Un motor es una máquina, que produce energía mecánica, es decir movimiento con fuerza, de energía eléctrica, química u otra .Motores de combustión transforman la energía química, contenida en el combustible, en energía mecánica para el movimiento del vehículo. En esto el cumbustible está quemado y tiene que ser rellenado. Se puede pronosticar, que los motores de combustión de gasolina y diesel, hoy día predominantemente utilizados, van a ser expulsados más y más por otros motores, por ejemplo de motores eléctricos o de hidrógeno, por la disminución del petróleo.
Los motores son los mecanismos que transforman la energía química presente en el combustible en energía mecánica. En el motor esta energía mecánica se manifiesta en la rotación de un eje del motor, al que se une el mecanismo que se quiere mover (p.ejm. una hélice).
clasificacion de los motores de explosion
- SEGUN EL CICLO TERMODINAMICO: de cuatro tiempos y de dos tiempos - SEGUN EL SISTEMA DE ALIMENTACION EMPLEADO: Atmosférico y sobrealimentado. - DEPENDIENDO DE COMO SE FORMA LA MEZCLA EN SU INTERIOR: de carburación o de inyección. - EN FUNCION DEL SISTEMA DE REFRIGERACION EMPLEADO: Por aire o por liquido. - SEGUN LA DISPOSICION DE SUS CILINDROS: En linea (normal o invertido), en V(Normal o invertido), en W, opuestos o contrapuestos, en H, en estrella (simple, doble o cuatruple.)
La rueda empleada en el transporte necesita, al menos, dos elementos más para poder funcionar: una armadura y un eje.
A esto suele añadirse, al menos: un cojinete para reducir el rozamiento de la rueda con el eje(o el del eje con la armadura, como en el caso de la carretilla). En los automóviles y otros medios de locomoción más desarrollados lo normal es que también incluya un sistema de suspensión (colocado entre la armadura y el soporte y cuya misión es evitar que las imperfecciones del suelo se transmitan a la carga), uno de frenada y otro de dirección.
Un poco de historia
Todo esto junto es lo que constituye el denominado tren de rodadura, que cada día se completa con nuevos elementos más perfeccionados (suspensión hidráulica inteligente, frenos de disco autoventilados, ruedas de perfil bajo, dirección asistida de dureza variable, regulación de altura...)
Se supone que la primera aplicación de la rueda al transporte se llevó a cabo hacia el 3200 a. de C. en Sumeria y sur de Mesopotamia por transición de la narria (cajón o escalera que se arrastraba sobre rodillos en las zonas planas transportando pesos) a la carreta; al afianzarse bajo aquella los rodillos de tal manera que pudieran girar sin deslizarse. En un principio es probable que el eje estuviera solidario con la rueda y se mantuviera en su lugar mediante tirantes de cuero. Después se aumentó el diámetro del rodillo, se seccionó y redujo su longitud apareciendo la rueda.
También se supone que las primeras ruedas se construyeron de piedra (hacia el 3200 a. de C.), pasando después a emplear la madera con travesaño central y rodeadas en su perímetro de una banda de cuero que después pasó a ser de cobre (288 a. de C.).
Hacia el 2350 los Arcadios introdujeron las ruedas de 8 radios, lo que permitió aumentar la ligereza y velocidad de los carros.
Hacia el 2000 a. de C. empezaron a emplearse ruedas de 6 u 8 radios de bronce encerrados en una llanta de madera.
Sobre el 1600 a. de C. el eje dejó de estar solidario con la rueda y pasó a asumir su función de eje robusto.
A continuación el sistema de la rueda permaneció invariable: se mantuvierón los radios (aunque pasaron a construirse de madera) y la rueda se rodeó de un aro de hierro -después se empleó el acero- lo que permitió aumentar su duración.
En 1846 Robert W. Thomson inventó la rueda de cámara de aire (tubo de goma hinchado de aire y protegido con una lona, la superficie de rodadura se protegía con una banda de cuero) que amortiguaba las imperfecciones del terreno.
En 1865 empezaron a emplearse ruedas de goma macizas en las bicicletas (M. Thévenon).
En 1888 el irlandes John Boyd Dunlop inventó el neumático (rueda provista de cámara de aire y válvula)Con la aparición de los coches y otros medios de transporte de personas, el tren de rodadura se perfecciona añadiendo otros elementos como suspensiones, cojinetes, sistemas de frenos, dirección...
Composición de la rueda
El eje es una barra, normalmente cilíndrica, que guía el movimiento giratorio de la rueda. Dependiendo del diseño adoptado, se pueden presentar dos tipos de ejes:
Desde el punto de vista tecnológico, la rueda es un operador dependiente. Nunca puede usarse sola y siempre ha de ir acompañada de, al menos, un eje (que le guía y sirve de sustento) y de un soporte o armadura (que es el operador que controla la posición del eje y sirve de sotén a todo el conjunto).
Ejes que giran solidarios con la rueda (p.e. las carretillas), en cuyo caso el soporte es el que guía el movimiento. Si el eje se emplea para la transmisión del movimiento giratorio entre la rueda y otro operador (o viceversa), entonces recibe el nombre de árbol.
Ejes que estan unidos directamente al soporte (caso de las bicicletas, patinetes...), en cuyo caso la rueda gira libremente sobre el eje, que es el que le guía en el movimiento.
El soporte es un operador cuya misión es mantener al eje solidario con la máquina. En muchas aplicaciones suele tener forma de horquilla (patinetes, bicicletas, carros...).
Además, para reducir el rozamiento entre el eje y el soporte (o entre la rueda y el eje si este permanece fijo), se suele recurrir al empleo de casquillos o de rodamientos (de bolas, rodillos o agujas).
Una polea, es unamáquina simpleque sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
Según definición de Hatón de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.
Las poleas sirven para elevar cargas con más comodidad porque cambian la dirección de la fuerza (las poleas simples cambian el sentido de la fuerza, las poleas compuestas pueden cambiar incluso la dirección). Pero lo más importante es que también se puede dividir la fuerza para elevar una gran carga si se combinan las poleas formando un polipasto.
polea simple
La polea simple se emplea para elevar pesos, consta de una sola rueda con la que hacemos pasar una cuerda.
Se emplea para cambiar el sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de la carga, entre otros motivos, porque nos ayudamos del peso del cuerpo para efectuar el esfuerzo, la fuerza que tenemos que hacer es la misma al peso a la que tenemos que levantar.
F=R
Hay dos clases de polea simple las cuales son:
Polea simple fija
La manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.
Polea simple móvil
Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.
La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.
poleas compuestas
Existen sistemas con múltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecánica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos, aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y móviles: destacan los polipastos:
El polipasto (del latín polyspaston, y éste del griego πολύσπαστον), es la configuración más común de polea compuesta. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil
Permite obtener un movimiento lineal alternativo perfecto a partir de uno giratorio continuo, o viceversa.
Este mecanismo se emplea en los motores de gasolina y gasoleo.
Se denomina biela a un elemento mecánico que sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la máquina. En un motor de combustión interna conectan el pistón al cigüeñal.
Actualmente las bielas son un elemento básico en los motores de combustión interna y en loscompresores alternativos. Se diseñan con una forma específica para conectarse entre las dos piezas, el pistón y el cigüeñal. Su sección transversal o perfil puede tener forma de H, I o + . El material del que están hechas es de una aleación de acero, titanio o aluminio. En la industria automotor todas son producidas por forjamiento, pero algunos fabricantes de piezas las hacen mediante maquinado.
Se pueden distinguir tres partes en una biela.
La parte trasera de biela en el eje del pistón, es la parte con el agujero de menor diámetro, y en la que se introduce el casquillo a presión, en el que luego se inserta el bulón, un cilindro o tubo metálico que une la biela con el pistón.
El cuerpo de la biela es la parte central, está sometido a esfuerzos de tracción-compresión en su eje longitudinal, y suele estar aligerado, presentando por lo general una sección en forma de doble T, y en algunos casos de cruz.
La cabeza es la parte con el agujero de mayor diámetro, y se suele componer de dos mitades, una solidaria al cuerpo y una segunda postiza denominada sombrerete, que se une a la primera mediante tornillos.
Entre estas dos mitades se aloja un casquillo, cojinete o rodamiento, que es el que abraza a la correspondiente muñequilla ó muñón en elcigüeñal.
En sentido general, el pistón o émbolo es el órgano que, en el mecanismo cinemática que transforma un movimiento rectilíneo en uno giratorio, tiene la función de deslizarse alternativamente dentro de su guía (cilindro). El mecanismo, denominado de biela-manivela, está compuesto por pistón, biela y manivela, y encuentra su aplicación natural tanto en máquinas motrices (motores de combustión interna, motores de vapor) como en máquinas operadoras o de trabajo (bombas hidráulicas alternativas, compresores, etc.). Su movimiento no es armónico simple, pero se diferencia muy poco.
En todas las aplicaciones en que se emplea, el pistón recibe (o transmite) fuerzas en forma de presión de (a) un líquido o de (a) un gas. El origen del pistón puede remontarse al del cañón: de hecho, en esta máquina el proyectil (inicialmente esférico y luego cilíndrico) es conducido por la caria y empujado por la elevada presión de la explosión. Los primeros intentos de un motor de combustión interna en el siglo XVI se basaban en el cañón, puesto que usaban como combustible pólvora negra. En 1873, gracias al norteamericano Brayton, la forma del pistón, de cuerpo cilíndrico, se hizo cada vez más compleja y similar a la configuración actual: se introdujeron los segmentos elásticos con sus correspondientes alojamientos, y los agujeros del bulón fueron dotados de una zona de robustecimiento interna.
El material con que se construía fue durante muchos años la fundición. En el año 191 1, La Hispano-Suiza introdujo los pistones de aluminio, obteniendo una notable ventaja en cuanto a ligereza. Sin embargo, la mayor dilatación térmica del aluminio (3 veces superior a la de la fundición) y el consiguiente peligro de gripado condujeron a los demás constructores de motores a conservar aún durante un decenio los pistones de fundición, limitando el peso mediante la reducción del grosor del material.
En el pistón pueden distinguirse 4 partes principales: la cabeza, que recibe el calor Y el impulso de los gases de combustión; la zona de los aros, que por medio de los segmentos asegura la retención de los gases y del aceite de lubricación y al mismo tiempo disipa una parte del calor recibido; los alojamientos del bulón mediante el cual se une el pistón a la biela, y la falda, cuya función consiste en guiar el pistón en su movimiento dentro del cilindro y ceder el resto del calor al fluido de refrigeración (aire o agua). El pistón está definido por las siguientes dimensiones fundamentales: D =diámetro; L = longitud total; B = cota de compresión; D = diámetro del bulón.
Permite conseguir que varias bielas se muevan de forma sincronizada con movimiento lineal alternativo a partir del giratorio que se imprime al eje del cigüeñal, o viceversa.
Este mecanismo se emplea para la sincronización de acciones a partir de un movimiento giratorio; se puede encontrar en el accionamiento secuencial de interruptores, juguetes, limpiaparabrisas...
añadiéndole un émbolo forma el mecanismo basico de los motores de combustión interna, permitiendo producir un movimiento giratorio a partir del alternativo de varios pistones cuyos puntos muertos no se producen al mismo tiempo.
Este mecanismo emplea un cigüeñal sobre cuyas muñequillas se han conectado sendasbielas, lo que permite obtener un comportamiento, por cada biela, similar al sistemabiela-manivela.
El sistema suele complementarse con un émbolo para guiar mejor el movimiento alternativo del pie de biela. En los motores de combustión interna el propio émbolo hace de pistón.
La longitud de los brazos de las diferentes manivelas que componen el cigüeñal determina la carrera, mientras que su posición determina la secuencia
Se conoce como resorte o muelle a un operador elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir deformación permanente cuando cesan las fuerzas o la tensión a las que es sometido. Son fabricados con materiales muy diversos, tales como acero al carbono, acero inoxidable, acero al cromo-silicio, cromo-vanadio, bronces, plástico, entre otros, que presentan propiedades elásticas y con una gran diversidad de formas y dimensiones.
Se les emplean en una gran cantidad de aplicaciones, desde cables de conexión hasta disquetes, productos de uso cotidiano, herramientas especiales o suspensiones de vehículos. Su propósito, con frecuencia, se adapta a las situaciones en las que se requiere aplicar una fuerza y que esta sea retornada en forma de energía. Siempre están diseñados para ofrecer resistencia o amortiguar las solicitaciones externas
El tornillo sinfin es un mecanismo de transmisión circular compuesto por dos elementos: el tornillo (sinfín), que actúa como elemento de entrada (o motriz) y la rueda dentada, que actúa como elemento de salida (o conducido) y que algunos autores llamancorona. La rosca del tornillo engrana con los dientes de la rueda de modo que los ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí.
El funcionamiento es muy simple: por cada vuelta del tornillo, el engranaje gira un solo diente o lo que es lo mismo, para que la rueda dé una vuelta completa, es necesario que el tornillo gire tantas veces como dientes tiene el engranaje. Se puede deducir de todo ello que el sistema posee una relación de transmisión muy baja, o lo que es lo mismo, es un excelente reductor de velocidad y, por lo tanto, posee elevada ganancia mecánica. Además de esto, posee otra gran ventaja, y es el reducido espacio que ocupa.
El tornilloes considerado una rueda dentada con un solo diente que ha sido tallado helicoidalmente (en forma de hélice). A partir de esta idea, se puede deducir la expresión que calcula la relación de transmisión:
donde Z representa el número de dientes del engranaje.
Veamos un ejemplo: supongamos que la rueda tiene 60 dientes. En este caso, el tornillo debe dar 60 vueltas para el engranaje complete una sola vuelta y, por lo tanto, la relación de transmisión del mecanismo es
Este mecanismo no es reversible, es decir, la rueda no puede mover el tornillo porque se bloquea.
Aplicaciones:
El tornillo sinfín en las clavijas de una guitarra
En nuestra vida cotidiana lo podemos ver claramente en las clavijas de una guitarra. En este caso, la cuerda es recogida con presición por eje de transmisión de una pequeña rueda dentada que es conducida por un tornillo que gira gracias a la acción de la clavija.
No podemos olvidar el limpiaparabrisas, que se acciona gracias a este mecanismo.
En los siguiente vídeos veréis el mecanismo en acción. En ambos observa lo lento que gira la rueda dentada y fíjate cómo en el primer vídeo se intenta girar el tornillo accionando el engranaje. Es imposible.
Permiten transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes, pudiendo modificar las características de velocidad y sentido de giro. Los ejes pueden ser paralelos, coincidentes o cruzados.
Este mecanismo se emplea como reductor de velocidad en la industria (máquinas herramientas, robótica, grúas...), en la mayoría de los electrodomésticos(vídeos, cassetes, tocadiscos, programadores de lavadora, máquinas de coser, batidoras, exprimidores...),en automoción(cajas de cambio de marchas, cuentakilómetros, regulación de inclinación de los asientos...), etc.
El sistema de engranajes es similar al de ruedas de fricción. La diferencia estriba en que latransmisión simple por engranajesconsta de una rueda motriz con dientes en su periferia exterior, que engrana sobre otra similar, lo que evita el deslizamiento entre las ruedas. Al engranaje de mayor tamaño se le denominarueday al de menorpiñón.
