Motores de Combustión Interna

1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
AREA DE TECNOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGETICA
UNIDAD CURRICULAR: EQUIPOS, MÁQUINAS E INSTALACIONES
INDUSTRIALES
PROFESOR: ING. ELIZABETH FIERRO
El propósito de un motor de combustión interna es la producción de energía
mecánica a partir de la energía química almacenada en el combustible. En los
motores de combustión interna la energía se libera mediante el encendido y la
oxidación del combustible dentro del motor a diferencia de los de combustión
externa como por ejemplo un horno industrial o una caldera. El fluido de trabajo
cambia su composición química antes y después de la combustión y es el
encargado de transferir el trabajo al pistón que posteriormente se encarga de
transferirlo al resto de los componentes de la cadena cinemática hasta llegar
finalmente a las ruedas impulsoras del movimiento.
Motores de Combustión Interna
Esta formado por un conjunto de piezas, sincronizadas entre si, que
transforman la energía calorífica del combustible en energía mecánica. La
combustión se realiza por una alta compresión en el interior de los cilindros. El
motor proporciona la energía mecánica necesaria para la propulsión de
vehículos, tractores, embarcaciones, grupos electrógenos, bombas y máquinas
en general.
TEMA VII: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

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Según el proceso de combustión de aire con el combustible, se distinguen
diversas maneras que caracterizan a los motores por la forma como
aprovechan la expansión resultante de los gases, al quemarse el combustible
en su interior, para transformar el movimiento (energía mecánica) la energía
liberada por la combustión. Así se tiene lo siguiente:
El Motor de Gasolina
Este motor emplea la gasolina como combustible, que fácilmente pasa al
estado de vaporización mediante el carburador o una válvula inyectora, el que
también regula la entrada del combustible al motor en forma de mezcla. La
mezcla de aire – gasolina llega a la cámara de combustión motor, donde se
inflama por medio de una chispa eléctrica.
El Motor Diesel
Este tipo de motor emplea el petróleo, combustible difícilmente volatilizable.
Requiere que se pulverice finalmente mediante un inyector en la cámara de
combustión del motor, llena de aire con elevado compresión, para inflamarse.
La mezcla aire combustible se forma en la cámara de combustión y se
enciende por si misma. La presión requerida y la regulación de la cantidad de
combustible se rigen con la bomba de inyección.
Inyector de
combustible
Válvula de
Escape
Pistón
Aceite
Caja del
cigüeñal
Entrada de
Aire

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Diferencias y Similitudes de un Motor Diesel de uno de Gasolina
Los dos motores son de combustión interna y utilizan combustibles muy
parecidos. De hecho hay motores de 4 tiempos que queman gasoil de la misma
manera que podríamos diseñar un motor diesel que quemara gasolina.
Pero el motor diesel carece de un sistema auxiliar de encendido, es decir de
bujías, bobinas, distribuidores, encendidos electrónicos entre otros, ya que el
combustible se inflama de forma natural al ser inyectado en un cilindro lleno de
aire a muy alta temperatura como consecuencia de haber sido comprimido.
Esta es realmente la diferencia básica que define a un motor diesel respecto a
los demás.
Los motores diesel trabajan con una compresión muy elevada y por esta razón
son capaces de poder quemar combustibles menos volátiles como por ejemplo
el petróleo o el aceite de palma (bio-diesel).
Ciclo de Funcionamiento del Motor de Combustión Interna
Se denomina ciclo al conjunto de operaciones sucesivas que realizan las
piezas móviles del motor, al final de las cuales se encuentra nuevamente en su

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posición inicial, dispuestas a repetir su ejecución. Estas operaciones permiten
en los motores de combustión interna:
El llenado de mezcla (o aire) en el cilindro.
La compresión de la mezcla (o aire)
El desarrollo de la carrera de fuerza mediante la combustión de la
mezcla (o de combustible).
La evacuación de los gases resultantes.
Cada uno constituye un tiempo y en conjunto se les denomina ciclo. El ciclo de
funcionamiento consta de cuatro tiempos:
Admisión.
Compresión
Explosión
Escape
La utilización del ciclo en los motores determina que en la parte superior del
cilindro se ubica la culata del motor con dos válvulas. Uno de ellos el de
admisión que permite el ingreso de mezcla o aire al cilindro, la otra, de escape
permite la salida de gases al exterior.
El pistón se desplaza con carreras ascendentes y descendentes en el cilindro.
Un extremo de la biela esta conectado al pistón y el otro al cigüeñal
Este conjunto: pistón, biela, y cigüeñal aprovecha la fuerza producida por una
acción expansiva de los gases resultantes de la combustión y convierte el
movimiento rectilíneo alternativo del pistón, en movimiento circular continuo del
cigüeñal.

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Clasificación de los Motores de Combustión Interna
Por la Formación de la Mezcla y por el Encendido se Distingue entre:
Encendido por Chispa (Motores Otto)
Se impulsa por preferencia con gasolina y la mezcla se forma dentro o fuera de
la cámara de combustión. La combustión en el cilindro se desencadena por
encendido exterior (bujías).
Encendido por Compresión (Motores Diesel)
La formación de la mezcla es en el interior, y se impulsan preferiblemente con
gasoil. La combustión en el motor se produce por autoencendido.
Por Medio del Trabajo se Divide en:
Motores de cuatro tiempos.
Motores de dos tiempos.
Por el Tipo de Refrigeración se Clasifican en:
Motores refrigerados por líquidos (agua).
Motores refrigerados por aire.
En Cuanto al Movimiento del Pistón, Pueden Ser:
Motores de pistón oscilante.
Motores de pistón rotativo (pistones de movimiento circular).
Por la Disposición de los Cilindros, se Clasifican en:
Motores en línea, con los cilindros colocados uno de tras del otro.

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Motores en V, con cilindros dispuestos en bloque formando un
determinado ángulo, que varía según el tipo de motor.
Motores de cilindros opuestos, con cilindros dispuestos horizontalmente
en bloque, formando un ángulo de 180°.
Motores de cilindros radiales, con cilindros dispuestos en estrella.
Por el Número de Cilindros se Clasifican en:
Monocilíndricos, con un solo cilindro.
Policilíndricos, con dos o más cilindros.
Por el Sistema de Alimentación del Aire:
De aspiración natural.
Sobrealimentados (turbocargador).
Por la Carrera del Pistón
Motor largo, cuando el diámetro del cilindro es menor que la carrera del
pistón.

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Motor cuadrado, cuando el diámetro del cilindro y la carrera del pistón
son iguales.
Motor supercuadrado, cuando el diámetro del cilindro es mayor que la
carrera del pistón.
Para efectos de esta unidad se explicará detalladamente el funcionamiento de
los motores de cuatro, tanto para el encendido por chispa (motores Otto) como
el de compresión (motores diesel).
Principio de Funcionamiento de un Motor de Cuatro Tiempos Encendido
por Chispa (Combustible Gasolina)
El principio de funcionamiento de los motores, se caracteriza por la combustión
del combustible, que se efectúa por medio de la presión y el calor facilitado por
la elevada compresión del aire, o la ayuda de una chispa eléctrica (bujía), en el
interior de los cilindros. Se considera que el ciclo de trabajo o funcionamiento
es la serie sucesiva de operaciones que se repiten para lograr el trabajo total
del motor. El motor de cuatro tiempos efectúa el ciclo de trabajo en cuatro
vueltas del cigüeñal (cuatro carreras del pistón). Los cuatro tiempos son:
Primer Tiempo (La Admisión)
Esta comienza cuando el pistón se encuentra en el
punto muerto superior. Se abre la válvula de admisión
y el pistón baja provocando una succión, la cual ayuda
a precipitar el aire (mezcla carburante), dentro del ciclo
hasta llenarlo. Cuando el pistón llega al punto muerto
inferior, se cierra la válvula de admisión. La válvula de
escape permanece cerrada. Durante este tiempo el
cigüeñal ha girado media vuelta (180°) con una carrera
del pistón.

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Segundo Tiempo (Compresión)
Una vez que el pistón alcanza el punto muerto inferior, el
árbol de leva, que gira sincrónicamente con el cigüeñal y
que ha mantenido abierta hasta este momento la válvula
de admisión para permitir que la mezcla aire-combustible
penetre en el cilindro, la cierra. En ese preciso momento el
pistón comienza a subir comprimiendo la mezcla de aire y
gasolina que se encuentra dentro del cilindro.
Tercer tiempo (La Expansión)
Una vez que el cilindro alcanza el punto muerto
superior y la mezcla aire-combustible ha
alcanzado el máximo de compresión, salta una
chispa eléctrica en el electrodo de la bujía, que
inflama dicha mezcla y hace que explote. La
fuerza de la explosión obliga al pistón a bajar
bruscamente y ese movimiento rectilíneo se
transmite por medio de la biela al cigüeñal, donde
se convierte en movimiento giratorio y trabajo útil.
Cuarto Tiempo (Escape)
El pistón, que se encuentra ahora de nuevo en
el punto muerto inferior después de ocurrido el tiempo
de explosión, comienza a subir y en su camino limpia
el cilindro de los gases resultantes del tiempo anterior,
dado que la válvula de admisión permanece cerrada y
la expulsión abierta. El cigüeñal da otra media vuelta,
cerrando el ciclo.

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De esta forma se completan los cuatro tiempos del motor, que continuarán
efectuándose ininterrumpidamente en cada uno de los cilindros, hasta tanto se
detenga el funcionamiento del motor.
Resumiendo
Admisión
Pistón: de PMS a PMI.
Válvulas: admisión abierta, escape cerrado.
Finalidad: llenado de mezcla carburada
Compresión
Pistón: de PMI a PMS.
Válvulas: las dos cerradas.
Finalidad: comprimir la mezcla para favorecer la
explosión.
Explosión
Pistón: de PMI a PMS.
Válvulas: las dos cerradas.
Finalidad: generar fuerza motriz.
Escape
Pistón: de PMI a PMS.
Válvulas: admisión cerrada, escape abierta.
Finalidad: vaciado de gases.
Punto muerto superior (PMS): Es la posición más elevada que
puede estar el pistón dentro del cilindro.
Punto muerto inferior (PMI): Es la posición más baja que puede
ocupar el pistón dentro del cilindro.

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Ciclo operacional de un motor de cuatro tiempos encendido por
compresión (Combustible Diesel)
Primer Tiempo (Admisión)
En la carrera descendente del émbolo, se abre la válvula de admisión, el
cilindro sólo admite aire, a presión constante, según a isobara A1, que coincide
con la presión atmosférica.
Segundo Tiempo (Compresión)
En la carrera ascendente el aire es comprimido según una adiabática (1-2)
hasta alcanzar una temperatura capaz de producir el autoencendido del
combustible líquido pulverizado que después se introduce.
Tercer Tiempo (Combustión y Expansión)
En la carrera descendente y en su primera fracción (2-3), el combustible
inyectado quema a medida que va penetrando, de tal manera que a pesar de la
expansión que se produce la presión permanece constante. En el resto de la
carrera los gases producto de la combustión se expansionan, hasta que el
embolo alcanza el punto muerto interior (4), en donde cae la presión a
volumen constante hasta la presión atmosférica, debido a la abertura de las
válvulas de escape (4-1); en este proceso, se cede al foco frio el calor Q2.

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Cuarto Tiempo (Escape)
En la carrera ascendente, los gases quemados se expulsan al exterior a
presión constante, a la presión atmosférica.
Componentes Principales de un Motor de Combustión Interna de
Encendido por Chispas
Entre los elementos principales podemos mencionar: motor y sistemas
asociados: de enfriamiento, de encendido y de lubricación.
Motor
Es el conjunto de elementos destinados a producir el movimiento, este consta
de:
Cámara de Compresión, en donde se encuentran los pistones y se
lleva a cabo la combustión.
Bloque, en su interior se alojan los cilindros donde se produce el
movimiento alternativo de los pistones. Estos pueden tener diferentes
formas, según la disposición de los pistones, que pueden ser: en línea,
en V, en estrella, en horizontal e inclinado.
Pistón, émbolo cuyo desplazamiento, originado por la
explosión de los gases produce el movimiento en el rotor.
Biela, brazo-palanca articulado que une al pistón con el
cigüeñal soportando todo el esfuerzo de la explosión desde
una posición más libre de movimiento que el propio pistón.

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Cigüeñal, eje de giro al que se traslada el movimiento alternativo del
pistón, produciendo el autentico movimiento giratorio del motor.
Volante motor, disco sólidamente unido al cigüeñal en uno de los
extremos, sobre el que se acopla todo el sistema de trasmisión de
movimiento.
Válvulas, elementos que abren u obturan los orificios por los que
penetran los gases de explosión y por los que salen los gases de
escape.
Mecanismos Auxiliares
Entre estos se encuentran el mecanismo de árbol de levas, que abarca el árbol
de levas y los balancines.
Árbol de leva, eje engranado directamente con el cigüeñal para
accionar las válvulas de admisión y escape, logrando que estas se abran
en el instante preciso, consta de una leva por cada válvula del motor.
Las levas están dispuestas de una manera determinada, de acuerdo
con el número de cilindros y el orden de encendido.

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Balancín, este generalmente accionan las válvulas, trasmitiendo el
movimiento del árbol de levas.
Sistemas Asociados
Sistema de Enfriamiento
Mantiene una temperatura estable en el motor, para eso las paredes del
bloque son huecas y por ellas se hace circular un líquido de enfriamiento, que
transporta el exceso de calor producido en el proceso de combustión, desde el
interior del motor hasta el radiador, a fin de ser disipado y trasferido al medio
ambiente. Este consta de:
Bomba, es la encargada de hacer circular el liquido de enfriamiento
entre el motor y el radiador.
Radiador, es un intercambiador de calor donde se hace pasar el fluido a
través de una multiplicidad de pequeños tubos, haciendo circular aire
entre estos, disipando hacia el medio ambiente el exceso de calor, en
forma eficiente y en muy corto tiempo.
Ventilador, tiene la función de aumentar el flujo de aire en el radiador.
Termóstato, funciona como un regulador de temperatura, impide la
circulación del liquido de enfriamiento, mientras el motor no haya
alcanzado la temperatura mínima de funcionamiento.
Mangueras, unen los ductos del motor y el radiador.
Medidores de temperatura o sensores, consiste en una sonda o
termocupla que están conectados con el termostato y el ventilador.

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Sistema de Encendido
Este permite el arranque del motor sin necesidad de energía exterior, la
inflamación de la mezcla carburante por medio de una chispa eléctrica (en la
bujía) en los MCIECH, y el funcionamiento de una serie de sistemas auxiliares
del motor
Componentes Principales:
Generador, conocido también como alternador, encargado de producir
la corriente eléctrica en el motor, por el giro de un rotor imantado dentro
de una carcasa.
Batería, es un conjunto de recipientes, donde se almacena anergia que
el generador va produciendo.
Regulador, es un dispositivo encargado de varias funciones: evita que
al detenerse el generador se desgaste la batería y controla que la
corriente eléctrica siempre sea de 12 voltios.
Cables eléctricos, funcionan como conductores eléctricos.
Aparatos eléctricos, son los distintos componentes que funcionan
gracias a la electricidad producida por el generador y suministrada por la
batería. Entre estos están: motor de arranque, bobina, distribuidor y
bujías
a) Motor de arranque, proporciona los primeros giros de motor para
que éste pueda ponerse en marcha.
b) Bonina, proporciona a las bujías el aumento de voltaje necesario
para que ésta salte la chispa eléctrica que inflame la mezcla aire-
combustible en los motores de combustión interna encendido por
chispa.
c) Distribuidor, reparte la corriente eléctrica en las bujías, de forma
sincronizada con el tiempo del motor.
d) Bujías, pieza que tiene un electrodo conectado al distribuidor y da
la chispa eléctrica para que se produzca la combustión en los
motores de combustión interna encendido por chispa.

15. Motores de Combustión Interna
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Sistema de Lubricación
Encargado de intercalar una finísima capa de lubricante entre las piezas de
continuo rozamiento manteniendo una circulación constante. Este sistema
consta de:
Carter, deposito del lubricante.
Bombas de lubricación, bomba que mantiene un flujo lubricante en el
bloque.
Filtro de succión o descarga, encargado de evitar recirculación al bloque
de impurezas arrastradas por el aceite, procedentes de residuos de
combustión y partículas metálicas por desgaste.
Indicadores de nivel y de presión
Orificios de lubricación.

16. Motores de Combustión Interna
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Sistema de Combustible
Varía de acuerdo al tipo de encendido. Constan de:
Tanque de almacenamiento con indicador de nivel
Bomba de alimentación: se encarga de trasportar el combustible desde
el tanque de almacenamiento hasta carburador (encendido de chispa) o
eyectores (full inyección) o bombas de inyección (encendido por
compresión).
Filtro de aire: para remoción de suciedades que pueda contener el aire
empleado para la combustión porque estos pueden depositarse en la
cámara de combustión y generar desgastes. También son
apaciguadores de fuego.

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Motor de Gasolina
Motor Diesel

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BIBLIOGRAFÍA
ESGUAR H. (S/F). Motores de Combustión Interna. MACROSUP, Centro de
Educación Ocupacional.
KRIJNEN J (2009). Guía Didáctica, Motores de Combustión Interna.
UNEFM
GARCÍA J(S/F) Así funciona el Motor de Gasolina. [Última visita] 23 de Abril
de 2011. Disponible en:
http://www.asifunciona.com/mecanica/af_motor_gasolina/af_motor_gasolina_1.
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