Motores de Combustión Interna Alternativos

Universidad Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
Ph.D. Ing. Oscar Hernando Venegas Pereira
Profesor del Centro de Estudios en Sistemas Térmicos y Mecánicos
oscar.venegas@escuelaing.edu.co

_{Fuente: Tomada de https://www.pngall.com/.}

Bienvenido al curso Motores de Combustión Interna Alternativos (MCIA). En este curso aprenderá a identificar los diferentes componentes de un MCIA y determinar los principales parámetros geométricos para llevar a cabo el dimensionamiento y comportamiento dinámico de un motor y los parámetros de operación para determinar las prestaciones en términos de potencia, par y consumo específico de combustible. Además se aplicará la teoría de semejanza que permite justificar las tendencias actuales y diseñar motores a partir de uno existente.

Este curso ha sido dividido en diferentes secciones y actividades secuenciales, a través de las cuales el estudiante apropiará diferentes conceptos y desarrollará diferentes habilidades analíticas y de toma de decisiones con criterio, que podrá aplicar en proyectos que involucran las máquinas térmicas y casos de estudio propios.

_{Playlist: https://www.youtube.com/playlist?list=PLaq1sRJOVGbccAa8M_eCD95gJt-cgOuNf}

“Un motor es un dispositivo que transforma una forma de energía en otra forma. Sin embargo, al transformar la energía de una forma a otra, la eficiencia juega un papel importante. Así, un motor de combustión interna es un dispositivo que transforma la energía química de un combustible en energía térmica y utiliza ésta energía térmica para producir trabajo útil. Por lo tanto, un motor de combustión convierte la energía térmica en energía mecánica.” (V. Ganesan, 2012).

Objetivos generales

• Identificar y explicar los componentes de un MCIA.
• Interpretar los ciclos termodinámicos de los MCIA.
• Manipular parámetros geométricos y de operación de un MCIA.
• Resolver problemas de MCIA.

Dirigido a

Los contenidos presentados en este curso están dirigidos a estudiantes y profesionales de diferentes disciplinas que requieran aprender y/o fortalecer sus conocimientos en motores de combustion interna alternativos, tales como:

• Estudiantes de pregrado y posgrado en ingeniería.
• Ingenieros y especialistas.
• Técnicos y tecnólogos en ingeniería mecánica y afines.

Sección 1 - Introducción a las máquinas térmicas y fundamentos termodinámicos

En esta sección se presenta la definición de una máquina térmica, los principales componentes de un motor de combustión interna alternativo y los fundamentos termodinámicos que permiten determinar puntos de operación indicados para estimar sus prestaciones en diferentes condiciones de operación. Además, se presenta la forma de llevar a cabo un caso de estudio y los requisitos para el cumplimiento de la actividad.

Subsección	Alcance	Dedicación 4.8 horas
Introducción a las Máquinas Térmicas	Explicación general del concepto de máquinas térmicas, tipos de máquinas térmicas explicando las principales diferencias en términos del proceso de combustión realizado por el fluido de trabajo y sus principales aplicaciones.	0.7
Componentes de un motor recíproco	En esta subsección se dan a conocer cada una de las partes móviles y fijas fundamentales para el funcionamiento del motor y los accesorios o elementos complementarios a cada subsistema para su correcta operación.	0.7
Clasificación de los MCIA	En esta subsección se dan a conocer los diferentes tipos de motores de combustión interna alternativos, haciendo clasificaciones desde su estructura geométrica, tipo de ciclo de opración o distribución de elementos.	0.7
Fundamentos termodinámicos	En esta subsección se detallan los conceptos fundamentales para lograr comprender un ciclo termodinámico. Se aprenderá sobre procesos que involucran una frontera móvil para la generación de trabajo y el cambio de las variables termodinámicas asociadas a procesos de compresión, expansión isentrópicos, procesos isobáricos e isocóricos y sus efectos en la generación de trabajo.	0.7
Resolución de problemas	En esta subsección se llevarán a cabo ejercicios que ponen en práctica los conceptos dados anteriormente. Se llevarán a cabo ejercicios para conocer el cambio termodinámico de variables.	2

Sección 2 - Ciclos termodinámicos en MCIA

En esta sección se presentan los principales ciclos termodinámicos que se trabajan en Motores de Combustión Interna Alternativos (Otto y Diesel), mostrando las consideraciones a tener en cuenta y sus principales diferencias y ventajas. Además, se llevan a cabo algunos estudios de caso con el fin de poner en práctica los conceptos aprendidos.

Subsección	Alcance	Dedicación 4.1 horas
Consideraciones de los ciclos termodinámicos	En esta subsección se muestran las principales consideraciones del ciclo teórico, del ciclo ideal aire, el ciclo ideal aire-combustible y ciclo real.	0.7
Ciclo Otto - Motores de encendido provocado	En esta subsección se da a conocer el comportamiento de un ciclo Otto y sus principales características.	0.7
Ciclo Diesel - Motores de encendido por compresión	En esta subsección se da a conocer el comportamiento de un ciclo Otto y sus principales características.	0.7
Resolución de problemas de ciclos termodinámicos	En esta subsección se proponen ejercicios que ponen en práctica el cambio termodinámico de variables en MCIA.	2.0

Sección 3 - Parámetros geométricos y operativos en MCIA

En esta sección se presenta los principales parámetros geométricos que se toman en cuenta en el momento de dimensionar un MCIA y los órdenes de magnitud que se manejan de algunas relaciones geométricas y cinemáticas. Además se muestran los parámetros operativos ideales de un MCIA (parámetros ideales) y los cómo se determinan los parámetros reales. Finalmente, se muestran algunos ejercicios que permiten determinar el dimensionamiento y las prestaciones de un MCIA.

Subsección	Alcance	Dedicación 4.1 horas
Parámetros geométricos	En esta subsección se dan a conocer los principales parámetros geométricos que permiten dimensionar un MCIA y se muestra el efecto que tiene en la cinemática del movimiento del conjunto pistón, biela, cigueñal (mecanismo biela-manivela).	0.7
Parámetros indicados	En esta subsección se dan a conocer los parámetros de operación ideales que surgen a partir de la seterminación del ciclo termodinámico, con el propósito de lograr acercarse a las prestaciones que puede entregar un MCIA desde la parte analítica.	0.7
Parámetros efectivos	En esta subsección se muestran cómo se determinan los parámetros efectivos (reales en operación) de un MCIA y se muestra a partir del rendimiento mecánico la diferencia con los parámetros indicados.	0.7
Resolución de problemas de parámetros operativos	En esta subsección se proponen ejercicios que ponen en práctica la forma de determinar los parámetros de operación (indicados y efectivos).	2.0

_{Este curso guía ha sido desarrollado con el apoyo de la Universidad Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. Encuentra más contenidos en https://github.com/uescuelaing}