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MOTORES DE CICLO OTTO
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INTRODUCCIÓNLos motores térmicos son máquinas que
transforman la energía calorífica en energía mecánica.
La energía calorífica es obtenida directamente de la combustión de combustibles líquidos y gaseosos.
La combustión se lleva a cabo dentro del motor y está constituida por la mezcla de aire (oxígeno) y el combustible (gasolina, diesel, GNV, GLP.
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Clasificación de los motores térmicos
Ciclo Otto o de encendido por chispa
Ciclo Diesel o de encendido por compresión.
Principios de funcionamiento diferentes, sus esquemas y nomenclaturas son semejantes.
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Partes principales de un motor térmico
El cilindro: Dentro del cual se mueve el pistón.La culata: constituye la parte superior del cilindro, al cual cierradejando un volumen comprendido entre ella y el pistón a la cual se ledenomina cámara de combustión.El pistón: dotado de segmentos queImpiden la fuga de gas entre él y elcilindro. Transmite el empuje de losgases de la combustión a la biela y ésta a su vez al cigüeñal.Válvulas de admisión y escape: abren y cierran el cilindroPermitiendo que los gases frescos y quemados ingresen y salgan.
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Terminología universal de las partes de un cilindro
Punto Muerto Superior (PMS): Posición del pistón más próxima a la culata.
Punto Muerto Inferior: Posición del pistón más alejada a la culata.
Calibre: Diámetro interior del cilindro (mm)
Carrera: Distancia entre el PMS y el PMI.
Volumen total del cilindro (V1): Espacio entre la culata y el pistón cuando éste se encuentra en el PMI (cm3).
Volumen de cámara de combustión (V2): Espacio entre la culata y el pistón cuando éste se encuentra en el PMS (cm3)
Cilindrada (V2-V1): Es generada por el movimiento del cilindro (recorrido) desde el PMS al PMI (cm3)
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Relación de compresión (r): La relación entre el volumen total del cilindro V1 y volumen de la cámara de combustión V2.
2
1
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DEFINICIÓNEl motor de ciclo Otto se caracteriza por aspirar una mezcla aire-combustible (normalmente gasolina dispersa en aire). El motor Otto es un motor alternativo. Esto quiere decir de que se trata de un sistema pistón-cilindro con válvulas de admisión y de escape para controlar el flujo de mezcla que entra y sale del cilindro en el caso del motor de cuatro tiempos.
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MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
Los motores de cuatro tiempos (admisión, compresión, combustión y expulsión), realizando la admisión de la mezcla y la expulsión de los gases mediante válvulas.Los tiempos realizados por estos motores son los siguientes:– 1º El pistón se desplaza hasta el PMI, produciendo una depresión en el
cilindro, y la válvula de admisión se abre, permitiendo que se aspire la mezcla de combustible y aire hacia el cuerpo del cilindro.
– 2º Las válvulas permanecen cerradas mientras el pistón se mueve hacia el PMS, comprimiendo la mezcla. Cuando el pistón llega al PMS, la bujía produce la chispa y se produce la combustión de la mezcla.
– 3º Se produce la combustión de la mezcla, liberando una energía que provoca la expansión de los gases y el movimiento del pistón hacia el PMI, el cual transmite este movimiento a la biela, y esta al cigüeñal, desde el que se transmite el movimiento a las ruedas del vehiculo mediante distintos sistemas, como puede ser el diferencial y las juntas homocinéticas.
– 4º Se abre la válvula de escape y el pistón se mueve hacia el PMS, expulsando los gases producidos durante la combustión y quedando preparado para empezar de nuevo el ciclo.
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MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores, entre otros, la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración.En general, la eficiencia de un motor de este tipo depende de la relación de compresión, proporción entre los volúmenes máximo y mínimo de la cámara de combustión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano.
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MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
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Ciclo de Otto ideal
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FÓRMULAS
Calor de entrada: qent = u3 – u2
Calor de salida: qsal = u4 – u1
Eficiencia del ciclo Otto:
ent
sal
ent
netoterOtto q
qqW
n 1
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Aplicación: Un ciclo Otto ideal tiene una relación de compresión de 9. Antes de llevarse a cabo el proceso de compresión el aire se encuentra a 120 kPa y 22 ºC y se transfieren 1000 kJ/kg de calor se transfieren al aire durante el proceso de adición de calor (combustión) . Determine:
A) La T y P máximas que ocurren durante el ciclo.
La salida de trabajo neto.
La eficiencia térmica del ciclo.