Fundamentos Termodinámicos y Operacionales del Motor Otto de Cuatro Tiempos

Ciclo Real del Motor Otto de Cuatro Tiempos

El ciclo real difiere del ciclo teórico ideal debido a factores como la resistencia al flujo de gases, las pérdidas de calor y la duración finita de la combustión.

1. Admisión

La válvula de admisión se abre y el pistón desciende. El llenado se realiza a una presión inferior a la atmosférica. El gas comenzará a entrar cuando el desplazamiento haya creado la depresión suficiente. Esta depresión se mantiene durante la carrera de admisión debido a la resistencia que el gas encuentra al paso por el filtro.

2. Compresión

Con las dos válvulas cerradas, el pistón asciende comprimiendo la mezcla. La compresión no es adiabática, ya que parte del calor producido se disipa, reduciendo la presión final.

3. Combustión

Una vez iniciada, la combustión se propaga de forma muy rápida, pero no instantánea. La combustión no se realiza a volumen constante, puesto que el pistón efectúa un pequeño recorrido durante este proceso.

4. Expansión (Carrera de Trabajo)

El pistón desciende en la carrera de trabajo. Esta carrera no es adiabática, y el trabajo que realiza es menor que el teórico debido a las pérdidas de calor.

5. Principio de Escape (Apertura Anticipada)

La válvula de escape se abre en un punto antes de que el pistón llegue al PMI (Punto Muerto Inferior). Este avance en la apertura del escape es necesario porque el descenso de la presión no es instantáneo, sino que se necesita cierto tiempo mientras el pistón realiza el recorrido.

6. Expulsión de los Gases

En el PMI, la presión ya ha descendido lo suficiente y el pistón sube, expulsando los gases quemados durante la carrera ascendente.

Pérdidas en el Diagrama de Trabajo del Motor

Las desviaciones del ciclo ideal resultan en diversas pérdidas que afectan el rendimiento del motor:

• Pérdida por bombeo.
• Pérdidas de carga en el cilindro.
• Pérdidas de calor.
• Pérdida de tiempo en la combustión.
• Pérdida por el AAE (Avance a la Apertura del Escape).

Optimización del Intercambio de Gases: El Cruce de Válvulas

El cruce de válvulas (o traslape) se produce entre el AAA (Avance a la Apertura de Admisión) y el RCE (Retraso al Cierre de Escape).

A medida que aumenta el número de revoluciones del motor, el tiempo disponible para realizar el intercambio de gases disminuye. Por ello:

• Los motores rápidos de alto rendimiento disponen de un amplio ángulo de cruce de válvulas.
• Los motores lentos necesitan menos cruce, ya que disponen de tiempo suficiente para efectuar una buena carga.

Riesgos de Seguridad en el Taller de Motores

Es fundamental conocer y mitigar los peligros comunes asociados al trabajo en el taller:

• Heridas y contusiones en las manos.
• Golpes producidos por herramientas.
• Contactos eléctricos.
• Caídas de objetos suspendidos.
• Choques y golpes.
• Atrapamientos y aplastamientos.
• Cortes y heridas en las manos.
• Atrapamientos en dedos y manos.
• Daños en la piel.
• Daños en los ojos.
• Incendio y explosión.