Introduccin

Reconocimiento general de motores a combustin interna Informe 1

Informe 1

RECONOCIMIENTO GENERAL DE MOTORES

A COMBUSTIN INTERNA

Introduccin

Desde que se dieron los primeros indicios de la aplicacin de motores de combustin interna, a la poca actual, vemos que el desarrollo se ha venido centrando en el perfeccionamiento de las industrias para producir ms y mejores motores, e igualmente se ha venido desarrollando paralelamente materiales, lubricantes, procesos de fabricacin e igualmente modificaciones al funcionamiento, que si bien lo son, hasta ahora nunca ha tocado la forma como transcurre el ciclo de funcionamiento.

El diseo propuesto hace mas de 115 aos por el Seor FEDERICO AUGUSTO OTTO se ha depurado a tal punto que se ha llegado al limite de los rendimientos mecnico y cualitativo; todo esto producto de ingeniosos destellos creativos y muchsimas horas de labor. Aun as el rendimiento orgnico del conjunto apenas si alcanza un incipiente cuarenta por ciento. Claro que recordando el quince por ciento de rendimiento de la maquina a vapor, notamos un gran avance. En este informe daremos un paseo por la introduccin terica que tiene este motor, reconoceremos las componentes de un motor a combustin interna, y adems verificaremos el estado de funcionamiento, detectando posibles fallas, utilizando los mtodos:

Compresmetro

VacumetroDescripcin terica de funcionamiento

Los motores de combustin se pueden clasificar segn el modo de realizar el ciclo de trabajo, este puede ser de 2 tiempos o de cuatro tiempos.Un motor de combustin interna convierte una parte del calor producido por la combustin de gasolina o de gas-aceite en trabajo.

Cada cilindro tiene dos vlvulas, la vlvula de admisin A y la de escape E. estas poseen un mecanismo que las abre y las cierra en los momentos adecuados. El movimiento de vaivn del mbolo se transforma en otro de rotacin por una biela y una manivela. El funcionamiento se explica con cuatro fases que se llaman tiempos: 1. tiempo (aspiracin): El pistn baja y hace entrar la mezcla de aire y gasolina preparada por el carburador en la cmara de combustin.

2. tiempo (compresin): El mbolo comprime la mezcla inflamable. Aumenta la temperatura.

3. tiempo (carrera de trabajo): Una chispa de la buja inicia la explosin del gas, la presin aumenta y empuja el pistn hacia abajo. As el gas caliente realiza un trabajo.

4. tiempo (carrera de escape): El pistn empuja los gases de combustin hacia el tubo de escape.

Durante dos revoluciones slo hay un acto de trabajo, lo que provoca vibraciones fuertes. Para reducir stas, un motor normalmente tiene varios cilindros, con las carreras de trabajo bien repartidas. Este proceso se puede observar mejor en el siguiente esquema:

Descripcin genrica del ciclo terico de un motor Otto En la siguiente figura vemos el ciclo terico de un motor Otto en un diagrama . El motor se caracteriza por aspirar una mezcla aire-combustible (tpicamente gasolina dispersa en aire). El motor Otto es un motor alternativo. Esto quiere decir que se trata de un sistema pistn-cilindro con vlvulas de admisin y vlvulas de escape.

Describiremos el ciclo Otto de 4 tiempos. Este inicialmente es el ciclo terico. Posteriormente veremos las diferencias que existen en un ciclo real. Las diferentes evoluciones que componen el ciclo son:

Admisin: evolucin 0-1. El pistn se desplaza desde el PMS (punto muerto superior) al PMI (punto muerto inferior). La vlvula de admisin, VA se encuentra abierta. El pistn realiza una carrera completa. El cilindro se llena con mezcla aire/combustible. Al final de la admisin (en el PMI) se cierra la VA. El llenado del cilindro requiere un trabajo negativo. Compresin: evolucin 1-2. Con las dos vlvulas cerradas (VA y vlvula de escape, VE), el pistn se desplaza desde el PMI al PMS. Se realiza una carrera completa. Se comprime la mezcla aire/combustible. En principio esta compresin es adiabtica. La compresin requiere trabajo negativo. Encendido: en teora este es un instante (evolucin 2-3). Cuando el pistn llega al PMS, se enciende la chispa en la buja y se quema la mezcla en la cmara de combustin, aumentando la presin de 2 a 3.

Este es un punto clave en el comportamiento real del ciclo, lo cual lo veremos ms adelante.

Trabajo: evolucin 3-4. Con las dos vlvulas cerradas el pistn se desplaza desde el PMS al PMI. Se realiza una carrera completa. En principio esta evolucin es adiabtica. La evolucin genera trabajo positivo. De hecho es la nica evolucin del total del ciclo en que se genera trabajo positivo al exterior. Ap. Vlvula de Escape: evolucin 4-1. En teora esta cada de presin de 4 a 1 es instantnea y ocurre cuando se abre la vlvula de escape. Escape: evolucin 1-0. El pistn se desplaza desde el PMI al PMS. Se realiza una carrera completa (la VE est abierta y la VA se encuentra cerrada). En principio la presin dentro del cilindro es igual a la atmosfrica, por lo cual el trabajo requerido es cero. Cada carrera completa corresponde a media vuelta del cigeal. Por lo tanto para realizar el ciclo completo se requieren dos revoluciones completas en el motor de cuatro tiempos. Un aspecto importante que podemos nombrar es la potencia indicada del motor, la potencia efectiva, que es la disponible en el eje del cigeal, ser la diferencia entre la potencia indicada y la potencia absorbida por las perdidas mecnicas. La formula para calcularla es:

Ciclo real del motor OttoPara el ciclo real del motor Otto, se debe considerar los diferentes tipos perdidas en el proceso del ciclo, estos pueden ser perdidas en calor en las paredes, la no instantaneidad de las aperturas y cierres de las vlvulas (Ya que es imposible), lo cual produce una perdida de trabajo til, combustin no instantnea y perdidas por bombeo, debida a rozamiento del fluido, entre otras.

De estas consideraciones se puede extraer un diagrama de distribucin del motor el cual se muestra a continuacin

Diagrama de distribucin

Cilindrada del motor:

Una cilindrada es el volumen que es desplazado por el mbolo tras una carrera, esto puede ser en la fase de compresin o admisin. Note adems que esta individualiza los motores segn su volumen. Est dada por el rea, el nmero de cilindros y de la presin de la carrera:

Se debe considerar que la potencia depende directamente del volumen de la cilindrada, segn la siguiente ecuacin:

Prueba de presin en un MCI:

Esta prueba se aplica con la utilizacin de un compresmetro, en cada uno de los cilindros, para comprobar que se encuentran trabajando en buen estado, de forma equilibrada. Existe un valor terico entregado por el fabricante, y es en base a este de donde se sacan las conclusiones de la condicin de operacin. Si la presin medida es menor que el dato tcnico, se puede atribuir a fugas en las vlvulas, anillos o empaquetadura de culata, por el contrario, si la presin medida es mayor que el dato tcnico, esto se puede deber a una posible rectificacin de cilindros, rebaje de culata o de la presencia de carbonilla, esta ultima es capaz de producir autoencendido en un vehiculo despus de sacar las llaves, debido a sus partculas incandescentes.Prueba de vaci en un MCI:

La prueba de vaco se encarga de verificar un funcionamiento normal del MCI, si su rango de funcionamiento esta entre 16 y 21 de mercurio, entonces el motor se encuentra realizando un correcto funcionamiento, esto es debido a la naturaleza de trabajo del motor, basado en la diferencia de presiones.En el desarrollo del laboratorio, se ocupo un motor Chevrolet Modelo 235, para la medida de presin de compresin, se siguieron los siguientes pasos:1. Se pone el motor en funcionamiento para que este tome la temperatura de trabajo y generar un sello lubricante entre pistn y cilindros.2. Se detiene el motor y se retiran todas las bujas.3. Se observa el sentido de giro del rotor del distribuidor

4. Se inserta el Compresmetro en la primera buja

5. Se da arranque al motor, acelerando a fondo, se cuentan los ciclos en que se mantiene la medida.6. Se repiten los pasos 4 y 5 para las otras bujas.

Terminadas las medidas a las 6 bujas se deben reconectar al distribuidor segn el orden de encendido entregado por el fabricante o sea, 1 -5 -3 -6 -2 -4. Este orden se considera para evitar el deterioro de la mquina producida al accionar los ms prximos de manera continua, es por esto que se recomienda este orden de conexin.Pasos a seguir para la medicin del vaco

1. Se detiene el motor por un tiempo.

2. Se conecta el vacumetro al mltiple de admisin.

3. Se procede a acelerar lentamente para obtener una medida clara.Segn las 2 pruebas anteriores, obtenemos la siguiente tabla de valores:

Cilindros123456

Presin de Compresin dato Terico135135135135135135Valores

nominales

Presin de Compresin dato Medido148145140148142145+- 10 PSI

Vaco en el mltiple de admisin20 de Hg16-21 Hg

ConclusionesLos procesos de combustin liberan energa, casi siempre en forma de calor. La forma ms comn de aprovechar esta energa es el motor de combustin interna que es un tipo de mquina que obtiene energa mecnica directamente de la energa qumica producida por un combustible que arde dentro de una cmara de combustin.De la tabla podemos ver un delta de variacin de la presin entre los cilindros 1 y 3, que es de un rango de 8 PSI, lo cual es permitido debido a los limites considerados por el fabricante.

Se ve que la Pc medida es mayor que la entregada por el fabricante, de lo visto anteriormente, se puede concluir que:

1. El motor est ajustado.

2. Presenta una rectificacin de culata.

3. Estamos en presencia de carbonilla.Pero como se tiene el dato que el motor no ha sido ni ajustado ni posee una rectificacin de culata, podemos inferir que estamos en presencia de carbonilla.La medida de vaco en el motor es 20 Hg la cual es aceptable, aunque es muy cercana a la cota superior, no presenta mayores riesgos en su funcionamiento.Donde:

A: rea del mbolo.

L: Carrera (Presin).

Z: N de cilindros

Ni: Potencia Indicada.

Pmi: Presin media indicada.

RCA=Retraso cierre de admisin

RCE= Retraso cierre de escape

AAA= Avance de la apertura de admisin

AAE= Avance de la apertura de escape

Nombre: Alan Leyton O

Profesor: Plcido Riquelme.

Grupo: 1

Fecha experiencia: 23 de Agosto 2007

Fecha de entrega: 30 de Agosto 2007

Universidad de Santiago de Chile

Pg.1 Ingeniera Ejecucin Elctrica

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