3. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA 3.1 INTRODUCCIÓN. 3.2 ZONAS Y ELEMENTOS BÁSICOS. 3.3 FUNCIONAMIENTO. 3.4 CLASIFICACIÓN. Los motores de combustión interna son sistemas que convierten, internamente, la energía química de un combustible, en energía mecánica de rotación de un eje denominado cigüeñal, cuyo elemento terminal es una rueda denominada volante de inercia. En un motor de combustión interna es necesario diferenciar las siguientes zonas básicas: a) Culata. Es la zona superior del motor, por la cual entra el aire filtrado y el combustible al mismo, a través de una serie de mecanismos instalados en esa zona. 1
b) Bloque. Es la zona intermedia del motor, que contiene los cilindros dentro de los cuales se deslizan los pistones, que son los elementos que convierten la fuerza de los gases en rotación del cigueñal. c) Cárter. Es la zona inferior del motor que contiene un depósito de aceite para lubricación de todos los elementos del motor. En estas tres (3) zonas van instalados los siguientes elementos: cigüeñal bielas pistones inyectores válvulas de admisión válvulas de escape árbol de levas bomba de agua 2
bomba de aceite ventilador radiador La descripción del funcionamiento de un motor de combustión interna, tipo Diesel, puede hacerse describiendo los cuatro movimientos de cada pistón dentro de su cilindro así: a) Admisión. Imaginemos inicialmente el pistón en el punto máximo superior dentro de un cilindro, (punto muerto superior-pms), con las válvulas de admisión y de escape completamente cerradas. Seguidamente el pistón empieza a bajar e inmediatamente se abre la válvula de admisión. Cuando el pistón llega al punto máximo inferior, (punto muerto inferior-pmi), se ha llenado completamente de aire el cilindro y se cierra la válvula de admisión. Se ha cumplido la fase o carrera de admisión. b) Compresión. A continuación el pistón comienza a subir comprimiendo progresivamente el aire, manteniendo las dos válvulas cerradas, hasta llegar nuevamente al pms 3
donde se alcanza el máximo nivel de compresión del aire. Se ha cumplido la fase o carrera de compresión. c) Combustión. Inmediatamente terminada la compresión, penetra, a través de un inyector, un chorro dosificado de combustible diesel que al entrar en contacto con el aire comprimido y caliente produce un autoencendido de esa mezcla. Manteniendo las dos válvulas cerradas, el pistón empieza a bajar por la fuerza inducida por la expansión de los gases, hasta que llega al pmi donde termina su única fase o carrera productiva o sea la de combustión. d) Escape. Al terminar la combustión se abre, inmediatamente, la válvula de escape y empieza el pistón nuevamente a subir barriendo los gases quemados y limpiando el cilindro hasta llegar al pms cumpliéndose, en esta forma, la fase o carrera de escape. Inmediatamente se abre nuevamente la válvula de admisión y se inicia otro ciclo. 4
Tarea: Hacer una descripción similar a la anterior para describir el funcionamiento del motor de gasolina. Los motores de combustión interna, utilizados en la maquinaria de construcción de carreteras, se pueden clasificar desde los siguientes puntos de vista: a) Según el sistema de refrigeración: enfriados por agua enfriados por aire b) Según el combustible utilizado: de gasolina diesel kerosene c) según el funcionamiento: de cuatro tiempos de dos tiempos d) Según la disposición de los cilindros: en línea verticales en línea oblicuos en v 5
horizontales alternos e) Según la disposición de las válvulas: de válvulas en la culata de válvulas en el bloque mixtos f) Según la compresión: de baja compresión como los de kerosene de mediana compresión como los de gasolina de alta compresión como los diesel g) Según la velocidad de rotación de baja velocidad (menos de 2000 rpm) de mediana velocidad (entre 2000 y 3000 rpm) de alta velocidad (más de 3000 rpm) h) Según el sistema de alimentación de aire: de aspiración natural turbocargados o sobrealimentados i) Según el sistema de encendido: por chispa (producida por bujías) autoignición (diesel) 6
3.5 DIFERENCIAS ENTRE UN MOTOR DIESEL Y UNO DE GASOLINA. Las principales diferencias entre un motor diesel y uno de gasolina son las siguientes: a) Los motores diesel son más eficientes que los de gasolina. La eficiencia de los motores diesel es del orden del 35% y la de los motores de gasolina del orden del 27%. b) Para desarrollar la misma potencia, los motores diesel consumen menos combustible que los de gasolina (aproximadamente un 25% menos de combustible). c) los motores diesel son más voluminosos y pesados que los de gasolina y por lo tanto son más costosos. d) a nivel mundial, el combustible diesel es más barato que la gasolina. e) los gases generados por el motor diesel son menos nocivos que los emitidos por el motor de gasolina. f) el combustible diesel es menos volátil que la gasolina y por lo tanto es menos riesgoso en relación con la propagación de incendios. 7