Conceptos mecánicos frecuentes en mecánica automotriz

1. UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON
FPVA FPVA FPVA FPVA FPVA
COCHABAMBA
BOLIVIA

2. INTRODUCCION A MOTORES
TEMA 2

3. CONCEPTOS MECANICOS BASICOS
ING. ROGER REINALDO MONTECINOS R.

4. CALOR Resulta muy dificultoso definir el calor en sí mismo.
Sin embargo frecuentemente todos lo percibimos, ya sea por exceso o por falta de él.

5. CALOR
Es una de las formas más comunes de energía, se manifiesta en forma indirecta a través de sus efectos, como ser el que nosotros habitualmente percibimos, la temperatura.

6. TRANSMISIÓN DE CALOR
RADIACION
CONDUCCION
CONVECCION
El calor es en realidad una forma de energía transferida a las moléculas de un cuerpo, que se acumula en forma de vibración de estas, y se transmite de tres formas diferentes:

7. CALOR Por conducción cuando la energía se transmite directamente de una molécula a otra en sólidos, líquidos o gases.

8. CALOR Por conducción al sostener un extremo de una varilla de hierro sobre fuego finalmente el calor alcanzara a transmitirse a la mano por conducción.

9. CALOR Por conducción En el motor el calor de la combustión se transfiere a través del pistón de cilindro y del bloque al líquido refrigerante del motor.

10. CALOR Por convección el calor se transfiere mediante el movimiento de un fluido.

11. CALOR Por convección mediante un movimiento natural, debido a cambios en la densidad, de las partículas en líquidos o gases por el cual las que tienen mayor temperatura tienden a subir (la estufa por convección, el termo tanque).

12. CALOR Por radiación la energía se transporta de un cuerpo a otro mediante ondas electromagnéticas sin que haya movimiento de material (la radiación infrarroja cuando estamos expuestos al sol o a una estufa de cuarzo).

15. Q = m * c * (t2-t1) Siendo:
Q el calor transmitido en kcal,
(t2-t1) la diferencia de temperaturas entre tanque superior e inferior del agua,
c el calor especifico del agua 4,19 (kj/kg * K)
m = v * i ; v es volumen de la instalación de refrigeración, i # de veces que circula
CALCULO DE LA REFRIGERACIÓN DE UN MOTOR

16. Un automóvil lleva de 10 litros de agua en el circuito de refrigeración y la diferencias de temperatura en el radiador es de 10 o C. Calcular la cantidad de calor cedida por hora si el numero de veces que pasa el agua por el radiador es de 240 l/hr. Q = m * c * (t2-t1) Q = v * i * c (t2-t1) si
(t2-t1) = 10 ( o C)
c = 4,19
m = v * i = 10 (l) * 240 (l/hr) = 2400 litros Q = 2400 * 4,19 * (85 o – 75 o) Q = 100560 (kj/hr)
CALCULO DE LA REFRIGERACIÓN DE UN MOTOR

17. ÁREA
El área es una medida de la extensión de una superficie, expresada en unidades de medida denominadas superficiales.
Área del rectángulo
Área del circulo

18. Si sabemos A= π x r2 = (π x d2)/4
A= (π x 82)/4
A= 50,26 (cm2)
Calcular el área de la cabeza del pistón si tiene un diámetro de pistón de 80 mm
d

19. PRESIÓN
Magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie.
Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada por:

20. PRESIÓN

21. PRESIÓN

22. Donde:
P es la presión de la combustión
F es la sumatoria de las fuerzas generadas por la presión de la combustión
A es el área de la cabeza del pistón
F
Si sabemos A= (π *d2)/4 = (π x 82)/4= 50,26 (cm2)
Entonces la presión es de P= 29,98 (Kg/ cm2)
Si la fuerza ejercida por la combustión es de 1507 kg, el diámetro de pistón de 80 mm, Calcular la presión generada en la combustión sobre el pistón, si sabemos que:
P=F/A

23. FUERZA
Se define como la acción de un cuerpo sobre otro o simplemente como la acción entre cuerpos

24. TRABAJO
La física define como trabajo, el desplazamiento de un cuerpo por efecto de una fuerza.

25. TRABAJO
Matemáticamente
W=Fxd
Donde
W trabajo en joules
F fuerza en kg
d distancia en m

26. ENERGÍA
Definir la energía no es algo precisamente sencillo.
Todos intuimos que significa, e inclusive solemos usar frecuentemente el término “energía”.

27. ENERGÍA
Es la capacidad de producir trabajo.
La mejor forma de explicar el concepto de energía es a través de sus diferentes formas o manifestaciones.

28. El combustible en un motor libera al quemarse en la cámara de combustión del cilindro energía mediante una reacción química, y lo hace en forma de calor (una forma de energía).

30. TIPOS DE ENERGÍA
ENERGÍA QUÍMICA La Energía química es la que se produce en las reacciones químicas. (son transformaciones químicas, generalmente transformándose en Calor) por ejemplo la combustión de la gasolina, el gasoil, el gas y el carbón del asado, explosivos, pilas eléctricas y baterías, Etc.

31. TIPOS DE ENERGÍA
ENERGÍA POTENCIAL: Depende de la posición del objeto. La altura de la maceta sobre su cabeza, el resorte, la presión dentro de un recipiente o una tubería, un dique con agua.

34. ENERGÍA POTENCIAL
Es la energía almacenada que posee un cuerpo en virtud de su posición o condición
Matemáticamente se expresa
Ep =mgh
Donde
Ep es energía potencia
m es masa en kg
g es la aceleración de la gravedad 9,81 m/seg2
h es altura en metros

35. ENERGÍA CINÉTICA: Propia de los cuerpos en movimiento. La que abolla el guardabarros, la que conforma una pieza forjada, el golpe de karate.

36. ENERGÍA CINÉTICA: Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo.
Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento, es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor.

37. Otro factor que influye en la energía cinética es la masa del cuerpo.
Por ejemplo, si una bolita de vidrio de 5 gramos de masa avanza hacia nosotros a una velocidad de 2 km/h no se hará ningún esfuerzo por esquivarla. Sin embargo, si con esa misma velocidad avanza hacia nosotros un camión, no se podrá evitar la colisión.
La fórmula que representa la Energía Cinética es la siguiente:
E c = 1 / 2 • m • v 2
E c = Energía cinética
m = masa
v = velocidad

39. ENERGÍA ELÉCTRICA: Convivimos con ella diariamente en múltiples manifestaciones. Se aplica para generar movimiento (motores), calor (resistencias)

41. ENERGÍA SOLAR
La energía que procede del sol es fuente directa o indirecta de casi toda la energía que usamos.
Los combustibles fósiles existen gracias a la fotosíntesis que convirtió la radiación solar en las plantas y animales de las que se formaron el carbón, gas y petróleo

42. ENERGÍA GEOTÉRMICA

43. ENERGÍA GEOTÉRMICA
La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra.
El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que caben destacar el gradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc

44. ENERGÍA GEOTÉRMICA

45. ENERGÍA GEOTÉRMICA
Planta geotérmica de Nesjavellir en Islandia. Esta central energética da servicio a las necesidades de agua caliente del área metropolitana del Gran Reykjavík.

47. ENERGÍA EÓLICA
Energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.

48. ENERGÍA EÓLICA

49. ENERGÍA EÓLICA

50. ENERGÍA NUCLEAR
La energía nuclear procede de reacciones de fisión o fusión de átomos en las que se liberan gigantescas cantidades de energía que se usan para producir electricidad.

52. En 1956 se puso en marcha, en Inglaterra, la primera planta nuclear generadora de electricidad para uso comercial.
En 1990 había 420 reactores nucleares comerciales en 25 países que producían el 17% de la electricidad del mundo.

54. ENERGÍA NUCLEAR

57. POTENCIA
Matemáticamente
P = W/t
Donde
P potencia en watts
W trabajo en joules
t tiempo en segundos

58. POTENCIA
Es trabajo mecánico que incorpora en su valor el parámetro tiempo.
Es decir, la potencia, se expresa con un número que cuantifica el trabajo efectuado durante un lapso de tiempo.
Mientras más rápido se realiza el trabajo, la potencia que se desarrolla es mayor.

59. POTENCIA
Se expresa en caballos de potencia o PS (Pferdestärke), y proviene del sistema métrico alemán.
1 PS equivale a levantar 75 kilógramos a 1 metro de altura en 1 segundo, (75 kg x metro / segundo).
Su equivalencia en el sistema de medida inglés, es el HP (Horsepower). El valor de un PS se diferencia levemente del HP: 1 PS = 0.9858 HP.

60. 1 HP es igual a levantar 1 libra a 550 pies de altura en 1 segundo.
En un motor de pistones la capacidad de ejercer potencia, al igual que el torque, es limitada.
Depende de la fuerza de expansión que logran los gases en el cilindro.
La potencia máxima se consigue cuando el rendimiento volumétrico(% de llenado de los cilindros) es máximo.

61. La potencia en términos generales, expresa la capacidad para ejecutar un trabajo en el menor tiempo posible. Una fuente de energía, que puede mover 1 kg de peso por una distancia de 1 metro en un sólo segundo de tiempo, se considera más potente que otra capaz de desplazar el mismo peso en 2 segundos.

62. La medida Caballo de Potencia la propuso para expresar la potencia que podía desarrollar la novedosa, en su época, máquina de vapor con referencia a la potencia que desarrollaban los caballos.

63. La medida Caballo de Potencia la propuso para expresar la potencia que podía desarrollar la novedosa, en su época, máquina de vapor con referencia a la potencia que desarrollaban los caballos. Los caballos eran la natural y conocidas fuentes de potencia que se usaban ampliamente para mover molinos, levantar pesos, mover carruajes y otras aplicaciones.

64. FUERZA DE TORSIÓN
Torque es la fuerza para girar un objeto.
El torque de un motor crea la fuerza (fuerza de impulsión de tracción) para girar las ruedas motrices cuando el vehículo es impulsado y empujado hacia adelante.


65. Cuando se gira un perno con una llave, la fuerza considerada necesaria para girar el perno es el torque. En este caso, el torque es la fuerza aplicada multiplicada por la distancia desde el centro del perno al punto donde se aplica la fuerza.
Si queremos aumentar el torque, utilizamos una llave más grande, o aplicamos una mayor fuerza a la llave

66. En el caso de un motor, la fuerza aplicada a la llave corresponde a la fuerza de combustión aplicada en los pistones. El radio de la llave corresponde a la longitud del brazo del cigüeñal (1/2 de la carrera del pistón)
El torque de un motor varía dependiendo de la velocidad del mismo, pero dentro de este rango el torque máximo se genera cuando la válvula de obturación está completamente abierta.

67. PAR DE TORSIÓN
El par o torque es un número que expresa el valor de la fuerza de torsión.
Se expresa en kilos x metros. Es decir, si tiramos un brazo de 1 metro de largo con la fuerza de 1 kilo, el torque o par será de 1 kilo x metro
(1 kilográmetro).
En un motor de pistones la capacidad de ejercer fuerza de torsión es limitada.
Depende de la fuerza de expansión máxima que logran los gases en el cilindro.

68. PAR DE TORSIÓN
El par motor también depende del largo del brazo del cigüeñal
Los motores de mayor tamaño están equipados con cigüeñal de brazo más largo. Esto les da la posibilidad de ejercer mayor par de torsión.

69. SIMBOLOGIA EN EL MOTOR
Punto muerto superior (PMS)
Punto muerto inferior (PMI):

70. SIMBOLOGIA EN EL MOTOR

71. CILINDRADA

72. V es el volumen del cilindro
v es el volumen de la cámara de combustión
La relación de compresión (Rc) es un dato que nos lo da el fabricante.
La Rc para motores gasolina es de 10/1.
La Rc para motores diesel es de 20/1.
RELACIÓN DE COMPRESIÓN (Rc)
volumen de la cámara de combustión
volumen del cilindro
V
v

73. Es la relación que existe entre el volumen que ocupa la mezcla en el cilindro antes y después de la compresión. Generalmente, cuento mayor es esta relación, mayor es la potencia que desarrolla el motor
RELACIÓN DE COMPRESIÓN (Rc)

74. ÁNGULOS CARACTERÍSTICOS EN EL MOTOR
biela-manivela, es el que forma el brazo del cigüeñal con la vertical del eje del cilindro, llamado α en la figura.

75. α=0 en el punto muerto superior (PMS)
α=180º (o π) en el punto muerto inferior (PMI)
α=360º (vale, también 2π) en PMS

76. GRACIAS POR SU
ro.montecinos@umss.edu.bo