CAPÍTULO II

MARCO TEÒRICO

2.1. ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS

Una vez realizada las investigaciones pertinentes, se obtuvo lo siguiente:

Al investigar en la biblioteca de la Facultad de mecánica de la Escuela

Superior Politécnica de Chimborazo y de la ESPE, se encontró diferentes

investigaciones referentes ala comprensibilidad vehicular, identificando

tres temas de tesis:

El resultado profesional de la etapa de estudio tuvo como objetivo

elaborar el tema “ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA INFLUENCIA DEL

TIPO DE BUJÍA EN EL DESEMPEÑO DE UN MOTOR A GASOLINA”

presentado por JHONY PAUL ROCHA MORENO, en el año 2005 Ya que

mediante una gran investigación ha logrado el objetivo planteado del

desempeño del motor automotriz para el laboratorio y publica las

siguientes conclusiones y recomendaciones:

Conclusiones

•Los objetivos del presente proyecto fueron alcanzados en su totalidad, pues se ha determinado la influencia de cada tipo de bujía dentro de los principales parámetros que determinan el desempeño de un motor a gasolina..

•Todas las bujías utilizadas varían los parámetros de desempeño del motor a gasolina, en unos casos aumentan y en otros disminuyen con respecto a la bujía recomendada por el fabricante..

6

•Las bujías de múltiples electrodos disminuyen la probabilidad de falla de encendido en los cilindros, pero no mejoran los parámetros de desempeño del motor, ya que la chispa no se genera en todos los electrodos al mismo tiempo, es decir, la chispa no se divide sino busca el punto más cercano y se genera en él..

•Las bujías termo élasticas no mejoran el rendimiento del motor en regimenes variables de velocidad, como lo informa el fabricante en sus catálogos, ya que existen otros tipos de bujías que aumentan el rendimiento del motor en las mismas condiciones.

•Existen diferentes tipos de bujías, con los cuales se logra alcanzar un

mejor desempeño del motor en las diferentes condiciones de pruebas.

Recomendaciones

•Se recomienda tomar como referencia los resultados de las pruebas

realizadas, para seleccionar con mayor criterio el tipo de bujía a utilizar en

un determinado motor.

•Para futuras pruebas, se sugiere analizar la composición de los gases de

escape.

.

•Realizar las mismas pruebas, en otros motores de características

técnicas diferentes, principalmente en alimentación y sistema de

encendido, para determinar cómo varían los parámetros de desempeño

del motor según el tipo de bujía con respecto al motor ensayado..

•Incentivar la realización de estas pruebas con otros tipos de bujías de

diferentes fabricantes y características, para verificar las características

comerciales que presenta cada tipo de bujía.

7

•Continuar con el estudio hasta llegar a obtener tablas de referencia que

nos ayuden a seleccionar la bujía apropiada para cada tipo de motor a

gasolina en diferentes condiciones de trabajo.

Se tomará como antecedente investigativo previo el uso legal de la norma

legal SAE J300 que representa la viscosidad cinética de un motor,

(También se tomara las mediciones respectivas para temperatura ) así

poder determinar los riesgos a los que están expuesto la máquina.

En el trabajo de postgrado y de una investigación profunda se ha

propuesto el tema “ESTUDIO DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN

INTERNA PARADETERMINAR SUS PARÁMETROS DE

FUNCIONAMIENTO Y SUFACTIBILIDAD DE APLICACIÓN EN LOS

LABORATORIOS presentado por Edison Iván Córdova Morales de la

Universidad Técnica de Ambato, en el año 2013 .Menciona.

Conclusiones

•Con la aplicación del sistema de frenado hidráulico se pudo determinar la

velocidad, potencia y torque del motor sometido a prueba.

•La potencia máxima efectiva de operación del motor es de 132W y se la

obtiene cuando tenemos un torque de 1,15 N-m.

•A medida que vamos introduciendo carga (agua) al freno el número

r.p.m. va disminuyendo empezando en 1750 en vació y descendiendo

hasta un valor de 750 cuando la válvula de paso se encuentra abierta en

su totalidad..

•Se puede aplicar el sistema de frenado hidráulico para un motor de

combustión interna, considerando la potencia que se desea disipar que en

este caso es de 6.5HP y el número de r.p.m. de operación del motor.

8

Recomendaciones

•Revisar el motor y sus partes antes de empezar a utilizarlo.

•Revisar todas las conexiones para evitar que existan fugas de líquidos.

•Encender el motor y no aplicar carga por unos 30s hasta que esté

operando con normalidad.

•Considerar la velocidad de operación del motor r.p.m. en que puede

trabajar para evitar daños.

•Realizar las pruebas para la obtención de la velocidad, potencia y torque

siempre en sentido ascendente o descendente en forma sucesiva para

evitar daños en el motor.

El proyecto de grado denominado “IMPLANTACIÓN DE UN PROGRAMA

DE MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL (TPM) AL TALLER

AUTOMOTRIZ”, presentado por Martínez Tayupanda Franklin Vinicio y

Romero Romero Danilo Jonathan de la Escuela Superior Politécnica de

Chimborazo de la carrera de Ingeniería Automotriz, en el año 2012.

Menciona.

Conclusiones

- La correcta medición de todos los valores antes de la preparación nos

permitió saber la posición actual del vehículo Suzuki Forza 1 y conocer

cuál será el trabajo de aligeramiento para el aumento de régimen de giro

del motor.

9

-Los diferentes componentes y sistemas propuestos para el aumento de

la potencia trabajaron perfectamente dándonos un aumento significativo

en el rendimiento del motor en las revoluciones.

-En la etapa Final se incrementó la potencia del motor en 9 HP (34%) con

la tendencia a seguir aumentando las limitaciones del banco de pruebas

(500 RPM max) .

- En la etapa final se incrementó el torque del motor en 16N-m (37%) con

su pico máximo a 3600 RPM.

Recomendaciones

- Se debe utilizar herramientas adecuadas y torques exactos para el

montaje y desmontaje de los diferente elementos y tener muy en cuenta

los valores obtenidos antes de la preparación.

- En el proceso aligerado de masas se debe hacer un control riguroso del

peso para evitar una reducción excesiva.

- Hay que suspender el termostato para permitir el flujo continuo de

refrigerante ya que al estar trabajando el motor a un ambiente cerrado el

calor no disipa con facilidad.

- Colocar un switch independiente para el electro ventilador ya que de

esta manera tendremos un mejor control en la refrigeración del motor.

- Se recomienda instalar un tacómetro específico para un motor especifico

de cuatro cilindros para poder controlar el régimen de giro ya que de esta

amanera nos dará medidas de revoluciones exactas con esto sabremos a

que esfuerzo estamos sometiendo al motor y así sobre revolucionarlo.

- Obviamente, con la modificación/preparación se trata de obtener mejores

características en el motor modificado, las cuales van en incremento

significativo de la potencia del motor, que es el fin al que se desea llegar.

Esta mayor potencia brindará al vehículo en el cual está montado el motor

10

una gran reacción de aceleración, lo que significa que el auto llega a una

velocidad establecida en menor tiempo que antes de las modificaciones.

Potencia y el Peso del mismo es mucho mayor, por lo que se sentirá al

auto menor peso, hablando proporcionalmente, logrando una mayor

aceleración y tendrá una velocidad final más elevada, aunque esta última

también depende mucho de la aerodinámica que se logre.

2.2. FUNDAMENTACIÓN FILOSÓFICA

La presente investigación se fundamenta en el paradigma positivista

porque el enfoque predominante de la investigación es explicar, controlar

y predecir, el mismo que según Luis G. Meza C. (2009: Internet), es una

corriente de pensamiento cuyos inicios se suele atribuir a los

planteamientos de Auguste Comte, y que no admite como válidos otros

conocimientos sino los que proceden de las ciencias empíricas.

2.3. FUNDAMENTACIÓN LEGAL

Legalmente los requisitos mínimos del estudio son las siguientes:

1.- SAE para aceites, Lubricantes, Materiales Antifricción.

2.-Real Decreto 2483/1986, de 14 de noviembre.

3.-Real Decreto 486/19997, de 14 de abril.

4.- INEN_ISO_11439_10 Cilindros de gas. De alta presión para

almacenamiento de combustibles en automotores a gas natural (IDT).

5.- INEN_ISO_16949_10 Sistemas de gestión de la calidad. Requisitos

particulares para la aplicación de la norma INEN-ISO 9001:2009 Para la

producción en serie y de piezas de recambio en la industria del automóvil

11

VARIABLE INDEPENDIENTE VARIABLE DEPENDIENTE

6

Relacion de comprecion

de volunmen y relacion

Precion en el cilindro

Elementos moviles del motor

Motores

Cilindrada

Relacion de Aire

Conbustible

Eficiencia

2.4. CATEGORÍAS

FUNDAMENTALES

GRAFICO Nº1

Gráfico N° 1: Categorías Fundamentales.Elaborado por:

VARIABLE INDEPENDIENTE

7

Gráfico N° 2: Categorías Fundamentales.Elaborado por:

VARIABLE DEPENDIENTE

Gráfico N° 3: Categorías Fundamentales.Elaborado por: Alejandro Sánchez

8

2.4.1.1. Marco conceptual variable independiente

Potencia: Según el Manual del Automóvil (Pruebas del Automóvil pág.

162 y 164)

La potencia del motor de combustión interna basa su funcionamiento,

como su nombre lo indica, en el quemado de una mezcla comprimida

de aire y combustible dentro de una cámara cerrada o cilindro, con el

fin de incrementar la presión y generar con suficiente potencia el

movimiento lineal alternativo del pistón.

La cilindrada es el volumen que desplaza el pistón entre el punto

muerto inferior y el superior, es el volumen de aire que puedes

comprimir. Más importante que la cilindrada es la relación de

compresión, a mayor relación de compresión mas eficiencia

termodinámica del ciclo y más potencia específica.

Cuando el émbolo está abajo, por ejemplo al final de la admisión, el

volumen que ocupan los gases es toda la parte rayada que se

compone de la parte "V" (espacio que recorre el pistón al subir al PMS

en el detalle de la izquierda), más la parte "v" que es donde se quedan

comprimidos y achicados los gases al final de la compresión. El

volumen total "V + v" es aproximadamente, de seis a once veces

mayor que el "v", y a esa relación se le llama relación de compresión.

El empleo de transmisiones automáticas, al eliminar el riesgo de llevar

el ' motor a plenos gases y pocas revoluciones (motor apurado),

permite aumentar la com-presión, por consiguiente la potencia, sin que

aparezca la detonación .

En América los motores consiguen más potencia aumentado la

cilindrada sin que se lleguen a relaciones de compresión elevadas. En

los motores de gasolina europeos la rela-ción de compresión oscila

entre 9 : 1 y 10,4 : 1. En los motores americanos baja de uno a dos

6

puntos. En los motores Diésel, en los que no existe el problema de la

Detonación por comprimirse el aire puro, como veremos en el capítulo

correspondiente, la relación de compresión puede llegar de 16 : 1 a 23

: 1, con estas reducciones del volumen admitido de aire en el tiempo

de Admisión, se consigue que la temperatura del mismo sea muy ele-

vada después de la Compresión , lo que conviene para la inmediata

combustión del gasoil. la presión efectiva depende, en primer lugar, de

la relación de compresión elegida para el motor, pero dentro del

mismo motor su valor depende ya del mayor o menor llenado de los

cilindros. Por ejemplo, para un motor con relación 9 (o sea, que el

desplazamiento del émbolo, espacio ocupado por V, es ocho veces el

volumen "v" de la cámara de explosión), suponiendo un llenado

completo de gases la presión resultante es 11,4 kg/cm2. Para las

relaciones 8,8 y 8,5 las presiones efectivas a plenos gases son 9,l y 10

kg/cm2 Pero si el llenado de los cilindros no es más que el 60 por 100

(acelerador a poco más de medios gases), las presiones reales

resultan ser 7,02 y 7,8 kg/cm2, respectivamente y cuanto menos gas

entre, menor presión resultará, como es lógico. Como los cilindros sólo

pueden llenar- se del todo cuando el acelerador se pisa a fondo,

abriendo por completo la entrada de gases, el motor trabaja la mayor

parte de las veces a menor presión de la máxima prevista. Conviene

tener presentes estas consideraciones al estudiar el fenómeno de la

detonación en el capítulo de "La Carburación".

De la relación de compresión viene la mayor eficiencia del ciclo diésel

sobre el Otto, a igualdad de relación de compresión el ciclo Otto es

energéticamente más eficiente que el diésel, el inconveniente es la

detonación, que para alcanzar las relaciones de compresión del ciclo

diésel necesitaríamos gasolinas con un índice de octano de alrededor

de 110 (gasolinas de aviación y de competición), lo cual puede

conseguirse añadiendo compuestos antidetonantes a la gasolina

normal, pero tendríamos el mismo efecto que en los diésel, altas

emisiones de NOx por alta compresión.

7

A continuación el vapor es evacuado por condensación. Esta

operación se efectúa dentro de un primer intercambiador de calor,

llamado condensador, sometido a la ventilación forzada de un

ventilador axial.

Tras la condensación, tenemos un fluido en estado líquido, a alta

presión, que se libera rápidamente a través de una válvula de

expansión hacia un segundo intercambiador de calor, llamado

evaporador. Simultáneamente, este intercambiador es atravesado por

aire impulsado proveniente del ventilador radial centrífugo del aire

acondicionado. El aire se enfría cediendo su calor al fluido frigorígeno,

que se evapora y vuelve a u estado inicial de vapor a baja presión.

Se ha querido demostrar la importancia que tiene la masa del pistón y

por tanto la medi- da del calibre y carrera del cilindro. Si damos mucha

carrera al cilindro la velocidad del pistón hacia amba y abajo será más

variable, aumentando la fuerza de inercia en el desplaza- miento y

también el rozamiento del mismo. Si disminuimos la carrera en

exceso, habrá que aumentar el calibre para conseguir buena

cilindrada, aumentando también el tamaño del pis- tón, con los

inconvenientes que en cuanto a la dilatación del mismo se producen

además de las pérdidas de calor. Los fabricantes, con la experiencia y

con las nuevas tecnologías de mate- riales conseguidos, cada vez son

las piezas más ligeras y resistentes, construyen motores con calibres y

carreras adecuadas teniendo en cuenta las consideraciones

expuestas.

En los motores alternativos, la cámara de combustión es el espacio

comprendido entre la culata y la cabeza del pistón, cuando éste se

halla en el punto muerto superior; en los motores con pistón rotatorio

tipo Wankel, es el espacio de forma oblonga, de sección rectangular y

variable comprendido entre el motor y las tres paredes circundantes

del cuerpo del motor; finalmente, en las turbinas de gas, la cámara o

las cámaras de combustión están constituidas por envolturas de forma

8

compleja, de sección cilindrica (tubular o anular) estampadas o

soldadas, de chapa delgada de acero especial idóneo para soportar

elevadas temperaturas de trabajo.

.

Gráfico N° 4: Potencia del motor.Fuente: MANUEL ARIAS-PAZ GUITIAN. 1940-2004; Relación de compresión,

Pág. 99.Elaborado por: Alejandro Sánchez

Este movimiento es transmitido por medio de la biela al eje principal

del motor o cigüeñal, donde se convierte en movimiento rotativo, el

cual se transmite a los mecanismos de transmisión de potencia (caja

de velocidades, ejes, diferencial, etc.) y finalmente a las ruedas, con la

potencia necesaria para desplazar el vehículo a la velocidad deseada

y con la carga que se necesite transportar..

Mediante el proceso de la combustión desarrollado en el cilindro, la

energía química contenida en el combustible es transformada primero

en energía calorífica, parte de la cual se transforma en energía

9

cinética (movimiento), la que a su vez se convierte en trabajo útil

aplicable a las ruedas propulsoras; la otra parte se disipa en el sistema

de refrigeración y el sistema de escape, en el accionamiento de

accesorios y en pérdidas por fricción.

En este tipo de motor es preciso preparar la mezcla de aire y

combustible convenientemente dosificada, lo cual se realizaba antes

en el carburador y en la actualidad con los inyectores en los sistemas

con control electrónico. Después de introducir la mezcla en el cilindro,

es necesario provocar la combustión en la cámara de del cilindro por

medio de una chispa de alta tensión que la proporciona el sistema de

encendido

• Bielas pistones: Según el Manual del Automóvil (Capitulo Pruebas

de Combustión Interna 59-76)

En un motor el pistón se encuentra ubicado dentro del cilindro, cuyas

paredes le restringen el movimiento lateral, permitiendo solamente un

desplazamiento lineal alternativo entre el punto muerto superior (PMS)

y el punto muerto inferior (PMI); a dicho desplazamiento se le

denomina carrera.

Para lograr un ciclo completo de potencia del motor se requiere

solamente una revolución del cigüeñal. Sin embargo, existen grandes

dificultades de llenar completamente el volumen desplazado con carga

fresca, y parte de ésta fluye directamente hacia fuera del cilindro

durante el proceso de barrido siendo ésta la principal razón por la que

los MEP de dos tiempos están en gran desventaja debido a que la

carga fresca contiene combustible y aire.

10

Gráfico N° 5: Potencia del motor.Fuente: MANUEL ARIAS-PAZ GUITIAN. 1940-2004; Relación de compresión,

Pág. 99.Elaborado por: Alejandro Sánchez

Tanto el movimiento del pistón como la presión ejercida por la energía

liberada en el proceso de combustión son transmitidos por la biela al

cigüeñal .Este último es un eje asegurado por los apoyos de bancada

al bloque del motor, y con unos descentramientos en cuales se apoyan

las bielas, que son los que permiten que el movimiento lineal del pistón

transmitido por la biela se transforme en un movimiento circular del

cigüeñal.

Este movimiento circular debe estar sincronizado principalmente con el

sistema de encendido y con el sistema valvular, compuesto

principalmente por el conjunto de válvulas de admisión y de escape,

cuya función es la de servir de compuerta para permitir la entrada de

mezcla y la salida de gases de escape.

Normalmente las válvulas de escape son aleadas con cromo con

pequeñas adiciones de níquel, manganeso y nitrógeno, para

incrementar la resistencia a la oxidación debido a las altas

11

temperaturas a las que trabajan y al contacto corrosivo de los gases

de escape.

Baja presión: Manual del Automovil Autor Leonardo Rojas M

(2001:Pág.59)

Esta pérdida de potencia que se da en los coches, normalmente se da

por razones derivadas de una mala combustión y un inadecuado

mescla combustible aire en los cilindros. La falta de oxígeno a los

cilindros y su posterior pérdida de potencia afecta el motor en su

presión y mala lubricación de todo el sistema o una descompresión de

los cilindros.

Cuanto mayor sea la relación de compresión es el más eficiente el

motor. Los Motores convencionales de mayor proporción necesitan

gasolina de mayor octanaje, que inhibe la tendencia del combustible a

quemar casi instantáneamente a alta compresión/condiciones de alta

temperatura. Sin embargo, en los motores que utilizan la ignición por

medio de relaciones de compresión muy elevados, tales como el motor

diésel o motor de Bourke, esto no es necesario. De hecho, los

combustibles de bajo índice de octano son preferibles en estas

aplicaciones debido a que son más fáciles de encenderse bajo

compresión.

Fricción: Según el Manual del Automóvil (Capitulo Sistemas de

Lubricación 107-109)

Un motor tiene muchas partes móviles que producen fricción. Algunas

de estas fuerzas de fricción se mantienen constantes; algunas de

estas pérdidas de fricción aumentan a medida que aumenta la

velocidad del motor, tales como las fuerzas laterales del pistón y las

fuerzas de conexión de soporte. Unas pocas fuerzas de fricción

disminuyen a una velocidad superior, tales como la fuerza de fricción

12

en los lóbulos de la leva utilizados para operar las válvulas de entrada

y salida. Junto con las fuerzas de fricción, un motor en funcionamiento

ha pérdidas de bombeo, que es el trabajo que se requiere para mover

el aire dentro y fuera de los cilindros. Esta pérdida de bombeo es

mínimo a baja velocidad, pero aumenta aproximadamente con el

cuadrado de la velocidad, hasta que a la potencia nominal de un motor

se utiliza aproximadamente el 20% de la producción total de energía

para superar la fricción y las pérdidas de bombeo.

2.4.4. Marco conceptual variable dependiente

• Comprensibilidad del motor: Según el Manual del Automóvil

(Pruebas del Automóvil pág. 162 y 164)

Motores de gasolina modernos tienen una eficiencia térmica máxima

de aproximadamente 25% a 30% cuando se usa para alimentar un

coche. En otras palabras, incluso cuando el motor está funcionando en

su punto de máxima eficiencia térmica, de la energía total de calor

liberado por la gasolina que se consume, aproximadamente 70-75%

se rechaza en forma de calor sin ser convertido en trabajo útil, es

decir, girando el cigüeñal. Aproximadamente la mitad de este calor es

rechazado llevar por los gases de escape, y un medio pasa a través

de las paredes del cilindro o de la cabeza del cilindro en el sistema de

refrigeración del motor, y se pasa a la atmósfera a través del radiador

del sistema de enfriamiento. Algunos de los trabajos generados

también se pierde en forma de fricción, el ruido, las turbulencias de

aire, y el trabajo se utiliza para encender el equipo motor y aparatos

como el agua y las bombas de aceite y el generador eléctrico, dejando

sólo un 25-30% de la energía liberada por el combustible consumida

disponible para mover el vehículo.

En ralentí, la eficiencia térmica es cero, ya que no hay trabajo utilizable

está siendo generada desde el motor. A bajas velocidades, los

13

motores de gasolina sufren pérdidas de eficiencia en aperturas del

acelerador pequeñas de la alta turbulencia y la pérdida por fricción

cuando el aire entrante debe luchar su camino en el acelerador casi

cerrada, los motores diésel no sufren esta pérdida ya que el aire que

entra no es estrangulado. A altas velocidades, la eficiencia en ambos

tipos de motor se reduce por el bombeo y las pérdidas por fricción

mecánica, y el período de tiempo más corto dentro de los que la

combustión tiene que tener lugar. Puntas de rendimiento del motor en

la mayoría de aplicaciones en alrededor de 75% de la potencia

nominal del motor, que es también la gama de mayor par motor. En

todas las demás combinaciones de velocidad y par del motor, la

eficiencia térmica es menor que este valor máximo.

Un motor de gasolina se quema una mezcla de gasolina y aire, que

consiste en una gama de aproximadamente de doce a dieciocho

partes de aire a una parte del combustible. Una mezcla con una

relación aire/combustible de 14,7:1 se dice que es estequiometria, que

es cuando se quema, 100% del combustible y el oxígeno se

consumen. Las mezclas con un poco menos de combustible con

mezcla pobre, llamadas son más eficientes. La combustión es una

reacción que utiliza el contenido de oxígeno del aire para combinar

con el combustible, que es una mezcla de varios hidrocarburos, lo que

resulta en vapor de agua, dióxido de carbono, y, a veces monóxido de

carbono e hidrocarburos parcialmente quemados. Además, a altas

temperaturas el oxígeno tiende a combinarse con nitrógeno, la

formación de óxidos de nitrógeno. Esta mezcla, junto con el nitrógeno

utilizados y otros elementos traza atmosféricos, es lo que vemos en el

escape.

En condiciones de aceleración parcial, la relación de compresión

efectiva es menor que cuando el motor está funcionando a pleno gas,

debido al simple hecho de que la mezcla de combustible y aire de

entrada está siendo restringido y no puede llenar la cámara a la

14

presión atmosférica total. El rendimiento del motor es menor que

cuando el motor está funcionando a pleno rendimiento. Una solución a

este hecho es desplazar la carga en un motor de varios cilindros de

algunos de los cilindros a los cilindros restantes de modo que pueden

operar bajo las cargas individuales más altas y con

correspondientemente más altas relaciones de compresión eficaces.

Esta técnica se conoce como desplazamiento variable.

Los motores diesel tienen una relación de compresión entre 14:01 a

25:1 - En este caso, la regla general no se aplica debido a los Diesel

con relaciones de compresión más de 20:01 son motores diesel de

inyección indirecta. Estos utilizan una precámara para hacer posible el

funcionamiento a alta RPM como se requiere en los automóviles y

camiones ligeros. Las pérdidas térmicas y dinámicas de gas de la

precámara resultado en inyección directa diesels ser más eficientes.

• Rendimiento del motor: Según el Manual del Automóvil (Capitulo

Pruebas de Combustion Interna 59-76)

Un motor de gasolina de ciclo Otto viene a tener una eficiencia de

entre el 20 y el 30%, en el mejor de los casos. Un motor de gasóleo de

ciclo Diésel viene a tener una eficiencia de entre el 30 y el 45%, en el

mejor de los casos (para lograr ese 45% suele ser un motor diésel

hibridado, o un motor diésel naval).

El rendimiento de los motores es siempre importante a la hora de

conseguir unos consumos óptimos y potencia eficaz. En un motor de

combustión interna se pierde aproximadamente un 35% de

rendimiento debido a los rozamientos de sus piezas y elementos que

lo constituyen, por lo que se podría deducir que si a cada motor le

sumáramos ese 35% más de rendimiento, tendríamos un ahorro

energético muy importante. De todas formas siempre se ha intentado

reducir esa pérdida de rendimiento en piezas, constitución de los

elementos y en resumen, mejorar todo el conjunto.

15

El motor de gasolina es el que mejor rendimiento tiene ya que la

combustión generada tiene mucho más poder energético que

cualquier otro motor, sobre todo viene dado por el octanaje de la

gasolina que es más alto.

Aire: Según el Manual del Automóvil (Capitulo Pruebas de

Combustion Interna 59-76)

El aire es aproximadamente el 21% de oxígeno. Si no hay suficiente

oxígeno para la combustión, el combustible no se quema

completamente y producirá menos energía. Un excesivamente rica

relación aire-combustible se incrementará contaminantes del motor. El

combustible se quema en tres etapas. En primer lugar, el hidrógeno se

quema para formar vapor de agua. En segundo lugar, la quema de

carbono a monóxido de carbono. Por último, el monóxido de carbono

se quema a dióxido de carbono. Esta última etapa produce la mayor

parte de la potencia del motor. Si todo el oxígeno se consume antes

de esta etapa, porque hay demasiado combustible, se reduce la

potencia del motor.

Hay algunas excepciones en las que la introducción de combustible

corriente arriba de la cámara de combustión puede enfriar el aire que

entra a través del enfriamiento evaporativo. El extra de combustible

que no se quema en la cámara de combustión se enfría el aire de

admisión que resulta en más potencia. Con la inyección directa de

este efecto no es tan dramática, pero que puede enfriar la cámara de

combustión suficiente para reducir ciertos contaminantes tales como

los óxidos de nitrógeno, mientras que aumenta otros, tales como

hidrocarburos parcialmente descompuestos.

La mezcla de aire y combustible se introduce en el motor porque el

movimiento descendente de los pistones induce un vacío parcial. Un

compresor, además, puede ser usado para forzar una carga más

grande en el cilindro para producir más energía. El compresor es

16

impulsado ya sea mecánicamente sobrealimentación o escape

conducido turboalimentación. De cualquier manera, la inducción

forzada aumenta la presión de aire exterior al puerto de entrada del

cilindro.

Hay otros métodos para aumentar la cantidad de oxígeno disponible

en el interior del motor; uno de ellos, es inyectar óxido nitroso, a la

mezcla, y algunos motores de uso nitrometano, un combustible que

proporciona el propio oxígeno que necesita para quemar. Debido a

eso, la mezcla podría ser 1 parte de combustible y 3 partes de aire,

por lo que es posible quemar más combustible dentro del motor, y

obtener salidas de potencia más altos.

Ciclo del motor: Manual del Automovil Autor Leonardo Rojas M

(2001:Pág.59)

La forma de la cámara está influida por las válvulas de admisión y de

escape, por su posición, por la bujía y su posición, además de por las

exigencias de la misma combustión. Es muy importante la posibilidad

de adaptar la mejor forma de la cámara desde el punto de vista

termodinámico a la posición óptima de las válvulas y las bujías (o del

inyector en caso de motor Diesel o del motor de inyección directa

Otto).

Los elementos que el proyectista debe considerar en el diseño de la

cámara de combustión pueden resumirse así: disposición y forma de

las válvulas para conseguir el más alto rendimiento volumétrico, es

decir el mejor llenado de los cilindros; número y forma de los

conductos de admisión y de escape para conseguir mayor turbulencia,

ya sea con válvulas abiertas o en fase de compresión; posición de la

bujía para tener, con la misma velocidad de propagación de la

combustión, el menor recorrido de la llama; forma de la cámara y del

pistón para obtener una buena mezcla y, por tanto, una combustión

completa y homogénea sin autoencendido ni detonación; finalmente,

17

en el contexto general debe tenerse en cuenta sobre todo la relación

de compresión y la relación entre la superficie y el volumen de la

cámara, idónea para obtener un buen rendimiento termodinámico y

una buena refrigeración. Algunas de estas exigencias a veces están

contrapuestas.

En el motor alternativo las etapas fundamentales de la cámara de

combustión son: una típica configuración en los años precedentes a la

primera guerra mundial, representada por la disposición de válvulas

laterales paralelas con bujía opuesta fijada a la culata; la cámara se

extendía por los laterales del cilindro con un volumen importante. De

esa manera no era posible obtener relaciones de compresión

elevadas.

En los años 1919-1920 fue puesta a punto una cámara, todavía con

válvulas laterales, pero con sección transversal curvilínea y con

volumen circunscrito a la bujía; todo ello para crear una mayor

turbulencia de la mezcla. Durante ese periodo fue importante la

contribución del técnico británico Harry R. Ricardo, que también en los

años siguientes dedicó sus afanes a mejorar la cámara de combustión

de los motores con ciclo de Otto y de Diesel.

Es curioso comprobar que todas las cámaras que en los setenta años

de vida del motor de explosión han sido sucesivamente propuestas se

utilizan todavía. Lo que ha cambiado con el tiempo es el refinamiento

de la forma junto al diseño general del motor, forma que permite cada

vez mayores rendimientos termodinámicos. De ese modo se ve que la

diferencia de rendimiento entre las cámaras, considerando

exclusivamente los motores con válvulas en cabeza, no supera el 3-5

%. Conviene observar que una cámara con válvulas laterales, si es de

forma alargada y de gran superficie respecto al volumen, no es idónea

para relaciones de compresión elevadas, y además el fluido está

obligado a recorrer un camino tortuoso; se deduce que no es apta para

motores veloces con elevadas potencias específicas, también porque

18

el rendimiento volumétrico a regímenes altos disminuye

sensiblemente. Por consiguiente, está claro que sólo puede escogerse

esta solución por motivos económicos y de simplicidad. Por todo ello,

la casi totalidad de los motores tienen válvulas en cabeza con cámara

de combustión reducida, adecuada para relaciones de compresión

elevadas.

Una particularidad del diseño del conjunto conductos-culata, que

permite una combustión mejor, es la de orientar convenientemente los

conductos a fin de crear, durante la fase de barrido y admisión, una

rotación (swirl) del fluido en el interior de la cámara; lo que constribuye

a que la mezcla sea más homogénea y la llama se propague a

velocidad constante (la combustión es relativamente breve: entre 0,8

ms y 2 ms).

Una mala combustión, o combustión «estratificada», se determina

fácilmente observando la distinta coloración de la superficie de la

culata y de la cabeza del pistón.

Otra particularidad de diseño de los motores de baja relación carrera-

diámetro (entre 0,6 y 0,7) es la de crear una zona entre la cabeza del

pistón y la culata, del orden de unas décimas de milímetro, que en el

momento de la fase final de la compresión y del inicio del encendido

hace que la mezcla sea aplastada contra la bujía y contra la zona más

recogida de la cámara. Este fenómeno se denomina squish en inglés.

En los modernos motores de competición y en los de 4 válvulas por

cilindro (2 de admisión y 2 de escape) es posible reducir el ángulo

entre las válvulas, de manera que se pueda crear una cámara muy

recogida y con pistón prácticamente plano, mientras que con 2

válvulas, inclinadas formando ángulos comprendidos entre 60° y 90° y

con relación de compresión elevada (entre 10 y 12), la forma de la

cámara resulta con sección ahusada por la necesidad de diseñar una

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cúpula vistosa sobre el pistón. Una cámara asi concebida hace

dificultosa la propagación de la llama, por lo cual se han adoptado dos

o más válvulas en cada cilindro.

2.4.2 GESTIÓN DE RIESGOS LABORALES.

Para realizar una actividad el hombre debe satisfacer una serie de

necesidades y objetivos durante su trabajo, lo que indica que deberá

estar expuesto a un sin número de riesgos y que deben ser

controlados en la medida posible, a fin de evitar sus posibles

consecuencias.

Sin embargo año tras año las estadísticas sobre siniestralidad laboral

muestran en muchas ocasiones que no se ha alcanzado las cotas

perseguidas en este campo.

Para poder alcanzar los objetivos pretendidos, la ley plantea la

necesidad de que el empresario como máximo garantice la seguridad

y salud de los trabajadores y llevar a cabo todas las actividades que

sean precisas para desarrollar un modelo activo de actuación

preventiva.

A partir de la entrada en vigencia de la ley de prevención de riesgos

laborales, se han modificado no solo los modos de actuación en

seguridad y salud en el trabajo, sino que también y siguiendo criterios

comunitarios se ha producido un cambio importante en la terminología

empleada.

2.6. SEÑALAMIENTO VARIABLES DE LA HIPOTESIS

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• Variable independiente: Insuficiente potencia en los cilindros

• Variable dependiente: Comprensibilidad del motor

• Unidad de observación: Motor Suzuki 993cm3 1992

• Términos de relación: Rendimiento del motor

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