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1 Conferencia-clase Autos, motores y Física Ponentes: M. en A. M. del Carmen Maldonado Susano M. en I. Armando Maldonado Susano Conferencia-clase Ciencia que estudia las propiedades de la materia y de la energía y las relaciones entre ambas. Física

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Conferencia-clase

Autos, motores y Física

Ponentes:M. en A. M. del Carmen Maldonado Susano

M. en I. Armando Maldonado Susano

Conferencia-clase

Ciencia que estudia laspropiedades de la materia yde la energía y lasrelaciones entre ambas.

Física

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Que se mueve por si mismo.

Dicho principalmente de los vehículos que puedenser guiados para marchar por una vía ordinaria sinnecesidad de carriles y llevan un motor,generalmente de combustión interna o eléctrico quelos propulsa

Automóvil

Máquina destinada a producirmovimiento a expensas de otrafuente de energía.

Motor

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Máquina que transforma la energíaquímica del combustible en calor y deéste a energía mecánica.

Máquina de Nicolas Joseph Cugnot (1769)

Motor de Combustión Interna

Daimler en 1885 construyó la primera

motocicleta del mundo dotada de uno de

sus motores.

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Funcionamiento del motor encendido por chispa

Estos motores utilizan el ciclo Otto como principio de operación

pueden utilizar gasolina, gas LP, gas natural, alcohol (metanol y

etanol) mezclas gasolina alcohol (gashol) M85 y E85 entre otros.

Motores encendido por Chispa

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Admisión

Compresión

Combustión

Expansión o carrera de Potencia

Rechazo de calor

Escape

Ciclo de 4 tiempos

ADMISIÓN

Pistón PMS-PMI, Va Abierta,

Ve cerrada, Entrada de la mezcla aire combustible

Ve

PMS

PMI

Va

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COMPRESIÓN:

Pistón PMI-PMS, Va cerrada,

Ve cerrada, Compresión de la mezcla aire combustible

PMS

PMI

COMBUSTIÓN:

Pistón PMS-PMS,

Va Cerrada,

Ve cerrada.

Encendido de la mezcla aire combustible por medio de una chispa

PMS

PMI

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EXPANSIÓN O CARRERA DE POTENCIA:

Pistón PMS-PMI,

Va Cerrada,

Ve cerrada,

El pistón se desplaza generando potencia

PMS

PMI

RECHAZO DE CALOR:

Pistón PMI-PMI,

Va Cerrada,

Ve cerrada

Se enfrían los gases producto de la combustión

PMS

PMI

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ESCAPE:

Pistón: PMI-PMS, Va Cerrada,

Ve Abierta, Salida de los gases productos de la combustión

PMS

PMI

ADMISIÓNESCAPECOMPRESIÓN

EXPANSIÓN

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DESPLAZAMIENTO

VD = V1 - V2

V1 Volumen del cilindro

V2 Volumen de la cámara de combustión

PMS

PMI

VaVe

V2

V1

El desplazamiento se mide en unidades de volumen:

litros, centímetros cúbicos o pulgadas cúbicas,

A mayor desplazamiento, más potencia generada y por lo tanto mayor consumo de combustible

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PMS

PMI

VaVe

V2

V1

EFICIENCIA DEL MOTOR

Mientras mayor sea la relación de compresión

más eficiente es el vehículo

n = 1.3 (índice politrópico)

6 < Rc < 11.5

PMS

PMI

VaVe

V2

V1

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El movimiento alternativo del pistón se transforma en movimiento de rotación en el cigüeñal, el cual

es enviado a la transmisión, después al diferencial (transeje) y finalmente a las ruedas

Sistema de Combustible

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• Objetivo:

• Proporcionar la mezcla adecuada de aire y combustible al motor para diferentes condiciones de operación (carga y velocidad)

• Favorecer el mezclado entre el combustible y el aire

SISTEMA DE COMBUSTIBLESistema de Combustible

Sistema de Inyección multipuntos

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• 1.- Tener bajo nivel de combustible en el tanque (menos de 1/4)

ACCIONES QUE AFECTAN NEGATIVAMENTE AL

MOTOR (POR EL SISTEMA DE COMBUSTIBLE)

• 2.- Contaminación del combustible (con agua)

• 3.- Utilizar aditivos no compatibles con los combustibles

• 4.- Modificar las propiedades de los combustibles

• 5.- Quitar el filtro de aire

Acciones que afectan negativamente al motor

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6.- Acelerar el motor antes de “apagarlo”

7.- Acelerar el motor para arrancarlo

8.- Acelerar el motor para calentarlo

9.- Desarmar partes del sistema

10.- Alargar los periodos de cambio del filtro de

combustible

11.- No purgar los tanques de diésel

12.- No usar el tapón del tanque original

Elemento que produce un movimiento

tiene:

• magnitud (tamaño)

• dirección (vertical horizontal)

• sentido (izquierda-derecha)

Fuerza

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Aplicación de la fuerza

d

F

F Fuerza (newtons)

d Distancia (metros)

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Fuerza necesaria para mover una masa de 1 kg provocando una aceleración de 1 m/s2

1 kg

1 Newton

a = 1m/s2

1 kg

Newton

d = 5 m

F = 10 N

F = 10 N

d = 5 m W = 10 x 5 = 50 Nm

La fuerza multiplicada por la distancia, es el trabajorealizado por dicha fuerza y se mide en Newton-metro

Trabajo

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Fuerza multiplicada por la distancia

(brazo de palanca) se mide en Nm y

produce un movimiento de

rotaciónd

F

Torque o par motor:

Del torque depende la capacidad de carga

del vehículo

A mayor torque más capacidad pero

menos velocidad del vehículo

d

F

Torque o par motor:

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Si se aumenta la fuerza o el brazo de palanca aplicado, se aumenta el torque

FF

F

Es el trabajo realizado entre el tiempo y se mide en Watts o en HP

1 HP = 746 Watts

Trabajo

Potencia = -----------Tiempo

100 100 100 100 100 100 100 465

Potencia

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76 kg

1 m

1 seg

1 HP es la energía

necesaria para levantar un cuerpo de

76 kg un metro en un

segundo

Conducción Técnica Económica

Consumo específico de combustible (BSFC)

Cantidad de combustible consumido porunidad de potencia demandada en un tiempodeterminado

grBSFC = __________

BHP hr

Consumo Específico de combustible

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El consumo de combustible depende de:

Potencia demandada al motor

Tiempo de operación

Velocidad con la que se mueve el vehículo

Las revoluciones de giro del motor

Consumo de combustible

25-30%

25-30%

100%

40-50%

10-20%

20-35%

5-10%

30-40%

Escape

Enfriamiento

Auxiliares

Llantas

Transmisión

Motor

Distribución del combustible

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Elementos que intervienen en la velocidad de un vehículo

Motor TransmisiónDiferencial o

transejeLlanta

Elementos

.

• Alta velocidad de las unidades

• Sobrecarga de los vehículos

• Abuso del vehículo (sobre-revolución del motor)

• Falta de mantenimiento

Causas que provocan sobreconsumo de combustible

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• Fallas mecánicas

• Elementos climáticos (baja o alta temperatura, etc.)

• Falta de capacitación del operador en el manejo de las unidades

Causas que provocan sobreconsumo de combustible

• Actitud del operador • Estrés en la actividad• Tráfico intenso• Manifestaciones• Condiciones del camino (baches, topes, etc.)• Presión de los neumáticos• Condiciones de alineación y balanceo

Otras causas que provocan sobreconsumo de combustible

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• Velocidad en el manejo de la unidad

• Arranque y paro del vehículo

• Periodo de calentamiento del motor

• Cambio de velocidades

• Revoluciones del motor

• Cortesía en el manejo

• Manejo a la defensiva

Causas que afectan el consumo de combustible en la operación del vehículo

VELOCIDAD DE MANEJO DE LA UNIDAD

• Si manejo a 100 km/h, contra 90 km/h usa de un 10 a 20% mas de combustible.

• Tiene mayor desgaste de llantas (de un 10 a un 25% más) y de motor (25% más).

• La posibilidad de tener un accidente se incrementa

Velocidad de manejo de la unidad

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ARRANQUE Y PARO DE LA UNIDAD

Al arrancar su vehículo no lo acelere para “calentarlo” ésto puede provocar:

• Mayor desgaste de los cilindros y anillos.

• Dilución de la película de aceite provocando mayordesgaste.

• Paso de combustible al convertidor catalítico ydañarlo.

Arranque y paro de la unidad

ARRANQUE Y PARO DE LA UNIDAD

Al parar su vehículo no “apague” el motorinmediatamente porque puede provocar:

• La película protectora de aceite lubricante estará muycaliente y puede dañar las superficies con las que tienecontacto

• La cabeza del cilindro y el múltiple de escape puedendañarse

• El turbocargador puede dañarse

Arranque y paro de la unidad

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El operar un motor en marcha mínima o ralentí es una práctica innecesaria y costosa

• Una hora de operación en marcha mínima equivale amanejar 3 o 4 horas a velocidad crucero en carretera

• Puede provocar la carbonización de las cabezas delos pistones, inyectores, válvulas y reducir la potenciade salida

La marcha mínima (Ralentí)

• Realice los cambios cortos de velocidad.

• Trate de manejar en las últimas relaciones de caja.

• No mantenga una relación de caja demasiado tiempo.

• Acelere de manera progresiva.

• Al hacer cambios de velocidad no pise a fondo el

acelerador.

• Trate de mantener una velocidad constante.

Reglas de manejo Técnico Económico

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• Al subir una cuesta escoja la mejor relación de caja y

acelere de manera progresiva.

• Mantenga su distancia del vehículo de adelante.

• Deje de acelerar para bajar su velocidad.

• Aproveche la inercia de su vehículo.

• Opere en el rango óptimo de revoluciones de su

motor o a las velocidades legalmente permitidas.

Reglas de manejo Técnico Económico

Cómo debe pasar corriente:

+_

+_

No debe haber contacto físico entre ellos

Ambos vehículos deben estar “apagados”

Conectar ambos polos positivos de las dos baterías

Descargada

Cargada

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+_

+_

Conectar el polo negativo de la batería cargada a alguna parte metálica del motor (monoblock)

Encender el motor del vehículo con la batería descargada (no más de 15 seg.)

Descargada

Cargada

Cómo debe pasar corriente:

+_

+_

Desconectar los cables en orden inverso

Primero el negativo

Después el positivo

Mantener encendido el motor durante 20 minutos (el vehículo puede desplazarse en este tiempo)

Descargada

Cargada

Cómo debe pasar corriente:

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La aplicación de la Física está en todas las Ingenierías

¡Muchas gracias por su atención!

M en I Armando Maldonado Susano

[email protected]