maquinas termicas

CICLO TEÓRICO DE FUNCIONAMIENTO

119

1.1.- Un motor monocilíndrico tiene un calibre de 71'5 mm y su carrera es de 90 mm. ¿Cuál es su
cilindrada en cm3? ¿Cual es el radio de la muñequilla del cigüeñal?.
Solución:
1º.- V =

2º.- r =

π • D2
4

•L ⇒ V =

π • 71'52
4

mm3 • 90 mm ⇒ V = 361363'6 mm3 ⇒ V = 361'36 cm3

90
= 45 mm
2

1.2.- El cilindro de un motor tiene unvolumen total de 820 cm3, la carrera del pistón es de 110 mm
y el calibre es de 90 mm.
Calcular:
1º.- Volumen de mezcla aspirada.
2º.- Relación de compresión.
Solución:
1º.- V1 − V2 =

π • D2
4

• L ⇒ V1 − V2 =

π • 902
4

• 110 mm 3 ⇒ V1 − V2 = 699'8 cm3

2º.- Volumen de la cámara de combustión: V2 = 820 − 699'8 ; V2 = 120'2 cm3
Como: ρ =

820
V1
= 6'82
⇒ ρ=
120'2
V2

1.3.-Un motor tiene una cilindrada de 360 cm3 y efectúa una carrera de 80 mm. La cámara de
compresión tiene una altura media de 18 mm. Calcular la relación de compresión.
Solución:
V1 − V2 = 360 cm3 =

π • D2
4

• L; 360 =

π • D2
4

• 80 • 10 − 3

Calibre: D = 75'7 mm
V2 =

Relación de compresión: ρ =

π • 75'72
4

• 18 • 10 − 3 = 81 cm3

360 + 81
= 5'4
81

1.4.- Quétemperatura alcanza el fluido operante de un motor Otto al finalizar la carrera de
compresión sabiendo que tiene una relación de compresión de 6'5 y trabaja a una temperatura al
inicio de la carrera de compresión de 75 ºC
Datos: γ = 1'4
Solución:
P1 • V1γ = P2 • V2γ ; T1 • V1γ −1 = T2 • V2γ −1

120



γ −1



(75 + 273 ) •  V1 
 V2 

= T2 ⇒ (75 + 273 ) • 6'50' 4 = T2 ⇒ T2 =735'7º K ≡ 462'7º C

1.5.- Cual es la relación mínima de compresión que debe tener un motor Diesel de 4 tiempos para
alcanzar en el interior del cilindro una temperatura de 800 ºC suponiendo que al comenzar la
compresión la temperatura alcanzada por los gases es de 90 ºC y la presión es de 1 Kp/cm2.
Qué ocurre al arrancar el motor en una mañana en la que la temperatura ambiente es de 0 ºC yla
presión 1 Kp/cm2 si el gas-oil para arder necesita 650 ºC.
Datos: γ = 1'41
Solución:
γ −1

V 
1º.- T1 • V1γ −1 = T2 • V2γ −1 ⇒ T2 = T1 •  1 
 V2 

= T1 • ρ 0'41 ⇒

(800 + 273 ) = (273 + 90) • ρ 0'41

⇒ ρ 0'41 = 2'95 ⇒ ρ = 14'06

γ −1

 V 
2º.- T1 • V1γ −1 = T2 • V2γ −1 ⇒ T2 = T1 •  1 
 V2 

⇒

T2 = (273 + 0 ) • 14'060' 41 ⇒ T2 = 806'93º K ≡ 533'93º C <650º C
El motor tardaría un cierto tiempo en arrancar.
1.6.- Cual es la presión alcanzada en la cámara de combustión de un motor al finalizar la carrera
de compresión sabiendo que es de 4 cilindros, que tiene una cilindrada total de 1400 cm3 y que la
presión en el interior del cilindro al comienzo de la carrera es de 1 Kp/cm2
Datos: γ = 1'41
Volumen de la cámara de combustión 20 cm3.
Según larelación de compresión ¿Se trata de un motor Otto o Diesel?

Solución:


3  1400
+ 20 cm3 
V1 = 370 cm • 
P1 • V1 = P2 • V2 ; 
 4

V = 20 cm3
 2
γ

γ

ρ=

V1
⇒ ρ = 18'5
V2

P2 = 1• 18'51' 41 = 61'19

Kp
cm2

Es un motor de ciclo Diesel por ser ρ > 10
1.7.- Un motor monocilíndrico Otto tiene de calibre 70 mm, de carrera 120 mm y una cámara de
compresióncilíndrica de 128 cm3. Si se cepilla su culata rebajándola 2'5 mm.
Calcular:
1º.- La relación de compresión antes y después de cepillar la culata.
2º.- Calcular ηt en ambos casos y su incremento.
Datos: γ = 1'41

121

Solución:
1º.- V2 =

π • D2
4

• h ⇒ 128 =

π • 72
4

• h ⇒ h = 33'26 mm

En las nuevas condiciones:
Al rebajar la culata:
V2' =

π • 702
4

• (33'26 − 2'5 )mm3 ⇒ V2' = 118'37 cm3

Cilindrada:
V1 − V2 =

π • 702
4

• 120 mm 3 ⇒ V1 − V2 = 461'8 cm3

Relación de compresión:
Antes de bajar la culata: ρ =

461'8 + 128
= 4'60
128

Después de bajar la culata: ρ ' =

461'8 + 118'37
= 4'90
118'37

2º.- Calcular ηt
P
3

Q1
2

4

Q

2

1
V

Q1 = Cv • (T3 − T2 ); Q2 = Cv • (T4 − T1 ) ⇒ ηt = 1 −

T4 − T1
T3 − T2

T4...