jueves, 30 de abril de 2009

7. ELEMENTOS SIGNIFICATIVOS DE LA REFRIGERACION POR AGUA.

Radiador

Transmite al aire el calor sustraído al motor por el líquido de refrigeración.
Está constituido por un depósito superior, donde se sitúa el tapon de llenado y un deposito inferior que aloja el tapón de vaciado. Ambos están unidos entre sí por el elemento de refrigeración y con el motor por manguitos (del depósito inferior a la bomba y desde el bloque al depósito superior a través del termostato).

Bomba de agua

Las mas empleadas son las de tipo centrifugo dada su capacidad de mover elevados caudales con bajas presiones. La bomba aspira de la parte inferior del radiador e impulsa el agua al epitrocoide.

Ventilador

Activa la corriente de aire a través del radiador cuando el vehiculo va a poca velocidad y no puede aprovechar la velocidad de marcha. En los vehículos se emplean dos tipos de ventiladores en función de cómo se efectúe su accionamiento:
-De mando electromagnético
-De motor eléctrico.

Termostato

El termostato es el dispositvo empleado para regular la temperatura del líquido refrigerante, es decir, dejar pasar o no el agua refrigerante en funcion de la temperatura de la misma.

6. SISTEMAS DE REFRIGERACION

Los motores tienen una temperatura óptima de funcionamiento, la cual debe alcanzarse con la máxima rapidez y posteriormente mantenerse en toda circunstancia. Esta va a ser la funcion encomendada al sistema de refrigeracion. En función del agente elegido para la evacuacion del calor nos encontramos ante dos tipos de sistemas: refrigeración por agua o refrigeración por aire este ultimo no utilizado en los motores Wankel.



La refrigeración de los motores Wankel se realiza mediante agua como en la mayoria de los vehiculos actuales, el sistema es el mismo que los motores convencionales, la diferencia esta en que los motores convencionales el agua circula a traves de los orificios que se encuentran en el bloque motor, y en los motores rotativos el agua circula a traves del Epitrocoide.

5. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MOTORES WANKEL

A continuación voy a enumerar las ventajas e inconvenientes de los motores rotativos.

Ventajas:
1- Menos piezas móviles, y por tanto, mayor fiabilidad
2- Suavidad de marcha: todos los componentes giran en el mismo sentido, cada etapa de combustión dura 90º de rotor, cada vuelta de rotor son tres del eje, la combustión dura 270º frente a los 180º de los motores de pistón, lo que hace que la potencia se desarrolle de forma más progresiva
3- Elevado número de revoluciones pero menor velocidad de rotación (por lo descrito anteriormente)
4- Menos vibraciones: al no haber bielas, ni volante de inercia ni recorrido de los pistones, las inercias son menores
5- Menos peso: debido al menor número de piezas que forman el motor en comparación con los de pistones y dado que generalmente se construyen motores de dos o tres rotores de 600cc o 700cc cada uno, ayuda a conseguir un menor peso final del mismo.

Inconvenientes:
1- Es más complicado controlar el nivel de emisiones contaminantes
2- Alto consumo de gasolina
3- Sustitución de sellos cada seis-siete años para conservar la estanqueidad del motor
4- Mantenimiento costoso
5- La sincronización de los distintos elementos debe ser muy buena

4. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR WANKEL

El motor Wankel pertenece a los motores de combustión interna y funciona según el ciclo de cuatro tiempos. El movimiento de rotación se obtiene directamente en el pistón (también llamado rotor) que tiene forma triangular y gira impulsado por la combustión que se produce sucesivamente en sus tres cámaras radiales.


Los procesos de admisión y escape se realizan mediante lumbreras (como los motores de dos tiempos) que son controladas por el giro del motor (no se necesita por tanto distribución).

El rotor de forma triangular gira sobre una excéntrica situada en el árbol motriz. Durante su rotación, los tres vértices del rotor están en permanente contacto con la superficie interna de la camisa.


El dentado interno del motor engrana con un piñón describiendo órbitas alrededor de el. El giro del rotor es trasmitido al árbol motriz a través de la excéntrica, de manera que por cada revolución del rotor del árbol motriz gira tres vuelta (el dentado interno describe tres órbitas alrededor del piñón estacionario) o dicho de otro modo cuando el rotor avanza 120º, el árbol motriz o eje de salida a girado 360º. Por ejemplo cuando el motor alcanza un régimen de 3000 rpm el rotor gira solamente a 1000 rpm. (Par motor más uniforme y más tiempo para realizar el intercambio de los gases.)


En cada una de las tres cámaras que se forman entre el rotor y la carcasa se llevan a cabo un ciclo de cuatro tiempos en una vuelta del rotor, es decir, tres ciclos completos por revolución, esto significa que le rotor recibe un impulso cada 120º (360º en el árbol motriz).

En el motor rotativo el árbol motriz gira 1080º (tres vueltas) para completar un ciclo en cada una de las tres cámaras, en este tiempo el rotor gira 360º (una vuelta). En cambio en el motor de pistón alternativo un ciclo completo se realiza cada 720º (dos vueltas) de rotación del cigüeñal.


1º Admisión:La admisión de la mezcla aire-combustible comienza cuando el vértice A descubre la lumbrera de admisión, el desplazamiento del rotor aumenta progresivamente el volumen de la cámara que va llenándose de aires frescos, hasta que el vértice C cierra al lumbrera.



2º Compresión:La mezcla admitida queda encerrada en la cámara de lado AC, que ahora disminuye su volumen produciéndose la compresión de los gases, Antes de llegar a la máxima compresión, con un cierto avance, se produce el encendido mediante el salto de la chispa en la o las bujías, iniciándose la combustión.


3º Explosión:El aumento de presión que produce la combustión, impulsa al rotor mientras se realiza la expansión de los gases, que se prolonga hasta que el vértice A abre la lumbrera de escape.


4º Escape:Una vez descubierta la lumbrera de escape, los gases quemados son expulsados a gran velocidad debido a la presión residual de la expansión. El giro del rotor va disminuyendo el volumen de la cámara hasta completar el proceso cuando el vértice C rebasa la lumbrera de escape. La eficacia del intercambio de gases depende de la posición de las lumbreras.

3. CARACTERISTICAS DEL MOTOR ROTATIVO

A continuacion voy analizar las características específicas del motor Wankel, comparándolo con un motor convencional de pistón alternativo, para una mejor comprensión:

-Realiza las transformación energéticas en tres fases que corresponden a los tres ciclos de trabajo que se dan en cada vuelta completa del rotor, pero esto lo ejecuta en un ciclo de cuatro tiempos (admisión, compresión, expansión y escape).

-La transmisión del movimiento rotativo del rotor cigüeñal se efectúa mediante el engranaje interior del rotor con una relación de transmisión tal que por cada vuelta del rotor el cigueñal da tres.

-La entrada y salida de gases del cilindro no se controla con válvulas, sino que es el propio rotor, en su giro, el que efectúa esta función destapando y tapando las lumbreras.

-Comparte las ventajas del motor de dos tiempos, puesto que también carece de distribución y realiza la admisión y el escape a trabes de lumbreras: alto rendimiento mecánico, más económico, etc.

-Como consecuencia de lo anterior, el motor es más compacto y ligero: eso hace que pueda girar más rápido, más silencioso y con menos vibraciones (menos inercia de masas oscilantes).

-La estanqueidad ha de ser prefecta para evitar que unos tiempos interfieran en otros, pero resulta muy difícil de conseguir. Este sistema sufre gran desgaste, lo que obliga a unos intervalos de mantenimiento más cortos.

-Son motores muy suaves, ya que todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo sentido, en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que está sometido un pistón.

-La entrega de potencia es mas progresiva y la velocidad de rotación menor, puesto que los rotores giran a 1/3 de la velocidad del eje. Consecuentemente, las piezas principales del motor se mueven más lentamente que las de un motor convencional, aumentado la fiabilidad.

2. CONSTITUCION Y COMPONENTES MOTOR WANKEL



En un motor alternativo un mismo volumen de mezcla efectúa sucesivamente cuatro fases diferentes: admisión, compresión, combustión y escape. En un motor Wankel se desarrollan los mismos cuatro tiempos, pero en lugares distintos, como si tuviéramos un cilindro dedicado a cada uno de los tiempos y un único pistón que los recorriera todos. En este caso el cilindro tiene forma de ocho, concretamente de una figura denominada epitrocoide, dentro del cual se mueve un pistón geométricamente parecido a un triangulo que realiza un giro excéntrico. Este pistón comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal que se encuentra en su interior y que gira ya con un centro único.
El rotor realiza un recorrido en el que mantiene sus tres vértices en contacto hermético con la carcasa, delimitando así tres compartimentos separados. A medida que el rotor gira, cada uno de los tres volúmenes ve realizando sucesivamente las fases de trabajo: admisión, compresión, expansión y escape.




Los componentes fundamentales que lo constituyen son:



-Epitrocoide: carcasa de forma parecida a una elipse que constituye el cilindro, con los huecos y cámaras por donde circula el liquido de refrigeración. Se encuentra cerrada herméticamente por ambos lados, donde van instalados los cojinetes de apoyo.



-Lumbreras de admisión y escape: situadas a uno de los lados de la carcasa, realizan el llenado de gases frescos y expulsión de gases quemados.



-Bujías: se encuentran en el lado opuesto de las lumbreras y son las encargadas de generar la chispa.



-Patines: son una especie de segmentos dispuestos en los vértices del rotor, que mantienen la estanqueidad radial entre sus lados.



-Laminas en forma de vector: alojadas en canales laterales a ambos lados del rotor, aseguran la estanqueidad axial.



-Piñón de árbol motriz: piñón que engrana con una corona dentada que se dispone en el hueco interior del rotor.



-Cámara de combustión: lo constituye el vaciado realizado en cada lado del rotor. Cada cámara constituye un cilindro independiente, puesto que realiza el ciclo completo por cada revolución del rotor.



1.INTRODUCCION

Antes de hablar de los motores rotativos o Wankel hay que destacar que se trata de un motor de combustión interna es decir, es un tipo de motor que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión.




Una vez aclarado este tema hay que decir que Felix Wankel concibió un motor rotativo en 1924, aunque no se desarrollo completamente hasta los años 50 y 60. Este tipo de motor ha sido utilizado en motocicletas Suzuki y ocasionalmente en automóviles (GS Birotor de Citroen) pero ha sido la compañía japonesa Mazda la que ha hecho una mayor apuesta por este tipo de motor. Esta compañía lanzó los primeros modelos en los años 60, pero no obtuvo los resultados esperados, especialmente por coincidir con una época en la que se inicio el desarrollo de tecnologías anticontaminantes. La compañía abandonó el Wankel, pero continúo usándolo en algunos modelos deportivos y en el mundo de las carreras.



Conceptualmente se trata de un motor de encendido provocado con transformaciones endotérmica y combustión interna pero de embolo rotativo en lo que difiere fundamentalmente del tradicional.