UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

ESCUELA DE PETROLEOSQUÍMICA DEL PETRÓLEO

PROFESOR: Ing. Juan BonillaNOMBRE: Christian LucasCURSO: Cuarto Petróleos TEMA: Motores de combustión interna

DEBER N° 1FECHA: Quito – 2013 – 09 - 20CALIFICACIÓN:

Objetivo General

Investigar acerca de los motores de combustión interna, mediante

la búsqueda de información para comprender cada uno de los

aspectos que incluyen los diferentes motores.

Objetivos Específicos

1. Conocer los fundamentos generales de cada uno de los motores

de combustión interna.

2. Comprender los ciclos termodinámicos de los Motores de

Combustión Interna.

3. Desarrollar la capacidad de evaluar las principales ventajas

e inconvenientes de las diferentes alternativas frente a una

aplicación, necesidad o servicio.

Marco Teórico

Concepto

Un motor de combustión interna, motor a explosión o motor a

pistón, es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica

directamente de la energía química de un combustible que arde

dentro de la cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha

combustión se produce dentro de la máquina en sí misma, a

diferencia de, por ejemplo: la máquina de vapor.

Sistemas Que Constituyen Un Motor

escripcion Figura 1. Partes principales de un motor de combustión. Fuente: Sebastián

Sistema de distribución: Es un conjunto de piezas que regulan la

entrada y salida de los gases en el cilindro.

Sistema de lubricación: La función principal de este es la de

reducir el rozamiento entre las piezas del motor gracias a la

aplicación de un aceite lubricante.

Sistema de alimentación: es el encargado de suministrar la

cantidad de combustible requerida por el motor de acuerdo a las

exigencias del mismo.

Sistema de enfriamiento: es el encargado de evacuar el calor que

se produce en el motor evitando así que el motor se sobrecaliente.

Figura 2. Sistema de lubricación de un motor de combustión

Figura 3. Sistema de alimentación de un motor de combustión

Figura 4. Sistema de enfriamiento del motor de combustión interna. Fuente slidechare.

Sistema de encendido: es el encargado de dar los primeros

movimientos al motor con ayuda de uno eléctrico.

Los motores se pueden clasificar de la siguiente manera:

Según la forma de provocar la Ignición o encendido de lamezcla

Mediante encendido provocado: Son los de ciclo Otto o de

gasolina.

Mediante encendido por compresión: Son los de ciclo Diesel

Según la forma de hacer la renovación de la carga

Ciclo de cuatro tiempos, o rotativos en los que el ciclo

de trabajo se completa en cuatro carreras del émbolo y dos

vueltas del cigüeñal. En estos motores, la renovación de

la carga se controla mediante la apertura y cierre de las

válvulas de admisión y escape.

Presión De Admisión De Trabajo

Figura 5.Sistema de encendido del motor de combustión. Fuente Slidechare

Los motores atmosféricos son aquellos en los que la presión

en la admisión es la atmosférica (o algo menor), a diferencia

de los sobrealimentados, en los que la presión de admisión es

superior a la atmosférica, para lo que se emplea un compresor

(generalmente turbocompresor). Los motores sobrealimentados

se emplean cada vez más, ya que manteniendo el tamaño del

motor (peso) proporcionan mayor potencia. Adicionalmente, al

independizarse el motor de la presión atmosférica exterior,

se logra paliar la pérdida de rendimiento al trabajar a gran

altura. En todo caso conviene evitar en los motores de Ciclo

Otto el fenómeno de la Detonación (motor alternativo).

Motor Otto

El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que

lo inventó, Nikolaus August Otto, “motor convencional de gasolina

de cuatro tiempos que se emplea en automoción y aeronáutica aunque

también se lo conoce como motor de ciclo Beau de Rochas debido al

inventor francés que lo patentó (August, 1862)1i

Ventajas

1. Eficiente

2. Peso mediano

3. Económico

1. Nikolaus, A. Descripción de motor cíclico Otto. Francia 1862.

Desventajas

1. Complejo

2. Combustible altamente refinado

Funcionamiento

1. Tiempo de admisión - El aire y el combustible mezclados

entran por la válvula de admisión.

2. Tiempo de compresión - La mezcla aire/combustible es

comprimida y encendida mediante la bujía.

3. Tiempo de combustión - El combustible se inflama y el pistón

es empujado hacia abajo.

4. Tiempo de escape - Los gases de escape se conducen hacia

fuera a través de la válvula de escape.

Motor Diesel

Llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf

Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir

gasóleo. Un motor diesel es un motor en el cual el encendido se

Figura 6. Tiempos de funcionamiento del motor cíclico Otto. FuenteRectificaciones y servicios.

produce por una alta temperatura que posibilita la compresión del

aire al interior del cilindro de este.

Un motor diesel

funciona mediante la

ignición de la mezcla

aire-gas sin chispa.

La temperatura

que inicia la

combustión procede de

la elevación de

la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión.

El combustible diesel se inyecta en la parte superior de la cámara

de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla

con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la

mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el

gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia

abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace

girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un

movimiento de rotación.

 “Este motor es de combustión interna y puede funcionar bajo

ciclos de dos o cuatro tiempos. Su fundamento se basa en la

entrada de aire, el cual es comprimido a altas relaciones del

orden de 16 a 22:1, con lo que se provoca la combustión” (Diesel,

1893)2.

Figura 7.Configuracion Motor de diesel.

en el que describía detalladamente el funcionamiento del motor.

Sin embargo, no fue hasta 1898 cuando por fin Diesel vio cumplido

su sueño, presentando personalmente en Munich su primer

2. Diesel, R. Theorie und Konstruktion eines rationellen Wäremotors” (Teoría y construcción de

un motor térmico racional).Francia.1983

motor de cuatro tiempos alimentado por gasóleo y refrigerado por

agua. Fue presentado mundialmente por el propio Diesel en la Feria

Internacional de Paris en 1900.

Ventajas

1. Bajas emisiones

2. Alto par de torsión

3. Menor consumo de combustible

Desventajas

1. Ruidoso

2. Alto costo de mantenimiento

Figura 8.Sistema interno de un Motor de diesel. Fuente: Rectificaciones y servicios.

3. Mejor en bajas velocidades

Ciclos de trabajo

1. Tiempo de aspiración – Aire puro entra en el cilindro por el

movimiento descendente del pistón.

2. Tiempo de compresión – el pistón comprime el aire muy fuerte

y este alcanza una temperatura muy elevada.

3. Carrera de trabajo – se inyecta el gasoil, y este se enciende

inmediatamente por causa de la alta temperatura.

4. Carrera de escape – El pistón empuja los gases de combustión

hacia el tubo de escape.

Motor De 2 Tiempos

El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de

la duración de los periodos de absorción de combustible y de

Grafico 9. Motor de combustión armadoen funcionamiento. Fuente Mesabi.com

expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en

lugar de que cada operación requiera un tiempo completo.

En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire

entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el

pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro.

La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga

de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A

continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de

explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los

gases salgan de la cámara.

Grafica 10. Partes de un Motor de dos tiempos.

Grafico 11.Ciclos del motor de dos tiempos:1.comprension.2.Explocion.3.expulsion.4.escape

Ventajas

1. Sencillo

2. Liviano

3. Económico

Desventajas

1. Quema aceite

2. Ineficiente

3. Alta vibración

Motor Wankel o rotativo (4 tiempos)

Fue inventado por Félix Wankel, este motor en vez de usar pistones

utiliza rotores particularmente tiene una manera de

funcionamiento, es de modo suave, silenciosos y fiable, gracias a

la simplicidad de su diseño.

Al igual que un motor de pistones, el rotativo utiliza

la presión producida por la combustión de la mezcla aire-

combustible. La diferencia radica en que esta presión está

contenida en la cámara formada por una parte de la envolvente o

estator y cerrada por uno de los lados del rotor triangular, que

en este tipo de motor reemplaza a los pistones.

Ventajas

1. Menor vibración2. Mayor fiabilidad3. Menos piezas móviles

Desventajas

1. Menor eficiencia2. Mayor costo de mantenimiento3. Sincronización y estanqueidad

Ciclos de trabajo

1. Admisión: al rebasar un vértice la lumbrera de admisión, la

mezcla entra en la cámara siguiente cuyo volumen aumenta

debido a la órbita excéntrica del rotor.

2. Compresión: el rotor continúa girando y la cámara que

contiene la mezcla disminuye de volumen al tiempo que la

comprime.

3. Explosión: El encendido hace que la mezcla se queme y

expanda, impulsando al rotor en este tiempo de explosión, a

la vez que aumenta el volumen de la cámara.

4. Escape: El otro vértice del rotor pasa la lumbrera de escape

y la descubre para que salgan los gases. El ciclo continúa de

manera simultánea en las tres cámaras.

12.Motor Rotativo o de Wankel

Grafico 13. Fases de funcionamiento delmotor rotativo: el rotor triangularabre y cierra ventanas en el cilindrocomo en una de dos tiempos. Arriba, el

Calor de combustión

El calor de combustión puede expresarse como el calor liberado

cuando se quema una sustancia, el calor especifico del material es

la cantidad de calor necesaria para elevar en 1ºC la temperatura

de un gramo de algún material.

Otra definición que se le podría dar al calor de combustión seria

como el cambio térmico que sufren los reactivos (combustible y

comburente) al estar a temperatura y presión ideales para la

combustión transformándose en productos.

En toda reacción de combustión se necesita O2 y se obtienen CO2 y

H2O.

CH4 (g) + O2 (g) ⇒ CO2 (g) + 2 H2O (g) + 212,8 kcal

C2H6O (l) + 3 O2 (g) ⇒ 2 CO2 (g) + 3 H2O (l) + 1.239,8 kJ

Grafico 14. Ciclos del motor de Wankel: Admisión, compresión, expansión, escape.

Para medir los calores de reacción (Q) se utiliza el calorímetro,

que consta de un recipiente aislado en el que se producirá la

reacción, un agitador y un termómetro, que nos indica la

temperatura al comienzo y al final de la reacción:

Q = m · ce · (Tf - Ti)

Donde m es la masa de la sustancia; ce, su calor específico, y Ti

y Tf, las temperaturas inicial y final.

Grupo Electrógeno

Un grupo electrógeno es una máquina que mueve un generador

eléctrico a través de un motor de combustión interna.

Son comúnmente utilizados cuando hay déficit en la generación de

energía eléctrica de algún lugar, o cuando son frecuentes los

cortes en el suministro eléctrico. Así mismo, la legislación de

los diferentes países puede obligar a instalar un grupo

electrógeno en lugares en los que haya grandes densidades de

personas Ej. Centros comerciales, restaurantes, cárceles,

edificios administrativos. Una de las utilidades más comunes es la degenerar electricidad en aquellos lugares donde no hay suministro

eléctrico, generalmente son zonas apartadas con pocas infraestructuras y

muy poco habitadas. Otro caso sería en locales de pública concurrencia,

hospitales, fábricas, etc., que a falta de energía eléctrica de red,

necesiten de otra fuente de energía alterna para abastecerse.

Conclusiones

1. El motor de combustión interna obtiene energía mecánica

directamente de la energía química producida por un

combustible que arde dentro de una cámara de combustión.

2. Cada motor actúa de manera diferente a los otros tanto es así

que tienen diferentes ciclos de trabajo que los hace más

eficientes y con un mejor rendimiento unos a otros.

3. Los motores de combustión interna que mayor contaminación del

medio ambiente provocan son los motores a gasolina.

Recomendaciones

Buscar con calma en diferentes páginas web la

información solicitad.

Hacer una bibliografía de las páginas que fueron de

ayuda en la consulta para tener n respaldo de la

información.

Buscar artículos científicos que ayuden a fortalecer la

información que se encuentra.

Bibliografía

Motores de combustión interna;

(www.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combusti%C3%B3n_interna );

Quito, 18-09-2013; 8:59.

Tipos de motores; (www.slideshare.net/linkin_po/motores-de-

combustion-interna-presentation); Quito, 18 – 09 – 2013;

11:00.

Partes de un motor de combustión interna;

http://es.scribd.com/doc/7329814/Motor-de-Combustion-Interna-

y-Sus-Sistemas-Presentacion.; Quito, 19-09-2013; 21:30.

Funcionamiento motor Diesel;(www.lym.com.mx/t4.html); Quito,

19-09-2013; 22:00.

Motor wankel;( www.wikipedia.org/wiki/Motor_Wankel);Quito,20-

09-2013;11:00.

Fases de funcionamiento motor Wankel;

(www.bestcars.uol.com.br/tecprep/wankel-1.htm); Quito, 20-09-

2013; 11:00.

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