ESCUELA POLITCNICA NACIONALINGENIERA AMBIENTALCONTAMINACIN DEL AIRE

Nombre: Sandra TorresFecha: Martes 03 de Febrero de 2015Tarea N. 2

1.- Combustin en cuatro tiempos:Aunque en la actualidad existen una infinidad de marcas de autos, todos ellos se basan en los inventos de dos alemanes, Nikolaus Otto, que en 1876 patento su motor de gasolina de cuatro tiempos en el cual la mezcla de aire y combustible era encendida por una chispa elctrica y Rudolph Diesel, que desarrollo en 1892 la mquina que hasta ahora lleva su nombre y que inicia el proceso de combustin gracias a la temperatura alcanzada por el aire comprimido dentro de la cmara, en la que es inyectado el combustible a alta presin.Antes de explicar el funcionamiento de estos motores, es necesario reconocer las partes o piezas bsicas del motor y estas se clasifican en: Partes estticas: son aquellas que no producen movimiento alguno, como son; Culata, bloque de cilindros y crter. Partes dinmicas: aquellas que se mueven en el interior de las partes estticas para producir la conversin de la energa: pistones, bielas, cigeal y volante. De manera general y de forma separada se describen a continuacin las diferentes partesdeunmotordecombustininternadecuatrotiempos,quehacen posiblesu funcionamiento. Bloquedecilindros:Segnelmotorpuedeserdeunapiezaovarias, esel soporteprincipaldelmotorylamayorpieza, fabricadaenhierrofundido, aluminio,a l se sujetan prcticamente todos los accesorios del motor. LaCulata:Partesuperiordelmotorquetapaloscilindros,eselsellodela compresinporlocualentreellayelbloque debeintercalarseunempaqueo junta,parapermitirelcierrehermtico. Crter o depsito de aceite:es la tapa inferior del motor, protege la piezas mviles tales como el cigeal, eje de levas, bomba de aceite, esta ltima se encarga de distribuirlo y lubricar las partes que requieren de este mantenimiento yevitareldesgasteyexcesodetemperaturaporcausadelafriccinentrelos metalesenmovimiento. Los Cilindros: Son grandes orificios dentro del bloque, en donde se alojan los pistones y le sirven de gua, en ellos se produce la combustin y dems procesos termodinmicos que dan origen a la fuerza motriz.

Figura 1 Partes principales de un motor de combustin interna. (unad.edu.co)

2. Seale las diferencias entre un ciclo Otto y DieselCon algunas diferencias, los ciclos Otto y Diesel son semejantes y funcionan en cuatro tiempos: admisin, compresin, explosin y expulsin, los cuales son ilustrados en los diagramas inferiores de la Figura 2 y detallados seguidamente, considerando el caso de un motor a gasolina:1. Durante la admisin, la vlvula se abre y mientras baja el pistn, la mezcla de aire y combustible vaporizado es alimentada a la cmara de combustin por presin atmosfrica.2. Una vez que el pistn alcanza su lmite inferior, comienza a subir, mientras la vlvula de admisin se cierra, con lo cual el cilindro queda sellado y posibilita que la mezcla aire/combustible se comprima hasta un dcimo o un vigsimo de su volumen original. Esta compresin incrementa la presin en el cilindro y provoca un aumento en la temperatura de la mezcla.3. Al momento que el pistn llega al lmite superior de su viaje, la buja, inducida por el sistema de encendido, genera una chispa elctrica que enciende la mezcla aire/combustible. Esta mezcla se quema rpidamente incrementando la presin en el cilindro a tal punto que forza al pistn a bajar. Este impulso se transmite al cigeal, que es el que transmite la potencia al eje y de ah a las ruedas.4. Finalmente, cuando el pistn ha alcanzado su lmite inferior, impulsado por la explosin, se abre la vlvula de escape, que permite la salida de los gases conforme el pistn sube. Cuando el pistn llega a su extremo superior, se cierra la vlvula de escape y se abre la vlvula de admisin, con lo cual el ciclo de cuatro tiempos se repite continuamente mientras el motor est funcionando.

Figura 2 Etapas del funcionamiento del ciclo Otto (Arias, 2004)

La diferencia con los motores a diesel es que en ellos la admisin es de aire sin combustible, el cual recin se inyecta al final de la fase de compresin; adems, la temperatura que alcanza el aire en esta fase es tan alta que provoca una ignicin espontnea de la mezcla, por lo que no se requiere de la chispa generada por la buja. Otras diferencias se presentan en la Tabla 3.2 que presenta una comparacin entre los motores a gasolina y a disel.

Tabla 1. Comparacin entre los motores Diesel y el de Gasolina

3. Cul es la relacin aire- combustible en un vehculo y que es el parmetro lambda?En trminos tericos o estequiomtricos, se ha determinado que para quemar completamente un kilogramo de combustible comn como la gasolina (formula genrica aproximada ), se requieren de entre 14.5 y 15 kg de aire. (Pez Prez, Daz, & Gonzlez, 2012)

Lambda (A) expresa la relacin en peso entre aire y combustible, con respecto a la mezcla estequiomtrica.

5. Qu significa una mezcla rica y una mezcla pobre?Obtener una lectura de lambda 1.10 nos expresa un 10% de exceso de aire, un Lambda de 0.90 (13.23:1) expresa un 10% de exceso de combustible.Lambda mayor a 1 = mezcla pobre.Lambda menor a 1 = mezcla rica.

Figura 2 Comportamiento de las emisiones (sin control] de un motor de combustin internaen funcin de la relacin normalizada aire/combustible (A). Una mezcla ricaexpresa dficit de aire (o exceso de combustible] y una mezcla pobre implicaun exceso de aire. (Pez Prez, Daz, & Gonzlez, 2012)

Merece la pena destacar que cada combustible requiere un exceso de aire diferente y que este depende en gran parte de la tecnologa que se est utilizando. En las tecnologas actuales no se consigue una combustin ideal estequiomtrica, de hecho, la realizacin de una combustin con el aire estequiomtrico conlleva la generacin de inquemados, de modo que siempre se opera con cierto exceso de aire. El incremento del exceso de aire implica una prdida de energa, puesto que el exceso de aire se inyecta en la cmara de combustin a una temperatura ms baja que esta y se extrae, sin que haya reaccionado con el combustible, a mayor temperatura con los gases de escape.

Bibliografa:

Arias, G. (2004). Motor de combustin interna: ciclo de cuatro tiempos. Obtenido de https://ingelibreblog.wordpress.com/2014/02/12/motor-de-combustion-interna-ciclo-de-cuatro-tiempos/Nogus, F. S., Garcia Galindo, D., & Rezeau, A. (2010). Energia de la Biomasa. Prensas Universitarias de Zaragoza.Pez Prez, C., Daz, C., & Gonzlez, W. (2012). Gestion de la Calidad del Aire. Quito.Ramn Villalobos, S. (s.f.). Sensor de oxigeno o sonda lambda. Obtenido de http://www.automotriz.net/tecnica/sensor-de-oxigeno.htmlunad.edu.co. (s.f.). Principios de funcionamiento del motor de combustin interna. Obtenido de http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201619/Maquinaria%20y%20Mecanizacion/leccin_18__principios_de_funcionamiento_del_motor_de_combustin_interna.html

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