Motor de combustión interna alternativo: clasificación y características

Los motores de combustión interna alternativos son motores térmicos que utilizan la energía de una reacción exotérmica para mover un pistón o émbolo en un movimiento alternativo, desplazándolo dentro de un cilindro y haciendo girar un cigüeñal.

Las máquinas rotativas son lo contrario de las máquinas estacionarias: tienen partes giratorias que se mueven. Entre ellas se encuentran las turbinas y los motores Wankel.

Para que estos motores funcionen de forma eficiente, hay que sustituir los gases de combustión por una nueva mezcla de aire y combustible.

En los motores, la energía del fluido disminuye y se transforma en energía mecánica. La máquina opuesta es el generador alternativo, en el que la energía se transfiere al fluido. En el caso de los fluidos compresibles, se habla de compresores y en el caso de los fluidos incompresibles se habla de bombas.

Características comunes de los Motores de combustión interna alternativo

La configuración genérica es un cilindro con un pistón en su interior, a veces dos. Si sólo hay un cilindro, el extremo que no tiene pistón está cerrado (el extremo "abierto"). El fluido de trabajo (normalmente aire o vapor) entra en el extremo abierto del cilindro y pasa por una válvula de introducción de aire/vapor. También puede introducirse a presión y en caliente (por ejemplo, en una máquina de vapor), o puede calentarse y comprimirse por contacto con un intercambiador de aire caliente en el cuerpo.

En un motor de dos pistones, los pistones se mueven libres el uno del otro una vez que han llegado a la parte superior del cilindro. Este tipo se denomina motor de "doble efecto" porque puede estar en cualquiera de los dos modos: volviendo al centro o moviendo ambos lados del pistón. Hay variantes que utilizan aire comprimido en lugar de aceite para mover los pistones libremente - esto se llama un motor "giratorio".

En la mayoría de los tipos de motores, el gas se expande o se "agota" mediante esta carrera. Ocasionalmente, en algunas máquinas de vapor, se condensa y se devuelve a la caldera. Algunos tipos de motores Stirling no expulsan nada, sino que calientan y enfrían repetidamente un gas sellado; en estos casos, el fluido suele trabajar en un circuito cerrado y se envía de vuelta a la bomba.

En los martillos mecánicos, el movimiento lineal no se convierte en movimiento circular. Esto significa que la potencia de un motor alternativo es proporcional al desplazamiento de los pistones combinados.

Una de las tareas más importantes de un motor es sellar la mezcla de gases sobre el pistón. De ello se encargan uno o varios segmentos, que se introducen en una ranura circular de la cabeza del pistón y presionan contra la pared del cilindro para formar una junta. Suele haber varios segmentos, cada uno con su propia función.

Hay muchas configuraciones de motor diferentes, como el Napier Deltic triangular. Algunos diseños tienen cilindros fijos que se mueven alrededor del eje -como un motor rotativo- mientras que otros utilizan un plato oscilante que tiene los cilindros paralelos entre sí y al eje de rotación.

Existen varios tipos de válvulas utilizadas en los motores. La más común es la válvula de pistón o de asiento, que a menudo se sustituye por la válvula de corredera. Cuando este tipo de válvula se abre y se cierra como un timbre, puede ayudar a mejorar la eficiencia permitiendo o impidiendo la entrada y salida de gas en el momento correcto del ciclo. Otros tipos de válvulas son las válvulas accionadas por levas (normalmente accionadas por levas) o las bielas controladas por un eje del motor.

Clasificación de los Motores de combustión interna alternativo

Los motores mencionados pueden clasificarse en tres categorías: según el número y la disposición de los cilindros. Pueden ser lineales, en forma de V o radiales. Según su disposición, estos motores pueden tener de 1 a 12 motores.

Según la forma de provocar el encendido o ignición de la mezcla, mediante encendido provocado: Son los que utilizan ciclos Otto o de gasolina. Mediante encendido por compresión: Son los que utilizan ciclos Diesel.

Según la forma de hacer un motor de dos tiempos, el ciclo de trabajo se completa en dos tiempos. En este tipo de motor, el ciclo de trabajo se consigue mediante el barrido (utilizando la mano izquierda y la derecha) con la nueva mezcla desplazando el gas de la combustión anterior.

Aplicaciones de los Motores de combustión interna alternativo

Existen variantes de los dos ciclos, tanto en diésel como en gasolina, y cada uno tiene su propio ámbito de aplicación. Los motores diésel tienen un ámbito de aplicación más amplio que los de gasolina. Entre ellos se encuentran las motocicletas, los motores ultraligeros (ULM) y los motores marinos fuera de borda hasta una determinada cilindrada; en este campo han perdido terreno debido a la normativa anticontaminación. Sólo las motosierras SOHV muy pequeñas y los pequeños generadores siguen utilizando gasóleo. Además, la gasolina de 4T se está imponiendo en todas las aplicaciones en las que antes predominaba la de 2T: desde las motocicletas hasta los 100.000 CV actuales en vehículos de transporte terrestre como cisternas o autobuses; empieza a aparecer en la aviación deportiva. 

Disposición constructiva

Los diferentes tipos de disposición de los cilindros se encuentran en V y en línea, con un número variable de cilindros en función de la cilindrada del motor. También existe la disposición bóxer u opuesta, que es la más común en los coches deportivos; también son posibles las disposiciones en "X", "H", "U" y "W". Otras configuraciones son el motor en estrella (en el que el cigüeñal permanece fijo y todos los cilindros giran a su alrededor), así como los motores rotativos (que utilizan un bloque de cilindros giratorios para producir energía).

Los motores de 4 tiempos reciben el nombre de los cuatro cilindros que componen el motor: SV, OHV, SOHC y DOHC.

Caras activas del pistón

En los motores comunes, sólo la cara superior del pistón está en contacto con el fluido del motor. Esto significa que durante una carrera descendente, sólo hay una dirección de carrera efectiva (igual que cuando se utiliza un motor de gasolina normal). Por otro lado, en los motores de doble efecto, ambas caras del pistón están activas, lo que significa que puedes utilizar ambos lados de tu VK para producir efectos útiles.

Presión de admisión

El motor atmosférico es un tipo de motor sobrealimentado en el que la presión de admisión es inferior a la atmosférica. Esto permite obtener una mayor potencia manteniendo el tamaño (peso) del motor. Además, como el motor es independiente de la presión atmosférica externa, no pueden producirse fenómenos de detonación (motores alternativos).

Campo de aplicación

Estos motores se utilizan en aplicaciones autónomas (independientes de la red eléctrica) en automóviles, motocicletas y ciclomotores, camiones y otros vehículos terrestres, incluida la maquinaria de obras públicas, la maquinaria agrícola y los ferrocarriles; los motores marinos, incluidos los pequeños motores fueraborda, también son de este tipo. También se utilizaron en los primeros tiempos de la aviación.

En aplicaciones fijas, las células se utilizan para producir energía. En los grupos electrógenos, se utilizan en casos de emergencia cuando falla el suministro eléctrico y para el accionamiento de máquinas en el ámbito industrial y rural.