Principios, tipos y aplicaciones

Historia de los MACI Primer MCI para uso comercial, desarrollado por JJE

Lenoir en 1860 (mezcla gas de coque y aire), se llegaron a fabricar 5000 unidades con eficiencias alrededor de 5%. Su motor hacía ignición a presión atmosférica mediante una chispa (bobina Ruhmkorff).

Historia de los MCI Beau de Rochas (en 1862) establece los criterios básicos de

funcionamiento de este tipo de motores: Relación superficie/volumen en el recinto de combustión debe ser

mínima El proceso de expansión debe realizarse a velocidad máxima La expansión debe ser máxima En el momento de iniciarse la expansión, la presión debe ser la máxima

Con el fin de hacer válidos los principios anteriores citados, estableció que los motores deberían realizar un ciclo de 4 tiempos

En 1861, Otto empezó sus trabajos en un motor de 4 tiempos sin embargo lo abandonó por sus estudios en el motor atmosférico. En 1867, Otto y su socio Langen presentan el nuevo motor atmosférico a gas (pistón de expansión libre y cremallera) con una eficiencia de 11%, se vendieron aproximadamente 5000 unidades

Motor a Gas Otto Langen

Historia de los MACI A partir de los estudios de Beau de

Rochas y el intento de mejorar el motor de Lenoir, Otto, en 1876, construye el primer motor de cuatro tiempos exitoso que es la base de todos los MCI; comprimiendo la mezcla que posteriormente hará combustión.

Otto pensaba que la baja eficiencia se debía a la combustión abrupta, y que si este proceso pudiera ser las lento -estratificando la mezcla- incrementaría la eficiencia

Maybach fue uno de los asistentes de Otto que realizó mejoras importantes a su motor: incorporó una cruceta en el mecanismo biela manivela

Otto Gas Motor

Cruceta

Historia de los MCI En paralelo, Clerk en 1878 desarrolla

el ciclo de dos tiempos, en el que la fase de admisión y la de escape se realizan mediante una bomba de barrido externa.

Posteriormente, Diesel en 1897, construye el primer MEC (después de 5 años de pruebas) en el que la mezcla no se introduce en la admisión sino que se inyecta el combustible directamente en el interior del recinto durante el final de la fase de compresión mezclado con aire comprimido. Sus primero modelos consideraban polvo de carbón, aceites vegetales, gasolina como combustible

Principios de funcionamiento El MCI funciona a

partir del volumen variable que se genera en el recinto de combustión, por el movimiento de un pistón guiado en el bloque del motor , unido a la biela, articulada al cigüeñal. Consiguiendo un movimiento alternativo a partir del movimiento lineal

Principios de funcionamiento: Motor de 4 tiempos

Principios de funcionamiento: Motor de 4 tiempos

Diagrama circular

Diagrama circular o de distribución

Fases del motor Esta tipología permite subdividir el

funcionamiento del motor en dos grandes fases: Fase Cerrada: proceso de

compresión, ignición combustión de la mezcla y expansión de los gases de combustión

Fase Abierta: se produce la renovación de la carga, realizando la admisión de nuevo fluido motor y la evacuación de los productos de la combustión una vez realizado el ciclo termodinámico

Funcionamiento del motor de dos tiempos

Funcionamiento del motor de dos tiempos

Principios de funcionamiento

Clasificación MACI Por el tipo de ignición

Motores de Combustión con Encendido por Chispa (MECH, MEP, SI Engines)

Motores de Combustión de Encendido por Compresión (MEC, CI Engines)

Por el ciclo que desarrolla Motores de 4 tiempos Motores de 2 tiempos

Por la posición y número de cilindros Monocilíndricos Policilíndricos

Cilindros en línea Cilindros en V Cilindros en W Cilindros opuestos o planos Cilindros radiales, etc

Clasificación MACI Según el tipo de admisión de

aire Admisión Natural

(atmosféricos) Sobrecargados Turbocargados

Tipo de ingreso de combustible Por carburación Inyección Monopunto Inyección Multipunto

Tipo de combustible Gasolina Diesel Gas Natural GLP

Según la velocidad del motor Rápidos (más de 1000 rpm)

Medios (entre 400 y 1000 rpm)

Lentos (menores a 400 rpm)

Términos Básicos

Aplicación MACI Pequeños motores (motores de 2 tiempos a gasolina):

Ejemplos: en el hogar: sierras eléctricas, maquina podadora; motores para botes pequeños y motocicletas

El peso ligero, volumen reducido y el bajo costo para generar trabajo mecánico se superponen ante el consumo de combustible, vibraciones y durabilidad del motor.

Bajos Factores de Uso

Generalmente son mono cilíndricos, lo que incrementa la vibración del motor

Aplicación MACI Multi-cilíndricos (motores de 4 tiempos a gasolina)

Usados ampliamente en la industria automotriz, debido a que a medida que la potencia se incrementa los mono cilíndricos no son prácticos

El límite superior del tamaño de estos motores depende de las fuerzas inerciales a causa de las aceleraciones y desaceleraciones.

Aplicación MACI Policilíndricos (motores de 4 tiempos Diesel)

Son los motores más versátiles, se pueden encontrar diámetros internos desde 50mm hasta 600mm, la potencia por cilindro puede llegar hasta los 1000kW

Son usados en automóviles, embarcaciones, maquinaria pesada, generación de energía eléctrica, bombeo, trenes, etc.

Motores Diesel de 2 tiempos

Motores con alta potencia empleados para la propulsión de embarcaciones, con diámetros de 60cm

Aplicaciones MACI

Aplicaciones MCI

Caterpillar 3508 acciona bomba tipo tornillo para el transporte de crudo pesado por el ONP

Potencia relativamente baja, estandarización CAT, proveedores en la zona

CHP: Parque Bio-energético Klarsee (este de alemania)

40 biogás motores Jenbacher JMS 312, 500kW (625 kW con gas natural), y 12 cilindros que producen un total de 20 MWe y 22MWt

El biogás es generado por 40 biodigestores , el calor de los motores de gas se utiliza en la planta de fertilizantes para procesar los residuos de los biodigestores

Fast Ferries: 4 CAT 3512B de 1331 kW/ NICO Caja reductora / Hamilton WaterJet

Norwegian Pearl

Diesel electric propulsion: 4 MAN 14400 kW c/u

Motores Wartsila RT-flex96C 14cilindros 80,080 kW @ 102 rpm instalados en 4 8600 TEU containers

Hyundai Merchant Marine Co Ltd

Wartsila 6RT-flex50 9960 kW @124 rpm

2550 TEU, Wartsila 7RTA72U-B