Sistemas Auxiliares de Un Motor de Combustión Interna
Sistemas Auxiliares de Un Motor de Combustión Interna
Sistemas Auxiliares de Un Motor de Combustión Interna
Sistema de lubricacin
Este sistema es el que mantiene lubricadas todas las partes mviles de un motor,
a la vez que sirve como medio refrigerante.
Tiene importancia porque mantiene en movimiento mecanismos con elementos
que friccionan entre s, que de otro modo se engranaran, agravndose este
fenmeno con la alta temperatura reinante en el interior del motor.
La funcin es la de permitir la creacin de una cua de aceite lubricante en las
partes mviles, evitando el contacto metal con metal, adems produce la
refrigeracin de las partes con alta temperatura al intercambiar calor con el
Sistema de escape
Este sistema conduce gases del motor al exterior. Es importante porque
ayuda a la expulsin de los gases del motor, a mejorar la combustin y la
potencia final obtenida.
La funcin de los motores de combustin interna es la de ayudar a los
gases producidos en la combustin a escapar del motor hacia el
exterior
mejorar la combustin y reducir en algunos casos las emisiones de gases
nocivos.
Consta de un mltiple de escape, conductos, catalizador, silenciador y en
algunas instalaciones, de censores auxiliares.
El principio de operacin se basa en las leyes de conduccin de gases
por caeras y por el estudio de las ondas generadas por el flujo alternativo.
Los gases producto de la combustin, son expulsados por el pistn en su
carrera ascendente y salen a travs de la vlvula de escape al mltiple o
conducto colector, de este, el sistema puede derivar en uno o varios
catalizadores (motor vehicular) para disminuir las emisiones de los
gases peligrosos y de all al silenciador para disminuir el nivel sonoro del sistema.
Pueden haber en el sistema uno o ms censores de distinta ndole
en combinacin con una unidad de control y actuadores para controlar o para
medir algn parmetro de la combustin.
Este sistema funciona bien si el flujo de gases hacia el exterior es
continuo, de caudal acorde al rgimen de marcha del motor y con prdidas de
carga admisibles requeridas por el fabricante del motor. La calidad del
combustible utilizado, es importante en los sistemas con catalizador, ya que
ste puede contaminarse.
El control principal a realizar, es la medicin de la prdida total de carga
del flujo de gases suma de las prdidas parciales al atravesar cada
componente del sistema y adems un control de la calidad de los gases de
escape (composicin), especialmente en aquellos sistemas que tienen
catalizador.
Las fallas ms comunes de este sistema es el taponamiento de los
conductos, por el depsito de partculas carbonosas, producto de una mala
combustin, la obstruccin o contaminacin de un catalizador o la rotura de un
sensor.
Las reparaciones posibles son fundamentalmente la limpieza de los
conductos, para extraer los depsitos de carbn, o el reemplazo de
un componente como el catalizador si est contaminado, el silenciador si est roto,
Silenciador
El sonido del motor es una onda formada por pulsos alternativos de alta y
baja presin que se pueden amortiguar con un silenciador de escape. Cuando
la vlvula de escape se abre y el gas se precipita hacia el mltiple, golpea la
masa de gas de menor presin que est detenida all. Esto genera una onda
PROPULSIN A CHORRO
procedimiento por el que se impulsa hacia delante un objeto como reaccin a la
expulsin hacia atrs de una corriente de lquido o gas a gran velocidad.
Un ejemplo sencillo de propulsin a chorro es el movimiento de un globo hinchado
cuando se deja salir el aire repentinamente. Mientras se mantiene cerrada la
abertura, la presin del aire en el interior del globo es igual en todas direcciones;
cuando se suelta la boca, la presin interna que experimenta el globo es menor en
el extremo abierto que en el extremo opuesto, lo que hace que el globo salga
despedido hacia adelante.
Un motor a reaccin no funciona de forma tan sencilla como un globo, aunque el
principio bsico es el mismo. Ms importante que la diferencia de presiones
resulta la aceleracin a altas velocidades del chorro que sale del motor. Esto se
consigue en el motor mediante fuerzas que permiten al gas fluir hacia atrs
formando un chorro. La segunda ley de Newton demuestra que estas fuerzas son
proporcionales al incremento del momento lineal del gas por unidad de tiempo. En
un motor a reaccin, este incremento est relacionado con el flujo de masa
multiplicado por la velocidad de salida del chorro. La tercera ley de Newton, que
afirma que toda fuerza genera una reaccin igual y opuesta, exige que la fuerza
hacia atrs est equilibrada por una reaccin hacia adelante, conocida como
empuje. Este empuje es similar al retroceso de un arma de fuego, que aumenta
cuando se incrementa la masa del proyectil, su velocidad inicial, o ambas. Por ello,
los motores de gran empuje requieren un elevado flujo de masa y unas altas
velocidades de salida del chorro. Esto slo puede conseguirse aumentando las
presiones internas del motor e incrementando el volumen del gas por medio de la
combustin.
Los dispositivos de propulsin a chorro se emplean sobre todo en aviones de alta
velocidad y gran altitud, en misiles o en cohetes y naves espaciales. La fuente de
potencia es un combustible de alta energa que se quema a grandes presiones
para producir el elevado volumen de gas necesario para una alta velocidad de
salida del chorro. El oxidante necesario para la combustin puede ser el oxgeno
del aire, que se fuerza a entrar en el reactor y posteriormente se comprime;
tambin puede transportarse el oxidante en el vehculo, de forma que el reactor no
tenga que estar rodeado por una atmsfera. Entre los motores que dependen de la
atmsfera para el suministro de oxgeno estn los turborreactores, los
turboventiladores, las turbohlices, los estatorreactores y los pulsorreactores. Los
motores no atmosfricos suelen llamarse motores cohete.
2. REACTORES
Todos los reactores atmosfricos dependen del flujo de una gran masa de aire que
se comprime, se emplea para oxidar el combustible y finalmente se expande hasta
bajas presiones a travs de una tobera para lograr una elevada velocidad de
salida del chorro.
2.1. Turborreactores
Los motores atmosfricos ms empleados son los turborreactores. Despus de
que el aire pase al motor, su presin se aumenta mediante un compresor antes de
entrar en la cmara de combustin. La potencia necesaria para mover el
compresor proviene de una turbina situada entre la cmara de combustin y la
tobera.
Casi todos los reactores de avin emplean un compresor de flujo axial, en el que
el aire tiende a fluir en la direccin del eje pasando sucesivamente por una serie
de grupos de aspas fijas y giratorias, llamadas estatores y rotores. Las aspas
estn situadas de forma que el aire entra en cada grupo a gran velocidad. Al fluir a
travs de las aspas, su velocidad disminuye, con lo que aumenta la presin. Los
del chorro. Sin embargo, la baja eficiencia del postquemador restringe su uso a
situaciones que exijan una gran aceleracin momentnea.
2.2. Turboventiladores o reactores de doble flujo
El turboventilador es una mejora del turborreactor bsico. Parte del aire entrante
se comprime slo parcialmente y se desva para que fluya por una carcasa
exterior hasta el final de la turbina. All se mezcla con los gases calientes que
salen de la turbina, antes de llegar a la tobera. Un reactor de doble flujo tiene
mayor empuje para el despegue y el ascenso y es ms eficiente; el aire que fluye
por el exterior refrigera el motor y reduce el nivel de ruido.
En algunos motores, el aire que fluye por el exterior no se vuelve a mezclar en el
reactor sino que escapa directamente. En este tipo de motor de doble flujo, slo
una sexta parte del aire entrante atraviesa todo el reactor; los otros cinco sextos
se comprimen en la primera etapa del compresor o ventilador y despus salen al
exterior. En las partes de alta y baja presin del motor se necesitan velocidades de
rotacin distintas. Esta diferencia se logra instalando dos combinaciones de
turbina y compresor en dos ejes concntricos llamados rodetes gemelos. Dos
etapas de turbina de alta presin mueven las once etapas de compresor de alta
presin montadas en el eje exterior, y cuatro etapas de turbina mueven el
ventilador y cuatro etapas de compresor de baja presin en el eje interno. Un
ejemplo de motor de este tipo es el reactor JT9D-3, que pesa unos 3.850 kg y
puede alcanzar un empuje en el despegue de unos 20.000 kg. Esto es el doble del
mximo empuje disponible en los aviones comerciales ms grandes antes de la
llegada del Boeing 747.
Las investigaciones actuales en turborreactores y turboventiladores se centran
sobre todo en lograr un funcionamiento ms eficiente de los compresores y
turbinas, en disear sistemas especiales de refrigeracin de las aspas de la
turbina para permitir mayores temperaturas de entrada a la turbina y en reducir el
sonido del reactor.
2.3. Turbohlices
En un motor de turbohlice, una hlice montada delante del reactor es propulsada
por una segunda turbina o turbina libre o por etapas adicionales de la turbina
que mueve el compresor. Alrededor de un 90% de la energa de los gases
expandidos se absorbe en la parte de la turbina que mueve la hlice, con lo que
slo un 10% se emplea para acelerar el chorro de gases de escape. Esto hace
que el chorro slo suponga una pequea parte del empuje total. Las turbohlices
tienen determinadas ventajas para aviones pequeos y medianos a velocidades
de hasta 500 o 600 km/h. Sin embargo, no pueden competir con los
turborreactores o turboventiladores en aviones muy grandes o velocidades
mayores.
2.4. Estatorreactores
El aire que se dirige hacia la entrada del reactor en un avin que vuela a gran