Fuerza Se define como lo que cambia o tiende a cambiar el estado de movimiento de un objeto, es decir, una fuerza puede tratar de iniciar el movimiento.

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1 Fuerza Se define como lo que cambia o tiende a cambiar el estado de movimiento de un objeto, es decir, una fuerza puede tratar de iniciar el movimiento de un objeto o hacer que se mueva. También puede detener un objeto u ocasionar un cambio en su velocidad o dirección, la fuerza se expresa en newtons (N)

2 Trabajo Siempre que la fuerza se aplica a un objeto y hace que se mueva, se efectúa un trabajo, por tanto, el trabajo es una combinación de la fuerza y de la distancia recorrida, es decir, newtons (fuerza) multiplicados por metro (distancia recorrida) para dar el resultado de newton metro (N.m). Un newton metro de trabajo se denomina un joule (J)

3 Potencia La potencia es la cantidad de trabajo realizada por la transformación de energía, en un tiempo determinado. Esto agrega la unidad de tiempo además de la unidad de trabajo (Joule) la potencia se expresa en watts (w) Un watt es un joule (de trabajo) en un segundo. Se define como: P= 2 𝜋 N * T N= rpm T= Torque Entonces un watt es igual a la fuerza de un newton movido una distancia de un metro en un segundo

4 Caballo de fuerza (Horsepower)
Una unidad mas grande de potencia que antes se utilizaba para indicar la potencia de los motores es el caballo de fuerza inglés (horsepower) que equivale a 746 watts (Unidades de potencia). Su nombre se deriva de la fuerza de un caballo y se origino cundo se hicieron comparaciones entre la cantidad de trabajo que podía efectuar las maquinas recién perfeccionadas en esos días y los caballos, que eran la fuente normal de potencia. ¡El carro nunca remplazara al caballo, dijo la yegua!

5 Energía Es la capacidad o habilidad para efectuar trabajo la energía se expresa con las mismas unidades que el trabajo, es decir Joules, pues se puede considerar como trabajo almacenado.

6 Torsión (par) Es el esfuerzo de rotación cuando el pistón se mueve hacia abajo en la carrera de potencia, aplica torsión al cigüeñal por medio de la biela. Cuanto mayor sea la fuerza contra el pistón mayor será la torsión aplicada, entonces, cuanto mas altas sean las presiones de combustión, mayor será la cantidad de torsión, se expresa en (N.m). La torsión de un motor es el esfuerzo o fuerza de torsión que puede producir el motor

7 Ejemplo Cilindrada El volumen de un cilindro es de 100mm de diámetro y de 125 mm longitud : ¶r² x L = x 50 x 50 x 125; El motor tiene 6 cilindros, el desplazamiento o cilindrada total seria x 982 centímetros cúbicos, es decir, 5892 cm³

8 Terminología Básica Cilindrada: C R.C = (V1+V2)/V2 L: Carrera
Diámetro en un motor Diesel se expresa como el diámetro del cilindro, y la carrera del pistón es la distancia que recorre el pistón desde el PMS hasta el PMI Cilindrada: C R.C = (V1+V2)/V2 15:1 – 18:1 Diesel L: Carrera D: Diámetro int. n: Número de cilindros.

9 Ejemplo: El motor de 6 cilindros citado anteriormente (5892 cm³)
Capacidad del motor (capacidad del motor) La cilindrada total o desplazamiento total del pistón también se denomina capacidad del motor. Cuando el diámetro y la carrera se expresan en mm , la capacidad del motor se expresa en litros : Ejemplo: El motor de 6 cilindros citado anteriormente (5892 cm³) tiene una capacidad total de aproximadamente 5,9 litros

10 Relación de compresión
La relación de compresión de un motor Diesel es la medición de cuanto se comprime el aire dentro de los cilindros. Para calcularla, se divide el volumen total de aire en un cilindro y su cámara de combustión con el pistón en PMI entre el volumen de aire con el pistón en PMS, Ejemplo: un cilindro y su cámara de combustión tiene un volumen total de 600 cm³ en PMI tiene un volumen libre de 40 cm³ por tanto la relación de compresión, 600 ÷ 40, es decir, 15:1. En otras palabras, durante la carrera de compresión se comprime el aire desde un volumen Desde 600 cm³ hasta 40 cm³, es decir, 1/15 La relación de compresión se puede expresar como: 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑑𝑜+𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒

11 Relación peso potencia
Es la relación entre la masa del motor y la potencia que produce. Por ejemplo si un motor tiene una masa 450 kg y su potencia máxima nominal es de 75 kW, entonces la relación peso potencia es de 450 :75 = 6:1 que representa 6 kg por kW.

12 Fricción La fricción en un motor queda referida en términos de perdida de potencia por fricción. Esta expresión significa la cantidad de potencia que se utiliza en el motor para vencer la fricción

13 Fricción estática Es la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento. Sobre un cuerpo en reposo al que se aplica una fuerza horizontal F, intervienen cuatro fuerzas. F: la fuerza aplicada. Fr: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al deslizamiento. P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad. N: la fuerza normal, con la que la superficie reacciona sobre el cuerpo sosteniéndolo.

14 Ejemplo de fricción estática
- contacto entre eje y cojinetes en el arranque del motor - contacto entre aros y camisa de cilindro en PMS y PMI - rodadura de engranajes o neumáticos

15 Fricción dinámica Es la que se produce cuando la velocidad relativa entre las dos superficies en contacto es no nula. Ejemplos: - contacto entre eje y cojinetes en plena marcha - contacto entre aros y camisa de cilindro en la mitad de la carrera - contacto entre pollera del pistón y camisa del cilindro

16 Potencia indicada El motor también se puede evaluar en términos de potencia indicada, esta se basa En la potencia real producida en los cilindros del motor por el proceso de combustión y es la salida De potencia del motor

17 Potencia de salida = potencia indicada- perdidas por fricción
Relaciones de la potencia del motor La potencia de salida es la que entrega el motor en el volante; la potencia indicada es la que se produce en el motor y la perdida de potencia por fricción es la potencia que se usa en el motor para vencer la fricción. La relación entre las tres es: Potencia de salida = potencia indicada- perdidas por fricción

18 Sin ninguna perdida de potencia
Eficiencia del motor Eficiencia mecánica = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑥 100 % El termino eficiencia significa la relación entre el esfuerzo ejercido y los resultados obtenidos. Ejemplo: a una cierta velocidad, la potencia de salida de un motor es de 105 kw y la potencia indicada (potencia de entrada) es de 125 kw entonces la eficiencia mecánica es de 105 / 125 x 100 = 84 % de la Potencia producida en los cilindros . El 16% restante, es decir 20 % se pierden para vencer la friccion dentro Del motor Es la relación entre la potencia de salida o entregada y la que se podría lograr si el motor funcionase Sin ninguna perdida de potencia

19 Eficiencia térmica Es la relación entre la potencia de salida y la energía del combustible quemado para producir esa Salida. Solo el 25% de la energía del combustible que ingresa al motor esta disponible como utilizable y es la que vence la fricción (Eficiencia Total) Parte del calor producido en el proceso de combustión se disipa en el sistema de enfriamiento. También se pierde a lo largo de los gases de escape, estas son perdidas térmicas que reducen la eficiencia del motor

20 Eficiencia volumétrica
La eficiencia volumétrica se relaciona con la cantidad de aire que entra al cilindro durante la carrera de admisión del pistón. Para tener 100% de eficiencia volumétrica, habrá que llenar por completo el cilindro Con aire a presión atmosférica, cosa que no ocurre en la practica

21 Curvas de rendimiento del motor