UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA

El principio de funcionamiento de un motor de combustin internaUnmotor de combustin interna,motor a explosinomotor a pistn, es un tipo de mquina que obtieneenerga mecnicadirectamente de la energade uncombustibleque arde dentro de la cmara de combustin. Su nombre se debe a que dicha combustin se produce dentro de la mquina en s misma, a diferencia de, por ejemplo: lamquina de vapor.El motor de combustin interna (o motor de explosin) es un mecanismo destinado a transformar la energa calorfica en trabajo. La combustin tiene lugar en el cilindro mismo de la mquina, lo que permite un mayor rendimiento en la transformacin. El motor de combustin interna fue diseado a finales del siglo XIX. Su funcionamiento es, en algunos aspectos, similar al de la mquina de vapor: un pistn situado en un cilindro se expande y contrae ejerciendo una fuerza. El lquido introducido dentro del cilindro es un derivado del petrleo al que, a continuacin, se prende fuego. Al estar sometido a presin, el combustible no arde normalmente, sino que estalla. Esta explosin empuja el pistn hacia afuera, ejerciendo un trabajo. Posteriormente, entra nuevo combustible en el cilindro y se vuelve a comprimir para empezar de nuevo el ciclo.Los motores comerciales se fabrican con varios cilindros, ya que este sistema permite obtener ms potencia y ofrece menos problemas que los que plantea un motor provisto de un nico cilindro de mayor tamao. En este dispositivo, la posicin de los cilindros se calcula para que, en un momento dado, cada uno se halle en un ciclo distinto, uno en admisin, otro en compresin, otro en explosin y otro en escape. De este modo, se obtiene un funcionamiento ms estable, sin vibraciones, y en el que cada cilindro, al hacer explosin, ayuda a los dems a moverse.Los cilindros de un motor pueden estar dispuestos de varias formas, siempre en relacin con su nmero y con las dimensiones del vehculo que deban impulsar. En el motor de los automviles, se colocan generalmente en lnea, si van todos paralelos; en y, si la mitad se halla inclinada en un pequeo ngulo con respecto a la otra mitad; y en Boxer o contrapuestos, si unos se encuentran enfrentados a los otros.El motor de combustin interna ha sustituido a la gran mayora de mquinas de vapor debido a sus considerables ventajas. En primer lugar, el aprovechamiento de la energa es mayor. El origen de la energa se sita en el interior del cilindro, y no en el exterior como en la mquina de vapor. Por otra parte, no es necesario cargar con grandes cantidades de agua. Los vapores empleados son los propios del combustible al explosionar. El tamao del motor se reduce considerablemente y facilita su instalacin en vehculos pequeos. Por ltimo, este motor es capaz de realizar en poco tiempo una gran variacin de energa, comparado con la mquina de vapor. Un motor de combustin interna ligero puede pasar en pocos segundos de una posicin de reposo a otra en la que proporcione la mxima energa, tardando slo unos minutos en sistemas de grandes dimensiones, como los barcos. Esta caracterstica lo convierte en el mecanismo ideal para aplicaciones con cambios frecuentes de energa, como puede ser el motor de un automvil, un tren o un barco.

Motor de combustin internaTipo de mquina que obtiene energa mecnica directamente de la energa qumica producida por un combustible que arde dentro de una cmara de combustin, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustin interna de cuatro tipos: el motor cclico Otto, el motor diesel, el motor rotatorio y la turbina de combustin. El motor cclico Otto, cuyo nombre proviene del tcnico alemn que lo invent, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automocin y aeronutica. El motor diesel, llamado as en honor del ingeniero alemn nacido en Francia Rudolf Christian Karl Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasleo. Se emplea en instalaciones generadoras de electricidad, en sistemas de propulsin naval, en camiones, autobuses y algunos automviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos.

Clasificacin de motores de combustin internaExisten distintos criterios para clasificar los motores de combustin interna: segn el combustible utilizado, el nmero y la disposicin de los Cilindros, el tipo y la colocacin de las vlvulas o el sistema de enfriamiento empleado. La clasificacin ms frecuente se basa en el tipo de ciclo, es decir, en el nmero de tiempos por ciclo (entendiendo por tiempo una carrera hacia arriba o hacia abajo del mbolo a lo largo del cilindro).En el denominado motor de explosin de cuatro tiempos, en cada ciclo de motor (llamado ciclo de Otto) se suceden cuatro tiempos (admisin, compresin, explosin y escape).En el denominado motor de dos tiempos, cada ciclo de motor consta de slo dos tiempos, combinndose en uno la admisin y la compresin y en el otro la expulsin y el escape. Estos motores se emplean con gasoil.

Funcionamiento del motor de explosin de cuatro tiemposEl motor de explosin de cuatro tiempos es utilizado en la mayor parte de los automviles. En su funcionamiento se suceden cuatro tiempos o fases distintas, que se repiten continuamente mientras opera el motor. A cada uno de estos tiempos le corresponde una carrera del pistn y, por tanto, media vuelta del cigeal.En el primer tiempo, llamado de admisin, el pistn se encuentra en el punto muerto superior y empieza a bajar. En ese instante se abre la vlvula de admisin, permaneciendo cerrada a de escape. Al ir girando el cigeal, el codo va ocupando distintos puntos de su recorrido giratorio, y, por medio de la biela, hace que el pistn vaya bajando y provocando una succin en el carburador a travs del conducto que ha abierto la vlvula de admisin, arrastrando una cantidad de aire y gasolina, que se mezclan y pulverizan en el carburador. Estos gases van llenando el espacio vaco que deja el pistn al bajar. Cuando ha llegado al punto muerto inferior, se cierra la vlvula de admisin y los gases quedan encerrados en el interior del cilindro. Durante este recorrido del pistn, el cigeal ha girado media vuelta.Al comenzar el segundo tiempo, llamado de compresin, el pistn se encuentra en el punto muerto inferior y las dos vlvulas estn cerradas. El cigeal sigue girando y, por tanto, la biela empuja al pistn, que sube. Los gases que hay en el interior del cilindro van ocupando un espacio cada vez ms reducido a medida que el pistn se acerca al punto muerto superior. Cuando alcanza este nivel, os gases ocupan el espacio de la cmara de compresin y, por tanto, estn comprimidos y calientes por efecto de la compresin. Al elevarse la temperatura, se consigue a vaporizacin de a gasolina y la mezcla se hace ms homognea, por lo que existe un contacto ms prximo entre la gasolina y el aire. Durante esta nueva carrera del pistn, el cigeal ha girado otra media vuelta.El tercer tiempo es el llamado de explosin. Cuando el pistn se encuentra en el punto muerto superior despus de acabada la carrera de compresin, salta una chispa en la buja, que inflama la mezcla de aire y gasolina ya comprimida y caliente, la cual se quema rpidamente. Esta combustin rpida recibe el nombre de explosin y provoca una expansin de los gases ya quemados, que ejercen una fuerte presin sobre el pistn, empujndolo desde el punto muerto superior hasta el inferior. A medida que el pistn se acerca al punto muerto inferior, la presin va siendo menor, al ocupar los gases un mayor espacio. En este nuevo tiempo, el pistn ha recibido un fuerte impulso, que transmite al cigeal, que por inercia seguir girando hasta recibir un nuevo impulso. Cuando el pistn llega al punto muerto inferior, se abre la vlvula de escape, y permanece cerrada la de admisin. Durante esta nueva carrera del pistn, denominada motriz por ser la nica en que se desarrolla trabajo, el cigeal ha girado otra media vuelta.Al comenzar el cuarto tiempo, llamado de escape, el pistn se encuentra en el punto muerto inferior, y la vlvula de escape se ha abierto, por lo que los gases quemados en el interior del cilindro escaparn rpidamente al exterior a travs de ella, por estar sometidos a mayor presin que la atmosfrica. El cigeal sigue girando y hace subir al pistn, que expulsa los gases quemados al exterior. Cuando llega al punto muerto superior, se cierra la vlvula de escape y se abre a de admisin. Durante el tiempo de escape, el pistn ha realizado una nueva carrera y el cigeal ha girado otra media vuelta. Acabado el tiempo de escape, el ciclo se repite.Como ha quedado expuesto, las vlvulas se abren y cierran coincidiendo con el paso del pistn por el punto muerto superior e inferior. Para conseguir un mayor rendimiento en los motores, se hace que las vlvulas se abran y cierren con un cierto adelanto o retraso respecto a los momentos indicados. Son las llamadas cotas de la distribucin, cuyos valores son determinados por el fabricante y calculados para que el motor desarrolle la mxima potencia.En un motor el pistn se encuentra ubicado dentro del cilindro, cuyas paredes le restringen el movimiento lateral, permitiendo solamente un desplazamiento lineal alternativo entre el punto muerto superior (PMS) y el punto muerto inferior (PMI); a dicho desplazamiento se le denomina carrera.Tanto el movimiento del pistn como la presin ejercida por la energa liberada en el proceso de combustin son transmitidos por la biela al cigeal (ver figura 4.2). Este ltimo es un eje asegurado por los apoyos de bancada al bloque del motor, y con unos descentramientos en cuales se apoyan las bielas, que son los que permiten que el movimiento lineal del pistn transmitido por la biela se transforme en un movimiento circular del cigeal.Este movimiento circular debe estar sincronizado principalmente con el sistema de encendido y con el sistema valvular, compuesto principalmente por el conjunto de vlvulas de admisin y de escape, cuya funcin es la de servir de compuerta para permitir la entrada de mezcla y la salida de gases de escape (ver figura 4.3).Normalmente las vlvulas de escape son aleadas con cromo con pequeas adiciones de nquel, manganeso y nitrgeno, para incrementar la resistencia a la oxidacin debido a las altas temperaturas a las que trabajan y al contacto corrosivo de los gases de escape.

Sistema de vlvulas

ESPECIFICACIONES TECNICAS DE COMBUSTION INTERNA

Cmara de combustinLacmara de combustines uncilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza unpistnmuy ajustado al cilindro. La posicin hacia dentro y hacia fuera del pistn modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistn y las paredes de la cmara. La cara exterior del pistn est unida por una biela alcigeal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistn.En los motores de varios cilindros, el cigeal tiene una posicin de partida, llamada espiga de cigeal y conectada a cada eje, con lo que la energa producida por cada cilindro se aplica al cigeal en un punto determinado de la rotacin. Los cigeales cuentan con pesadosvolantesycontrapesoscuyainerciareduce la irregularidad del movimiento del eje. Un motor alternativo puede tener de 1 a 28 cilindros.

Carburador SOLEX monocuerpo.

Sistema de alimentacinEl sistema de alimentacin de combustible de un motor Otto consta de un depsito, unabomba de combustibley un dispositivo dosificador de combustible que vaporiza o atomiza el combustible desde el estado lquido, en las proporciones correctas para poder ser quemado. Se llamacarburadoral dispositivo que hasta ahora vena siendo utilizado con este fin en los motores Otto. Ahora los sistemas deinyeccin de combustiblelo han sustituido por completo por motivos medioambientales. Su mayor precisin en el dosaje de combustible inyectado reduce las emisiones de CO2, y asegura una mezcla ms estable. En los motores disel se dosifica el combustiblegasoilde manera no proporcional al aire que entra, sino en funcin del mando de aceleracin y el rgimen motor (mecanismo de regulacin) mediante unabomba inyectorade combustible. Bomba de inyeccin de combustible BOSCH para motor disel.

En los motores de varios cilindros el combustible vaporizado se lleva a los cilindros a travs de un tubo ramificado llamadocolector de admisin. La mayor parte de los motores cuentan con un colector de escape o de expulsin, que transporta fuera del vehculo y amortigua el ruido de los gases producidos en la combustin.Sistema de distribucin Vlvulas y rbol de levas.

Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a travs de vlvulas de cabezal o vlvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las vlvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de unrbol de levasrotatorio movido por el cigeal, estando el conjunto coordinado mediante lacadenao lacorrea de distribucin. Ha habido otros diversos sistemas de distribucin, entre ellos la distribucin porcamisa corredera(sleeve-valve).

Cadena de distribucin.

Encendido del motor.

Tapa del distribuidor.

Los motores necesitan una forma de iniciar la ignicin del combustible dentro del cilindro. En los motores Otto, el sistema de ignicin consiste en un componente llamadobobina de encendido, que es un auto-transformador de alto voltaje al que est conectado un conmutador que interrumpe la corriente del primario para que se induzca un impulso elctrico de alto voltaje en el secundario.Dicho impulso est sincronizado con la etapa de compresin de cada uno de los cilindros; el impulso se lleva al cilindro correspondiente (aquel que est comprimido en ese momento) utilizando un distribuidor rotativo y unos cables de grafito que dirigen la descarga de alto voltaje a la buja. El dispositivo que produce la ignicin es labuja, que, fijada en cada cilindro, dispone de dos electrodos separados unas dcimas de milmetro, entre los cuales el impulso elctrico produce una chispa, que inflama el combustible.Si la bobina est en mal estado se sobrecalienta; esto produce prdida de energa, aminora la chispa de las bujas y causa fallos en el sistema de encendido del automvil.RefrigeracinRefrigeracin en motores de combustin interna.Dado que la combustin produce calor, todos los motores deben disponer de algn tipo de sistema de refrigeracin. Algunos motores estacionarios de automviles y de aviones, y los motores fueraborda, se refrigeran con aire. Los cilindros de los motores que utilizan este sistema cuentan en el exterior con un conjunto de lminas de metal que emiten el calor producido dentro del cilindro. En otros motores se utiliza refrigeracin por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automviles se hace circular mediante una bomba. El agua se refrigera al pasar por las lminas de un radiador. Es importante que el lquido que se usa para enfriar el motor no sea agua comn y corriente porque los motores de combustin trabajan regularmente a temperaturas ms altas que la temperatura de ebullicin del agua. Esto provoca una alta presin en el sistema de enfriamiento dando lugar a fallas en los empaques y sellos de agua, as como en el radiador; se usa unrefrigerante, pues no hierve a la misma temperatura que el agua, sino a ms alta temperatura, y que tampoco se congela a temperaturas muy bajas.Otra razn por la cual se debe usar un refrigerante es que ste no produce sarro ni sedimentos que se adhieran a las paredes del motor y del radiador formando una capa aislante que disminuira la capacidad de enfriamiento del sistema. En los motores navales se utiliza agua del mar para la refrigeracin.Sistema de arranqueAl contrario que los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustin interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan (vaseMomento de fuerza), lo que implica que debe provocarse el movimiento del cigeal para que se pueda iniciar el ciclo. Los motores de automocin utilizan unmotor elctrico(elmotor de arranque) conectado al cigeal por unembragueautomtico que se desacopla en cuanto arranca el motor. Por otro lado, algunos motores pequeos se arrancan a mano girando el cigeal con una cadena o tirando de una cuerda que se enrolla alrededor del volante del cigeal.Otros sistemas de encendido de motores son los iniciadores de inercia, que aceleran el volante manualmente o con un motor elctrico hasta que tiene la velocidad suficiente como para mover el cigeal. Ciertos motores grandes utilizan iniciadores explosivos que, mediante la explosin de un cartucho mueven una turbina acoplada al motor y proporcionan el oxgeno necesario para alimentar las cmaras de combustin en los primeros movimientos. Los iniciadores de inercia y los explosivos se utilizan sobre todo para arrancar motores de aviones.

ESPECIFICACIONES TECNICASEspecificaciones tcnicas para obras de ingenieraEn el caso de la realizacin de estudios, o construccin de obras forman parte integral del proyecto y complementan lo indicado en los planos respectivos, y en el contrato. Son muy importantes para definir la calidad de los trabajos en general y de los acabados en particular.Especificaciones Tcnicas GeneralesLas Especificaciones Tcnicas Generales definen los grandes rubros de la obra, detallando la forma como se ha previsto su ejecucin.Los grandes temas tratados en las Especificaciones Tcnicas Generales son: Trabajos preliminares, como por ejemplo: Implementacin del campamento de obras, Sealizacin de la obra; Limpieza y desbroce del rea de trabajo; Replanteo de las estructuras; etc. Movimientos de tierra, como: Excavaciones, mecnicas o manuales; Rellenos con o sin compactacin, con materiales seleccionados o no; Perfilado de taludes, etc. Hormigones, ya sea armado o no, aqu se define, para cada caso, la calidad de los agregados finos, medianos y gruesos; El tipo de cemento que se requiere usar, algunas veces se especifica tambin su origen; La calidad del agua a ser usada, y los tratamientos que se le debern dar a los diversos tipos de hormign. Se definen los tipos de encofrado a ser utilizados, las tolerancias aceptables en cuanto a la localizacin de la estructura y a sus medidas. Se define el tipo y calidad del acero para las armaduras. Normativas de seguridad industrial. Normas de proteccin ambiental. Tuberas y dispositivos hidrulicos.Y muchos otros tems en funcin de la obra de que se trate.En general las Especificaciones Tcnicas hacen referencia a: Especificaciones nacionales oficiales de cada pas; Reglamentos nacionales de construcciones de cada pas; Manual de Normas ASTM (American Society for Testing and Materials) Manual de Normas ACI (American Concrete Institute); y,Dependiendo del tipo de obra hacen referencia tambin a: Manual de Normas AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) Manual de Normas AISC (American Institute of Steel Construction) Standard Specifications for Construction of Roads and Bridges on Federal Highway Projects del Departamento de Transportes de los E.U.A.Especificaciones Tcnicas EspecficasGeneralmente las Especificaciones Tcnicas Especficas completan y detallan las Especificaciones Tcnicas Generales y cubren, como mnimo, los siguientes tems: Definicin. Donde se describe en forma concisa a que tem de la obra o estructura se refiere. Por ejemplo: Provisin de grava para la colocacin de una base de filtracin o percolacin en la cmara de secado de lodos. Materiales y herramientas, utilizados para ejecutar la tarea especfica. Por ejemplo: La grava deber ser absolutamente limpia y de grano duro y slido, sin impurezas, sin disgregaciones, ni rajaduras. Procedimiento de ejecucin, donde se describe la forma en que debe ejecutarse este rubro de la obra. Medicin, donde se describe con precisin como se efectuara la medicin de este rubro, una vez ejecutado para proceder al pago correspondiente. Por ejemplo: Este tem ser medido por metro cbico de grava colocada efectivamente. Forma de pago, donde se detalla como ser pagado y que se comprende exactamente en dicho pago. Por ejemplo: Ser cancelado terminado y a satisfaccin del Supervisor de obra. Los precios sern los establecidos en el contrato que representan una compensacin total por concepto de mano de obra, materiales, herramientas, equipo e imprevistos.

CLASIFICACION DE LOS MOTORES

SEGN EL MODO DE OPERAR:

1.-Motores con mecanismopistn-biela-cigeal:Son los motores ms utilizados en los automviles desde sus orgenes. Este esquema de trabajo es el ms representativo del motor de combustin interna. (fig. 1)

2.Motoresrotatorios:Seusancasiexclusivamenteporalgunosfabricantesdeautomviles,principalmente para los amantes dela velocidad. (fig. 2)

(fig.1) (fig. 2)

Segn el tipo decombustible

1.-Motoresdegasolina.-Motoresquesealimentanconunamezcladeaire-gasolinaqueluegoesencendida por una chispaelctrica

2. MotoresDiesel.- motoresque se alimentansolo de aire que comprime ycalienta. luego se inyecta el combustible finamente pulverizado para que se auto-inflame.

3.Motoresdegas. Lomismoquelosdegasolina,peroconunamezcladegasescombustiblesy aire.

4.- Motores poli-combustibles.- Motores como los Diesel, pero que pueden funcionar con diferentes tipos de combustibles.

Segn el sistema de alimentacin:

1.- Motores de aspiracin natural.-Son motores en los que el cilindro de trabajo se llena por la aspiracin natural del pistn al hacer vaco. (fig. 1)2.- Motores sobre-alimentados.-Estn dotados de un compresor que fuerza la mezcla de aire-combustible oaire solo, segn el caso,en el cilindro de trabajo (fig. 2) (fig.1) (fig.2)

Segn los ciclos de trabajo1. Motores dedostiempos.-Motoresdondetodo elciclode trabajo serealizaencada vuelta decigeal.

2. Motores decuatro tiempos.-En este caso elciclo de trabajo se realiza por cadados vueltas delcigeal.

Segn el modo de lubricacin1. Motores decrter hmedo.-Motores dondeexiste uncrter que contiene aceite lubricante.

2. Motoresdecrterseco.

3. Enestecasoelcrterestvacoyellubricanteentraalmotormezcladoconlagasolina.

Segn la disposicion de los cilindros:1. Motores con cilindros en lnea.-Tiene los cilindros dispuestos en lnea de forma vertical en un solo bloque.

2.Motores con cilindros en V.- Tiene los cilindros repartidos en dos bloques unidos por la base y forman un cierto angulo

3.Motores con cilindros opuestos.- Los cilindros van dispuestos en un angulo de 180 en posicin horizontal y en sentido contrario y estn unidos por la base

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