Motores de Combustión: Tipos y Funcionamiento

Turbocompresor

Aparato constituido por una turbina y un compresor que tiene la finalidad de incrementar la presión con que entra el aire y, por tanto, el oxígeno, a la cámara de combustión de un motor de explosión, a fin de aumentar su potencia.

Carburador

Aparato que en un motor de explosión mezcla el carburante y el aire en la proporción adecuada.

Sistema Eléctrico de Encendido - Bujía

Elemento instalado en la culata de un motor de explosión, que dispone de dos terminales eléctricos, situados en la cámara de combustión, entre los cuales se hace saltar una chispa eléctrica capaz de encender la mezcla en el momento apropiado, cosa que permite, a su vez, encender el motor. Para que se produzca la chispa, unos sistemas electrónicos especiales hacen que los electrodos de la bujía reciban corriente de alta tensión (30.000 a 40.000 voltios). La bujía se compone de un electrodo central hecho de platino, níquel o manganeso, rodeado de un aislante y un cuerpo exterior de acero; este tiene una parte roscada, que incluye el electrodo de masa separado una distancia determinada del electrodo central. Para que la chispa sea la correcta, los extremos finales de los electrodos deben tener una separación de 0.6-0.9 mm, que debe ser comprobada por las galgas.

Sistema de Refrigeración

De los motores de combustión interna puede ser por aire o por agua.

• Por aire: Los cilindros y la culata tienen unas aletas que, al aumentar la superficie de contacto con el aire, hacen posible la disipación de calor.
• Por agua: El calor producido en el motor es absorbido, en gran parte, por el agua del circuito. Una bomba, accionada por el mismo motor, fuerza la circulación del agua a través de unas canalizaciones internas.

Termostato: válvula que regula el paso del agua al radiador.

Sistema de Engrase

Circuito de un motor de explosión que disminuye el desgaste y el rozamiento entre las piezas y refrigera determinados elementos del motor.

Características de los aceites:

• Una viscosidad poco variable con los cambios de temperatura.
• Un elevado grado de congelación.
• Incombustibilidad a temperaturas inferiores a 250 grados.
• Buena resistencia a la oxidación.
• Antiespumantes y detergentes.

Carrera y Cilindrada

• Carrera: Distancia recorrida por el pistón entre sus dos posiciones extremas, denominadas PMS (Punto Muerto Superior) y PMI (Punto Muerto Inferior).
• Cilindrada: Volumen de mezcla que cabe dentro del cilindro de un motor. Está determinada por la carrera del pistón dentro del cilindro y por su diámetro. Se mide en centímetros cúbicos.

Motor de Combustión Externa

Un motor de combustión externa es una máquina que realiza una conversión de energía calorífica en energía mecánica mediante un proceso de combustión que se realiza fuera de la máquina, generalmente para calentar agua que, en forma de vapor, será la que realice el trabajo, en oposición a los motores de combustión interna, en los que la propia combustión, realizada dentro del motor, es la que lleva a cabo el trabajo.

En este mecanismo, el movimiento de rotación de una manivela o cigüeñal provoca el movimiento rectilíneo, alternativo, de un pistón o émbolo. Una biela sirve para unir las dos piezas. Con la ayuda de un empujón inicial o un volante de inercia, el movimiento alternativo del pistón se convierte en movimiento circular de la manivela. El movimiento rectilíneo es posible gracias a una guía o un cilindro, en el cual se mueve. Este mecanismo se usa en los motores de muchos vehículos.

El recorrido máximo que efectúa el pistón se llama carrera del pistón. Los puntos extremos del recorrido corresponden a dos posiciones diametralmente opuestas de la manivela. Por lo tanto, el brazo de la manivela (distancia del eje al punto de unión con la biela) equivale a la mitad de la carrera del pistón.

Tipos de Motores

^MOTORES

• Musculares: Transforman la energía que producen personas y animales al utilizar sus músculos para mover las máquinas.
• Hidráulicos: Utilizan la energía de los fluidos. Aplicación: norias, centrales hidráulicas.
• Eólicos: Transforman la energía del aire en energía mecánica. Aplicación: molinos de viento, aerogeneradores.
• Térmicos: Utilizan la energía calorífica que se produce al quemar un combustible y la transforman en energía mecánica. Aplicación: locomotora de vapor, motor de coche. / Convierte la energía térmica proveniente de los combustibles fósiles en energía mecánica: rectilíneo, alternativo, rotativo.
• Eléctricos: La energía mecánica se obtiene a partir de la energía eléctrica procedente de pilas, red eléctrica o motor eléctrico.
• Neumáticos: Transforman la energía del aire comprimido en energía mecánica.

Motores Hidráulicos

Funcionan con energía del agua.

Turbina Hidráulica: Formada por unas palas (álabes) que tienen forma curva para poder aprovechar al máximo la energía del agua. El agua es canalizada por unos inyectores de presión, es proyectada contra los álabes del rodete y hace girar el eje de la turbina a gran velocidad. Se clasifican en la forma de los álabes, la manera como incide el chorro de agua o la disposición del eje de giro (vertical, horizontal)... Pelton, Francis, Kaplan (turbinas básicas).

Tipos de Motores Térmicos

• Según el lugar de combustión:
  • Externa: Combustión fuera del motor (máquina de vapor, turbina de vapor).
  • Interna: Combustión dentro de la cámara de combustión (a gas, motores de reacción).

Termodinámica

Estudia la energía térmica y su transformación en otras formas de energía o viceversa.

Ley de Conservación de la Energía: Dice que la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma.

Turbina de Vapor

Transforma la energía potencial térmica en energía de movimiento (cinética).

Salto térmico: Diferencia que hay entre el estado del vapor a la entrada de una turbina y su estado a la salida. Constituye la energía térmica potencial disponible. // Los álabes del rotor en la parte central son más pequeños para poder aprovechar más el vapor a medida que va perdiendo presión.

• Turbina de acción: Cuando la expansión del vapor se hace toda en el estator, donde pierde presión y aumenta la velocidad antes de pasar al rotor. En el rotor, la presión se mantiene y la velocidad disminuye al incidir sobre los álabes.
• Turbina de reacción: La expansión del vapor se inicia en el estator y se completa en el rotor, que tiene la función de dirigir y orientar el flujo de vapor.

Motores de Combustión Interna

• Según la manera como se provoca la explosión:
  • Encendido por chispa o Otto (consume gasolina o gases licuados a presión).
  • Explosión por compresión de los gases o diésel, que utilizan aceites pesados.
• Según el ciclo de funcionamiento (entrada de la mezcla dentro de la cámara de combustión, combustión y evacuación de los gases quemados):
  • 2 tiempos (motores de motos).
  • 4 tiempos (motor de autos).
• Número de cilindros:
  • 1-4 (motos).
  • 4-8 (coches).
  • +8 (aviones).
• Colocación:
  • En línea, en V u horizontales opuestos (coches y motos).
  • En forma de estrella (aviones).

Partes del Motor de Explosión

Las tres partes están conectadas entre sí con tornillos y selladas mediante las llamadas juntas de estanqueidad, la más importante de las cuales es la junta de culata.

• Culata: En un motor de explosión, pieza de hierro fundido o aleaciones ligeras de aluminio que hace de tapa de cilindros. Arriba, por un lado, están las válvulas que permiten regular la entrada del aire y, en algunos casos, de la mezcla, y la salida de los gases quemados; y del otro, los mecanismos que hacen posible el funcionamiento: árbol de levas, balancines. Esta parte está cubierta con una pieza hecha de plancha de acero que tiene un agujero para verter el aceite. Abajo hay unas cavidades que forman la cámara de combustión. En la parte lateral se acoplan los tubos metálicos: colectores de admisión y de escape.
• Bloque: La pieza más voluminosa del motor, muy resistente a la deformación, por el efecto de temperaturas elevadas, al desgaste y a la corrosión. Contiene los cilindros y los puntos de apoyo del cigüeñal (cojinetes), al cual se unen las bielas y los pistones.
• Cárter: Caja metálica, en general de aleaciones ligeras, que va fijada a la parte inferior del bloque. Sirve para proteger el cigüeñal y otras piezas montadas a su alrededor y como depósito de aceite para la lubricación y la refrigeración del motor.

Sistema de Distribución

Conjunto de mecanismos movidos por el motor que permiten regular la entrada y la salida de los gases en la cámara de combustión.

Inyector

Pieza del sistema de alimentación del motor de explosión que hace que, una vez el aire ha entrado por la abertura de la válvula de admisión, el carburante entre en la cantidad necesaria directamente en la cámara de combustión en el momento preciso en que se produce la explosión.