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El encendido. Para producir la chispa (arco voltaico) en la bujía se utiliza un sistema de encendido compuesto por: un ruptor o "platinos", un condensador, la bobina de alta tensión y la batería de 12 voltios. La bobina es un transformador que tiene un bobinado de alambre grueso con pocas espiras denominado primario y esta conectado en serie en el ruptor (que actúa como un interruptor) y la batería. Otro bobinado de alambre muy fino y con muchas espiras llamado secundario se encuentra conectado a la bujía, ambos bobinados están arrollados a un núcleo de hierro. El funcionamiento es el siguiente: el ruptor es abierto y cerrado por una leva accionada por el motor, cuando se cierra circula corriente por el primario y se produce un campo magnético, cuando el ruptor abre se extingue rápidamente el campo y se induce en el secundario una corriente muy elevada (35000 voltios), denominada sobre tensión de ruptura, generando la chispa en la bujía. El ruptor esta conectado en paralelo con un condensador de absorción para eliminar a la chispa que se produce con los contactos del mismo. Cuando el motor tiene varios cilindros es necesario distribuir la chispa por cada bujía según el orden de encendido y esta función la cumple el distribuidor, que aloja el ruptor y también cuenta con dispositivos mecánicos para adelantar o atrasar el salto de la chispa según el régimen de funcionamiento del motor. El encendido electrónico. En los modernos sistemas de encendido, el ruptor o platinos se reemplaza por el captor, que se trata de un sensor que produce una señal eléctrica cuando el pistón llega a su punto muerto superior. La señal respectiva es amplificada electrónicamente por el modulo de encendido y enviada a la bobina de alta tensión. La bobina es igual a la utilizada por el encendido convencional pero con una relación de espiras en sus arrollamientos diferente y sellada en platico (bobina seca). El encendido electrónico no presenta el problema del desgaste de contactos y de inercia a elevadas velocidades. Actualmente se elimina el distribuidor para la reparación de la chispa, produciendo el salto de la misma en todas las bujías al mismo tiempo, sistema conocido como a chispa perdida. Los sistemas mecánicos para el avance o retraso de la chispa incorporados en el distribuidor son también reemplazados electrónicamente. Atención: nunca se debe manipular un sistema de encendido electrónico en funcionamiento, por el riesgo de recibir una descarga mortal. El arranque. Para iniciar el ciclo de trabajo del motor, es necesario el arranque del mismo mediante una fuente externa de energía, que en la práctica corresponde a un motor de corriente continua. Este pequeño motor posee en su eje un piñón corredizo, a los efectos de engranar con una corono solidaria al volante de inercia. El piñón es engranado por la acción de un electroimán impulsor, que también es activado por la llave de contacto. Como se requiere un elevado par de arranque, este motor eléctrico toma de la batería de 12 voltios una corriente muy alta (más de 300 amperios) produciendo la descarga de la batería en forma rápida, si se prolonga el tiempo del arranque.
El motor otto de 4 tiempos. El motor de combustión interna es una maquina que transforma la energía calórica de un combustible al quemarse, la energía mecánica y finalmente en trabajo mecánico útil. Un motor consiste básicamente en un pisto o embolo que se desplaza con movimiento rectilíneo alternativo, dentro de un cilindro o camisa. El movimiento rectilíneo es transformado en circular por medio de una biela acoplada a un cigüeñal (Mecanismo biela-manivela). El movimiento del pistón se realiza entre dos posiciones: La superior (Punto muerto superior) y la inferior (Punto muerto inferior), determinando la carrera. El volumen barrido por dicha carrera dentro del cilindro se denomina cilindrada. En la parte superior del cilindro se encuentra la válvula de admisión de la mezcla aire-combustible, la válvula de escape de los gases quemados durante la combustión y la bujía que produce el encendido de la mezcla. El motor otto de 4 tiempos, funciona de acuerdo al siguiente siclo de trabajo, que lo realiza en 2 vueltas completas del cigüeñal. 1° Tiempo-Admisión: Estando el pistón en el punto muerto superior, se le da arranque al motor por medio de un motor eléctrico (Burro o servo de arranque) y baja hasta el punto muerto inferior, durante esta operación se abre la válvula de admisión y se aspira la mezcla aire-combustible. 2° Tiempo-Compresión: Se cierra la válvula de admisión y el pistón, por la inercia de un volante solidario al cigüeñal, comprime la mezcla hasta el punto muerto superior, la mezcla queda reducida a un volumen denominado cámara de combustión. 3° Tiempo-Expansión: La bujía produce una chispa eléctrica que enciende la mezcla aire-combustible, originándose la combustión. Los gases calientes generan presión y el pistón es empujado al punto muerto inferior, determinando la carrera motriz y el motor genera trabajo mecánico. 4° Tiempo-Escape: Por acción de la inercia del volante solidario al cigüeñal, el pistón sube nuevamente hacia el punto muerto superior para el barrido de los gases quemados. Al comienzo de esta etapa se produce la apertura de la válvula de escape y se eliminan los gases por los conductos de escape. El block motor El block motor es el cuerpo del motor donde se alojan todos sus órganos o piezas constitutivas y soporta las solicitaciones mecánicas, dentro del mismo se encuentran las camisas o cilindros con los pistones o bielas. En la parte inferior se aloja el cigüeñal cerrado por una tapa llamada cárter, que cumple la función de deposito de aceite para la lubricación del motor. En la parte superior se encuentra la tapa de cilindro, construida en aleación de aluminio para aumentar la conducción del calor y su disipación (Porque es la zona más caliente del motor). En esta pieza se ubican las válvulas de admisión y escape, la bujía y los mecanismos de distribución que accionan las correspondientes válvulas. Los pistones disponen de aros en su parte superior, para asegurar un cierre hermético contra las paredes internas del cilindro, el aro inferior es diferente y se denomina rasca-aceite y cumple la función de limpiar el exceso de lubricante en el conjunto pistón-cilindro. Tanto el cigüeñal como las bielas se apoyan por medio de cojinetes, que son piezas fabricadas en aleaciones no ferrosas y disminuyen el rozamiento en los puntos de movimiento, estas partes trabajan con lubricante permanente. La distribución. Es el mecanismo destinado al accionamiento de las válvulas, la pieza fundamental es el árbol de levas que es movido por el cigüeñal, por intermedio de un sistema de poleas y correa dentada. Las levas accionan las válvulas por medio de las varillas de empuje y los balancines, pero en los motores modernos el árbol de levas se ubica en la tapa de cilindros (Árbol de levas a la cabeza) y acciona las válvulas en forma directa. En la practica, las válvulas se abren y se cierran antes o después de los puntos muertos superior e inferior, para mejorar el rendimiento del motor. Apertura de la válvula de admisión: Antes del punto muerto superior. Cierre de la válvula de admisión: Después del punto muerto inferior. Apertura de la válvula de escape: Antes del punto muerto inferior. Cierre de la válvula de escape: Después del punto muerto superior. A efecto de reducir los tiempos de llenado y vaciado de cámara, se dispone muchas veces de mas de 2 válvulas.
EQUILIBRIO TÉRMICO. Solo mediante un argumento basado en el equilibrio térmico se puede introducir el concepto de temperatura en física. El principio de equilibrio térmico establece que si dos cuerpos que tienen temperaturas diferentes se encuentran dentro de un recipiente aislado, luego de un tiempo suficiente, los cuerpos tendrán la misma temperatura. La temperatura es una magnitud escalar que es una propiedad de todos los sistemas termodinámicos en equilibrio. Dos sistemas están en equilibrio si, y solo si, sus temperaturas son iguales.Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio entre si. Esta característica permite construir un dispositivo, el termómetro adquiere la misma temperatura del objeto cuya temperatura se quiere medir. Por lo tanto, un termómetro es un dispositivo capaz de dar una indicación de su propia temperatura. Cualquier propiedad de una sustancia que varié con la temperatura puede ser la base de un termómetro. La selección de una de esas propiedades produce un dispositivo sensible o escala de temperatura particular que se define solo para esa propiedad y que no necesariamente concuerda con otras propiedades. PRINCIPIO CERO DE LA TERMODINÁMICA. Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre si. Si tomamos como referencia a un sistema con propiedades bien definidas, todos los sistemas que están en equilibrio térmico con él, comparten con el sistema de referencia un mismo valor de una propiedad (la temperatura) que será la misma para todos ellos e idéntica a la del sistema de referencia. Todo aquello que rodea a un sistema es un medio ambiente. Hay diferencia cualitativas entre los sistemas y el medio ambiente. Cuando se estudia el efecto de una perturbación en el sistema, se considera que esta perturbación tiene un efecto muy pequeño sobre el medio ambiente. Es decir, el estado del medio ambiente tiene una inercia o estabilidad mucho mayor que la del sistema, de tal forma que su respuesta ante perturbaciones esta amortiguada. LAS ESCALAS DE TEMPERATURA. La temperatura se determina midiendo alguna cantidad mecánica, eléctrica, óptica, etc, cuyo valores guardan una correspondencia biunívoca con la temperatura. Generalmente la temperatura de una sustancia no se determina por medidas realizadas directamente sobre la sustancia, si no por medidas sobre un termómetro que se pone en intimo contacto con la sustancia y se supone que adquiere su misma temperatura. Los termómetros basados en la dilatación de un liquido fueron inventados a principio del siglo XVII. Al principio tenían escalas completamente arbitrarias. La conveniencia de normalizar las lecturas se reconoció posteriormente en el mismo siglo y las escalas actuales se idearon durante la primera mitad del siglo XVII. Al difinir las escalas de temperatura actuales, se usaron dos temperaturas fácilmente reproducirles, denominadas puntos fijos: .El punto fijo inferior, es la temperatura de una mezcla de hielo y agua, expuesta al aire a la presión atmosférica normal. .El punto fijo superior, es la temperatura del vapor procedente del agua pura hirviendo a la presión atmosférica normal. La escala de temperatura utilizada en la mayoría de los trabajos científicos es la escala Celsius, en la cual se toman los puntos fijos como 0°C y 100°C. A esta escala se la conoce también como escala centígrada. Otra escala actualmente utilizada es la escala Fahrenheit en donde los puntos fijos son 32°F y 212°F. En la actualidad, los termómetros de uso frecuente en la mayoría de las aplicaciones, aprovechan la dilatación térmica-volumétrica del mercurio liquido, contenido en un deposito, hacia un tubo capilar de vidrio al vació de diámetro interior calibrado. Se determinan y marcan las posiciones externas de la columna liquida en el tubo capilar para las temperaturas de los puntos fijos. La distancia entre las marcas se dividen en 100 partes iguales para la escala Celsius y en 180 para la escala Fahrenheint, obteniendo así los grados individuales. Debido a que existen 100°C y 180°F entre los puntos fijos, se ve que 100°C=180°F y por lo tanto. 1°C= 9/5°F 1°F= 5/9°C Es importante ver que no podemos escribir ecuaciones como 0°C= 32°F o 5°C= 41°F ya que estas ecuaciones no pueden manipularse algebraica mente. Para realizar la conversión de temperatura de una escala a otra procedemos de la siguiente manera. t°C= 5/9.°C/°F.(t°F-32) t°F=9/%.°F/°C.t°C+32°F LAS ESCALAS ABSOLUTAS DE TEMPERATURA. Aunque no existe limite superior de la temperatura, existe un limite natural inferior, denominado cero absoluto. La variación de temperatura de una sustancia están acompañadas de las correspondientes variaciones de energía del movimiento atómico aleatorio denominada energía térmica. Esta energía térmica es finita. Si se extrae todo la energía térmica disponible, el cuerpo ya no puede enfriarse más. El limite de temperatura, denominado cero absoluto, puede determinarse basándose en los trabajos de Lord Kelvin. El cero absoluto tiene el valor: Cero absoluto equivale a -273,15°C o -459,7°F Definimos entonces el cero absoluto como la temperatura de un cuerpo que es incapaz de suministrar energía térmica. La escala absoluta, en la que se miden las temperaturas a partir del cero absoluto en grados Celsius, se conoce con el nombre de escala Kelvin. Es fácil ver que: t°C= tK-273,15K).°C/K tK= (t°C+273,15°C).K/°C Por convención, cuando se trabaja en la escala kelvin, se omite el símbolo de grados. Las diferencias de temperatura en la escala Kelvin son las mismas que en la escala Celsius. Una escala absoluta que utiliza grados del tamaño del Fahrenheit, utilizada en ingeniería, se conoce como escala Rankin. Para convertir de la escala Farhrenheit a la escala Rankin, se procede como sigue: t°R= (t°F+460°F).°R/°F t°F= (t°R-460°R).°F/°R