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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