Termodinámica Aplicada Motores a gasolina o Motores OTTO
Informe Integrantes: Chavarría Vásquez, John Ysla Orellana, Orellana, Efrain Maravi Porras, Rhildo Pérez Cárdenas, Jhordan Ramos Morales, Erickson Villar Baldeon, Franck Caballero Solórzano, Lewis Salas Díaz, Flavio
Grupo C12-4-B
PROFESOR: Villanueva Guevara, Sarah Saida Fecha de realización: 12 de Noviembre Fecha de entrega: 14 de Noviembre
2014-2
INTRODUCCION
Día a día presenciamos diferentes tipos de d e máquinas en movimiento que nos facilitan la vida, pero ¿alguna vez nos hemos preguntado cómo funcionan? Muchas personas en algún momento habrán tenido la oportunidad de ver la parte externa de motor sin embargo, es muy probable que también muchas de esas personas desconozcan su funcionamiento interno. La mayoría de la gente lo ve tan simple como ponerle combustible a una máquina para que haga su trabajo, pero en realidad no es solo eso, para que sea posible la realización de un trabajo por parte de una máquina intervienen un sin número de piezas y partes actuando en conjunto y que se encuentran al interior del motor. En el siguiente informe se presentaran conceptos básicos del motor a gasolina y sus diferentes aplicaciones.
OBJETIVOS -
Analizar las diferentes diferentes etapas o fases que se presenta en el ciclo Otto. Describir los principios termodinámicos de operación del ciclo Otto. Determinar la eficiencia de un ciclo Otto. Representar y analizar en diagramas de presión- temperatura temperatura y de temperatura – entropía los ciclos termodinámicos de los motores de combustión interna que cumplan con el ciclo Otto.
Marco teórico Según el primer principio de la termodinámica “la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”; eso es lo que sucede en un motor de combustión interna que en
pocas palabras es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se emplean motores de combustión interna de cuatro tipos:
El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto: es el motor convencional de gasolina que se emplea en automóviles y en aeronáutica. El motor diesel: llamado así en honor del ingeniero alemán Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir petróleo. El motor rotatorio. La turbina de combustión.
TERMINOS IMPORTANTES PARA EL ESTUDIO DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA Cuando se mueve el motor, la presión y el volumen del fluido de trabajo cambia de manera continua en cualquier ciclo. El diagrama de volumen y presión para el ciclo se llama diagrama indicador y se obtiene adaptando un dispositivo llamado indicador del motor sobre cualquier cilindro del mismo. No se debe confundir con una parte del motor, sino que es una pieza esencial del equipo de ensayo. Existen muchos tipos de mecanismos indicadores y un modelo que puede ser conveniente a un tipo determinado de motor puede no serlo para otros tipos. En general, pueden clasificarse en los siguientes tipos: mecánicos, ópticos, eléctricos, electrónicos. En la figura se muestra un indicador mecánico, este tipo de indicadores fue diseñado inicialmente para motores de baja velocidad, pero hoy día pueden obtenerse tipos modificados adecuados para motores de altas velocidades.
Instrumento analógico que mide la presión vs. el desplazamiento en una máquina recíproca. La gráfica está en términos de P y V.
p
El área es proporcional al trabajo realizado por ciclo
V
El indicador del motor consiste en un pequeño conjunto de pistón y cilindros fijados en la parte más alta del cilindro del motor de modo que la presión del cilindro opera sobre el pistón del indicador. El pistón del indicador está gobernado por un resorte calibrado con precisión . La cantidad de movimiento del pistón es directamente proporcional a la presión dentro del cilindro del motor, este movimiento amplifica por medio de un mecanismo de articulación. Este mecanismo hace que el movimiento sea trazado sobre un papel enrollado en el cilindro dando como resultado el diagrama de presión-volumen del ciclo completo de operaciones que tiene lugar dentro del cilindro del motor. Para calcular el trabajo neto producido por el ciclo, se mide el área neta positiva y se multiplica por el factor de escala correspondiente a la resistencia del resorte empleado en el indicador. El trabajo así calculado se llama trabajo indicado por ciclo. Si este trabajo se divide entre el volumen barrido por la embolada del pistón, se obtiene la presión media efectiva indicada (PMEI). La PMEI es la presión uniforme que daría el mismo trabajo neto indicado según se calculó a partir del diagrama indicador.
VOLUMEN DE CILINDRADA: Vc= A* Lrecorrida=
Lrecorrida
En motores de vario cilindros, se multiplica por el número de cilindros.
GRADO DE COMPRESIÓN:
GC= Vol. cilindrada + Cámara de compresión. Cámara de compresión El pistón ascendente presiona toda la cantidad de gas en la cámara superior del cilindro, llamada cámara de compresión o también volumen de espacio muerto. Con alta compresión los motores tienen una mejor potencia y consumen menos combustibles, pero las partículas de gas se calientan con elevada compresión y pueden encenderse por sí mismas.
CICLO OTTO Desde mediados del siglo XIX se llevaron a cabo intentos para construir un motor de combustión interna. Algunos consideraron el tratar de hacer funcionar con pólvora una máquina. Dicho explosivo al estallar movería un émbolo hacia arriba, y el movimiento de descenso del mismo se transmitiría a una cremallera y haría girar un eje conectado a una carga. Esta máquina no tuvo existo y se exploraron nuevas posibilidades. En 1862, Beau de Rochas estableció los pasos necesarios para obtener una máquina eficaz. Sin embargo, correspondió a Nicholas Otto, quién desarrolló de manera independiente la teoría, el llevar la idea a la práctica y poder construir un motor operable. El primer motor de combustión interna que funcionó con éxito fue pues el motor Otto, construido por este investigador en 1876.
La introducción del combustible (gasolina) en un motor de combustión interna da lugar a una masa variable en el ciclo. Así mismo, al final del ciclo, la carga completa se descarga, y se introduce una nueva carga para que sufra un nuevo ciclo idéntico al primero. Durante los procesos reales, se intercambia calor y trabajo en cada porción del ciclo. La masa, los calores específicos y el estado del fluido son todos variables. Bajo estas circunstancias, el análisis de un ciclo se hace muy difícil.
OPERACION DE UN MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA (GASOLINERO) En los motores encendidos por chispa el aire y el combustible se mezclan en el sistema de admisión previo a su entrada en el cilindro, usando un carburador o un sistema de inyección de combustible. A veces se puede controlar la temperatura de la mezcla entrante por contacto del sistema de admisión con el de escape. Relaciones de aire -combustible de 15 son estándar para asegurar una combustión eficiente. El carburador es el encargado de dosificar o medir el apropiado flujo de combustible y aire al cilindro. El aire fluye a través de un Venturi (tobera convergente divergente) estableciendo una diferencia de presiones entre la entrada y la garganta que a su vez sirve como para bombear combustible de una cámara a la garganta del Venturi pasando por una serie de orificios. Aguas abajo del Venturi se ubica la mariposa que controla el flujo combinado de aire y combustible y por lo tanto la potencia del motor. El flujo en la admisión varía de acuerdo a la posición de la mariposa que en su posición horizontal (máxima área de pasaje) genera la máxima potencia al régimen de vueltas especificado. Muchas veces el múltiple de admisión es calentado de forma de promover la vaporación y mejor mezclado del combustible en el aire. Una alternativa común al carburador es el sistema de inyección que consiste en inyectar combustible desde un suministro de baja presión a las compuertas de admisión mediante inyectores. Hay varios diseños de sistemas de inyección, mecánicos mediante una bomba manejada por el motor, inyección continua, sistema electrónico e incluso en algunos casos en lugar de usar un inyector por cilindro se lo reemplaza por uno solo ubicado arriba de la mariposa en el lugar que ocupa el carburador.
Fig. 1.8
En la Fig 1.8 se muestra la secuencia de eventos que ocurren en el cilindro de un motor de 4 tiempos en función del ángulo del cigüeñal que es la variable independiente. En la gráfica superior vemos el reglaje de las válvulas, las distintas carreras y la presión, tanto en el caso de producirse el encendido de la mezcla como en el caso hipotético de no producirse. La figura inferior muestra la evolución del volúmen relativo a su valor máximo y una representación de la fracción de combustible quemada. Con el propósito de mantener buenos niveles de mezcla a altas velocidades la válvula de admisión que normalmente abre antes del TC cierra bastante después del BC. Durante la admisión la mezcla fresca de aire y combustible se junta con los gases quemados residuales, remanentes de la carrera anterior. Una vez que la válvula cierra el contenido del cilindro de comprime por encima de la presión y temperatura atmosférica a medida que el volumen del cilindro se va reduciendo. Si bien existe transferencia de calor de la mezcla no quemada al pistón, cabeza de cilindro y paredes del cilindro, su efecto es pequeño. Entre 10 y 40 grados antes del TC se produce una descarga eléctrica a través de los electrodos de una bujía que arranca la carrera de combustión. Esta descarga se produce porque el distribuidor rotante e impulsado por el árbol de levas interrumpe la corriente que llega desde la batería al circuito primario de la bobina de encendida. El secundario conectado a la bujía produce un alto voltaje entre los electrodos proporcional a la variación del campo magnético. Este sistema ahora es reemplazado por circuitos electrónicos que cumplen la misma función. A partir de la descarga eléctrica se produce una llama turbulenta que se propaga a través de la mezcla de aire, combustible y gases residuales por el cilindro, extinguiéndose al llegar a las paredes de la cámara de combustión. La duración del quemado de la mezcla varía de acuerdo al
diseño y la operación pero normalmente ronda entre los 40 y los 60 grados de cigüeñal. A medida que la masa se quema la presión se incrementa por encima de la presión que se obtendría si el pistón fuera movido externamente sin combustión. Debido a las diferencias en los patrones de flujo y la composición de la mezcla a través de los ciclos encontramos curvas parecidas pero no exactamente iguales. Existe un reglaje óptimo para el avance al encendido que para una dada masa de aire-combustible produce el máximo torque al freno (MBT) . Este reglaje óptimo es una solución de compromiso entre · comenzar la combustión demasiado temprano cuando existe transferencia de trabajo a los gases · completar la combustión demasiado tarde en la carrera de expansión con una disminución de la presión de pico A los 2 / 3 de la carrera de expansión se abre la válvula de escape y debido a que la presión del cilindro es mayor que la del múltiple se produce un barrido. Los gases quemados fluyen a través de las válvulas de escape a los múltiples hasta que la presión se equilibra. Esto depende del nivel de presiones en el cilindro. A posteriori el pistón es el encargado de desplazar los gases quemados del cilindro al múltiple. La válvula de escape permanece abierta hasta después del TC mientras que la válvula de admisión vuelve a abrir antes de TC con lo cual existe un período en el cual ambas están abiertas denominado cruce. Si la mariposa se ubica a baja carga la presión en la admisión estaría por debajo que la del escape produciendo un reflujo en la válvula de admisión apenas esta se abre.
Motor de cuatro tiempos Muchas de las máquinas térmicas que se construyen en la actualidad (motores de camiones, coches, maquinaria, etc.) están provistas de un motor denominado motor de cuatro tiempos. El ciclo que describe el fluido de trabajo de dichas máquinas se denomina ciclo de Otto. En el ciclo de Otto, el fluido de trabajo es una mezcla de aire y gasolina que experimenta una serie de transformaciones (seis etapas, aunque el trabajo realizado en dos de ellas se cancela) en el interior de un cilindro provisto de un pistón. El proceso consta de seis etapas:
- Admisión (1-2): la válvula de admisión se abre, permitiendo la entrada en el cilindro de la mezcla de aire y gasolina. Al finalizar esta primera etapa, la válvula de admisión se cierra. El pistón se desplaza hasta el denominado punto muerto inferior (PMI). - Compresión (2-3) adiabática: la mezcla de aire y gasolina se comprime sin intercambiar calor con el exterior. La transformación es por tanto isentrópica. La posición que alcanza el pistón se denomina punto muerto superior (PMS). El trabajo realizado por la mezcla en esta etapa es negativo, ya que ésta se comprime.
- Explosión (3-4): la bujía se activa, salta una chispa y la mezcla se enciende. Durante esta transformación la presión aumenta a volumen constante. - Expansión adiabática (4-5): la mezcla se expande adiabáticamente. Durante este proceso, la energía química liberada durante la combustión se transforma en energía mecánica, ya que el trabajo durante esta transformación es positivo.
- Enfriamiento isócoro: durante esta etapa la presión disminuye y la mezcla se enfría liberándose calor al exterior. - Escape (5-1): la válvula de escape se abre, expulsando al exterior los productos de la combustión. Al finalizar esta etapa el proceso vuelve a c omenzar.
Proceso Isocórico: También llamado isométrico o isovolumétrico es un proceso termodinámico en el cual el volumen es constante, en pocas palabras el proceso no realiza trabajo. Proceso Adiabático: Es aquel en el donde el sistema no intercambia calor con su entorno. Es decir se considera proceso adiabático a un sistema especial en el cual no se pierde ni se gana energía calorífica. Intercambio de calor De los cuatro procesos que forman el ciclo cerrado, no se intercambia calor en los procesos adiabáticos 2-3 y 4-5, por definición. Sí se intercambia en los dos procesos isócoros. En la ignición de la mezcla 3-4, una cierta cantidad de calor Qc (procedente de la energía interna del combustible) se transfiere al aire. Dado que el proceso sucede a volumen constante, el calor coincide con el aumento de la energía interna.
APLICACIONES Actualmente, algunos motores de explosión pueden funcionar también con etanol, gas natural comprimido, gas licuado del petróleoy/o hidrógenoelectricidad, además de gasolina. MONTACARGAS Poderosos motores de gasolina con inyección de combustible, le brindan los caballos de fuerza y el torque necesario en las aplicaciones más severas.
CORTADORAS DE CESPED Los cortacéspedes de gasolina funcionan generalmente con un motor de gasolina de 4 tiempos, en el cual encontramos un cárter de aceite que siempre deberá estar en su respectivo nivel, y un depósito para la gasolina. Podemos encontrar gamas que van desde uso pa rticular y doméstico hasta gamas profesionales.
CAMIONETAS HILUX
AUTOS KIA, TOYOTA Y NISSAN
MESCLADORAS DE COCRETO
Volkswagen Touareg Los motores gasolina del Touareg son un V6 a 15º (VR6) de 3.2 litros con inyección indirecta y 220 o 240 CV (diferente a los 3.2 V6 a 90º empleados por los modelos de Audi c on motores longitudinales), sustituido por la nueva generación de VR6 a 10,5º y 3.6 litros con inyección directa y 280 CV; y un V12 de 6.0 litros con inyección indirecta y 450 CV. Todos tienen cuatro válvulas por cilindro. Se ofrece con cajas de cambios manuales y automáticas de seis relaciones, todas ellas con reductora.
Motores Mazda Skyactiv-G
Mazda decidió hace unos años repensar cómo debían ser sus futuros automóviles, desarrollándolos de una forma integral e innovadora, con la tecnología más avanzada y partiendo prácticamente de cero. El primer modelo que adoptó tecnología Skyactiv fue el Mazda CX-5, y posteriormente le siguió el Mazda6 y el Mazda3, prácticamente un modelo por año. Todos ellos cuentan con una gama de motores diésel y gasolina potentes y de bajo consumo, eficaces transmisiones y carrocerías muy ligeras y atractivas. En la segunda generación de la tecnología Skyactiv, Mazda todavía incide más en el desarrollo y optimización del funcionamiento de los motores de gasolina, por encima incluso de los motores diésel. Tampoco renuncian al diésel, pero consideran que el motor de gasolina tiene mayores posibilidades de aplicación que el diésel, por ejemplo, en los sistemas híbridos o a la hora de adaptarse para consumir GLP, como ya demostró con el Mazda3 CNG Concept. De ahí que la presentación que la marca japonesa organizó en Alemania se centrase exclusivamente en lanueva generación de motores Skyactiv-G de gasolina. Vamos a ver qué ofrecen estos nuevos motores, entrando más en detalle. La primera generación de motores de gasolina Skyactiv-G que Mazda introdujo en el CX-5, el Mazda6 y el Mazda3 mejoró considerablemente la eficiencia energética respecto a lo que hasta ese momento conocíamos. Estos motores que podemos ver actualmente bajo el capó de muchos Mazda, gastan poco y ofrecen buenas prestaciones, sin recurrir ni al downsizing ni a sistemas turbo. No han reducido su cilindrada y son atmosféricos. Es lo que Mazda denomina “rightsizing”, yendo al
contrario de las tendencias actuales del sector. Esta filosofía no va a cambiar en absoluto con la nueva generación de motores Skyactiv-G. Pero en la evolución de estos propulsores, Mazda pretende ir más allá a la hora de optimizar su funcionamiento termodinámico. Según afirma la marca japonesa, después de 120 años los motores de combustión interna siguen aprovechando sólo el 20 o 30% de la energía que obtienen del combustible que queman. Y esto es debido a las pérdidas de gases en el proceso de admisión y escape, las pérdidas de calor y las pérdidas por fricción mecánica que son inherentes a todos los motores de combustión interna. Y la marca está convencida que hay mucho camino por recorrer para mejorar estos puntos. Relación de compresión extrema Por ejemplo, en la nueva generación de motores Skyactiv-G se trabaja en el incremento de la relación de compresión. Y esto es bastante sorprendente, teniendo en cuenta que los actuales motores de gasolina Skyactiv que se montan en el CX-5, el Mazda3 y Mazda6 son los motores fabricados en serie con la relación de compresión más alta del mundo: 14:1. En la presentación de Alemania se habló de una compresión de 18:1 en la próxima evolución de estos propulsores. Está claro que el autoencendido, uno de los inconvenientes de usar estas relaciones de compresión tan altas, no ha sido un problema en la actual generación de motores Skyactiv (lo ha solucionado
básicamente con un diseño 4-2-1 en el colector de escape) y no parece que lo vaya a ser en el futuro. Esta alta relación de compresión se combinará con una optimizada de mezcla airecombustible y en el sistema que Mazda denomina HCCI (Homogeneus Charge Compression Ignition). Según explicó Joaquim Kunz, Senior Manager del departamento de I+D de Mazda Europa, este sistema aprovecha la alta compresión para explosionar la mezcla en la cámara de combustión de forma similar a como lo hace un diésel, pero en este caso con el apoyo de la bujía. Esto hace la combustión más homogénea y sin tantas pérdidas de calor. Según Kunz, se consigue una mejora de la eficiencia térmica de un 30%, una eficiencia de la combustión un 10% superior y un considerable ahorro de combustible respecto a la de la actual gama de motores Skyactiv. El HCCI también incrementa el par a bajas revoluciones y mejora la respuesta del motor. El objetivo de todo ello, en definitiva, es conseguir la mejor combustión interna posible.
RESULTADOS Hoy en día no se encuentran en el área de maquinaria pesada, maquinas que trabajen con gasolina; por ende, en este caso trabajaremos con vehículos convencionales usados en el día a día; los automóviles, siendo más específicos un Hyundai Santa fe.
Tipo de Motor:
MOTOR 2.4 DOHC DOBLE CVVT
1. Capacidad: Como bien vemos en tipo de motor, este tiene una capacidad de 2.4 L es el tamaño en centímetros cúbicos de los cilindros, esto quiere decir que en el caso de nuestro motor que tiene 4 y es de 2.4, en los cuatro cilindros en total caben 2.4 litros.
2. DOHC: Un motor DOHC o double overhead camsahft o doble árbol de levas de cabeza. Este motor usa dos árboles de levas ubicados en la culata para operar las válvula de admisión y de escape. Estos motores nos permiten conseguir mayor potencia en comparación con los de un solo árbol de levas. Además de la ya mencionada nos ofrece otras ventajas, pero a su vez algunas desventajas. Veamos:
Ventajas:
Permiten en los motores Otto (gasolina) situar a la bujía en el centro de la cámara, con lo que la distancia a todos los puntos de la misma es igual, evitando el fenómeno de detonación o "picado" cuando éste se presenta con alta carga de motor (por ejemplo, al principio de aceleración o al subir una pendiente).
Facilita un elevado régimen motor, ya que elimina el arrastre de los balancines, cuya inercia mecánica dificulta el alcanzarlo (hasta 14000 rpm en motores de serie de motos).
Facilita la adopción de la cámara "hemisférica" (es decir las válvulas inclinadas hacia el pistón) lo cual favorece la turbulencia de la mezcla una vez comprimida, así como la entrada y la salida de los gases en la disposición de flujo cruzado (admisión y escape
por diferente lado de la culata) por hacer éstos menos giro al entrar en la cámara.
Facilita por espacio para las levas, la adopción de 2 válvulas de escape y 2 de admisión, permitiendo mayor área de paso de válvula que con una sola, de más diámetro, y más pesada (inercia). Los motores DOHC debido a esto permiten un mejor llenado e intercambio de gases, por lo que en cada carrera presentan un mejor par motor y por tanto una mayor potencia, aun cuando el resto del motor sea idéntico. También permite una mejor distribución de las cargas térmicas sobre las válvulas de escape.
Desventajas:
Mayor complejidad, coste constructivo de la culata y mecanismo de distribución; se puede paliar en parte por el uso de correa en lugar de cadena.
Mayor dificultad para el reglaje de la holgura de válvulas.
Peso y volumen superior al de una distribución SOHC
3. DOBLE CVVT: El sistema doble CVVT, que significa continious variable valve timing es un sistema de sincronización que sincroniza el overlap para incrementar el toque y la potencia del motor durante las diferentes demandas de torque y velocidad. El overlap de las válvulas, es el tiempo que permanecen abiertas las válvulas de admisión y escape al mismo tiempo. Menor overlap produce una menor velocidad idle (ralentí) y mayor torque a baja velocidad, pero un desempeño pobre a alta velocidad porque no se tiene el suficiente aire para una buena combustión. Mayor overlap genera un buen rendimiento a altas velocidades pero bajo rendimiento a bajas velocidades, produciendo altas emisiones contaminantes. Los motores, en los que no cambia el overlap, que son la mayoría, están diseñados para lograr la mayor eficiencia a una velocidad (80 – 95 Km/hr), sin embargo por debajo o por arriba de esta velocidad pierden eficiencia.
Dado lo anterior, si se cambia en tiempo de apertura de alguna de las válvulas para que el overlap sea pequeño a bajas velocidades y grande a altas velocidades, se tendrá un motor más eficiente a baja y a alta velocidad. En los motores VVT cambia el overlap haciendo que el motor sea entre un 10% y un 20% más eficiente. Este motor cuenta con 4 cilindros y 16 válvulas, dos de admisión y dos de escape por cada pistón.
POTENCIA: El valor de potencia máxima que nos da la ficha técnica del automóvil es 172 hp. Es el torque y la velocidad a la vez, se representa por la fórmula siguiente:
P=Txω Donde: P: potencia del motor en HP (Hourse Power). T: torque del motor en kg – m. ω: velocidad angular de la volante (RPM).
En los vehículos pesados como son los ómnibus y camiones lo que interesa es el torque, para lo cual el brazo del cigüeñal y demás dimensiones del motor son mayores. Para vehículos livianos como los vehículos de fórmula 1, lo que interesa es la velocidad (RPM). Esto significa que los vehículos pesados y los livianos pueden tener la misma potencia, así por ejemplo tomando la fórmula:
P
Donde: P: potencia del motor en HP.
T x RPM
727,7
T: torque del motor en kg – m. RPM: Revoluciones Por Minuto. 727,7: constante de conversión.
Comprobemos aproximadamente si la potencia que nos da la ficha técnica es real. Torque es 23 kg*m; rpm: 6000
P=
= 189.63 hp
Este valor es muy cercano a el que nos da la ficha, podemos decir que el valor de la ficha incluye un factor de seguridad o un rango de tolerancia ya que no es muy común que el auto llegue a su potencia máxima.
PAR MOTOR – TORQUE Valor de torque según la ficha técnica: 23 kg*m El torque depende de la fuerza que logran los gases en el tiempo de expansión. El torque máximo se consigue cuando el llenado de los cilindros es máximo, lo que equivale a quemar mayor cantidad de combustible para expandir mejor los gases y por ende desplazar con mayor fuerza los pistones. El torque también depende del largo del brazo del cigüeñal, por ejemplo en los motores de mayor tamaño, estos están diseñados con los brazos del cigüeñal más largo lo que ocasiona mayor torque. El torque del motor se mide en el extremo del cigüeñal al lado de la volante. Se instala un embrague de fricción sujetando un extremo del cigüeñal al lado de la volante y el otro extremo conectado a una báscula.
Como no tenemos la opción de realizar esta medición por falta de equipos y de acceso a un motor tomaremos el siguiente ejemplo: Se aprieta el embrague de fricción de 0,6 m. de largo (radio) y marca una fuerza sobre la báscula, obteniendo de esta manera un torque a una determinada RPM (Revoluciones Por Minuto
T=Fxr T: torque del motor en kg – m. F: fuerza medida en la báscula. r: radio del embrague desde la volante a la báscula. De la figura se tiene: F = 91 kg. r = 0,6 m. T = F x r = 91 kg x 0,6 m = 54,6 kg – m.
Si para este caso el motor trabaja a 2000 RPM y apretamos el embrague de fricción de modo que el motor con el acelerador a fondo casi se detenga, podemos decir que el torque de 54,6 kg – m, es el torque máximo a 2000 RPM.
CILINDRADA: La cilindrada de este motor es; según ficha técnica: 2.359; lo que quiere decir que en los 4 cilindros del motor entran 2 359 centímetros cúbicos (cc) de mezcla aire combustible; es decir 589.75 cc por cilindro.
Para calcular la cilindrada de un motor se emplea la siguiente fórmula: Ct = A x C x N Donde: Ct: cilindrada total del motor. A: área del cilindro. C: carrera del pistón. N: número de cilindros.
TRACCIÓN: Nuestro Hyundai Santa fe cuenta con una tracción 2WD, que significa TWO WHEEL DRIVE; es decir tracción en las 2 ruedas traseras o más conocido en el mercado como 4 x 2. En este tipo de autos la transmisión de movimiento se da hacia las llantas traseras a través de los ejes de transmisión. En estos autos las llantas delanteras sirven solo para direccionar el automóvil.
Ventaja:
Mejor adherencia de las ruedas tractoras, en fase de aceleración, debido a la transferencia de pesos que se genera por las fuerzas de inercia al acelerar. Mejor reparto de pesos que permite situar el centro de gravedad lo más cerca
posible del centro de las 4 ruedas, en automóviles con el motor delante, compensando un poco a este.
Desventajas:
Mayor facilidad de perder adherencia en curva (especialmente con vehículos muy potentes) por la componente centrífuga de las fuerzas sobre el neumático.
Mayor costo constructivo.
Menos espacio disponible en el habitáculo.
OBSERVACIONES
Como ya sabemos, la eficiencia térmica aumenta con la relación de compresión, pero si la relación de compresión es excesivamente grande puede perjudicar al motor, ya que se produce el autoencendido. (Durante la compresión se elevaría en exceso la temperatura).
Al analizar el ciclo Otto ideal, podemos despreciar en el balance los procesos de admisión y de escape.
La eficiencia teórica de un ciclo Otto depende, por tanto, exclusivamente de la razón de compresión.
Si observamos en la comparación de partes o mecanismos que conforman un motor de gasolina y un motor diésel, veremos que en muchos aspectos son muy similares.
CONCLUSIONES
Se logró analizar cada etapa o fase que presenta el ciclo Otto, el cual se observó que se compone de dos isobáricas y dos isoentrópicas.
Se determinó la eficiencia del ciclo Otto cualitativamente, ya que la eficiencia depende de la relación de compresión que se da en la cámara de combustión.
Se representó y analizó las gráficas de los motores de combustión interna que cumplían con el ciclo Otto, en cual se observa las 4 etapas que este presenta.
Se describió los principios termodinámicos por los cuales funciona el ciclo Otto, esto a través de fórmulas, gráficas y tablas.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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José Antonio E. García , función de motor de gasolina http://www.asifunciona.com/mecanica/af_motor_gasolina/af_motor_gasolina_1.htm
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ANEXOS:
