SISTEMAS DE UNIDADES
DINAMICA DE MOTORES
POTENCIA Y PAR MOTOR
EQUILIBRADO DE MOTORES
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PISTON-BIELA-SEGMENTOS
LA DISTRIBUCIÓN
EL ENGRASE
LA REFRIGERACIÓN
LA COMPRESIÓN
BANCOS DE PRUEBA
EL MOTOR DE DOS TIEMPOS
EL MOTOR ROTATIVO
EL MOTOR A REACCIÓN

Siguiendo con la introducción efectuada al principio, acerca de la necesidad de aplicar las fórmulas físicas a los fenómenos mecánicos del motor de explosión en el automóvil, se va a ver enseguida que, efectivamente, necesitamos saber de antemano los conceptos de Fuerza, Trabajo y Potencia para desarrollarlos convenientemente, y aplicarlos a una serie de razonamientos que nos lleven a establecer las fórmulas necesarias para conocer el motor.

El combustible que se emplea en los motores actuales es la gasolina y el gas-oil, los cuales tienen una energía calorífica que es preciso transformar en energía mecánica. Para ello se les hace arder en el interior de la cámara de combustión generando una fuerza F. Esta fuerza de la explosión, o de la combustión si es un motor diesel, será la que se aplique al pistón haciéndolo recorrer una distancia, que es la llamada anteriormente carrera L. Ya tenemos ahí presente, en el interior del cilindro, un trabajo mecánico que será igual al producto de la fuerza aplicada F por la distancia L recorrida por el pistón. Podemos poner todo ello en forma matemática como  T = F · L.

Si ese trabajo se efectúa en un tiempo determinado, el motor estará desarrollando una Potencia, que será igual a la relación entre el trabajo desarrollado T, y el tiempo que tarda en hacerlo, t, tal y como se sabe de la física general. Así, tendremos establecido el concepto de Potencia en un motor de explosión:  P = T / t.

En un motor, el pistón es empujado por la explosión con una fuerza de 1800 Newton desplazándolo hacia el punto muerto inferior a lo largo de una carrera L de 75 mm, tardando 0´1 segundo en ello. Calcular el trabajo y la potencia desarrollados.

PROBLEMA TIPO

Esto, que en teoría está muy bien, resulta que al ponerlo en práctica dista mucho de la realidad. No quiere decir que hayamos hecho mal los cálculos, pues por algún sitio hemos de empezar, sino que al construir un motor que nos dé una  Fuerza de 135 Julios sobre el pistón para obtener una Potencia de 1350 Watios en 0´1 segundo, y medir la potencia que nos va a entregar en esos 0´1 segundos, no cuadran las cuentas. Y todo ello es debido a que no hemos tenido en cuenta multitud de factores que intervienen en el desarrollo de esa fuerza. Por un lado está la temperatura tan alta que ha de alcanzar la explosión para producir esa fuerza, temperatura que hemos de disipar si no queremos fundir el motor, y esa temperatura disipada es potencia que perdemos. Por otro lado tenemos los rozamientos internos de las piezas en movimiento, que se ven frenadas disminuyendo la potencia resultante. Ese rozamiento, aunque lo disminuyamos con un buen engrase, generará calor que hemos de disipar a través de ese mismo lubricante, etc. Por ello, la potencia disponible, finalmente, en el eje del motor, llamado cigüeñal, es mucho menor de la esperada. Vamos a conocerlas.

En el estudio de los motores de combustión interna llamaremos Potencia Indicada a aquélla que, en un principio, calculó el constructor teniendo en cuenta el trabajo realizado por la explosión (o la combustión) durante la carrera útil del pistón (o sea, durante la carrera de trabajo, esto es, desde el PMS al PMI), y el número de carreras útiles en la unidad de tiempo.

Ya es sabido que un motor de explosión de 4 tiempos realiza el ciclo completo en dos vueltas de cigüeñal. Si vamos a calcular el trabajo W_i (Trabajo indicado) desarrollado en una vuelta, hemos de dividirlo entre 2. Si vamos a usar revoluciones por minuto n,  hemos de dividirlas entre 60 segundos que tiene un minuto para que nos resulte la potencia medida en segundos. Todo ello multiplicado por el número de cilindros.

Calcular, en CV, la potencia indicada de un motor de 4 cilindros, cuya sección del cilindro es de 38,4 cm², la carrera es de 8 cm y la presión indicada es de 480 kg./cm² , al régimen máximo de 5500 rev./min.

PROBLEMA TIPO