TEMA 4: CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES
1. RENDIMIENTO DEL MOTOR
En este proceso no toda la energía del combustible es transformada en trabajo útil. Una buena parte de pierde, por lo
que la energía aprovechable que se obtiene es menor a la inicial. El balance resultante entre la cantidad de energía
aportada y la obtenida en una máquina se denomina rendimiento y se expresa como un porcentaje del trabajo que se
aporta.
El rendimiento de un motor, será mayor cuanto menores sean las pérdidas
durante la transformación.
Pérdidas de energía
Pérdidas de calor: Producidas por el sistema de refrigeración y la radicación de calor al exterior. Otra pérdida es la
importante cantidad de calor que se evacúa a través de los gases de escape.
Pérdidas mecánicas: Debido al rozamiento entre las piezas en movimiento y por el
accionamiento de dispositivos auxiliares, como la bomba de agua, la bomba de
aceite, etc.
Pérdidas químicas: Motivadas por una combustión incompleta.
2. TIPOS DE RENDIMIENTO
Rendimiento térmico: Será mayor cuanto más alta sea la temperatura alcanzada en la combustión y menores sean las
pérdidas de calor.
Es la relación entre la potencia efectiva (P) y la potencia térmica del combustible.
La cantidad de calor obtenida está en función de la masa de combustible consumida por
unidad de tiempo (mt) y del poder calorífico de este (Q).
Las pérdidas de calor a través de los gases de escape suponen el 35% en los motores Otto, y el 30% en los diésel.
Por el sistema de refrigeración se evacúa aproximádamente el 30% del calor en
ambos tipos de motor.
Del 100% de la energía calorífica que posee el combustible, solo son capaces de
transformar entre el 35 y el 50%.
Rendimiento térmico de los motores Otto: de 35 a 40%. En los diésel de 40 a 50%.
Rendimiento mecánico: Relación que existe entre la potencia efectiva (P), que se
obtiene en el eje del motor, y la potencia indicada (Pl)¸que se obtiene en el diagrama de trabajo
o diagrama indicado, el cual expresa el trabajo interno obtenido dentro del cilindro y en el que no
intervienen las pérdidas mecánicas.
Las pérdidas de carácter mecánico que se consideran para determinar el rendimiento
mecánico son:
La energía empleada en transmitir el movimiento del pistón hasta el eje de salida, principalmente en
rozamientos entre los segmentos y el cilindro y en los cojinetes de fricción de biela y cigüeñal.
La parte de energía que consumen los dispositivos auxiliares, como el sistema de distribución, las bombas de
agua y aceite, la bomba de alta presión de combustible, etc., y el trabajao de bobeo o energía que se emplea
para introducir y extraer los gases en el cilindro.
El conjunto de pérdidas mecánicas supone entre un 10 y un 15%
Redimiento efectivo: El balance entre el total de pérdidas y el 100%
de la energía contenida en el combustible consumido dan lugar al
rendimiento efectivo del motor.
, Rendimiento volumétrico: Grado de eficacia con el que se logra llenar el cilindro. Se expresa como la
relación entre la masa de gas que es introcida en el cilindro (M a) en un ciclo y la masa que
teóricamente cabe en el volumen del cilindro (M c).
El grado de llenado de los cilindros influye directamente sobre el par y, por tanto, sobre la potencia desarrollada por el
motor, ya que cuanto mejor sea el llenado, más energía se obtiene de la combustión.
Este rendimiento es óptimo solo en un determinado régimen de revoluciones. Para regímenes menores, la velocidad
del gas es baja, y para los superiores, el tiempo disponible para la admisión disminuye a la vez que aumentan las
pérdidas de carga debido al rozamiento de los gases. Otro principal problema es el poco tiempo de apertura y cierre de
las válvulas.
El rendimiento volumétrico máximo está entre el 80% y el 95%. El rendimiento volumétrico depende de muy diversos
factores:
Régimen de giro.
Condiciones ambientales exteriores, que determinan la densidad del aire.
El diagrama de distribución.
La sección de las válvulas y los conductos de admisión.
La eficacia de barrido de los gases quemados.
3. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS MOTORES
El par motor, la potencia y el consumo específico del combustible definen las prestaciones que se obtienen en un
motor. El fabricante suministra estos datos obtenidos mediante ensayos en el banco de potencia.
Par motor: Una fuerza aplicada sobre un brazo de palanca se denomina par de giro o momento de
giro. El par motor está en función de la fuerza (F) aplicada sobre la biela y de la longitud del codo del
cigüeñal (d), siendo esta igual a la mitad de la carrera.
La presión media efectiva es el cálculo de la media de la presión existente dentro del cilindro
durante el tiempo de combustión y expansion, de forma que podemos suponer que sobre el pistón
actúa una presión media uniforme durante la carrera de expansión.
En resumen, el par motor es la fuerza que el motor va a ser capaz de empujar.
Depende de la presión que se ejerce en el pistón en el proceso de combustión y en el
llenado del cilindro. Con un determinado llenado va ha haber una cierta
combustión que va a mover el pistón efectuando par motor. Un fabricante trata de
conseguir la curva más plana posible. La curva de par de un motor eléctrico es
constante, al no tener que someter a el cilindro a llenados y a las diferentes etapas.
El valor de la presión media obtendia en la combustión depende esencialmente de 2
factores:
- Grado de llenado de los cilindros (rendimiento volumetrico).
- Eficacia con que se desarrolla la combustión.
El valor de par se obtiene mediante ensayos en el freno dinamométrico, consiguiéndose el par máximo en una gama
media de revoluciones, ya que con altos regímenes de giro, empeora el llenado y aumentan las friccione, disminuyendo
el par.
El régimen al que se consigue llenar mejor los cilindros (máximo par), depende de características constructivas como la
longitud y el diámetro de los conductos de admision y los tiempos de apertura y cruce de válvulas, que vienen
determinados por el diagrama de distribución.
Por consiguiente, el máximo par coincidirá con el máximo rendimiento volumétrico.
Potencia (mecánica): Se define como la cantidad de trabajo realizado en la unidad de tiempo.
1. RENDIMIENTO DEL MOTOR
En este proceso no toda la energía del combustible es transformada en trabajo útil. Una buena parte de pierde, por lo
que la energía aprovechable que se obtiene es menor a la inicial. El balance resultante entre la cantidad de energía
aportada y la obtenida en una máquina se denomina rendimiento y se expresa como un porcentaje del trabajo que se
aporta.
El rendimiento de un motor, será mayor cuanto menores sean las pérdidas
durante la transformación.
Pérdidas de energía
Pérdidas de calor: Producidas por el sistema de refrigeración y la radicación de calor al exterior. Otra pérdida es la
importante cantidad de calor que se evacúa a través de los gases de escape.
Pérdidas mecánicas: Debido al rozamiento entre las piezas en movimiento y por el
accionamiento de dispositivos auxiliares, como la bomba de agua, la bomba de
aceite, etc.
Pérdidas químicas: Motivadas por una combustión incompleta.
2. TIPOS DE RENDIMIENTO
Rendimiento térmico: Será mayor cuanto más alta sea la temperatura alcanzada en la combustión y menores sean las
pérdidas de calor.
Es la relación entre la potencia efectiva (P) y la potencia térmica del combustible.
La cantidad de calor obtenida está en función de la masa de combustible consumida por
unidad de tiempo (mt) y del poder calorífico de este (Q).
Las pérdidas de calor a través de los gases de escape suponen el 35% en los motores Otto, y el 30% en los diésel.
Por el sistema de refrigeración se evacúa aproximádamente el 30% del calor en
ambos tipos de motor.
Del 100% de la energía calorífica que posee el combustible, solo son capaces de
transformar entre el 35 y el 50%.
Rendimiento térmico de los motores Otto: de 35 a 40%. En los diésel de 40 a 50%.
Rendimiento mecánico: Relación que existe entre la potencia efectiva (P), que se
obtiene en el eje del motor, y la potencia indicada (Pl)¸que se obtiene en el diagrama de trabajo
o diagrama indicado, el cual expresa el trabajo interno obtenido dentro del cilindro y en el que no
intervienen las pérdidas mecánicas.
Las pérdidas de carácter mecánico que se consideran para determinar el rendimiento
mecánico son:
La energía empleada en transmitir el movimiento del pistón hasta el eje de salida, principalmente en
rozamientos entre los segmentos y el cilindro y en los cojinetes de fricción de biela y cigüeñal.
La parte de energía que consumen los dispositivos auxiliares, como el sistema de distribución, las bombas de
agua y aceite, la bomba de alta presión de combustible, etc., y el trabajao de bobeo o energía que se emplea
para introducir y extraer los gases en el cilindro.
El conjunto de pérdidas mecánicas supone entre un 10 y un 15%
Redimiento efectivo: El balance entre el total de pérdidas y el 100%
de la energía contenida en el combustible consumido dan lugar al
rendimiento efectivo del motor.
, Rendimiento volumétrico: Grado de eficacia con el que se logra llenar el cilindro. Se expresa como la
relación entre la masa de gas que es introcida en el cilindro (M a) en un ciclo y la masa que
teóricamente cabe en el volumen del cilindro (M c).
El grado de llenado de los cilindros influye directamente sobre el par y, por tanto, sobre la potencia desarrollada por el
motor, ya que cuanto mejor sea el llenado, más energía se obtiene de la combustión.
Este rendimiento es óptimo solo en un determinado régimen de revoluciones. Para regímenes menores, la velocidad
del gas es baja, y para los superiores, el tiempo disponible para la admisión disminuye a la vez que aumentan las
pérdidas de carga debido al rozamiento de los gases. Otro principal problema es el poco tiempo de apertura y cierre de
las válvulas.
El rendimiento volumétrico máximo está entre el 80% y el 95%. El rendimiento volumétrico depende de muy diversos
factores:
Régimen de giro.
Condiciones ambientales exteriores, que determinan la densidad del aire.
El diagrama de distribución.
La sección de las válvulas y los conductos de admisión.
La eficacia de barrido de los gases quemados.
3. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS MOTORES
El par motor, la potencia y el consumo específico del combustible definen las prestaciones que se obtienen en un
motor. El fabricante suministra estos datos obtenidos mediante ensayos en el banco de potencia.
Par motor: Una fuerza aplicada sobre un brazo de palanca se denomina par de giro o momento de
giro. El par motor está en función de la fuerza (F) aplicada sobre la biela y de la longitud del codo del
cigüeñal (d), siendo esta igual a la mitad de la carrera.
La presión media efectiva es el cálculo de la media de la presión existente dentro del cilindro
durante el tiempo de combustión y expansion, de forma que podemos suponer que sobre el pistón
actúa una presión media uniforme durante la carrera de expansión.
En resumen, el par motor es la fuerza que el motor va a ser capaz de empujar.
Depende de la presión que se ejerce en el pistón en el proceso de combustión y en el
llenado del cilindro. Con un determinado llenado va ha haber una cierta
combustión que va a mover el pistón efectuando par motor. Un fabricante trata de
conseguir la curva más plana posible. La curva de par de un motor eléctrico es
constante, al no tener que someter a el cilindro a llenados y a las diferentes etapas.
El valor de la presión media obtendia en la combustión depende esencialmente de 2
factores:
- Grado de llenado de los cilindros (rendimiento volumetrico).
- Eficacia con que se desarrolla la combustión.
El valor de par se obtiene mediante ensayos en el freno dinamométrico, consiguiéndose el par máximo en una gama
media de revoluciones, ya que con altos regímenes de giro, empeora el llenado y aumentan las friccione, disminuyendo
el par.
El régimen al que se consigue llenar mejor los cilindros (máximo par), depende de características constructivas como la
longitud y el diámetro de los conductos de admision y los tiempos de apertura y cruce de válvulas, que vienen
determinados por el diagrama de distribución.
Por consiguiente, el máximo par coincidirá con el máximo rendimiento volumétrico.
Potencia (mecánica): Se define como la cantidad de trabajo realizado en la unidad de tiempo.
