CARACTERÍSTICAS DE MOTORES

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     Universidad del Bío-Bío

      Facultad de Ingeniería

Depto. de Ingeniería Mecánica

TAREA 1

CARACTERÍSTICAS DE MOTORES

                                   Alumno: Sebastián I. Salazar Mora

                                                      Profesor: Jorge A. Gatica Sánchez

29 de Octubre de 2018

Motor Otto

El motor Otto es un motor  de combustión interna creado a finales del siglo XIX siendo el primero en funcionar con la mezcla de aire-combustible comprimido dentro del cilindro. Se caracteriza por utilizar solo combustibles livianos y por generar la ignición de la mezcla comprimida con una chispa cuando esta se encuentra en su mínimo volumen, generando así el trabajo sobre el pistón y la energía mecánica luego de su combustión.

A estos motores se les suele llamar de cuatro tiempos debido a que en un ciclo completo se llevan a cabo cuatro procesos distintos; la admisión de la mezcla aire-combustible, la compresión de la mezcla, la ignición, combustión y expansión de la misma y finalmente el escape de los gases de combustión. En total, el ciclo se compone de dos subidas y dos bajadas del pistón.

Admisión (1)[pic 2]

El pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de mezcla (aire + combustible) en la cámara. Esto se modela como una expansión a presión constante (ya que al estar la válvula abierta la presión es igual a la exterior). En el diagrama PV aparece como la línea recta E→A.

Compresión (2)

El pistón sube comprimiendo la mezcla. Dada la velocidad del proceso se supone que la mezcla no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el proceso es adiabático. Se modela como la curva adiabática reversible A→B, aunque en realidad no lo es por la presencia de factores irreversibles como la fricción.

Combustión y Expansión (3)

Con el pistón en su punto más alto, salta la chispa de la bujía. El calor generado en la combustión calienta bruscamente el aire, que incrementa su temperatura a volumen prácticamente constante (ya que al pistón no le ha dado tiempo a bajar). Esto se representa por una isócora B→C. Este paso es claramente irreversible, pero para el caso de un proceso isócoro en un gas ideal el balance es el mismo que en uno reversible. La alta temperatura del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él. De nuevo, por ser un proceso muy rápido se aproxima por una curva adiabática reversible C→D.

Escape (4)

Se abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla fría en la siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues intercambia masa con el exterior. No obstante, dado que la cantidad de aire que sale y la que entra es la misma podemos, para el balance energético, suponer que es el mismo aire, que se ha enfriado. Este enfriamiento ocurre en dos fases. Cuando el pistón está en su punto más bajo, el volumen permanece aproximadamente constante y tenemos la isócora D→A. Cuando el pistón empuja el aire hacia el exterior, con la válvula abierta, empleamos la isobara A→E, cerrando el ciclo.

Motor Diesel

El motor Diesel sigue el mismo ciclo de Otto pero con algunas diferencias, principalmente estas son el modo de ignición y el cómo se ingresa el combustible al cilindro, mientras que en el de Otto se requiere hacer la mezcla con aire antes de ingresar al cilindro, el motor diésel ingresa solo aire y el proceso de compresión se compone solo con este fluido evitando así el problema de autoignición presentado a veces en el motor de Otto.

Una vez comprimido el aire y este a una alta temperatura, se ingresa el combustible por medio de inyectores, momento en el que se incinera y provoca la expansión y el trabajo sobre el pistón.

Admisión E→A[pic 3]

El pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de aire en la cámara. Esto se modela como una expansión a presión constante (ya que al estar la válvula abierta la presión es igual a la exterior). En el diagrama PV aparece como una recta horizontal.

Compresión A→B

El pistón sube comprimiendo el aire. Dada la velocidad del proceso se supone que el aire no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el proceso es adiabático. Se modela como la curva adiabática reversible A→B, aunque en realidad no lo es por la presencia de factores irreversibles como la fricción.

Combustión B→C y Expansión C→D

Un poco antes de que el pistón llegue a su punto más alto y continuando hasta un poco después de que empiece a bajar, el inyector introduce el combustible en la cámara. Al ser de mayor duración que la combustión en el ciclo Otto, este paso se modela como una adición de calor a presión constante. Éste es el único paso en el que el ciclo Diesel se diferencia del Otto.

La alta temperatura del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él. De nuevo, por ser un proceso muy rápido se aproxima por una curva adiabática reversible.

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