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MOTORES TÉRMICOS TEMA 1 PARTE 1

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Subido el 28 de mayo de 2020 por Antonio S.

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Hola, alumnos de motores del ciclo superior, bienvenidos. 00:00:01
En este vídeo quiero explicar el principio de funcionamiento de los motores térmicos 00:00:06
del tema 1 de los apuntes del curso. 00:00:09
Empezamos con la definición de motor de combustión interna alternativo, 00:00:13
cuyo estudio va a ocupar la mayor parte del curso. 00:00:17
Es una máquina que mediante un proceso interno de transformación de energía 00:00:21
desarrollada por una combustión, 00:00:25
transmite un movimiento alternativo que producirá energía mecánica en su eje de salida 00:00:27
Seguidamente los clasificamos en función del combustible que utiliza 00:00:32
A los que usan una mezcla de aire y gasolina los denominamos MEP 00:00:37
terminado en P, motores de encendido provocado 00:00:42
puesto que necesitarán de un sistema de inición de la mezcla combustible 00:00:46
que inicie el proceso de combustión que generará el trabajo mecánico 00:00:51
También se denominan motores de ciclo auto 00:00:55
A los que utilizan, en cambio, una mezcla de aire y gasoil 00:00:58
Los denominamos MEC, terminado en C 00:01:02
Motores de encendido por compresión 00:01:06
Puesto que la combustión se iniciará espontáneamente 00:01:08
Cuanto tanto la temperatura como la presión 00:01:11
De la mezcla combustible comprimida dentro del motor 00:01:15
Sean las adecuadas 00:01:18
También reciben el nombre de motores de ciclo diésel 00:01:19
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 00:01:23
que compondrán sus ciclos de trabajo y permitirán obtener par motor en su eje de salida 00:01:34
Estos movimientos alternativos se denominan tiempos y los realizan los pistones del motor 00:01:41
Tanto los motores MEP como los MEC pueden completar su ciclo de trabajo y generar par motor en su eje de salida 00:01:46
con dos tiempos de pistón, denominándose entonces motores de dos tiempos 00:01:54
o con cuatro tiempos de pistón, denominándose en ese caso motores de cuatro tiempos 00:02:00
El ciclo de trabajo del motor estará formado por un conjunto de fases 00:02:05
que al repetirse a lo largo del tiempo producirán la potencia del motor 00:02:10
Dividimos el estudio de las fases del ciclo de trabajo en función de los tiempos para facilitar su explicación 00:02:15
Vamos a analizar el ciclo de trabajo de un motor MEP de 4 tiempos 00:02:20
En el primer tiempo, denominado admisión, comenzamos con el pistón en su posición más cercana a la zona donde se producirá la combustión 00:02:25
Esta zona se denomina cámara de combustión 00:02:33
Bien, esta posición del pistón recibe la denominación de punto muerto superior 00:02:37
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 00:02:43
y que es accionada por un sistema mecánico denominado sistema de distribución, se encuentra abierta 00:02:50
Al moverse el pistón, alejándose del punto muerto superior, se produce una aspiración o succión 00:02:55
que introduce la mezcla combustible, llenando el volumen cilíndrico interno que deja libre el pistón en su movimiento 00:03:03
hasta pararse en el punto más alejado de la cámara de combustión 00:03:10
que se denomina punto muerto inferior 00:03:13
el segundo tiempo, llamado compresión 00:03:15
es el que viene a continuación 00:03:20
ahora el pistón se encuentra posicionado en el PMI, en el punto muerto inferior 00:03:22
y con el cilindro lleno de mezcla combustible, aire y gasolina 00:03:27
en estas condiciones y con las válvulas cerradas 00:03:31
tanto la válvula de admisión como la válvula de escape 00:03:34
el pistón se desplaza hacia el PMS hasta el punto muerto superior comprimiendo la mezcla fresca 00:03:36
y por tanto incrementando la presión y la temperatura de la misma 00:03:42
En el tercer tiempo, que recibe la denominación de expansión 00:03:45
con el pistón ya en el PMS y la mezcla comprimida 00:03:50
se produce la inición de la mezcla combustible 00:03:54
mediante una chispa que está generada en un componente conocido como bujía 00:03:57
y que es producido por un sistema auxiliar denominado sistema de encendido 00:04:02
La mezcla combustiona de manera controlada, siguiendo un frente de llama en forma de deflagración 00:04:06
No como una explosión, el término motor de explosión es incorrecto 00:04:12
La alta presión y temperatura producida en la combustión alcanza la cabeza del pistón 00:04:18
Y lo empuja hasta el punto muerto inferior 00:04:23
Por tanto, este tiempo está formado por las fases de combustión y de expansión 00:04:25
Este es el único tiempo en el que el motor produce trabajo 00:04:30
en los otros tres realmente lo que hace es absorber trabajo 00:04:35
el cuarto tiempo, el escape 00:04:39
ya con el pistón en el PMI y el cilindro lleno de gases quemados 00:04:42
en ese instante se abre la válvula de escape 00:04:46
al estar los gases de escape a alta presión 00:04:49
salen espontáneamente en un primer momento 00:04:52
y además son barridos según el pistón se desplaza hacia el PMS 00:04:54
una vez llegados a este punto 00:04:58
el ciclo de trabajo volverá a comenzar repitiéndose 00:05:01
si serán las condiciones necesarias 00:05:04
hay que hacer notar que el puesto 00:05:05
puesto que cada tiempo del pistón 00:05:08
el eje de salida del motor gira media vuelta 00:05:11
es decir, por cada tiempo del pistón 00:05:15
hay media vuelta de giro en el cigüeñal o el eje de salida 00:05:17
debido al diseño propio del mecanismo de Villalba-Nivela 00:05:21
como conclusión 00:05:24
cada ciclo de trabajo supone el giro de dos vueltas completas 00:05:27
en el eje de salida 00:05:32
El análisis del ciclo de trabajo de un motor MEC de ciclo diésel de 4 tiempos es similar 00:05:33
pero tiene unas particularidades que debemos estudiar 00:05:39
En el tiempo de admisión se introduce únicamente aire a través de la válvula de admisión 00:05:42
Una vez comprimido el aire, cuando la temperatura y la presión han alcanzado su máximo 00:05:47
en el tiempo de compresión, se inyecta al combustible 00:05:52
gasoil, finamente pulverizado y a alta presión 00:05:56
las partículas de gasoil se mezclan con el oxígeno del aire 00:06:00
y se produce una primera combustión espontánea 00:06:04
que eleva de nuevo la presión y temperatura 00:06:05
produciendo el progreso de la combustión 00:06:08
pero esta combustión tiene un retardo 00:06:10
tanto en su comienzo como en su finalización 00:06:12
que va a ralentizar el total del proceso 00:06:15
limitando, junto con otros factores 00:06:18
la capacidad de los motores diésel para subir de régimen 00:06:21
el aire no tiene ningún riesgo de combustión espontánea 00:06:24
lo cual va a permitir comprimirlo en bastante mayor medida que la mezcla combustible de los motores de encendido provocado. 00:06:27
Existen motores de encendido por compresión en los que el gasoil se inyecta en una precámara de combustión. 00:06:35
Estos motores, que reciben el nombre de motores de inyección indirecta, motores DS en la inyección indirecta, están en desuso. 00:06:42
Actualmente la inyección se realiza directamente sobre la cabeza del pistón. 00:06:51
Puesto que por cada tiempo del pistón el eje de salida del motor gira media vuelta 00:06:54
Cada ciclo de trabajo supone el giro de dos vueltas completas en el eje de salida 00:07:01
Igual, de la misma manera, que pasaba en los motores de cuatro tiempos de encendido provocado 00:07:06
Bien, para estudiar el ciclo de trabajo de los motores de encendido provocado de los tiempos 00:07:12
Que han sido muy utilizados en motocicletas de baja cilindrada y en vehículos históricos 00:07:19
es necesario entender que cada tiempo estará formado por varias fases 00:07:24
el primer tiempo constará por ejemplo de las siguientes fases 00:07:29
una compresión en la que partiremos de la siguiente situación 00:07:33
el pistón está situado en el punto muerto inferior 00:07:37
y el cilindro se encuentra lleno de una mezcla compuesta por aire, gasolina y aceite 00:07:39
el aceite va a ser necesario para lubricar las partes móviles internas 00:07:44
ya que estos motores no disponen de espacio en el cárter donde poner a alojarlo 00:07:48
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. 00:07:51
¿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. 00:08:00
Otra fase en este tiempo es la admisión al cárter 00:08:10
El aumento de volumen bajo el pistón provoca una succión de mezcla al cárter 00:08:14
procedente del sistema de alimentación a través de la lumbrera de admisión 00:08:18
De manera similar a la de escape, la lumbrera de admisión es un orificio 00:08:22
practicado en la pared del cilindro 00:08:26
que permite la entrada de mezcla fresca al interior del motor 00:08:28
una vez que el movimiento alternativo del pistón la deja al descubierto 00:08:31
Pero en este caso, su posición es inferior a la de la lumbrera de escape 00:08:35
y, por tanto, forzará la mezcla fresca a introducirse por debajo del pistón hacia el cárter. 00:08:40
Otra fase, ya finalmente, sería la combustión. 00:08:47
Una vez que el pistón ha alcanzado el PMS y la mezcla está comprimida, 00:08:50
comienza la combustión provocada por una chispa en la bujía. 00:08:56
Una vez terminado el primer tiempo, empezaría el segundo tiempo, 00:09:01
que tendría como primer fase la expansión de esa combustión. 00:09:04
Lógicamente la combustión de la mezcla comprimida va a provocar un aumento de la presión 00:09:07
Que impulsa al pistón a alejarse de la cámara de combustión 00:09:12
Cuando la cabeza del pistón descubre la lumbrera de escape, la expansión termina 00:09:15
Y otra fase ya sería el escape 00:09:20
Puesto que una vez que el movimiento del pistón hacia el PMI descubre la lumbrera de escape 00:09:24
Se producirá el escape espontáneo de la mezcla quemada a través de la misma 00:09:27
Puesto que la presión exterior es inferior 00:09:31
Al mismo tiempo se está produciendo una pre-compresión por debajo del pistón 00:09:33
Es decir, la disminución de volumen bajo el pistón provoca un aumento de la presión de los gases frescos 00:09:37
Que previamente en el primer tiempo habían sido admitidos en el cárter 00:09:43
Una vez que esto se ha producido, ya finalmente hay que volver a llenar de mezcla fresca el cilindro 00:09:49
Esa admisión al cilindro va a producirse cuando estos gases van a penetrar en el cilindro 00:09:58
cuando el pistón en su bajada descubra la lumbrera de transferencia 00:10:04
La lumbrera de transferencia puede ser uno o varios orificios 00:10:09
practicados en el cilindro y que comunican la parte cercana a la cámara de combustión 00:10:13
con la zona cercana al cárter 00:10:17
La mezcla fresca llena el cilindro por succión 00:10:19
puesto que ha sido precomprimida en el cárter por el pistón 00:10:22
en su movimiento hacia el PMI 00:10:25
y la presión en la parte superior del cilindro es de menor valor 00:10:27
Estos motores MEP de dos tiempos son muy sencillos y económicos 00:10:31
pero tenemos que tener en cuenta los siguientes aspectos que los penalizan 00:10:36
La mezcla combustible está formada por gasolina, aceite y aire 00:10:41
y el aceite se quema en cada combustión 00:10:45
puesto que para poder lubricar los órganos internos del motor 00:10:47
debe moverse con el combustible que recorre el cárter de precompresión 00:10:50
y lógicamente esta combustión de aceite no permite superar las normas anticontaminación actuales 00:10:54
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. 00:11:00
Durante todo el primer tiempo y buena parte del segundo, el motor absorbe trabajo para poder realizar la compresión de los gases. 00:11:08
Por tanto, el trabajo útil que proporciona el motor será la diferencia de los dos anteriores. 00:11:15
Y en los motores de dos tiempos, durante una parte de la carrera de segundo tiempo, no se va a producir trabajo, 00:11:20
puesto que los gases salen expulsados al exterior 00:11:25
antes de llegar al punto muerto inferior 00:11:28
por la lumbrera de escape 00:11:30
perdiendo presión rápidamente 00:11:31
Además, hay un instante en el que están abiertas 00:11:33
la lumbrera de escape y la lumbrera de admisión 00:11:37
a la vez 00:11:38
y por tanto, puede ser que parte de la mezcla fresca 00:11:39
salga por el escape sin combustionar 00:11:42
sobre todo a bajas revoluciones 00:11:44
Estos fenómenos, unidos a la combustión del aceite 00:11:46
producirán altos porcentajes de emisiones contaminantes 00:11:49
Sin embargo, todos estos problemas 00:11:52
pueden ser mitigados por el uso de válvulas de admisión y escape de control electrónico e incluso 00:11:55
con la utilización de inyección electrónica tanto para la admisión como la lubricación y es muy 00:11:59
importante hacer notar que puesto que en cada tiempo del pistón el eje de salida del motor gira 00:12:05
media vuelta cada ciclo de trabajo supone el giro de una vuelta completa en el eje de salida es decir 00:12:12
se produce trabajo en cada giro del eje de salida del motor 00:12:19
un abrazo y mucho power 00:12:24
Autor/es:
ANTONIO SÁNCHEZ GARCÍA
Subido por:
Antonio S.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
Visualizaciones:
212
Fecha:
28 de mayo de 2020 - 12:27
Visibilidad:
Público
Centro:
IES LAZARO CARDENAS
Duración:
12′ 29″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1920x1080 píxeles
Tamaño:
1.24

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