Motor de gasolina para niños
El motor de gasolina es un motor de combustión interna con encendido por chispa, diseñado para funcionar con gasolina y combustibles volátiles similares.
En la mayoría de los motores de gasolina, el combustible y el aire habitualmente se mezclan antes de la compresión (aunque algunos motores gasolina modernos ya usan un sistema de inyección directa a los cilindros). La premezcla anteriormente se realizaba en un carburador, pero ahora se realiza mediante inyección de combustible controlada electrónicamente, excepto en motores pequeños, donde el coste o la complicación de la electrónica no justifica la eficiencia lograda al motor. El proceso en un motor diésel se diferencia en el método de mezcla de combustible y aire, además este prescinde del uso de bujías para iniciar el proceso de combustión. En un motor diésel, solo se comprime el aire (y por lo tanto se calienta) y el combustible se inyecta en aire comprimido (caliente) al final de la carrera de compresión del pistón y se provoca la combustión.
Contenido
Historia
El primer motor de gasolina práctico fue construido en 1876 en Alemania por Nicolaus August Otto, aunque había habido intentos anteriores realizados por Étienne Lenoir, Siegfried Marcus, Julius Hock y George Brayton.
Índice de compresión
Con aire y combustible en un cilindro cerrado, al comprimir la mezcla lo suficiente se da la posibilidad de que se realice un autoencendido; o que se comporte como un motor de encendido por compresión, al igual que funcionan los diésel. Debido a las diferencias en los índices de combustión entre los dos tipos de combustible, los motores de gasolina están diseñados mecánicamente con una sincronización distinta a los diésel, por lo que el autoencendido de un motor gasolina hace que la expansión del gas dentro del cilindro alcance su punto máximo antes de que el cilindro haya alcanzado su punto muerto superior (PMS). La gasolina de mayor octanaje se quema más lentamente, por lo que es menos propensa al autoencendido y su tasa de expansión es menor. Por lo tanto, los motores diseñados para funcionar exclusivamente con combustible de alto octanaje pueden lograr relaciones de compresión más altas.
La mayoría de los motores gasolina de automóviles modernos generalmente tienen una relación de compresión de 10,0:1 a 13,5: 1. Los motores con sensor de detonación pueden tener, y generalmente tienen, una relación de compresión superior a 11,1:1 y se acerca a 14,0:1 (para combustible de alto octanaje y generalmente con inyección directa de combustible) y los motores sin sensor de detonación generalmente tienen una relación de 8,0:1 a 10,5:1.
Velocidad y eficacia
Los motores gasolina funcionan a velocidades de rotación, es decir, revoluciones, más altas que los diésel, en parte debido a que sus pistones, bielas y cigüeñal son más ligeros (una eficiencia de diseño posible gracias a relaciones de compresión más bajas) y a que la gasolina se quema con mayor rapidez que el diésel.
Debido a que los pistones en los motores gasolina tienden a tener carreras mucho más cortas que en motores diésel, por lo general, un pistón en un motor de gasolina tarda menos tiempo en completar su carrera que en un motor diésel. Sin embargo, las relaciones de compresión más bajas de los motores gasolina producen una eficiencia menor que los motores diésel.
Por lo general, la mayoría de los motores de gasolina tienen aproximadamente un 20 % (promedio) de eficiencia térmica, que es casi la mitad de los motores diésel. Sin embargo, se ha descubierto que algunos motores más nuevos son mucho más eficientes (eficiencia térmica de hasta el 38 %) que los motores de encendido por chispa antiguos.
Aplicaciones
Actual
Los motores de gasolina tienen muchas aplicaciones, entre las que se incluyen:
- Automóviles
- Motocicletas
- Aeronaves
- Lanchas motoras
- Motores pequeños, como cortacésped, motosierras y grupos electrógenos.
Históricamente
Antes de que se generalizara el uso de motores diésel, los motores gasolina se usaban en autobuses, camiones y algunas locomotoras de ferrocarril. Por ejemplo:
- Autobús Bedford OB
- Camión Bedford Serie M
Diseño
Ciclos de trabajo
Los motores de gasolina pueden funcionar en ciclos de cuatro tiempos o dos tiempos. Para más detalles sobre los ciclos de trabajo, consulta:
Disposición del cilindro
La disposición de los cilindros es comúnmente de 1 a 6 cilindros en línea o de 2 a 12 cilindros en V. Los motores planos, como un diseño en V alisado, son comunes en avionetas y motocicletas y fueron un sello de distinción de los automóviles Volkswagen en la década de 1990. Este tipo de motor aún se utiliza en muchos Porsche modernos, así como en Subarus. Muchos motores planos están refrigerados por aire. Otro diseño menos común, pero muy destacable es el de las formaciones en W, similar a tener 2 motores en V uno al lado del otro. Las alternativas incluyen motores rotativos y radiales, estos últimos suelen tener 7 o 9 cilindros en un solo anillo o 10 o 14 cilindros en dos anillos.
Refrigeración
Los motores de gasolina pueden estar refrigerados por aire, con aletas (para aumentar la superficie de los cilindros y la culata); o refrigerado por líquido, con un circuito que riega todo el motor y pasa por un radiador. El refrigerante antes era agua, pero ahora suele ser una mezcla de agua y etilenglicol o propilenglicol . Estas mezclas tienen puntos de congelación más bajos y puntos de ebullición más altos que el agua pura y también previenen la corrosión, con anticongelantes modernos que también contienen lubricantes y otros aditivos para proteger los sellos y cojinetes de la bomba de agua. El sistema de enfriamiento suele estar ligeramente presurizado para aumentar aún más el punto de ebullición del refrigerante.
Encendido
Los motores gasolina realizan un encendido por chispa y corriente de alto voltaje, la cual puede ser proporcionada por una magneto o una bobina de encendido . En los motores de automóviles modernos, el tiempo de encendido se gestiona mediante una unidad de control del motor.
Medida de potencia
La forma más común de clasificar un motor es lo que se conoce como potencia de frenado, medida en el volante de inercia y expresada en caballos de fuerza o kilovatios. Esta es la salida de potencia mecánica real del motor en una forma completa y utilizable. El término «freno» proviene del uso de un freno en una prueba dinamométrica para cargar el motor. Para el motor de un automóvil, además de la fricción y las pérdidas termodinámicas que se producen, la potencia se absorbe por la bomba de agua y el ventilador del radiador, lo que reduce la potencia disponible en el volante para mover el automóvil. La potencia también es absorbida por la bomba de dirección asistida y el compresor de aire acondicionado (si está instalado), pero estos no se emplean a la hora de realizar una prueba o cálculo de potencia de salida. La potencia de salida varía ligeramente según el valor energético del combustible, la temperatura y la humedad del aire ambiente, así como la altitud. Por lo tanto, existen estándares acordados en los Europa y los EE. UU. sobre el combustible que se debe usar durante las pruebas y los motores se encuentran en una temperatura ambiente de 25 ⁰C (Europa) y 64 ⁰F (EE. UU.) a nivel del mar, y con una humedad del 50 %. Los motores de vehículos marinos, generalmente no tienen ventilador de radiador y, lo común, es que tampoco tengan alternador. Por ello, en estos casos la potencia nominal indicada no sufre pérdidas por radiador ni alternador. La Sociedad de Ingenieros de Automoción en los EE. UU. y la Organización Internacional de Normalización (ISO) en Europa publican estándares sobre procedimientos exactos y cómo aplicar correcciones para reducir la posibilidad de error, como la altitud sobre el nivel del mar.
Véase también
En inglés: Internal combustion engine Facts for Kids
- diámetro del cilindro
- inyección directa de gasolina
- Motor de pistones opuestos
- Motor Otto
- petrol, en inglés británico; gasoline, en inglés americano
