Fundamentos de Motores de Combustión, Bombas de Calor y Fenómenos Magnéticos

Motores de Combustión Interna

Motor de Cuatro Tiempos

Cuando el pistón ha llegado al Punto Muerto Superior (PMS), la válvula de escape se cierra y la válvula de admisión se abre. En ese momento, el motor volvería a iniciar el primer tiempo (admisión).

De los cuatro tiempos, solo el tercer tiempo (expansión o trabajo) realiza trabajo útil. Esta energía es almacenada en forma de energía mecánica mediante un volante de inercia, del cual se toma la energía necesaria para realizar los otros tres tiempos (admisión, compresión y escape).

Motor de Dos Tiempos

El ciclo del motor de dos tiempos se realiza en dos carreras del pistón. Son motores mucho más simples que los de cuatro tiempos, pues no poseen válvulas de distribución. La entrada y salida de gases al cilindro se realiza por unas lumbreras, que son orificios situados en la pared del cilindro y que son descubiertos y cerrados por el propio pistón.

Ciclo del Motor de Dos Tiempos

Primer Tiempo: Expansión - Escape - Admisión/Transferencia

Cuando el pistón está en el Punto Muerto Superior (PMS), se produce la inflamación de la mezcla. Entonces, los gases se expanden empujando el pistón hacia abajo. A medida que el pistón desciende, abre la lumbrera de escape, por donde se evacua el gas quemado, impulsado por la elevada presión que todavía posee. Continuando su descenso, el pistón comprime la mezcla aire-combustible-aceite en el cárter y descubre la lumbrera de transferencia (comunicación cilindro-cárter). Este fluido fresco entra en el cilindro y ayuda a barrer los gases de combustión restantes hacia la lumbrera de escape.

Segundo Tiempo: Compresión - Admisión al Cárter

El pistón comienza a subir desde el Punto Muerto Inferior (PMI), completando la fase de barrido y admisión al cilindro hasta que cierra las lumbreras de transferencia y escape. En ese momento comienza la compresión de la mezcla en el cilindro hasta que el pistón llega al PMS. Al mismo tiempo, durante la subida del pistón, se crea un vacío en el cárter, y cuando el pistón descubre la lumbrera de admisión (conectada al carburador o sistema de inyección), entra mezcla fresca en el cárter.

Clasificación de Motores según su Ignición

Motores de Encendido por Chispa (ECH)

En los motores de encendido por chispa (ECH), el combustible (generalmente gasolina) se mezcla con el aire antes de entrar en el cilindro. Esta mezcla se realizaba tradicionalmente en un carburador, pero actualmente se han generalizado los sistemas de inyección. El encendido se produce en estos motores mediante la chispa que suministra una bujía.

Motores de Encendido por Compresión (MEP)

En los motores de encendido por compresión (MEP), también conocidos como motores diésel, durante el tiempo de admisión solo entra aire en el cilindro. Este aire es comprimido fuertemente, elevándose su temperatura hasta tal punto que, al inyectar el combustible (gasóleo), este se inflama directamente sin necesidad de chispa. Estos motores han de ser más robustos por requerir presiones de compresión más fuertes.

Bomba de Calor

Una bomba de calor es un dispositivo cuyo funcionamiento es exactamente igual al de una máquina frigorífica. La diferencia fundamental consiste en la intercambiabilidad de los focos frío y caliente, es decir, su capacidad para transferir calor en una u otra dirección según se necesite calefacción o refrigeración.

Magnetismo

Los fenómenos magnéticos se relacionan con los imanes naturales, que son trozos de un mineral de hierro llamado magnetita. Estos imanes naturales tienen la propiedad de atraer el hierro y otros materiales ferromagnéticos, concentrándose esta atracción sobre todo en las zonas del imán llamadas polos. Un imán natural, o un imán artificial, en contacto o por influencia sobre ciertos materiales como el acero, puede hacer que estos adquieran y mantengan también propiedades magnéticas (imantación).

Propiedades de los Imanes:

• La atracción magnética es más fuerte en los extremos del imán (polos); en la zona central (línea neutra), la atracción es prácticamente nula.
• Si una barra imantada se parte en varios trozos, cada uno de ellos se comporta como un nuevo imán completo, con sus respectivos polos norte y sur.
• Al tratar de juntar dos barras magnéticas, observamos que, según la orientación con la que se acerquen sus extremos, estos se atraen o se repelen. De aquí se puede deducir que existen polos magnéticos de diferente signo, que se conocen como Polo Norte (N) y Polo Sur (S). Los polos iguales se repelen y los polos distintos se atraen.
• Se denomina polo norte al extremo del imán que, al suspenderlo libremente, se orienta aproximadamente hacia el Norte geográfico de la Tierra. Esto implica que, dado que los polos contrarios se atraen, el polo Norte geográfico de la Tierra corresponde a un polo Sur magnético.
• No es posible aislar un polo magnético; es decir, no existen monopolos magnéticos. Si se parte un imán, siempre se obtienen dos polos.
• Un imán es capaz de ordenar las limaduras de hierro a su alrededor, revelando las líneas de campo magnético.
• Si hacemos pasar una corriente eléctrica por un conductor y ponemos este conductor cerca de un imán (o una brújula), este último resulta ser desviado, demostrando la relación entre electricidad y magnetismo (electromagnetismo).