PARAMETROS GEOMETRICOS

VOLUMEN DE LA CAMARA DE COMBUSTION, RELACION DE COMPRESION,

VALVULAS , ALZADA Y MUELLES

VOLUMEN DE LA CAMARA DE COMBUSTION

EL VOLUMEN DE LA CAMARA DE COMBUSTION (Vcc)ES EL VOLUMEN EN EL CILINDRO CUANDO EL PISTON SE ENCUENTRA EN PMS.ES EL VOLUMEN MINIMO QUE ALCANZA DURANTE LA COMPRESION DE LOS GASES

RELACION DE COMPRESION

• SE ENTIENDE COMO RELACION DE COMPRESION (RC), AL COCIENTE ENTRE EL VOLUMEN MAXIMO Y EL VOLUMEN MINIMO.

• RC= =

RELACION DE COMPRESION VOLUMETRICA EFECTIVA

• ES COMUN EN LOS MOTORES DE COMBUTION INTERNA QUE LA VALVULA DE ADMISION CIERRE CON CIERTO GRADO DE RETRASO CON RESPECTO AL PMI α> 180° .

• SIENTO ESTE MOMENTO EL VOLUMEN EFECTIVO (Vca ) (VOLUMEN CON RETRASO CIERRE DE ADMISION) MENOR QUE EL VOLUMEN MAXIMO.

• ESTO SE DEBE A QUE LA COMPRESION NO COMIENZA HASTA EL CIERRE DE LA VALVULA DE ADMISION.

• POR LO TANTO SE CONCIDERA LA RELACION DE COMPRESION VOLUMETRICA EFECTIVA (RCe)

• RCe= = ≤ RC

VALORES HABITUALES

NUMERO Y DIAMETRO DE VALVULAS

• LAS VALVULAS DE UN MOTOR SUPONEN LA RESTRICCION MAS IMPORTANTE AL FLUJO DE LOS GASES DE ADMISION Y ESCAPE

NUMERO Y DIAMETRO DE VALVULAS

• IDEALMENTE LA APERTURA Y CIERRE INSTANTANEO PERMITIRIA LA MINIMA CAIDA DE PRESION ENTRE CORRIENTE ARRIBA Y DEBAJO DE LAS VALVULAS.

• SIN EMBARGO SU ACCIONAMIENTO TIENE LUGAR MEDIANTE UN SISTEMA DE LEVAS, POR LO QUE ES NECESARIO QUE LA ALZADA SEA PROGRESIVA PARA EVITAR ACELERACIONES Y DECELERACIONES EXESIVAS QUE DAÑEN LAS VALVULAS Y EL EJE DE LEVAS.

NUMERO Y DIAMETRO DE VALVULAS

• DURANTE LA MAYOR PARTE DEL TIEMPO QUE LA VALVULA PERMANECE ABIERTA, EL FLUJO SE ENCUENTRA ESTRANGULADO POR ELLA.

• POR LO TANTO LA MEJOR MANERA DE MEJORAR LA RESPIRACION DEL MOTOR ES AUMENTAR AL MAXIMO LA SECCION DE PASO POR MEDIO DEL DIAMETRO DE LA VALVULA (Dv) Y EL NUMERO DE VALVULAS Nv.

• LA LIMITACION FISICA RECORDEMOS ESTA IMPUESTA POR DEL DIAMETRO DEL CILINDRO.

DIAMETRO DE LA VALVULA• EL DIAMETRO OPTIMO DE UNA VALVULA (Dv) PARA

MEJORAR LA RESPIRACION DEL MOTOR ESTA RELACIONADO CON LA SIGUIENTE ECUACION:

• Dv =

• Dv= DIAMETRO DE VALVULA• Vcu= VOLUMEN CILINDRADA UNITARIA • RPM= REVOLUCIONES MAXIMAS DE TRABAJO• Vg= VELOCIDAD DE LOS GASES • 750 = COEFICIENTE FIJO PARA UNIDADES S.I.

TABLA DE VALORES DE VELOCIDAD DEL DE GASES (Vg)

TIPO DE VEHICULO VELOCIDAD DEL AIRE

VEHICULOS COMERCIALES 50 A 55 m/s

VEHICULOS DE RALLY 55 A 60 m/s

VEHICULOS F1 70 A 80 m/s

SECCION DE PASO DE LAS VALVULAS

• LA VALVULA CUANDO ESTA CERRADA ACOPLA EN SU ASIENTO CONICO HERMETICAMENTE.

• CUANDO ABRE DESCUBRE UNA SECCION QUE SE CONOCE COMO SECCION DE PASO DE VALVULA (Av)

• Av = • *ESTA ESCUACION ESTA SIMPLIFICADA

Arv CON ASIENTO 30°

• Arv = π( X Dcv X Lv)+( X )• Arv = SECCION REAL DE PASO DE VALVULAS• π = 3.14• = FACTOR 1 PARA ASIENTO DE 30° (0.866)• Dcv= DIAMETRO DEL CONDUCTO DE LA

VALVULA• Lv= ALZADA DE VALVULA• FACTOR 2 PARA ASIENTO DE 30° (0.375)

Arv CON ASIENTO DE 45°

• Arv = π( X DCv X Lv)+( X )• Arv = SECCION REAL DE PASO DE VALVULAS• π = 3.14• = FACTOR 1 PARA ASIENTO DE 45° (0.707)• Dcv= DIAMETRO DEL CONDUCTO DE LA

VALVULA• Lv= ALZADA DE VALVULA• FACTOR 2 PARA ASIENTO DE 45° (0.3536)

DIAMETRO DEL CONDUCTO DE LA VALVULA

• EL DIAMETRO DEL CONDUCTO DE LA VALVULA (Dcv), SE CALCULA CON LA SIGUIENTE ECUACION

• Dcv = =D• D= DIAMETRO DEL CILINDRO EN mm• Vp= VELOSIDAD DEL PISTON m/s• Vg = VELOCIDAD DE LOS GASES m/s

LEVANTAMIENTO O ALZADA DE VALVULAS

• LAS VALVULAS DE ADMISION Y ESCAPE ABREN POR EL EMPUJE DE UNA LEVA ALZANDOSE DE SU ASIENTO UNA DISTANCIA Lv.

• LA ALZADA MAXIMA NO SUELE SER SUPERIOR A UN 25% DEL DIAMETRO DE LA VALVULA. GENERALMENTE EQUIVALE A UN 25% DEL DIAMETRO DEL CONDUCTO DE LA VALVULA.

CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS

• ALZADA DE VALVULA Lv= 0.25 X Dcv• ANCHURA DE ASIENTO b = 0.07 X Dcv• DIAMETRO DEL VASTAGO Dvast • PARA ADMISION: 0.18 A 0.23 X Dcv• PARA ESCAPE:0.23 A 0.28 Dcv• ESPESOR DE COPA O CABEZA:• ADMISION: 0.10 X Dv• ESCAPE: 0.15 X Dv

FORMAS CARACTERISTICAS DE LAS COPAS O CABEZAS DE VALVULA

• LAS CABEZAS DE VALVULAS EMPLEADAS EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA PUEDEN TOMAR 3 FORMAS FUNDAMENTALMENTE.

• CABEZA PLANA• CABEZA DE TULIPA• CABEZA ESFERICA

CABEZA PLANA• SON LAS UTILIZADAS

COMUNMENTE EN LOS MOTORES DE SERIE, TANTO EN LOS CONDUCTOS DE ADMISION COMO EN LOS DE ESCAPE.

• CON LA UNICA DIFERENCIA DEL MATERIAL, POR LA TEMPERATURA QUE DEBEN SOPORTAR.

• SU FORMA LAS HACE FACIL DE MECANIZAR, POR LO QUE SON MAS ECONOMICAS.

CABEZA DE TULIPA• RECIBEN ESTE NOMBRE POR LA

CONCAVIDAD QUE FORMAN EN SU CABEZA.• SE USAN CON POCA FRECUENCIA EN

VEHICULOS COMERCIALES, QUEDANDO SU USO DESTINADO A LA COMPETICION.

• SE UTILIZAN SOLO EN LA ADMISION• SON MAS LIVIANAS• FACILITAN EL CIERRE DURANTE LA

COMPRESION Y EL ESCAPE• SU COSTO ES MAS ELEVADO POR SU DISEÑO

Y MATERIAL DE FABRICACION.

CABEZA ESFERICA

• SON LAS MAS UTILIZADAS EN LAS VALVULAS DE ESCAPE.

• SU FORMA REDONDEADA EN LA CABEZA FACILITA LA SALIDA DE LOS GASES DE ESCAPE.

• MEJORA SU RESISTENCIA MECANICA Y A LA TEMPERATURA.

MUELLES DE VALVULAS

• SON LOS ENCARGADOS DE MANTENER APOYADA LAS VALVULAS SOBRE SUS ASIENTOS EN LOS CICLOS QUE DEBEN CERRAR LOS CONDUCTOS QUE GOBIERNAN.

MUELLES DE VALVULAS

• PARA QUE EL MUELLE DE LA VALVULA DE ESCAPE, MANTENGA LA VALVULA CONTRA SU ASIENTO, DEBE EJERCER COMO MINIMO LA DEPRESION QUE SE GENERA EN EL CILINDRO EN LA CARRERA DE ADMISION

MUELLE DE VALVULAS• ESTA DEPRESION VARIA EN FUNCION DE LA VELOCIDAD

DE LOS GASES, EL DIAMETRO DEL CILINDRO, EL CONDUCTO DE ADMISION Y SUS VALVULAS. Y COMO PROMEDIO SE CONSIDERA UN VALOR DE 0,6 Kg/

• ADEMAS POR EL MOVIMIENTO ALTERNO DE LAS VALVULAS SE GENERAN FUERZAS QUE TIENDEN A SEPARARLAS DE SU MECANISMO DE EMPUJE. EN ESTE PUNTO LOS MUELLES DEBEN EJERCER UNA FUERZA ANTAGONICA QUE LAS MANTEGA CONTRA LOS MECANISMOS DE EMPUJE, CON EL FIN DE QUE NO APAREZCA FALSOS MOVIMIENTOS (FLOTACION)

CALCULO DE MUELLES• d: DIAMETRO DEL ALAMBRE• f: FLECHA BAJO CARGA• N: NUMERO DE ESPIRAS• L: LONGITUD DEL MUELLE

DIAMETRO DE ALAMBRE• d= DIAMETRO DEL ALAMBRE• F= CARGA RESISTENTE• K= MODULO COMPRESIBILIDAD (40 KG/ PARA ACEROS

ESPECIALES USADOS EN MUELLES )• r= RADIO MEDIO DE LA ESPIRA

FLECHA BAJO CARGA• f= FLECHA BAJO CARGA• n= NUMERO DE ESPIRAS• F= CARGA• r= RADIO MEDIO• d= DIAMETRO DEL ALAMBRE• E= MODULO ELASTICO DEL ALAMBRE (8000 Kg/ )

NUMERO DE ESPIRAS• n= NUMERO DE ESPIRAS• f= FLECHA• F= CARGA • r= RADIO MEDIO• E= MODULO ELASTICO• d= DIAMETRO DEL ALAMBRE

LONGITUD DEL MUELLE• L= LONGITUD DEL MUELLE• n= NUMERO DE ESPIRAS• d= DIAMETRO DEL ALAMBRE• e= ESPACIO LIBRE ENTRE DOS ESPIRAS

CONSECUTIVAS• fmax= FLECHA MAXIMA DEL FUELLE

EJERCICIOS

• 1- CALCULAR LA RELACION DE COMPRESION DE UN MOTOR QUE TIENE 800 CC, DE CILINDRADA UNITARIA, Y UN VOLUMEN DE CAMARA DE 100 CC.

• 2- UN MOTOR TIENE UNA CILINDRADA TOTAL DE 980 CC, UNA RELACION DE COMPRESION DE 8:1, E i=4. CALCULAR LA CILINDRADA UNITARIA Y EL VOLUMEN DE LA CAMARA DE COMBUSTION.

RESPUESTA EJERCICIO 2

• RC = • RC-Vcc = • Vcc= Vcc= • Vcc= = 35cc

EJERCICIOS

• 3- UN MOTOR TIENE UNA CARRERA DE 66mm, Y UNA RELACION DE COMPRESION DE 9:1, CUANTO SE DEBE RECTIFICAR LA SUPERFICIE DE LA CULATA SI SE DESEA ELEVAR LA COMPRESION A 9.5:1.

RESPUESTA EJERCICIO 3

• X = - • X = - • X = - • X= 8.25 – 7.76• X= 0.5 mm• X = RECTIFICACION

EJERCICIOS

• 4- UN MOTOR TIENE UNA CARRERA DE 85.28 mm, LA COMPRESION SE DESEA ELEVAR DE 9.2:1 A 9.5:1

• ¿Cuántos mm SE DEBERA RECTIFICAR LA CULATA?

EJERCICIOS

• 5- UN MOTOR TIENE LAS SIGUIENTES CARACTERISTICAS:

• D= 75mm S=61mm i=4 Vcc= 41,44 CC• CALCULAR LA CILINDRADA UNITARIA, LA

CILINDRADA TOTAL Y LA RELACION DE COMPRESION.

EJERCICIOS

• 6- LAS MEDIDAS DE UN MOTOR SON LAS SIGUIENTES:

• D=80mm S=82mm i=6 Vcc= 46.8cc• CALCULAR LA CILINDRADA UNITATARIA, LA

CILINDRADA TOTAL, LA RELACION DE COMPRESION Y EL RADIO DEL CIGUEÑAL

EJERCICIOS

• 7-UN MOTOR TIENE UNA CARRERA DE 81mm, UN DIAMETRO DE 76mm Y UNA RELACION DE COMPRESION DE 8.5:1.

• CALCULAR CUANTO SE DEBE RECTIFICAR LA CULATA PARA AUMENTAR LA RELACION DE COMPRESION A 9:1.

• CALCULAR EL VOLUMEN DE LA CAMARA DE COMBUSTION ANTES Y DESPUES DEL RECTIFICADO.

EJERCICIOS

• 8- UN VEHICULO COMERCIAL DE 4 CILINDROS, TIENE UN SISTEMA DE CORTE DE INYECCION A LAS 6200 RPM Y UNA CILINDRADA TOTAL DE 1600 CC,

• CUAL ES EL DIAMETRO DE LAS VALVULAS DE ADMISION.

• ASUMIENTO QUE LAS VALVULAS DE ESCAPE SON UN 15% MAS PEQUEÑAS, CUAL ES EL DIAMETRO DE LAS VALVULAS DE ESCAPE.

EJERCICIOS• 9-UN MOTOR CUADRADO DE RALLY DE 4 CILINDROS CUYA

CILINDRADA ES DE 2000CC, TIENE UNA VELOCIDAD DE FRENTE DE LLAMA DE APROXIMADAMENTE 20m/s , A 9000 RPM.

• A) CALCULAR EL DIAMETRO DE LA VALVULA DE ADMISION, Y EL DIAMETRO DE LA VALVULA DE ESCAPE SABIENDO QUE ESTA ES UN 40% MAS PEQUEÑA QUE LA DE ADMISION.

• B)CALCULAR LA SECCION REAL DE PASO DE VALVULA PARA UN ASIENTO DE 30°

• C) CALCULAR EL DIAMETRO DEL CONDUCTO DE VALVULA• D) CALCULAR LA ALZADA DE VALVULA.