1aspectosteoricos

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Motores 
 
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UNIDAD 1. MOTORES 
Clasificación, aspectos teóricos y principios de 
funcionamiento 
 
1. MOTOR: Concepto 
Motor: es toda máquina capaz de realizar trabajo por medio de una transformación de 
energía. 
Motor térmico: todo artificio que funcionando de forma periódica, transforma calor en 
trabajo. 
El calor se obtiene transformando la energía química contenida en el combustible por 
combustión. 
Este calor, puede ser aprovechado para producir energía mecánica o para calentar agua 
y obtener vapor que puede ser aprovechado por un motor térmico. 
 
2. Clasificación de los Motores Térmicos 
• Motores de combustión externa: 
– Alternativos: 
• Máquinas de vapor 
– Rotativos: 
• Turbinas de vapor. 
• Motores de combustión interna: 
– Alternativos: 
• Motores de explosión (gasolina) 
• Motores de combustión (gas-oil) 
– Rotativos: 
• Turbinas de gas 
• Motor Wankel de explosión 
• 
2.1 Motores rotativos de “Combustión Interna” 
• Existen distintos tipos, aunque no han tenido aplicación en maquinaria 
agro-forestal. 
• A modo de ejemplo, se incluyen dos tipos: 
– El motor WANKEL que es el más popular de todos y que ha sido 
utilizado por distintas marcas de auto-móviles. 
– El motor híbrido Rotativo A.S. por su singular modo de 
funcionamiento. 
Motor WANKEL 
Fue inventado por Félix Wankel en 1924 y se caracteriza por: 
Utiliza un rotor triangular que al girar 360º dentro de un cilindro de sección en 8, 
desarrollando los 4 tiempos del ciclo en lugares distintos de la carcasa. Esto es posible 
gracias a la variación de volumen de los espacios libres entre rotor y cilindro al cambiar 
de posición el primero respecto al segundo. 
Tiene menos piezas que el motor alternativo y una mayor suavidad de marcha. Gira a 
menos velocidad y produce escasas vibraciones. 
Entre otros los han utilizado las firmas de motocicletas NORTON y SUZUKi en 
algunos modelos y fabricantes de automóviles como CITROEN, MAZDA, 
MERCEDES BENZ o NSU. 
JOHN DEERE perfeccionó una versión para maquinaria pesada que funcionaba con 
distintos combustibles, pero que no tuvo aplicaciones reales. 
Motores 
 
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 Motor WANKEL de dos rotores 
 
 
 
 Aspecto y funcionamiento del motor WANKEL 
 
Motores 
 
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Representación esquemática del ciclo de funcionamiento 
 
2.2 Motores alternativos de “Combustión Interna” 
 
• Son los únicos con aplicaciones actuales en máquinas agro-forestales. 
• Por la forma de realizar la mezcla aire-combustible: 
– Ciclo de explosión (la mezcla se realiza fuera del cilindro) 
– Ciclo de combustión (la mezcla se realiza dentro del cilindro) 
 
 
 
Chispa eléctrica (explosión) Por autoencendido (combustión) 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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• Por la posición de los cilindros 
– Horizontales 
– Verticales 
– En línea 
– En V 
– Opuestos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Horizontales y opuestos Verticales y en línea 
 
 
 
 
 En V 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Por el sistema de refrigeración: 
– Aire 
– Liquido refrigerante 
 
 
 Aire Líquido refrigerante 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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• Por la admisión de aire o mezcla: 
– Atmosféricos 
– Turboalimentados 
– Con intercambiador de calor o intercooler 
 
 Atmosférico Turboalimentado y con 
 intercambiador de calor 
 o intercooler 
 
• Por el mando de distribución: 
– Engranajes 
– Cadena 
– Correa dentada de caucho 
 
 
 Engranajes Cadena Correa dentada de caucho 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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• Por el nº de cilindros: 
– Monocilindricos 
– Bicilindricos 
– Tricilindricos 
– Policilindricos (4, 5, 6, 8, 12, ...) 
 
 
 
 
 
Monocilindricos Bicilindricos 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cuatricilíndicos Policilindricos (6 cil) 
 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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• Por el ciclo de funcionamiento: 
– Cuatro tiempos 
– Dos tiempos 
 
 
 
Cuatro tiempos Dos tiempos 
 
 
 
• Por su colocación en la máquina o vehículo: 
 
 
 
 Longitudinal Transversal 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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• Estos motores pueden ser a su vez: 
– Inyección directa: el gas-oil se inyecta directamente al cilindro. 
– Indirecta: se inyecta en una cámara anexa. 
– TDI: cuando lleva inyección directa y además es turboalimentado. 
– HDI: inyección directa, pero usando el sistema de inyección monorail 
(“common-rail”) de alta presión. 
 
 
2.3 Clasificación de los Motores de Explosión (Gasolina) 
• Pueden ser: 
– Por el encendido: 
• Platinos. 
• Encendido electrónico. 
– Carburación 
– Inyección de gasolina: 
• Monopunto. 
• Multipunto. 
• De control electrónico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. ASPECTOS TEÓRICOS DEL MOTOR 
 
 
 
Calibre o diámetro: Diámetro interior del cilindro en mm. 
 
Punto muerto superior (P.M.S.): Punto más alto alcanzado por la cabeza del pistón en 
su recorrido por el cilindro. 
 
Punto muerto inferior (P.M.I.): Punto más bajo alcanzado por la cabeza del pistón en 
su recorrido por el cilindro. 
 
Carrera: Distancia en mm entre el P.M.I y el P.M.S. 
 
Cilindrada: Es la capacidad del cilindro en centímetros cúbicos (cc). 1000 cc equivalen 
a 1 litro. 
 
Relación de compresión: Relación existente entre el volumen inicial del cilindro y el 
de la cámara de compresión. 
 
Fuerza: Toda causa capaz de producir o modificar un movimiento. 
 
Trabajo: Producto de la fuerza por su desplazamiento en el sentido de la fuerza. 
 (T= F x e) 
 
 
 
 
Motores 
 
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Poder calorífico de un combustible: Número de kilocalorías (kcal) que produce cada 
Kg de combustible al arder completamente. 
– Se mide en kcal/Kg o en calorías/gramo. 
– Una calaría (cal) es la cantidad de calor necesario para que un gramo de 
combustible, eleve su temperatura un grado centígrado. 
– 1 kcal = 427 kilográmetros (kgm). 
– 1 cal = 0.427 kgm. 
 
Potencia: Es el trabajo realizado en la unidad de tiempo. 
P = t/t = F x e/t 
Se suele expresar en caballos de vapor (C.V.) 
1 C.V. = 75 kgm/seg. 
También se utiliza el Horse Power (HP) y el Kilowatio (kW). 
1 H.P. = 76 Kgm/seg. = 1,014 C.V. 
1 kW = 102 Kgm/seg. = 1,36 C.V. 
 
En el motor se pueden distinguir 3 tipos de potencia: 
• Potencia teórica. 
• Potencia indicada. 
• Potencia efectiva 
Teórica (Wt), Indicada (Wi) y Efectiva (We). Ésta última es la utilizada en la práctica, 
de acuerdo a distintas Normas (DIN, SAE, ISO,...). 
 
• Potencia efectiva (We): 
– Es la que realmente da el motor para producir trabajo. Se le puede llamar 
“potencia al volante” o “potencia al freno”. 
– Es menor que la Wi, debido a las pérdidas por roce entre las piezas y al 
accionamiento de órganos auxiliares, como el ventilar, alternador, bomba 
de agua, etc. (We = Wi – B). 
– Un motor puede dar los siguientes tipos de potencia efectiva, según sean 
las condiciones de trabajo y velocidad: 
• Potencia máxima al volante (esfuerzo máximo). 
• Potencia intermitente al volante (variaciones) 
• Potencia continua al volante (producción continua) 
– Las unidades de medida son: el Kilovatio (Kw), el caballode vapor (CV) 
y el Horse Power (HP). 
• 1 CV = 75 Kgm/seg. 
• 1 HP = 76 Kgm/seg. 
• 1 HP = 1.014 CV. 
• 1 CV = 0.736 Kw. 
• 1 Kw = 1.36 CV. 
– La potencia medida en el volante, suele expresarse: 
• BCV (caballos de vapor al volante) 
• BHP (Brke Horse Power) 
 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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• Normas para expresar la potencia: 
– Norma SAE J816a (americana), la magnitud contemplada es la BHP 
para motores de gasolina y diesel: establece dos tipos de potencia: 
• Potencia bruta (motor equipado con los elementos esenciales para 
funcionar) 
• Potencia neta (motor totalmente equipado) 
– Norma DIN 6.270 (alemana): la unidad empleada es el CV y solo para 
motores diesel. 
• Denomina “potencia útil” a la que da el motor con todos sus 
accesorios. 
– Norma DIN 70.020: se refiere a la construcción general de motores y 
contempla dos formas: 
• “Potencia útil”, es la que el motor rinde al embregue de acuerdo 
a las r.p.m. 
• “Máxima potencia útil”, que seria la máxima que de el motor a 
las máximas r.p.m. 
 
Par Motor: 
– La potencia del motor aumenta con las revoluciones, de modo que 
cuando el cigüeñal de su mayor número de vueltas, el motor rendirá su 
mayor potencia. 
– El “par motor”, es quien vence la resistencia que ofrece la pendiente o la 
carga al avance de la máquina. 
– El “par motor”, es por tanto, la capacidad de hacer trabajo que tiene un 
motor. 
– “Par mecánico” es un conjunto de dos fuerzas paralelas, que actuando en 
sentido contrario en un eje, lo hacen girar. (cuando un sólido gira, es por 
que sobre él actúan dos fuerzas). 
 
 
 Detalle de un par de fuerza y su aplicación al motor 
 
 
Motores 
 
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– Su unidad de medida es el metro-Kilogramo (mKg). También se utiliza 
el Newton-Metro 
– A diferencia de la potencia, el “par motor máximo”, no corresponde al 
máximo de r.p.m. 
– La diferencia entre el “máximo par motor” y la potencia al mismo 
número de r.p.m., se le denomina reserva de par, que significa la 
capacidad del motor para vencer las sobrecargas, a un número reducido 
de revoluciones y con un consumo especifico mínimo. 
 
 
Consumo específico de combustible (Ce): Es la cantidad en gramos de combustible 
que gasta el motor por cada caballo en una hora (gr/HP/h). 
Se obtiene: Ce = gr/(h x HP). 
 
Consumo real: Es la cantidad en litros por cada hora de trabajo (l/h) 
Se obtiene: Crm = l gastados/h. 
 
 
 
4. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 
 
4.1 Ideas previas: 
 
– En la parte alta del cilindro existe una “cámara” en la que en un tiempo 
brevísimo se hace arder una mezcla comprimida de combustible y aire, 
que genera una brusca subida de presión que es transmitida a la cabeza 
del émbolo enviándolo hacia el PMI. 
– Existen motores alternativos de explosión -gasolina- y diesel -gasóleo- . 
En los primeros el combustible prende por la chispa de una bujía y en el 
segundo directamente al inyectarlo en la cámara de combustión con el 
aire de admisión fuertemente comprimido. 
– El ciclo Otto comprende 4 tiempos: Admisión, compresión, Explosión -o 
combustión- y escape. El ciclo requiere 2 vueltas del cigüeñal para 
completarse (media vuelta por tiempo). 
– La “válvula de admisión” controla la entrada de mezcla combustible –
aire en el diesel- en el cilindro. La “válvula de escape” controla los gases 
quemados resultantes de la combustión. 
– Los motores de 2 tiempos carecen de válvulas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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4.2 Motor de explosión de 4 tiempos (ciclo Otto) 
 
- Tiempo de ADMISIÓN: 
 
El pistón baja del PMS al PMI 
Se abre la válvula de admisión y el cilindro se llena de mezcla (aire y gasolina). 
El cigüeñal ha dado la 1ª media vuelta del ciclo. 
 
 
 
- Tiempo de COMPRESIÓN: 
 
El pistón sube del PMI al PMS 
Las válvulas de admisión y escape se mantienen cerradas. Se comprime la mezcla 
combustible dentro del cilindro. 
El cigüeñal ha dado la 2ª media vuelta del ciclo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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Tiempo de EXPLOSIÓN: 
 
Las válvulas se mantienen cerradas. 
Salta una chispa eléctrica en la bujía inflamándose la mezcla simultáneamente, existe 
una expansión de los gases aumentando de esta manera la presión dentro del cilindro. 
El pistón baja del PMS al PMI. 
El cigüeñal completa la 3ª media vuelta del ciclo. 
 
 
 
 
Tiempo de ESCAPE: 
 
El pistón sube del PMI al PMS 
Se abre la válvula de escape y los gases de escape salen al exterior. 
El cigüeñal da la 4ª media vuelta completando el ciclo. 
 
 
 
 
Motores 
 
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4.3 Ciclo de funcionamiento del Motor Diesel (ciclo Otto) 
 
ADMISIÓN: El pistón baja del PMS al PMI, se abre la válvula de admisión y el 
cilindro se llena de aire puro. 
 
COMPRESIÓN: El pistón sube del PMI al PMS comprimiendo fuertemente el aire al 
encontrarse las válvulas cerradas. La relación de compresión es muy alta (de 18:1 a 
23:1) por lo que el aire se calienta al ser comprimido. 
 
COMBUSTIÓN O TRABAJO: Se inyecta en la cámara de combustión una pequeña 
dosis pulverizada de gasóleo que se inflama a medida que se inyecta. Las válvulas se 
mantienen cerradas, aumenta la presión desplazando el pistón del PMS al PMI. 
 
ESCAPE: Se abre la válvula de escape, el émbolo asciende del PMI al PMS y empuja 
los gases quemados al exterior por el conducto de escape. 
 
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4.4. Motor de explosión de 2 tiempos 
 
Fue inventado por el Ingeniero escocés Dugald Clerk 
Está compuesto por un número de piezas móviles más reducido que el de cuatro. Sin 
embargo, su funcionamiento es más ruidoso y consume más carburante que el motor de 
Otto. 
El barrido de los gases no es tan perfecto, por lo que son más contaminantes. 
Es el motor más utilizado en motosierras y otra maquinaria forestal ligera. 
Realiza las fases del ciclo en tan solo una vuelta del cigüeñal. Ejecuta las cuatro fases, 
en dos carreras completas del pistón. En la descendente, se producen las fases de 
explosión y escape; en la ascendente, las de admisión y compresión. 
Carece de sistema de distribución (válvulas, balancines, levas, ...). 
Se lubrica mediante aceite diluido en la mezcla combustible. 
El pistón trabaja por ambas caras: mientras comprime la mezcla con la superior con la 
inferior hace un vacío llenando el cárter con mezcla fresca. 
 
 
 
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El pistón baja del PMS al PMI: Salta la chispa en la bujía y la mezcla Aire – Aceite – 
Gasolina, comprimida en la cámara de explosión, se inflama, aumenta la presión dentro 
del cilindro y manda enérgicamente el émbolo hacia abajo. Cuando descubre las 
lumbreras de escape y carga, a la vez que, por la presión, salen los gases quemados al 
exterior, la mezcla fresca comprimida en el cárter pasa al cilindro, llenándose éste y 
contribuyendo a la expulsión de los gases quemados de escape. 
 
 
 
Detalle de la carga: Tal como desciende el pistón, una vez su falda tapa la lumbrera 
que viene del carburador, la mezcla combustible se comprime en el interior del cárter. 
Una vez la cabeza descubre la lumbrera de carga, la mezcla pasa a llenar el cilindro. 
 
 
El pistón se desplaza del PMI al PMS: En cuanto la cabeza tapa las lumbreras de 
carga y escape, la mezcla existente en el cilindro se comprime. Simultáneamente, por su 
parte inferior provoca una succión que aspira la mezcla combustible desde el 
carburador, llenando el interior del cárter. Al llegar arriba salta la chispa en la bujía, 
repitiéndose el ciclo. El cigüeñal da su segunda ½ vuelta. 
Idea clave: El motor de 2 tiempos completa su ciclo en 2 carreras del pistón (1 vuelta 
del cigüeñal). 
 
 
Motores 
 
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ORDEN DE ENCENDIDO 
 
El Orden de encendidonos indica en que vuelta y en que cilindro se encuantra el 
trabajo. 
 
Ejemplo: 
 
 
 
El Orden de encendido según el esquema es 1-3-4-2, ¿por qué? Porque el orden de 
encendido nos indica lo siguiente: 
 
En la primera media vuelta, el trabajo o combustión está en el cilindro número 1 
En la segunda media vuelta, el trabajo o combustión está en el cilindro número 3 
En la tercera media vuelta, el trabajo o combustión está en el cilindro número 4 
En la cuarta media vuelta, el trabajo o combustión está en el cilindro número 2 
 
Por lo tanto, el orden de encendido 1-3-4-2 indica: 
 
1: por estar en la primera posición, indica que la combustión es en la primera media 
vuelta y el número 1, que la combustión o trabajo, se realiza en el cilindro 1 
3: por estar en la segunda posición, indica que la combustión es en la segunda media 
vuelta y el número 3, que la combustión o trabajo, se realiza en el cilindro 3 
4: por estar en la tercera posición, indica que la combustión es en la tercera media vuelta 
y el número 4, que la combustión o trabajo, se realiza en el cilindro 4 
2: por estar en la cuarta posición, indica que la combustión es en la cuarta media vuelta 
y el número 2, que la combustión o trabajo, se realiza en el cilindro 2 
 
 
 
 
 
 
CILINDRO 
1 2 3 4 
V
U
E
LT
A
S
 1ª media vuelta TRABAJO ESCAPE COMPRESIÓN ADMISIÓN 
2ª media vuelta ESCAPE ADMISIÓN TRABAJO COMPRESIÓN 
3ª media vuelta ADMISIÓN COMPRESIÓN ESCAPE TRABAJO 
4ª media vuelta COMPRESIÓN TRABAJO ADMISIÓN ESCAPE 
Motores 
 
Mecanización e Instalaciones Agrarias Página 19 
 
 
Ahora nos fijamos en el cilindro 1: 
 
 
CILINDRO 
1 2 3 4 
V
U
E
LT
A
S
 1ª media vuelta TRABAJO 
2ª media vuelta ESCAPE 
3ª media vuelta ADMISIÓN 
4ª media vuelta COMPRESIÓN 
 
 
 Sabemos que el ciclo de funcionamiento de un cilindro es: Admisión, 
Compresión, Combustión o trabajo y escape, además sabemos que cada tiempo realiza 
media vuelta de cigüeñal. En este caso vemos que el cilindro se encuentra en la primera 
media vuelta en el tiempo de Trabajo o combustión (A,C,T,E) por lo que en la siguiente 
media vuelta será el tiempo escape, en la siguiente se volvería a la admisión y por 
último tendremos el de compresión. 
 
Ahora nos fijamos en el cilindro 2: 
 
 
CILINDRO 
1 2 3 4 
V
U
E
LT
A
S
 1ª media vuelta ESCAPE 
2ª media vuelta ADMISIÓN 
3ª media vuelta COMPRESIÓN 
4ª media vuelta TRABAJO 
 
 Vemos que la combustión o trabajo está en la cuarta media vuelta (A,C,T,E), por 
lo tanto, en la primera media vuelta el siguiente tiempo será el de escape, en la siguiente 
media vuelta será el de admisión y en la tercera media vuelta será el de compresión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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Ahora no fijamos en el cilindro 3: 
 
 
CILINDRO 
1 2 3 4 
V
U
E
LT
A
S
 1ª media vuelta COMPRESIÓN 
2ª media vuelta TRABAJO 
3ª media vuelta ESCAPE 
4ª media vuelta ADMISIÓN 
 
 Vemos que la combustión o trabajo está en la segunda media vuelta (A,C,T,E), 
por lo tanto, en la tercera media vuelta el siguiente tiempo será el de escape, en la cuarta 
media vuelta será el de admisión y en la primera media vuelta será el de compresión. 
 
 
 
Ahora nos fijamos en el cilindro 4: 
 
 
CILINDRO 
1 2 3 4 
V
U
E
LT
A
S
 1ª media vuelta ADMISIÓN 
2ª media vuelta COMPRESIÓN 
3ª media vuelta TRABAJO 
4ª media vuelta ESCAPE 
 
 Vemos que la combustión o trabajo está en la tercera media vuelta (A,C,T,E), 
por lo tanto, en la cuarta media vuelta el siguiente tiempo será el de escape, en la 
primera media vuelta será el de admisión y en la segunda media vuelta será el de 
compresión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores 
 
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EJERCICIO 1: 
 
Sabiendo que el orden de encendido de un motor de 4 cilindros es 3-4-1-2, completar la 
siguiente tabla: 
 
 
CILINDRO 
1 2 3 4 
V
U
E
LT
A
S
 1ª media vuelta 
2ª media vuelta 
3ª media vuelta 
4ª media vuelta 
 
 
 
 
 
 
 
EJERCICIO 2: 
 
Con la siguiente tabla dime a que orden de encendido corresponde: 
 
 
CILINDRO 
1 2 3 4 
V
U
E
LT
A
S
 1ª media vuelta COMPRESIÓN TRABAJO ESCAPE ADMISIÓN 
2ª media vuelta TRABAJO ESCAPE ADMISION COMPRESIÓN 
3ª media vuelta ESCAPE ADMISIÓN COMPRESION TRABAJO 
4ª media vuelta ADMISIÓN COMPRESIÓN TRABAJO ESCAPE