CUESTIONARIO
1. ¿En qué se diferencian los motores de émbolo de combustión interna de las instalaciones de turbina de gas?
R=/ Existen varias diferencias entre estos dos dispositivos: -
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La manera en que transforman el calor en trabajo mecánico, ya que, mientras que en los motores de émbolos de combustión interna se transforma la energía termoquímica latente del combustible combustible en energía térmica y luego en energía mecánica, mecánica, las instalaciones instalaciones de gas aprovechan la energía entregada por un fluido determinado en estado gaseoso y transforman este en energía mecánica. El mecanismo de transmisión de movimiento, el cual para los motores de combustión interna de émbolo es alternativo, (un movimiento de vaivén). Para las instalaciones de gas, se utiliza un mecanismo rotatorio fijo al eje de transmisión de potencia.
2. En que se diferencia un motor de cuatro tiempos de un motor de dos tiempos?
R=/ La principal diferencia radica en el número de revoluciones que realiza el árbol cigüeñal del motor para completar un ciclo de trabajo. En los motores de cuatro tiempos, este ciclo se realiza en dos revoluciones del árbol cigüeñal, es decir, en cuatro carreras del émbolo (entendiendo carrera del émbolo como el recorrido que realiza este a través del cilindro, ya sea en movimiento de ida o venida). En contraposición, los motores de dos tiempos realizan el ciclo de trabajo solamente en una revolución del árbol cigüeñal, lo que corresponde simplemente a dos carreras del émbolo. El motor de dos tiempos, es un motor de combustión interna que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámico (admisión, compresión, expansión y escape) en dos movimientos lineales del pistón (una revolución del árbol cigüeñal). Se diferencia del motor de cuatro tiempos, en que este último realiza las cuatro etapas en dos revoluciones del cigüeñal. El motor de dos tiempos se diferencia en su construcción del motor de cuatro tiempos t iempos en las siguientes características: -
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Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor de cuatro tiempos en que únicamente es activa la cara superior. La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las válvulas (orificios situados en el cilindro). Este motor carece de las válvulas que abren y cierran el paso de los gases en los motores de cuatro tiempos. El pistón dependiendo de la posición que ocupa en el cilindro en cada momento abre o cierra el paso de gases a través de las válvulas. El cárter del cigüeñal debe estar sellado y cumple la función de cámara de pre -compresión. En el motor de cuatro tiempos, por el contrario, el cárter sirve de depósito de lubricante. La lubricación, que en el motor de cuatro tiempos se efectúa mediante el cárter, en el motor de dos tiempos se consigue mezclando aceite con el combustible en una proporción que varía entre el 2 y el 5 por ciento. Dado que esta mezcla está en contacto con todas las partes móviles del motor se consigue la adecuada lubricación.
5. ¿Por qué no se puede obtener un rendimiento térmico igual a la unidad?
R/ No se puede obtener el máximo rendimiento térmico, porque es imposible convertir todo la energía que esta en forma de calor en trabajo útil. Siendo las leyes de la termodinámica las que confirman que esto no se presenta en ninguna maquina térmica. El rendimiento térmico se utiliza para evaluar cuán eficiente (económico) es el ciclo teórico de un motor particular. Éste representa en sí la relación del calor convertido en trabajo útil de los gases al calor gastado :
Donde A = Equivalente térmico del trabajo. “De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica en una máquina térmica teórica es imposible
la transformación completa (100%) de la energía térmica en energía mecánica, pues parte del calor introducido debe ser transmitido a la fuente fría. En el motor real, debido a una serie de pérdidas suplementarias, el porcentaje de calor convertido en trabajo útil es más bajo que en la maquina teórica imaginaria”. Con base a lo anterior podemos concluir que en condiciones de trabajo reales no es posible obtener un rendimiento térmico igual a la unidad ya que NO toda la cantidad de calor , introducida en la unidad de volumen de trabajo del motor se transforma en trabajo útil de los gases. Además al utilizar esta expresión para nuestros cálculos, queremos decir que supondremos que el fluido de trabajo es un gas perfecto (aire), que se hace seguir el ciclo y cuyas propiedades termodinámicas se mantienen constantes a lo largo de él. Esta es una simplificación, pues en realidad las propiedades termodinámicas de la mezcla y gases de combustión son diferentes. Sin embargo la simplificación permite sistematizar mejor el estudio del ciclo. 6. ¿De qué tiempos consta el proceso de trabajo en un motor de cuatro tiempos de Combustión interna?
R=/ Se denomina ciclo de cuatro tiempos el que precisa cuatro carreras del émbolo (dos vueltas completas del cigüeñal) para completar el ciclo de combustión. En el ciclo teórico de funcionamiento existen 4 tiempos: admisión, compresión, explosión y escape, cuya duración es de 180º cada uno. En dos vueltas o revoluciones existen: 4 carreras, 2 vueltas de cigüeñal (720º), 1 chispa, 1 apertura y cierre de válvula de admisión y 1 apertura y cierre de válvula de escape.
Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla carburante en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal da 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente. Segundo tiempo o compresión: Al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente. Tercer tiempo o explosión: Al no poder llegar al final de carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido provocado, salta la chispa en la bujía provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diesel, se inyecta el combustible por medio de los inyectores que se auto-inflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura en el interior del cilindro y expandiendo los gases de combustión que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal da 180º mientras que el árbol de levas da 240º, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente. Cuarto tiempo o escape: En esta fase el pistón empuja cuidadosamente, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al final de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º y su carrera es ascendente. 7. ¿Qué caracterizan los coeficientes de llenado y de gases residuales?
R/ Los coeficientes de llenado caracterizan que tan bien llenamos la cámara del cilindro y conceptualmente se define como el cociente de la relación existente entre el peso de la mezcla que se encuentra en la cámara y el peso que teóricamente se ocupa si la misma se encontrara completamente llena; por otro lado el coeficiente de gases residuales caracteriza la fracción de los gases de entrada que no es expulsada del cilindro y conceptualmente se define como el cociente que existe entre el peso de los gases que se alojan o quedan en la cámara al terminar el proceso de escape y el peso de los gases o mezcla que ingresó al cilindro en el proceso de admisión.
