Fundamentos del Funcionamiento de los Motores de Pistón

021-10-01Pablo Asensio Martínez2026-03-242 min

Principios Básicos y Componentes

El motor alternativo (motor de pistón) consta de:

  • Cilindro: Cerrado en un extremo (Culata) que contiene las válvulas de admisión/escape y una bujía.
  • Pistón: Se desliza hacia arriba y hacia abajo dentro del cilindro.
  • Biela: Conecta el pistón al cigüeñal.
  • Cigüeñal: Convierte el movimiento alternativo (lineal) del pistón en movimiento rotatorio.
  • Árbol de levas: Acciona las válvulas (se mueve a la mitad de la velocidad del cigüeñal).

Pistón vs. Turbina de Gas

Ambos motores utilizan un ciclo de admisión, compresión, combustión y escape.

  • Motor de Pistón:
    • El proceso es intermitente.
    • La combustión ocurre a volumen constante.
    • Movimiento alternativo.
  • Motor de Turbina de Gas (Jet):
    • El proceso es continuo.
    • La combustión ocurre a presión constante.
    • Movimiento enteramente rotatorio (operación más suave).

Presión del Colector (Manifold Pressure - MAP)

  • Definición: Mide la presión absoluta en el colector de admisión justo aguas abajo (detrás) de la válvula de mariposa.
  • Indicación:
    • Motor Parado: Indica presión atmosférica.
    • Motor en Marcha (Ralentí/Crucero): Indica menos que la atmosférica (debido a la succión).
    • Fuga en el Manómetro: Si el manómetro marca presión atmosférica mientras el motor está en marcha, indica una fuga en la línea del manómetro.
  • Importancia: Proporciona una indicación fiable de la potencia que se está generando.

Volúmenes y Relaciones del Motor

  • Volumen de Barrido (Cilindrada): El volumen desplazado por el pistón al moverse desde el Punto Muerto Inferior (PMI o BDC) hasta el Punto Muerto Superior (PMS o TDC).
    • Cálculo: $\text{Longitud de Carrera} \times \text{Área de la Cabeza del Pistón}$.
    • Cilindrada Total = Volumen de Barrido $\times$ Número de Cilindros.
  • Volumen de Cámara (Espacio Muerto): El volumen que queda por encima del pistón cuando está en el PMS (volumen más pequeño).
  • Volumen Total: Volumen por encima del pistón en el PMI (volumen más grande).
  • Relación de Compresión: La relación entre el Volumen Total y el Volumen de Cámara.

Definiciones de Potencia

  • Potencia Indicada (IHP): La potencia total desarrollada en el cilindro (potencial teórico). Depende de la presión del cilindro, el volumen de barrido y las RPM.
  • Potencia de Fricción (FHP): Potencia perdida por fricción y accionamiento de accesorios.
  • Potencia al Freno (BHP): La potencia real disponible en el cigüeñal (potencia de salida).
    • $BHP = IHP - FHP$
    • $Potencia = Par \times RPM$
  • Eficiencia Mecánica: $(BHP / IHP) \times 100\%$.