Motores de combustión externa vs. combustión interna

Explique las diferencias entre los motores de combustión externa y los de combustión interna.

Según el lugar donde se quema el combustible los motores térmicos se clasifican en motores de combustión externa y motores de combustión interna.

  • Motores de combustión externa: la combustiónse realiza fuera de la máquina, generalmente para calentar agua que, en forma de vapor, será la que realice el trabajo. Ej: máquina de vapor. Los motores de combustión externa también pueden utilizar gas como fluido de trabajo (aire, H2 y He) como en el motor Stirling.

  • Motores de combustión interna: queman el combustible en una cámara interna al propio motor. Los gases generados causan por expansión el movimiento de los mecanismos del motor. Según la forma en qué se obtiene la energía mecánica, los motores de combustión interna se pueden clasificar en motores alternativos y rotativos.

Posición válvulas motor 4T

Para un motor de cuatro tiempos, cite el nombre de cada uno de los tiempos y el estado o posición de las válvulas en cada una de las etapas o tiempos.
  • Admisión: válvula de admisión abierta y válvula de escape cerrada.
  • Compresión: las dos válvulas permanecen cerradas.
  • Expansión: las dos válvulas permanecen cerradas.
  • Escape: válvula de admisión cerrada y de escape abierta.

Punto muerto superior (PMS) e inferior (PMI)

Dibuje una sección de un cilindro indicando el punto muerto superior (PMS) y el punto muerto inferior (PMI). Explique la relación de ambos puntos con el concepto de carrera y cilindrada unitaria (Selectividad Andalucía 2017).

  • Carrera: Distancia entre el PMS y el PMI (en mm).
  • Cilindrada unitaria: es el volumen que desplaza el pistón en su movimiento entre el PMI y PMS. Comúnmente, es expresado en c.c. (centímetros cúbicos) o en litros.

Motores térmicos: PMS, PMI, cilindrada unitaria y carrera

Explique el significado de los siguientes términos: PMS, PMI, cilindrada unitaria y carrera (Selectividad Andalucía 2017).
  • Punto muerto superior (PMS): es cuando el pistón en su movimiento alternativo alcanza el punto máximo de altura antes de empezar a bajar.
  • Punto muerto inferior (PMI): es cuando el pistón en su movimiento alternativo alcanza el punto máximo inferior antes de empezar a subir.
  • Cilindrada unitaria: es el volumen que desplaza el pistón en su movimiento entre el PMI y PMS. Comúnmente, es expresado en c.c. (centímetros cúbicos) o en litros.
  • Carrera: Distancia entre el PMS y el PMI (en mm).

Relación de compresión en un motor de combustión interna

Defina el concepto “relación de compresión” en un motor de combustión interna e indique su expresión matemática (Selectividad Andalucía 2017).

La relación de compresión es la relación que existe entre el volumen total del cilindro Vmax y el volumen de la cámara de combustón Vmin.

r = Vmax/Vmin

Es el número que permite medir la proporción en que se ha comprimido la mezcla de aire-combustible (Motor Otto) o el aire (Motor Diésel) dentro de la cámara de combustión de un cilindro.

Admisión y combustión en los motores Otto y Diesel

Compare la admisión y la combustión de los motores Otto y Diesel (Selectividad Andalucía 2017).

Motores Otto:

En la admisión, el combustible generalmente se mezcla con el aire antes de entrar en el cilindro. Esta mezcla se realizaba en un carburador, pero ya se han generalizado sistemas de inyección que permiten un mejor control del combustible. El encendido, combustión, se produce en estos motores mediante la chispa que suministra una bujía un instante antes de que el pistón llegue al PMS.

Motores Diesel:

En la admisión solo entra aire. Este aire es comprimido fuertemente, elevándose su temperatura hasta el punto en el que, al inyectar el combustible (cerca del PMS), este se inflama directamente sin necesidad de chispa, combustión.

Rendimiento de un motor de ciclo Otto

Explique de qué manera influyen el coeficiente adiabático y la relación de compresión en el rendimiento de un motor de ciclo Otto (Selectividad Andalucía 2017).

El rendimiento de un motor de ciclo Otto viene dado por la siguiente expresión:

donde “r” es la relación de compresión volumétrica y “γ” el coeficiente adiabático de la mezcla.

  • A mayor relación de compresión mayor rendimiento.
  • A mayor coeficiente adiabático de la mezcla mayor rendimiento.