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Conferencia-clase
Autos, motores y Física
Ponentes:M. en A. M. del Carmen Maldonado Susano
M. en I. Armando Maldonado Susano
Conferencia-clase
Ciencia que estudia laspropiedades de la materia yde la energía y lasrelaciones entre ambas.
Física
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Que se mueve por si mismo.
Dicho principalmente de los vehículos que puedenser guiados para marchar por una vía ordinaria sinnecesidad de carriles y llevan un motor,generalmente de combustión interna o eléctrico quelos propulsa
Automóvil
Máquina destinada a producirmovimiento a expensas de otrafuente de energía.
Motor
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Máquina que transforma la energíaquímica del combustible en calor y deéste a energía mecánica.
Máquina de Nicolas Joseph Cugnot (1769)
Motor de Combustión Interna
Daimler en 1885 construyó la primera
motocicleta del mundo dotada de uno de
sus motores.
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Funcionamiento del motor encendido por chispa
Estos motores utilizan el ciclo Otto como principio de operación
pueden utilizar gasolina, gas LP, gas natural, alcohol (metanol y
etanol) mezclas gasolina alcohol (gashol) M85 y E85 entre otros.
Motores encendido por Chispa
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Admisión
Compresión
Combustión
Expansión o carrera de Potencia
Rechazo de calor
Escape
Ciclo de 4 tiempos
ADMISIÓN
Pistón PMS-PMI, Va Abierta,
Ve cerrada, Entrada de la mezcla aire combustible
Ve
PMS
PMI
Va
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COMPRESIÓN:
Pistón PMI-PMS, Va cerrada,
Ve cerrada, Compresión de la mezcla aire combustible
PMS
PMI
COMBUSTIÓN:
Pistón PMS-PMS,
Va Cerrada,
Ve cerrada.
Encendido de la mezcla aire combustible por medio de una chispa
PMS
PMI
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EXPANSIÓN O CARRERA DE POTENCIA:
Pistón PMS-PMI,
Va Cerrada,
Ve cerrada,
El pistón se desplaza generando potencia
PMS
PMI
RECHAZO DE CALOR:
Pistón PMI-PMI,
Va Cerrada,
Ve cerrada
Se enfrían los gases producto de la combustión
PMS
PMI
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ESCAPE:
Pistón: PMI-PMS, Va Cerrada,
Ve Abierta, Salida de los gases productos de la combustión
PMS
PMI
ADMISIÓNESCAPECOMPRESIÓN
EXPANSIÓN
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DESPLAZAMIENTO
VD = V1 - V2
V1 Volumen del cilindro
V2 Volumen de la cámara de combustión
PMS
PMI
VaVe
V2
V1
El desplazamiento se mide en unidades de volumen:
litros, centímetros cúbicos o pulgadas cúbicas,
A mayor desplazamiento, más potencia generada y por lo tanto mayor consumo de combustible
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PMS
PMI
VaVe
V2
V1
EFICIENCIA DEL MOTOR
Mientras mayor sea la relación de compresión
más eficiente es el vehículo
n = 1.3 (índice politrópico)
6 < Rc < 11.5
PMS
PMI
VaVe
V2
V1
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El movimiento alternativo del pistón se transforma en movimiento de rotación en el cigüeñal, el cual
es enviado a la transmisión, después al diferencial (transeje) y finalmente a las ruedas
Sistema de Combustible
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• Objetivo:
• Proporcionar la mezcla adecuada de aire y combustible al motor para diferentes condiciones de operación (carga y velocidad)
• Favorecer el mezclado entre el combustible y el aire
SISTEMA DE COMBUSTIBLESistema de Combustible
Sistema de Inyección multipuntos
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• 1.- Tener bajo nivel de combustible en el tanque (menos de 1/4)
ACCIONES QUE AFECTAN NEGATIVAMENTE AL
MOTOR (POR EL SISTEMA DE COMBUSTIBLE)
• 2.- Contaminación del combustible (con agua)
• 3.- Utilizar aditivos no compatibles con los combustibles
• 4.- Modificar las propiedades de los combustibles
• 5.- Quitar el filtro de aire
Acciones que afectan negativamente al motor
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6.- Acelerar el motor antes de “apagarlo”
7.- Acelerar el motor para arrancarlo
8.- Acelerar el motor para calentarlo
9.- Desarmar partes del sistema
10.- Alargar los periodos de cambio del filtro de
combustible
11.- No purgar los tanques de diésel
12.- No usar el tapón del tanque original
Elemento que produce un movimiento
tiene:
• magnitud (tamaño)
• dirección (vertical horizontal)
• sentido (izquierda-derecha)
Fuerza
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Aplicación de la fuerza
d
F
F Fuerza (newtons)
d Distancia (metros)
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Fuerza necesaria para mover una masa de 1 kg provocando una aceleración de 1 m/s2
1 kg
1 Newton
a = 1m/s2
1 kg
Newton
d = 5 m
F = 10 N
F = 10 N
d = 5 m W = 10 x 5 = 50 Nm
La fuerza multiplicada por la distancia, es el trabajorealizado por dicha fuerza y se mide en Newton-metro
Trabajo
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Fuerza multiplicada por la distancia
(brazo de palanca) se mide en Nm y
produce un movimiento de
rotaciónd
F
Torque o par motor:
Del torque depende la capacidad de carga
del vehículo
A mayor torque más capacidad pero
menos velocidad del vehículo
d
F
Torque o par motor:
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Si se aumenta la fuerza o el brazo de palanca aplicado, se aumenta el torque
FF
F
Es el trabajo realizado entre el tiempo y se mide en Watts o en HP
1 HP = 746 Watts
Trabajo
Potencia = -----------Tiempo
100 100 100 100 100 100 100 465
Potencia
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76 kg
1 m
1 seg
1 HP es la energía
necesaria para levantar un cuerpo de
76 kg un metro en un
segundo
Conducción Técnica Económica
Consumo específico de combustible (BSFC)
Cantidad de combustible consumido porunidad de potencia demandada en un tiempodeterminado
grBSFC = __________
BHP hr
Consumo Específico de combustible
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El consumo de combustible depende de:
Potencia demandada al motor
Tiempo de operación
Velocidad con la que se mueve el vehículo
Las revoluciones de giro del motor
Consumo de combustible
25-30%
25-30%
100%
40-50%
10-20%
20-35%
5-10%
30-40%
Escape
Enfriamiento
Auxiliares
Llantas
Transmisión
Motor
Distribución del combustible
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Elementos que intervienen en la velocidad de un vehículo
Motor TransmisiónDiferencial o
transejeLlanta
Elementos
.
• Alta velocidad de las unidades
• Sobrecarga de los vehículos
• Abuso del vehículo (sobre-revolución del motor)
• Falta de mantenimiento
Causas que provocan sobreconsumo de combustible
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• Fallas mecánicas
• Elementos climáticos (baja o alta temperatura, etc.)
• Falta de capacitación del operador en el manejo de las unidades
Causas que provocan sobreconsumo de combustible
• Actitud del operador • Estrés en la actividad• Tráfico intenso• Manifestaciones• Condiciones del camino (baches, topes, etc.)• Presión de los neumáticos• Condiciones de alineación y balanceo
Otras causas que provocan sobreconsumo de combustible
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• Velocidad en el manejo de la unidad
• Arranque y paro del vehículo
• Periodo de calentamiento del motor
• Cambio de velocidades
• Revoluciones del motor
• Cortesía en el manejo
• Manejo a la defensiva
Causas que afectan el consumo de combustible en la operación del vehículo
VELOCIDAD DE MANEJO DE LA UNIDAD
• Si manejo a 100 km/h, contra 90 km/h usa de un 10 a 20% mas de combustible.
• Tiene mayor desgaste de llantas (de un 10 a un 25% más) y de motor (25% más).
• La posibilidad de tener un accidente se incrementa
Velocidad de manejo de la unidad
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ARRANQUE Y PARO DE LA UNIDAD
Al arrancar su vehículo no lo acelere para “calentarlo” ésto puede provocar:
• Mayor desgaste de los cilindros y anillos.
• Dilución de la película de aceite provocando mayordesgaste.
• Paso de combustible al convertidor catalítico ydañarlo.
Arranque y paro de la unidad
ARRANQUE Y PARO DE LA UNIDAD
Al parar su vehículo no “apague” el motorinmediatamente porque puede provocar:
• La película protectora de aceite lubricante estará muycaliente y puede dañar las superficies con las que tienecontacto
• La cabeza del cilindro y el múltiple de escape puedendañarse
• El turbocargador puede dañarse
Arranque y paro de la unidad
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El operar un motor en marcha mínima o ralentí es una práctica innecesaria y costosa
• Una hora de operación en marcha mínima equivale amanejar 3 o 4 horas a velocidad crucero en carretera
• Puede provocar la carbonización de las cabezas delos pistones, inyectores, válvulas y reducir la potenciade salida
La marcha mínima (Ralentí)
• Realice los cambios cortos de velocidad.
• Trate de manejar en las últimas relaciones de caja.
• No mantenga una relación de caja demasiado tiempo.
• Acelere de manera progresiva.
• Al hacer cambios de velocidad no pise a fondo el
acelerador.
• Trate de mantener una velocidad constante.
Reglas de manejo Técnico Económico
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• Al subir una cuesta escoja la mejor relación de caja y
acelere de manera progresiva.
• Mantenga su distancia del vehículo de adelante.
• Deje de acelerar para bajar su velocidad.
• Aproveche la inercia de su vehículo.
• Opere en el rango óptimo de revoluciones de su
motor o a las velocidades legalmente permitidas.
Reglas de manejo Técnico Económico
Cómo debe pasar corriente:
+_
+_
No debe haber contacto físico entre ellos
Ambos vehículos deben estar “apagados”
Conectar ambos polos positivos de las dos baterías
Descargada
Cargada
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+_
+_
Conectar el polo negativo de la batería cargada a alguna parte metálica del motor (monoblock)
Encender el motor del vehículo con la batería descargada (no más de 15 seg.)
Descargada
Cargada
Cómo debe pasar corriente:
+_
+_
Desconectar los cables en orden inverso
Primero el negativo
Después el positivo
Mantener encendido el motor durante 20 minutos (el vehículo puede desplazarse en este tiempo)
Descargada
Cargada
Cómo debe pasar corriente:
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La aplicación de la Física está en todas las Ingenierías
¡Muchas gracias por su atención!
M en I Armando Maldonado Susano