Fundamentos Técnicos de Motores de Combustión Interna: Ciclos y Rendimiento

Historia y Definición de Motores Térmicos

• Rudolf Diesel patenta en 1892 un motor que no usaba gasolina y, posteriormente, utilizó gasoil.
• Motor: Máquina térmica que transforma energía calórica en mecánica.

Clasificación y Ciclos de Funcionamiento

Tipos de Encendido

• MEP: Motor de encendido por chispa.
• MEC: Motor de encendido por compresión.

Criterios de Clasificación

• Modo de realizar el ciclo.
• Disposición de cilindros.
• Sistema de refrigeración.
• Según la presión de admisión.

Fases del Ciclo Teórico

• Admisión (isóbara): Ingreso de aire sin rozamiento ni pérdida de carga.
• Compresión (adiabático): No hay intercambio de calor con el exterior.
• Trabajo-Combustión (isócora): Combustión instantánea que produce una cantidad considerable de calor.
• Escape: Apertura instantánea de válvula de escape y rápida salida de gases.

Comparativa: Ciclo Otto vs. Ciclo Diesel

• Diferencias clave: Combustible, tipo de encendido, método de ingreso, relación de compresión (R.C.) y control de ingreso de aire en admisión.
• Ciclo real: Considera AE (Avance de Encendido), AAA (Avance de Apertura de Admisión), RCE (Retraso de Cierre de Escape), RCA (Retraso de Cierre de Admisión), AAE (Avance de Apertura de Escape) y el cruce de válvulas.
• El motor Diesel presenta un mayor avance de encendido.

Dinámica de Fluidos y Combustión

• Flujo laminar: El aire ingresa de forma lineal; la llama se propaga a 20 cm².
• Flujo turbulento: El aire ingresa con turbulencia; la propagación es 100 veces mayor que en el flujo laminar.
• Autoencendido: Combustión prematura dentro de la cámara.

Combustibles y Aditivos

Octanaje (Gasolina)

• Definición: Medida de la capacidad antidetonante de las gasolinas.
• Pruebas:
  • RON (Research Octane Number): A 600 rpm y 51.7 ºC.
  • MON (Motor Octane Number): A 900 rpm y 149 ºC (simula condiciones reales).
• Contexto en Chile: Se utiliza el RON para 93 y 97 octanos; la de 95 es una mezcla. Equivalencias aproximadas: 97 (91-92), 95 (90), 93 (88-89).
• Aditivos: TOP TIER (detergente aditivo) y certificación EPA (USA) para aditivos detergentes.

Índice de Cetano (Diesel)

• Grado de retraso en la combustión del diésel. A mayor número de cetano, menor es el retraso y mejor la calidad. Valores bajos producen más contaminantes.

Rendimiento y Operación

• Control de carga: El motor Otto controla la cantidad de aire; el motor Diesel varía la cantidad de combustible inyectado.
• Desempeño: El motor Otto alcanza mayores RPM (velocidad), mientras que el motor Diesel destaca por su torque.
• Eficiencias térmicas: Gasolina (56.5%) vs. Diesel (63.2%).