Generalidades de motores apistón

1. Motores de Aviación
GENERALIDADES DE
MOTORES A PISTÓN
By Ccoyure Tito

2. 1. Tener conocimiento general de los motores de combustión externa e interna.
2. Realizar un repaso de conocimientos previos de física y termodinámica para el mejor
entendimiento del proceso de combustión.
3. Conocer las partes principales del motor a pistón.
OBJETIVOS

3. Motores de aviación
1. Las aeronaves requieren empuje para producir suficiente velocidad para que las alas
proporcionen sustentación y superen el peso de la aeronave.
2. Esta fuerza propulsiva proviene de un tipo adecuado de motor térmico de aviación.

4. Tipos de Motores de aviación
TIPO DE MOTOR
MEDIO DE
COMPRESIÓN
FLUIDO DE TRABAJO
DE MOTOR
FLUIDO DE
TRABAJO
PROPULSIVO
Turborreactor Compresor Aire y combustible
Gases de la
combustión
Turbohélice Compresor Aire y combustible Aire ambiente
Turbofan Compresor Aire y combustible
Gases de la
combustión + Aire
ambiente
Ramjet Compresión dinámica
por alta velocidad
Aire y combustible Gases de la
combustión
Pulsorreactor Combustión Aire y combustible
Gases de la
combustión
Recíproco Pistones Aire y combustible Aire ambiente
Cohete Combustión Oxidante y combustible
Gases de la
combustión

5. Tipos de motores de aviación
ACFT con velocidades < 250 mph: Motor Recíproco, es económico, excelente eficiencia y
costo relativamente bajo. Si se requiere más altitud son usados los motores
turbosupercargados (30,000 ft), pero consume mucho combustible.
ACFT con velocidades de 180 a 350 mph: Motor Turbohélice, desarrolla más potencia por
libra de peso que el motor recíproco, permitiendo mayor carga de combustible o payload.
ACFT con velocidades de 350 mph a 0.8-0.9 Mach: Motores Turbofan para operaciones de
aerolíneas.
ACFT con velocidades > 1 Mach: Motores Turbojet o Turbofan de bajo índice de derivación
con post-combustión.

6. Motores de aviación
-Turbojet
-Turbopropeller
-Turboshaft
-Turbofan
-Ramjet
-Pulsejet
-Cohete
-Ciclo Otto (gasolineros de
encendido por chispa)
-Ciclo Diesel (petroleros de
encendido por compresión)
MOTORES DE
COMBUSTIÓN INTERNA
A REACCIÓN RECÍPROCOS
AEROTÉRMICOS NO
AEROTÉRMICOS

7. 1er. Vuelo con motor a pistón
En 1903 se realizó el primer vuelo impulsado con motor, el “Wright Flyer”, voló 37 metros en
12 segundos. El motor tenía una potencia de 12 HP, de 4 cilindros en línea, de 3294 cc.

8. Motores a vapor
El motor a vapor es un motor de combustión externa, el cual fue 10% menor eficientemente
térmicamente y muy pesado.

9. Motores de Combustión interna
Hay cuatro categorías de motores de combustión interna los cuales son usados para impulsar
una hélice de aviación (sistema motopropulsor).
1.- Motor de encendido por compresión (Motor Diesel).

10. Motores de Combustión interna
2.- Motor de encendido por chispa de 2T y 4T

11. Motores de Combustión interna
3.- Motor rotatorio Wankel

12. Motor de combustión interna
4.- Motores Turbohélice.

13. Motores a pistón de encendido por chispa
Estudiaremos el motor más usado en aviación ligera, de cuatro tiempos, de encendido por
chispa y alimentado con gasolina. Conocido también como Motor recíproco o alternativo.

14. Conceptos previos
FUERZA.- Es aquella magnitud vectorial que actúa sobre un cuerpo el cual es libre para
moverse, causa que éste se mueva o se detenga, o cambia de dirección de un cuerpo en
movimiento. Sus unidades son: Newton, Kg-fuerza o libras-fuerza.
𝑭𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂 = 𝒎𝒂𝒔𝒂 × 𝒂𝒄𝒆𝒍𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏

15. Conceptos previos
TRABAJO REALIZADO.- Es el producto de la fuerza y la distancia movida (carrera) en la
dirección de la fuerza aplicada. Las unidades son: Joules o libras-pies.
𝑻𝒓𝒂𝒃𝒂𝒋𝒐 𝒓𝒆𝒂𝒍𝒊𝒛𝒂𝒅𝒐 = 𝒇𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂 × 𝒄𝒂𝒓𝒓𝒆𝒓𝒂

16. Conceptos previos
ENERGÍA.- Es la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo, se presenta de varias formas.
CALORÍFICA SOLAR QUÍMICA
CINÉTICA POTENCIAL

17. Conceptos previos
POTENCIA.- Es la capacidad de realizar trabajo por cada unidad de tiempo. Sus unidades de
medida son: Watts (Joule/seg), libras-pie/minuto, HP o CV.

18. Conceptos previos
LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA.- “La energía no se crea ni se destruye, sólo se
transforma”. En el motor la energía calorífica en la combustión se transforma en eléctrica,
mecánica y otras formas derivadas.

19. Conceptos previos
LEYES DEL MOVIMIENTO DE NEWTON
1.- LEY DE LA INERCIA
2.- LEY DE LA ACELERACIÓN
3.- LEY DE LA ACCIÓN-REACCIÓN.

20. Conceptos previos
TERMODINÁMICA.- Es la rama de la física que estudia las transformaciones de la energía y
como éstas se pueden convertir en trabajo en un sistema.
LEY CERO.- Si dos sistemas separados están en el mismo momento en equilibrio térmico con
un tercer sistema, aquellos están en equilibrio térmico uno con otro.
1era. LEY.- el cambio de la energía interna de un sistema es igual al calor entregado al sistema
menos el trabajo realizado por el sistema.

21. Conceptos previos
2da. LEY.- Es un principio general que impone restricciones a la dirección de la transferencia
de calor, y a la eficiencia posible en los motores térmicos. De este modo, va más allá de las
limitaciones impuestas por la primera ley de la termodinámica.

22. Conceptos previos
LEY DE BERNOULLI.- La presión total es constante y viene dado por la suma de la presión
estática (presión) y la presión dinámica (velocidad)
CONVERGENTE DIVERGENTE
𝑃 𝑇 = 𝑃𝑘 + 𝑃𝑒

23. Conceptos previos
LEY GENERAL DE LOS GASES.- Los gases son moldeados por el recipiente que los contiene.
Hay tres variables por el cual se pueden medir los gases: volumen, presión y temperatura.

24. Conceptos previos
LA LEY DE BOYLE (ISOTÉRMICO).- En un gas a temperatura constante, el volumen de aquel
gas es inversamente proporcional a su presión.

25. Conceptos previos
LA LEY DE CHARLES (ISOBÁRICO).- En un gas a presión constante, su volumen es
directamente proporcional a su temperatura absoluta.

26. Conceptos previos
LA LEY DE GAY LUSSAC (ISOCÓRICO).- En un gas a volumen constante, su presión es
directamente proporcional a su temperatura absoluta.

27. Motores de Aviación.- Generalidades

28. Clasificación de Motores a Pistón
SEGÚN LA DISPOSICIÓN DE LOS CILINDROS:
• Lineales.
• Horizontalmente Opuestos.
• En V, W.
• Radiales.
SEGÚN EL TIPO DE ENCENDIDO
• Por chispa.
• Por compresión.
SEGÚN EL COMBUSTIBLE USADO:
• Gasolineros.
• Petroleros.
SEGÚN EL MODO DE ENFRIAMIENTO:
• Enfriados por aire.
• Enfriados por Líquido.

29. Según la disposición de cilindros
LINEALES
-Generalmente tienen número par de cilindros, pueden
ser de enfriamiento por líquido o por aire.
-Si los cilindros están por debajo del cigüeñal se llama
motor invertido, ofreciendo ventajas del uso de tren de
aterrizaje mas pequeño y una mayor visibilidad al piloto.
-En motores más grandes es difícil el enfriamiento
apropiado por aire, es por ello que se utiliza sólo en
motores de baja y mediana potencia, en aeronaves
livianas antiguas. L-200.

30. Según la disposición de cilindros
HORIZONTALMENTE OPUESTOS (BOXER)
-Tienen dos hileras de cilindros opuestos con el cigüeñal
en el centro.
-En aviación es usado predominantemente el sistema de
enfriamiento por aire.
-Tiene una baja relación peso-potencia y su silueta más
estrecha lo hace ideal para instalación en las alas
(twin).
-Posee características de baja vibración. O-360.

31. Según la disposición de cilindros
EN “V”
-Los cilindros son distribuidos en dos hileras en línea
formando generalmente un ángulo de 60°.
-La mayoría de los motores tienen 12 cilindros pudiendo
ser refrigerados por aire o por líquido.
-Son designados por una V seguida del desplazamiento
del pistón. Por ejemplo, V-1710.

32. Según la disposición de cilindros
RADIALES
-Consiste de una o más hileras distribuidas
radialmente a un cigüeñal central. Este motor es el
más fuerte y confiable.
-Por cada hilera puede tener 3, 5, 7 ó 9 cilindros. Han
habido motores de 28 a 36 cilindros.
-Su uso es limitado en la actualidad. Ejemplo: R-3350

33. Diseño y construcción

34. Exploded view

35. Partes principales

36. Cárter (cranckase)
• Es la base del motor, contiene los rodamientos donde el cigüeñal gira. Debe ser hermético
para el aceite de lubricación y soportar varios mecanismos internos y externos.
• Da soporte a los cilindros y el motor a la aeronave.
• Debe ser rígido y fuerte para prevenir desalineamiento del cigüeñal y sus rodamientos.
• Aleación fundida o forjada de aluminio por ser liviano y resistente.
• Esta sujeto a muchas variaciones de cargas mecánicas y fuerzas.
• Se dan momentos de flexión por las fuerzas centrifuga y de inercia del cigüeñal.

37. Cigüeñal (Crankshaft)
El cigüeñal es la columna vertebral del motor. Esta sujeto a la mayoría de fuerzas
desarrolladas por el motor.
FUNCIÓN.- Transforma el movimiento recíproco del pistón y biela en movimiento rotacional
para rotación de la hélice. Es un eje compuesto de uno o más muñones localizados en puntos
específicos. Están construidos por forjado de una aleación muy resistente de acero-cromo-
níquel-molibdeno.
Rodajes
2 Crank throw = 1 carrera del pistón.

38. Biela (connecting rod)
Es el enlace que transmite fuerzas entre el pistón y el cigüeñal. Deben ser suficientemente
fuertes para permanecer rígidos bajo carga y suficientemente livianos para reducir las
fuerzas de inercia que son producidas en los cambios de dirección en cada proceso del
ciclo del motor.
Hay cuatro tipos:
- Bielas planas.
- Bielas de brazo y horquilla.
- Bielas maestras y articuladas.
- Bielas divididas.

39. Biela (connecting rod)

40. Pistón
Es un componente cilíndrico que se mueve recíprocamente hacia adelante y hacia atrás
dentro de un cilindro de acero. Actúa como una pared móvil dentro de la cámara de
combustión. Transmite la fuerza de la energía calorífica convertida en mecánica hacia el
cigüeñal a través de la biela.

41. Pistón
Son maquinados de aleación de aluminio forjado. Posee ranuras en la superficie externa donde
se colocan los anillos y en la parte interna tiene aletas de enfriamiento para mayor
transferencia de calor al aceite.

42. Pin del Pistón
Este elemento une el pistón y la biela, es maquinado en forma de tubo de aleación forjada
de acero níquel.
En motores modernos es del tipo flotante. Debe ser mantenido en su lugar previniendo
que los extremos marquen las paredes del cilindro. Unos tapones de aluminio
proporcionan una buena superficie de cojinete contra la pared del cilindro.

43. Anillos
Los anillos previenen fuga de la presión de los gases de la cámara de combustión y
reducen a un mínimo el filtrado de aceite en la cámara de combustión.

44. Anillos
Los anillos son hechos de hierro fundido de alto grado, pero mas a menudo de hierro gris
fundido, son partidos en un punto. En algunos motores los anillos de compresión son de
acero cromo plateado. Hay de tres tipos: de compresión, de control de aceite y raspadores.

45. Cilindro
Es el componente donde se desarrolla la
potencia del motor, proporciona una cámara
donde se realiza la combustión y aloja al
pistón y la biela.
Hay 04 factores a ser considerados en el
diseño y construcción:
- Ser suficientemente fuerte para mantener
las presiones internas desarrolladas
durante la operación del motor.
- Ser construidos de un metal liviano para
disminuir el peso del motor.
- Tener buenas propiedades de conducción
de calor para eficiente refrigeración.
- Ser fácil y barato de fabricar, inspeccionar
y mantener.
La cabeza es de aleación de aluminio y el
barril es de acero inoxidable.

46. Cabeza del Cilindro
Posee asientos y guías de válvulas de bronce o acero. La cabeza es de aluminio
principalmente debido a que es resistente a la corrosión y al tetraetilo de plomo de la
gasolina.

47. Numeración de Cilindros
El extremo del eje de la hélice es siempre el frente y el extremo accesorio es la parte
posterior. Se asume la vista desde atrás para referirse lado derecho o izquierdo, también lo
es para sentido de rotación ya sea horario o antihorario. En motores horizontalmente
opuestos se cuenta de atrás hacia adelante y cruzado o viceversa, dependiendo del
fabricante.

48. Numeración de Cilindros
Motores Lycoming.- Se comienza a contar desde el cilindro más pegado a la hélice y el
siguiente es el opuesto de manera cruzada hasta el extremo accesorio.
Motores Continental.- Se comienza desde el extremo accesorio del lado derecho y se
procede en forma cruzada hasta el extremo frontal.
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6

49. Motores de Aviación
By Ccoyure Tito