motores de combustión interna i

MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA IINTERNA I

Ing. Juan Carlos Castelo Valdivieso

MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA

Potencial y debilidades de los MCI

Los motores de combustin interna alternativos un amplio campo de aplicaciones debido a las grandes ventajas que presentan frente a otros grandes ventajas que presentan frente a otros tipos de motores.

Entre las ventajas destacables podremos citar:



RENDIMIENTO:

El rendimiento efectivo puede tomar valores dispares dependiendo del tipo del motor y principalmente de sus condiciones de principalmente de sus condiciones de operacin.

En algunos motores el valor mximo de este rendimiento puede alcanzar el 55%, referido a la energa disponible en el combustible.



El valor del rendimiento de un MCI es menos sensible a variaciones en el rgimen y la carga que el de otras plantas motrices.

POTENCIA:A diferencia de otros motores trmicos que se A diferencia de otros motores trmicos que se

encuentran adaptados a grandes potencias, los MCI se pueden construir para suministrar un amplio rango de potencias, que van desde decenas de Watios hasta varias decenas de Megawatios, permitiendo un campo de aplicacin muy amplio.



COMBUSTIBLES:

Es claro que los combustibles para un MCI debe ser relativamente de alta calidad, una de las caractersticas de este tipo de motores es que caractersticas de este tipo de motores es que puede trabajar con una gran gama de combustibles de diferente naturaleza, tanto es el alcance que puede trabajar con combustibles lquidos y gaseosos.



Sin duda alguna una de las mayores ventajas de que un MCI trabaje con combustibles lquidos es su poder calorfico referido a su volumen.

CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS:CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS:

Para adaptarse a las diferentes aplicaciones, el conjunto cilindro-pistn como unidad constitutiva del MCI se puede construir en una gran gama de tamaos, con dimensiones especficas en rangos que van desde centmetros hasta metros.



En la construccin de MCI se pueden emplear materiales de bajo costo, fundamentalmente a que las temperaturas medias de trabajo son relativamente bajas en comparacin con otro relativamente bajas en comparacin con otro tipo de motores.



DEBILIDADES.

La emisin de gases contaminantes

Limitacin en la potencia mxima

La potencia especfica mxima (potencia por La potencia especfica mxima (potencia por peso del motor)

La dependencia del petrleo para obtener el combustible



CRITERIOS DE CLASIFICACIN Y CARACTERSTICAS DIFERENCIADORAS.

Los MCI se pueden clasificar de mltiples formas como pueden ser: El proceso de combustin El ciclo de trabajo La forma en la que se introduce el aire en el cilindro La forma en la que se introduce el aire en el cilindro El tipo de combustible El sistema para introducir el combustible El sistema de control utilizados El tipo de refrigeracin El nmero y disposicin de los cilindros Etc..



PROCESO DE COMBUSTIN.

Motores MEP:

La caracterstica fundamental es que el inicio de combustin se produce mediante un aporte combustin se produce mediante un aporte de energa externo al ciclo termodinmico, lo que se refiere a hacer saltar una chispa entre los dos electrodos de una buja.



Motores MEC:

En este tipo de motores la combustin se inicia mediante un proceso de autoencendido de la mezcla de combustible al conseguirse temperaturas suficientemente altas en la cmara temperaturas suficientemente altas en la cmara de combustin por motivo del proceso de compresin.

A diferencia de los motores MEP, la mezcla es heterognea, no existe claramente una zona en donde se produce la combustin.



CICLO DE TRABAJO:

Segn el ciclo de trabajo, los MCI se pueden clasificar en motores de 4T y 2T, teniendo la principal diferencia entre estos dos tipos en el principal diferencia entre estos dos tipos en el proceso de renovacin de la carga, es decir, escape y admisin.



PRESIN DE ADMISIN:

Motores de aspiracin natural

Motores sobrealimentados



TIPO DE REFRIGERACIN:

Motores refrigerados por aire

Motores refrigerados por lquido



NMERO Y DISPOSICIN DE LOS CILINDROS:


CURVAS CARACTERSTICAS

Es una forma habitual de mostrar las prestaciones,emisiones o parmetros de funcionamiento de inters deun motor de una manera grfica.

Potencia Par motor o torque El consumo o rendimiento El consumo o rendimiento Emisiones especficas. Dosado Tasa de EGR Caudales y temperaturas de fluidos Cualquier parmetro que tenga inters para una

determinada aplicacin.


Forma de normalizacin se ha ido normalizandocon el tiempo, por lo que se tiene dos tipos mshabituales empleadas para determinadas curvas.

Curvas caractersticas de velocidad. Para un Curvas caractersticas de velocidad. Para ungrado de carga constante, muestra el parmetrode inters en funcin del rgimen de giro.

En aplicaciones de automocin son usuales lascurvas de plena carga que corresponden a lasmximas capacidades de un motor.

CURVAS CARACTERATICAS

Dentro de las curvas caractersticas de velocidad serepresentan el par motor o pme, potencia delmotor, consumo especfico

Curvas caractersticas multiparamtricas. Curvas caractersticas multiparamtricas.Presentan la variacin de uno o ms parmetrosde inters en funcin de ms de una variable deoperacin.

Es usual representar en este tipo de mapas curvascaractersticas de isocunsumo, isopotencia, etc.

DIFERENCIAS FENOMENOLGICAS ENTRE CICLOS TERICOS Y REALES

Ciclo terico motor MEP

Fuente: Rodrigo Daz. Termodinmica Automotriz


Ciclo real motor MEP.

Proceso de compresin.- Una vez finalizada laadmisin, debido a la disminucin delvolumen del cilindro se comprime un fluidovolumen del cilindro se comprime un fluidoformado por:

Aire de admisin

Gases residuales procedentes del cicloanterior

Combustible inyectado en el colector


Proceso de combustin.- Por accin de un salto de chispapara generar la combustin se tiene un frente de llama queavanza hacia las paredes del cilindro.

La combustin se genera antes del PMS para que no terminedemasiado tarde, lo que provoca un incremente de presinpor lo que el pistn debe realizar ms trabajo contra lospor lo que el pistn debe realizar ms trabajo contra losgases antes del PSM.

Se tiene tambin que la expansin ya ha comenzado cuandoan no finaliza la combustin, por lo que la ltima parte dela mezcla que se quema no se expande desde el PSM,cuando el volumen es mnimo, sino cuando existe ya unvolumen mayor, teniendo como consecuencia un menortrabajo.


Proceso de expansin.- Debido a la necesidad derefrigeracin del motor y a los cambios por efecto de lacombustin que tiene el fluido, este proceso no esadiabtico.

El porcentaje de calor cedido durante la expansin el delorden del 10 al 20% del calor aportado y su valororden del 10 al 20% del calor aportado y su valordepende del tamao del motor, grado de carga yrgimen de giro.

Prdidas por fugas en el cilindro van del orden de 1 a 2%de la masa del fluido que evoluciona.

Prdida de escape va del orden de 1 a 3% del caloraportado.


Renovacin de la carga.- Comprende la admisin degases frescos antes de la compresin y la fase deescape en la que se evacuan los gases quemadosdespus de la expansin.

Este proceso no se considera como una parte del ciclotermodinmico y se simplifica como una cesin determodinmico y se simplifica como una cesin decalor.

Las hiptesis de aporte y cesin de calor son las que msalejan los ciclos tericos de la realidad en un motortrmico, ya que son motores de combustin interna yno se puede hablar con propiedades de aporte y cesinde calor.

Bibliografa

Prof. F. Payri, Prof. J. Desantes, Motores decombustin alterna alternativos, UniversidadPolitcnica de Valencia, 2011.

Rodrigo Daz, Termodinmica Automotriz, Rodrigo Daz, Termodinmica Automotriz,Riobamba-Ecuador, 2008.

Castelo Juan, Apuntes de la ctedra de MCI,Maestra en Sistemas Automotrices, EscuelaPolitcnica Nacional.

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