Análisis de Cilindrada, Par, Rendimiento y Potencia en Motores

Cilindrada y Tipos de Motores

La cilindrada unitaria de un motor está definida por el volumen del cilindro que se forma en el desplazamiento del pistón. En los motores con varios cilindros, la cilindrada será la suma del volumen de todos ellos.

Tipos de Motores según la Relación Carrera/Diámetro

• Motores cuadrados: La carrera y el diámetro son iguales, por lo que su relación será igual a 1.
• Motores de carrera corta o Súper Cuadrados: La carrera es menor que el diámetro, de forma que su relación puede ser de hasta 0,7.
• Motores de carrera larga: En este caso, la relación entre carrera y diámetro es siempre superior a 1, pudiendo ser la carrera hasta 1,3 veces mayor que el diámetro.

Ventajas de cada tipo de motor

Ventajas de Motores Cuadrados

Válvulas más grandes que aumentan la presión sobre el pistón, permitiendo colocar más válvulas.

Ventajas de Motores Súper Cuadrados

Permiten tener un cigüeñal más rígido, con las masas de movimiento más cerca, reduciendo desequilibrios. Al disminuir el recorrido del pistón, se reduce la velocidad media del pistón y, por lo tanto, el rozamiento.

Ventajas de Motores de Carrera Larga

Favorece el aumento de par y el menor diámetro del cilindro, lo que permite tener una cámara de combustión con menos superficie y perder menos calor. Esto permite un aumento del rendimiento al haber menos pérdidas.

Relación de Compresión

Cuanto mayor es la relación de compresión, mayor es la presión al final de la compresión y, en consecuencia, mayor será también la presión durante la combustión. A mayor relación de compresión, mejor aprovechamiento de la energía del combustible y, por lo tanto, se obtiene un aumento de rendimiento del motor, hasta cierto punto en donde empezará a frenarse.

Rendimiento del Motor

Rendimiento Térmico

El rendimiento térmico de un motor se refiere a las pérdidas derivadas por la diferencia entre la energía producida por el motor (energía de entrada) en un ciclo y la energía realmente suministrada a la máquina (energía de salida).

Rendimiento Mecánico

El rendimiento mecánico de un motor se explica por las pérdidas derivadas del hecho de tener que vencer rozamientos de los elementos constructivos y además tener que accionar mecanismos auxiliares (como bombas de agua o aceite, alternador…).

Par Motor

Definición de Par

Definimos PAR al resultado de aplicar una fuerza sobre un cuerpo a una cierta distancia de su eje de giro (fuerza aplicada a una distancia). El par motor no deja de ser la capacidad de trabajo instantáneo producido por el motor en cada ciclo.

Variación del Par Motor

En un motor, el par no es constante, va variando en función del movimiento del cigüeñal debido al mecanismo biela-manivela, de manera que alcanzará los valores máximos de par cuando el pistón esté bajando y la distancia “r” sea la máxima (un poco antes de los 90º después del PMS en la fase de explosión).

Factores que Afectan al Par Motor

• Fuerza: Aumentando la fuerza con la que se golpea el pistón; aumentando el diámetro del pistón para permitir un mayor llenado de la cámara de combustión.
• Distancia: Aumentando la distancia entre el eje de giro del cigüeñal y el eje de giro de la cabeza de biela, es decir, aumentando la CARRERA del motor.

Rendimiento Volumétrico y Potencia

Rendimiento Volumétrico

El rendimiento volumétrico es un concepto que relaciona la cantidad de flujo (mezcla) que realmente entra en la cámara de compresión con la cantidad que realmente tendría que haber entrado. Varía con las revoluciones. A una determinada velocidad de giro del motor es cuando se produce un mejor llenado de los cilindros y, por tanto, el par máximo.

Potencia Específica

La potencia específica es el cociente de la potencia máxima entre la cilindrada del vehículo (Kw/l).

Peso por Unidad de Potencia

Es el cociente del peso del vehículo entre la potencia máxima (Kg/kW) y nos indica el peso que ha de desplazar cada kW.

Consumo Específico

El consumo específico indica la eficiencia que tiene un motor para transformar carburante en energía mecánica, y se expresa como la cantidad de carburante que hay que suministrar a una unidad de potencia (en gramos), para obtener una determinada potencia en una hora en kilovatios (g/kWh).