Motor de Combustin Interna Alternativo.

SISTEMAS INTERNOS.

Sistema biela-manivela. -Es el sistema mvil articulado que permite transformar la energa que se

libera en la combustin, con un movimiento oscilatorio, en un

movimiento circular o de rotacin. Por lo que se emplean tres elementos

bsicos:

1) mbolo. 2) Biela. 3) Cigeal.

mbolo. -Es el cuerpo cilndrico que se desplaza alternativamente por el interior del cilindro.

El desplazamiento del mbolo se debe a la presin que ejercen los gases quemados en la cmara de

combustin, durante el tiempo de expansin, tiempo activo del ciclo de funcionamiento del motor. Los

gases en expansin producen una fuerza en el mbolo que se transmite al cigeal a travs del pasador y

la biela, durante el tiempo no activo del mbolo, el cual tambin es arrastrado por la inercia del

movimiento giratorio del cigeal, a travs de la biela.

El mbolo se fabrica en aleacin de aluminio de alta resistencia mecnica.

Las partes principales del mbolo son:

1) Cabeza.-Es la parte superior, sobre la cual acta directamente la presin de los gases. Su forma es diversa, puede ser plana, cncava o convexa, segn la forma ms conveniente para producir una

combustin rpida.

2) Falda.- Es la parte lateral, en l se encuentran las ranuras circulares que sirven para alojar los anillos o segmentos metlicos de estanqueidad, entre el mbolo y el interior del cilindro.

3) Buln y perno.-El buln es el alojamiento cilndrico del perno, y

ambos conectan el mbolo con el

extremo superior de la biela (llamado

pie de biela). El perno es de acero

cementado, y lleva un cierto ajuste

dentro del buln del mbolo,

permitiendo una holgura adecuada

para la condicin flotante del montaje

(sin importar la temperatura o la

carga presente durante el funcionamiento del mbolo).

4) Segmentos o anillos de estanqueidad.-Son aros metlicos alojados en las ranuras de la parte superior de la falda del mbolo, se clasifican en tres grupos, de acuerdo con su funcin:

De compresin: Son los ms cercanos a la parte superior del mbolo, su funcin es impedir la fuga de los gases en la cmara de combustin, asegurando la presin dentro del cilindro

durante el ciclo de trabajo.

De lubricacin: Alojados por debajo de los segmentos de compresin, su funcin es regular el espesor de la pelcula de aceite lubricante que se forma entre la falda del mbolo y la

pared interna del cilindro.

Recogedor.-Esta alojado en la ltima ranura de la parte inferior de la falda del mbolo, su funcin es barrer o rascar el aceite lubricante que se ha quedado en la pared interna del cilindro, devolvindolo al sistema de lubricacin del motor. Por esta razn, a ste segmento

tambin se le conoce como recuperador de aceite.

Biela. -Es la barra articulada que une el mbolo con el cigeal del motor. La

biela transmite el movimiento oscilatorio del mbolo al movimiento

giratorio o rotacin del cigeal. Por lo que est sometida a grandes

esfuerzos, y se fabrica en materiales de gran resistencia mecnica,

normalmente aleacin de aluminio de alta resistencia o hacer forjado en

los motores antiguos.

El cuerpo de biela va estar compuesto por el pie de biela, extremo que

se acopla con el perno del mbolo; la cabeza de biela, extremo que se

une al cigeal del motor; y el sombrerete de biela, es la parte que es

desmontable, el cual une la otra mitad de la cabeza de biela con pernos

que forman parte de la misma o del propio sombrerete.

Los motores radiales emplean el sistema de biela maestra-bielas

articuladas, donde segn ste sistema slo una de las bielas de cada

estrella de cilindros, la biela maestra, se une al cigeal del motor. Las

bielas restantes, bielas articuladas, se unen a la biela maestra mediante

un plato de acoplamiento, que tiene tantos orificios como bielas

articuladas hay.

Cigeal. -El movimiento oscilatorio de los

mbolos se transforma en movimiento

de rotacin en el cigeal. El cigeal

se compone de tres partes:

1) Mun.-Son los puntos de apoyo del cigeal en la bancada o soporte

del mismo.

2) Muequilla.-Es el codo donde se ajusta la cabeza de la biela.

3) Brazo.-Son los tramos rectos que unen la muequilla con los

muones.

Se llama manivela o codo al conjunto

formado por dos brazos y una muequilla.

Los cigeales son por lo general de acero forjado de alta resistencia mecnica, ahuecado para el paso del

aceite, y es sometido a un procedimiento de nitrurado.

Soportes y fijos.

Carcasas o crter del motor. -Es el soporte de montaje de los cilindros y del sistema

biela-manivela. Y tanto para motores horizontales como

opuestos est dividido en dos mitades. Las dos mitades

son manufacturadas de aleacin de aluminio-magnesio y

se fabrican por separado y luego se ensamblan por

medio de esprragos y pernos. En los motores radiales

son tambin fabricados por mitades, donde en este caso,

se unen segn un plano que pasa por los centros de

todos los cilindros de la estrella.

Es el depsito o crter del aceite lubricante en los motores de pequea potencia. Todos los esfuerzos y

vibraciones producidos por el mismo motor son absorbidos por las carcasas o carter del motor, por lo que

su construccin debe responder a los requisitos de resistencia mecnica que imponen estas cargas.

Crter de aceite adicional. -Funciona como depsito adicional para el suministro de aceite de lubricacin para aeronaves de gran

potencia.

Hay dos tipos generales de crter, que se relacionan con la

instalacin del sistema de lubricacin del motor:

Crter hmedo.-Almacena el aceite de lubricacin del motor, actuando como depsito, donde mantiene un

cierto nivel de aceite lubricante, el cual es aspirado por

la bomba de lubricacin y distribuido a travs de las

lneas o tuberas internas de lubricacin del motor.

Crter seco.-Como su nombre lo indica, no almacena el aceite lubricante en el fondo del crter, sino en un depsito independiente. El aceite circula impulsado por la bomba de lubricacin desde

el depsito a todos los puntos de lubricacin del motor. Despus es recuperado por la bomba de

succin, retornndolo al depsito.

Los motores pequeos, como los de cilindros horizontales y opuestos, son de crter hmedo. Los grandes

motores radiales emplean crteres secos.

Cilindro. -Es la cmara interna del motor donde se desarrolla la compresin, combustin de la mezcla aire-

combustible, y expansin de los gases.

Los motores de aviacin tienen un nmero variable de cilindros, de acuerdo con su configuracin y su

potencia.

El cilindro consta de cuerpo y

culata o cabeza. Las dos partes

se fabrican independientes y se

ensamblan durante la fase de

montaje del motor. El cuerpo es

el cilindro propiamente dicho, y

se fabrica en acero, y a la

superficie interna del cilindro

llamada camisa, es de acero al

cromo-nquel, muy resistente.

La parte exterior del cuerpo

cuenta con una serie de aletas

concntricas, que sirven para

refrigerar el cilindro.

La culata o cabeza es una pieza

moldeada o forjada de aleacin

ligera de aluminio, de gran

resistencia mecnica. La culata o cabeza tiene varios alojamientos de entrada para otros elementos, como

las bujas, las vlvulas de admisin de aire y de escape de gases. La cpula inferior de la culata o cabeza

y en conjunto con el mbolo, forman el volumen de la cmara de combustin del cilindro.

Mltiple de admisin y de escape. -El mltiple de admisin de aire es el sistema encargado

de proveer el aire necesario para la combustin a cada

uno de los cilindros del motor.

El sistema de admisin de aire en un motor de aviacin

alternativo debe cumplir un requisito indispensable, la

correcta canalizacin del flujo de aire hacia el sistema

mezclador de combustible y aire del motor.

Una de las

caractersticas

muy importantes

del mltiple de

admisin de aire

es la forma de los conductos de admisin que a la vez depende de la

situacin del motor en el avin.

El rendimiento volumtrico del motor de aviacin est

determinado no slo por el sistema de induccin que dirige el aire

hacia el motor, sino tambin por el sistema de escape que conduce

los gases que pasan fuera de los cilindros.

Un colector de escape tpico est construido de aleacin de acero

de alta resistencia.

Sistema de distribucin.

Vlvulas. -Las vlvulas son los mecanismos que regulan la entrada y

salida del aire y de los gases de combustin en el cilindro.

Hay dos tipos de vlvulas:

a) De admisin.-Tiene por misin regular el paso de entrada de la mezcla fresca de aire-combustible en el

cilindro.

b) De escape.-Es la va de expulsin de los gases quemados del cilindro.

Las vlvulas estn ubicadas en la culata o cabeza del cilindro.

Las vlvulas tienen dos resortes, a veces tres, concntricos. Los resortes mantienen a las vlvulas contra

el asiento del cilindro.

Debido a que las vlvulas de admisin operan a temperaturas ms

bajas que las vlvulas de escape, pueden ser de nquel, cromo,

tungsteno o de acero, mientras que las vlvulas de escape se hacen

generalmente de algunas de las aleaciones especiales y de alta

resistencia a altas temperaturas como inconel, siliconchromium, o

aleaciones de cromo y cobalto.

Guas y muelles o resortes de las vlvulas. -Las guas de las vlvulas son el elemento exterior concntrico del

vstago de la vlvula, que adems de mantener su desplazamiento

longitudinal, resiste las reacciones laterales debidas al esfuerzo de

empuje sobre la vlvula. Las guas de las vlvulas se fabrican de

aleacin o de bronce especial.

Las guas de las vlvulas de escape, al trabajar con altas

temperaturas a veces se hacen de forma cnica.

La misin de los muelles o resortes de las vlvulas es impedir su

apertura por trepidacin o por la depresin en los cilindros, y

tambin para impedir que los componentes mviles de la leva se

despeguen de su asiento, debido a la fuerza de inercia producida por la aceleracin negativa en el

periodo de cierre.

Se fabrican de aceros especiales al silicio, magnesio y cromo vanadio.

Levas. -La leva es una pieza giratoria cuyo perfil, al actuar tangencialmente directa o indirectamente sobre el

extremo del vstago de la vlvula, levanta a sta peridicamente.

El mecanismo que desplaza las vlvulas en un motor

alternativo en estrella se conoce como plato de levas, y en uno

de cilindros horizontales y opuestos se conoce como rbol de

levas.

El rbol de levas es el dispositivo de montaje de las levas que

desplazan a las vlvulas, en el sistema de distribucin de los

motores de cilindros horizontales, opuestos, en lnea y en V.

Es un eje de acero que tiene mecanizadas en el mismo las

levas. El eje se apoya en cojinetes sobre el crter,

normalmente de bronce, y la transmisin de giro se hace por

engranajes rectos o helicoidales.

El rbol de levas gira a la mitad de vueltas que el cigeal.

En el caso de los motores

en estrella o radiales se

emplea los plato de levas,

donde el movimiento de

las vlvulas se obtiene

mediante un disco

concntrico con el

cigeal que lleva

dispuestas igualmente

espaciadas, un cierto nmero de levas que accionan las vlvulas de

admisin, y solidario con dicho disco otro similar que acciona las

vlvulas de escape. Ambos discos estn desfasados, uno del otro,

para dar las aperturas de admisin y escape de cada cilindro.

El movimiento del plato de levas puede ser contrario, o en el mismo

sentido de giro del cigeal.

SISTEMAS PRIMARIOS.

Aire. -Los motores de las aeronaves estn respirando aire, y debe haber suficiente

flujo de aire en el motor para proporcionar el oxgeno necesario para la

mezcla de aire-combustible, liberando a travs de la combustin la energa de

la mezcla. El aire que entra en el motor debe de estar limpio, y debe ser

fresco, incrementando la densidad del aire, pero no lo suficientemente, sino

creara la formacin de hielo en el sistema de induccin.

La potencia que el motor alternativo entrega a la hlice disminuye de forma

continua con la altitud de vuelo. La masa de aire adicional que el motor

precisa para mantener actuaciones, a medida que el avin asciende, se puede

obtener mediante la previa compresin del aire de admisin.

Los motores que no emplean la compresin del aire de admisin se conocen

como motor atmosfrico o motor de aspiracin normal, donde la presin del

aire que admite hacia los cilindros no es ms alta que la atmosfrica, por lo

que la potencia de ste tipo de motor disminuye con la altura, de la misma

forma que lo hace la densidad del aire, esto es, en la proporcin de la

densidad relativa respecto al nivel medio del mar.

Sistemas de sobrealimentacin. - La sobrealimentacin consiste, comnmente, en la elevacin de la presin de aire a los cilindros,

consiguiendo de esta forma una elevacin de la potencia del motor. La sobrealimentacin tambin puede

consistir en el incremento de la mezcla aire/combustible que entra al cilindro en la fase de admisin.

Para ambos casos de sobrealimentacin, se aumenta la presin dentro del cilindro, aumentando la fuerza

de la carrera de trabajo, es decir, el par motor en cada revolucin y por tanto la potencia del motor, con

objeto de poder compensar la prdida de densidad del aire con la altura.

Los sobrealimentadores se clasifican en dos grandes grupos:

Sobrealimentadores de accionamiento interno (sobrealimentadores). Sobrealimentadores de accionamiento externo (turboalimentadores).

Sobrealimentadores. -Normalmente, los sobrea1imentadores de accionamiento interno comprimen la mezcla aire-combustible,

esto es, la mezcla ya est formada en el carburador cuando se enva al sistema sobrealimentador.

Se dice que un sobrealimentador est accionado internamente, o que es de accionamiento interno, cuando

el mecanismo que comprime la mezcla aire/combustible es arrastrado por el propio motor.

El mecanismo que comprime la mezcla

es un compresor centrfugo. El

compresor se acciona a travs de un

pin de la caja de engranajes del motor.

Observe que la potencia necesaria para

accionar el compresor del

sobrealimentador de accionamiento

interno proviene del mismo motor.

Dentro de este sentido, el accionamiento

del compresor implica siempre la

sustraccin de un cierto porcentaje de la

potencia disponible del motor; la

potencia disponible del motor disminuye en la misma cantidad que se consume en arrastrar el compresor.

No obstante, la propia existencia de estos mecanismos es seal de que los beneficios conseguidos superan

con aumentos de la prdida de potencia por el arrastre del compresor.

Los sobrealimentadores de accionamiento interno se clasifican segn el nmero de etapas de compresin

que tienen, y segn el nmero de velocidades de giro posibles del compresor.

Los sobrealimentadores pueden funcionar a una velocidad fija, o tener capacidad de girar a distintas

velocidades. En este ltimo caso el compresor dispone de un embrague de seleccin de velocidad.

Turboalimentadores. -Se dice que un sobrealimentador est accionado externamente, o que es de accionamiento externo, cuando

el mecanismo que comprime el aire (compresor) es arrastrado por un sistema externo al propio motor. El

mecanismo que comprime la mezcla es tambin un compresor rotativo (compresor centrifugo), y el

sistema que acciona el compresor es una pequea turbina accionada por los gases de escape que salen del

motor.

El vocablo "turbo" hace referencia al movimiento de giro caracterstico de la turbina.

El sobrealimentador de accionamiento externo o turboalimentador, el compresor gira debido a la energa

presente en los gases quemados de combustin que salen del cilindro a alta temperatura. Con este fin, los

gases de escape son dirigidos hacia un colector de salida que descarga en la turbina. La turbina gira

impulsada por los gases de escape. La turbina est unida al compresor mediante un eje de interconexin;

por tanto, el compresor recibe de la turbina el movimiento de giro necesario para comprimir el aire.

Los turboalimentadores se clasifican segn dos categoras:

1) Por su funcin: Los turboalimentadores se disean y acoplan al motor con dos fines distintos, mantener la presin de admisin del motor hasta una altitud de vuelo

determinada; y proporcionar una presin de admisin superior a la existente al nivel

medio del mar.

2) Por su sistema de control: Los turboalimentadores se pueden controlar de dos formas, de acuerdo con la forma de actuar de la vlvula de descarga: manual y automtica.

Combustible. -De acuerdo con el procedimiento de formacin de la mezcla aire-combustible los motores alternativos se

clasifican en dos grandes grupos:

1) Motores de carburacin. 2) Motores de inyeccin.

Es importante no confundir el carburador de inyeccin con el sistema de inyeccin de combustible, ya el

primero es una evolucin del carburador elemental, y el segundo, es un concepto distinto de dosificacin y

preparacin de combustible.

Carburacin. -Se llama carburacin al conjunto de procesos fsicos que preparan la mezcla aire-combustible para la

combustin en los cilindros del motor. Los dispositivos que realizan esta funcin se llaman carburadores.

Los motores que emplean carburador se pueden dividir, a su vez, en dos clases:

1) Carburador de flotador. 2) Carburador de presin.

El carburador de flotador se emplea en aeronaves pequeas, y se basa

en el carburador elemental, donde la preparacin de la mezcla aire-

combustible es a travs del mecanismo simple del carburador. La

ltima clase de carburador, tambin se le conoce con el nombre de

carburado r de membrana o carburador de inyeccin.

El carburador por lo general, se compone de los siguientes sistemas:

Sistema principal de dosificacin.

Su funcin es suministrar al motor la mezcla aire-combustible precisa en todas las condiciones de

funcionamiento, en vuelo y en tierra.

El sistema consta de cuatro elementos:

a) Venturi o difusor: Es el cuerpo principal del carburador, donde se acelera el aire cuando pasa por el estrechamiento o garganta del

venturi, ya que la seccin de paso es ms pequea.

b) Cuba: Es una cmara con flotador, cuya funcin es mantener constante el nivel de combustible en la cmara.

c) Vlvula de mariposa: Es un disco articulado a lo largo de su eje diametral. Su funcin es regular la cantidad de aire que pasa por el

venturi.

d) Compensador de mezcla: El carburador bsico produce una relacin de mezcla desigual conforme varia el caudal de aire de

admisin. Por lo que los compensadores, tienen la funcin de

mantener la riqueza de la mezcla sensiblemente constante, sin

importar las condiciones de funcionamiento del motor. Los ms

usuales de uso aeronutico son el compensador por soplador de

aire y el compensador de orificios.

Sistema de control de mezcla.

Su funcin es el de regular la relacin de mezcla en funcin de la altitud de vuelo.

Puesto que la aeronave vuela a distinta altitud resulta que la cantidad de aire en peso que circula por el

carburador es menor al disminuir la densidad atmosfrica. Esta situacin conduce al enriquecimiento de la

mezcla a medida que la aeronave gana altura.

Hay dos mtodos generales para corregir la relacin de la mezcla con la altitud:

a) Mando manual: Se emplea en los carburadores de flotador. El piloto controla la riqueza con la palanca de mezcla, de acuerdo con las condiciones de funcionamiento del motor.

b) Mando automtico: El propio sistema regula la riqueza de la mezcla, de forma autnoma, de acuerdo con las

condiciones de funcionamiento del motor.

Sistema de marcha lenta o de ralent.

Cuando el motor funciona en ralent, la vlvula de mariposa se

encuentra prcticamente cerrada de tal manera que la succin del

combustible por el inyector o surtidor es muy pequeo.

Para incrementar la depresin se aprovecha la zona de baja

presin que se origina alrededor de la vlvula de mariposa,

donde se sitan dos o tres orificios, que estn comunicados con

el canal o lnea de combustible del inyector o surtidor. De este

modo, penetra cierta cantidad de aire que ayuda a una pequea

emulsin de combustible hacia el ducto de admisin de aire del

cilindro.

Sistema de aceleracin.

Consiste de una bomba de mbolo, que cierra la cmara de

combustible, y cuyo movimiento se controla de forma indirecta

con el mando de gases. Cuando se avanza el mando de gases, el

mbolo desciende impulsando el combustible con presin hacia

la vlvula de descarga de la bomba hasta el inyector o surtidor

del carburador.

Sistema de enriquecimiento.

El sistema produce una mezcla rica, de tal manera que el

combustible de exceso que no participa en la combustin se

evapora en el interior del cilindro.

Todo proceso de evaporacin implica una absorcin de calor, el cual se aprovecha para disminuir la

temperatura de la mezcla, eliminando as la posibilidad de detonacin del combustible.

Carburador de inyeccin. El carburador de inyeccin se instala por lo general en los grandes motores radiales.

El carburador de inyeccin introduce el combustible en el cilindro a presin superior a la atmosfrica. La

alta presin de inyeccin favorece que las gotas del combustible se puedan dividir muy finamente.

La inyeccin de combustible se produce en una zona prxima a la entrada del cilindro, una vez que la

corriente de aire de admisin ha pasado por el venturi y por la vlvula de mariposa.

La ventaja que presenta ste sistema, es que la cmara de combustible y todo el sistema se encuentra

presurizado, por lo que lo hace insensible a los cambios de posicin de la aeronave.

El carburador de inyeccin consta de cinco elementos fundamentales:

1) Cuerpo del carburador. 2) Regulador de presin de combustible. 3) Unidad de control de combustible. 4) Control automtico de combustible. 5) Bomba de aceleracin e inyector de descarga de combustible.

Inyeccin de combustible. -Es el conjunto que prepara el combustible para su inyeccin

al cilindro. El sistema dosifica, a la vez, la cantidad de aire

necesaria para la combustin.

Los sistemas de inyeccin se clasifican en dos grupos, de

acuerdo con la zona del cilindro donde se descarga el

combustible:

a) Sistema de inyeccin directa.-Los inyectores introducen directamente el combustible en el cilindro.

b) Sistema de inyeccin indirecta.-Los inyectores introducen el combustible en la boca de entrada de la

vlvula de admisin del cilindro, lista para ser

admitida cuando se abre la vlvula.

Si se atiende al modo de inyeccin, los sistemas pueden ser:

a) De inyeccin intermitente.-El combustible se inyecta en un momento dado por la carrera de admisin del

mbolo.

b) De inyeccin continua.-Introduce el combustible en la boca de entrada del cilindro de forma constante.

Los motores de aviacin emplean el sistema de inyeccin continua, a baja presin. Algunos motores en

estrella o radiales emplean el sistema de inyeccin directa e intermitente, de alta presin.