Tecnologia de medios de transporte

 Guía N°1

Tecnología en Medios de Transporte

Primera Parte: Materia

Preguntas Resueltas.

1. ¿Por qué los camiones utilizan motores Diesel en vez de motores Otto?

En el caso de transporte caminero, y para una potencia determinada, el motor Diesel es más caro y pesado que el Otto. Sin embargo, su alta durabilidad y bajo costo operacional, lo hacen mucho más conveniente para las exigencias de trabajo del camión.

2. Se requiere construir un pequeño automóvil, muy liviano, y se sugiere utilizar un motor de turbina de gas. Señale qué ventajas y desventajas tendría el uso de esta tecnología.

El motor de turbina de gas tiene la gran ventaja de ser mucho más liviano que los motores de pistón. Sin embargo, tiene una baja eficiencia térmica (mucho consumo de combustible), un alto costo de mantención, y emisiones de ruido mucho mayores.

3. ¿Para qué se utilizan los motores Otto de 2 tiempos? ¿Cuáles son sus ventajas y desventajas?

El motor Otto de 2 tiempos tiene un alto consumo de combustible y aceite, pero su tamaño y peso es reducido. Por ello, se utiliza en aparatos pequeños y livianos como bicimotos y motocicletas pequeñas, cortadoras de pasto, motosierras, motores fuera de borda y aeromodelos.

4. ¿Cuál es el principal problema para el desarrollo del vehículo eléctrico?

El principal problema para el desarrollo del vehículo eléctrico es la escasa autonomía de los vehículos. Es difícil acumular suficiente energía para crear equipos comerciales. A esto se agrega el gran peso (y costo) que tienen las baterías.

5. ¿Qué entiende por cilindrada? Apóyese en un dibujo.

Cilindrada es el volumen desplazado total por los pistones del motor. Esto es:

Cilindrada = Vd x N

Vd es el volumen desplazado por un pistón y N es el número de cilindros.

6. ¿En qué se diferencia la gasolina de 93 octanos con la de 97? ¿Qué pasa si a un auto diseñado para usar combustible de 93, se le pone bencina de 97 octanos? ¿Y al revés?

Se diferencia en la capacidad de detonación. La gasolina de 93 octanos detonará en condiciones de presión y temperatura que la gasolina de 97 aun tolerará sin detonar. Si a un auto diseñado para combustible de 93 se le pone gasolina de 97 octanos, éste funcionará normalmente, pero se gastará más dinero. Al contrario, si se le carga combustible de 93 a un auto diseñado para 97, la mezcla presentará problemas de detonación, lo que reducirá la salida de potencia y estropeará el motor debido a su mal funcionamiento.

7. En los motores a combustión interna, a mayor relación de compresión, mayor eficiencia. ¿Esto significa que los motores tenderán a ser más grandes? ¿Qué limita las altas razones de compresión en los motores Otto y Diesel?

No, ya que se trata de una razón (o proporción), y el tamaño no tiene nada que ver. En los Otto lo limita la detonación del combustible. En los Diesel, la resistencia de los materiales a las altas presiones y temperaturas generadas por la compresión. En los últimos años, la compresión de los motores diesel se ha visto limitada también por las cada vez más exigentes normas de emisión de óxidos de nitrógeno (puesto que a mayor compresión, mayor emisión de estos gases).

8. ¿Qué se entiende por inyector monopunto y multipunto? ¿Cómo es la inyección en los Diesel?

Un inyector monopunto inyecta el combustible en el múltiple de admisión en un sólo punto. Un inyector multipunto lo hará en el múltiple de admisión, pero en varios puntos (uno frente a cada cilindro) Los Diesel inyectan el combustible directo al cilindro.

9. ¿Por qué no se utilizan vehículos de locomoción colectiva impulsados por turbina de gas?

Los vehículos de locomoción colectiva no utilizan motores de turbina de gas debido a que las ventajas que presenta en cuanto a su bajo peso, no son atractivas. En cambio, tienen los siguientes inconvenientes:

• Alto costo de inversión.
• Alto costo de operación (combustible y mantención)
• Gran emisión de ruidos.

10.  Si su vehículo está diseñado para operar con gasolina de 93 octanos o más. Indique qué diferencias obtiene en cuanto a Torque, Potencia, Desgaste del Motor y Costo de Operación, al utilizar gasolinas de 89, 93 y 97 octanos.

Octanaje                89                93                97

Torque                        menor                normal                normal

Potencia                menor                normal                normal

Desgaste                mayor                normal                normal

Costo                       mayor/igual        normal                 mayor

11. Mencione tres aplicaciones del motor Diesel de dos tiempos.

• Propulsión marina (buques)
• Tracción ferroviaria (locomotoras diesel-eléctricas)
• Generación de electricidad.
• Como motores estacionarios de gran potencia (uso industrial)

Preguntas Propuestas.

1. Dibuje los ciclos Otto y Diesel e indique las fases de recorrido del pistón en cada caso en su diagrama.

1. Usted va en un vehículo de Santiago a Valparaíso y alguien le pregunta ¿un cm3 de combustible, para cuántas explosiones alcanza?

Supuestos:

Velocidad del vehículo: 100 km/h

Rendimiento: 12 km/l

Velocidad motor: 3.000 RPM

Motor de cuatro pistones.

1. ¿Qué es el eje de levas? ¿A qué velocidad gira en su ejemplo del viaje a Valparaíso?

1. ¿El problema de detonación es exclusivo a los motores Otto? ¿Por qué?

****No sé si esto se haya pasado en clase. Todos los motores diesel tienen detonaciones (de ahí su sonido particular), pero la detonación en un diesel es un problema cuando el número del cetano del combustible es bajo o el motor opera muy frío*****

1. ¿En un motor Otto, qué sucede con el combustible y la razón aire-combustible cuando se pisa el acelerador?

1. Las gasolinas de 93 y 97 octanos ¿tienen igual poder calorífico? Explique.

1. Indique al menos 3 diferencias entre la máquina de vapor y un motor de Combustión Interna.

1. Usted tiene como alternativa los dos automóviles siguientes, los que son similares en su marca, tamaño, equipamiento interior y de seguridad.

En relación a estos modelos, indique:

¿Por qué el modelo A tiene la misma aceleración que el modelo B si es más pesado y tiene menos potencia?

1. Respecto a la pregunta anterior, si usted tiene viajar constantemente ¿cuál elige? ¿Y si sólo lo necesita para ir de compras?

1. Actualmente, Toyota ha desarrollado un modelo de automóvil híbrido, es decir, cuenta con un motor de combustión interna, un generador de corriente eléctrica, una batería y un motor eléctrico parla propulsión. Está equipado con un motor del tipo Otto de 1,5 l. Según las pruebas efectuadas, su rendimiento es de 30 km/l promedio. En qué cree usted que radica la mayor eficiencia de este vehículo comparado con uno convencional equivalente cuyo rendimiento promedio es de 10 km/l.

1. Se desea utilizar un motor de combustión interna para mover un generador para alimentar de electricidad de los andariveles de un centro de ski. En centro de ski está ubicado a 3.000 metros de altura donde la presión atmosférica es de 0,7 atm. Indique las características y el tipo de motor que usted seleccionaría para este uso.

1. ¿Cómo varía la potencia y el consumo de combustible en un motor de combustión interna al cual se le ‘rebaja la culata’? Haga el gráfico de presión al interior del cilindro, versus el volumen de éste, para el caso de un motor normal y para un motor con culata rebajada. Indique los supuestos que estime conveniente.

Hint: ‘Rebajar la culata’ = Disminuir el espacio muerto o el volumen mínimo.

Segunda Parte: Ejercicios

1. (3 I1 1996)

Un peso de 100 kg. está siendo elevado por un sistema de levante propulsado por un pequeño motor Diesel, unido a un convertidor de par. El eje de salida del convertidor tiene un carrete que enrolla a un cable, el que en su extremo está atado del peso. Se sabe que el rendimiento del motor Diesel es de 0,25, mientras que el del convertidor vale 0,85. También se observa que el motor consume 0,36 kg. de combustible por hora, el que tiene un poder calorífico de 47.000 kJ/kg. Calcule la velocidad a que es elevado el peso, y el calor disipado en el convertidor por unidad de tiempo.

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