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motores: DIESEL, ELECTRICO, COMBUSTION INTERNAALUMNO: GONZALEZ ALEXIS EMMANUELESPACIO: TECNOLOGIAPROFESORA: AÑO: 2 DIVISION: BINTRODUCCIONMOTOR DIESELHistoriaFue inventado y patentado por el alemán Rudolf Diesel en 1892, del cual deriva su nombre. Fue diseñado inicialmente y presentado en laferia internacional de 1900 en París como el primer motor para "biocombustible", como aceite puro de palma o de coco. Diesel también reivindicó en su patente el uso de polvo de carbón como combustible, aunque no se utiliza por lo abrasivo que es. El motor diésel existe tanto en el ciclo de 4 tiempos (4T - aplicaciones de vehículos terrestres por carretera como automóviles, camiones y autobuses) como de 2 tiempos (2T - grandes motores de tracción ferroviaria, de propulsión naval, y algunos camiones y autobuses en EE.UU.).COMBUSTION INTERNAHistoriaLos primeros motores de combustión interna alternativos de gasolina que sentaron las bases de los que conocemos hoy fueron construidos casi a la vez por Karl Benz y Gottlieb Daimler.Los intentos anteriores de motores de combustión interna no tenían la fase de compresión, sino que funcionaban con una mezcla de aire y combustible aspirada o soplada dentro durante la primera parte del movimiento del sistema. La distinción más significativa entre los motores de combustión interna modernos y los diseños antiguos es el uso de la compresión.ELECTRICOFaraday, Michael (1791-1867),fue el que descubrió el principio de el motor eléctrico el descubrió la inducción. Inducción es la generación de una corriente eléctrica en un conductor en movimiento en el interior de un campo magnético físico. Apartir de ese descubrimiento se potencio el estudio sobre la electrónica. Para calcular la inducción magnetica se tiene que aplicar esta formula.ELECTRICOFuncionamientoLas escobillas comunican la electricidad sobre el conmutador, y éste al del cable de cobre que genera un campo magnético. Que hace que el un lado del imán atraiga a la bobina de un lado y al mismo tiempo lo repela del otro. Cuando se tendría que quedar quieta, el conmutador hace que el flujo de la corriente sea el contrario con lo que la bobina que era atraída pasa a ser repelida y la que era repelida pasa a ser atraída.Regla de la mano derecha:Se colocan los dedos pulgar, índice y medio de la manoderecha formando un triedro. Cuando los dedos índice ymedio apunten en las direcciones de la intensidad y el campomagnético, respectivamente, el dedo pulgar nos señalará ladirección y sentido de la fuerza. En el centro de la espira ladirección del campo magnético es perpendicular al plano de ésta, y en el sentido que nos señala el avance de un tornillo que gire en el mismo sentido que la corriente en la espira.EXPLICACIÓNUna espira rectangular que mida a x b, es un campomagnético uniforme. Al circular una corriente eléctrica, es sometida a las acciones del campo magnético. La dirección yel sentido de estas fuerzas, pueden saberse aplicando la reglade la mano derecha.Las que actuan sobre los lados a y a son iguales y opuestas y,por tanto, se anulan los efectos. Pero las que actuan sobre loslados b y b', aunque son iguales, no neutralizan sus efectos,sino que son un par de fuerzas, por accióndel cual la espiratiene un movimiento de rotación alrededor de su eje MM'. El movimiento de rotación se detiene en el preciso momento en que el plano de la espira es perpendicular al campo, ya que en este instante las fuerzas F y F' se contrarrestan . Los motores de coriente continua están fabricados para las tensiones normales de linea de 6, 9, 12, 24, 32, 110, 220 y 550.Las velocidades normales a plena carga son:850, 1140, 1725 y 3500 r.p.m. ComponentesImanes, escobillas que van encima del conmutador, hilo de cobre, láminas superpuestas donde va enrollado el hilo, conmutador, eje de metal donde se coloca la bobina de hilo de cobre, carcasa donde se introducen todos los componentes.Descripción• El imán del motor tiene forma de media luna, hay dos imanes uno en cada lado.• Las escobillas están colocadas en la base del motor y son de una mezcla de grafito y cobre, hay dos una de cada polo. Allí es donde hay que conectar la pila.• El hilo de cobre va enrollado sobre unas laminas superpuestas en forma de circulo dividido en tres partes. Todo ello forma el rotor.• Eje de metal de diferentes medidas dependiendo del motor.• La carcasa tiene forma de cilindro.MOTOR DE CORIENTE ALTERNAEl motor de corriente alterna es muy diferente al motor decorriente continua. Hay varios tipos de motores: Motores deinducción, motores síncronos y motores de colector.MOTORES DE INDUCCIÓNSon motores de corriente alterna construidos por un devanado secundario.Motores de inducción polifásicos.El devanado primario de estos motores se conecta a unacorriente alterna trifasica.Estos motores son empleados en las grandes potencias. Sonmotores industriales que necesitan una gran cantidad decorriente para el arranque. Y llevan circuitos integrados pararegular la toma de corriente de la linea y asi no generarbajones de intensidad de la corriente.Motores de inducción monofasicos.Se conectan a la red monofasica pero no se produce uncampo giratorio, sino un campo alternativo fijo. Que necesitade otro motor para ponerse en marcha.Motores síncronosEstos motores funcionan a una velocidad fija proporcional a lafrecuencia de la corriente alterna aplicada.Algunos tipos de motor síncronos son los llamados “motoresde histéresis”. Que son empleados en lo relojes.APLICACIONESLos motores se pueden utilizar para muchas cosas:Las aplicaciones para los motores normal mente son para loselectrodomésticos que requieren de grandes motores. Losmotores que se emplean para las lavadoras son los decorriente alterna.Los coches teledirigidos, las batidoras, los casetes, lasminicadenas, el motor de arranque del coche, los ascensores,algunos tipos de trenes de elevación magnética, laslavadoras, el ventilador del coche, en los mandos de laplaystation. Son algunos ejemplos de motores que nospodemos encontrar.MOTORES DIESELLa combustión requiere básicamente de 3 elementos:• Combustión.• Oxigeno• Calor.Existen 2 maneras diferentes de encender algo;• La primera es por llama o chispa.• La segunda es por calor o temperatura.¿ Que le sucede al combustible diesel al ser calentado pero sin que la llama tenga en contacto con el.?El combustible se quema o se inflama aparentemente debido a sus propias características químicas.¿ Donde el motor E.C consigue la alta temperatura necesaria para encender el combustible.?El motor E.C produce la temperatura alta necesaria para el encendido del combustible por la compresión del aire.Gráficos presentados en el videoP (kg/cm²)40-30-20-10-0P.M.SVariación de la presión dentro del cilindro sin que exista combustión o sea solo el aireT° (°C)50040030020010030Variación de la temperatura del aire comprimido dentro del cilindro la presion sube y la temperatura también sube.MECANISMO DE COMBUSTIÓN.El combustible es roseado fuera de la boquilla de inyección (finamente pulverizado), este combustible se extiende y se enciende, la llama se propaga en el cilindro, luego finaliza la inyección del combustible, pero el combustible no quemado continua quemándose en el interior del cilindro.La combustión en un motor E.C comienza y finaliza en un periodo de tiempo muy corto este corto periodo puede ser dividido en 4 partes; conforme a la naturaleza del fenómeno que esta ocurriendo en cada periodo; estos periodos son:1.- Demora del encendido.2.- Propagación de la llama.3.- combustión directa.4.- Post-combustión.I.- PERIODO DE DEMORA DEL ENCENDIDO:El combustible es inyectado desde la boquilla del inyector hacia, la cámara de combustión, finalmente pulverizado y alta presión, la presión de inyección debe ser mayor q la alta presión, la presión de inyección debe ser mayor que la presión de compresión del aire, al estar comprimido el aire en el interior del cilindro hay una alta temperatura. Esta niebla consiste en muchas gotitas finas de combustible.El combustible no comienza a quemarse inmediatamente, esto es por que primero debe evaporarse lo cual ocurre cuando es calentado por el aire caliente en el cilindro.( El combustible se mezcla con el aire caliente).Este periodo es de propagación de la mezcla , en el cual el combustible es expuesto a una masa de aire caliente altamente, presurizada , se evapora ay se mezcla con el aire hasta que se enciende.El periodo de demora del encendido, debe ser mantenido lo mas breve posible debido a que este afecta al siguiente proceso de la combustión.II.- PERIODO PROPAGACIÓN DE LA LLAMA.El periodo desde el momento del encendido hasta el tiempo que la llama se propaga a todo el combustible inyectado durante el periodo de demora de encendido, es llamado periodo de propagación de la llama.El encendido de la mezcla ocurre primero en donde el aire y el combustible están unidos o mezclados en forma homogénea,(lo mas íntimamente posible).El encendido de la mezcla produce calor, el cual aumenta a un mas la temperatura y la presión dentro de la carrera, esto promueve la vaporización de las gototas del combustible y su mezcla con el aire, el resultado de esto es la propagación de la llama a todo el combustible que se encuentra en la cámara inyectado durante el periodo de demora de encendido; la presión aumenta rápidamente (tanto como aumenta la combustión).Si el periodo de demora del encendido es mas largo que lo previsto se crearan condiciones indeseables en el motor, como por ejemplo la presión puede subir mas alto que lo necesario como por el contrario, puede evitar que la presión sea mas alta.III.- PERIODO DE COMBUSTIÓN DIRECTA.El combustible es inyectado continuamente desde la boquilla hacia la cámara y se va quemando por estratos, tan pronto como este entra en contacto con la llama la cual a comenzado a propagarse en toda la cámara de combustión. El periodo desde el cual la llama se propaga hasta que finaliza la compresión, es llamado periodo de combustión directa.La presión y la temperatura son extremadamente altas, por lo cual las gotas que en este momento, están siendo inyectadas se vaporizan y sean rápidamente.La presión es máxima en este periodo, la cual es alcanzada aproximadamente a los 10° después del P.M.S, esto es debido además porque el periodo de inyección debe estar ajustado para que ocurra en el instante preciso.IV.- PERIODO DE POST-COMBUSTION.Es el periodo desde que finaliza la inyección hasta que finaliza la combustión continua aun después de que finaliza la inyección el combustible inyectado debe ser quemado en este periodo.El pistón en este periodo desciende desde P.M.S al P.M.I, esto permite que el aire con el combustible comienza a expandirse y por lo tanto, la presión y la temperatura descienden.Para que el combustible se queme en forma normal y completamente dentro de un motor diesel, se requiere de dos condiciones:1.- Que lleva un alta presión de compresión, para producir el encendido del combustible en la cámara.2.- Una apropiada inyección de combustible, esto se refiere al punto exacto de la inyección, a la presión correcta de inyección a la cantidad exacta de combustible inyectado.ANOMALIA EN LA COMBUSTIÓN DIESEL.Presión e inyección inadecuadas:Baja presión de compresión:Se produce un golpeteo metálico agudo debido a que la temperatura del aire comprimido es baja.(la distancia o abertura entre las curvas de presión de compresión y la temperatura de encendido de la mezcla tiene a ser mas pequeña que lo normal).Debido a esto, se necesita un largo tiempo para que la mezcla alcance su punto de encendido.La baja presión de compresión produce un periodo de demora del encendido mas largo, por lo cual la cantidad de combustible sin quemar en el interior de la cámara es mayor que lo normal.( las gotas se demoran tiempo en evaporarse), y una vez que estas se encienden , toda esa gran cantidad de combustible se quema rápidamente todo a la vez . Esto hace que la temperatura y la presión dentro del la cámara suban mucho mas alto que lo normal.El aumento agudo de la presión en el interior de la carrera hace que el aire golpee en la cabeza del pistón, y en las paredes del cilindro con una fuerza explosiva, esto hace emitir, un sonido metálico agudo, que se conoce como golpeteo diesel.Una baja presión de compresión , algunas veces produce humo blanco, esto debido a que la presión de compresión , es muy baja el encendido ocurre después del P.M.S y como el pistón esta descendiendo. La temperatura igual desciende y la llama no se extiende en el periodo de propagación de la llama, sino que se apaga rápidamente; y el combustible inyectado durante los periodos, de demora del encendido, propagación de la llama y combustión directa.Tiempo prematuro de la inyección del combustible.También se escucha un pesado golpeteo diesel cuando el combustible es inyectado demasiado temprano (antes del instante preciso).El tiempo prematuro de inyección se refiere que el combustible es inyectado al interior de la cámara, antes que la temperatura del aire sea ideal, por lo tanto las gotas de combustible, se evaporan en forma mas lenta que lo normal y requieren de un tiempo mas largo antes de que pueden encenderse, esto lleva a un periodo de demora del encendido, mas largo; por lo tanto una vez que el combustible se enciende una gran cantidad se quema enseguida, esto es lo que produce el golpeteo diesel.Tiempo de la inyección del combustible retardada.-Esto también puede producir humo blanco.Lo anterior (el tiempo de inyección retardada), no permite el tiempo suficiente para que las gotas se evaporen, por lo tanto el encendido ocurre cuando el pistón comienza a bajar; la temperatura y la presión comienza a bajar inmediatamente, y por lo tanto la llama no se extiende demasiado en el periodo de propagación de la llama, y esta pronto se apaga, por esta razón algo del combustible se evapora, el cual se descarga sin ser quemado lo que da como resultado humo blanco a través del tubo de escape.Baja presión en la inyección.Causa golpeteo diesel.A presión normal que la inyección el combustible se atomiza bien; pero si la presión de inyección del combustible es baja, este no se atomiza bien, y el tamaño de las gotas de combustible es mas grande que lo normal.Estas grandes gotas toman mas tiempo en evaporarse y encenderse lo que da como resultado un periodo de demora del encendido mas largo.Por lo tanto una gran cantidad de combustible se quema rápidamente de una vez y causa el fuerte golpeteo diesel.Excesiva inyección de combustible.Puede causar humo negro.Falta oxigeno en la cámara de combustión, el oxigeno es quemado totalmente durante el periodo de combustión directa, cuando la inyección es normal, pero cuando hay un exceso de inyección de combustible el remanente , no puede mezclarse el aire y se calcina por el alto calor.El combustible sin quemar se transforma en carbón y es este carbón el que produce humo negro.MOTORES DE COMBUSTION INTERNALOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNAUn motor de combustión interna es cualquier tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustión interna de cuatro tipos: el motor cíclico Otto, el motor diesel, el motor rotatorio y la turbina de combustión.EL MOTOR OTTO DE 4 TIEMPOS DE GASOLINAEl motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica.La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al interior. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida por un eje al cigüeñal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón. En los motores de varios cilindros el cigüeñal tiene una posición de partida, llamada espiga de cigüeñal y conectada a cada eje, con lo que la energía producida por cada cilindro se aplica al cigüeñal en un punto determinado de la rotación. Los cigüeñales cuentan con pesados volantes y contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del movimiento del eje. Un motor puede tener de 1 a 28 cilindros.El sistema de bombeo de combustible de un motor de combustión interna consta de un depósito, una bomba de combustible y un dispositivo que vaporiza o atomiza el combustible líquido. Se llama carburador al dispositivo utilizado con este fin en los motores Otto. En los motores de varios cilindros el combustible vaporizado se conduce a los cilindros a través de un tubo ramificado llamado colector de admisión. Muchos motores cuentan con un colector de escape o de expulsión, que transporta los gases producidos en la combustión. Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a través de válvulas de cabezal o válvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las válvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de un árbol de levas rotatorio movido por el cigüeñal. En la década de 1980, este sistema de alimentación de una mezcla de aire y combustible se ha visto desplazado por otros sistemas más elaborados ya utilizados en los motores diesel. Estos sistemas, controlados por computadora, aumentan el ahorro de combustible y reducen la emisión de gases tóxicos.Todos los motores tienen que disponer de una forma de iniciar la ignición del combustible dentro del cilindro. Por ejemplo, el sistema de ignición de los motores Otto, llamado bobina de encendido, es una fuente de corriente eléctrica continua de bajo voltaje conectada al primario de un transformador. La corriente se corta muchas veces por segundo con un temporizador. Las fluctuaciones de la corriente del primario inducen en el secundario una corriente de alto voltaje, que se conduce a cada cilindro a través de un interruptor rotatorio llamado distribuidor. El dispositivo que produce la ignición es la bujía, un conductor fijado a la pared superior de cada cilindro. La bujía contiene dos hilos separados entre los que la corriente de alto voltaje produce un arco eléctrico que genera la chispa que enciende el combustible dentro del cilindro.Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de algún tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de automóviles y de aviones y los motores fueraborda se refrigeran con aire. Los cilindros de los motores que utilizan este sistema cuentan en el exterior con un conjunto de láminas de metal que emiten el calor producido dentro del cilindro. En otros motores se utiliza refrigeración por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automóviles se hace circular mediante una bomba. El agua se refrigera al pasar por las láminas de un radiador. En los motores navales se utiliza agua del mar para la refrigeración.Al contrario que los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustión interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan, lo que implica que debe provocarse el movimiento del cigüeñal para que se pueda iniciar el ciclo. Los motores de automoción utilizan un motor eléctrico (el motor de arranque) conectado al cigüeñal por un embrague automático que se desacopla en cuanto arranca el motor. Por otro lado, algunos motores pequeños se arrancan a mano girando el cigüeñal con una cadena o tirando de una cuerda que se enrolla alrededor del volante del cigüeñal. Otros sistemas de encendido de motores son los iniciadores de inercia, que aceleran el volante manualmente o con un motor eléctrico hasta que tiene la velocidad suficiente como para mover el cigüeñal, y los iniciadores explosivos, que utilizan la explosión de un cartucho para mover una turbina acoplada al motor. Los iniciadores de inercia y los explosivos se utilizan sobre todo para arrancar motores de aviones.El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos, es decir, que el ciclo completo del pistón tiene cuatro fases, dos hacia el cabezal cerrado del cilindro y dos hacia atrás. Durante la primera fase del ciclo el pistón se mueve hacia atrás mientras se abre la válvula de admisión. El movimiento del pistón durante esta fase aspira hacia dentro de la cámara la cantidad necesaria de la mezcla de combustible y aire. Durante la siguiente fase, el pistón se mueve hacia la cabeza del cilindro y comprime la mezcla de combustible contenida en la cámara. Cuando el pistón llega hasta el final de esta fase y el volumen de la cámara de combustión es mínimo, la bujía se activa y la mezcla arde, expandiéndose y creando dentro del cilindro la presión que hace que el pistón se aleje; ésta es la tercera fase. En la fase final, se abre la válvula de escape y el pistón se mueve hacia la cabeza del cilindro para expulsar los gases, quedando preparado para empezar un nuevo ciclo.Tiempos de un motor de 4 tiempos:Aquí vemos un motor Morris de 1925 con cuatro cilindros en línea y pistones de aluminio:Partes de un motor:EL MOTOR DIESEL DE 4 TIEMPOS DE GASOILEn teoría, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presión constante. La mayoría de los motores diesel tienen también cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera fase se absorbe solamente aire hacia la cámara de combustión. En la segunda fase, la de compresión, el aire se comprime a una fracción mínima de su volumen original y se calienta hasta unos 440 ºC a causa de la compresión. Al final de la fase de compresión el combustible vaporizado se inyecta dentro de la cámara de combustión y arde inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire. Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La combustión empuja el pistón hacia atrás en la tercera fase, la de potencia. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de expulsión.La eficiencia de los motores diesel, que en general depende de los mismos factores que los motores Otto, es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores Otto trabajan de 2.500 a 5.000 rpm. No obstante, algunos tipos de motores diesel pueden alcanzar las 2.000 rpm. Como el grado de compresión de estos motores es de 14 a 1, son por lo general más pesados que los motores Otto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles más baratos.Un coche con un motor diesel:ELS MOTORS DE DOS TEMPSCon un diseño adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diesel funcione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, lo que implica que la potencia que producen es menor que la mitad de la que produce un motor de cuatro tiempos de tamaño similar.El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo. El diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistón hacia atrás). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara.EL MOTOR ROTATORI (WENKEL)En la década de 1950, el ingeniero alemán Felix Wankel desarrolló un motor de combustión interna con un diseño revolucionario, que utilizaba un rotor triangular que gira dentro de una cámara ovalada, en lugar de un pistón y un cilindro. La mezcla de combustible y aire es absorbida a través de un orificio de aspiración y queda atrapada entre una de las caras del rotor y la pared de la cámara. La rotación del rotor comprime la mezcla, que se enciende con una bujía. Los gases se expulsan a través de un orificio de expulsión con el movimiento del rotor. El ciclo tiene lugar una vez en cada una de las caras del rotor, produciendo tres fases de potencia en cada giro. El motor de Wankel es compacto y ligero en comparación con los motores de pistones, por lo que ganó importancia durante la crisis del petróleo en las décadas de 1970 y 1980. Además, funciona casi sin vibraciones y su sencillez mecánica permite una fabricación barata. No requiere mucha refrigeración, y su centro de gravedad bajo aumenta la seguridad en la conducción.Tiempos y partes de un motor Wenkel:124356789101112131415161718192021221. Carburador; 2. Válvula de admisión; 3. Muelle de la válvula; 4. Válvula de escape; 5. Guía de la válvula; 6. Termostato; 7. Segmentos; 8. Pistón; 9. Bomba del agua; 10. Biela; 11. Ventilador; 12. Correa del ventilador; 13. Cadena para accionar el árbol de la transmisión; 14. Cojinetes; 15. Árbol de levas; 16. Cigüeñal; 17. Filtro del aceite; 18. Bomba del aceite; 19. Cubeta del aceite; 20. Volante; 21. Colector de escape; 22. Colector de admisión.1. Conducto de escape; 2-5 Par motor de engranaje satélite; 3. Árbol del motor; 4. Pistón del rotor; 6. Conducto de admisión; 7. Bujía7653421