Diseño de Motores de Combustión Interna











CAPITULO II
Modelos termodinámicos de ciclo indicados
1. Introducción.
Se define motor como la máquina destinada a producir movimiento a expensas de una fuente de energía. Los mismos pueden ser clasificados dentro de dos rangos importantes, ellos son:
Motores de combustión externa: Son aquellos donde la fuente de energía no actúa directamente sobre los mecanismosencargados de proporcionar el movimiento y utilizan otro fluido para la interacción. Ej: Máquina a vapor, el carbón o leña (fuente de energía) se utiliza para generar vapor de agua (fluido intermediario) con el fin de que el mismo, por medio de diversos mecanismos, genere el movimiento requerido.
Motores de combustión interna o endotérmicos: A diferencia de los anteriores, la energía producida por lareacción química, como así también los productos de la misma, actúan directamente sobre el mecanismo de generación de movimiento sin la necesidad de utilizar ningún fluido intermediario. Por lo que los gases productos de la combustión son los fluidos motores. Ej: Motores de automóviles, turbinas de avión, Motores de motocicletas, etc.
Los motores de combustión interna o motores endotérmicos sonmáquinas destinadas para entregar energía (en forma de movimiento), directamente utilizable, la cual proviene de la reacción química de combustión.
La energía calórica desprendida de la reacción química de los combustibles depende del tipo de combustible que combustiona pudiendo ser estos de orígenes varios. Esta materia se centrara en el estudio de los motores endotérmicos de pistones cuya fuentede energía primaria (el combustible) se encuentran es estado líquido.

2. Balance de energía.
La energía en juego para la generación del movimiento puede ser estudiada por medio de un balance de energías (principio de conservación de la energía), el cual se esquematiza en la figura 1. En este capítulo no se pretende entrar en detalle sobre los mecanismos que transforma la energía en movimientoy es por ello que se considerara al motor como un bloque donde ingresa y egresa energía.

Figura 1: balance de energía.
Expresando matemáticamente lo graficado, tenemos que:


En el trascurso de este capítulo se estudiara como cuantificar las energías del balance realizado precedentemente y las variables que permiten controlar a dicho balance.
3. Ciclo termodinámico de un motor decombustión interna.
El estudio de los ciclos termodinámicos comienza desde lo sencillo hasta llegar a la realidad siguiendo el análisis progresivo que a continuación se detalla:
Ciclo ideal: Estudio de un gas ideal trabajando dentro de un mecanismo ideal o motor ideal.
Ciclo límite aire-combustible: Parte su desarrollo del ciclo ideal pero tiene en cuenta la utilización de un gas (mezclaaire-combustible) real , funcionando dentro de un mecanismo ideal (motor ideal).
Ciclo real: Siendo este el fin del camino, toma el desarrollo del ciclo anterior y lo amplia teniendo en consideración la utilización de un mecanismo real.
En la figura 2 se puede observar esquemáticamente lo antes mencionado. Cada una de las consideraciones o hipótesis, que fueron brevemente mencionadas, se ampliaran ydesarrollaran en el estudio de cada ciclo.

Figura 2: camino para la determinación del ciclo real.
Un ciclo termodinámico de un motor (independientemente de tipo que se estudie) esta compuestos por etapas o tiempos y estas son las que se toman a la hora de clasificar a los motores. Hablando en cuanto al número de etapas o tiempo, los motores se pueden clasificar de la siguiente manera:
Motores decuatro tiempos (4T) o etapas: las etapas son las siguientes.

Motores de dos tiempos (2T) o etapas: las etapas o tiempos son las siguientes.
Admisión y compresión (esquema 1 y 2).
Combustión y escape (esquema 3 y 4).

En base a esto se puede decir que en un motor de 4T completa un ciclo cada dos vueltas del cigüeñal y en un motor de dos tiempos se completa cada ciclo con un solo giro del...