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El motor di茅sel de cuatro tiempos

En 1892, el ingeniero alem谩n Rudolf Diesel patenta el primer motor de encendido de compresi贸n, construido con 茅xito en 1897. Desde 1945 el motor diesel r谩pido, perfeccionado paulatinamente con reducciones en las relaciones peso/potencia e importantes mejoras en los sistemas de inyecci贸n, ha desplazado al de gasolina, cuyo uso se reduce a motores ligeros de menos de 5 CV. Existen motores diesel de dos tiempos (llamados de acci贸n simple) y de cuatro tiempos (m谩s habituales). Los primeros presentan un barrido defectuoso, por lo que necesitan mejores sistemas de engrase y refrigeraci贸n.

Una primera clasificaci贸n de estos motores atiende a su velocidad:

  • Motores de baja velocidad (w<350 r.p.m.): se usa normalmente en instalaciones estacionarias de gran potencia.
  • Motores de media velocidad (w aprox = 350 r.p.m.): su empleo habitual es en generadores de corriente de media y baja potencia.
  • Motores de alta velocidad (w>350 r.p.m.): en m谩quinas de movimiento de tierras.

 

El motor diesel de cuatro tiempos presenta similitudes al de gasolina. Se pueden establecer las siguientes fases del ciclo:

  1. Admisi贸n: En esta fase entra aire en el cilindro (sin mezcla de combustible) que es succionado por el pist贸n en su movimiento de descenso.
  2. Compresi贸n: Despu茅s de alcanzar el pist贸n el extremo inferior, y una vez se cierran las v谩lvulas de admisi贸n, el cilindro inicia su ascenso comprimiendo el aire hasta llegar al punto m谩s alto de la carrera. La relaci贸n de compresi贸n var铆a entre 14 y 22.
  3. Encendido, combusti贸n y expansi贸n: La elevaci贸n de temperatura (440潞C) que acompa帽a la compresi贸n permite una combusti贸n espont谩nea al inyectar el combustible. Con las v谩lvulas cerradas, la expansi贸n del gas obliga al pist贸n a descender hasta el punto muerto inferior (PMI).
  4. Escape: Al llegar el pist贸n al PMI las v谩lvulas de expulsi贸n se abren y los gases se expulsan al exterior.

 

 

Imagen1

 

El ciclo real y te贸rico presentan diferencias:

  • La inyecci贸n no coincide exactamente con el punto muerto superior (PMS). Asimismo las v谩lvulas de escape se abren instantes antes de que el pist贸n alcance el PMI.
  • Aunque en el ciclo te贸rico la combusti贸n se supone que se produce a volumen constante, en realidad s贸lo una parte lo hace. El resto de la combusti贸n se realiza a presi贸n constante, de modo que se aproxima al ciclo de Otto.

 

 

S贸lo en los motores diesel muy lentos, la combusti贸n se desarrolla aproxim谩ndose al ciclo te贸rico.

Os dejo algunos v铆deos donde podr茅is ver el funcionamiento del ciclo di茅sel y sus m谩s importantes caracter铆sticas. Espero que os gusten.

Referencias:

YEPES, V.; MART脥, J.V. (2017).聽M谩quinas, cables y gr煤as empleados en la construcci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

23 diciembre, 2017
 
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Motores endot茅rmicos o de combusti贸n interna

Un motor es la parte de una m谩quina capaz de hacer funcionar algo transformando alg煤n tipo de energ铆a (el茅ctrica, de combustibles f贸siles, etc.), en energ铆a mec谩nica capaz de realizar un trabajo. En los autom贸viles este efecto es una fuerza que produce el movimiento. De hecho, gran parte de la maquinaria empleada en ingenier铆a civil utiliza motores de combusti贸n interna para su funcionamiento, especialmente motores diesel turboalimentados. En este post vamos a repasar muy brevemente este tipo de motores y dejaremos alguna animaci贸n para su mejor comprensi贸n. En otros posts profundizaremos en la explicaci贸n y funcionamiento m谩s detallado.

Los motores t茅rmicos producen trabajo aprovechando la energ铆a de los cuerpos que se encuentran a una temperatura elevada. A este tipo pertenecen los motores de combusti贸n, en el que el medio de trabajo o sustancia a la que se le va a extraer la energ铆a t茅rmica ha adquirido su alta temperatura aprovechando el calor desprendido de una combusti贸n. En la Tabla 1聽 se clasifican los motores t茅rmicos de combusti贸n.

聽 MOTORES T脡RMICOS 聽 Combusti贸n interna 聽 Combusti贸n externa
Alternativos De explosi贸nDiesel聽 M谩quina de vapor
聽 Rotativos De explosi贸nTurbina de gas聽 Turbina de vapor

Tabla 1.-聽Clasificaci贸n de los motores t茅rmicos de combusti贸n.

Los motores endot茅rmicos o de combusti贸n interna aprovechan la energ铆a generada por la expansi贸n de un combustible en el interior de una c谩mara transform谩ndola en movimiento. Si bien existen antecedentes a mediados del siglo XVII con Huygens y Papin con motores de p贸lvora, no fue hasta 1794 en el que el ingl茅s Robert Street patent贸 el primer motor alternativo de combusti贸n interna que utilizaba una mezcla de aire y combustible gaseoso. El primer motor de este tipo capaz de soportar una utilizaci贸n continuada en el 谩mbito industrial fue construido por el franc茅s Etienne Lenoir en 1859, siendo mejorado notablemente por el alem谩n Nikolaus Otto en 1876 con su motor de cuatro tiempos.

El primer motor de gasolina fue dise帽ado y patentado por el ingeniero alem谩n Gottlieb Daimler en 1885, y en 1892 su compatriota Rudolf Diesel patenta el primer motor de encendido de compresi贸n.

Los motores de combusti贸n interna pueden clasificarse atendiendo a diferentes conceptos:

  • Por la forma de iniciar la combusti贸n: Motores Otto (motores de explosi贸n: encendido por chispa) y motores Diesel (encendido por compresi贸n).
  • Por el ciclo de trabajo: Motores de 4 tiempos y motores de 2 tiempos.
  • Por el movimiento del pist贸n: Motores de pist贸n alternativo y motores de pist贸n rotativo.

El motor de combusti贸n interna alternativo es una m谩quina t茅rmica de desplazamiento positivo que permite la transformaci贸n de energ铆a t茅rmica obtenida mediante un proceso de combusti贸n en el propio fluido operante, en energ铆a mec谩nica mediante el movimiento lineal de un 茅mbolo. El fluido comprime y expande un volumen cerrado deformable formado por el cilindro, el pist贸n y la culata.

Motor de explosi贸n de cuatro tiempos

Dentro de los motores de combusti贸n interna rotativos, el motor Wankel, cuya patente data de 1936, se diferencia enormemente de los motores convencionales. Conserva el producto, la compresi贸n, la potencia y el ciclo familiar del extractor, pero utiliza, en vez de un pist贸n, de un cilindro y de v谩lvulas mec谩nicas, un rotor triangular que gira alrededor del exc茅ntrico. Otro tipo son las turbinas de gas, que son motores聽 compuestos por uno o varios compresores, una o varias c谩maras de combusti贸n dispuestas anularmente alrededor del eje de la m谩quina, una turbina de uno o varios escalones que acciona el compresor y una turbina de potencia donde el trabajo producido se puede utilizar para generar energ铆a el茅ctrica, mover la h茅lice de una aeronave, etc. Adem谩s lleva un peque帽o motor de arranque y un sistema de inyecci贸n del combustible en la c谩mara de combusti贸n y de regulaci贸n del r茅gimen de la m谩quina.

Motor Wankel

Os paso un v铆deo explicativo de la academia SERFA al respecto.

Referencias:

YEPES, V.; MART脥, J.V. (2017).聽M谩quinas, cables y gr煤as empleados en la construcci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Universidad Politécnica de Valencia