Conviene exponer que los motores de combustión interna aprovechan la fuerza expansiva de los gases inflamados en el interior de un cilindro. Esto es, la energía química contenida en el combustible es transformada primero en energía calorífica y seguidamente en energía mecánica, o sea, en trabajo útil aplicable a la finalidad particular de cada caso.
También debemos aclarar que en los motores que utilizan la gasolina como combustible(motores de explosión), se carbura o se regula una mezcla de aire y gasolina que se introduce en el interior del cilindro, éste la comprime en su carrera ascendente y provoca la explosión por medio de la chispa de la bujía. La presión que se origina al expansionarse los gases quemados desplazará al pistón en carrera descendente, que a su vez hará girar al cigüeñal por medio de la biela.
Por el contrario, en los motores Diesel(motores de combustión), se emplean combustibles que se inflaman a temperaturas elevadas, como el gasóleo, que se inyecta en el cilindro cuando el pistón ya ha comprimido el aire y éste se encuentra caliente, de esta manera, a medida que va entrando el gasóleo en el cilindro va inflamándose al contactar con el aire caliente. En este tipo de motor no se emplea carburador ni sistema de encendido, en su lugar, emplea un sistema de inyección.
Dicho esto, veremos algunos conceptos básicos pero importantes basándonos en la figura 1.
El pistón en su constante movimiento vertical alternativo definimos como punto muerto inferior(p.m.i.) al punto del cilindro más bajo que alcanza la cabeza del pistón cuando finaliza su movimiento descendente, y el punto muerto superior(p.m.s.) al punto del cilindro que alcanza la cabeza del pistón cuando finaliza su movimiento ascendente.
La longitud que separa el p.m.i. del p.m.s. se define como carrera del pistón, y junto con el diámetro del cilindro definen la cilindrada(volumen) de cada cilindro, llamada cilindrada unitaria. Mediante la fórmula de la figura 2, donde r es el radio(la mitad del diámetro interior del cilindro), y h es la carrera del pistón, es decir, la diferencia entre el p.m.i. y el p.m.s.
Otra característica técnica de un motor es la relación de compresión, se podría definir como el número de veces que la cilindrada unitaria se comprime en la cámara de explosión/combustión alojada, normalmente en la culata del motor. Lo podemos ver junto con la fórmula matemática correspondiente en la figura 3.
Podemos decir que cuanto mayor es la relación de compresión para una misma cilindrada unitaria mejor rendimiento de combustible y mayor potencia motor. Esto se consigue reduciendo lo máximo posible la cámara de explosión, existen por supuesto unos límites mecánicos puesto que al ser de mayor fuerza la expansión de los gases quemados sobre el pistón mayor es la carga que debe soportar el bulón, biela, etc. y corren peligro de dañarse.
Ahora veremos los 4 ciclos de funcionamiento de los motores de 4 tiempos en el ejemplo de la figura 4.
Y en el siguiente vídeo.
Queda claro que cada ciclo conlleva media vuelta del cigüeñal, y que cada 2 vueltas del cigüeñal se produce una explosión en el cilindro, la cual produce el ciclo de explosión que es el único ciclo útil de los 4. Aclaro esto porque es una de las diferencias significativas respecto a los motores de 2 tiempos, donde se produce una explosión en el cilindro por cada vuelta del cigüeñal, como vemos en la figura 5.
Y en el siguiente vídeo.
Hasta aquí doy por concluido el estudio de los ciclos de funcionamiento teóricos, en la próxima publicación, que será la última del Tema 1, veremos los ciclos de funcionamiento prácticos los cuales se desvían ligeramente de los vistos hasta ahora.
Hasta la próxima, y no dudes en comentar tus sugerencias o dudas, te responderé gustosamente.
Un saludo y muchas gracias.
No hay comentarios:
Publicar un comentario