FUNDAMENTOS DE MOTORES - · PDF fileMercedes y Benz generaron la idea del motor Diesel en base...
20
FUNDAMENTOS DE MOTORES Capítulo 1: “Conceptos Básicos” Recopilado por M. en C. José Antonio González M.
Transcript of FUNDAMENTOS DE MOTORES - · PDF fileMercedes y Benz generaron la idea del motor Diesel en base...
FUNDAMENTOS
DE MOTORES Capítulo 1:
“Conceptos Básicos”
Recopilado por M. en C.
José Antonio González M.
Introducción:
En esta presentación se estudiarán los conceptos
básicos de la combustión de combustibles, las
partes que conforman la cámara de combustión,
los 4 tiempos de un pistón y cigüeñal, además del
cálculo del cilindraje y relación de compresión en
un motor Diesel. Finalmente se presentan las
conclusiones y las referencias bibliográficas
consultadas, así como algunas preguntas de
referencia.
Antecedentes:
• Hace más de 100 años que los ingenieros
Mercedes y Benz generaron la idea del motor
Diesel en base a los motores de vapor del s. XVIII.
• Conforme han avanzado los años, los motores
Diesel se han vuelto más complejos y eficientes.
Conceptos Básicos
Combustión y factores que la controlan
• Aire + Combustible + calor = Combustión
• Tres factores que controla la combustión.
Volumen de aire comprimido
Tipo de combustible usado
Cantidad de combustible mezclado
con el aireAGENTE O
XID
ANTE
TEM
PERATURA
AGENTE REDUCTOR
R.Q.C
Mantenimiento Industrial
1)
2)
3)
CpAire + CpCombust + Q = QR’xn
Cámara de combustión
Partes de la Cámara de Partes de la Cámara de
Combustión:Combustión:
1) Camisa o Cilindro de Pistón
2) Pistón
3) Válvula de Adición de Aire
4) Válvula de Escape de Gases de la
combustión
5) Cabeza de Cilindros o Culata
Los Movimientos del Pistón siempre
van a ser Alternativo y Giratorio
Mantenimiento Industrial
Proceso de Combustión
Ciclo de 4 Tiempos:
1) Admisión.
2) Compresión.
3) Fuerza o Explosión
4) Escape
Mantenimiento Industrial
Proceso de Combustión
Ciclo de 4 Tiempos:
1) Admisión.
2) Compresión.
3) Fuerza o Explosión
4) Escape
Mantenimiento Industrial
Puntos Muertos
• Punto Muerto Superior
(PMS): Cuando el Pistón se
encuentra en la Parte más alta de
la Culata.
• Punto Muerto Inferior
(PMI): Cuando el Pistón se
encuentra en la Parte más baja
de la Camisa.
Mantenimiento Industrial
Comparación de los Motores
Diesel y Gasolina1. En el Motor Diesel, sólo entra
aire a la cámara de Combustión.
2. En el Motor a Gasolina, entra
combustible y se necesita una
chispa para la Combustión.
3. El Motor Diesel es 25% más
pesado que el Motor a Gasolina.
4. En el Motor a Gasolina, la
cavidad del Cilindro, es hacia
arriba y en el Diesel es hacia
abajo.
5. La parte superior del Pistón en
el Motor Diesel es Cóncava, en
el de Gasolina, es Plana.
Mantenimiento Industrial
Comparación de las
Cámaras de Combustión.La Relación de Compresión
en el Motor Diesel, es
13 a 1 y a veces es 20 a
1. En el de Gasolina, es
8 a 1 y a veces 11 a 1.
Cámara de Combustión Diesel
Cámara de Combustión a Gasolina
Mantenimiento Industrial
Definición de Términos
• Fricción: Oposición al Movimiento
entre dos superficies.
• Inercia: Tendencia de Un Objeto a
permanecer en estado de Reposo o
Movimiento.
• Fuerza: Empuje o tracción que
inicia, detiene o cambia el movimiento
de un objeto.
Mantenimiento Industrial
Definición de Términos• Presión: Fuerza que se aplica a una
determinada área. La Temperatura, la disminución de Volumen y la limitación del flujo, aumentan la Presión.
• Par Motor: Es la medida de la capacidad de transporte de carga de un motor. Se le conoce también como la Fuerza de giro o torsión (Torque). Se calcula como:
• Potencia: Es la Cantidad de trabajo producida en cierto periodo de Tiempo. Se calcula como:
R.P.M.
(Potencia) 5252 )( Torque ft-lben
5252
R.P.M. (Torque) )( Potencia HPen
)( Área
)( Fuerza )(Presión
2in
lbfPSIen
Mantenimiento Industrial
Definición de Términos• Calor: Es la Energía producida por la
Combustión de un Combustible.
• Temperatura: Es la medida del calor y existen escalas para medirlo: La Ranking (°R), La Kelvin (K), La Fahrenheit (°F), la Celsius (°C) y la Réaumur (°Re).
• BTU: Es la Cantidad necesaria de calor para aumentar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua.
Mantenimiento Industrial
Eficiencia del Motor• Calibre (B): Es el Diámetro interior de
la camisa del Pistón. A mayor área de Combustión, mayor Potencia.
• Carrera (S): Es el desplazamiento o distancia que recorre el Pistón del PMS al PMI.
• Cilindrada (D): Se define como el Área del Calibre por la Carrera y determina la Potencia de un motor. A mayor Cilindraje, mayor Potencia. Se calcula como:
• Relación de Compresión (CR): Es la relación entre el Volumen total en el PMI y el Volumen total en el PMS.
Mantenimiento Industrial
(S) (BA) D
CV
TV CR
Ejercicio 1:
• Calcular (a) el Cilindraje (en Lts) e (b) la relación de
compresión de un motor diesel cuyo calibre es de 4
1/8 de pulgada y una carrera de 4 ¼ de pulgada.
Considerar un co-volumen de 270 mils. El motor es
un modelo 1036.
(a) Cilindraje: 930.7389 cm3 × 6 pistones = 5.584 Lts
(b) Relación de Compresión: (10.1092 cm/0.6858 cm)
= 14.74%
Ejercicio 2:
• Calcular (a) el Cilindraje (en Lts) e (b) la relación de
compresión de un motor diesel cuyo calibre es de 3
½ de pulgada y un PMS de 4.6 pulgadas.
Considerar una carrera de 4.9 pulgadas. El motor es
un modelo 1024-C.
(a) Cilindraje: 772.544 cm3 × 4 pistones = 3.090 Lts
(b) Relación de Compresión: = 15.33%
Conclusión:
• El proceso de combustión Diesel es importante
porque es eficiente para cargas pesadas y genera
buen torque, aún sigue evolucionando y seguirá
cambiando en su morfología y eficiencia.
• El futuro de los motores a presión es prometedor a
diferencia del de gasolina, porque simplemente no
resiste cambios de esfuerzo en el material y el de
Diesel, sí.
Referencias
Bibliográficas:
1. Yunus C. Termodinámica. (2012) 7ma
edición. Ed. Mc Graw Hill.
2. SYS Tracsa, Versión 2010. On Line.
Consultado el 15 de Agosto del 2012 de
http://www.caterpillar.com
Preguntas de Repaso:1) Mencionar los 3 factores que controlan la
combustión:
R = 1) Volumen de aire comprimido, 2) Tipo de
combustible utilizado y 3) Cantidad de
Combustible mezclado con aire.
2) Describir 3 partes de la cámara de Combustión:
R = Camisa, Válvula de escape y de admisión, Pistón
y Culata.
3) Indicar las etapas de un Proceso de Combustión
de 4 tiempos:
R = Admisión, Compresión, Explosión y Escape.
Preguntas de Repaso:4) ¿Cómo se define el PMS?
R = Cuando el Pistón se encuentra en la parte más
alta de la culata.
5) ¿Cuál es la relación de Compresión “Normal” en
un Motor a Gasolina?:
R =Por lo regular es de 8:1 y a veces de 11:1.
6) ¿Con qué otros nombres se le conoce al Par
Motor?:
R = Torque, Fuerza de giro y Momentum.
