MONOCILÍNDRICO (Motor) - Definición - Significado

Es el motor alternativo con un solo cilindro y ciclo de 2 ó 4 tiempos; son más raros los motores Diésel (empleados para las instalaciones fijas, para utilización agrícola o para la propulsión marina de importancia secundaria).

Los motores monocilíndricos están muy difundidos sobre todo en el sector motociclístico; en el automovilístico se emplearon más en los primeros años de este siglo. Generalmente, son refrigerados por aire, aunque no han faltado ejemplos de motores monocilíndricos refrigerados por agua, como los Áster y los De Dion.

El cigüeñal de un motor monocilíndrico generalmente puede descomponerse en varias piezas para permitir el montaje de la biela, forjada en una sola pieza; la cabeza de biela y las muñequillas de bancada son soportadas generalmente por rodamientos (indispensables en los motores de 2 tiempos, en los cuales la lubricación es de mezcla).

En los motores de pequeña cilindrada, generalmente el encendido es de volante magnético, montado directamente sobre el cigüeñal: esta solución, adoptada en los motores de 2 tiempos (una chispa por cada giro), puede ser utilizada asimismo en los motores de 4 tiempos (también existe una chispa durante la fase de cruce de las válvulas).

Respecto al motor policilíndrico, el monocilíndrico tiene la ventaja de la sencillez de construcción, una mayor ligereza a igualdad de cilindrada y, por consiguiente, mayor economía de construcción. Sin embargo, posee las siguientes desventajas, que han disminuido su empleo en el sector automovilístico:

- Mayor irregularidad en el funcionamiento, debido a la gran variación del par motor durante el ciclo: una sola fase útil por giro (2 tiempos) o por cada 2 giros (4 tiempos) del cigüeñal, que es causa de irregularidades periódicas y de vibraciones. Estas pueden ser corregidas con el empleo de volantes que, a pesar de que regularizan el funcionamiento del motor, aumentan la inercia, por lo cual resulta menos elástico en las aceleraciones.

- Menor potencia específica, puesto que el motor monocilindrico puede alcanzar velocidades máximas de rotación inferiores a las de un motor policilíndrico de igual cilindrada total. De hecho, a igualdad de cilindrada total, un motor monocilindrico se caracteriza por las masas alternativas giratorias, mayores que las de un motor policilíndrico, y por un radio de manivela más grande.

- Menor equilibrado de las fuerzas alternativas de inercia.

En realidad, el problema más grave para un motor monocilindrico consiste en la imposibilidad práctica de equilibrar las fuerzas de inercia de primer orden y de segundo.

Si en la posición diametralmente opuesta a la muñequilla de manivela se coloca un contrapeso de momento estático (respecto al eje de rotación del motor) igual al de una fuerza de intensidad mayor (que está en el mismo plano que la manivela para no crear un par de fuerzas), la fuerza alternativa de primer orden se transforma en una fuerza de recta de acción perpendicular al eje del cilindro, pero con las mismas características de la fuerza de primer orden: en la práctica, se ha girado 90° la fuerza de primer orden.

Por el contrario, si se coloca un contrapeso de momento estático igual al de una fuerza de intensidad maco2r/2, se equilibra la componente giratoria con velocidad w de la fuerza alternativa de primer orden; por tanto, queda desequilibrada la componente giratoria con velocidad —u (para equilibrarla sería necesario un contrapeso análogo al anterior, pero colocado sobre un cigüeñal que gire con velocidad -w: complicación de construcción que generalmente es evitada).

La elección de un sistema de equilibrado en vez de otro, o bien de uno intermedio (colocación de contrapesos de valor diferente de los indicados), se lleva a cabo en función de las exigencias prácticas que dependen de las características del bastidor sobre el que debe colocarse el motor (rigidez y su frecuencia propia), de la dirección del eje del cilindro y del empleo del motor.

Por consiguiente, ése es el grado máximo de equilibrado obtenible prácticamente en un motor monocilindrico: el equilibrado de las fuerzas alternativas de segundo orden (de menor intensidad, pero de frecuencia doble respecto a las fuerzas de primer orden) no se toma en consideración, dadas las complicaciones de construcción que acarrea (cigüeñales giratorios con velocidad doble de la del cigüeñal), lo que, por otra parte, estaría en contraposición con la sencillez característica del motor monocilindrico.

MOTOR MONOCILINDRICO:

POLICILÍNDRICO (Motor) - Definición - Significado

Se designa así todo motor alternativo volumétrico en el cual existen varios elementos que realizan los cambios de volumen necesarios para efectuar el ciclo de funcionamiento.

El motor alternativo de combustión interna, surgido como monocilíndrico, fue desarrollado casi inmediatamente en versión bicilíndrica por Daimler, y ya en 1895 se construían motores de 4 cilindros en línea.

Los problemas que frenaban la producción de motores policilíndricos eran los comunes a la tecnología mecánica, es decir, dificultades para obtener fundiciones complejas y para la mecanización de cigüeñales de notable longitud y con un número de muñequillas considerable. Así, apenas lo permitieron las técnicas, el desarrollo del motor policilíndrico fue muy rápido y ya en 1910 se habían construido, aunque no para uso automovilístico, motores de hasta 24 cilindros.

Las ventajas de un motor policilíndrico respecto a las de uno monocilíndrico están relacionadas con un mayor fraccionamiento de la cilindrada: reducción de la cilindrada unitaria, mejora del rendimiento termodinámico y posibilidad de girar a regímenes más elevados.

Desde el punto de vista del funcionamiento, un motor policilíndrico necesita un volante más pequeño y ligero, y tiene una mayor regularidad de funcionamiento por la presencia de más explosiones por cada ciclo completo; por el mismo motivo se facilita el arranque, puesto que es menor el esfuerzo necesario para efectuar la compresión (el trabajo requerido para la compresión en un motor monocilíndrico es casi igual al necesario para efectuar al mismo tiempo la compresión en todos los cilindros de un motor policilíndrico de cilindrada equivalente).

Los motores policilíndricos se distinguen por la posición de los cilindros. En la disposición en línea, los pistones están uno junto al otro unidos a un solo cigüeñal; dicha disposición es la más sencilla, pero implica notables valores de peso y de longitud para todo el grupo; además, desde el punto de vista mecánico se presentan todos los problemas relacionados con los apoyos del cigüeñal y con las dimensiones del mismo, sujeto a solicitaciones de torsión progresivas hacia el volante y que, en el caso de un motor de más de 4 cilindros, a causa de su longitud se presta a que surjan problemas de vibraciones y resonancias de torsión y de flexión. Estos inconvenientes son eliminados parcialmente colocando los pistones en V sobre 2-3 bancadas (en este último caso se llaman motores en W), en los que, por otra parte, existen complicaciones respecto al acoplamiento biela-manivela. El motor policilíndrico en estrella ha encontrado aplicación en el automóvil sólo esporádicamente y en casos aislados (por ejemplo, en la berlina OPES Ninfea y en el modelo Trossi-Monaco de competición), tanto por sus notables dimensiones frontales, como por los complejos problemas de lubricación de tales motores.

Un tipo especial de motor policilíndrico es el denominado en H (por ejemplo, el motor de 16 cilindros BRM para el coche de Fórmula 1 de los años 1966-1967); en la práctica, dicha disposición corresponde a 2 cilindros opuestos cuyos cigüeñales, sin volante, están unidos mediante engranajes a un único árbol de salida; la toma de fuerza se encuentra generalmente en el centro de los 2 cigüeñales, de manera que se reduzcan las fuerzas de torsión.

La elección del número, además de la disposición de los cilindros, se basa en consideraciones de 2 tipos diferentes: la obtención de determinadas condiciones teóricas y funcionales (equilibrado, equidistancia de las explosiones, máxima regularidad de funcionamiento) y, al mismo tiempo, la consecución de determinadas exigencias prácticas (economía, compacidad, sencillez de construcción); a todo esto debe añadirse el condicionamiento determinado por los reglamentos fiscales que, en ciertos países, gravan, además de la cilindrada, su fraccionamiento.

Por este motivo, es posible encontrar tanto motores policilíndricos con un número de disposición de los cilindros teóricamente exactos (3, 4, 6, 8 cilindros en línea, 4 cilindros boxer, 6 cilindros en V de 120°, así como 8 cilindros en V y 12 cilindros en V de 60° o boxer) como motores policilíndricos con estructuras que, si no son teóricamente correctas, responden mejor a otros requisitos también importantes (4 cilindros en V estrecha, 5 cilindros en línea, 6 cilindros en V de 90°, etc.). Un ejemplo característico de estos últimos es el motor Diesel Mercedes de 3 1 del año 1974, que adopta el esquema de 5 cilindros en línea, siguiendo criterios de economía, como el aprovechamiento de piezas y de mecanizaciones comunes con otros propulsores.

Entre los motores policilíndricos, los grandes motores lentos para uso marino constituyen una categoría aparte; en este caso, cada cilindro representa una unidad de potencia independiente, por lo que el número de cilindros del motor completo depende sólo de la potencia de cada elemento y de la total requerida

CLASIFICACIÓN DE MOTORES DIESEL

Tipos de Motores

Los motores Diésel pueden dividirse según: (1)los ciclos de funcionamiento , (2)la disposición o arreglo de los cilindros, (3) el efecto de los pistones, (4) métodos de inyección.

Ciclo de funcionamiento

Los motores Diésel pueden clasificarse según el número de tiempos del motor en: Motores de 4 ciclos y motores de 2 ciclos. El significado de estos términos se explicará en la parte de Principios del Motor Diésel

Disposición de los cilindros

• Cilindros en línea: Es la disposición más simple con todos los cilindros, paralelos en línea. Esta clase de construcción se emplea en los motores que tienen hasta 10 cilindros.

• Disposición en V: Si el motor tiene más de 8 cilindros puede ser difícil hacerlo sin una armadura lo suficientemente rígido en línea. La disposición en V con 2 bielas conectadas a un mismo muñón permite la reducción de la longitud a la mitad haciéndole así mucho más rígido, con un cigüeñal resistente. Este alegro común para los motores de 8 a 16 cilindros. Los cilindros situados en el plano reciben el nombre de bloque y el ángulo de los bloques puede variar de 30° a 120° siendo el ángulo más común entre 40° y 75°

-Motor horizontal: se fabrican motores con un ángulo de 180°, se usa principalmente para buses y camiones.

-Motores de unidades múltiples: con el objeto de aumentar la potencia del motor sin aumentar el diámetro interior de sus cilindros ni la carrera de los pistones, se han agrupado dos o cuatro completos de seis u ocho cilindros conectando los al eje propulsor mediante embragues y cadenas o transmisión.

-Motores con cigüeñal vertical. Es un motor con 4 bielas conectadas a un mismo muñón. Los 4 cilindros están todos en un plano horizontal, quedando de esta en forma vertical. Cuatro bloques colocados uno en sima del otro usando un cigüeñal con 4 manivelas, formando un motor completo de 16 pistones, este motor es muy frecuente en la industria naval.

Efecto de los pistones

Los motores de simple efecto usan solo una cara del pistón para producir potencia, la gran mayoría de los motores Diesel son de simple efecto.

Los motores de doble efecto usan ambos extremos del cilindro y las dos caras del pistón para el desarrollo de la potencia. Los motores de doble efecto son construidos para unidades grandes y de velocidad relativamente baja.

Se han desarrollado a partir de este tipo motores con pistones opuestos en un mismo cilindro.

HISTORIA DEL MOTOR DIESEL

El motor Diésel, es un motor de combustión interna que  funciona bajo ciclos de dos o cuatro tiempos. en este tipo de motor entra el aire el cual se comprime a altas relaciones de compresión del orden de 16 a 22:1 con el que se logra la combustión dentro del motor Diésel.

el nombre de este tipo de motor de compresión o autoignicion es en honor a su inventor el Ingeniero Rudolf Christian Karl Diésel, quien nació en Francia en 1858, vivió en París y en sus alrededores hasta el año de 1870. Diésel fue ingeniero especializado en Termodinámica, estudio en Inglaterra y tiempo después en el año de 1893 se graduó en el Politécnico de Munich.

El invento de Diésel se apoyo sobre tres puntos:

·         La transferencia de calor como proceso o ley física.

·         Conocimiento y creatividad en el diseño mecánico.

·         Las necesidades locales.

Podemos decir también que el motor Diésel es el resultado directo del trabajo de perfeccionamiento que se inicio en el año de 1974 cuando un inventor llamado Street creo el motor de combustión interna. las ideas que dio este inventor fueron desarrolladas en 1824 por el ingeniero francés llamado Sadi Carnot, este no llego a construir un motor pero sus ideas fueron útiles en el desarrollo de los motores, por ejemplo, afirmo que el aire altamente comprimido con una relación de 15:1 generaría el calor suficiente para encender madera seca, ademas sugirió que el aire utilizado en la combustión deberia ser comprimido para encenderlo, antes de ello se usaba aire a presión atmosferica y las paredes de los cilindros tenían que ser enfriadas para que el exceso de calor no dañe el motor. y en 1876 el Dr. Nicholaus Otto construyo el primer motor de combustión interna de cuatro tiempos el cual funcionaba con gasolina utilizando el encendido por llama. este tuvo éxito y paso a convertirse en modelo de todos los motores de cuatro tiempos incluido el motor Diésel.

en el año de 1892 Rudolph Diésel patento el motor de combustión interna que lleva su nombre denominado "Motor de calor Racional". en realidad Diésel comenzo sus experiencias de laboratorio en el año de 1885 las cuales se extendieron por 13 años hasta que comenzó a construir su primer motor el 10 de agosto de 1893 en ausburg, Alemania, asociado con una firma perteneciente al grupo Krupp, la Maschinenfabrik Augsburg-Nurnmberg AG (M.A.N.) los experimentos siguieron su curso hasta que el 4 de octubre de 1897 se logro un motor de una eficiencia teórica y practica de 75.6%, que contrastaba con el motor de vapor que lograba tan solo 10%. la cantidad de pruebas y diseños que se realizaron tuvieron como resultado un motor con una relación de compresión de 18.4:1 el reto continuo con la búsqueda de un combustible adecuado, el diseño contemplaba el uso de polvo de carbón. sin embargo, en las primeras pruebas se uso kerosene. por otro lado, inyectar el combustible en el momento adecuado y con la cantidad correcta con un grado suficiente de atomizacion fue una tarea casi insuperable, la mayoría de los resultado fueron decepcionantes, antes de obtener un motor capaz de funcionar. el primer motor inyectaba combustible con aire comprimido a alta presión, el voluminoso compresor impulsado por el motor disminuía la potencia de este.

El motor Diésel fue todo un éxito pese a los detractores que tuvo. para 1898 Diésel era un hombre millonario, sin embargo, en 1913 se suicido tirándose a las aguas del canal de la mancha. pero la evolución y la utilización del motor diésel habia iniciado el camino que ahora conocemos.

En 1927 el ingeniero Robert Bosch libero al motor Diésel de una de sus limitaciones gracias a un sistema de inyección reducido y compacto, nos referimos al tamaño del sistema de alimentación de combustible y que limito el uso de los motores Diésel en instalaciones estacionarias. el nuevo aparato era compacto y ligero y tenia un gobernador interconstruido, el motor podía ser controlado con cargas diferentes y en distintas velocidades.

Durante años el motor Diésel se dirigió a los equipos pesados, así como al mercado de grandes camiones de carga, liderados por fabricantes americanos como Cummins, Catepillar, Volvo, Deutz, etc.

En 1950 Vernon Roosa fabrico una bomba giratoria pequeña de peso ligero que abrió el camino para el uso de motores diésel en tractores agrícolas. su mejoramiento continuo le ha ayudado entrar en nuevos mercados y experimentar un uso cada vez mayor.

En nuestra vida diaria encontramos modernos motores Diésel mas compactos, livianos actualmente con mando electrónico y supervision satelital.

CONCEPTO PRINCIPAL

DEFINICIÓN:

El motor diésel es un motor térmico que tiene combustión interna alternativa que se produce por el autoencendido del combustible debido a altas temperaturas derivadas de la compresión del aire en el interior del cilindro, según el principio del ciclo del diésel. Se diferencia del motor de gasolina en usar gasóleo como combustible. Ha sido uno de los más utilizados desde su creación.