MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA.
Tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustión interna de cuatro tipos: el motor cíclico Otto, el motor diesel, el motor rotatorio y la turbina de combustión. El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica. El motor diesel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Christian Karl Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo. Se emplea en instalaciones generadoras de electricidad, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y algunos automóviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos.
Cada cilindro tiene dos válvulas, la válvula de admisión A y la de escape E . Un mecanismo que se llama árbol de llevas las abre y las cierra en los momentos adecuados. El movimiento de vaivén del émbolo se transforma en otro de rotación por una biela y una manivela.
TIPOS DE MOTORES:
Hay varios tipos de motor de combustion, de los cuales vamos a explicar brevemente los principales:
-Motor de gasolina (convencional del tipo Otto)
El motor se caracteriza por aspirar una mezcla aire-combustible (típicamente gasolina dispersa en aire). El motor Otto es un motor alternativo. Esto quiere decir de que se trata de un sistema pistón-cilindro con válvulas de admisión y válvulas de escape.
-Motores Diésel
El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada producto de la compresión del aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por el ingeniero aleman Rudolf Diesel en 1892. El motor de gasolina al principio tenía muy poca eficiencia. Rudolf Diesel estudió las razones y desarrolló el motor que lleva su nombre (1892), cuya eficiencia es bastante mayor. En teoría, el ciclo diésel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este último a volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La mayoría de los motores diesel tienen también cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina.
Un motor diésel funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión. El combustible diésel se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación.
-Motor de Dos Tiempos
Con un diseño adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diesel funcione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los 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 tamaño similar.
El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo. El diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistón hacia atrás). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara
-Motor de Gas Natural
El gas natural como carburante, se usa en los motores de combustión interna al igual como se utilizan los carburantes líquidos. Por ahora, ésta es la principal alternativa al petróleo, principal compuesto tanto de la gasolina como el diesel.
Hay que tomar en cuenta que el gas natural y el GLP son diferentes, ya que el segundo es una destilación del petróleo mezclado con propano y butano. De los dos, el GLP es menos contaminante que el natural, por lo que su uso es más difundido. Uno de los sucesos que le dio rápida popularidad fue la presentación a principios de los noventa del Bugatti EB110 con motor a gas, siendo el auto más rápido del mundo de aquel tiempo.
Debe operar con ciclo Otto dadas sus características propias, por el contrario los motores con ciclo Diesel deben ser transformados a ciclo Otto cuándo se quiere que aquellos funcionen con gas natural.
Cuando un motor de ciclo Otto va a utilizar gas natural, no precisa ninguna transformación mecánica sustancial. Tan solo debe equiparse del sistema de almacenamiento, carburación y avance del encendido, electroválvulas, así como añadirle un convertidor catalítico, si así se desea.
CLASIFICACION DE LOS MOTORES :
Clasificación de los motores según la disposición de los cilindros.
Pues hoy vamos a ver cómo se pueden clasificar según su construcción, más en concreto, según la disposición de sus cilindros.
Clasificación según la disposición de los cilindros
Motores de cilindros en línea.
En este tipo de motores, los cilindros se disponen unos detrás de otros.
Suelen tener entre 4 y 6 cilindros, ya que aumentar más los cilindros puede suponer un problema de refrigeración con los cilindros traseros.
Debajo de estas líneas podemos ver un motor de cilindros en línea y una Tiger Moth que lo monta.
Vemos como el motor condiciona el diseño del morro del avión, en este caso, un morro largo para poder albergar el motor.
Motores de cilindros horizontales y opuestos.
Es la solución estándar actual para los motores de baja-media potencia.
Consiste en 4 o más cilindros, opuestos, situados en un plano horizontal.
De este modo ya no necesitamos un morro tal largo como en los motores en linea y obtenemos un motor más compacto, con menos vibraciones y más estrecho, por lo que también reduciremos la resistencia del avión.
Bajo estas líneas tenemos a la derecha el famoso Lycoming IO360 que entre otros aviones lo monta la también famosa C172 y a la izquierda un motor Continental de 6 cilindros.
Motores en estrella.
Los motores en estrella o también conocimos como motores radiales, están constituidos por un conjunto de cilindros que se disponen de forma radial al rededor del cigüeñal.
Surgieron a finales de 1920 y se usaron masivamente en los años posteriores .
Los motores radiales pueden estar constituidos por una estrella o por varias, que se van colocando una detrás de otra, pero siempre a la estrella posterior se va girando para que los cilindros queden entre los espacios de la estrella anterior, y así conseguir una mejor refrigeración.
En este tipo de motores, casi siempre se construyen con un número impar de cilindros por estrella. De este modo se evitan los tiempos pasivos de los cilindros enfrentados.
Uno de los inconvenientes de estos motores es el gran morro que tiene que tener el avión para poder albergarlo, lo que produce bastante resistencia.
En cambio al tener tanta superficie frontal, y estar refrigerados por aire, todos los cilindros obtienen muy buena refrigeración.
Pero esto puede ser un problema con temperaturas bajas o en descensos con bajos regímenes de potencia, para ello muchos aviones se equipaban con “Cowl flaps” que abriéndolos o cerrándolos permitían un mayor o menor flujo de aire.
Bajo estas líneas, a la izquierda tenemos una Stearman con motor de estrella, a la derecha un Sukhoi en el que podemos observar los cowl flaps, que se pueden abrir, tapando casi todo el motor, o retraer permitiendo el paso del aire.
Motores con cilindros en V.
Tiene los cilindros repartidos en dos bloques unidos por la base o bancada y formando un cierto angulo (60º, 90º, etc). Se utiliza este motor para 6 cilindros en adelante para turismos y 2 cilindros para motocicletas. Esta forma constructiva es ventajosa para un numero de cilindros mayor de 6, ya que es mas compacta, con lo cual el cigüeñal, al ser mas corto, trabaja en mejores condiciones. Tiene la desventaja de que la distribución se complica ya que debe contar con el doble de arboles de levas que un motor en linea, lo que trae consigo un accionamiento (correas de distribución) mas difícil y con mas mantenimiento.
En el motor en V los cilindros se agrupan en dos bloques o filas de cilindros formando una letra V que convergen en el mismo cigüeñal. En estos motores el aire de admisión es succionado por dentro de la V y los gases de escape expulsados por los laterales izquierda y derecha (L y R).Se usa en motores a partir de 2 cilindros como es el caso de muchas motocicletas, véase por ejemplo el típico motor Ducati, también existen V4 para motocicletas.
En automóviles los V6 suelen ser los más comunes aunque ha habido V4 e incluso V5, ya que acorta la longitud del motor a la mitad. La apertura de la V varía desde 54º o 60º hasta 90º o 110º en función sobre todo del número de cilindros para tratar de homogenizar el par lo máximo posible y anular las fuerzas alternas de segundo orden. Aunque las más habituales son 90º y 60º el motor VR6 de Volkswagen es un V6 de apenas 15º de apertura, lo cual permite reducir ligeramente la longitud del motor (en disposición transversal)
El funcionamiento se explica con cuatro fases que se llaman tiempos:
1. tiempo (aspiración):
El pistón baja y hace entrar la mezcla de aire y gasolina preparada por el carburador en la cámara de combustión.
2. tiempo (compresión):
El émbolo comprime la mezcla inflamable. Aumenta la temperatura.
3. tiempo (carrera de trabajo):
Una chispa de la bujía inicia la explosión del gas, la presión aumenta y empuja el pistón hacia abajo. Así el gas caliente realiza un trabajo.
4. tiempo (carrera de escape):
El pistón empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape.
El árbol de manivela convierte el movimiento de vaivén del pistón en otro de rotación. Durante dos revoluciones sólo hay un acto de trabajo, lo que provoca vibraciones fuertes. Para reducir éstas, un motor normalmente tiene varios cilindros, con las carreras de trabajo bien repartidas. En coches corrientes hay motores de 4 cilindros, en los de lujo 6, 8, 12 o aún más.
ALGORITMO.
Es el conjunto de instrucciones que especifican la secuencia de operaciones a realizar en orden, para resolver un sistema específico o clase de problemas.
Partes de un Algoritmo:
El algoritmo, es un Sistema la cual consiste en un conjunto de partes interconectadas entre sí que forman un todo. El algoritmo sigue el principio básicode un Sistema, esta compuesta por tres elementos o componentes básicos que son:
· Entrada: Es la introducción de datos para el proceso.
· Proceso: Es el conjunto de operaciones a realizar para dar solución al problema.
· Salida: Son los resultados obtenidos a través del proceso.
DIAGRAMA DE FLUJO.
Es empleado para representar la solución de un algoritmo empleando figuras geométricas, donde cada una de ellas representa en particular una tarea específica que realizar.
Las más comunes son:
INICIO
DECLARACIÓN:
· d = diámetro del cilindro.
· s = carrera del pistón desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior
· Vc = volumen de la cámara de combustión.
· RC = es la relación de compresión
PROCESO:
RESULTADO:
RC
FIN
DIAGRAMA DE FLUJO DE LA RELACIÓN DE COMPRENSIÓN :
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