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Antiguo 26-07-2006, 12:54:00   #1
Ermitaño
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Predeterminado Apunamiento de Motores bencineros v/s diesel

Apunamiento de Motores bencineros v/s diesel

Adaptado por Ermitaño

Este articulo lo encontré muy interesante, didáctico y aclaratorio de varias diferencias entre motores bencineros y petroleros. Trata del apunamiento o cual es el mejor motor en la altura, también se da una buena explicación sobre el encendido con falta de aire.

El tema tiene varios aspectos, así que tratare de ser lo mas suscinto posible:
a) La capacidad de generar potencia (o sea trabajo por unidad de tiempo)
está determinada en un motor de combustión interna por su capacidad de quemar combustible por unidad de tiempo, pues no es mas que de este cambio de energía química en calórica y de esta en mecánica de donde salen los HP del motor.

b) No discutiremos aquí, pues no hace a la cuestión, si esa potencia sale de un torque mayor a pocas vueltas o de uno menor a mas vueltas. Eso sería tema para otro análisis.

c) Para poder quemar el dichoso combustible, debes aportarle 2 cosas:
1) Comburente, o sea el O2 del aire.
2) Un elemento de ignición, sea chispa o un aire a gran temperatura.

d) Para poder aprovechar el resultado térmico del quemado de ese combustible, necesitas convertirlo en una elevación de temperatura, que a su vez generara una elevación de presión, la que accionara sobre la cabeza del pistón.

e) No da exactamente lo mismo el cuando logras que esa sobrepresión accione sobre la cabeza del pistón. Si logras que trabaje desde el comienzo de la carrera de expansión, obtienes mas trabajo (fuerza por distancia) que si lo obtienes sobre el final del recorrido descendente.

f) Es este factor y no como se cree generalmente la mayor masa del pistón, lo que limita el numero de revoluciones al que puede girar un diesel.
En el bencinero, que es un motor de explosión (combustión en tiempo tendiendo a cero) el combustible entra en la cámara de combustión ya mezclado con el comburente, además, por ser volátil, ya esta parcialmente gasificado por el calor recibido del múltiple de admisión y la tapa de cilindros, por lo que, en el momento mas adecuado, con el disparo de la chispa, logras su combustión casi instantánea.

Con la baja de la presión atmosférica causada por la altura, lo único que pierdes es masa de aire por cada ciclo, por lo que puedes quemar proporcionalmente menor masa de combustible.

En el diesel, el aire penetra sin combustible en la cámara de combustión, allí le inyectas el combustible pulverizado, mas no gasificado por 2 razones:
1) Por falta de tiempo y aporte de calor.
2) Por su menor volatilidad.

Así es que, el diesel es un motor de combustión, o sea que las microgotitas de gasoil tardaran un tiempo en entrar totalmente a la cámara y luego quemarse, durante el cual el pistón va bajando, por lo cual, las ultimas en quemarse generan mucho menos trabajo que las primeras.

Al bajar la presión atmosférica, al igual que en el bencinero, disminuye la masa de aire que ingresa en la cámara y por lo tanto la masa proporcional de combustible que puede quemarse.
Pero en el diesel pasa algo mas: El factor desencadenante de la ignición (que en el bencinero es la chispa), en el diesel es la sobretemperatura generada por la compresión del aire.

Pero he aquí que te pasan 3 cosas:
a) Tienes menos aire.
b) Que ingresa con una presión inicial menor
c) Y a una temperatura inicial menor (Segunda consecuencia de la altura) por lo cual, el comienzo de la generación del frente de llama es mucho mas lento. Las primeras gotas de gasoil deben terminar de aportar el calor para encender a las ultimas y estas, se encienden muy tarde para ser de utilidad.

Consecuencia: Black smoke, o sea, carbono no quemado, o sea falta de generación de energía química!!!!!!!!!! En un caso extremo, el diesel dejara directamente de funcionar antes que el bencinero.

Otros factores:
a) Por el proceso inverso, es por eso que los diesel obtienen mucho mas de la adición de un turbo que los bencineros. Pues el bencinero solo obtiene una mayor masa de aire, que le permite quemas mas combustible, mientras que en el diesel, influyen los mismos factores extra que en la altura, pero esta vez para bien.

b) Otro factor a tener en cuenta, es la mayor masa de aire que el diesel debe mover.
Según el teorema de Bernoulli, por mero efecto de succión no puedes acelerar mas una masa de aire que la velocidad del sonido. En otras palabras, en el punto mas estrecho del conducto de admisión (generalmente la válvula) el aire no puede circular a una velocidad mayor que la del sonido. En un bencinero, por la menor masa a mover, te podes mantener bastante lejos de esta condición con conductos y válvulas mas o menos estrechos.
En el diesel, todo debe ser mas grande y cuando se analiza el movimiento pulsante de la columna de aire en su ingreso por el sistema de admisión, se comprueba que entran mas fácilmente muchos pulsos cortos de poca masa individual, que unos pocos largos de gran masa.

c) Por ultimo, para agotar las ramificaciones de este tema, aquí encontraras las razones de la gran mejora de potencia especifica y del mayor numero de RPM a que giran los diesel modernos (common rail). Es también demostrable, que la pulverización de un liquido depende de la presión del mismo. A poca presión tienes pocas gotas grandes, a mayor presión, obtienes muchas gotas chicas. En los sistemas modernos, la presión de inyección es mucho mayor que en las viejas bombas mecánicas, por lo que las gotitas mas chicas de gasoil se queman mas rápida y completamente, dando como resultado la capacidad de girar a mas revoluciones, mayor potencia y mejor economía, pues quemándose antes, trabajan mas.

d) No debe caerse tampoco, en el común error de asociar la mayor relación de compresión del Diesel, que no es mas que una relación de volúmenes, con la formula del rendimiento de las maquinas térmicas, en que se demuestra que el mismo resulta proporcional al salto de presiones. Pero la presión que debe considerarse en dicha formula, es la que se llama presión media efectiva, o sea la presión promedio que actúa sobre la superficie del pistón durante su carrera activa. Esto esta mucho mas relacionado con la presión a la que llega la mezcla luego de que se quema y no con la presión inicial a la que la comprimiste.
Además, no debes dejar de tener en cuenta que el trabajo de compresión, es un trabajo negativo dentro del ciclo. O sea que mientras que un pistón (o pistones) es empujado hacia abajo en su carrera activa, parte de la energía generada debe consumirse en empujar hacia arriba al pistón (o pistones) que están comprimiendo aire. Cuanto mas aire tienes que comprimir y a mas presión, es mayor la energía gastada en este trabajo interno del ciclo y que por lo tanto no es una resultante activa del mismo.

Espero que esta explicación sea lo suficientemente clara para entender porque el bencinero pierde menos potencia en la altura que el Diesel.

Autor: Titoloco http://www.suzukiclub4x4.com.ar/view...?p=41514#41514
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