1
00:00:01,139 --> 00:00:05,339
Hola, alumnos de motores del ciclo superior, bienvenidos.

2
00:00:06,120 --> 00:00:09,720
En este vídeo quiero explicar el principio de funcionamiento de los motores térmicos

3
00:00:09,720 --> 00:00:12,240
del tema 1 de los apuntes del curso.

4
00:00:13,740 --> 00:00:17,019
Empezamos con la definición de motor de combustión interna alternativo,

5
00:00:17,839 --> 00:00:20,120
cuyo estudio va a ocupar la mayor parte del curso.

6
00:00:21,120 --> 00:00:25,440
Es una máquina que mediante un proceso interno de transformación de energía

7
00:00:25,440 --> 00:00:27,820
desarrollada por una combustión,

8
00:00:27,820 --> 00:00:32,820
transmite un movimiento alternativo que producirá energía mecánica en su eje de salida

9
00:00:32,820 --> 00:00:37,679
Seguidamente los clasificamos en función del combustible que utiliza

10
00:00:37,679 --> 00:00:42,799
A los que usan una mezcla de aire y gasolina los denominamos MEP

11
00:00:42,799 --> 00:00:46,700
terminado en P, motores de encendido provocado

12
00:00:46,700 --> 00:00:51,979
puesto que necesitarán de un sistema de inición de la mezcla combustible

13
00:00:51,979 --> 00:00:55,740
que inicie el proceso de combustión que generará el trabajo mecánico

14
00:00:55,740 --> 00:00:58,460
También se denominan motores de ciclo auto

15
00:00:58,460 --> 00:01:02,619
A los que utilizan, en cambio, una mezcla de aire y gasoil

16
00:01:02,619 --> 00:01:06,099
Los denominamos MEC, terminado en C

17
00:01:06,099 --> 00:01:08,219
Motores de encendido por compresión

18
00:01:08,219 --> 00:01:11,500
Puesto que la combustión se iniciará espontáneamente

19
00:01:11,500 --> 00:01:15,340
Cuanto tanto la temperatura como la presión

20
00:01:15,340 --> 00:01:18,239
De la mezcla combustible comprimida dentro del motor

21
00:01:18,239 --> 00:01:19,519
Sean las adecuadas

22
00:01:19,519 --> 00:01:23,819
También reciben el nombre de motores de ciclo diésel

23
00:01:23,819 --> 00:01:34,739
Bien, cada uno de estos motores, cada uno de estos dos tipos, se pueden clasificar de nuevo a su vez en función de los movimientos alternativos de sus elementos mecánicos internos

24
00:01:34,739 --> 00:01:41,159
que compondrán sus ciclos de trabajo y permitirán obtener par motor en su eje de salida

25
00:01:41,159 --> 00:01:46,939
Estos movimientos alternativos se denominan tiempos y los realizan los pistones del motor

26
00:01:46,939 --> 00:01:54,879
Tanto los motores MEP como los MEC pueden completar su ciclo de trabajo y generar par motor en su eje de salida

27
00:01:54,879 --> 00:02:00,099
con dos tiempos de pistón, denominándose entonces motores de dos tiempos

28
00:02:00,099 --> 00:02:05,579
o con cuatro tiempos de pistón, denominándose en ese caso motores de cuatro tiempos

29
00:02:05,579 --> 00:02:10,379
El ciclo de trabajo del motor estará formado por un conjunto de fases

30
00:02:10,379 --> 00:02:15,000
que al repetirse a lo largo del tiempo producirán la potencia del motor

31
00:02:15,000 --> 00:02:20,900
Dividimos el estudio de las fases del ciclo de trabajo en función de los tiempos para facilitar su explicación

32
00:02:20,900 --> 00:02:25,020
Vamos a analizar el ciclo de trabajo de un motor MEP de 4 tiempos

33
00:02:25,020 --> 00:02:33,060
En el primer tiempo, denominado admisión, comenzamos con el pistón en su posición más cercana a la zona donde se producirá la combustión

34
00:02:33,060 --> 00:02:37,800
Esta zona se denomina cámara de combustión

35
00:02:37,800 --> 00:02:43,439
Bien, esta posición del pistón recibe la denominación de punto muerto superior

36
00:02:43,439 --> 00:02:50,120
Por otro lado, la válvula, que va a permitir el paso al interior de la cámara de combustión de la mezcla de aire y gasolina

37
00:02:50,120 --> 00:02:55,800
y que es accionada por un sistema mecánico denominado sistema de distribución, se encuentra abierta

38
00:02:55,800 --> 00:03:03,780
Al moverse el pistón, alejándose del punto muerto superior, se produce una aspiración o succión

39
00:03:03,780 --> 00:03:10,000
que introduce la mezcla combustible, llenando el volumen cilíndrico interno que deja libre el pistón en su movimiento

40
00:03:10,000 --> 00:03:13,379
hasta pararse en el punto más alejado de la cámara de combustión

41
00:03:13,379 --> 00:03:15,840
que se denomina punto muerto inferior

42
00:03:15,840 --> 00:03:20,080
el segundo tiempo, llamado compresión

43
00:03:20,080 --> 00:03:22,860
es el que viene a continuación

44
00:03:22,860 --> 00:03:27,840
ahora el pistón se encuentra posicionado en el PMI, en el punto muerto inferior

45
00:03:27,840 --> 00:03:31,240
y con el cilindro lleno de mezcla combustible, aire y gasolina

46
00:03:31,240 --> 00:03:34,120
en estas condiciones y con las válvulas cerradas

47
00:03:34,120 --> 00:03:36,659
tanto la válvula de admisión como la válvula de escape

48
00:03:36,659 --> 00:03:42,159
el pistón se desplaza hacia el PMS hasta el punto muerto superior comprimiendo la mezcla fresca

49
00:03:42,159 --> 00:03:45,539
y por tanto incrementando la presión y la temperatura de la misma

50
00:03:45,539 --> 00:03:50,900
En el tercer tiempo, que recibe la denominación de expansión

51
00:03:50,900 --> 00:03:54,479
con el pistón ya en el PMS y la mezcla comprimida

52
00:03:54,479 --> 00:03:57,080
se produce la inición de la mezcla combustible

53
00:03:57,080 --> 00:04:02,020
mediante una chispa que está generada en un componente conocido como bujía

54
00:04:02,020 --> 00:04:06,479
y que es producido por un sistema auxiliar denominado sistema de encendido

55
00:04:06,479 --> 00:04:12,580
La mezcla combustiona de manera controlada, siguiendo un frente de llama en forma de deflagración

56
00:04:12,580 --> 00:04:18,600
No como una explosión, el término motor de explosión es incorrecto

57
00:04:18,600 --> 00:04:23,180
La alta presión y temperatura producida en la combustión alcanza la cabeza del pistón

58
00:04:23,180 --> 00:04:25,300
Y lo empuja hasta el punto muerto inferior

59
00:04:25,300 --> 00:04:30,000
Por tanto, este tiempo está formado por las fases de combustión y de expansión

60
00:04:30,000 --> 00:04:35,139
Este es el único tiempo en el que el motor produce trabajo

61
00:04:35,139 --> 00:04:39,779
en los otros tres realmente lo que hace es absorber trabajo

62
00:04:39,779 --> 00:04:42,540
el cuarto tiempo, el escape

63
00:04:42,540 --> 00:04:46,420
ya con el pistón en el PMI y el cilindro lleno de gases quemados

64
00:04:46,420 --> 00:04:49,399
en ese instante se abre la válvula de escape

65
00:04:49,399 --> 00:04:52,399
al estar los gases de escape a alta presión

66
00:04:52,399 --> 00:04:54,680
salen espontáneamente en un primer momento

67
00:04:54,680 --> 00:04:58,959
y además son barridos según el pistón se desplaza hacia el PMS

68
00:04:58,959 --> 00:05:01,279
una vez llegados a este punto

69
00:05:01,279 --> 00:05:04,000
el ciclo de trabajo volverá a comenzar repitiéndose

70
00:05:04,000 --> 00:05:05,860
si serán las condiciones necesarias

71
00:05:05,860 --> 00:05:08,800
hay que hacer notar que el puesto

72
00:05:08,800 --> 00:05:11,620
puesto que cada tiempo del pistón

73
00:05:11,620 --> 00:05:15,439
el eje de salida del motor gira media vuelta

74
00:05:15,439 --> 00:05:17,660
es decir, por cada tiempo del pistón

75
00:05:17,660 --> 00:05:21,459
hay media vuelta de giro en el cigüeñal o el eje de salida

76
00:05:21,459 --> 00:05:24,959
debido al diseño propio del mecanismo de Villalba-Nivela

77
00:05:24,959 --> 00:05:27,279
como conclusión

78
00:05:27,279 --> 00:05:32,259
cada ciclo de trabajo supone el giro de dos vueltas completas

79
00:05:32,259 --> 00:05:33,319
en el eje de salida

80
00:05:33,319 --> 00:05:39,939
El análisis del ciclo de trabajo de un motor MEC de ciclo diésel de 4 tiempos es similar

81
00:05:39,939 --> 00:05:42,360
pero tiene unas particularidades que debemos estudiar

82
00:05:42,360 --> 00:05:47,899
En el tiempo de admisión se introduce únicamente aire a través de la válvula de admisión

83
00:05:47,899 --> 00:05:52,779
Una vez comprimido el aire, cuando la temperatura y la presión han alcanzado su máximo

84
00:05:52,779 --> 00:05:56,300
en el tiempo de compresión, se inyecta al combustible

85
00:05:56,300 --> 00:06:00,300
gasoil, finamente pulverizado y a alta presión

86
00:06:00,300 --> 00:06:04,019
las partículas de gasoil se mezclan con el oxígeno del aire

87
00:06:04,019 --> 00:06:05,980
y se produce una primera combustión espontánea

88
00:06:05,980 --> 00:06:08,040
que eleva de nuevo la presión y temperatura

89
00:06:08,040 --> 00:06:10,000
produciendo el progreso de la combustión

90
00:06:10,000 --> 00:06:12,899
pero esta combustión tiene un retardo

91
00:06:12,899 --> 00:06:15,600
tanto en su comienzo como en su finalización

92
00:06:15,600 --> 00:06:18,399
que va a ralentizar el total del proceso

93
00:06:18,399 --> 00:06:21,300
limitando, junto con otros factores

94
00:06:21,300 --> 00:06:24,199
la capacidad de los motores diésel para subir de régimen

95
00:06:24,199 --> 00:06:27,899
el aire no tiene ningún riesgo de combustión espontánea

96
00:06:27,899 --> 00:06:35,019
lo cual va a permitir comprimirlo en bastante mayor medida que la mezcla combustible de los motores de encendido provocado.

97
00:06:35,579 --> 00:06:41,480
Existen motores de encendido por compresión en los que el gasoil se inyecta en una precámara de combustión.

98
00:06:42,560 --> 00:06:50,800
Estos motores, que reciben el nombre de motores de inyección indirecta, motores DS en la inyección indirecta, están en desuso.

99
00:06:51,019 --> 00:06:54,699
Actualmente la inyección se realiza directamente sobre la cabeza del pistón.

100
00:06:54,699 --> 00:07:01,819
Puesto que por cada tiempo del pistón el eje de salida del motor gira media vuelta

101
00:07:01,819 --> 00:07:06,339
Cada ciclo de trabajo supone el giro de dos vueltas completas en el eje de salida

102
00:07:06,339 --> 00:07:12,339
Igual, de la misma manera, que pasaba en los motores de cuatro tiempos de encendido provocado

103
00:07:12,339 --> 00:07:19,389
Bien, para estudiar el ciclo de trabajo de los motores de encendido provocado de los tiempos

104
00:07:19,389 --> 00:07:24,069
Que han sido muy utilizados en motocicletas de baja cilindrada y en vehículos históricos

105
00:07:24,069 --> 00:07:29,069
es necesario entender que cada tiempo estará formado por varias fases

106
00:07:29,069 --> 00:07:33,550
el primer tiempo constará por ejemplo de las siguientes fases

107
00:07:33,550 --> 00:07:37,529
una compresión en la que partiremos de la siguiente situación

108
00:07:37,529 --> 00:07:39,769
el pistón está situado en el punto muerto inferior

109
00:07:39,769 --> 00:07:44,230
y el cilindro se encuentra lleno de una mezcla compuesta por aire, gasolina y aceite

110
00:07:44,230 --> 00:07:48,329
el aceite va a ser necesario para lubricar las partes móviles internas

111
00:07:48,329 --> 00:07:51,790
ya que estos motores no disponen de espacio en el cárter donde poner a alojarlo

112
00:07:51,790 --> 00:07:59,490
En estas condiciones el pistón asciende y la mezcla que ocupa el cilindro es comprimida una vez que se ha cerrado la lumbrera de escape.

113
00:08:00,350 --> 00:08:10,629
¿Qué es la lumbrera de escape? Es un orificio practicado en la pared del cilindro que permite la salida de mezcla quemada al exterior una vez que el movimiento alternativo del pistón la deja al descubierto.

114
00:08:10,629 --> 00:08:14,110
Otra fase en este tiempo es la admisión al cárter

115
00:08:14,110 --> 00:08:18,370
El aumento de volumen bajo el pistón provoca una succión de mezcla al cárter

116
00:08:18,370 --> 00:08:22,430
procedente del sistema de alimentación a través de la lumbrera de admisión

117
00:08:22,430 --> 00:08:26,930
De manera similar a la de escape, la lumbrera de admisión es un orificio

118
00:08:26,930 --> 00:08:28,589
practicado en la pared del cilindro

119
00:08:28,589 --> 00:08:31,529
que permite la entrada de mezcla fresca al interior del motor

120
00:08:31,529 --> 00:08:35,769
una vez que el movimiento alternativo del pistón la deja al descubierto

121
00:08:35,769 --> 00:08:40,389
Pero en este caso, su posición es inferior a la de la lumbrera de escape

122
00:08:40,389 --> 00:08:46,110
y, por tanto, forzará la mezcla fresca a introducirse por debajo del pistón hacia el cárter.

123
00:08:47,049 --> 00:08:49,889
Otra fase, ya finalmente, sería la combustión.

124
00:08:50,429 --> 00:08:55,690
Una vez que el pistón ha alcanzado el PMS y la mezcla está comprimida,

125
00:08:56,370 --> 00:08:59,470
comienza la combustión provocada por una chispa en la bujía.

126
00:09:01,570 --> 00:09:04,090
Una vez terminado el primer tiempo, empezaría el segundo tiempo,

127
00:09:04,429 --> 00:09:07,509
que tendría como primer fase la expansión de esa combustión.

128
00:09:07,509 --> 00:09:12,230
Lógicamente la combustión de la mezcla comprimida va a provocar un aumento de la presión

129
00:09:12,230 --> 00:09:15,149
Que impulsa al pistón a alejarse de la cámara de combustión

130
00:09:15,149 --> 00:09:20,789
Cuando la cabeza del pistón descubre la lumbrera de escape, la expansión termina

131
00:09:20,789 --> 00:09:24,070
Y otra fase ya sería el escape

132
00:09:24,070 --> 00:09:27,970
Puesto que una vez que el movimiento del pistón hacia el PMI descubre la lumbrera de escape

133
00:09:27,970 --> 00:09:31,649
Se producirá el escape espontáneo de la mezcla quemada a través de la misma

134
00:09:31,649 --> 00:09:33,549
Puesto que la presión exterior es inferior

135
00:09:33,549 --> 00:09:37,789
Al mismo tiempo se está produciendo una pre-compresión por debajo del pistón

136
00:09:37,789 --> 00:09:43,769
Es decir, la disminución de volumen bajo el pistón provoca un aumento de la presión de los gases frescos

137
00:09:43,769 --> 00:09:49,809
Que previamente en el primer tiempo habían sido admitidos en el cárter

138
00:09:49,809 --> 00:09:58,769
Una vez que esto se ha producido, ya finalmente hay que volver a llenar de mezcla fresca el cilindro

139
00:09:58,769 --> 00:10:04,289
Esa admisión al cilindro va a producirse cuando estos gases van a penetrar en el cilindro

140
00:10:04,289 --> 00:10:09,509
cuando el pistón en su bajada descubra la lumbrera de transferencia

141
00:10:09,509 --> 00:10:13,549
La lumbrera de transferencia puede ser uno o varios orificios

142
00:10:13,549 --> 00:10:17,870
practicados en el cilindro y que comunican la parte cercana a la cámara de combustión

143
00:10:17,870 --> 00:10:19,450
con la zona cercana al cárter

144
00:10:19,450 --> 00:10:22,389
La mezcla fresca llena el cilindro por succión

145
00:10:22,389 --> 00:10:25,889
puesto que ha sido precomprimida en el cárter por el pistón

146
00:10:25,889 --> 00:10:27,649
en su movimiento hacia el PMI

147
00:10:27,649 --> 00:10:31,570
y la presión en la parte superior del cilindro es de menor valor

148
00:10:31,570 --> 00:10:36,950
Estos motores MEP de dos tiempos son muy sencillos y económicos

149
00:10:36,950 --> 00:10:41,389
pero tenemos que tener en cuenta los siguientes aspectos que los penalizan

150
00:10:41,389 --> 00:10:45,210
La mezcla combustible está formada por gasolina, aceite y aire

151
00:10:45,210 --> 00:10:47,830
y el aceite se quema en cada combustión

152
00:10:47,830 --> 00:10:50,710
puesto que para poder lubricar los órganos internos del motor

153
00:10:50,710 --> 00:10:54,149
debe moverse con el combustible que recorre el cárter de precompresión

154
00:10:54,149 --> 00:11:00,870
y lógicamente esta combustión de aceite no permite superar las normas anticontaminación actuales

155
00:11:00,870 --> 00:11:07,889
Como sabemos, solo en la fase de expansión es donde el motor realiza trabajo, debido a la expansión de los gases producidos en la combustión.

156
00:11:08,330 --> 00:11:14,850
Durante todo el primer tiempo y buena parte del segundo, el motor absorbe trabajo para poder realizar la compresión de los gases.

157
00:11:15,350 --> 00:11:19,850
Por tanto, el trabajo útil que proporciona el motor será la diferencia de los dos anteriores.

158
00:11:20,309 --> 00:11:25,710
Y en los motores de dos tiempos, durante una parte de la carrera de segundo tiempo, no se va a producir trabajo,

159
00:11:25,710 --> 00:11:28,029
puesto que los gases salen expulsados al exterior

160
00:11:28,029 --> 00:11:30,269
antes de llegar al punto muerto inferior

161
00:11:30,269 --> 00:11:31,570
por la lumbrera de escape

162
00:11:31,570 --> 00:11:33,629
perdiendo presión rápidamente

163
00:11:33,629 --> 00:11:37,149
Además, hay un instante en el que están abiertas

164
00:11:37,149 --> 00:11:38,789
la lumbrera de escape y la lumbrera de admisión

165
00:11:38,789 --> 00:11:39,470
a la vez

166
00:11:39,470 --> 00:11:42,769
y por tanto, puede ser que parte de la mezcla fresca

167
00:11:42,769 --> 00:11:44,750
salga por el escape sin combustionar

168
00:11:44,750 --> 00:11:46,509
sobre todo a bajas revoluciones

169
00:11:46,509 --> 00:11:49,750
Estos fenómenos, unidos a la combustión del aceite

170
00:11:49,750 --> 00:11:52,649
producirán altos porcentajes de emisiones contaminantes

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00:11:52,649 --> 00:11:55,450
Sin embargo, todos estos problemas

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00:11:55,450 --> 00:11:59,610
pueden ser mitigados por el uso de válvulas de admisión y escape de control electrónico e incluso

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00:11:59,610 --> 00:12:05,350
con la utilización de inyección electrónica tanto para la admisión como la lubricación y es muy

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00:12:05,350 --> 00:12:12,649
importante hacer notar que puesto que en cada tiempo del pistón el eje de salida del motor gira

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00:12:12,649 --> 00:12:19,289
media vuelta cada ciclo de trabajo supone el giro de una vuelta completa en el eje de salida es decir

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00:12:19,289 --> 00:12:24,370
se produce trabajo en cada giro del eje de salida del motor

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00:12:24,370 --> 00:12:27,409
un abrazo y mucho power