Funcionamiento motor diesel

Vista previa del material en texto

Funcionamiento del motor diésel
A diferencia del motor de gasolina, el motor diésel funciona por autoencendido. Por el proceso de compresión se calienta el aire aspirado en los cilindros a una temperatura de entre 700 y 900 ºC aproximadamente, lo cual provoca un encendido automático al inyectar combustible. Por lo tanto, un motor diésel necesita una mayor compresión (relación de compresión 20-24:1) y una estructura más estable que el motor de gasolina. Para alcanzar la temperatura necesaria incluso en condiciones de funcionamiento adversas (arranque en frío o helada), deberá aplicarse más calor a la cámara de combustión.
La función de los calentadores en el motor diésel
El calentador funciona básicamente como un calentador de inmersión: la energía eléctrica es conducida por una resistencia en espiral, que se calienta hasta alcanzar una temperatura muy elevada (hasta 1000 °C).
Este simple principio provoca en la práctica, sin embargo, ciertas dificultades en relación con la vida útil, la protección contra el sobrecalentamiento y la corriente absorbida. En los años 60 los procesos de arranque aún duraban hasta 30 segundos por este motivo. En los años 80 este tiempo de arranque ya se pudo reducir a 3-5 segundos. Con la introducción de motores TDI, apenas se percibía ninguna diferencia con los motores de gasolina cuando la temperatura exterior superaba los 0 ºC. Sólo con temperaturas inferiores a 0 ºC sigue siendo necesario un precalentamiento.
Desarrollo futuro del motor y el calentador
A pesar de tales avances, la evolución no ha llegado en absoluto a su fin. Se necesitan calentadores residuales. Los calentadores deberán ponerse en funcionamiento no sólo durante el proceso de arranque, sino también, dependiendo de la temperatura, durante 3 minutos como máximo en la fase de calentamiento. Este es el único modo de garantizar desde el principio un ciclo alto y bajas emisiones, por lo que la vida útil de los calentadores deberá ser mayor.
Por otra parte en el futuro se emplearán motores diésel de baja compresión que, como consecuencia de una carga fuerte alcancen un alto rendimiento manteniendo al mismo tiempo las emisiones en un nivel reducido. Estos diseños presentan, sin embargo, un comportamiento de arranque malo debido a la construcción del motor. Los calentadores de alta temperatura de cerámica ofrecen ciertas ventajas en este sentido porque se calientan considerablemente más que las de metal y duran más.
Gracias a la avanzada tecnología de los calentadores en el futuro apenas habrá diferencia entre el arranque de un motor de gasolina o diésel.
Motor diesel
El motor diesel fue patentado por primera vez en 1892 por Rudolph Diesel. 8
Speed 10 fps
El diesel es similar a la de cuatro tiempos, pero utiliza un método diferente para encender el combustible.
Consumo
Se abre la válvula de admisión, y el aire fresco (que no contiene combustible), se introduce en el cilindro.
Compresión
A medida que el pistón se eleva, se comprime el aire, haciendo que su temperatura se eleve. Al final de la carrera de compresión, el aire es lo suficientemente caliente como para encender el combustible.
Inyección
Cerca de la parte superior de la carrera de compresión, el inyector de combustible impulsa combustible en el cilindro. El combustible se inflama inmediatamente después del contacto con el aire comprimido caliente.
Poder
Como el combustible se quema, el gas en los calores de cilindro y se expande, conduciendo el pistón.
Escape
Se abre la válvula de escape, y los gases de escape es conducido fuera del cilindro.
detalle de la válvula
Las válvulas son operadas por una variedad de mecanismos de diesel y motores de cuatro tiempos. El motor se muestra aquí cuenta con doble árbol de levas DOHC, a veces abreviado. Estos suelen ser impulsados ​​por una cadena o correa dentada como se muestra.
Combustión Interna
Cómo funciona un motor de 4 tiempos?
Un motor de combustión interna es básicamente una máquina que mezcla oxígeno con combustible gasificado. Una vez mezclados íntimamente y confinados en un espacio denominado cámara de combustión, los gases son encendidos para quemarse (combustión).
Debido a su diseño, el motor, utiliza el calor generado por la combustión, como energía para producir el movimiento giratorio que conocemos. 
Motor a Gasolina o Alcohol
En la figura animada que aparece más abajo se puede apreciar el funcionamiento del motor de 4 tiempos.
1er tiempo: carrera de admisión. Se abre la vávula de admisión, el pistón baja y el cilindro se llena de aire mezclado con combustible. 
2do tiempo: carrera de compresión. Se cierra la válvula de admisión, el pistón sube y comprime la mezcla de aire/gasolina. 
3er tiemp: carrera de expansión. Se enciende la mezcla comprimida y el calor generado por la combustión expande los gases que ejercenpresión sobre el pistón. 
4to tiempo: carrera de escape. Se abre la vávula de escape, el pistón se desplaza hacia el punto muerto superior, expulsando los gases quemados.  
Para detener el movimiento pulse con el derecho y utilice el menú.
	
	
A
	
Balancín de válvula.
	
	B
	Tapa de válvulas.
	
	C
	Pasaje de admisión.
	
	D
	Culata de cilindros.
	
	E
	Cámara refrigeración.
	
	F
	Bloque de motor.
	
	G
	Carter de motor.
	
	H
	Lubricante.
	
	I
	Eje de levas.
	
	J
	Regulador de válvula.
	
	K
	Bujía de encendido.
	
	L
	Pasaje de Escape.
	
	M
	Pistón.
	
	N
	Biela.
	
	O
	Puño de biela.
	
	P
	Cigüeñal.
	
	
	Admisión
	
	Compresión
	
	
	Expansión
	
	Escape
. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y CINEMÁTICA DEL MOTOR
Un motor de combustión interna basa su funcionamiento, como su nombre lo indica, en el quemado de una mezcla comprimida de aire y combustible dentro de una cámara cerrada o cilindro, con el fin de incrementar la presión y generar con suficiente potencia el movimiento lineal alternativo del pistón (ver figura 4.1).
	
	Figura 4.1 El motor de combustión interna
 
Este movimiento es transmitido por medio de la biela al eje principal del motor o cigüeñal, donde se convierte en movimiento rotativo, el cual se transmite a los mecanismos de transmisión de potencia (caja de velocidades, ejes, diferencial, etc.) y finalmente a las ruedas, con la potencia necesaria para desplazar el vehículo a la velocidad deseada y con la carga que se necesite transportar.
Mediante el proceso de la combustión desarrollado en el cilindro, la energía química contenida en el combustible es transformada primero en energía calorífica, parte de la cual se transforma en energía cinética (movimiento), la que a su vez se convierte en trabajo útil aplicable a las ruedas propulsoras; la otra parte se disipa en el sistema de refrigeración y el sistema de escape, en el accionamiento de accesorios y en perdidas por fricción.
En este tipo de motor es preciso preparar la mezcla de aire y combustible convenientemente dosificada, lo cual se realizaba antes en el carburador y en la actualidad con los inyectores en los sistemas con control electrónico. Después de introducir la mezcla en el cilindro, es necesario provocar la combustión en la cámara de del cilindro por medio de una chispa de alta tensión que la proporciona el sistema de encendido.
4.1.1 El principio de funcionamiento de un motor de combustión interna
En 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 (PMS) y el punto muerto inferior (PMI); a dicho desplazamiento se le denomina carrera (ver figura 4.2).
	
	Figura 4.2 El conjunto móvil.
 
Tanto el movimiento del pistón como la presión ejercida por la energía liberada en el proceso de combustión son transmitidos por la biela al cigüeñal (ver figura 4.2). Este último es un eje 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 transmitidopor la biela se transforme en un movimiento circular del cigüeñal.
Este movimiento circular debe estar sincronizado principalmente con el sistema de encendido y con el sistema valvular, compuesto principalmente por el conjunto de válvulas de admisión y de escape, cuya función es la de servir de compuerta para permitir la entrada de mezcla y la salida de gases de escape (ver figura 4.3).
Normalmente las válvulas de escape son aleadas con cromo con pequeñas adiciones de níquel, manganeso y nitrógeno, para incrementar la resistencia a la oxidación debido a las altas temperaturas a las que trabajan y al contacto corrosivo de los gases de escape.
	
	Figura 4.3 Sistema de válvulas
 
4.2 EL CICLO DE FUNCIONAMIENTO TEÓRICO DE CUATRO TIEMPOS
La mayoría de los motores de combustión interna trabajan con base en un ciclo de cuatro tiempos, cuyo principio es el ciclo termodinámico de Otto (con combustible gasolina o gas) y el ciclo termodinámico de Diesel (con combustible A.C.P.M.). Por lo tanto, su eficiencia está basada en la variación de la temperatura tanto en el proceso de compresión isentrópico1, como en el calentamiento a volumen (Otto) o presión constante (Diesel).
El ciclo consiste en dos carreras ascendentes y dos carreras descendentes del pistón. Cada carrera coincide con una fase del ciclo de trabajo (ver figura 4.4), y recibe el nombre de la acción que se realiza en el momento, así:
Admisión Compresión
Combustión - Expansión
Escape
 
	
MOTOR ELECTRICO
   Vamos aprender qué es un motor eléctrico, cómo funciona y las partes de un motor eléctrico. Empezaremos por ver como funciona un motor eléctrico y sus partes y al final definiremos qué es un motor eléctrico.
    Todo empezó gracias al científico Hans Christian Oersted que comprobó como colocando una espira alrededor de una brújula (cable enrollado), si hacia pasar una corriente por la espira, la aguja de la brújula (el imán) se movía. 
   Demostró así, la relación que había entre la electricidad y el magnetismo. 
      Es como si tenemos 2 imanes una frente al otro, o se atraen o se repelen por las fuerzas magnéticas, pero en nuestro caso uno de los imanes lo creamos por una corriente que atraviesa un conductor, lo creamos con un corriente eléctrica. El otro imán sería el que tiene la aguja de la brújula que está unida a un imán.
   Pero... ¿Qué demostró con este experimento?. Pues algo importantísimo para poder crear un motor eléctrico. Si un imán tiene un campo magnético y cuando le atraviesa otro campo magnético (el de otro imán por ejemplo), el imán se mueve por atracción o repulsión. Oersted demostró que la espira al ser atravesada por una corriente eléctrica, generaba un campo magnético a su alrededor, ya que movía (hacía girar) la aguja del imán de la brújula.
   No solo podemos crear un campo magnético con un imán. Con este experimento demostró que la espira al ser atravesada por una corriente generaba un campo magnético (con fuerzas magnéticas).
   Las dos fuerzas magnéticas, una por la corriente por el conductor y la otra la del propio imán, interactúan haciendo que la aguja de la brújula girase. En definitiva había creado un pequeño motor eléctrico. Electricidad ==> provoca giro.
   También sucede al contrario, que es como se construyen realmente el motor electrico. Si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de un campo magnético(el de un imán), el conductor se desplaza perpendicularmente al campo magnético (se mueve).
   Si el campo magnético es horizontal y el conductor está vertical, el conductor se desplazará saliendo o entrando del imán que provoca el campo magnético (depende del sentido de la corriente por el conductor). 
   En la imagen anterior el conductor se moverá en dirección de la fuerza que se crea sobre el cable o conductor (de color rojo). Pero... ¿Si el conductor o el campo magnético están en otra dirección? ¿cómo se mueve?
   ¿Cómo se Mueve el Conductor?
   Es muy fácil con la regla de la mano izquierda. Si ponemos la mano izquierda en dirección del campo magnético creado por el imán B (de Norte a Sur) con el dedo índice, los otros 3 dedos, menos el pulgar, en la dirección de la corriente eléctrica por el conductor (ver en la imagen siguiente), la posición del pulgar nos dice la dirección del movimiento del conductor (en la imagen F, hacia arriba). Fíjate en la imagen siguiente:
   Esta regla es válida para cualquier caso que se de. En el caso anterior el conductor sube (dirección de la fuerza generada sobre él).
   Con lo que hemos visto hasta ahora ya podemos construir un motor eléctrico.
   ¿Cómo Funciona un Motor Eléctrico?
   ¿Y si ahora en lugar de un conductor tenemos una espira por la que circula corriente?
   Es como si tenemos 2 conductores enfrentados (por uno entra la corriente y por el otro sale), un lado de la espira sube y el otro baja, ya que por un lado la corriente entra y por el otro lado de la espira la corriente sale. ¿Y esto que produce?. Pues produce un giro de la espira, un par de fuerzas en sentido contrario. Hemos conseguido hacer girar una espira por medio de la corriente eléctrica. ¡¡¡Ya tenemos nuestro motor!!!.
   Veamos el dibujo, fíjate en el sentido de las corrientes I a un lado y al otro de la espira son contrarios, esto hace que se produzcan fuerzas opuestas a cada lado de la espira = Par de Fuerzas = Giro.
   La entrada y salida de la corriente debe tener siempre el mismo sentido, es por eso que debemos colocar lo que se llama el colector de delgas, es el encargado de recoger la corriente desde las escobillas y hacer que la corriente siempre entre y salga por el mismo lado. si te fijas esta partido en dos y gira con la espira, esto es lo que al girar posibilita que siempre entre la corriente por el mismos sitio respecto a la espira. En el caso de la figura la corriente siempre entra por la parte izquierda de la espira y siempre sale por la parte izquierda de la espira, independientemente de como esté la espira.
   OJO en los motores de corriente alterna no hace falta el colector, ya que la corriente alterna cambia de sentido automáticamente cada ciclo o vuelta. Ver corriente alterna.
   En este, el de la imagen anterior, caso el imán es fijo (llamado estator) y el rotor (parte giratoria) sería la espira o el bobinado (muchas espiras), es lo más común. Hemos convertido la energía eléctrica en energía mecánica en el movimiento del eje.
   Un motor electrico también se puede llamar motor electromagnético, ya que mezla la electricidad con el magnetismo.
   Faraday descubrió el efecto contrario y construyó el primer generador de corriente. Si quieres saber como funciona el generador de corriente visita el siguiente enlace: Dinamo.  
   Partes de un Motor Electrico
      Lógicamente cuantas más espiras y más imanes tenga nuestro motor, mayor será su fuerza, ya que se sumarían todas las fuerzas de todas las espiras e imanes.
   Su colocamos las espiras sobre (enganchadas) a un eje, las espiras al girar harán que gire el eje. Esta parte móvil, el eje con las espiras, es lo que se llama el Rotor del motor. Estas espiras se llaman bobinado del motor, tiene un principio, en la primera espira, y un final en la última espira. En definitiva es un solo cable que lo enrollamos en muchas espiras. Por el principio de este bobinado será por donde entre (metamos) la corriente eléctrica y saldrá por el final.
   Si ahora colocamos varios imanes fijos alrededor de este rotor, tendremos una parte fija que se llama elEstator.
   Todo este bloque, rotor y estator, irá colocado sobre una base para que pueda girar el rotor (sobre rodamientos) y que además cubrirá todo el bloque para que no se vea. Este bloque es lo que se llama laCarcasa del motor.
   Además todos los motores eléctricos tienen escobillas por donde entra y sale la corriente al bobinado y además los de c.c. (corriente continua) tienen delgas.
   Fíjate en la imagen siguiente, puedes ver todas las piezas de un motor eléctrico:
   Pero realmente... 
    ¿Quées un Motor Eléctrico?
   Los motores eléctricos son máquinas eléctricas rotatorias. Transforman una energía eléctrica en energía mecánica. Tienen múltiples ventajas, entre las que cabe citar su economía, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento, el motor eléctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de energía, tanto en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el hogar. 
   Su funcionamiento se basa en las fuerzas de atracción y repulsión establecidas entre un imán y un hilo (bobina) por donde hacemos circular una corriente eléctrica. Entonces solo seria necesario una bobina (espiras con un principio y un final) un imán y una pila (para hacer pasar la corriente eléctrica por las espiras) para construir un motor eléctrico. Recuerda también se pueden llamar "motor electromagnético".
   Los motores eléctricos que se utilizan hoy en día tiene muchas espiras llamadas bobinado (de bobinas) en el rotor (parte giratoria) y un imán grande llamado estator colocado en la parte fija del motor alrededor del rotor. 
   También hay motores que su bobinado lo tienen en el estator y el rotor sería el imán como podemos ver en la figura del estator bobinado de abajo.
   Vamos a ver como se podría construir un motor eléctrico muy sencillo en el siguiente video. Si te fijas es de rotor bobinado, ya que la parte que gira es donde están las espiras y el estator es el imán.
Locomotora de vapor del motor
Las máquinas de vapor alimentadas mayoría de los trenes de principios de 1800 hasta la década de 1950. 1 A pesar de los motores varían en tamaño y complejidad, su operación fundamental se mantuvo esencialmente como se ilustra aquí.
Speed 10 fps
En una máquina de vapor, la caldera (alimentado por la madera, petróleo o carbón) se reduce continuamente el agua en una cámara cerrada, creando el vapor de alta presión.
En primer accidente cerebrovascular
El vapor de la caldera entra en la cámara de vapor y es admitido en el extremo delantero del cilindro por una corredera de la válvula (que se ilustra en azul). El vapor a alta presión presiona el pistón hacia atrás, tracción a las ruedas del motor alrededor de media vuelta.
Escape
Al final de la carrera del pistón, los desplazamientos de la válvula, permitiendo que la presión de vapor restante para escapar a través de la lumbrera de escape por debajo de corredera de la válvula (en azul).La presión se escapa en un arranque rápido, que da el motor de su sonido característico Choo Choo.
En segundo accidente cerebrovascular
Al mismo tiempo, la corredera de la válvula comienza admitir vapor de alta presión para el extremo posterior del cilindro. Esto presiona el pistón hacia delante, tirando de las ruedas del motor alrededor de otra media vuelta.
Escape
Al final de la segunda carrera, el vapor se libera de la parte posterior del cilindro (otro Choo).
La máquina de vapor tiene un punto muerto en el extremo final de cada carrera, mientras que la válvula está en la transición del poder de agotamiento. Por esta razón, la mayoría de los motores tenían un cilindro en cada lado del motor, dispuesta a 90 grados fuera de fase, por lo que el motor podría comenzar desde cualquier posición.Esta ilustración muestra sólo un lado del motor.