Motores de Combustion Interna _grl

8/3/2019 Motores de Combustion Interna _grl

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Motores de Combustin Interna

Facultad de Sistemas

Motores de

Combustin

Interna

Motores de

CombustinInterna

Alvares Flores Ileana

Guajardo Montano Laura

Reyna Romero Aida

Integrantes:

Introduccin a la TermodinmicaMC. Margarita SantaCruz


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Qu es un Motor deCombustin Interna?

Un motor de combustininterna es cualquier tipo

de mquina que obtieneenerga mecnica

directamente de la energaqumica producida por un

combustible que ardedentro de una cmara de

combustin, la parteprincipal de un motor.


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Se utilizan motores de combustin interna de

cuatro tipos PRINCIPALES:

El motor cclico Otto El motor diesel El motor rotatorio La turbina de combustin


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El motor nace por la necesidad

de trabajos que, bien porduracin, intensidad,

manejabilidad o mantenimiento,no puede ser

realizado por animales.


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El motor de combustin interna haconservado hasta la fecha sus caractersticas

fundamentales, si bien ha sufrido en losltimos aos modificaciones y refinamientosque lo han convertido en una mquina

altamente sofisticada que incorpora los msavanzados sistemas de control electrnico,

por objeto de tener el mximoaprovechamiento del combustible y la

reduccin consecuente de las emisionescontaminantes.

Mas de su historia


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Es el ciclo termodinmico que se aplica en losmotores de combustin interna de encendido

provocado (motores de gasolina).

Se caracteriza porque en unaprimera aproximacin terica,

todo el calor se aporta avolumen constante.


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A-B: compresinisoentrpica

B-C: combustin, aportede calor a volumen

constante. La presin se

eleva rpidamente antes

de comenzar el tiempo

til

C-D: fuerza, expansinisoentrpica o parte

del ciclo que entrega

trabajo

D-A: Escape, cesindel calor residual al

ambiente avolumen constante

A-E: Escape, vaciado

de la cmara a

presin constante

(renovacin de lacarga)

E-A: admisin a

presin constante

(renovacin de lacarga)


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Hay dos tipos de motores que se rigen por el ciclo deOtto, los motores de dos tiempos y los motores decuatro tiempos.

Este ltimo, junto con el motor disel, es el msutilizado en los automviles ya que tiene un buenrendimiento y contamina mucho menos que el motor de

dos tiempos.


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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Ciclo-otto-exacto.png


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Segunda fase: las vlvulas permanecen

cerradas y el pistn se mueve hacia elPMS, comprimiendo la mezcla de aire ycombustible. Cuando el pistn llega al finalde esta fase, la buja se activa y enciendela mezcla.

Primera fase: el pistn se desplaza hasta

el PMI y la vlvula de admisinpermanece abierta, permitiendo que seaspire la mezcla de combustible y airehacia dentro del cilindro (esto no significaque entre de forma gaseosa)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/4-Stroke-Engine.gif


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Tercera fase: se produce la combustin de la mezcla,liberando energa que provoca la expansin de los

gases y el movimiento del pistn hacia el PMI. Seproduce la transformacin de la energa qumicacontenida en el combustible en energa mecnicatrasmitida al pistn. l la trasmite a la biela, y la biela latrasmite al cigeal, de donde se toma para suutilizacin.

Cuarta fase: se abre la vlvula de escape yel pistn se mueve hacia el PMS,expulsando los gases producidos durante

la combustin y quedando preparado paraempezar un nuevo ciclo (renovacin de lacarga)

Para mejorar el llenado del cilindro,

tambin se utilizan sistemas desobrealimentacin, ya seamediante empleo delturbocompresor o mediantecompresores volumtricos otambin llamados compresores dedesplazamiento positivo

d b


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(Admisin - Compresin). Cuando el pistn alcanza el PMI(Punto Muerto Inferior) empieza a desplazarse hasta elPMS (Punto Muerto Superior), creando una diferencia depresin que aspira la mezcla de aire y gasolina por lalumbrera de admisin hacia el crter de precompresin.(Esto no significa que entre de forma Gaseosa).

Cuando el pistn tapa la lumbrera, deja de entrarmezcla, y durante el resto del recorrido

descendente el pistn la comprime en el crterinferior, hasta que se descubre la lumbrera detransferencia que lo comunica con la cmara decompresin, con lo que la mezcla frescaprecomprimida ayuda a expulsar los gasesquemados del escape (renovacin de la carga)

1

d b


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(Expansin - Escape de Gases). Una vezque el pistn ha alcanzado el PMS y la

mezcla est comprimida, se la enciendepor una chispa entre los dos electrodos dela buja, liberando energa y alcanzandoaltas presiones y temperaturas en elcilindro.

El pistn se desplaza hacia abajo,realizando trabajo hasta que sedescubre la lumbrera de escape. Alestar a altas presiones, los gasesquemados salen por ese orificio.

ste tipo de motores se utilizan mayoritariamente en motores depoca cilindrada (ciclomotores, desbrozadoras, cortasetos,motosierras, etc), ya que es ms barato y sencillo de construir, y suemisin de contaminantes elevada es muy baja en valor absoluto

M d C b i I


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Es una idealizacin del diagrama del indicador de un motorDiesel, en el que se omiten las fases de renovacin de lacarga., y se asume que el fluido termodinmico que evolucionaes un gas perfecto, en general aire.

M d C b i I


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Compresin, proceso 1-2:es un proceso de compresinadiabtica reversible (isentrpica), esdecir sin intercambio de calor con elexterior. Viene a simbolizar elproceso de compresin de la masafresca en el motor real, en el que enel pistn, estando en el punto muertoinferior (PMI), empieza su carrera deascenso, comprimiendo el airecontenido en el cilindro. Ello eleva elestado termodinmico del fluido,aumentando su presin, sutemperatura y disminuyendo suvolumen especfico, en virtud delefecto adiabtico.

M t d C b ti I t


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Combustin: se inicia la inyeccindel combustible (en motores de automviles,

gasleo, aunque basta con que el combustiblesea lo suficientemente autoinflamable y pocovoltil). El inyector pulveriza y perliza"atomiza" el combustible, que, en contacto conla atmsfera interior del cilindro, comienza aevaporarse. Como quiera que el combustiblede un motor Diesel tiene que ser muyautoinflamable (gran poder detonante, indicede Cetano alto), ocurre que, mucho antes deque haya terminado la inyeccin de todo elcombustible, las primeras gotas de

combustible inyectado se autoinflaman y dancomienzo a una primera combustincaracterizada por ser muy turbulenta eimperfecta, al no haber tenido la mezcla deaire y combustible tiempo suficiente comopara homogeneizarse.

M t d C b ti I t


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Expansin, proceso 3-4: sesimplifica por una expansinisentrpica (adiabtica) del fluidotermodinmico, hasta el volumenespecfico que se tena al inicio de lacompresin. En la realidad, la

expansin se produce a consecuenciadel elevado estado termodinmico delos gases tras la combustin, queempujan al pistn desde el PMS haciael PMI, produciendo un trabajo.Ntese como, como en todo ciclo de

motor de cuatro tiempos o dostiempos, slo en esta carrera, en la deexpansin, se produce un trabajo.



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ltima etapa, proceso 4-1,desde la presin final de expansin hastala presin inicial de compresin. Enrigor, carece de cualquier significadofsico, y simplemente se emplea ad hoc,para poder cerrar el ciclo ideal. Es estolo que se produce en las dos carreras quepreceden a la compresin y siguen a laexpansin: el escape de masa quemada yla admisin de masa fresca. No obstante,el escape es un proceso que requieremucho ms trabajo que el que implicaeste proceso (ninguno), y ademsninguno de los dos procesos se da, ni porasomo, a volumen especfico constante.



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Aplicaciones



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El mayor nmero de motoresde combustin interna est

asociado a los vehculos. Esall donde se hace necesariorealizar los cambios ms

radicales, pues por su simplenmero, el impacto en cuanto a

emisiones y consumo global dehidrocarburos es muy

significativo.



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Aplicaciones ms comunesLas diferentes variantes de los dos ciclos tanto en disel

como en gasolina, tienen cada uno su mbito deaplicacin.

Gasolina Disel

2T

4T

2T

4T

Clasificacin por ciclos



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Tuvo gran aplicacin en las motocicletas ,motores de ultraligeros (ULM) y motores

marinos fuera-borda hasta una ciertacilindrada, habiendo perdido mucho

terreno en este campo por las normasanticontaminacin. c)

Adems de en las cilindradas mnimasde ciclomotores y scooters (50cc) slo

motores muy pequeos comomotosierras y pequeos gruposelectrgenos siguen llevndolo.

Gasolina 2T



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Domina en las aplicaciones enmotocicletas de todas lascilindradas, automviles,

aviacin deportiva y fueraborda.

Gasolina 4T



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Domina en las aplicacionesnavales de gran potencia, hasta

100000 CV hoy da , traccin

ferroviaria.En su da se us en aviacin con

cierto xito.

Diesel 2T



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Domina en el transporte

terrestre automviles,aplicaciones navales hasta unacierta potencia. Empieza a

aparecer en la aviacin

deportiva

Diesel 4T



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..adems



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Las principales ventajas de estos motores, que han motivadosu gran desarrollo son:

El uso de combustibles lquidos, de gran poder calorfico, lo que proporciona

elevadas potencias y amplia autonoma. Estos combustibles son principalmente

la gasolina en los motores Otto y el gasleo o disel en los motores diselaunque tambin se usan combustibles gaseosos como el hidrgeno molecular,

el metano o el propano.

Rendimientos aceptables, aunque raramente sobrepasan el 50% (tngase en

cuenta que rendimientos del 100% son imposibles).

Amplio campo de potencias, desde 0,1 kW hasta ms de 30 MW lo que permite

su empleo en la alimentacin de mquinas manuales pequeas as comograndes motores marinos.



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Sin embargo, estos motores no estn exentos

de inconvenientes, entre los que cabe sealar:

Combustible empleado. Estos motores estn alimentados en su mayora

(aunque existen desarrollos alternativos) por gasolina o disel, dos derivados

del petrleo que como sabemos es un recurso no renovable, adems de

sufrir su precio fluctuaciones de consideracin.



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Contaminacin. Los gases de la combustin de estos motores son los principales

responsables de la contaminacin en las ciudades (junto con las calefacciones de

combustibles fsiles), lo que da lugar a episodios agudos de contaminacin local

como el smog fotoqumico y contribuye de forma importante en fenmenos

globales como el efecto invernadero y consecuente cambio climtico. Los motores

de combustin interna que mayor contaminacin del medio ambiente provocan

son los motores a gasolina a pesar de ser menos visible sus emisiones a la

atmsfera.

En nuestro pas no se controla los niveles de emisin de sustancias txicas por los

MCI existiendo reservas de tipo explotativas para la disminucin de los mismos.



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La principal ventaja de los motores disel, comparados con los motores a gasolina, estriba

en su menor consumo de combustible. Debido a la constante ganancia de mercado de los motores

disel en turismos desde los aos 1990 (en muchos pases europeos ya supera la mitad),

el precio del combustible ha superado a la gasolina debido al aumento de la demanda. Este hecho

ha generado grandes problemas a los tradicionales consumidores de gasleo, como transportistas,

agricultores o pescadores.

En automocin, las desventajas iniciales de estos motores(principalmente precio,

costos de mantenimiento y prestaciones) se estn reduciendo debido a mejoras como la inyeccin

electrnica y el turbo compresor. No obstante, la adopcin de la precmara para los motores

de automocin, con la que se consiguen prestaciones semejantes a los motores de gasolina,

presenta el inconveniente de incrementar el consumo, con lo que la principal ventaja de estos

motores prcticamente desaparece.

La eficiencia de los motores diesel, que en general depende de los mismos factores que los motores

Otto, es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Los motores diesel

suelen ser motores lentos con velocidades de cigeal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o

r/min), mientras que los motores Otto trabajan de 2.500 a 5.000 rpm.

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