INGENIERIA MECANICA SOLO LOS MEJORES
UNIVERSIDAD TECNICA
ESTATAL DE QUEVEDOCARRERA DE INGENIERIA MECANICA
ESTUDIANTES:
CARLOS ARREAGA
JORGE MUÑOZ
RODGER SALAZAR
DANNY AGUILAR
DOCENTE:
ING. RODOLFO NAJARRO
27/11/2013
HISTORIA DEL AUTOMOVIL
En la antigüedad el hombre se veía en la necesidad de transportarse mediante caballos,
ya que era el único medio disponible para desplazarse, atraves de los años ha ido
buscando nuevas alternativas entre las cuales surgió el automóvil y posteriormente
mediante el desarrollo tecnológico han surgido otros medios.
Se podría decir que el pionero que dio los primeros pasos para el surgimiento del
automóvil fue Nicolás Joseph Cugnot, este ingeniero militar en 1769 construyo un motor
de vapor autopropulsado que utilizaba para transportar artillería, pero este presentaba
muchas fallas de diseño tales como: inestabilidad, mala distribución de peso y un pobre
rendimiento para la caldera.
A partir de entonces hubieron otros personajes que aportaron en cierta forma con el
modelo actual de vehículo, entre los cuales están: Richard Trevithick que en 1797
construyó su primer modelo de vehículo a vapor, pero dado que perdía pronto presión,
tenía poco valor práctico. Isaac de Rivaz en 1807 creo el primer vehículo accionado por
un motor de combustión interna. Jean Lenoir en 1882 y Karl Benz en 1885 colaboraron
con el desarrollo del motor de combustión interna.
Después de esto apareció uno de los personajes más influyentes en el desarrollo del
vehículo que es Henry Ford que en 1903 fabrico el modelo de vehículo que actualmente
está establecido, su punto de vista era el de ofrecer adquisividad para los compradores,
de tal forma que el vehículo sea económico y confortable. Creo enormes fábricas que se
encargaban de realizar las diferentes etapas de la construcción del vehículo, desarrollo
métodos en la organización y áreas de producción para efectivizar el tiempo y costo de
fabricación.
Durante el ese siglo hasta la actualidad se han desarrollado industrias automovilísticas,
así como de innovación tecnológica de nuevos sistemas y modelos, aunque lo que se
busca actualmente es satisfacer el consumismo del comprador.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR
El motor de combustión interna es un mecanismo destinado a transformar la energía
calorífica en trabajo. La combustión tiene lugar en el cilindro mismo de la máquina, lo que
permite un mayor rendimiento en la transformación. Su funcionamiento es, en algunos
aspectos, similar al de la máquina de vapor: un pistón situado en un cilindro se expande y
contrae ejerciendo una fuerza, el líquido introducido dentro del cilindro es un derivado del
petróleo al que, a continuación, se prende fuego.
Al estar sometido a presión, el combustible no arde normalmente, sino que estalla. Esta
explosión empuja el pistón hacia afuera, ejerciendo un trabajo. Posteriormente, entra
nuevo combustible en el cilindro y se vuelve a comprimir para empezar de nuevo el ciclo.
FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE EXPLOSIÓN DE CUATRO TIEMPOS
En el primer tiempo, llamado de admisión, el pistón se encuentra en el punto muerto
superior y empieza a bajar. En ese instante se abre la válvula de admisión,
permaneciendo cerrada ¡a de escape. Al ir girando el cigüeñal, el codo va ocupando
distintos puntos de su recorrido giratorio, y, por medio de la biela, hace que el pistón vaya
bajando y provocando una succión en el carburador a través del conducto que ha abierto
la válvula de admisión, arrastrando una cantidad de aire y gasolina, que se mezclan y
pulverizan en el carburador. Estos gases van llenando el espacio vacío que deja el pistón
al bajar. Cuando ha llegado al punto muerto inferior, se cierra la válvula de admisión y los
gases quedan encerrados en el interior del cilindro. Durante este recorrido del pistón, el
cigüeñal ha girado media vuelta.
Al comenzar el segundo tiempo, llamado de compresión, el pistón se encuentra en el
punto muerto inferior y las dos válvulas están cerradas. El cigüeñal sigue girando y, por
tanto, la biela empuja al pistón, que sube. Los gases que hay en el interior del cilindro van
ocupando un espacio cada vez más reducido a medida que el pistón se acerca al punto
muerto superior. Cuando alcanza este nivel, ¡os gases ocupan el espacio de la cámara de
compresión y, por tanto, están comprimidos y calientes por efecto de la compresión. Al
elevarse la temperatura, se consigue ¡a vaporización de ¡a gasolina y la mezcla se hace
más homogénea, por lo que existe un contacto más próximo entre la gasolina y el aire.
Durante esta nueva carrera del pistón, el cigüeñal ha girado otra media vuelta.
El tercer tiempo es el llamado de explosión. Cuando el pistón se encuentra en el punto
muerto superior después de acabada la carrera de compresión, salta una chispa en la
bujía, que inflama la mezcla de aire y gasolina ya comprimida y caliente, la cual se quema
rápidamente. Esta combustión rápida recibe el nombre de explosión y provoca una
expansión de los gases ya quemados, que ejercen una fuerte presión sobre el pistón,
empujándolo desde el punto muerto superior hasta el inferior. A medida que el pistón se
acerca al punto muerto inferior, la presión va siendo menor, al ocupar los gases un mayor
espacio. En este nuevo tiempo, el pistón ha recibido un fuerte impulso, que transmite al
cigüeñal, que por inercia seguirá girando hasta recibir un nuevo impulso. Cuando el pistón
llega al punto muerto inferior, se abre la válvula de escape, y permanece cerrada la de
admisión. Durante esta nueva carrera del pistón, denominada motriz por ser la única en
que se desarrolla trabajo, el cigüeñal ha girado otra media vuelta.
Al comenzar el cuarto tiempo, llamado de escape, el pistón se encuentra en el punto
muerto inferior, y la válvula de escape se ha abierto, por lo que los gases quemados en el
interior del cilindro escaparán rápidamente al exterior a través de ella, por estar sometidos
a mayor presión que la atmosférica. El cigüeñal sigue girando y hace subir al pistón, que
expulsa los gases quemados al exterior. Cuando llega al punto muerto superior, se cierra
la válvula de escape y se abre ¡a de admisión. Durante el tiempo de escape, el pistón ha
realizado una nueva carrera y el cigüeñal ha girado otra media vuelta. Acabado el tiempo
de escape, el ciclo se repite.
CLASIFICACIÓN DE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
Existen distintos criterios para clasificar los motores de combustión interna: según el
combustible utilizado, el número y la disposición de los Cilindros, el tipo y la colocación de
las válvulas o el sistema de enfriamiento empleado. La clasificación más frecuente se
basa en el tipo de ciclo, es decir, en el número de tiempos por ciclo (entendiendo por
tiempo una carrera hacia arriba o hacia abajo del émbolo a lo largo del cilindro). En el
denominado motor de explosión de cuatro tiempos, en cada ciclo de motor (llamado ciclo
de Otto) se suceden cuatro tiempos (admisión, compresión, explosión y escape).
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL CICLO DE OTTO
Un ciclo Otto ideal modela el comportamiento de un motor de explosión.
CICLO DE OTTO IDEAL
Esta aproximación teórica puede darse en las siguientes fases de operación:
1. Admisión
El pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de mezcla
(aire + combustible) en la cámara. Esto se modela como una expansión a presión
constante (ya que al estar la válvula abierta la presión es igual a la exterior). En el
diagrama PV aparece como la línea recta E→A.
2. Compresión
El pistón sube comprimiendo la mezcla. Dada la velocidad del proceso se supone
que la mezcla no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que
el proceso es adiabático. Se modela como la curva adiabática reversible A→B,
aunque en realidad no lo es por la presencia de factores irreversibles como la
fricción.
3. Explosión
Con el pistón en su punto más alto, salta la chispa de la bujía. El calor generado en
la combustión calienta bruscamente el aire, que incrementa su temperatura a
volumen prácticamente constante (ya que al pistón no le ha dado tiempo a bajar).
Esto se representa por una isócora B→C. Este paso es claramente irreversible, pero
para el caso de un proceso isócoro en un gas ideal el balance es el mismo que en
uno reversible.
4. Escape
Se abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una
temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla
fría en la siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues intercambia
masa con el exterior. No obstante, dado que la cantidad de aire que sale y la que
entra es la misma podemos, para el balance energético, suponer que es el mismo
aire, que se ha enfriado. Este enfriamiento ocurre en dos fases. Cuando el pistón
está en su punto más bajo, el volumen permanece aproximadamente constante y
tenemos la isócora D→A. Cuando el pistón empuja el aire hacia el exterior, con la
válvula abierta, empleamos la isobara A→E, cerrando el ciclo.
CICLO DE OTTO REAL
En la práctica, ni las transformaciones adiabáticas del ciclo de Otto son adiabáticas
(isentrópicas) ni las transformaciones isócoras tienen lugar a volumen constante. En la
siguiente figura se ha representado un esquema del ciclo real de Otto superpuesto con el
ideal, donde se indica de forma aproximada los puntos del ciclo donde tienen lugar la
explosión y el escape respectivamente.
PARÁMETROS DEL CICLO DE OTTO
El rendimiento en un motor de ciclo Otto, depende del diseño mecánico del motor, de:
La compresión
Cuanto mayor sea la compresión mayor será el rendimiento térmico del motor y
tanto más se aprovechará su combustible; aunque la compresión está limitada por
el límite de detonación, que implica una combustión irregular de la mezcla
inflamada, incluso una autocombustión, sin necesidad de chispa lo que provoca
sobrecargas y posibles daños en el motor.
Desarrollo y calidad de la combustión
Depende de que el combustible y el aire se mezclen íntimamente, al objeto de que
durante el tiempo que dure la combustión, el combustible se queme del modo más
completo posible, para lo que también es importante que el frente de la llama
avance uniformemente, tanto en el espacio como en el tiempo, hasta que se haya
quemado todo el combustible.
Mezcla de aire y combustible
El consumo de combustible depende de la proporción de la mezcla, produciéndose
el consumo mínimo para una proporción denominada estequiométrica de 14,7:1, lo
que quiere decir que por cada kg de combustible debemos utilizar 14,7 kg de aire,
es decir por cada litro de combustible se necesitan unos 10000 litros de aire.
BIBLIOGRAFIA
http://laplace.us.es/wiki/index.php/Ciclo_Otto
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http://www.motosonline.net/fichamecanica.asp?Id=3
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