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Examen del diagrama indicado

Examen del diagrama indicado

¿Qué es el diagrama indicado?

El diagrama indicado es el diagrama que representa el ciclo real de un motor térmico (un motor diésel o un motor Otto).

El ciclo real de un motor térmico refleja las condiciones efectivas de funcionamiento. Estas condiciones se identifican con el diagrama de presiones medias en el cilindro en correspondencia a las diversas posiciones del pistón. La presión mostrada en un diagrama de presiones media es la denominada presión media indicada.

Estudio del diagrama indicado

Estudio del diagrama indicado de un motor térmicoPare el estudio de los motores térmicos de combustión interna importa conocer bien el diagrama indicado de un motor.

Midiendo la superficie del diagrama se obtiene la presión media indicada. Conociendo la presión media indicada, y teniendo en cuenta la cilindrada del motor térmico y el numero de carreras útiles en la unidad de tiempo, se obtiene la potencia indicada, es decir, la potencia desarrollada en el cilindro.

En la práctica, para calcular la potencia indicada se suma a la potencia medida con el freno la potencia absorbida por los rozamientos, la cual se valora, a su vez, haciendo girar el motor sin combustión.

Los aparatos indicadores se usan para el estudio en las salas de prueba y para comprobar la regularidad del ciclo. Como la forma de éste depende del modo en que se desarrollan las transformaciones en motor, las irregularidades de funcionamiento pueden estudiarse mediante una detenida inspección del ciclo indicado.

Estudio del diagrama indicado en un motor de 4 tiempos

Examinemos, pues, en sus principales pormenores, el diagrama indicado tomando como referencia el del motor de 4 tiempos.

Muchos de los razonamientos que se hacen son validos tanto para el motor Otto como para el motor diésel, dado que la forma es similar en ambos, pues solo difieren en ellos los valores de las presiones y de la temperatuáximas. La figura de arriba muestra los diagramas indicados de un motor Otto: uno, con plena abertura, es decir, con la válvula de mariposa, completamente abierta; el otro, con abertura solo parcial, es decir, con la mariposa semicerrada.

Como ya sabemos, la superficie en blanco es positiva y la rayada, negativa; esta ultima representa, de hecho, el trabajo perdido por el bombeo durante las fases de escape y de aspiración.

Diagrama indicado para un motor de 4 tiemposCuando la mariposa esta toda abierta, la resistencia al paso del aire es mínima y entra la mayor cantidad posible de mezcla. La superficie positiva que representa el trabajo útil es, por tanto, máxima. Cuando la válvula mariposa está parcialmente cerrada, entra menos cantidad de mezcla; por consiguiente, es menor el trabajo realizado por el fluido, y la superficie positiva se reduce.

El efecto de la parcializacion por medio de la válvula mariposa es totalmente opuesto en la superficie rayada. Cuando la válvula mariposa está abierta, la resistencia al paso del aire es mínima, y, si el conducto esta bien diseñado, la presión en el cilindro será muy próxima a la presión atmosférica.

Cuando la válvula mariposa esta cerrada en parte, la resistencia al paso de la mezcla es considerable; ésta no entra con la rapidez que requiere el aumento de volumen en el cilindro al deslizarse el pistón y, por tanto, se crea una depresión.

En el primer caso, el trabajo perdido por bombeo es mínimo, y la superficie negativa muy reducida; en el segundo caso, el trabajo perdido es notable, y la superficie negativa, muy grande.

La posición de la mariposa del carburador influye mucho, por consiguiente, en la perdida de trabajo por bombeo, lo cual no ocurre en el motor diésel, por no existir en ellos esta válvula de mariposa.

En la figura anterior esta señalado el punto correspondiente al encendido de la carga. Como ya hemos indicado, dicho encendido debe efectuarse antes del P.M.S., a fin de que la combustión, que necesita un cierto tiempo para realizarse, se parezca cuanto sea posible a la fase teórica. Esto significa que el encendido debe realizarse casi a volumen constante. El tiempo de encendido se establece experimentalmente hallando, por medio de pruebas, el valor correspondiente a la potencia máxima que se puede obtener sin llegar a la detonación o funcionamiento violento del motor.

El instante en que salta la chispa corresponde al punto en que la presión equivale a la mitad de la que se alcanza en el P.M.S. Si la chispa salta con retraso, casi toda la combustión se desarrolla después del P.M.S. La presión máxima se alcanza cuando el pistón se ha deslizado notablemente hacia el P.M.I y su valor es, por tanto, mas bajo que el normal. La superficie del ciclo se reduce, según se representa en el figura anterior (a). La misma deformación del diagrama indicado se produce en el caso de una combustión lenta. Cuando la chispa salta de la bujía con anticipo, la combustión ocurre en gran parte antes del P.M.S., la presión máxima es superior a la normal y el ciclo aparece deformado, como puede observarse en la figura anterior (b).

Conclusiones

Diagrama indicado de un motor Otto de 4 tiemposDel examen del ciclo indicado es fácil deducir también si los conductos y las válvulas de aspiración y escape están bien diseñados y son bien proporcionados, y si los tiempos de abertura de las válvulas se han elegido debidamente.

En efecto, si los conductos de la mezcla o del aire son insuficientes y ofrecen excesiva resistencia, o bien se ha retardado el principio de la abertura de la válvula de aspiración, la presión en el cilindro durante la carrera de aspiración es inferior a la normal y, por tanto, aumenta el trabajo de bombeo como se muestra en la figura (a).

Si, por el contrario, son los conductos de escape los que ofrecen resistencia anormal al paso de los gases, o bien se atrasa el principio de abertura de la válvula de escape, la presión en el cilindro es superior a la normal durante la carrera de expulsión; por tal motivo, no solo aumenta el trabajo de bombeo, como se representa en la figura (b), sino que resulta, además, excesiva la cantidad de gases de combustión que permanecen en el cilindro al termino de la carrera y, por tanto, excesiva también la dilucion de la carga fresca que se introduce durante la siguiente fase de aspiración.

Como consecuencia tendremos una disminución en el valor de la presión máxima y en los valores de las presiones en toda la fase de trabajo. Este defecto es también cause de reducción en la superficie del diagrama indicado, es decir, de una perdida de trabajo útil.

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Última revisión: 8 de abril de 2018