motores de 2 y 4 tiempos
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Composición y características de los motores
Nüesch Pablo
Ferreyra Juan Manuel
Terminologias: *Culata: La función Principal de la culata es la de
servir como tapa principal del motor, las principales partes de la culata son:
* Asiento: el asiento es la parte del motor en donde las válvulas reposan cuando se cierran, los asientos están ubicados en las cámaras de combustión.
*Cámara de combustión: como su nombre lo indica es una cámara en la cual se realiza el tiempo de la combustión del motor, además contiene los asientos, y los orificios donde se encuentran aseguradas las bujías.
* Espárragos: los espárragos sirven para asegurar otras partes del motor a la culata.
* Conductos de refrigeración: la culata esta construida de hierro colado principalmente y es hueca, lo cual sirve para mantener el motor refrigerado, pues por la combustión este se eleva a grandes temperaturas y necesita ser refrigerado o de lo contrario este se fundiría.
CONJUNTO MOVIL:El conjunto móvil es el encargado de transformar la
energía calorífica en mecánica, esta constituido por los pistones, anillos, bielas, bulones o pasadores, cigüeñal y casquetes o cojinetes.
1.El Pistón:La función del pistón es comprimir la mezcla el pistón, es decir reducir el volumen del cilindro, para que funcione bien debe ser de un material muy ligero, que sea buen conductor de calor y fuerte, los materiales en que están construidos son aleaciones de aluminio y magnesio que son materiales moldeables y ligeros
2. Los Anillos:La función de los anillos es corregir el fuego existente entre la cabeza del pistón y las paredes del cilindro, estos anillos van ubicados en las ranuras de la cabeza del pistón; existen dos clases de anillos: anillos de compresión y anillos de raspadores de aceite.
3. Las Bielas:La función de las bielas es la de transmitir el movimiento al eje cigüeñal por medio de los bulones, la fuerza que genera la combustión es la que las bielas transmiten, las partes de la biela son: Pie que es la parte que se acopla a el pistón, Cabeza que es la parte que va asegurada a el eje cigüeñal, Cuerpo que une las otras dos partes de la biela.
4. El Pasador o Bulón:
El bulón es un eje de acero con el centro hueco que sirve de unión entre la biela y el pistón, el bulón además puede ser: flotante cuando el bulón gira en los soportes del pistón y la biela, semiflotante este tipo de bulones se usa en las bielas de pie abierto, fijo es cuando el bulón esta sujeto a los soportes del pistón por contracción.
5. Cigüeñal:El cigüeñal es un eje que a través de la biela recibe la fuerza que actúa sobre el pistón. El cigüeñal esta construido de aleaciones de níquel forjado y sementado. Las partes del cigüeñal son:
* Muñones principales: estos se apoyan y giran sobre las chumaceras de bancada.* Muñones de biela: estos son los que sujetan las bielas y oscilan en un movimiento circular.* Contrapesas: equilibran el cigüeñal y están ubicados de acuerdo al número de muñones de biela.* Brida: sujeta el volante del motor.El cigüeñal se caracteriza por que los ángulos que forman los muñones entre si son diferentes para cada cigüeñal si se considera el número de cilindros del motor; se calculan dividiendo 720° entre el número de cilindros del motor.
6. Casquetes o Cojinetes:
Una de las funciones de los casquetes es mantener en su lugar a una pieza que esta girando. Existen dos tipos de casquetes: los casquetes de babbit vaciado y los casquetes de repuesto.
CARTER:Desde el punto de vista teórico, el cárter es una caja
metálica que aloja los mecanismos operativos del motor. El cárter es la tapa inferior del motor, esta constituido por cárter superior (es la parte inferior del bloque) y cárter inferior que va asegurado al superior también sirve como deposito de aceite. El cárter inferior esta construido de hierro de fundición o aleación de aluminio.
Fuente: http://www.chw.net/foro/automoviles-f131/271319-terminologia-partes-del-motor.html
Punto muerto.Punto muerto inferior (PMI): Es el punto más cercano
al cigüeñal que alcanza el pistón en su movimiento alternativo dentro del cilindro. Antes de llegar a ese punto, el pistón reduce su velocidad, se para, e inicia un nuevo recorrido en sentido contrario en constante aceleración hasta que alcanza su velocidad lineal máxima. Esta velocidad lineal máxima de cada carrera (la velocidad máxima absoluta depende del régimen de giro del motor) se alcanza generalmente algo después de superar la mitad de la distancia que separa el punto muerto inferior del punto muerto superior. En el recorrido alternativo del pistón, el punto muerto inferior es el más alejado de la culata.
Punto muerto superior (PMS): Es el punto más cercano a la culata que alcanza el pistón en su movimiento alternativo dentro del cilindro. Antes de llegar a ese punto, el pistón reduce su velocidad, se para, e inicia un nuevo recorrido en sentido contrario en constante aceleración hasta que alcanza su velocidad lineal máxima. Esta velocidad lineal máxima de cada carrera (la velocidad máxima absoluta depende del régimen de giro del motor) se alcanza generalmente algo después de superar la mitad de la distancia que separa el punto muerto superior del punto muerto inferior. En el recorrido alternativo del pistón, el punto muerto inferior es el más alejado del cigüeñal.
Fuente:http://www.km77.com/glosario/p/puntmuer.asp
Diámetro y carrera El diámetro se refiere al diámetro del cilindro, y la
carrera es la distancia que recorre el cilindro desde su punto muerto inferior hasta el punto muerto superior.Con estos 2 datos se obtiene la cilindrada del motor (En algunas partes se conoce como su desplazamiento).Un motor con mayor diámetro que carrera tendrá menor potencia y mayor torque, uno con mayor carrera que diámetro tendrá mayor potencia y menor torque. Lo mas recomendable es un motor "Cuadrado" en el que el diámetro es similar a la carrera; entonces se tiene el mejor euqilibrio entre torque y potencia.
CilindradaLa cilindrada de un motor comprende
ciertos valores que se obtienen realizando cálculos matemáticos que derivan de la medición geométrica de sus componentes.
Dicho más claro y sencillo, son mediciones que se obtienen de la parte fundamental del motor, que genera la fuerza motriz y actúa directamente con el combustible y lubricantes: Los pistones.
De esta apreciación introductoria debemos obtener dos conceptos que si bien son diferentes, están estrictamente ligados: Cilindrada unitaria y Cilindrada total.
Cilindrada unitaria
La Cilindrada Unitaria abarca al volumen comprendido entre las posiciones que realiza el pistón en su funcionamiento, cuando ocupa el Punto Muerto Superior y su Punto Muerto Inferior.
Se obtiene mensurando la base del pistón ( π x diametro² /4 ) y multiplicandola por la altura del recorrido total o “carrera del pistón”
Cilindrada TotalLa Cilindrada Total, entonces es simplemente multiplicar
al valor obtenido en el cálculo de la Cilindrada Unitaria, por el número de pistones con el que cuenta el motor.
Cada resultado obtenido en estos cálculos, y debido a que el diámetro del pistón generalmente es expresado en milímetros, será expresado en milímetros cúbicos.
Por lo que, para obtener la cilindrada en centímetros cúbicos (como es frecuente verlo expresado) debemos dividir al resultado por 1000.
Fuente: http://www.tallervirtual.com/2009/05/13/cilindrada-unitaria-y-cilindrada-total/
El mecanismo biela-manivelaEl sistema biela-manivela permite transformar un
movimiento rectilíneo en un movimiento circular.
En el desarrollo y fabricación de productos con elementos móviles, a menudo se necesita transformar un movimiento rectilíneo en un movimiento de giro, o viceversa. Para ello se emplea una unión sencilla entre operadores: el sistema biela-manivela.
El giro producido puede transmitirse, ya sea directamente o utilizando engranajes, a un eje para producir el movimiento deseado en la máquina. Por ejemplo, en las locomotoras de vapor, el empuje comunicado por el cilindro a una biela sirve para mover las ruedas.
• La biela es una pieza cilíndrica alargada. Por uno de sus extremos está unida a otro operador mecánico que tiene un movimiento alternativo de vaivén; por el otro extremo está unida a otro operador: la manivela.
• La manivela actúa como una palanca de segundo género. La reacción obtenida está aplicada cerca del eje de giro. En muchas ocasiones, la rueda desempeña el papel de manivela, como en las antiguas locomotoras de vapor.
Esta unión permite transformar el movimiento alternativo de vaivén en un movimiento de giro. Se emplea, por ejemplo, en los motores de los automóviles para transmitir el movimiento lineal de los pistones al eje de giro.
En su movimiento, uno de los extremos de la biela describe un desplazamiento (d) que depende de la excentricidad del sistema (e), es decir, de la distancia que existe entre el punto de unión de la biela con la rueda y el eje de giro de esta.
Compresión de MotorLa relación de compresión es el término con que se denomina a
la fracción matemática que define la proporción entre el volumen de admisión y el volumen de compresión.
Fórmula para Calcular la Relación de Compresión Teórica
En general, la eficiencia térmica (capacidad para transformar calor en movimiento), y la potencia, dependen de la relación de compresión.Un motor gasta energía para comprimir los gases y aporta energía al quemar los gases. A medida que se aumenta la compresión, la diferencia entre gasto y aporte de energía crece. Es decir, a mayor compresión el motor es más eficiente.
Relación de Compresión Efectiva
Para calcular el valor real de la relación, el volumen del cilindro requiere ser medido, no con su pistón en punto muerto inferior, sino que a partir de la posición que tiene cuando termina el cierre de la válvula de admisión.
Fuente:http://www.todomotores.cl/mecanica/relacion_compresion.htm
BielaConsiste en una barra rígida diseñada para establecer uniones
articuladas en sus extremos. Permite la unión de dos operadores transformando el movimiento rotativo de uno (manivela, excéntrica , cigüeñal ...) en el lineal alternativo del otro (émbolo ...), o viceversa.
Desde el punto de vista técnico se distinguen tres partes básicas: cabeza, pie y cuerpo.
• La cabeza de biela es el extremo que realiza el movimiento rotativo. Está unida mediante una articulación a un operador excéntrico (excéntrica , manivela, cigüeñal ...) dotado de movimiento giratorio.
• El pie de biela es el extremo que realiza el movimiento alternativo . El hecho de que suela estar unida a otros elementos (normalmente un émbolo ) hace que también necesite de un sistema de unión articulado.
• El cuerpo de biela es la parte que une la cabeza con el pie . Está sometida a esfuerzos de tracción y compresión y su forma depende de las características de la máquina a la que pertenezca.
Desde el punto de vista tecnológico, una de las principales aplicaciones de la biela consiste en convertir un movimiento giratorio continuo en uno lineal alternativo, o viceversa. La amplitud del movimiento lineal alternativo depende de la excentricidad del operador al que esté unido. Este operador suele estar asociado siempre a una manivela (o también a una excéntrica o a un cigüeñal).
Motores de 2 y 4 tiempos
Diferencias:
Motor de 2 tiempos Motor de 4 tiempos
DIFERENCIAS DE CONSTRUCCION
El motor de 2 tiempos
• Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente
• El cárter del cigüeñal debe estar sellado y cumple la función de cámara de precompresión
El motor de 4 tiempos
• En el motor de 4 tiempos solo es activa la cara superior del pistón
• El cárter sirve de depósito de lubricante
Entrada y salida de gasesEl de 2 tiempos
• La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las lumbreras (orificios situados en el cilindro). Este motor carece de las válvulas que abren y cierran el paso de los gases en los motores de cuatro tiempos La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las lumbreras (orificios situados en el cilindro). Este motor carece de las válvulas que abren y cierran el paso de los gases en los motores de cuatro tiempos de las lumbreras
El de 4 tiempos
• Posee válvulas
Lubricación
2 tiempos
• Se realiza mezclando el aceite con el combustible, en una proporción que varía del 2% al 5%
4 tiempos
• Se realiza a través del cárter
Diferencia principal
De 2 tiempos (ciclos)
• Es un motor de combustión interna que realiza las 4 etapas del ciclo termodinamico en 2 movimientos lineales del piston, es decir una vuelta de cigüeñal
De 4 tiempos (ciclos)
• Realiza las 4 etapas en 2 vueltas de cigüeñal
Ventajas y desventajas del motor de 2 tiempos
Ventajas
• El motor de dos tiempos no precisa válvulas de los mecanismos que las gobiernan, por lo tanto es más liviano y de construcción más sencilla, por lo que resulta más económico
• Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, desarrolla más potencia para una misma cilindrada y su marcha es más regular.
• Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena el lubricante
Desventajas• El motor de dos tiempos es altamente contaminante ya que
en su combustión se quema aceite continuamente, y nunca termina de quemarse la mezcla en su totalidad.
• Al no quemarse la mezcla en su totalidad en el interior de la cámara de explosión y debido al barrido de los gases de escape mediante la admisión de mezcla, no se aprovecha completamente todo el combustible utilizado y esto genera un rendimiento menor. Por ello, aunque tiene una carrera de trabajo en cada vuelta de cigüeñal, a diferencia de un motor de 4 tiempos que tiene una carrera de trabajo cada dos vueltas, no alcanza a tener el doble de potencia que un motor de cuatro tiempos de la misma cilindrada.
• Al ser un motor cuyo régimen de giro es mayor, sufre un desgaste mayor que el motor de 4 tiempos
Ventajas y desventajas del motor de 4 tiempos
Ventajas
• Consume menos
• Motor mas confiable
• Contamina menos
• Vibra menos
• Mejor torque
Desventajas
• Mayor peso
• Menor potencia
• Costos de reparaciones mas elevados
Conclusión Ambos son óptimos, por un lado, el motor de
dos tiempos tiene mayor reacción, pero es muy contaminante y vibrante, mientras que el de 4 tiempos genera menos contaminación, aunque también tiene un mantenimiento mas costoso, y si se rompe será mas costosa su reparación que un motor de 2 tiempos.La elección entre éstos se hará de acuerdo al uso que valla a tener.