Eficiencia de motores

Eficiencia Calorífica en Motores de Combustión Interna

Planteamiento del Problema
Un motor de pistones, alimentado con gasolina, no puede aprovechar todo el calor generado por la combustión para transformarlo en fuerza motriz. Los motores de combustión interna a gasolina son derrochadores. Alrededor de 30% de la energía calórica que disponen, la transforman en movimiento y la otra parte ladisipan (pérdida), ya sea en el cuerpo del motor o hacia la atmósfera. La baja eficiencia puede deberse a diversas causas entre las cuales encontramos, por ejemplo, un sistema de refrigeración inadecuado, la compresión deficiente en el cilindro, la chispa del motor, entre otros; causando perdidas de energía en el motor. Estas perdidas de manifiestan principalmente al momento de rebasar en carreterao cuando circulamos por una pendiente muy pronunciada.
En la pérdida de potencia de un motor no influyen solamente factores propios, sino también factores externos como la falta de aceite, el tipo de combustible o incluso la presión que tengan los neumáticos.
A falta de todos los elementos ya mencionados, el usuario exige mas potencia en su automóvil, pisando más el acelerador y comoconsecuencia consumiendo más combustible. Esta última acción es innecesaria, siempre y cuando haya una relación aire-combustible (rendimiento volumétrico) adecuada y no intervengan los factores mencionados anteriormente.
El motor convencional del tipo Otto de cuatro tiempos es el mas común en la industria automotriz (cuyo grado de compresión es de 8 a 1 ó 10 a 1), el cual se ve en desventaja frente a unmotor diesel, debido al grado de compresión mas alto que este ultimo posee en cada cilindro (14 a 1).
A lo largo del tiempo se ha ido disminuyendo el volumen de desplazamiento de los motores de combustión interna, desechándose así los motores de gran cilindrada, por economía de combustible y por lo tanto disminución de contaminación.
Es necesario tomar medidas para que el motor tipo otto no seadesplazado por algún otro tipo de motor mas eficiente, así como incrementar el rendimiento del combustible que se utiliza. Los combustibles fósiles están relativamente al borde de la extinción, por lo que comienzan a emplearse otro tipo de combustibles, tales como el hidrogeno y los biocombustibles.
Para aumentar el rendimiento volumétrico es necesario implementar en el motor algún mecanismo osistema cuya función sea lograr mayor compresión y mejor combustión dentro de la cámara. Esta acción favorecería el ahorro de combustible y a su vez la reducción de emisiones que contaminan globalmente.
Los motores eléctricos son otra gran competencia de los motores de combustión interna, puesto que ofrecen potencia aceptable y mucho menos contaminación. Aunque los eléctricos todavía no sean un rivaldigno del motor de combustión, los motores híbridos si lo son y ya empiezan a ganar terreno en la industria automotriz.
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Para el aumento de eficiencia se requiere disminuir el peso del motor, empleando nuevos materiales como diversas aleaciones de aluminio para aligerar el auto. También se requiere mayor potencia, lo que demanda aumento derevoluciones por minuto (rpm) del motor así como la disminución de vibraciones a elevadas rpm.
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Cada vez son más los autos de gasolina que cuentan con turbo-cargadores, lo que aumenta la potencia del motor. Todos los motores diesel cuentan con un súper-cargador y algunos con turbo y súper-cargador.

Formulación
¿Qué tipo de sistema podrá adicionarsea los motores de combustión interna a gasolina para aumentar tanto la potencia como la eficiencia calorífica del motor, así mismo evitar las emisiones contaminantes y evitar que el motor tipo otto pierda su rentabilidad en el mercado o sea desplazado por otro tipo de motor?

Sistematización

1. ¿Cuáles son los factores que disminuyen el porcentaje de energía calorífica que se convierte...