Motores térmicos

Motores térmicos

Combustión Interna

Combustión Externa

Alternativos

Rotativos

Alternativos

Rotativos

Motor de explosión

Motor diesel

Turbina de gas

Máquinas de vapor

Turbinas de vapor

Apuntes del Manual del Patrón PortuarioInstituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias

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Con la energía química de los combustibles, transforman el movimiento lineal de un pistón en el giro de un eje

Transformación de movimiento Transmisión de movimiento

Motores alternativos de combustión interna


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http://www.motorspain.com/wp-content/fgallery/general4/mercedes-benz-historia-motores-gasolina-doss-0806-11.jpg


Esquema y elementos del motor.

Localizar:PistónBancada cilndro culataCámara de combustiónVálvula de aspiraciónBujíaBielaCigüeñal

…




Dimensiones y valores fundamentales

Punto muerto superior (PMS): posición del pistón más próximo a la culata.

Punto muerto inferior (PMI): posición del pistón más alejada de la culata.

Diametro: es el diámetro de la circunferencia del cilindro.

Carrera: es la distancia entre el PMS y el PMI. Es igual al doble del radio de giro de la manivela en el eje del cigüeñal.

Volumen total del cilindro: es el espacio comprendido entre la culata y el pistón cuando se encuentra en el PMI.

Volumen de la camara de combustion: está comprendido entre la culata y el pistón cuando se encuentra en el PMS.

Cilindrada: es el volumen generado por el pistón en su movimiento alternativo desde el PMS hasta el PMI.




Dimensiones y valores fundamentales

Relacion de compresion: es la relación que hay entre el volumen total del cilindro y el volumen de la cámara de combustión.




Ciclo operativo: Sucesión de operaciones que el combustible realiza en el interior del cilindro de forma periódica.

Motores de dos y cuatro tiempos de compresión y explosión.

Motores de 2 tiempos de compresiónLa combustión y el escape se realizan en la misma carrera (carrera de trabajo), al igual que la admisión y la compresión.El “2Tiempos” con la idea de simplificar la distribución eliminando las válvulas de admisión y de escape, y para obtener una mayor potencia a igualdad de tamaño

+ potentes = riesgo de calentamiento= problemas en la lubricación= averías de pistón.

recomendado para bajas revoluciones.





Motores de 4 tiempos de compresión.Admisión: en su carrera descendente aspira el aire a través de la válvula de aspiración situada en la culata.

Compresión: una vez cerrada la válvula de aspiración después del inicio de la carrera ascendente, el aire queda encerrado en el interior del cilindro siendo comprimido por el pistón en la cámara de combustión. Debido a la alta relación de compresión (con valores entre 15 y 20)

Combustión y expansión: antes de finalizar la carrera de compresión se produce la inflamacióndel combustible inyectado en la cámara de combustión.

Escape: esta fase comienza con la apertura de la válvula de escape, unos 40° antes de que el pistón llegue a PMI.




Detalle motor de 4 tiempos de compresión (diesel).





Motores de 4 tiempos de compresión.





Motores de explosión.El funcionamiento mecánico del motor de explosión tanto en 2T como en 4T es muy similar al del motor diesel, las diferencias fundamentales están en el modo de introducir el combustible, la naturaleza del mismo y su encendido y combustión.

El combustible es aspirado junto con el aire por medio del carburador, que a su vez lo dosifica convenientemente.

La apertura y cierre de la válvula de aspiración es similar a como se efectúa en el motor diesel.

Una vez cerrada la válvula de aspiración la mezcla es comprimida hasta PMS; en este caso la compresiónes menos enérgica (con una relación de compresión del orden de 6 a 12) para evitar que se alcancentemperaturas tan altas




Motores de dos y cuatro tiempos de explosión.

Detalle motor de explosión de 2 tiempos.





Diferencia entre motores de explosión y de compresión.

MOTORES DIESEL:

Construcción más robusta

Más caros

Más lentos

Mejor rendimiento térmico

Menos consumo

Más duraderos

Potencia ilimitada




componentes de un motor




componentes de un motor Apuntes del Manual del Patrón Portuario

Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias

Culatas balancines, árbol de levas y empujador

Cámara combustión refrigeración y camisas

Pistones y aros y biela

Bastidor y bloque de cilindros

Cárter BancadasEje de cigüeñal distribución

Función

Material en el que puede estar construido

Donde está (arriba de qué debajo de qué)

Cómo va unido al resto del motor y como se monta

Transmite o transforma movimiento

Temperatura de trabajo

Rotativo/Alternativo

Avería más frecuente



componentes de un motor Apuntes del Manual del Patrón Portuario

Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias

MaterialesFundición gris de gran resistencia (muy resistente a lata temperatura)Fundición de acero (resitencia media a la alta temperatura)Hierro fundido (menos resistente a la alta temperatura)

Temperaturas

Temperatura de combustiónAltas temperaturas y presionesBaja temperatura




Culatas





Culatas construidas en fundición gris, de gran resistencia– Cierra los cilindros por su parte superior.– Sometida a altas presiones y temperaturas.– En motores de 4 tiempos llevan alojadas, las válvulas de admisión y

escape, inyector de combustible, válvula de arranque, válvula de seguridad, válvula de purga, conductos de circulación de agua para la refrigeración, y agujeros por los que han de pasar los espárragos que la afirman al bloque de cilindros.





Culatas construidas en fundición gris, de gran resistencia:• la culata posee una serie de orificios por los cuales circula el agua del circuito de

refrigeración y que están comunicados a su vez con los orificios del bloque.• En los motores de mediano y gran tamaño, las culatas son individuales para

cada cilindro.• La unión entre la culata y el bloque se realiza por medio de pernos que

garanticen la estanqueidad e impidan deformaciones causadas por el calor.



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Culatas El árbol de levas Puede ir situado en la parte superior de la culata o en el lateral





Bastidor y bloque de cilindros: Apoyados sobre los refuerzos transversales de la bancada y atornillados a ella, son generalmente de hierro fundido, que mantiene a la distancia debida a los cilindros del cigüeñal.





Tapas del carter: agujeros de acceso al interior del motor

Los cilindros: son los orificios practicados en el bloque motor en los cuales se alojan y desarrollan su labor los pistones.Además de estos orificios, también se encuentran los de circulación del agua de refrigeración





Camisa En ella se desliza el pistón en su funcionamiento sufre más desgaste en los laterales donde existen mayores presiones y temperaturas ( mayor en el diámetro transversal que en el longitudinal).





Pistones y arosElemento móvil que se desplaza en el interior de cilindro el cual recibe directamente sobre él el impacto de la combustión

Transmite: Fuerza motriz al eje del motor por medio de la bielaCalor de la combustión a las paredes del cilindro para que se disipe por

medio del sistema de refrigeraciónPartes del Pistón

Cabeza del pistón:parte superior del pistón que se encuentra en contacto directo con la cámara de combustión

Falda del pistón:Es la parte baja guía en su movimiento. Es de dimensiones ligeramente mayores que las de la cabeza del pistón lo cual evita su cabeceo, soportando el empuje lateral y por lo tanto un desgaste descompensado en el cilindro y en el pistón.




BulónEje que une la biela al pistón, puede ser fijo a la biela o flotante (más visto).

ArosAlojados en las ranuras practicadas en la cabeza del pistón Su misión es la de separar herméticamente el volumen generado por el pistón en su desplazamiento; lubricar las paredes del cilindro y transmitir el calor.

Aros de Compresión: Generan un cierre herméticopor la parte superior del cilindro sección trapezoidal (de 3 a 6 unidades).

Aros rascadores o de engrase (1 ó 2): colocados bajo los aros de compresión, rascan el aceite en

las paredes del cilindro (sección cortado en bisel con uno o dos finos rascadores.




BielaUnión entre el pistón y el cigüeñalSe divide en; cabeza, caña o cuerpo y pieCabeza (cigüeñal) unida a través de sombrerete




Eje cigüeñalJunto con la biela y el pistón realiza la transformación del movimiento alternativo en movimiento rotativo.Partes de un cigüeñalApoyos:

Sombreretes de bancada. Semicasquillos de bancada (uno menos que cilindros)

Guitarras:Unión a muñequillas de la bielaContrapeso

Radio de giro= distancia entre eje de giro y eje muñón

Carrera=2 veces radio de giro




Eje cigüeñalLos principales esfuerzos a que está sometido el cigüeñal son los de torsión y flexiónAlineación Para desarrollar su trabajo deben estar correctamente alineados, la alineación se comprueba con flexñímetros que se colocan entre las guitarras que miden el paralelismo entre ellas.Cojinetes de biela y bancada llamadas casquillos (entre el eje de cigüeñal y la bancada) están divididos en dos mitades para facilitar el montaje y desmontaje.




Mira y compara:

Una curiosidad….




VolanteRegula la velocidad de giro del motor dentro de un ciclo de trabajo y contribuye a obtener que dicha velocidad sea uniforme.

En los pequeños con arranque eléctrico, en el volante va labrado un dentado en el que engrana el piñón del motor de arranque.




Distribución:Tiene por misión la de abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape en el momento adecuado para el llenado y evacuado perfecto de los gases de admisión y escape




Distribución

La transmisión del movimiento entre el cigüeñal y el árbol de levas se hace por medio del tren de engranajes o por correa ( cuando la distancia entre ambos ejes es excesiva),

Tren de engranajes Correa de distribución

tensores




Distribución: Las válvulas de admisión y escape

Embutida en la culata encontramos la pieza denominada guia, por la que se desliza el vástago





Vástago (o cuerpo) Sirve de guía a la válvula en su desplazamiento.

Cabeza (o plato) cierra hermético con el orificio dispuesto en la culata (sobre el asiento de la válvula). Suelen estar mecanizadas con un ángulo de inclinación de 45º para evitar fugas (mejorar la estanqueidad).

Cola: tiene hendiduras en las que se fijan el resto de elementos que van acoplados a la válvula





Elementos acoplados a la válvula: A: válvulaB: platilloC: reténD y E: muelles de retención, F: platilloG: chavetas de media luna.

Alzada : Desplazamiento total de la válvula desde su posición de cierre al de apertura total





Taqué o empujador: vástago de metal situado entre las válvulas y el árbol de levas mediante el que se transmite el movimiento recibido del camón.

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_de_asiento

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81rbol_de_levas





Balancín, empleado para válvulas con accionamiento en culata con un solo eje de camones, recibe el accionamiento procedente del camón directamente o a través de la varilla de empuje y transmitiéndoselo a la válvula. Dispone de un tornillo para el ajuste del huelgo existente entre la cola de la válvula y el extremo del balancín

Las varillas han de ser rígidas y huecas





Válvulas con el accionamiento en el bloqueVálvulas con accionamiento en cabeza





Reglaje de válvulas.Existe un huelgo calibrado entre el balancín y la válvula que permita la dilatación. El huelgo ha de ser lo suficientemente grande para garantizar que la válvula cierra cuando el camón no actúa y lo suficientemente pequeño para que las piezas trabajen sin golpes. El fabricantenos proporciona el valor del huelgo.


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http://www.autozulia.com/imagenes/automecanica/novi_g3.jpg




Árbol de levas o eje de camones.Es el elemento encargado de vencer la fuerza que ejercen los muelles sobre las válvulas a través de los mecanismos de mando para poder abrirlas y cerrarlas en el momento adecuado.




Bancadas Soporta por medio de cojinetes el eje motor y une entre sí los diferentes grupos mecánicos, además de cerrar y proteger los órganos rotativos y el aceite lubricante (figura 3).

También se encarga del anclaje del motor a la estructura que lo sostiene




Cárter no es propiamente una pieza del motor, sino el espacio cerrado por la bancada y el bastidor donde se mueve el tren alternativo. En el cárter se recogen todas las descargas de aceite de las distintas piezas lubricadas del motor comunicado con el exterior por medio de una tubería a la atmósfera a la que se llama respiradero del cárter, que se encarga de mantener la presión atmosférica en el interior.



PolínNo es una pieza del motor, sino la base de sustentación del mismoEn los barcos el polín suele estar constituido por cuadernas convenientemente reforzadasEs muy importante es la alineación del motor, de forma que el eje de cigüeñales con el eje del

motor han de constituir una línea rectaLa alineación final se consigue interponiendo entre el polín y la base calzos o tacos de acero,

mecanizados a la medida exacta individualmente. La unión entre polín, calzo y base de sustentación se realiza mediante pernos de anclaje, repartidos por todo el perímetro


sistema de refrigeración



El automóvil fue diseñado lo más simple y mecánicamente posible así que no podían cometerse errores; los motores enfriados por aire 985cc de 25 Hp (19 kW) probaron ser especialmente efectivos durante las acciones del Afrika Korps en el Norte de África, bajo el calor del desierto. Esto debido a la configuración de su enfriamiento de aceite y el rendimiento superior del motor 4 cilindros Boxer.



La combustión produce temperaturas máximas

comprendidas entre 1.700 y 2.500º C.



Válvula de escape: Entre los 700-750º C, a partir de este valor laresistencia mecánica y a la corrosión disminuye sensiblemente.

Paredes del cilindro: Máxima temperatura de trabajo entre 150-200º C, si se supera se degenera el aceite lubricante, perjudicando la lubricación entre la camisa y el pistón, gripándose.

Paredes de la cámara de combustión: 250ºC es la temperatura de trabajo recomendable para disipar eficazmente el calor en el asiento de las válvulas y de las bujías o inyectores.

Pistón: 300 ºC es la temperatura máxima de trabajo recomendable, así el Pistón no verá reducida su resistencia mecánica. El calor que absorbe el pistón se transmite a las paredes del cilindro.



El circuito de refrigeración debe de enfriar, pero no excesivamente, ya que un enfriamiento excesivo reduciría la vaporización del combustible.

( debe conseguir una subida de temperatura uniformemente distribuida para evitar dilataciones irregulares, lo que perjudicaría por un lado la estanqueidad y por otro someter las distintas partes del motor a tensiones, deformándolo).



La refrigeración se consigue por medio de la circulación de un fluido por unas galerías en el interior del motor. Este fluido está en contacto con las paredes del cilindro o entre el cilindro y la camisa y pasa por el interior de la culata, enfriando ésta y las válvula.



Es necesario que el cilindro o las camisas, sean de un espesor lo más pequeño y la mayor superficie de contacto posible, para mejorar la transmisión del calor a través de sus paredes.

El agua entra por la parte inferior del cilindro, subiendo y pasando a la culata, desde donde retorna, evitando así la formación de bolsas de vapor.

Refrigeración por agua.



Refrigeración por agua.Sistema de agua consumida, muy empleada en pequeños motores marinos, es un circuito abierto que toma el agua directamente del mar, retornando a él después de refrigerar el motor. Produce oxidaciones y corrosiones en las paredes metálicas.

Sistema de recuperación total de agua, circuito cerrado de agua de refrigeración, donde el agua circula entre el motor y un intercambiador de calor, donde cede el calor que le roba al motor. Este intercambiador puede ser agua-aire o agua-agua. En motores marinos, se utiliza el intercambiador agua-agua, utilizando como agua refrigerante el agua del mar.



Circulación forzada.Tiene la bomba acoplada al motor y consigue una mejor refrigeración, ya que al aumentar el régimen de giro, aumenta el caudal de refrigerante.Regulación de la refrigeración:- Mediante termostato.- Mediante funcionamiento del ventilador a intervalos.- Mediante un dispositivo de obturación del radiador, reduciendo la circulación de aire a su través o de obturación del intercambiador, reduciendo la circulación de agua del mar.



Circulación por termosifón.La circulación se consigue aprovechando la diferencia de densidad existente entre el agua caliente del motor y la fría del radiador.

La diferencia de temperatura a la entrada y salida del radiador oscila en torno a los 40º C, y la circulación se autoregula en función de la temperatura del motor, aumentando con la temperatura



PartesBomba de agua Accionada por una correa trapezoidal que viene de una polea del cigüeñal, por cadena o por engranajes. Son centrífugas aptas para grandes caudales con poca presión. Estánformadas por un cuerpo rotor y empaquetaduras (para lograr estanqueidad).La bomba de agua fuerza al líquido refrigerante a entrar en el bloque de cilindros a medida que gira el impulsor.



PartesRadiador.Están diseñados para permitir una rápida disipación del calor y un buen flujo de aire a través del núcleo del radiador.



Partes

Ventilador.Fuerza la circulación del aire a través del radiador para que absorba el calor procedente del agua de refrigeración.

Puede estar accionado por el propio motor, acoplado al eje del cigüeñal, o por un motor eléctrico.



Partes Intercambiadores de calor.Se emplea en espacios donde no es posible el enfriamiento del agua por aire al no existir ventilación suficiente, como puede ser la sala de máquinas del barco.



Partes Termostato.Deriva parcial o totalmente el agua de refrigeración hacia el enfriador al alcanzar una determinada temperatura

Motores térmicos

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