El Cilindro

   El cilindro de un motor es el recinto por donde se desplaza un pistón.

   En los motores de combustión interna, se dispone un ingenioso arreglo de cilindros junto con pistones, válvulas, anillos y otros mecanismos de regulación y transmisión, pues allí es donde se realiza la explosión del combustible, es el origen de la fuerza mecánica del motor que se transforma luego en movimiento del vehículo.

   El cilindro es una pieza hecha con metal fuerte porque debe soportar a lo largo de su vida útil un trabajo a alta temperatura con explosiones constante de combustible, lo que lo somete a un trabajo excesivo bajo condiciones extremas.

   Una agrupación de cilindros en un motor constituye el núcleo del mismo, conocido como bloque del motor.

   Hay motores desde un cilindro, como las motosierras y algunas motocicletas, hasta motores de 12 o 16 cilindros en automóviles, camiones y aviones.

   El diámetro y la carrera del cilindro, o mejor la cilindrada, tienen mucho que ver con la potencia que el motor ofrece, pues están en relación directa con la cantidad de aire que admite para mezclarse con el combustible y que luego explota, generando con ello el movimiento mecánico que finaliza con el desplazamiento del vehículo hacia otra posición.

   En algunos motores el cilindro es constituido por una "camisa" que nada más es que un tubo cilíndrico colocado en el bloque del motor y que posibilita la circulación de agua en su vuelta, así como una fácil sustitución en caso de desgaste. Las medidas internas de la camisa del cilindro vienen dadas normalmente por el fabricante, pero pueden ser rectificadas en caso de gripar el motor, siempre que el material utilizado para su fabricación no sea Nikasil.

   La energía mecánica generada en la camisa puede ser utilizada para el movimiento de la hélice de un barco o también para generar energía eléctrica para el caso de motores generadores, tanto en instalaciones fijas para suministro de la misma como en los barcos tanto para propulsión eléctrica como para suministro de energía eléctrica en el mismo.

Motor Radial

   El motor radial o motor estrella es un tipo de disposición del motor de combustión interna, en la cual los cilindros van ubicados radialmente respecto del cigüeñal, formando una estrella como en la figura. Esta configuración fue muy usada en aviación, sobre todo en grandes aviones civiles y militares, hasta la aparición del motor a reacción.


Funcionamiento:

   En este motor los pistones van conectados por un mecanismo de biela - manivela, distinto de los motores en línea. Uno de los pistones está conectado a una biela más grande que las demás, llamada biela principal, que a su vez está conectada directamente con el cigüeñal. Los otros pistones están conectados a bielas más pequeñas que están conectadas a la biela principal o biela maestra. Al conjunto de pistones, biela maestra y bielas secundarias se le conoce como estrella. El número de pistones de una estrella es generalmente impar, pues así el orden de encendido minimiza las vibraciones .

Motores Radiales Multiestrella :
  
    Originalmente los motores radiales tienen un solo banco o estrella de cilindros, pero al agregar pistones se hace necesaria la existencia de más estrellas. Muchos no exceden de dos estrellas, pero el motor radial más grande construido en masa, el Pratt & Whitney Wasp Major, tuvo 28 cilindros dispuestos en 4 estrellas, motor que fue usado por varios aviones durante el período posterior a la Segunda Guerra Mundial. La URSS construyó un número limitado de motores diésel de barco, Zvezda, de 42 cilindros y siete estrellas, un diámetro de 160 mm, 143.500 cm³ generando una potencia de 4500 kW (6000 HP) @ 2500 rpm.

Motor Stirling

Historia y Desarrollo
  
   El religioso escocés Robert Stirling (1790-1878), inventó este tipo de motor en 1816. Otra contribución importante en el desarrollo de esta máquina automotriz la entregó el genio francés Sadi Carnot (1796-1832), quien fue el primer científico en realizar una interpretación teórica del funcionamiento de los motores térmicos, estableciendo los principios físicos que participan, cuando estan en movimiento. Esta teoría permitió comprender con mayor claridad, el fenómeno que permitía al Stirling producir fuerza motriz.

Descripción del Motor Stirling  

  El motor de aire caliente Stirling, utiliza una fuente de calor fija, para calentar aire en su cilindro. Se le puede considerar de combustión externa y proceso adiabático, ya que no requiere quemar combustible en su interior y al operar, no transfiere calor al entorno. Su movimiento obedece a las diferencias de presión de aire, entre la porción mas caliente y la fría. El mecanismo central de un Stirling consiste de dos pistones/cilindros, uno para disipar calor y desplazar aire caliente hacia la sección fría (viceversa). En la práctica este cilindro funciona como intercambiador de calor y se le denomina regenerador.

El otro pistón entrega la fuerza para aplicar torque al cigüeñal.

Eficiencia del Stirling

  Utilizando un diseño adecuado de Stirling, es posible obtener dos pulsos de fuerza por cada vuelta del cigüeñal, lo que hace de este motor el más eficiente que se conoce. Sin embargo, adolece de un problema que lo condena a ser el propulsor de un número limitado de maquinaria: no es posible ponerlo en funcionamiento en forma instantánea.

Mecanismo Turbocompresor

  El turbocompresor es un tipo de compresor, cuyo movimiento procede de una turbina que está en la corriente de gas de escape. Compresor y turbina están unidos por un eje y encerrados bien en una carcasa común, o bien la turbina integrada en el mismo colector de escape. Los gases de escape inciden en las paletas de la turbina, que puede llegar a alcanzar regímenes de giro cercanos a 300.000 rpm.

   La presión máxima de un turbocompresor está limitada por una válvula de descarga. Cuando la presión llega a un nivel determinado, la válvula abre un conducto que desvía a los gases de escape, de manera que no inciden sobre la turbina. Esta válvula puede estar controlada neumática o electrónicamente.

    El turbocompresor aumenta el rendimiento tanto en motores de gasolina como en Diesel, pero más en el Diesel. En el primero, al meter más aire, hay que meter más gasolina (la proporción es prácticamente constante). La ventaja que da es que disminuye la pérdida por bombeo. En un Diesel, el turbo mete más aire en el motor, sin que necesariamente aumente la cantidad de combustible inyectado.

    Un tipo especial de turbocompresor es el llamado variable o también de geometría variable. Lo que varía en este tipo de compresor es un mecanismo que aumenta o disminuye la fuerza que hacen los gases de escape sobre la turbina. Actualmente hay dos mecanismos para variar el área por el que pasa el gas de escape hacia la turbina: en uno (imagen de la izquierda), una serie de álabes cambian el área y también el ángulo de incidencia del gas sobre la turbina. En el otro (imagen de la derecha) es una «campana» que se mueve axialmente con relación a la turbina para variar el área. Hasta ahora, el turbocompresor variable sólo se utiliza en motores Diesel; en los de gasolina la temperatura de los gases de escape es demasiado alta para admitir sistemas como éstos.

   

Motor Boxer

Un motor bóxer es un motor de combustión interna con pistones que se encuentran dispuestos horizontalmente. Un motor de 90 grados hacia arriba es un motor plano, como es aquel en el que los cilindros están dispuestos en dos bancos a ambos lados de un único cigüeñal. En ambas configuraciones, los pistones se encuentran en horizontal.
Por lo general, cada pareja de pistones correspondientes a cada banco de cilindros en el cigüeñal. Algunos motores de bóxer que no comparten cigüeñal ni clavijas son llamados motores de 180°.

• El motor bóxer (también conocido como motor de cilindros opuestos en horizontal), en la que los pistones llegan a punto muerto simultáneamente. Los motores Boxer no deben confundirse con los motores de cilindros en oposición, que utilizan un concepto totalmente distinto.

• El motor en forma de V a 180° corresponde una biela en el cigüeñal, y por lo tanto, cada uno llegará a medio punto muerto en una revolucion tras otra. Los motores Planos con más de ocho cilindros V son los más comúnmente conocidos.

El ingeniero alemán Karl Benz patentó su diseño para el primer motor de combustión interna horizontal en 1896.

Los motores boxer tiene su nombre, ya que cada pareja de pistones se mueve simultáneamente dentro y fuera y no alternativamente. Los bóxer de hasta ocho cilindros han demostrado un gran éxito tanto en automóviles como en motocicletas, y siguen siendo populares para los aviones ligeros.
Uno de los beneficios de la utilización de un boxer frente a un motor en V es que el diseño proporciona un buen equilibrio porque cada impulso del pistón es contrarrestado por el correspondiente movimiento del pistón del lado opuesto.

Los Bóxers son uno de sólo tres cilindros que tienen un diseño natural del equilibrio dinámico, los otros dos son el 6 y el 12 cilindros en V. Estos motores pueden funcionar sin problemas y libre de fuerzas de desequilibrio con un ciclo de cuatro tiempos y no requieren de un eje de equilibrio o contrapesos en el cigüeñal para equilibrar el peso de las piezas, que son necesarios en otras configuraciones del motor.

Bestia de la mar: "Motor de un barco"

 - En el mundo de los motores, los "grandes" desconocidos son los enormes motores diésel de los barcos. Se trata de motores tan grandes que pueden medir varios pisos de altura y cuyo poder los convierte en los convierte en los motores más potentes del mundo.

 - Estos motores estan diseñados para dar potencia a grandes cargueros y barcos de transporte en los que la velocidad no sea tan importante como la potencia, ya que estas dos cuestiones son inversamente proporcionales: A mayor velocidad, menos potencia. Exactamente igual que en las marchas de la caja de cambios de cualquier coche.En la imagen podéis ver una fotografía de este motor, cuya velocidad se encuentra entre las 92 y las 102 revoluciones por minuto... resultando en una potencia total de entre 36.180 y 84.420 kW.
Así existen tres tipos principales atendiendo a la velocidad de revolución que alcanzan:
      1. Baja: cuya velocidad no supera las 300 revoluciones por minuto, de hecho, algunos de los más potentes no superan las 80 revoluciones por minuto (menos velocidad).

      2. Media: Se encuentran entre las 300 y 900 revoluciones por minuto. Son los más versátiles, ya que mantienen el equilibrio entre potencia y velocidad.

      3. Alta: Son los menos potentes, pero trabajan a más de 900 revoluciones por minuto, lo que les permite mover el barco a mayor velocidad, pero a costa de sacrificar potencia y aceleración.

   El motor diésel más potente del mundo hasta la fecha es el Wartsila-Sulzer RTA96-C un enorme monstruo que pesa unas 2.300 toneladas con más de 27 metros de largo y y 14 metros de ancho, es decir, tan alto como un edificio de unas 6 plantas.

   En la imagen podéis ver una fotografía de este motor, cuya velocidad se encuentra entre las 92 y las 102 revoluciones por minuto... resultando en una potencia total de entre 36.180 y 84.420 kW.

 

El Motor Diesel

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna alternativa cuyo encendido del combustible se produce debido a la elevada temperatura que produce la compresión del aire y del combustible en el cilindro, según el principio del ciclo del Diésel.


- El funcionamiento del motor diésel está basado en el encendido del combustible cuando éste es inyectado muy pulverizado, y con alta presión en una precámara,  (si se trata de inyección indirecta de combustión), que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de autocombustión del combustible (temperatura de autoinflamación). A diferencia de los motores de gasolina, donde la combustión se produce debido a la chispa, que salta en la bujía.


- La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión, producida por el pistón en el segundo tiempo del motor, la compresión. El combustible es inyectado en la parte superior de la cámara de combustión a gran presión desde unos orificiós muy pequeños que presenta el inyector. El combustible se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión (entre 700 y 900 °C). La mezcla se inflama muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo.

- Esta expansión , al revés de lo que ocurre con el motor de gasolina, se hace a presión constante ya que continúa durante la carrera de trabajo o de expansión. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación.
Para que se produzca la autoinflamación es necesario alcanzar la temperatura de inflamación espontánea del gasóleo. En frío es necesario pre-calentar el gasóleo o emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo fluctuando entre los 220 °C y 350 °C, que recibe la denominación de gasóleo o gasoil en Inglés.             

Motor de 2 Tiempos

   El ciclo de funcionamiento de un motor de 2 tiempos consta de las mismas 4 fases que el motor de 4 tiempos, solo que se realiza en 2 carreras del pistón y una vuelta del cigüeñal.

   Fases:

  1.- Admisión-Compresión:

 - El pistón asciende en su primera  carrera desde el punto muerto inferior(PMI) hasta el punto muerto superior(PMS) arrastrado por el cigüeñal, que gira 180º.
   - En este movimiento comprime la mezcla que se encuentra en el cilindro.
   - A la vez, descubre la lumbrera de admisión para que una cierta cantidad de mezcla nueva pase al carter.
   - La lumbrera de escape permanece cerrada.
   - Al llegar el pistón al PMS,salta la chispa procedente de la bujía y se produce la combustión de la mezcla.

  2.- Expansión-Escape:

   - Al producirse la combustión de la mezcla, se ejerce una presión sobre el pistón, que desciende bruscamente en su segunda carrera arrastrando el cigüeñal, que gira otros 180º.

    - La lumbrera de escape comienza a descubrirse y los gases quemados pueden salir al exterior.
   - Inmediatamente, se descubre la lumbrera de transferencia y la mezcla nueva procedente del carter entra en el cilindro y desaloja el resto de los gases quemados.
   - El pistón se encuentra en el PMI y puede comenzar a ascender, arrastrado por el cigüeñal para iniciar un nuevo ciclo.