b) Relación carrera diametro vs rpm

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJERCITO

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c) Relación L / D vs N TAREA #1

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RELACIÓN CARRERA / DIÁMETRO vs Rpm La relación entre la carrera y el diámetro en los motores puede ser de tres tipos: y

Motores cuadrados.

y

Motores supercuadrados supercuadrados o de carrera cor ta.

y

Motores de carrera larga.

MOTORES CUADRADOS Son los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro del cilindro es igual a uno. Ejemplo: Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un diámetro de 80 mm, tendrá una relación de: 80 mm de carrera / 80 mm de  = 1

MOTORES SUPERCUADRADOS O DE CARRERA CORTA Son los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro es inferior a uno (hasta 0,7 veces aproximadamente). Ejemplo: Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un diámetro de 90 mm, tendrá una relación de: 80 mm de carrera / 90 mm de  = 0,888

Observaciones/referencias: http://www.salesianosburgos.com/DEPARTAMENTOS/Autos/apuntes/Apuntes%20de%20Motores/02Relacion%20compresion%20Cilindrada .pdf http://www.forocoches.com/foro/showthread.php?t=18585 Manual de Automóvil CEAC

RPM RELACION CARRERA DIAMETRO CON LAS REVOLUCI ONES

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VENTAJAS DE MOTORES CUADRADOS Y SUPERCUADRADOS Las ventajas que se obtienen en un motor con una carrera del pistón igual o menor que el diámetro del cilindro se resumen en: -Mayor espacio para ubicar las válvulas (particularmente en el caso de cuatro válvulas por cilindro) y la bujía, al ser la culata más amplia; además las válvulas pueden ser más grandes. -La velocidad media del pistón disminuye con igual cilindrada y número de revoluciones. -Se reduce la inercia, ya que el efecto positivo que produce la menor velocidad (a causa de la menor carrera), es mayor que el efecto negativo que produce el aumento de la masa del pistón ( la inercia es proporcional a la masa y al cuadrado de la velocidad ). -El cigüeñal es más rígido ya que las manivelas (muñequillas) son más cortas.

MOTORES DE CARRERA LARGA Son los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro del cilindro es superior a uno (hasta 1,2 veces aproximadamente). Ejemplo: Un motor que tenga una carrera del pistón de 90 mm y un diámetro del cilindro de 80 mm, tendrá una relación de: 90 mm de carrera / 80 mm de  = 1,125



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VENTAJAS DE LOS MOTORES DE CARRERA LARGA Las ventajas que se obtienen en un motor con una carrera del pistón superior al diámetro del cilindro se resumen en: -Obtener un mayor rendimiento desde el punto de vista térmico de la cámara de combustión. -La cámara de combustión reduce las emisiones contaminantes en el escape, particularmente los HC (hidrocarburos).

LA RELACIÓN CARRERA/DIÁMETRO Y LAS RPM Una de las causas que más influyen en el máximo número de r.p.m. a alcanzar en un motor, es la relación existente entre la longitud de la carrera y el diámetro de los émbolos. Una misma cilindrada unitaria se puede conseguir con un mayor diámetro del cilindro y una carrera más corta (menor radio del brazo del cigüeñal), o al revés, con una carrera más larga y un diámetro menor. Para un mismo número de r.p.m. Cuando al final de la explosión se abre la válvula de escape, los gases de la combustión aún están muy calientes y. por lo tanto, de poder bajar más el émbolo, continuarían empujándolo aprovechando más el calor producido por el combustible. Esto es lo que sucede en los émbolos de carrera larga, y da lugar a un mejor rendimiento térmico. Sin embargo, para no sobrepasar la veloci-dad máxima admisible del émbolo, el régimen de giro ha de ser menor. Los rozamientos entre el cilindro y el émbolo son mayores. Por durar más la carrera, tiene una mayor pérdida de calor a través de las paredes del cilindro. La cámara de compresión resulta más estrecha debido al menor diámetro del émbolo, y dificulta la situación y el tamaño de las válvulas. El brazo del cigüeñal, cuya longitud (radio de giro) es igual a la mitad de la carrera, ha de ser más largo, lo que se tra-duce en un aumento de las fuerzas centrifu-gas ocasrenaelas-por la muñequilla y la parte de la biela que va articulada en ella. Estas fuerzas centrifugas tienden a expansionar las masas sometidas a ellas y dan lugar a un aumento de los esfuerzos en los cojinetes de giro del cigüeñal.


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En los motores que tienen la carrera Menor que el diámetro, el rendimiento tér-mico es menor pero todos los efectos nega-tivos que acumula el de carrera larga son mejorados en él. Se suelen llamar supercua-drados. Los motores que tienen el diámetro del émbolo igual a la carrera, reciben el nombre de cuadrados. La tendencia actual en los motores de vehí-culos de turismo es hacerlos ligeramente super-cuadrados, tanto en gasolina como en diesel.

NÚMERO DE REVOLUCIONES Se elige el número de revoluciones en base al uso del motor. El funcionamiento con varias velocidades de rotación es una característica de los motores para vehículos. Es obvio que entre dos motores de igual cilindrada, que funcionen con regímenes distintos pero que tengan el mismo grado de llenado del cilindro, es más potente el motor más veloz. De hecho en este caso la cantidad de aire y de combustible introducidos es proporcional al número de revoluciones. Revoluciones elevadas se adoptan, en los límites permitidos por las características del motor, cuando se desean potencias elevadas junto con reducidas dimensiones y peso. Al contrario, un elevado régimen de rotación hace aumentar la velocidad media del pistón y por consiguiente, el esfuerzo del motor. Podemos afirmar que un mayor número de revoluciones del motor mejora la relación peso/potencia, pero reduce la duración. La siguiente tabla refleja los valores indicativos del número máximo de revoluciones de algunos tipos de motor.

La relación carrera / diámetro y la velocidad lineal de los pistones. El coeficiente de la relación carrera / diámetro nos da un valor que nos dice cuantas carreras de pistón entran en el diámetro del mismo, veamos algunos ejemplos prácticos: Regatta 2.000, tiene 84 mm de diámetro de pistón y 90 mm de carrera, esto nos da una relación carrera / diámetro de 1.07, es decir, sería un motor de carrera larga, porque la carrera es mayor que el diámetro del propio pistón. Fiat 125, tiene 80 mm de diámetro y 80 mm de carrera, esto es una relación carrera / diámetro igual a 1, es un motor cuadrado ó lo que es lo mismo carrera igual al diámetro. Fiat 128 1.100 tiene 80 mm de diámetro y 55.5 mm de carrera, nos da una relación carrera diámetro de 0.69, (una de las más bajas del mundo), es un motor corto ó de carrera corta, ó supercuadrado. Y para que nos sirve este coeficiente? Bueno, por si solo nos está diciendo que con una cilindrada establecida, el fabricante ha optado por un motor de grandes válvulas ó por uno de gran capacidad de torque, a grandes rasgos y entre otras diferencias, estas dos son las principales que saltan a la vista.



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Si tenemos que diseñar un motor de 1600 cm3 porque así lo pide la fabrica y nosotros necesitamos que el motor tenga una gran potencia especifica, alegre para subir de vueltas, tipo sport y de regímenes de giro elevados, optamos por hacer los 1600 cc a base de pistones anchos y de poco recorrido, podremos montar válvulas mas grandes porque dispondremos de mayor espacio y sobretodo, nuestro cigüeñal será de menor volteo, más rígido, por tener las manivelas más cortas y cerca del centro, con una menor inercia al giro, la biela se acostara mucho menos al girar, etc., en contrapartida tendremos una cámara de combustión de mayor superficie, que si bien nos servía para meter grandes válvulas, ahora nos perjudica porque se nos va más calor a la pared de la tapa y al agua, perdemos rendimiento térmico y tenemos un mayor consumo especifico, es decir mayor consumo por cada cv generado. Si por el contrario necesitamos un motor de regímenes mas familiares de giro, con un manejo descansado, con buen par a medios regímenes y consumo contenido, entonces diseñamos pistones de poco diámetro y una carrera más larga, tal que nos de los 1600 cc del ejemplo. Con esto tendremos válvulas más chicas, pero menor transferencia de calor al agua, mejor rendimiento térmico, menor consumo específico y una manivela de cigüeñal más larga, que nos dará, a igualdad de fuerza de pistón un mayor par motriz y una menor velocidad de giro. Este motor, obviamente, no podrá girar muy rápido y si pudiera, su rendimiento en alta seria deficiente, pero en baja es insuperable. La relación entre la carrera y el diámetro en los motores puede ser de tres tipos: -Motores cuadrados. -Motores supercuadrados o de carrera corta. -Motores de carrera larga.



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