Motores

Capítulo 1
CLASES DE MOTORES
Y SU OPERACIÓN


1.1 INTRODUCCION Y PERSPECTIVA HISTORICA
El objetivo de los motores de combustión interna es la producción de energía mecánica a partir de la energía química contenida en el combustible. En los motores de combustión interna a diferencia de los motores de combustión externa, dicha energía se libera mediante la combustión del combustible dentrodel motor. La mezcla de aire y combustible que se introduce al cilindro antes de la combustión y los residuos de la combustión quemados son los fluidos de trabajo reales. La combustión efectiva se produce en la interacción directa entre estos fluidos de trabajo y los componentes mecánicos del motor. Los motores de
combustión interna se pueden clasificar en:

MOTORES DE ENCENDIDO POR CHISPA,llamados también motores Otto o a gasolina (aunque se usen otros combustibles).

Fig. 1.1 Motor a Gasolina Dodge Magnum, 5.7 lt, V-8. (Daimler Chrysler)

MOTORES DE ENCENDIDO POR COMPRESION o motores Diesel.

Fig. 1.2 Motor Diesel Jeep Grand Cherokee 2003, 3.7 lt. Direct injection. (Daimler Chrysler)
Las turbinas a gas son también por definición motores de combustión interna. Sin embargoconvencionalmente el término se usa sólo para los motores que se encienden por chispa (ECH) y por compresión (EC).
Debido a su simplicidad, tamaño compacto y alta relación Potencia/peso, estos dos tipos de motores han encontrado amplia aplicación en el transporte (Tierra, Mar y Aire) y la generación de potencia (Plantas estacionarias y motores industriales).
Los motores térmicos han servido al hombrepor más de dos siglos y medio. En los primeros 150 años se usaron los motores de vapor. No fué sino hasta 1860 que el motor de combustión interna llegó a ser realmente práctico. Los primeros motores desarrollados para uso comercial quemaban mezclas de carbón a presión atmosférica (no había compresión antes de la combustión). J.J. Lenior (1822-1900) desarrolló el primer motor de este tipo confines comerciales.
El gas y el aire eran llevados dentro del cilindro durante la primera mitad de la carrera de pistón, la carga era luego encendida por una chispa lo cual incrementaba la presión y los gases quemados entregaban energía al pistón durante la segunda mitad de la carrera. El ciclo se completaba con una carrera de escape. Cerca de 5.000 de estos motores se construyeron en 1860 y 1865 entamaños hasta de de 6 h.p. la eficiencia era alrededor de 5%. Un desarrollo más exitoso fue un motor atmosférico introducido en 1867 por Nikolas A Otto (1832-1891) y Eugen Langen (1833-1895), el cual usaba el incremento de presión producido por la combustión de la mezcla de aire y combustible para acelerar un
mecanismo de pistón y cremallera tal que su momento generaría un vacío en el cilindro.Fig. 1.3 Nikolas August Otto (1832-1891)

La presión atmosférica empujaba a continuación el pistón en sentido contrario con una cremallera engranada a través de un trinquete al eje de salida. Estos motores de los cuales se construyeron cerca de 5.000 tenían una eficiencia térmica cercana al 11%. Una válvula deslizante controlaba la admisión, la ignición que se producía mediante una llama a gasy de escape.
Para superar este motor de baja eficiencia y peso excesivo, Otto propuso un ciclo motriz con cuatro carreras del pistón, una carrera de admisión, una carrera de compresión, antes de la ignición, una carrera de expansión o de potencia, donde el trabajo era entregado a cigüeñal y finalmente una carrera de escape. El propuso, también la incorporación de un sistema de inducción de cargaestratificada, aunque este no fué llevado a la práctica.
El primer prototipo de este motor de cuatro carreras funcionó en 1876. Una comparación entre el motor Otto de cuatro tiempos y su predecesor, el motor atmosférico de Langen, se muestra en la tabla 1.1 y explica el éxito del primero: la enorme reducción de peso y volumen. Debido a esto fué posible la verdadera producción industrial del...