ESPECIFICACIONES TECNICAS DE COMBUSTION INTERNA
Cámara de combustión La cámara de combustión e combustión ess un cilindro cilindro,, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón pistón muy muy ajustado al cilindro. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida por una biela al cige!al cige!al,, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón. "n los motores de varios cilindros, el cige!al tiene una posición de partida, llamada espiga de cige!al y conectada a cada eje, con lo que la energ#a producida por cada cilindro se aplica al cige!al en un punto determinado de la rotación. Los cige!ales cuen cuenta tan n con con pesa pesado doss volantes volantes y y contrapesos contrapesos cuya cuya inercia redu reduce ce la irre irregu gula lari rida dad d del del movimiento del eje. $n motor alternativo puede tener de % a &' cilindros.
Carburador ()L"* monocuerpo. (istema de alimentación "l sistema de alimentación de combustible de un motor )tto consta de un depósito, unabomba unabomba de combustible y un dispositivo dosificador de combustible que vaporiza o atomiza el combustible desde el estado l#quido, en las proporciones correctas para poder ser quemado. (e llama carburador al al dispositivo que hasta ahora ven#a siendo utilizado con este fin en los motores )tto. +hora los sistemas de inyección de combustible lo combustible lo han sustituido por completo por motivos medioambientales. (u mayor precisión en el dosaje de combustible inyectado reduce las emisiones de C)&, y asegura una mezcla más estable. "n los motores disel se dosifica el combustible gasoil de manera no proporcional al aire aire que que entr entra, a, sino sino en func funció ión n del mand mando o de acel aceler erac ació ión n y el rgi rgime men n moto motor r -mecanismo de regulación mediante una bomba inyectora de inyectora de combustible.
/omba de inyección de combustible /)(C0 /) (C0 para motor disel. "n los motores de varios cilindros el combustible vaporizado se lleva a los cilindros a travs de un tubo ramificado llamado colector de admisión. admisión . La mayor parte de los motores cuentan con un colector de escape o de expulsión, que transporta fuera del veh#culo y amortigua el ruido de los gases producidos en la combustión. (istema de distribución
1álvulas y árbol de levas. Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a travs de válvulas de cabezal o válvulas deslizantes. $n muelle mantiene cerradas las válvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de un árbol de levas rotatorio levas rotatorio movido por el cige!al, cige!al, estando el conjunto conjunto coordinado mediante la cadena o la correa de distribución. distribución. 0a habido otros diversos sistemas de distribución, entre ellos la distribución por camisa corredera -sleeve2valve.
Cadena de distribución. "ncendido "ncendido del motor .
3apa del distribuidor. Los motores necesitan una forma de iniciar la ignición del combustible dentro del cilindro. "n los motores )tto, el sistema de ignición consiste en un componente llamado bobina de encendido, que es un auto2transformador de alto voltaje al que está conectado un conmutador que interrumpe la corriente del primario para que se induzca un impulso elctrico de alto voltaje en el secundario. 4icho impulso está sincronizado con la etapa de compresión de cada uno de los cilindros5 el impulso se lleva al cilindro correspondiente -aquel que está comprimido en ese momento utilizando un distribuidor rotativo y unos cables de grafito que dirigen la descarga de alto voltaje a la buj#a. "l dispositivo que produce la ignición es la buj#a, que,
fijada en cada cilindro, dispone de dos electrodos separados unas dcimas de mil#metro, entre los cuales el impulso elctrico produce una chispa, que inflama el combustible. (i la bobina está en mal estado se sobrecalienta5 esto produce prdida de energ#a, aminora la chispa de las buj#as y causa fallos en el sistema de encendido del automóvil. 6efrigeración 6efrigeración en motores de combustión interna . 4ado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de alg7n tipo de sistema de refrigeración. +lgunos motores estacionarios de automóviles 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 láminas de metal que emiten el calor producido dentro del cilindro. "n otros motores se utiliza refrigeración por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automóviles se hace circular mediante una bomba. "l agua se refrigera al pasar por las láminas de un radiador. "s importante que el l#quido que se usa para enfriar el motor no sea agua com7n y corriente porque los motores de combustión trabajan regularmente a temperaturas más altas que la temperatura de ebullición del agua. "sto provoca una alta presión en el sistema de enfriamiento dando lugar a fallas en los empaques y sellos de agua, as# como en el radiador5 se usa un refrigerante, pues no hierve a la misma temperatura que el agua, sino a más alta temperatura, y que tampoco se congela a temperaturas muy bajas. )tra razón 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 disminuir#a la capacidad de enfriamiento del sistema. "n los motores navales se utiliza agua del mar para la refrigeración. (istema de arranque +l contrario que los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustión interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan -vase 8omento de fuerza, lo que implica que debe provocarse el movimiento del cige!al para que se pueda iniciar el ciclo. Los motores de automoción utilizan un motor elctrico -el motor de arranque conectado al cige!al por un embragueautomático que se desacopla en cuanto arranca el motor. 9or otro lado, algunos motores peque!os se arrancan a mano girando el cige!al con una cadena o tirando de una cuerda que se enrolla alrededor del volante del cige!al. )tros 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 cige!al. Ciertos motores grandes utilizan iniciadores explosivos que, mediante la explosión de un cartucho mueven una turbina acoplada al motor y proporcionan el ox#geno necesario para alimentar las cámaras de combustión en los primeros movimientos. Los iniciadores de inercia y los explosivos se utilizan sobre todo para arrancar motores de aviones. ESPECIFICACIONES TECNICAS
"specificaciones tcnicas para obras de ingenier#a "n el caso de la realización de estudios, o construcción de obras forman parte integral del proyecto y complementan lo indicado en los planos respectivos, y en el contrato. (on muy importantes para definir la calidad de los trabajos en general y de los acabados en particular. "specificaciones 3cnicas :enerales Las "specificaciones 3cnicas :enerales definen los grandes rubros de la obra, detallando la forma como se ha previsto su ejecución. Los grandes temas tratados en las "specificaciones 3cnicas :enerales son; •
•
•
3rabajos preliminares, como por ejemplo;
•
=ormativas de seguridad industrial.
•
=ormas de protección ambiental.
•
3uber#as y dispositivos hidráulicos.
> muchos otros #tems en función de la obra de que se trate. "n general las "specificaciones 3cnicas hacen referencia a;
•
"specificaciones nacionales oficiales de cada pa#s5
•
6eglamentos nacionales de construcciones de cada pa#s5
•
8anual de =ormas +(38 -+merican (ociety for 3esting and 8aterials
•
8anual de =ormas +C< -+merican Concrete
4ependiendo del tipo de obra hacen referencia tambin a; •
•
•
8anual de =ormas ++(03) -+merican +ssociation of (tate 0igh?ay and 3ransportation )fficials 8anual de =ormas +<(C -+merican
"specificaciones 3cnicas "spec#ficas :eneralmente las "specificaciones 3cnicas "spec#ficas completan y detallan las "specificaciones 3cnicas :enerales y cubren, como m#nimo, los siguientes #tems; •
•
•
•
4efinición. 4onde se describe en forma concisa a que #tem de la obra o estructura se refiere. 9or ejemplo; Provisión de grava para la colocación de una base de filtración o percolación en la cámara de secado de lodos . 8ateriales y herramientas, utilizados para ejecutar la tarea espec#fica. 9or ejemplo; La grava deberá ser absolutamente limpia y de grano duro y sólido, sin impurezas, sin disgregaciones, ni rajaduras . 9rocedimiento de ejecución, donde se describe la forma en que debe ejecutarse este rubro de la obra. 8edición, donde se describe con precisión como se efectuara la medición de este rubro, una vez ejecutado para proceder al pago correspondiente. 9or ejemplo; Este ítem será medido por metro cúbico de grava colocada efectivamente.
•
@orma de pago, donde se detalla como será pagado y que se comprende exactamente en dicho pago. 9or ejemplo; erá cancelado terminado y a satisfacción del upervisor de obra. Los precios serán los establecidos en el contrato !ue representan una compensación total por concepto de mano de obra, materiales, "erramientas, e!uipo e imprevistos.
CLASIFICACION DE LOS MOTORES
(":A= "L 8)4) 4" )9"6+6; %.28otores con mecanismo pistón2biela2cige!al; (on los motores más utilizados en los automóviles desde sus or#genes. "ste esquema de trabajo es el más representativo del motor de combustión interna. -fig. % &.8otores rotatorios; (e usan casi exclusivamente por algunos fabricantes de automóviles, principalmente para los amantes de la velocidad. -fig. &
-fig.%
-fig. &
(eg7n tipo
el
de combustible %.2 8otore
s de gasolina.2 8otores que se alimentan con una mezcla de aire2gasolina que luego esencendida
por
una chispa elctrica 2.Motores Diesel motores que se alimentan solo de aire que comprime y calienta. luego se inyecta el combustible fnamente pulverizado para que se auto-iname.
B.8otores de gas.2 Lo mismo que los de gasolina, pero con una mezcla de gases combust ibles y aire. .2 8otores poli2combustibles.2 8otores como los 4iesel, pero que pueden funcionar con diferentes tipos de combustibles.
(eg7n el sistema de alimentación; %.2 8otores de aspiración natural.2 (on motores en los que el cilindro de trabajo se llena por la aspiración natural del pistón al hacer vac#o. -fig. % &.2 8otores sobre2alimentados.2 "stán dotados de un compresor que fuerza la mezcla de aire2combustible o aire solo, seg7n el caso, en el cilindro de trabajo -fig. &
-fig.%
-fig.&
(eg7n los ciclos de trabajo %. 8otores de dos tiempos.2 8otores donde todo el ciclo de trabajo se realiza en cada vuelta de cige!al.
&. 8otores
de cuatro tiempos.2
"n este caso
el ciclo de trabajo se
realiza
cada dos
por
del cige!al.
vueltas
(eg7n el modo de lubricación %. 8otores de cárter h7medo.2 8otores donde existe un cárter que contiene aceite lubricante.
&. 8otores de cárt
er seco.2
B. "n este caso e
l cárter está vac#o y el l
ubricante entra al motor me
(eg7n la disposicion de los %. 8otores 3iene
con los
l#nea
forma
de
zclado con lagasolina.
cilindros; cilindros en l#nea.2 cilindros dispuestos
en
vertical en un solo bloque.
&.8otores con cilindros en 1.2 3iene los cilindros repartidos en dos bloques unidos por la base y forman un cierto angulo
&.
8otores con cilindros opuestos.2 Los cilindros van dispuestos en un angulo de %'DE en posición horizontal y en sentido contrario y están unidos por la base
El principio de funcionamiento de un motor de combustión interna Un motor de combustión interna, motor a eplosión o motor a pistón, es un tipo de m!quina que obtiene energ"a mec!nica directamente de la energ"a de un combustible que arde dentro de la c!mara de combustión. #u nombre se debe a que dic$a combustión se produce dentro de la m!quina en s" misma, a di%erencia de, por e&emplo' la m!quina de vapor. (l motor de combustión interna )o motor de eplosión* es un mecanismo destinado a trans%ormar la energ"a calor"fca en traba&o. +a combustión tiene lugar en el cilindro mismo de la m!quina, lo que permite un mayor rendimiento en la trans%ormación. (l motor de combustión interna %ue diseado a fnales del siglo . #u %uncionamiento es, en algunos aspectos, similar al de la m!quina de vapor' un pistón situado en un cilindro se epande y contrae e&erciendo una %uerza. (l l"quido introducido dentro del cilindro es un derivado del petróleo al que, a continuación, se prende %uego. /l estar sometido a presión, el combustible no arde normalmente, sino que estalla. (sta eplosión empu&a el pistón $acia a%uera, e&erciendo un traba&o.
0osteriormente, entra nuevo combustible en el cilindro y se vuelve a comprimir para empezar de nuevo el ciclo. +os motores comerciales se %abrican con varios cilindros, ya que este sistema permite obtener m!s potencia y o%rece menos problemas que los que plantea un motor provisto de un 1nico cilindro de mayor tamao. (n este dispositivo, la posición de los cilindros se calcula para que, en un momento dado, cada uno se $alle en un ciclo distinto, uno en admisión, otro en compresión, otro en eplosión y otro en escape. De este modo, se obtiene un %uncionamiento m!s estable, sin vibraciones, y en el que cada cilindro, al $acer eplosión, ayuda a los dem!s a moverse. +os cilindros de un motor pueden estar dispuestos de varias %ormas, siempre en relación con su n1mero y con las dimensiones del ve$"culo que deban impulsar. (n el motor de los automóviles, se colocan generalmente en l"nea, si van todos paralelos en y, si la mitad se $alla inclinada en un pequeo !ngulo con respecto a la otra mitad y en 3oer o contrapuestos, si unos se encuentran en%rentados a los otros. (l motor de combustión interna $a sustituido a la gran mayor"a de m!quinas de vapor debido a sus considerables venta&as. (n primer lugar, el aprovec$amiento de la energ"a es mayor. (l origen de la energ"a se sit1a en el interior del cilindro, y no en el eterior como en la m!quina de vapor. 0or otra parte, no es necesario cargar con grandes cantidades de agua. +os vapores empleados son los propios del combustible
al
eplosionar.
(l
tamao
del
motor
se
reduce
considerablemente y %acilita su instalación en ve$"culos pequeos. 0or 1ltimo, este motor es capaz de realizar en poco tiempo una gran variación de energ"a, comparado con la m!quina de vapor. Un motor de combustión interna ligero puede pasar en pocos segundos de una posición de reposo a otra en la que proporcione la m!ima energ"a, tardando sólo unos minutos en sistemas de grandes dimensiones, como
los barcos. (sta caracter"stica lo convierte en el mecanismo ideal para aplicaciones con cambios %recuentes de energ"a, como puede ser el motor de un automóvil, un tren o un barco.
Motor
de
combustión interna
4ipo de m!quina que obtiene energ"a mec!nica directamente de la energ"a qu"mica producida por un combustible que arde dentro de una c!mara de combustión, la parte principal de un motor. #e utilizan motores de combustión interna de cuatro tipos' el motor c"clico 5tto, el motor diesel, el motor rotatorio y la turbina de combustión. (l motor c"clico 5tto, cuyo nombre proviene del t6cnico alem!n que lo inventó, 7i8olaus /ugust 5tto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeron!utica. (l motor diesel, llamado as" en $onor del ingeniero alem!n nacido en 9rancia :udol% ;$ristian
Clasicación de motores de combustión interna (isten distintos criterios para clasifcar los motores de combustión interna' seg1n el combustible utilizado, el n1mero y la disposición de los ;ilindros, el tipo y la colocación de las v!lvulas o el sistema de en%riamiento empleado. +a clasifcación m!s %recuente se basa en el tipo de ciclo, es decir, en el n1mero de tiempos por ciclo )entendiendo por tiempo una carrera $acia arriba o $acia aba&o del 6mbolo a lo largo del cilindro*. (n el denominado motor de eplosión de cuatro tiempos, en cada ciclo de motor )llamado ciclo de 5tto* se suceden cuatro tiempos )admisión, compresión, eplosión y escape*. (n el denominado motor de dos tiempos, cada ciclo de motor consta de sólo dos tiempos, combin!ndose en uno la admisión y la compresión y en el otro la epulsión y el escape. (stos motores se emplean con gasoil.
Funcionamiento del motor de explosión de cuatro tiempos (l motor de eplosión de cuatro tiempos es utilizado en la mayor parte de los automóviles. (n su %uncionamiento se suceden cuatro tiempos o %ases distintas, que se repiten continuamente mientras opera el motor. / cada uno de estos tiempos le corresponde una carrera del pistón y, por tanto, media vuelta del cig=eal. (n el primer tiempo, llamado de admisión, el pistón se encuentra en el punto muerto superior y empieza a ba&ar. (n ese instante se abre la v!lvula de admisión, permaneciendo cerrada >a de escape. /l ir girando el cig=eal, el codo va ocupando distintos puntos de su recorrido giratorio, y, por medio de la biela, $ace que el pistón vaya ba&ando y provocando una succión en el carburador a trav6s del conducto que $a abierto la v!lvula de admisión, arrastrando una cantidad de aire y gasolina, que se mezclan y pulverizan en el carburador. (stos gases van llenando el espacio vac"o que de&a el pistón al ba&ar. ;uando $a llegado al punto muerto in%erior, se cierra la v!lvula de admisión y los gases quedan encerrados en el interior del cilindro. Durante este recorrido del pistón, el cig=eal $a girado media vuelta. /l comenzar el segundo tiempo, llamado de compresión, el pistón se encuentra en el punto muerto in%erior y las dos v!lvulas est!n cerradas. (l cig=eal sigue girando y, por tanto, la biela empu&a al pistón, que sube. +os gases que $ay en el interior del cilindro van ocupando un espacio cada vez m!s reducido a medida que el pistón se acerca al punto muerto superior. ;uando alcanza este nivel, >os gases ocupan el
espacio de la c!mara de compresión y, por tanto, est!n comprimidos y calientes por e%ecto de la compresión. /l elevarse la temperatura, se consigue >a vaporización de >a gasolina y la mezcla se $ace m!s $omog6nea, por lo que eiste un contacto m!s próimo entre la gasolina y el aire. Durante esta nueva carrera del pistón, el cig=eal $a girado otra media vuelta. (l tercer tiempo es el llamado de eplosión. ;uando el pistón se encuentra en el punto muerto superior despu6s de acabada la carrera de compresión, salta una c$ispa en la bu&"a, que inama la mezcla de aire y gasolina ya comprimida y caliente, la cual se quema r!pidamente. (sta combustión r!pida recibe el nombre de eplosión y provoca una epansión de los gases ya quemados, que e&ercen una %uerte presión sobre el pistón, empu&!ndolo desde el punto muerto superior $asta el in%erior. / medida que el pistón se acerca al punto muerto in%erior, la presión va siendo menor, al ocupar los gases un mayor espacio. (n este nuevo tiempo, el pistón $a recibido un %uerte impulso, que transmite al cig=eal, que por inercia seguir! girando $asta recibir un nuevo impulso. ;uando el pistón llega al punto muerto in%erior, se abre la v!lvula de escape, y permanece cerrada la de admisión. Durante esta nueva carrera del pistón, denominada motriz por ser la 1nica en que se desarrolla traba&o, el cig=eal $a girado otra media vuelta. /l comenzar el cuarto tiempo, llamado de escape, el pistón se encuentra en el punto muerto in%erior, y la v!lvula de escape se $a abierto, por lo que
los
gases
quemados
en el interior del cilindro
escapar!n
r!pidamente al eterior a trav6s de ella, por estar sometidos a mayor presión que la atmos%6rica. (l cig=eal sigue girando y $ace subir al pistón, que epulsa los gases quemados al eterior. ;uando llega al punto muerto superior, se cierra la v!lvula de escape y se abre >a de admisión. Durante el tiempo de escape, el pistón $a realizado una nueva
carrera y el cig=eal $a girado otra media vuelta. /cabado el tiempo de escape, el ciclo se repite. ;omo $a quedado epuesto, las v!lvulas se abren y cierran coincidiendo con el paso del pistón por el punto muerto superior e in%erior. 0ara conseguir un mayor rendimiento en los motores, se $ace que las v!lvulas se abran y cierren con un cierto adelanto o retraso respecto a los momentos indicados. #on las llamadas cotas de la distribución, cuyos valores son determinados por el %abricante y calculados para que el motor desarrolle la m!ima potencia. (n un motor el pistón se encuentra ubicado dentro del cilindro, cuyas paredes le restringen el movimiento lateral, permitiendo solamente un desplazamiento lineal alternativo entre el punto muerto superior )0M#* y el punto muerto in%erior )0M* a dic$o desplazamiento se le denomina carrera. 4anto el movimiento del pistón como la presión e&ercida por la energ"a liberada en el proceso de combustión son transmitidos por la biela al cig=eal )ver fgura ?.2*. (ste 1ltimo es un e&e 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 pistón transmitido por la biela se trans%orme en un movimiento circular del cig=eal. (ste movimiento circular debe estar sincronizado principalmente con el sistema
de
encendido
y
con
el
sistema
valvular,
compuesto
principalmente por el con&unto de v!lvulas de admisión y de escape, cuya %unción es la de servir de compuerta para permitir la entrada de mezcla y la salida de gases de escape )ver fgura ?.@*. 7ormalmente las v!lvulas de escape son aleadas con cromo con pequeas adiciones de n"quel, manganeso y nitrógeno, para incrementar
la resistencia a la oidación debido a las altas temperaturas a las que traba&an y al contacto corrosivo de los gases de escape.
Si s t e mad ev á l v ul a s
