Bombas Lineales Electrónicas Semana Uno

Motor de combustión interna

El motor de combustión interna es una maquina que obtiene energía mecánica atreves de la energía química del combustible que arde dentro de la cámara de combustión. El motor de combustión interna también es conocido como motor a explosión o motor a pistón su nombre se debe a que la combustión se produce dentro de la misma máquina. En conclusión se denominan motores de combustión interna todos aquellos que convierten la energía derivada de la combustión en energía mecánica.

El motor tal como lo conocemos hoy fue desarrollado por el alemán Nikolaus Otto, quien en 1886 patentó el diseño de un motor de combustión interna a cuatro tiempos, basado en los estudios del inventor francés Alphonse Beau de Rochas de 1862, que a su vez se basó en el modelo de combustión interna de Barsanti y Matteucci.

Los más usados son los motores:

• De dos tiempos (2T): efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro.

• De cuatro tiempos (4T): efectúan una carrera útil de trabajo cada dos giros.

Existen los diésel y gasolina, tanto en 2T como en 4T.

Tiempos y su función:

Motor de 4 tiempos: las piezas fundamentales son el cilindro con el pistón, el juego de válvulas, y el sistema biela manivela.

Primer tiempo admisión: por el giro del eje el pistón desciende y se produce una aspiración atreves del conducto de admisión cuya válvula está abierta así entra una mezcla de gasolina y aire proveniente del carburador.

Segundo tiempo compresión: el pistón asciende y al estar las válvulas cerradas se comprime la mezcla que había entrado antes.

Tercer tiempo explosión: la mezcla comprimida se inflama mediante una chispa que se produce dentro de los electrodos de una bujía enroscada dentro de la tapa del cilindro debido a esta explosión los gases se expanden empujan el pistón y se transmite el movimiento a la biela y al eje de rotación.

Cuarto tiempo escape: el pistón haciende y se abre la válvula de escape la cual permite la salida de los gases quemados.

Sistema de lubricación: La lubricación forma una parte fundamental de las operaciones del mantenimiento preventivo que se deben realizar al vehículo para evitar que el motor sufra desgastes prematuros o daños por utilizar aceite contaminado o que ha perdido sus propiedades. Un aceite que no cumpla los requisitos que se exigen puede producir los siguientes efectos:

• Desgaste prematuro de partes

• Daño a componentes del motor o accesorios (turbo cargador, cigüeñal, bielas, etc.)

• Mayor emisión de contaminantes

• Daño al convertidor catalítico

• Formación de carbón en la cámara de combustión

• Fugas en los anillos de los cilindros

• Evaporación del lubricante.

La lubricación tiene varios objetivos. Entre ellos se pueden mencionar los siguientes:

1. Reducir el rozamiento o fricción para optimizar la duración de los componentes.

2. Disminuir el desgaste.

3. Reducir el calentamiento de los elementos del motor que se mueven unos con respecto a otros.

Existen 5 tipos diferentes de lubricación los cuales son muy importantes, éstos son:

• Hidrodinámica: Es aquella en la que las superficies que interactúan (cojinete y flecha) y que soportan la carga (puede ser el peso) y que generan esfuerzos mecánicos, están separadas por una capa de lubricante relativamente gruesa a manera de impedir el contacto entre metal y metal.

• Hidrostática: Se obtiene introduciendo el lubricante en el área de soporte de la carga a una presión suficientemente elevada para separar las superficies con una capa relativamente gruesa de lubricante. Se utiliza en los elementos donde las velocidades son relativamente bajas. En el caso de los motores de combustión interna antes de que se genere la lubricación hidrodinámica es necesario generar una fuerza que separe los elementos móviles. Esta fuerza se genera al inyectar el lubricante a presión por medio de una bomba la cual normalmente es movida por el motor.

• Elastohidrodinámica: Es el fenómeno que ocurre cuando se introduce un lubricante entre las superficies que están en contacto rodante como los engranes y los cojinetes, generalmente se debe al comportamiento que tiene el lubricante debido a su composición química. En este caso el lubricante forma “redes” que evitan el contacto físico entre los elementos en movimiento, sin embargo esta característica se puede perder al tener elementos contaminantes en el lubricante y por efectos de alta temperatura en el motor (sobrecalentamiento del mismo). Esta característica la presentan muchos de los aceites denominados multigrados.

• De película mínima o al límite: Este tipo de lubricación es muy importante porque se genera cuando se presenta una condición anormal en el motor, por ejemplo:

• Cuando se produce un aumento repentino de temperatura, es decir, un sobrecalentamiento por falta del líquido refrigerante del motor

• Cuando hay un aumento repentino de carga (sobrecalentamiento por falta de lubricante)

• Cuando se reduce la cantidad de lubricante suministrado debido a una fuga del mismo en sellos o juntas

• Cuando se tiene una disminución repentina de viscosidad (por sobrecalentamiento)

Estas condiciones pueden impedir la formación de una película de lubricante lo suficientemente gruesa entre los componentes en movimiento y generar una película de lubricante de unas cuantas micras de espesor antes de que se rompa esta película de lubricante y se genere la falla de los componentes. En algunos casos pueden llegar a soldarse elementos por falta lubricación.

• Con material sólido: Este tipo de lubricación se genera cuando se agregan partículas de material sólido al lubricante, éstas pueden ser de materiales antifriccionantes como el grafito o el disulfuro de molibdeno. Estos compuestos se comportan como si fueran “canicas” y separan a los elementos que están en movimiento evitando el contacto físico entre ellos.

En la lubricación de un motor de combustión interna generalmente se presentan combinaciones de estos fenómenos lo cual mejora la efectividad de la lubricación.

Sistema de alimentación: El sistema de alimentación de combustible de un motor Otto consta de un depósito, una bomba de combustible y un dispositivo dosificador de combustible. Que vaporiza o atomiza el combustible desde el estado líquido, en las proporciones correctas para poder ser quemado. Se llama carburador al dispositivo que hasta ahora venía siendo utilizado con este fin en los motores Otto. Ahora los sistemas de inyección de combustible lo han sustituido por completo por motivos medioambientales. Su mayor precisión en el dos aje de combustible inyectado reduce las emisiones de CO2, y aseguran una mezcla más estable. En los motores diésel se dosifica el combustible gasoil de manera no proporcional al aire que entra, sino en función del mando de aceleración y el régimen motor mediante una bomba inyectora de combustible.

En los motores de varios cilindros el combustible vaporizado se lleva los cilindros a través de un tubo ramificado llamado colector de admisión. La mayor parte de los motores cuentan con un colector de escape o de expulsión, que transporta fuera del vehículo y amortigua el ruido de los gases producidos en la combustión.

Sistema de enfriamiento: Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de algún tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de automóviles y de aviones, y los motores fueraborda, se refrigeran con aire. Los cilindros de los motores que utilizan este sistema cuentan en el exterior con un conjunto de láminas de metal que emiten el calor producido dentro del cilindro. En otros motores se utiliza refrigeración por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automóviles se hace circular mediante una bomba. El agua se refrigera al pasar por las láminas de un radiador. Es importante que el líquido que se usa para enfriar el motor no sea agua común y corriente porque los motores de combustión trabajan regularmente a temperaturas más altas que la temperatura de ebullición del agua. Esto provoca una alta presión en el sistema de enfriamiento dando lugar a fallas en los empaques y sellos de agua, así como en el radiador; se usa un refrigerante, pues no hierve a la misma temperatura que el agua, sino a más alta temperatura, y que tampoco se congela a temperaturas muy bajas.

Sistema de encendido: Los motores necesitan una forma de iniciar la ignición del combustible dentro del cilindro. En los motores Otto, el sistema de ignición consiste en un componente llamado bobina de encendido, que es un auto-transformador de alto voltaje al que está conectado un conmutador que interrumpe la corriente del primario para que se induzca un impulso eléctrico de alto voltaje en el secundario.

Dicho impulso está sincronizado con la etapa de compresión de cada uno de los cilindros; el impulso se lleva al cilindro correspondiente (aquel que está comprimido en ese momento) utilizando un distribuidor rotativo y unos cables de grafito que dirigen la descarga de alto voltaje a la bujía. El dispositivo que produce la ignición es la bujía, que, fijada en cada cilindro, dispone de dos electrodos separados unas décimas de milímetro, entre los cuales el impulso eléctrico produce una chispa, que inflama el combustible.

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