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MOTORES TÉRMICOS TEMA 2
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Hola, alumnos de motores del ciclo superior. Bienvenidos. En este vídeo quiero explicar
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algunas de las características fundamentales de los motores térmicos, contenido del tema
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2 de los apuntes del curso. Empezamos por la cilindrada, que expresa la cantidad de mezcla
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fresca que puede admitir el motor para realizar su combustión. Se calcula como el volumen
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del cilindro que recorre el pistón en su movimiento alternativo o carrera. Normalmente,
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los motores dividirán su cilindrada total en varios cilindros, puesto que de esa manera
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alcanzarán regímenes de giro mayores y por tanto podrán obtener mayores potencias a igualdad de
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cilindrada. La cilindrada total será la suma de la cilindrada unitaria de todos los cilindros que
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tenga el motor. Se puede obtener una misma cilindrada de tres maneras diferentes. Los
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motores cuadrados se han utilizado en algunas aplicaciones obteniendo resultados óptimos como
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por ejemplo para cilindradas de 125 centímetros cúbicos por cilindro en motores de dos tiempos
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de gasolina. Para conseguir una vuelta de cigüeñal el pistón debe efectuar dos carreras. En cada una
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de ellas el pistón acelera hasta su velocidad máxima y decelera hasta cero para hacer el cambio
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de sentido en los puntos muertos superior e inferior. De este movimiento variable se puede
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obtener una velocidad media del pistón que será función de la carrera del pistón y del número de
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revoluciones del cigüeñal. Las altas velocidades del pistón aceleran el desgaste de los cilindros,
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además provocan elevadas fuerzas de inercia por lo que se someten a grandes esfuerzos a todo el
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conjunto. La velocidad media del pistón se sitúa normalmente entre 10 y 18 metros segundo aunque
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algunos motores deportivos pueden alcanzar sin problemas 21 metros segundo. Para poder obtener
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un elevado número de revoluciones sin que aumente en exceso la velocidad del pistón se fabrican los
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motores de carrera corta, en los que la carrera es ligeramente menor que el diámetro. Sin embargo,
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una carrera muy corta empeora el llenado de los cilindros al reducirse el tiempo disponible para
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el intercambio de gases. Por tanto, se tiende a buscar un equilibrio entre el buen llenado y el
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desgaste del cilindro. Relacionada con la cilindrada, la relación de compresión expresa cuánto comprimimos
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en la cámara de combustión el volumen admitido de mezcla fresca en el cilindro. Obtendremos un
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número adimensional que será fundamental en el rendimiento térmico del motor. Entendemos por
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rendimiento térmico el obtenido en el proceso termodinámico del ciclo de trabajo. Básicamente
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depende de la relación de compresión y de un coeficiente que depende a su vez de la naturaleza
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del combustible comprimido. Las pérdidas producidas en el calor generado en los gases de escape, la
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refrigeración, la fricción o la radiación producirán rendimientos efectivos muy bajos en los motores
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térmicos, normalmente inferiores al 50%, siendo un poco mejores en los motores diésel que respecto
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de los motores de gasolina. El rendimiento volumétrico es el grado de eficacia con el que
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se logra llenar el cilindro. El grado de llenado del cilindro influye directamente sobre la presión
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que aporta la combustión sobre la cabeza del pistón. Será variable en función de las revoluciones y su
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máximo estará cercano al régimen en el que el diseño del motor permita un mejor llenado. La
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presión media efectiva es la media de la presión existente dentro del cilindro durante el tiempo
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de combustión y expansión. Su valor representa una presión media uniforme que actuaría sobre el
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pistón durante la carrera de expansión. Depende fundamentalmente del rendimiento volumétrico y de
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la eficacia de la combustión, por tanto su valor será variable en función del régimen de giro.
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Se denomina PAR al efecto de rotación que se obtiene cuando se aplica una fuerza sobre un brazo de palanca.
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En el caso de los motores térmicos, el PAR motor es función de la fuerza aplicada sobre la biela y de la longitud del codo del cigüeñal o muñequilla.
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La fuerza aplicada sobre la biela será función, a su vez, de la presión media efectiva que actúe sobre el pístor.
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Toda vez que la presión media efectiva es variable con el régimen y que depende en gran medida del rendimiento volumétrico,
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podemos concluir que el par motor será variable con el régimen de giro
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y que su máximo estará próximo al régimen de máximo rendimiento volumétrico.
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Se expresa en unidades de Nm o de kgm.
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La potencia es la cantidad de trabajo que aporta una máquina por unidad de tiempo.
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En un motor, el trabajo aportado se expresa como par motor
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y la unidad de tiempo utilizada es el régimen de giro del cigüeñal.
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Se expresa en unidades de vatios o de caballos de vapor
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La potencia específica referida a un motor es muy utilizada comercialmente e indica la potencia por litro de cilindrada
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Referida a un vehículo también se utiliza mucho e indica la masa del vehículo que tiene que mover cada caballo de potencia
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El consumo específico de combustible es la relación que existe entre la masa de combustible consumida y la potencia entregada
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Se expresa en gramos de combustible consumidos para entregar un kilovatio de potencia durante una hora.
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El mínimo consumo suele estar cercano al régimen de par máximo, ya que en ese punto coinciden el máximo rendimiento volumétrico y la máxima presión media efectiva.
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Las características de potencia, par y consumo pueden estudiarse representando su evolución para los diferentes regímenes de giro del motor, mediante prueba en banco de potencia.
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Los puntos más característicos son el régimen de potencia máximo, el de par máximo y el de consumo específico mínimo
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El margen de revoluciones comprendida entre el punto de par máximo y el de potencia máxima expresa la elasticidad de un motor
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En esta zona, denominada zona elástica, ante los incrementos de fuerzas resistivas el motor responde con incrementos de par y potencia
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Fuera de esta zona está la llamada zona inestable
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en la que el motor no es capaz de responder ante incrementos de fuerzas resistivas
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y se hace necesario acoplar al motor una caja reductora
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Los motores con zonas elásticas anchas se denominan motores elásticos o motores planos
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y los motores con zonas elásticas estrechas se denominan motores puntiagudos o pepinos
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Con este contenido terminamos el tema 2
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Un abrazo y mucho power
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- Autor/es:
- ANTONIO SÁNCHEZ GARCÍA
- Subido por:
- Antonio S.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
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- Fecha:
- 2 de junio de 2020 - 12:41
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES LAZARO CARDENAS
- Duración:
- 06′ 27″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1920x1080 píxeles
- Tamaño:
- 611.44 MBytes