredemagnitudy signo variables que acta a lo largo del eje del cilindro. Sielbulndelpistnestdescentradoenuna distanciaeconrespectoalejedelcilindro,entoncesla fuerza de inercia Pi est orientada a lo largo de una recta que atraviesa el centro comn de las masas mp y mbp entre el eje del cilindro y el eje del buln. Dicho desplazamiento es prcticamentemuypequeoysepuededespreciarenlos clculos dinmicos. Al mismo tiempo, la fuerza de presin de los gases (que actasiemprealolargodelejedelcilindro)originaun momentoePgconrespectoalejedelbuln.Poraccinde estemomentovarafavorablementeladistribucindela carga sobre la pared del pistn y se elimina el huelgo entre el pistn y el cilindro. Examinemos ms detalladamente la accin de las fuerzas de presindelosgasessobreelpistnydelasfuerzasde - 33 - inerciadelasmasasenmovimiento.LafuerzatotalPque acta sobre el pistn es la fuerza inicial: P = Pg + Pi AlanalizarlacurvadelafuerzatotalP=f(),se infiere que las fuerzas de inercia al final de la carrera de compresinyenelcomienzodelacarreradetrabajohacen disminuirlafuerzadepresindelgasqueactasobreel pistn. La fuerza P, que acta a lo largo del eje del cilindro (segn la fig.) puede descomponerse en dos fuerzas: 1) La fuerza lateralN, perpendicular al eje del cilindro: N = P tg P (sen k)...(a) 2) Y la fuerza K, dirigida a lo largodel eje de la biela: K = P1 P [1 + 2 (1 cos2)] Cos 4

Lasecuacionesaproximadas,comosemencion anteriormente, son correctas, salvo los trminos de segundo ordenincluidaslasmagnitudes2yk(Elerrorrelativo de estas expresiones constituye no ms de 2%). La magnitud k generalmente es muy pequea y en los clculos prcticos se puede menospreciar. Delafrmula(a)sedesprendequeeldesplazamiento del ejedel cilindrosiendok = (e/R)>O,disminuyeun poco la fuerza normal N en la carrera de expansin. LafuerzaKpuedesertrasladadaporsulneade accin al centro del mun de biela en la manivela (K' = K) y descomponerla en dos fuerzas: 1) La fuerza normal Z, cuya direccin coincide con el radio de la manivela: Z = Kcos( + ) P[cos (1 cos2) + k sen] 2 2) Y la fuerza tangencial T, que coincide a la circunferencia del radio de la manivela: T = Ksen( + ) P(sen + sen2 - k cos) 2 LafuerzanormalZlatrasladamosporlalneade accinalcentrodelcigealyladesignamosporZ'(Z= Z').LafuerzatangencialTtambinpuedetrasladarseal centrodelcigeal(T=T'=T"),agregandoelparde fuerzas (T, T') con el momento MT denominado Momento Torsor o Par Motor. - 34 - LasfuerzasZ'yT"pueden sumarse y su resultante K", igual a la fuerza K, acta a lo largo de la biela recargando los cojinetes deapoyodelcigeal.Lafuerza K"puededescomponerseendos fuerzas:Nperpendicularaleje del cilindro y la fuerza P" = P"g +Pi,queactaparalelamenteal eje del cilindro. LasfuerzasNyN.ascomo lasfuerzasP'gyP"g(segnel diagramadecurvas),danlugara dos pares de fuerzas, cuya suma de momentossedenominaParde Reaccin o de Vuelco Mv, que acta sobrelaspartesinmvilesdel mecanismo biela-manivela. El par Mv est dirigido en sentido contrario al par motor ysobrelaspartesinmvilesdelmecanismobiela-manivela actan la fuerza de gravedad, la fuerza de inercia cuyo signo y magnitud son variables y la fuerza centrfuga de inercia ZR. Dichas fuerzas se equilibran por las reacciones de los apoyos yparcialmenteporlasfuerzasinternasentremecanismosy piezas individuales del motor. A continuacin se determinan las fuerzas que actan sobre loscojinetesdebielaydeapoyodelcigeal.Lafuerza resultanteRm.b,aplicadaalmundebieladelamanivela, se halla sumando la fuerza K, que acta a lo largo del eje de labiela,conlafuerzacentrfugaZRm,queaparecepor efecto de la rotacin de una parte de la masa de la biela. Laconstruccinse realizaenformadeun diagramapolardelvector de la fuerza Rm.b orientado conrespectoalamanivela delcigeal,queseasume comoinmvil.Primerose construyeeldiagrama polardelafuerzaK, trazandosuscomponentesZ yT,enlascoordenadas rectangulares con el centro O(segnlafig.),para diferentesngulosde rotacindelamanivelay obteniendolosrespectivos - 35 - puntos del extremo del vector K. Los puntos obtenidos 1, 2, se unen consecutivamente en orden angular formando una curva continua, la cual representa un diagrama polar de la fuerza K con su centro en el punto 0. El diagrama polar reconstruidoen coordenadas rectangularesyRm.b (segnlafig.) permitedeterminarel valormedio(Rm.b)med. yporconsiguiente, tambinlacarga especficamedia sobreelcojinete, referidaalaunidad desuperficiedesu proyeccin diametral. LafuerzaresultanteRm.a,conqueactaelmunde apoyoenunejequetieneuncojineteprincipalentrecada pardemanivelas, orientadadeacuerdoal cigeal,seencuentra sumandovectorialmente lasfuerzasquese transmiten desde los dos codosvecinos(fig.de abajo).Seconsidera condicionalmente,quede cadacodosetransmite lamitaddelaFuerza Centrfuga ZRC. Eldiagramapolar delasfuerzasRm.a puedeserconstruido grficamente, utilizandoparaesto dosdiagramaspolares de carga sobre el mun de biela. Elprimerdiagrama seorientaconrespecto auncodo,elsegundo se hace con respecto al otro,uniendolospolos deambosdiagramasen - 36 - un punto (segn fig.) y se suman por pares los vectores de uno y otro diagrama que actan simultneamente sobre el codo del cigeal, tomando en cuenta el orden de funcionamiento deloscilindros.Cadaunodelosvectoresresultantes obtenidosrepresentaunafuerzadoblesobreelmunde apoyo para un ngulo dado de rotacin del cigeal. Eldiagrama polarde cargasobreelmunde apoyo, originadaporlareaccindelcojinete,seobtiene girandoeldiagramaen180conrespectoalcigeal inmvil.Estediagramaseutilizaparaconstruirel respectivo diagrama de desgaste. Ahora,elequilibradode las fuerzas de inercia de las masas giratorias del mecanismo biela-manivelaseconsigue colocandoloscontrapesosen lasmanivelas,detalmanera quesecumplanlasdos condiciones siguientes: 1)Elcentrodegravedad del sistema reducido del cigeal se encuentre en el eje de rotacin; 2)Lasumadelosmomentos delasfuerzas centrfugasdeinercia delasmasasgiratorias con respecto a cualquier puntodelejedel cigeal sea nula. Elcumplimientodela segundacondicin (cumplindosesimultneamente conlaprimera)seasegura medianteelequilibradodinmico,elcualsecomprueba haciendo girar el cigeal en mquinas equilibradoras. Ambas condicionesdeequilibradocorrespondenalarotacindel cigeal en torno a su eje principal central de inercia. Loscontrapesossemontanenunplanoquepasaporel eje del cilindro y que sea perpendicular al eje del cigeal, ademssecolocandetalmaneraquedurantelarotacin siempre conforman con la lnea vertical un ngulo , igual al nguloderotacindelcigeal.Lascomponentes horizontales de las fuerzas centrfugas de inercia de estos contrapesos son de igual magnitud, pero estn dirigidas en sentido contrario y por lo tanto, se equilibran mutuamente. - 37 - 8.2)ANLISISDELMBOLO: I) ESTRUCTURA DEL MBOLO: La estructura del pistny sus dimensiones quedan defi-nidasporlascargastrmicasymecnicas,porlaformay disposicindelacmaradecombustin,porelnmerode segmentos,porlapresenciadenerviosdereforzamiento,por el grosor de la cabeza del pistn, por el dimetro del buln, por la posicin del primer segmento en cuanto a la cmara de combustin,etc.Aldisearelpistnseutilizanlos parmetros estadsticos constructivos, referidos al dimetro D del cilindro o a la altura H del pistn. Laalturadelpistn dependedelnmerode segmentosdecompresiny lubricacin(rascadores),de la altura del fondo o cinturn de fuego h y del dimetro del buln.Laalturarelativadel pistnH/Denlosmotores Dieselesconsiderablemente ms grande que en los motores decarburador,debidoaun mayornmerodesegmentosde compresinyrascadores,aun altocinturndefuegoh,a tabiquesmsanchosentrelos segmentosylargafalda.Si los pistones son cortos, en el instanteenquevarala direccindelasfuerzas lateralesenelP.M.S.,para pequeas relaciones H/D se observa el ladeamiento de los mbo-los que va acompaado de golpeteos y de elevado desgaste. II) FUERZAS QUE INTERVIENEN: Durante el funcionamiento del motor, sobre el mbolo o pistnactan fuerzas axiales de presin de los gases y de inercia,variablesenmagnitudyendireccin,ascomo fuerzas laterales que aprietan el pistn contra la pared del cilindro.Comoresultadodelcalentamientoirregulardel pistn,tantoendireccinradialcomoaxial,aparecen tensiones trmicas internas adicionales. Adems, ciertas zonas del pistn se someten a cargas de fuerzaslocales:lostabiquesentrelossegmentosporlas fuerzasdepresindelosgases,stassetransmitena travsdelosplanosfrontalesdelossegmentosde - 38 - compresin, al aparecer una diferencia de presiones sobre el segmento y debajo de l, como las fuerzas de inercia de las masasdelospropiossegmentosyalasdefriccin;los bordesfrontalessuperioreinferiorsecarganporlas fuerzasdelosgolpesquesurgencomoresultadodela variacindemovimientodelpistnenelP.M.S.Eltabique entreelprimerysegundosegmento,porlogeneral,sehace ms alto. A medida que se alejan del fondo, la altura de los tabiques ht por lo comn se reduce. LapartedirectrizdelaalturaH2percibelascargas normales (laterales) y asegura la posicin, coaxial del pistn conrespectoalcilindro.Las deformacionestrmicasdel pistnendireccionesradiales seunenalasdeformaciones originadasporlaovalizacin del pistn, al cargarlo con las fuerzaslaterales.Como consecuencia,laseccin transversaldelpistnsehace ovalada de tal forma que el eje mayor del valo coincida con la direccinqueactalafuerza lateralyelejemenorconel eje longitudinal del buln. 8.3)ANLISISDE LOS ANILLOS DEL MBOLO : I) ESTRUCTURA DE LOS ANILLOS: Laforma,lasdimensionesconstructivasylosmtodos para elevar la durabilidad de los segmentos se eligen tomando en consideracinlasfunciones que debern cumplir:asegurarlaestanqueidaddel espaciosobreelmbolo,transmitirel calordesdeesteltimohacialasparedes de la camisa y retirar el exceso de aceite de dichas paredes. Lasformasconstructivasdelos segmentosdecompresinydelubricacin sonmuydiversas.Lossegmentosde compresinsuperioressecubrenporuna capa de cromo para elevar su resistencia al desgaste.Enlosmotoresms intensificados,porencimadelacapade cromo,seaplicaunacapademolibdenode hasta 0,25 mm de grosor. - 39 - Lossegmentosdelubricacinsehacenconpresiones radiales ms elevadas. Adems, para incrementar la fuerza de aprietedelarocontralacamisa,avecessecolocan expansores de acero en el huelgo radial entre el pistn y el segmento,enformadecintasonduladasodemuelles cilndricosenrollados.Lapresinradialtotalpuede alcanzar 3 MPa. Paraelevarladurabilidadylaestabilidadcontralas vibraciones,lossegmentossefabricanconpresinno uniforme(corregida)alolargodesupermetro,incrementndolaenlazonadelcierre.Cuandolossegmentos se desgastan, la presin en la zona del cierre disminuye y se redistribuye hacia los sectores vecinos. II) FUERZAS QUE INTERVIENEN: Enlafiguradeladerechase muestranesquemticamentelasfuerzas ypresionesqueactansobreel segmento.Losgasesprocedentesdela combustinsituadoencimadelpistn penetran a travs de las holguras a la partedetrsdelosanillosylos aprietan contra la camisa. Duranteel funcionamiento,el anillopuedeentraren contactoconlacamisa noportodasu superficie, sino solamente con el borde superior oinferior.Elfenmenodetorcimientodel segmentoconrespectoalasuperficiedela camisaseconfirmaporlaformadedesgastede lasranuras,puesdurantelaexplotacinse ensanchan en direccin a la base. Eltorcimientodelsegmentoenlaranura cuandoelpistnpasaporelP.M.S.puede originarsearegmeneselevadosdevelocidades porelmomentodelasfuerzasdeinerciaPizy de friccin Pfr. Enalgunosregmenesdevelocidaddel motor,cuandoelpistnseacercaalP.M.S., bajolaaccindelasfuerzasvariablesde inercia,defriccinydelosgases,puede aparecer una vibracin axial de los segmentos que altera su funcionamiento normal. - 40 - Endeterminadascondicioneslavibracinaxialpuede transformarse en radial. En el caso de vibracin radial de los anillos, stos se apartan de las paredes de la camisa, comoconsecuenciaseperturbalaestanqueidadinteriordel cilindro.Latendenciadelosarosavibracionesradiales puedereducirseelevandolafuerzadeelasticidaddelos mismos,disminuyendoelvolumendelaranuradetrsdel segmento y la altura de ste. Lafuerzaderozamientodelosarosdecompresin depende de la presin media de los gases en las ranuras y de la altura de los segmentos, ya que la fuerza con que stos aprietanporlosgasesesdirectamenteproporcionalala superficie lateral interna de los mismos. Cuando el segmento del pistn se desgasta y disminuye su grosor,lapresinradialprovenientedelafuerzade elasticidad del aro decrece y se redistribuye a lo largo de supermetro.Siendoelevadoeldesgastedelsegmento,se altera su contacto con la superficie de la camisa en la zona del cierre entre los extremos del anillo. 8.4)ANLISISDEL BULN DEL MBOLO : I) ESTRUCTURA DEL BULN: Eldimetrodelbulninfluyevisiblementesobrela alturadelmbolo,sumasa,ascomolasdimensionesyla masa del pie de la biela. Al elegir los dimetros interior y exteriordelbulnsedebepartirdelastensiones tolerables de flexin y de corte, as como de las tensiones y deformaciones del buln que aparecen durante su ovalizacin. Lassuperficiesdearticulacindelbulnconlos anillos y los cojinetes del pie de la biela se comprueban a lapresinconvencionalqueinfluyeenelaplastamientode lapelculadelubricacinyeneldesgastedeestas superficies. Duranteeldiseoseeligen,enunaprimera aproximacin,lasdimensionesdelbulnatenindosealos datosestadsticosydespussehaceunclculode comprobacin.Lasuperficieinternadelbulnsehace cilndricadeunmismodimetroatodasulongitud.Para elevar la resistencia a la fatiga del buln en los motores intensificados es obligatorio pulir la superficie interna. Encasodequelasuperficieinternatengaunacabado qumico-trmico,laresistenciaalafatigadelbulnse elevaenel1520%alcementarlosyenel3545%al nitrurarlos. - 41 - II) FUERZAS QUE INTERVIENEN: Losbulonesexperimentancargascclicas,cuandola presindelosgasesenelcilindroeslamxima,las fuerzas de inercia del pistn, en el P.M.S., estn dirigidas desde el eje del cigeal y descargan al buln. En los clculos para el rgimen del mximo par motor no seconsideran,sinembargoenlosclculosdecomprobacin para el rgimen nominal de velocidad, cuando las fuerzas de inerciaalcanzanunamagnitudconsiderable(especialmente enlosmotoresdecarburador),stasdebentenerseen cuenta. Otracargaqueexperimentael buln son las tensiones de flexin. Cuandoelbulnestovalado,se determinanlastensionesenlos planos vertical y horizontal, que aparecenenlassuperficies externaeinternadelbuln,as mismo su deformacin diametral en el plano horizontal, formando una distribucin cosinusoidal.(ver fig.)Buln - 42 - 9)CONCLUSIONES: Elanlisisdelasfuerzasdinmicas,partedelalacinemtica que se ocupa de la descripcin del movimiento sin tener en cuenta sus causas. EnelMotordeCombustin Interna,unadelasfuerzasque seproduceneslaenergaqumica(presindegases), producida por un combustible que arde dentro de una cmara de combustin, la parte principal de un motor. Ahoralamagnitudyelcarcterconquevaranlas cargas mecnicas que soportan estas piezas se determinan a basede lainvestigacin cinemticay dinmica. El motor de combustin es una mquina que convierte energa en movimiento o trabajo mecnico. La energa se suministra en formadecombustiblequmico,comogasleo(diesel)o gasolina, vapor de agua o electricidad, y el trabajo mecnico que proporciona suele ser el movimiento rotatorio de uneje. Alcalcularelmecanismobiela-maniveladelmotorse consideran las cargas provenientes de las fuerzas de presin de los gases en el cilindro y las fuerzas de inercia de las masas en movimiento, mientras que las fuerzas de friccin se desprecian.Ahora,elequilibradodelasfuerzasdeinercia delasmasasgiratoriasdelmecanismobiela-manivelase consigue colocando los contrapesos en las manivelas. En el Pistn, durante el funcionamiento del motor, actan fuerzasaxialesdepresindelosgasesydeinercia, variablesenmagnitudyendireccin,ascomofuerzas lateralesqueaprietanelpistncontralapareddel cilindro. EnlosAnillos,puedeoriginarsearegmeneselevadosde velocidadesfuerzasdeinerciaPizydefriccinPfr.En algunos regmenes de velocidad del motor, puede aparecer una vibracinaxialdelossegmentosquealterasu funcionamientonormal,endondelavibracinaxialpuede transformarse en radial. EnlosBulones,seexperimentancargascclicas.Unade esas cargas que experimentason las tensiones de flexin. En conclusin, el anlisis de las fuerzas que actan en el conjuntomvildelmotor,esindispensableparacalcularla resistenciamecnicadelaspiezasdelmotorypara determinar las cargas sobre sus cojinetes.Este anlisis se efectaparaundeterminadorgimendefuncionamientodel motor. - 43 - 10)REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS: http://es.wikipedia.org/wiki/Motordecombustiinterna.com http://www.vochoweb.com/vochow/tips/red/motor/pagina10.htm http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_10.html http://www.geocities.com/alvarofue/motores.html http://www.supermotor.com/revista/actualidad/1999/12/5266.html MiPrimeraEncarta 2005/Mecnica/Dinmica/Fuerzas/ Motor de Combustin Interna. UnidadInstruccionaldeSenati2000/Motores Diesel y Otto/ Pg. 03 hasta 14. Tecnologa Automotriz de Camiones Volvo/Grupos de 0-9/DesarrollosdelMotorDiesel/Pg.18hasta 22. ManualtcnicoAutomotrizdeFrankThiesseny DavisDales/TomoI/CuartaEdicin/Principios, DiseoyRendimientodelMotor/Pg.93hasta 109. 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