Motores de Combustión PDF

Motores de combustión 1.​ Principio de funcionamiento Los motores de combustión interna (MCI) funcionan transformando la energía química del combustible en energía mecánica a través de un proceso de combustión dentro de los cilindros. Este proceso sigue un ciclo termodinámico que varía según el...

Motores de combustión 1.​ Principio de funcionamiento Los motores de combustión interna (MCI) funcionan transformando la energía química del combustible en energía mecánica a través de un proceso de combustión dentro de los cilindros. Este proceso sigue un ciclo termodinámico que varía según el tipo de motor, pero los más comunes son los motores de gasolina (Otto) y diésel. 2.​ Plantas a nivel mundial y nacional a)​ Plantas a nivel mundial La producción de motores de combustión interna está liderada por varios fabricantes a nivel mundial, cada uno con plantas de fabricación en diferentes países. A continuación, se presentan algunos de los principales fabricantes y sus ubicaciones destacadas: 1.​ Toyota Motor Corporation: ○​ Sede: Toyota City, Japón. ○​ Plantas de Producción: Además de sus instalaciones en Japón, Toyota cuenta con plantas en Estados Unidos, Canadá, Europa y Asia, donde produce una variedad de motores para sus vehículos. 2.​ Cummins Inc.: ○​ Sede: Columbus, Indiana, Estados Unidos. ○​ Plantas de Producción: Cummins opera numerosas plantas en Estados Unidos y tiene presencia internacional en países como México, India, China y el Reino Unido, fabricando motores diésel y de gas natural para diversas aplicaciones. 3.​ Mahle GmbH: ○​ Sede: Stuttgart, Alemania. ○​ Plantas de Producción: Mahle posee más de 160 plantas de producción y 16 centros de investigación y desarrollo en todo el mundo, incluyendo Europa, América del Norte y del Sur, Asia y África, especializándose en componentes para motores de combustión interna. 4.​ Yanmar Co., Ltd.: ○​ Sede: Osaka, Japón. ○​ Plantas de Producción: Yanmar tiene instalaciones de fabricación en Japón y otras regiones, produciendo motores diésel para aplicaciones marítimas, agrícolas e industriales. 5.​ General Motors (GM): ○​ Sede: Detroit, Michigan, Estados Unidos.  ○​ Plantas de Producción: GM opera numerosas plantas en Estados Unidos y tiene instalaciones en Canadá, México, China y otros países, donde produce motores de combustión interna para sus diversas marcas de vehículos. 6.​ Weichai Power: ○​ Sede: Weifang, Shandong, China. ○​ Plantas de Producción: Weichai es un destacado fabricante chino con instalaciones en China y presencia internacional, conocido por sus motores diésel de alta eficiencia. Es importante destacar que la industria automotriz y de motores está en una fase de transición hacia tecnologías más sostenibles, como los vehículos eléctricos. Sin embargo, los motores de combustión interna continúan siendo producidos y utilizados en diversas aplicaciones a nivel mundial. b)​ Plantas a nivel nacional En Ecuador, la fabricación de motores de combustión interna es limitada. Sin embargo, existen empresas que comercializan y distribuyen estos motores en el país. Por ejemplo, Dinatek ofrece motores diésel CHANGFA de 1 pistón, enfriados por agua y de 4 tiempos, ideales para aplicaciones industriales y agroindustriales. Además, motores de reconocidas marcas internacionales, como Cummins, están presentes en el mercado ecuatoriano, impulsando diversos vehículos y equipos. A nivel global, empresas como Cummins Inc. y Toyota son líderes en la fabricación de motores de combustión interna, ofreciendo una amplia gama de productos para diferentes aplicaciones. Aunque la producción local es limitada, Ecuador cuenta con una variedad de opciones en motores de combustión interna a través de distribuidores y representantes de marcas internacionales. 3. Generación a nivel mundial A nivel mundial, la producción de motores de combustión interna ha experimentado cambios significativos en los últimos años. Según datos disponibles, las ventas de vehículos con motores de combustión interna alcanzaron su punto máximo en 2018. Desde entonces, ha habido una tendencia a la baja, influenciada por factores como la creciente adopción de vehículos eléctricos y las políticas medioambientales más estrictas. A pesar de esta disminución, el mercado de motores de combustión interna sigue siendo relevante. En 2022, el tamaño del mercado mundial de motores de combustión interna comerciales fue de aproximadamente 162.840 millones de dólares, y se proyecta que alcance los 230.460 millones de dólares para 2032, con una tasa compuesta anual del 3,2% durante este período. Empresas líderes en la industria, como Cummins Inc., continúan innovando en este campo. Por ejemplo, en marzo de 2024, Cummins produjo sus primeros motores de combustión interna de hidrógeno, que ofrecen un rendimiento y un rango de operación similares a los del diésel, pero utilizando hidrógeno como combustible, lo que contribuye a reducir las emisiones de carbono. Además, se están explorando alternativas como los biocombustibles para sustituir a la gasolina y el diésel tradicionales. Aunque la producción inicial de biocombustibles enfrentó desafíos como altos costos y baja eficiencia, los avances tecnológicos han llevado al desarrollo de biocombustibles de tercera y cuarta generación, que podrían desempeñar un papel clave en la transición energética actual. En resumen, aunque la producción y venta de motores de combustión interna han disminuido en los últimos años, la industria sigue evolucionando con innovaciones y alternativas más sostenibles para adaptarse a las demandas actuales y futuras. 4. Equipos para su funcionamiento Los motores de combustión interna requieren varios componentes y equipos auxiliares para su correcto funcionamiento. Estos se pueden clasificar en diferentes sistemas clave: 1. Sistema de Alimentación de Combustible ​ Bomba de combustible: Transporta el combustible desde el tanque hasta los inyectores o el carburador. ​ Filtro de combustible: Retiene impurezas y evita que lleguen al motor. ​ Inyectores o carburador: Encargados de mezclar el combustible con el aire. ​ Tanque de combustible: Almacena el combustible necesario para el funcionamiento del motor. 2. Sistema de Admisión y Escape ​ Filtro de aire: Limpia el aire antes de entrar en la cámara de combustión. ​ Colector de admisión: Distribuye el aire hacia los cilindros. ​ Colector de escape: Recoge los gases quemados y los expulsa del motor. ​ Turbocompresor (si aplica): Aumenta la presión de aire para mejorar la eficiencia y potencia. 3. Sistema de Encendido (Motores de Gasolina) ​ Bujías: Generan la chispa necesaria para la combustión. ​ Bobina de encendido: Eleva el voltaje para encender la mezcla de aire y combustible. ​ Distribuidor (en motores antiguos): Distribuye la corriente eléctrica a las bujías. ​ Sistema de encendido electrónico: Sustituye al distribuidor en motores modernos. 4. Sistema de Lubricación ​ Bomba de aceite: Distribuye el aceite lubricante por todo el motor. ​ Filtro de aceite: Retiene impurezas y partículas metálicas. ​ Cárter: Almacena el aceite lubricante. 5. Sistema de Refrigeración ​ Radiador: Disipa el calor del motor. ​ Bomba de agua: Circula el refrigerante a través del motor. ​ Termostato: Regula la temperatura del refrigerante. ​ Ventilador: Ayuda a enfriar el radiador cuando el flujo de aire es insuficiente. 6. Sistema de Transmisión de Potencia ​ Volante de inercia: Almacena y regula la energía mecánica del motor. ​ Embrague: Conecta o desconecta el motor de la transmisión (en vehículos manuales). ​ Caja de cambios: Modifica la relación de velocidad y torque. 7. Sistema Eléctrico y de Control ​ Alternador: Genera electricidad para el sistema eléctrico del vehículo. ​ Batería: Almacena la energía eléctrica necesaria para el arranque. ​ Motor de arranque: Inicia el movimiento del motor. ​ Unidad de Control Electrónica (ECU): Gestiona el funcionamiento del motor en los modelos modernos. Equipos Auxiliares Opcionales ​ Intercooler: Enfriador de aire para motores turboalimentados. ​ EGR (Recirculación de gases de escape): Reduce emisiones contaminantes. ​ Catalizador y filtro de partículas: Disminuyen la contaminación generada por el escape. 5. Costos El costo de los motores de combustión interna varía considerablemente según el tipo, la potencia y la aplicación específica. A continuación, se presentan algunos ejemplos de precios en Ecuador: ​ Generador Leton 3.5 kW: Este generador, que funciona con gas y gasolina y ofrece una salida de 120/220V, tiene un precio de $599.​ ​ Generador Leton 7.5 kW: Con una mayor capacidad y una salida de 120/240V, este modelo está disponible por $1,199.​  ​ Motores Diésel Yunnei: Importadora Hellbam S.A. distribuye motores Yunnei, reconocidos por su alta calidad y precios competitivos. Los precios específicos pueden variar según el modelo y las especificaciones.​ 6. Top de países con mayor generación La producción de motores de combustión interna está dominada por varios países que destacan por su capacidad industrial y tecnológica en este sector. A continuación, se presentan algunos de los principales países productores: China: Es uno de los principales fabricantes de motores de combustión interna, impulsado por su vasta industria automotriz y de maquinaria pesada. Japón: Hogar de empresas destacadas como Toyota, fundada en 1949, Japón es reconocido por su avanzada tecnología y producción en el sector automotriz ​ Estados Unidos: Con compañías emblemáticas como Cummins Inc., establecida en 1919, y BluePrint Engines, fundada en 1982, Estados Unidos mantiene una posición destacada en la fabricación de motores de combustión interna.​ Alemania: Conocida por su ingeniería de precisión, Alemania alberga a Volkswagen AG y otras empresas líderes en la producción de motores de combustión interna.​ Corea del Sur: Empresas como Doosan Infracore contribuyen significativamente a la producción de motores de combustión interna en este país.​ Reino Unido: Con compañías como Mahle Powertrain, establecida en 2005, el Reino Unido participa activamente en la fabricación de motores de combustión interna.​ Francia: Groupe Renault es una de las empresas destacadas en la producción de motores de combustión interna en Francia.​ Suecia: Volvo Car Corporation es un actor importante en la industria de motores de combustión interna en Suecia.​ Italia: Fiat Chrysler Automobiles, con sede en el Reino Unido pero con raíces italianas, es un fabricante destacado en este sector.​ India: Con una creciente industria automotriz, India está emergiendo como un productor significativo de motores de combustión interna.​ Es importante señalar que, aunque estos países lideran la producción de motores de combustión interna, la industria global está experimentando una transición hacia tecnologías más sostenibles, como los vehículos eléctricos, en respuesta a preocupaciones ambientales y regulaciones gubernamentales.