Ciclos Practico Y Teorico Motor

3.1. GENERALIDADES

El motor Diesel está basado en los trabajos realizados por su inventor el ingeniero alemán Dr. Rudolhp Diesel, el cual en el año de 1892 patentó en Berlín un motor de combustión interna capaz de consumir carbón pulverizado siguiendo las leyes termodinámicas y según un ciclo parecido al ideal de Carnot. Su primer motor explotó al comenzar a funcionar por primera vez y a punto estuvo de matar a su inventor, sin embargo, la fuerza de la explosión fue una prueba de la validez del principio de encendido por compresión como método más eficiente para convertir la energía del combustible en trabajo mecánico útil.

La patente original de Diesel incluía el empleo de polvo de carbón como combustible, aunque también admitía otros combustibles sólidos, líquidos o gaseosos. En las primeras experiencias realizadas se utilizó preferentemente mezclas de polvo de carbón y aceite, y aceites de alquitrán de hulla, no obstante, la superioridad de los productos combustibles derivados del petróleo determinó que los adelantos conseguidos estuvieran orientados hacia un motor de petróleo.

Después de laboriosos y costosos ensayos en los que fueron introducidas numerosas modificaciones mecánicas y termodinámicas, entre ellas la refrigeración por envolvente de agua y el empleo del petróleo como combustible, fue construido en los talleres M.A.N. de Augsburgo, bajo la dirección del propio inventor, el primer motor de uso comercial de 25 caballos de fuerza de un cilindro.

La popularidad del motor se extendió rápidamente y su desarrollo a través de los años ha llegado a conquistar dentro del campo de motores térmicos el puesto predominante que hoy ocupa.

Las principales características de los motores Diesel son: Introducción y compresión del aire en el interior del cilindro Encendido espontáneo del combustible mediante la compresión muy elevada del aire. Sistema de inyección de combustible. Combustión manteniendo sensiblemente constante la presión. Rendimiento más elevado que cualquier otra máquina térmica.

3.2. CLASIFICACION GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Existe una íntima correlación entre el calor y el trabajo mecánico que nos permite establecer que ambos son una misma cosa, bastando para transformar el calor en trabajo mecánico disponer de un aparato adecuado para realizar esta transformación.

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El motor de combustión interna es precisamente el que realiza esta transformación en el interior de sus cilindros, aprovechando la fuerza expansiva de los gases para producir el desplazamiento del émbolo y demás piezas móviles.

Según el procedimiento utilizado para lograr la combustión y de la manera que esta se realiza, se clasifican en:

a) MOTORES DE EXPLOSION. Estos motores comprimen en el interior de sus cilindros una mezcla adecuada de aire y combustible convenientemente gasificada por medio del carburador. La inflamación de la mezcla se realiza mediante la chispa eléctrica que origina una verdadera explosión en toda la masa gaseosa comprimida, produciéndose un aumento de presión casi instantáneo en el interior del cilindro, por este motivo estos motores reciben el nombre de motores de combustión a volumen constante.

b) MOTORES DIESEL. En los cilindros de estos motores sólo se comprime aire puro, la compresión se fuerza la suficiente para que la temperatura resultante pueda inflamar el combustible que se inyecta.

El combustible se introduce en el cilindro en el instante preciso, bajo la forma de una pulverización muy fina, de forma que al ponerse en contacto con el aire de temperatura elevada arda a medida que penetra en el interior del cilindro.

Durante los periodos de inyección y combustión gradual del combustible, la presión en el interior del cilindro permanece constante, circunstancia ésta a la que deben el nombre de motores de combustión a presión constante.

c) MOTORES SEMI-DIESEL. Los llamados motores semi Diesel se caracterizan por su funcionamiento intermedio entre los dos tipos explicados.

El proceso de trabajo es similar al Diesel pero con un valor de compresión mucho menor, motivo por el cual al ser inferior la temperatura alcanzada por efecto de la compresión, que el punto de encendido del combustible qué se inyecta, precisa de un bulbo o cabeza de encendido que previamente tiene que calentarse para poder efectuar el arranque del motor y que luego se mantiene incandescente durante el funcionamiento del mismo.

3.3. CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES DE EXPLOSION.

El primer motor de explosión fue construido por Lenoir en 1860, y en su concepción mecánica comprendía un cilindro dispuesto horizontalmente y en su interior un émbolo cuyo movimiento alternativo lo transmitía a un vástago, el cual lo transformaba en rotativo mediante un mecanismo de biela y manivela.

La realización de su funcionamiento consistía en la compresión previa de una mezcla de gas de alumbrado y aire, que luego era aspirada por el cilindro motriz, haciéndose estallar una chispa cuando el émbolo se encontraba a la mitad de su carrera y cerrada la válvula de aspiración.

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El motor de Lenoir por sus dificultades de orden práctico y el elevado consumo de gas, aproximadamente 0.3 m3 por caballo efectivo y hora en lugar de 0,3 m3 de hoy día, no se utilizó en gran escala. Sin embargo, la teoría y la práctica demostraron el interés que había en comprimir previamente la mezcla de aire y gas, así como en producir la explosión a volumen constante, es decir en el momento que el émbolo se encuentra en el punto muerto alto.

Más tarde siguieron las experiencias realizadas por Beau de Rochas que en 1862 patenta el esquema de funcionamiento de un motor de combustión interna de cuatro tiempos que no llegó a materializarse. En este mismo año, el alemán Nicolas Otto, fundaba la firma Deutz A.G., de cuyos talleres salieron los primeros motores industriales en 1876.

El principio de funcionamiento consistía en un cilindro vertical refrigerado por agua y en cuyo interior se comprimía una mezcla gasificada de aire y combustible, produciéndose durante la compresión y al encontrarse el émbolo en el punto muerto alto, una chispa eléctrica que originaba que la mezcla entrase en combustión de una manera instantánea a semejanza de una explosión.

Este ciclo de cuatro tiempos de explosión, se denomina unas veces ciclo de Beau de Rochas" y otras "ciclo Otto---, por ser este ciclo primeramente imaginado por Beau de Rochas y poco después llevado a la práctica por Otto.

Las características fundamentales de estos motores de explosión, que permite diferenciarlos de los demás, son:

Mezcla de aire y combustible en un mecanismo exterior al cilindro llamado carburador.

Compresión moderada de la mezcla en el cilindro para conseguir en la explosión el máximo de trabajo.

Encendido de la mezcla con una chispa eléctrica en el instante preciso. Combustión casi instantánea, es decir, a volumen constante.

3.4. CARACTERISTICAS ESENCIALES DE LOS MOTORES SEMI-DIESEL.

Este tipo de motor de combustión interna fue introducido por H. Akroyd Stuard en 1890, y se caracteriza porque debido a la poca compresión del aire admitido en el cilindro se hace preciso el empleo de una pieza incandescente que produce el encendido del combustible que se inyecta. En efecto, al ser la presión de compresión insuficiente para que la temperatura del aire comprimido se eleve por encima del punto de encendido del combustible, el calor necesario se toma de un bulbo colocado en la cabeza del cilindro, el cual previamente se calienta antes de iniciar el arranque y que se mantiene incandescente durante el funcionamiento del motor. En estas condiciones la combustión se realiza en dos fases, una primera a volumen constante, seguida de

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otra a presión constante, que definen la denominación de motores semi-Diesel son que en la actualidad se los conoce,

Estos motores funcionan con el ciclo de dos tiempos utilizando normalmente el cárter como bomba de barrido, de tal manera que el émbolo cumple la doble misión de servir como émbolo motor y émbolo de la bomba de barrido.

Son poco sensibles a la calidad de los combustibles pudiéndose quemar combustibles más baratos; además, por su sencillez y bajo grado de compresión, no precisan los ajustes exigibles de los motores Diesel

Con potencias reducidas y cargas constantes funcionan satisfactoriamente, pero no dan resultados con cargas variables, motivo por el cual únicamente tienen aplicación donde la velocidad y la carga del motor son sensiblemente constantes.

Resumiendo sus características más esenciales, citamos:

Cabeza o bulbo de encendido para asegurar la combustión.

Grado de compresión insuficiente para que el aire alcance la temperatura de encendido del combustible.

Posibilidad de usar combustibles más baratos. Defectuoso funcionamiento con cargas variables. Bajo rendimiento térmico.

Combustión a volumen constante, seguido de una segunda fase a presión constante.

3.5. CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS.

Los principios fundamentales de los motores Diesel se basan en el calentamiento del aire mediante la compresión, para quemar un combustible líquido o gaseoso en el interior de sus cilindros. La combustión producida origina un rápido aumento de la presión y temperatura que da lugar al desplazamiento del émbolo.

Un motor de combustión interna podemos considerarlo esencialmente constituido por un cilindro, en cuyo interior se desliza un émbolo, unido a una biela que lo enlaza con la manivela o cigüeñal. '

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