Clasificación
Transcript of Clasificación
ClasificacinLos motores mencionados se pueden clasificar de la siguiente manera:Segn la forma de provocar la Ignicin o encendido de la mezclaMediante encendido provocado: Son losde ciclo Otto o de gasolina.
Mediante encendido por compresin: Son los de ciclo Disel
Segn la forma de hacer la renovacin de la cargaCiclo de cuatro tiempos, o4Ten los que el ciclo de trabajo se completa en cuatro carreras del mbolo y dos vueltas del cigeal. En estos motores, la renovacin de la carga se controla mediante la apertura y cierre de las vlvulas de admisin y escape.
Ciclo de dos tiempos, o2Tel ciclo de trabajo se completa en dos carreras del mbolo y una vuelta del cigeal. La renovacin de la carga se logra porbarrido, al desplazar la nueva mezcla los gases de la combustin previa, sin la necesidad de vlvulas, (en los diesel lleva de escape) ya que es ahora el propio mbolo el que con su movimiento descubre las lumbreras de admisin y escape (slo ciclo Otto) regulando el proceso.
ResumenUnmotordecombustininterna es un tipo de mquina que obtiene energamecnicadirectamente de la energaqumicaproducida por un combustible que arde dentro de unacmara de combustin, la parte principal de un motor. Se empleanmotoresde combustin interna de cuatro tipos:El motor cclico Otto, cuyo nombre proviene del tcnico alemn que lo invent, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automocin y aeronutica.El motor diesel, llamado as en honor del ingeniero alemn nacido enFranciaRudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumirgasleoEl motor rotatorio.La turbina de combustin.Casi todos los automviles de hoy utilizan lo que es llamado un ciclo de combustin de cuatro tiempos para convertir gasolina amovimiento. El ciclo de cuatro tiempos tambin es conocidocomo ciclo de OTTO, en honor a Nikolaus Otto. Estos son:1. Admisin: El pistn baja en el momento en que la vlvula de admisin se abre, permitiendo el ingreso de la mezclaaire/gasolina.2. Compresin: El pistn sube comprimiendo la mezcla aire/gasolina, las dosvlvulasestn cerradas.3. Explosin: El pistn llega al mximo de su recorrido TDC , la buja entrega la chispa, se produce la explosin y el pistn es impulsado hacia abajo.4. Escape: El pistn sube nuevamente, pero esta vez la vlvula de escape se encuentra abierta permitiendo la salida de losgasesquemados.Estos motores pueden ser, bsicamente, atmosfricos o sobrealimentados por medio de un turbo.Todos ellos con inyeccinelectrnica. Aunque tambin funcionaban mediante unsistemade carburacin este tipo de ingreso de combustible ya ha quedado rezagado.AntecedentesDesde su presencia enla Tierra,el hombrese ha movido por la superficie del planeta, primero como un nmada y despus, ya establecido, para comunicarse con otros asentamientos humanos.Los caminos y las rutas comerciales empezaron a surcar el mundo las caravanas conproductosa la espalda de porteadores y a lomo de animal dejaron su huella durante muchos aos. Despus, con la invencin de la rueda y el carro, aquellos caminos se ensancharon grandesvolmenes de mercancas comenzaron a fluir a lavelocidadpermitida por la traccin animal y estahistoriase prolong tambin por muchos aos... hasta la invencin de l a mquina de vapor y su aplicacin a la locomotora. Como ya sabemos, la mquina de vapor consista bsicamente en una caldera conaguaa la que se le aplicaba elcalorproducido por un fogn en la parte exterior. El vapor generado por la ebullicin del agua se conduca a unos grandes mbolos y sufuerzaexpansiva mova las ruedas de la locomotora que arrastraba as grandes convoyes. La mquina de vapor era pues, un motor de combustin externa que rpidamente evolucion y logr ser aplicado en los primeros intentos por sustituir al caballo en la traccin de carros. Sin embargo, no fue sino hasta eldesarrollodel motor de combustin interna, que se logr integrar elconceptomoderno de automvil; un vehculo que se mueve por s mismo, impulsado por la fuerza generada al quemar su combustible dentro del motor.Los motores hidrulicos son los ms antiguos conocidos (Hern de Alejandra, S. I a. J.C.), utilizaban como fuerza motriz la energa de una masa de agua que cae desde cierta altura, llamada salto. Esta energa se transforma entrabajotil disponible en el eje de la mquina, que antao era la rueda hidrulica, actualmente la turbina. El motor nace por la necesidad de trabajos que, bien por duracin, intensidad,manejabilidad omantenimiento, no puede ser realizado poranimales. El motor de combustin interna ha conservado hasta la fecha sus caractersticas fundamentales, si bien ha sufrido en los ltimos aos modificaciones y refinamientos que lo han convertido en una mquina altamente sofisticada que incorpora los ms avanzadossistemas de controlelectrnico, la mayora de los cuales tiene por objeto el mximo aprovechamiento del combustible y la reduccin consecuente de las emisiones contaminantes.InvestigacinDiagrama de flujo funcional del Motor de combustin interna del motor tipo Otto
Propiedades termodinmicas de la gasolina:Puesto quela investigacinse har para los motores de combustin interna del motor tipo Otto, lainvestigacinde propiedades es para su combustible, en este caso, la gasolina. La gasolina tiene cuatro propiedades principales:OctanajePropiedad principal de la gasolina ya que est altamente relacionada al rendimiento del motor del vehculo. El octanaje se refiere a la medida de laresistenciade la gasolina a ser comprimida en el motor. Esta se mide como el golpeteo o detonacin que produce la gasolina comparada conlos patrones de referencia conocidos deiso-octano y N-heptano, cuyos nmeros de octano son 100 y cero respectivamente.Curva dedestilacin:Estapropiedadse relaciona con la composicin de la gasolina, su volatilidad y supresinde vapor. Indica latemperaturaa la cual se evapora un porcentaje determinado de gasolina, tomando unamuestrade referencia.Volatilidad:La volatilidad es una propiedad la cual se mida aligual que la presin de vapor. Esta registra de manera indirecta el contenido de los componentes voltiles que brinden laseguridaddelproductodurante sutransporteyalmacenamiento. Esta propiedad debe a su vez estar en relacin con las caractersticas delambientede altura, temperatura y humedad, para eldiseodel almacenamiento del producto.Contenido de azufre:Esta propiedad se encuentra altamente relacionada con la cantidad poseda de azufre (S) presente en el producto. Dentro de la cantidad, se encuentran determinados promedios yestadsticasen la cual en producto no puede sobrepasar o resaltar, ya que si esto sucede la gasolina puede tener efectos corrosivos sobre las partes metl icas del motor y sobre los tubos de escape. A su vez, al salir del cao de escape, esta produce un alto grado decontaminacinen el ambiente, produciendo a su vez las conocidas lluvias cidas.Norma SAELa norma, o ms bien la clasificacin SAE aplica para los lubricantes, clasifica a los aceites deacuerdo a laviscosidaddel lubricante y los divide en: monogrados (a estos se les asigna un nmero el cual es indicativo de su viscosidad) y multigrados (se les asigna dos nmeros y entre ellos secoloca la letra W de Winter que significa invierno eningls).Los aceites monogrados tienen la caracterstica de que su viscosidad cambia de manera importante con latemperatura, cuando sta baja, su viscosidad se incrementa y cuando aumenta su viscosidad disminuye. Entre los aceites monogrados se tienen:SAE40 Usado en motores detrabajo pesado y entiempode mucho calor (verano)SAE30Sirve para motores de automviles en climas clidos SAE20Empleado en climas templados o en lugares con temperaturas inferiores a 0C, antiguamente se utilizaba para asentamiento en motores nuevos. Actualmente esto no se recomienda SAE10Empleado en climas con temperaturas menores de 0C.Clasificacin api paraserviciode los aceitesEl Instituto Americano delPetrleoclasifica a los aceites de acuerdo al tipo de motor en el cual ser utilizado, los divide en aceites para motores a gasolina o para diesel y les asigna dos letras: la primera indica el tipo de motor; si es de gasolina, esta letra es una "S" del ingls spark (chispa) si la letra es una "C" (del ingls compression) elaceitees para un motor a diesel. La segunda letra que forma la pareja indica lacalidaddel aceite.Debido a que se eligieron motores de gasolina, se utilizara la siguiente clasificacin:SATpico para motores en condiciones ideales en donde son adecuados los aceitesmineralessimples (obsoleto) SBPara motores cuyo funcionamiento se asemeja al anterior, para motores que necesitan un aceite que les brinde proteccin contra rayaduras, resistencia a la oxidacin y a lacorrosin(obsoleto)SCPara vehculos de 1964 a 1967, incluye aditivos detergentes y dispersantes a la vez ofrecen proteccin contra el desgaste, la herrumbre y la corrosin SD Para motores a partir de 1968 ofrecen mayor proteccin contra el desgaste, la herrumbre yla corrosin SEPara motoresmodelo1972 y posteriores, ofrecen mayor proteccin contra corrosin, los depsitos por alta temperatura (lodos) y la oxidacin del aceite SFPara motores a partir de 1980, efecta proteccin contra oxidacin del aceite, formacin de depsitos, herrumbe y corrosin SGAdecuado para motores modelo 1989, se recomienda usar en motores recin reparados SHAdecuado para motores modelo 1993 de inyeccin electrnica de combustible, turbocargados o supercargados SJAdecuado para motores modelo 1996 turbocargados, supercargados o de inyeccin electrnica, especialmente preparado para reducir el desgaste durante el arranque y reducir elconsumode combustibleViabilidad del motor de combustin interna en MxicoEl motor de combustin interna ha sido muy viable en este pas, debido a que lamanufacturaes muy econmica, sin embargo las tendencias que han surgido en estos ltimos aos motiva realizar cambios importantes, el principal de ellos es el cuidado del medio ambiente, ya que los productos de la combustin, resultan muy daino para elecosistema, por otra parte, la carencia de combustiblesque se ha suscitado, es otro motivo por el cual deben de postularse cambios alrededor del funcionamiento de este, sin embargo, esos cambios se han visto demasiado tardos, por varias situaciones que no analizaremos en estos momentos, por lo que podemos decir que las mejoras tendrn que esperar al menos ahora que es viable, seguramente veremos cambios hasta que seacompletamente inviableRpidadescripcinsobre los motores de combustin internaUn motor de combustin interna tipo Otto es un tipo de mquina que obtiene energamecnicadirectamente de la energa qumica producida por un combustible que arde dentrode una cmara de combustin, la parte prin cipal de un motor.Perspectivas y anlisisPodemos decir que los motores de combustin interna han sido un invento que revoluciono la forma de vida del humano, sin embargo los cambios que han surgido recientemente han creado nuevas necesidades, en las cuales sea ms eficiente y menos contamnate, aunado a la carencia de combustible para este, a pesar de que lassolucionesa estosproblemasse han visto ralentizadas por diversas circunstancias si han surgido avances, cabe mencionar que el principio de cmo funciona este motor, se ha preservadoen las diversas soluciones, tal y como el biodiesel o el de quema dehidrogenoy aunque en cuestin deeficienciadeja mucho que desear sin l sera difcil que hubiramos tenido tantos avances. Podemos concluir diciendo que a pesar de las desventajas este motor persistir y lo seguiremos viendo y utilizando en el futuro.
En el captulo anterior, os explicbamos el funcionamiento del
motor dedos tiempos o 2T; un motor sencillo, potente, barato, pero
muy consumidor y contaminante. Como consecuencia, y sobre todo por
este ltimo detalle, los 2T tienen cada vez menos aceptacin y dan
paso a los cuatro tiempos o 4T, que analizamos en este
reportaje.
Como el motor 2T, el de 4T es decombustin interna, y si en el motor
2T veamos que el 2 vena de que el chispazo de la buja y su explosin
se repeta cada 2 carreras (cada subida y bajada del pistn o cada
vuelta completa de cigeal, es igual), en este 4T el ciclo es,
lgicamente, de cuatro carreras (o mal traducidos, tiempos), es
decir, que hay un chispazo y su correspondiente explosin despus de
dos sube y baja consecutivos del pistn o de dos vueltas de cigeal,
que es lo mismo.
De nuevo volvemos a tener lascuatro fases o
procesosde:admisin(aspirar la mezcla
aire-gasolina),compresin(comprimir esa mezcla),explosin(quemar la
mezcla y expandirla) yescape(dar salida al exterior de los gases
quemados), pero ahora estos cuatro procesos se producen en cada uno
de los cuatro viajes que hace el pistn arriba y abajo (carreras,
recuerda) y vers ms adelante el modo cmo lo hacen.
Ms diferencias con el 2T: el cilindro no tiene agujeros o ventanas
por las que entra y sale la mezcla fresca y ya quemada. Aqu se
recurre a unasvlvulassituadas en la culata (arriba del todo); al
menosuna deadmisin(por la que entra el combustible mezclado con el
aire) y otra deescape(por la que sale ya quemado), lo que obliga a
complicar el motor con un mecanismo sincronizado que las abra o
cierre. Cuando oigas eso de "4 vlvulas" o algo similar,es que
ponenvariaspara hacer cada una de estas mismas funciones,para
mejorar el rendimiento del motor. Este mecanismo lo
denominaremosdistribuciny lo analizaremos en el prximo
captulo.
Y otra diferencia importante: lalubricacin. En el 2T se mezclaba el
aceite con el aire y gasolina, y se consuma todo a la vez. Ahora,
en el 4T, al aceite lleva un circuito independiente y se
reutiliza.
En teora, un 2T es ms potente que un 4T, por la sencilla razn de
que hay una explosin (la fuerza que genera movimiento) por cada
vuelta de cigeal y en el 4T es una explosin por cada dos vueltas de
cigeal, como ya hemos visto. Pero nole sacael doble de potencia,
ojo, ya que la expansin producida por la explosin en un motor 2T no
se aprovecha por completo en el recorrido desde el Punto Muerto
Superior (punto ms alto de subida del pistn) al Punto Muerto
Inferior (punto ms bajo): antes de que alcance el pistn este ltimo
punto, la fuerza de la explosin se desinfla al irse por la ventana
de escape.
Sin embargo, donde le da un buen repaso el 4T al 2T es en economa y
ecologa, ya que el 2T no slo consume ms aceite (acurdate que lo
quema), sino que tambin en ese motor se desperdicia parte de la
mezcla fresca, que se va por el escape en el barridoque hace el
pistn en sus carreras.
Como ves, cada uno tiene sus pros y sus contras, pero quiz ahora ya
te puedes hacer mejor una idea de por qu se han acabado imponiendo
hoy en da los motores de 4T.
ME LO EXPLIQUE DESPACITO, POR FAVOR
Comenzaremos el ciclo en el momento en el que el pistn se encuentra en el Punto Muerto Superior (PMS) e inicia su carrera descendente. Se abre la vlvula de admisin yel movimiento descendente succiona la mezcla fresca aire-gasolina. Estamos en la fase deadmisin.Una vez que el pistn llega al Punto Muerto Inferior (PMI ) se cierra la vlvula de admisin y comienzasu carrera ascendente hacia el PMS, comprimiendo la mezcla durante la subida. El cigeal ya habr girado una vuelta entera cuando llegue arriba. Es el proceso decompresin.La segunda vuelta del cigeal comienza producindose una chispa entre los electrodos de la buja, aproximadamente cuando el pistn se encuentra justo antes de llegar al punto ms alto: el PMS. Es el inicio de la fase deexplosin.
Aire, combustible y una chispa, son los tres ingredientes que se necesitan para iniciar una combustin y la nica fase productiva del ciclo. La energa liberada en la combustin impulsa con fuerza hacia abajo el pistn. Por este motivo,a esta fase se la conoce tambin comoexpansin.Justo cuando llega el pistn abajo del todo, al PMI , comienza a abrirse la vlvula de escape. Ya se ha aprovechado toda la fuerza de la explosin y por la apertura que va dejando libre la vlvula, los gases ya quemados salen a la atmsfera. Comienza la fase delescape.Cuando llega de nuevo el pistn arriba completamente, al PMS, se produce el cruce de vlvulas: la vlvula de escape est casi cerrada y la de admisin comienza a abrirse. As se aprovecha lacorriente de salida de los gases quemados para ayudar a aspirar gases frescos.
PARA SACAR NOTA
CIGEAL
Como en el motor 2T, es el componente que transforma el movimiento
lineal del pistn en circular. Cuenta con un cierto peso que, al
hacerlogirar, se convierte en masa de inercia ayudando a que el
movimiento sea constante en las fases en las que no hay explosin.
Dispone de unos conductos interiores por los que pasa el aceite
para sulubricacin.PISTN
Su cabeza recibe la presin de la explosin y comprime la mezcla en
su movimiento lineal del PMS al PMI y viceversa. Cuenta conunos
aros que lo sellan lateralmente con el cilindro. A diferencia del
de 2T, lafalda del pistnes ms corta y en su cabeza cuenta con
unashendiduraspara que las vlvulas en su cruce en el PMS no golpeen
con lasuperficie.SEGMENTOS
Son los aros que te contbamos antes que sellan el piston al
cilindro y se alojan en unas ranuras practicadas en las paredes del
pistn. Cada ranura dispone de untetnen el que se hace coincidir la
apertura del segmento. Suelen ser tres: los superiores son los
encargados de sellar la cmara de combustin y el inferior elimina el
exceso de aceite de la camisa del cilindro.
BIELA
Es la pieza que conecta elpistn con el cigeal. El extremo que se
une al cigeal se llamacabeza de biela, mientras que el que se une
al pistn es elpie de biela. Las articulaciones en sus dos extremos
son losbulones,rodeados, por lo general, de rodamientos de agujas
en jaula.CILINDRO
Es el"tubo" por donde se desplaza el pistn. Sus paredes ocamisano
tienen ventanas, como en el motor de 2T, y aunque su superficie
parezca muy lisa, a nivel microscpico esta rayada con trazos
cruzados en donde se depositan las gotas de aceite para mantenerlo
engrasado. La superficie exterior puede disponer de aletas finas
(refrigeracin por aire de marcha o forzado) o ser lisa con una
cmara interior para la refrigeracin lquida.CULATA
Se trata de una pieza de fundicin que alberga lacmara de combustiny
sirve de soporte para las vlvulas, buja, balancines y rboles de
levas. Todas estas piezas se cubren con latapa de balancines.
Incluye los conductos de admisin y escape conectados,
respectivamente, a la tobera de admisin (con el cuerpo de inyeccin
o carburador) y tubo de escape.
BUJA
Es una pieza roscada a la culata en la que se produce la chispa que
genera la explosin. Esa chispa es una descarga elctrica de alta
tensin en suselectrodos, producida por elsistema deencendido. Uno
de los electrodos hace contacto con todo el conjunto de piezas
metlicas del motor (tambin llamadomasa) y el otro se aisla del
anterior por medio de un cuerpo deporcelanaen cuyo extremo se
encuentra el conector que hace contacto con lapipa de la
buja.VLVULAS
Son las puertas que permiten introducir en el cilindro mezcla de
aire-gasolina (vlvula deadmisin) o dar salida a los gases ya
quemado(vlvula deescape). Un motor 4T dispone, al menos,de una
vlvula de admisin y otra de escape (2 vlvulas). Si tiene 3, lo
normal es que cuente con dos de admisin, ya que el llenado de gases
frescos es ms difcil que la salida de los quemados. Los motores 4v
disponen de 2 de admisin y dos de escape, y los 5v 3 de admisin y 2
de escape.RBOLES DE LEVAS
Solo disponibles en los motores OHC o DOHC que veremos ms adelante
(pero por lo menos las siglas que te vayan sonando, porque son
habituales verlas en las fichas tcnicas de las motosque muchos
medios os proporcionamos). Es un eje conuna serie de bultos
olevasque sirven para accionar las vlvulas abrindolas o cerrndolas
en el momento preciso.
BALANCINES
Las levas del rbol de levas no accionan directamente las vlvulas,
sino que estn en contacto con ellas a travs de losextremos de un
balancn que gira sobre un eje central. El extremo del balancn que
est en contacto con la cola de la vlvula (las varillas largas esas
que ves en la foto de las vlvulas) dispone de un tornillo regulador
denominadotaqu,con el que se ajusta eljuego de vlvulas.ESCAPE
No es parte del motor, pero est conectado a la salida de la vlvula
de escape. Su misin es atenuar el ruido y, gracias a
uncatalizadorinterior, minimizar los gases nocivos que se emiten a
la atmsfera. Tambin puede incluir unasonda lambdaque detecta el
contenido de oxgeno en el interior, hacindoselo saber al procesador
del sistema de inyeccin electrnica para corregir la carburacin