El motor rotativo Wankel
El rotor de este motor como vemos es idéntico en
todas sus partes, la única pieza que no es deforma igual es el estator o
carcasa. Por lo tanto, como el rotor es simétrico, los cuatro
procesos(admisión, compresión, expansión y escape) ocurren tres veces en cada
revolución. Esto quiere decir que da tres explosiones por revolución a
diferencia del motor Otto o Diesel de 4 tiempos que solo da una
explosión cada dos revoluciones .Este motor además de tener como ventaja
frente al motor Otto o Diesel de 4 tiempos, 3explosiones por revolución, dando
una potencia mucho más elevada para la misma capacidad, tiene otras muchas
ventajas como: 40% menos de piezas, la mitad de volumen con un peso
similar a los motores de pistón, un diseño más simple, con pocas vibraciones y
no hay problemas de disipación de calor.
En contrapartida el motor Wankel tiene desventajas
muy importantes como son los problemas de estanqueidad que presenta en la parte
saliente del rotor, pudiendo compartir gases de diferentes fases y esto provoca
un gran problema que lo hacen estar lejos de los motores alternativos a pistón.
También como contrapartida tiene un diferencial de temperatura muy grande. La
parte donde ocurre la admisión y compresión son fases frías donde la
temperatura no pasa de los 150ºC,en cambio las fases de expansión y escape
llegan a sobrepasar temperaturas de 1000ºC, creando esta diferencia de
temperatura y es un problema a la hora de refrigerar
Ciclo Wankel de 4 tiempos
1er tiempo:Admisión: La entrada de admisión
permanece constantemente abierta. Cuando cualquiera de los tres lados del rotor
pasa por esa apertura, éste aspira la mezcla de carburante.
2º tiempo:
Compresión: La parte del estator
donde ocurre el proceso de compresión (lugar donde ocurren los procesos) es más
estrecha que todas las demás. El rotor trae la mezcla que ha cogido en el
proceso de admisión donde aquí al ser más estrecho se comprimirá.
3er tiempo:
Expansión: Una vez comprimida la
mezcla, la bujía hace saltar una chispa que empujará el rotor para que siga su
recorrido. En este tiempo de expansión es donde se realizará el trabajo útil.
4º tiempo:
Escape de gases: Aquí, al igual
que en el tiempo de admisión, la apertura de escape permanece constantemente
abierta. Una vez que ha explotado la mezcla, los gases están a alta presión.
Entonces al encontrar esta apertura los gases quemados salen por su propia
presión. A partir de aquí vuelve a empezar el ciclo
PARTES DEL MOTOR
En
el motor de combustión interna, tanto en los motores de 2 tiempos y 4 tiempos,
la finalidad de cada sistema general de alimentación, distribución, encendido,
refrigeración y lubricación es acabar en una de las 3 partes siguientes:
•
Bloque motor
•
Culata
•
Cárter
Estas
tres partes del motor, son las partes vitales, porque como ya hemos dicho
antes, cualquier sistema su objetivo es acabar aquí para realizar su
función. BLOQUE MOTOR El bloque es la parte más grande del motor, en el se
instalan los cilindros donde aquí los piston es suben y bajan. También por aquí
se instalan los espárragos de unión con la culata y pasa el circuito de
lubricación y el circuito de refrigeración. Los materiales utilizados para la
construcción del bloque han de ser materiales capaces de resistirlas altas
temperaturas, ya que aquí se realizan también los procesos de expansión y
escape de gases. Generalmente el bloque motor está construido en aleaciones de
hierro con aluminio, con pequeñas porciones de cromo y níquel. Con esta
aleación conseguimos un material de los cilindros nada poroso y muy
resistente al calor y al desgaste.
PARTES DEL BLOQUE MOTOR
En el bloque motor se encuentran
los distintos componentes:
• Junta de culata.
•Cilindros.
•Pistones.
•Anillos.
• Bulones.
• Bielas
.• Cigüeñal
• Cojinetes
• Volante motor
1. Junta de culata
La junta de culata es la encargada de
sellar la unión entre la culata y el bloque de cilindros. Es una lámina muy
fina fabricada generalmente de acero aunque también se le unen diversos
materiales como el asbesto, latón, caucho y bronce. La junta de culata posee
las mismas perforaciones que el bloque motor, la de los pistones, los espárragos
de sujeción con la culata y los conductos de refrigeración y lubricación, para
poder enviar a éstos a la culata.
2. Cilindros
En los cilindros es donde los pistones
realizan todas sus carreras de admisión, compresión ,expansión y escape. Es una
cavidad de forma cilíndrica. En el interior de los cilindros las paredes son
totalmente lisas y se fabrican con fundiciones de acero aleadas con níquel,
molibdeno y cobre. En algunos casos se les alea con cromo para una mayor
resistencia al desgaste .En el cilindro se adaptan unas camisas colocadas
a presión entre el bloque y el cilindro, la cual es elemento de recambio o
modificación en caso de una reparación. De esta manera conseguimos que el
bloque este más separado del calor y podemos utilizar materiales más ligeros
como el aluminio para la su construcción.
3. Pistones
El pistón es el encargado de darle la
fuerza generada por la explosión a la biela, para que ella haga el resto .Debido
a los esfuerzos tanto de fricción como de calor a los que está
sometido el pistón, se fabrica de materiales muy resistentes al calor y al
esfuerzo físico pero siempre empleando materiales lo más ligeros posibles, para
así aumentar su velocidad y poder alcanzar regímenes de rotación elevados. Los
pistones se acostumbran a fabricar de aleaciones de aluminio-silicio, níquel y magnesio
en fundición .Para mejorar el rendimiento del motor y posibles fallos y
averías, se construyen pistones sin falda, es decir, se reduce el rozamiento
del pistón con el cilindro gracias a que la parte que roza es mucho menor.
4. Anillos
Los anillos van montados en la parte
superior del cilindro, rodeando completamente a éste para mantener una buena compresión
sin fugas en el motor. Los anillos, también llamados segmentos, son los
encargados de mantener la estanqueidad de compresión en la cámara de
combustión, debido al posible escape de los vapores a presión tanto de la
mezcla como de los productos de la combustión. También se monta un anillo
de engrase, para poder lubricar el cilindro correctamente. Los anillos o
segmentos suelen fabricarse de hierro aleado con silicio, níquel y
manganeso.
5. Bulones
Es el elemento que se utiliza para unir
el pistón con la biela, permitiendo la articulación de es aunión. El bulón
normalmente se construye de acero cementado y templado, con proporciones de carbono,
cromo, manganeso y silicio. Para que el bulón no se salga de la unión
pistón/biela y ralle la pared del cilindro, se utilizan distintos métodos de
fijación del bulón.
6. Bielas
La biela es la pieza que está
encargada de transmitir al cigüeñal la fuerza recibida del pistón. Las
bielas están sometidas en su trabajo a esfuerzos de compresión, tracción y
también de flexión muy duros y por ello, se fabrican con materiales muy
resistentes pero a la vez han de ser lo másligeros posibles. Generalmente están
fabricadas de acero al cromo-molibdeno con silicio y manganeso, acero al
cromo-vanadio o al cromo-niquel o también podemos encontrar bielas fabricadas
de acero al carbono aleado con niquel y cromo. Aunque es una sola pieza en
ella se diferencian tres partes pie, cuerpo y cabeza. El pie de la biela es el
que la une al pistón por medio del bulón, el cuerpo asegura la rigidez de la pieza
y la cabeza gira sobre el codo del cigüeñal. Generalmente las bielas están
perforadas, es decir, se les crea un conducto por donde circula el aceite bajo
presión desde la cabeza hasta el pasador, con el fin de lograr una
buena lubricación.
7. Cigüeñal
El cigüeñal es el encargado de
transformar el movimiento de la biela en movimiento rotatorio o circular. Junto
con el pistón y la biela, se considera la pieza más importante del
motor. El cigüeñal es un eje, provisto de manivelas y contrapesos, dentro de
los cuales generalmente se encuentran orificios de lubricación. El
cigüeñal es una pieza que ha de soportar grandes esfuerzos, por eso se
construye de materiales muy resistentes para que puedan aguantar cualquier
movimiento sin romperse. Los cigüeñales normalmente se fabrican de acero al
Cromo-Molibdeno con cobalto y níquel.
8. Cojinetes
Los cojinetes son los encargados de
unir la biela con el cigüeñal para evitar que haya rozamiento entre ellos, para
evitar pérdidas de potencia y averías. Tienen forma de media luna y se
colocan entre el cigüeñal y la cabeza de las bielas. Normalmente se fabrican de
acero, revestidos de un metal antifricción conocido como metal Babbitt. Los
cojinetes tienen que estar construidos con gran exactitud, cualquier poro o
mala construcción de éste puede hacer funcionar mal el motor, por eso en caso
de avería se ha de cambiar inmediatamente. Volante motor El volante motor o
volante de inercia es el encargado de mantener al motor estable en el momento
que no se acelera .En el volante motor se suelen acoplar distintos elementos
del motor para recibir movimiento del motor mediante correas o cadenas (árbol
de levas, bomba de agua y aceite, etc ).El volante motor es una pieza
circular que ofrece una resistencia a ser acelerado o desacelerado. En el
momento en que el motor no se acelera, es decir (fase de admisión,
compresión y escape) se ha de mantener la velocidad del motor para que no
haya una caida de rpm. El volante motor puede estar construido de
materiales distintos, dependiendo si queremos un volante motor muy pesado o
ligero. El volante motor pesado mantendrá mejor la velocidad del motor, pero
perderemos algo de aceleración. Si el volante motor es más ligero, tendirá a
caer más de rpm, pero la aceleración del mismo será más rápido, por eso los
volantes ligeros se montan en motores con un número considerable de
cilindros
Ciclo Otto de 4 tiempos: 1er tiempo:
Admisión:
En el momento que el pistón está en el punto más alto (PMS), la válvula de admisión
se abre y el propio pistón por el vacío que se crea dentro del cilindro aspira
la mezcla(aire y combustible) hasta llegar al punto más bajo del cilindro
(PMI).
1er tiempo: Admisión: En el momento que el pistón está en el punto más alto (PMS), la válvula de admisión se abre y el pistón aspira aire fresco (a diferencia del ciclo Otto de 4 tiempos) hasta llegar al punto más bajo del cilindro (PMI).2º tiempo: Compresión: Después del ciclo de admisión, el pistón se encuentra en el punto más bajo (PMI), en este momento la válvula de admisión se cierra y el pistón empieza a ascender comprimiendo el aire hasta llegar al punto más alto del cilindro (PMS).
4º tiempo: Escape de gases: Cuando el pistón llega al punto más bajo (PMI), se abre la válvula de escape y el pistón empieza a ascender empujando los gases quemados hacia el exterior. En el momento que llega al punto más alto (PMS) la válvula de escape se cierra.
algoritmos:
4º tiempo: Escape de gases: Cuando el pistón llega al punto más bajo (PMI), se abre la válvula de escape y el pistón empieza a ascender empujando los gases quemados hacia el exterior. En el momento que llega al punto más alto (PMS) la válvula de escape se cierra
Fin:
diagrama de flujo:
Ciclo Otto de 4 tiempos: 1er tiempo:
2º
tiempo:
Compresión:
Después del ciclo de admisión, el pistón se encuentra en el punto más bajo
(PMI), en este momento la válvula de admisión se cierra y el pistón empieza a
ascender comprimiendo la mezcla hasta llegar al punto más alto del cilindro
(PMS).
3er
tiempo:
Expansión:
Una vez que en la carrera de compresión se ha comprimido la mezcla, la bujía
hace saltar una chispa y enciende la mezcla, aumentando la presión en el
cilindro y haciendo descender el pistón hacia el punto más bajo (PMI). En esta
carrera de expansión es donde se realiza el trabajo útil.
4º
tiempo:
Escape
de gases: Cuando el pistón llega al punto más bajo (PMI), se abre la válvula de
escape y el pistón empieza a ascender empujando los gases quemados hacia el
exterior. En el momento que llega al punto más alto (PMS) la válvula de
escape se cierra
Ciclo Diesel de 4 tiempos
1er tiempo: Admisión: En el momento que el pistón está en el punto más alto (PMS), la válvula de admisión se abre y el pistón aspira aire fresco (a diferencia del ciclo Otto de 4 tiempos) hasta llegar al punto más bajo del cilindro (PMI).2º tiempo: Compresión: Después del ciclo de admisión, el pistón se encuentra en el punto más bajo (PMI), en este momento la válvula de admisión se cierra y el pistón empieza a ascender comprimiendo el aire hasta llegar al punto más alto del cilindro (PMS).
3er tiempo: Expansión: Una vez que en la carrera de compresión se ha
comprimido la mezcla, el inyector se encarga de inyectar el combustible dentro
del cilindro. La propia presión del aire enciende la mezcla, aumenta la presión
en el cilindro y desciende el pistón hacia el punto más bajo(PMI).
En esta carrera de expansión es donde se realiza el trabajo útil.
4º tiempo: Escape de gases: Cuando el pistón llega al punto más bajo (PMI), se abre la válvula de escape y el pistón empieza a ascender empujando los gases quemados hacia el exterior. En el momento que llega al punto más alto (PMS) la válvula de escape se cierra.
algoritmos:
Motor wankel:
Inicio:
Proceso:
1er tiempo: Admisión:
La entrada de admisión permanece constantemente abierta. Cuando cualquiera de
los tres lados del rotor pasa por esa apertura, éste aspira la mezcla de
carburante.
2º tiempo:
Compresión: La parte del estator donde ocurre el proceso de
compresión (lugar donde ocurren los procesos) es más estrecha que todas las
demás. El rotor trae la mezcla que ha cogido en el proceso de admisión donde
aquí al ser más estrecho se comprimirá.
3er tiempo:
Expansión: Una vez comprimida la mezcla, la bujía hace
saltar una chispa que empujará el rotor para que siga su recorrido. En este
tiempo de expansión es donde se realizará el trabajo útil.
4º tiempo:
Escape de gases: Aquí, al igual que en el tiempo de
admisión, la apertura de escape permanece constantemente abierta. Una vez que
ha explotado la mezcla, los gases están a alta presión. Entonces al encontrar
esta apertura los gases quemados salen por su propia presión. A partir de aquí
vuelve a empezar el ciclo
Fin:
Motor Otto:
Inicio:
Proceso:
Admisión:
En el momento que el pistón está en el punto más alto (PMS), la válvula de admisión
se abre y el propio pistón por el vacío que se crea dentro del cilindro aspira
la mezcla(aire y combustible) hasta llegar al punto más bajo del cilindro
(PMI).
Compresión:
Después del ciclo de admisión, el pistón se encuentra en el punto más bajo
(PMI), en este momento la válvula de admisión se cierra y el pistón empieza a
ascender comprimiendo la mezcla hasta llegar al punto más alto del cilindro
(PMS).
Expansión:
Una vez que en la carrera de compresión se ha comprimido la mezcla, la bujía
hace saltar una chispa y enciende la mezcla, aumentando la presión en el
cilindro y haciendo descender el pistón hacia el punto más bajo (PMI). En esta
carrera de expansión es donde se realiza el trabajo útil.
Escape
de gases: Cuando el pistón llega al punto más bajo (PMI), se abre la válvula de
escape y el pistón empieza a ascender empujando los gases quemados hacia el
exterior. En el momento que llega al punto más alto (PMS) la válvula de
escape se cierra
Fin:
Motor diésel:
Incio:
Proceso:
1er tiempo: Admisión: En el momento que
el pistón está en el punto más alto (PMS), la válvula de admisión se abre y el
pistón aspira aire fresco (a diferencia del ciclo Otto de 4 tiempos) hasta
llegar al punto más bajo del cilindro (PMI).
2º tiempo: Compresión: Después del
ciclo de admisión, el pistón se encuentra en el punto más bajo (PMI), en este
momento la válvula de admisión se cierra y el pistón empieza a ascender comprimiendo
el aire hasta llegar al punto más alto del cilindro (PMS).
3er tiempo: Expansión: Una vez que en
la carrera de compresión se ha comprimido la mezcla, el inyector se encarga de
inyectar el combustible dentro del cilindro. La propia presión del aire enciende
la mezcla, aumenta la presión en el cilindro y desciende el pistón hacia
el punto más bajo(PMI). En esta carrera de expansión es donde se
realiza el trabajo útil.
4º tiempo: Escape de gases: Cuando el pistón llega al punto más bajo (PMI), se abre la válvula de escape y el pistón empieza a ascender empujando los gases quemados hacia el exterior. En el momento que llega al punto más alto (PMS) la válvula de escape se cierra
Fin:
diagrama de flujo:
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