Ejercicios resueltos

Cada uno de los cuatro dibujos siguientes se corresponde con un tiempo del ciclo del motor de gasolina.  Identifícalos y explica detalladamente que ocurre en cada uno de ellos.

Tiempos del motor de gasolina

Calcula la cilindrada de un motor que tiene las siguientes características:

• Diámetro del pistón: 200 mm.
• Carrera: 60 mm.
• Número de cilindros: 4.

Un motor funciona según un ciclo Otto ideal con una relación de compresión r=8. Al comenzar la compresión, el aire se encuentra a 100 kPa y 17°C (290K). Durante la combustión se añaden 800 kJ/kg de calor. (Coeficiente adiabático del aire γ=1,4).

Dibuja el diagrama p-V del ciclo y calcula:

• La temperatura máxima.
• Presión máximas producidas en el ciclo.
• Rendimiento del motor.
• Trabajo neto producido durante el ciclo.

Un motor monocilíndrico de cuatro tiempos, con un diámetro de pistón 60 mm,  sigue un ciclo termodinámico de Otto.  Los límites del ciclo están delimitados  estando sus extremos por los siguientes valores: V₁=480 cm³, V₂=120 cm³, p₁=0,1 MPa, p₂=0,7 MPa, p₃=3,5 MPa, p₄=0,5 MPa.

a) Dibuja el ciclo en un diagrama p-V.
b) Calcula la cilindrada, volumen de la cámara de compresión. Carrera, PMS y PMI. Relación volumétrica de compresión.
c) Calcula el trabajo producido durante el ciclo, (para este cálculo considerar que los extremos del ciclo están unidos por líneas rectas).

Un motor de gasolina consume 8 l/h de gasolina, cuya densidad es de 0,75 Kg/l y cuyo poder calorífico es de 9.900 Kcal/Kg. Si el rendimiento global del motor es del 35% y gira a 3.800 r.p.m., determinar el par motor que suministra.

Un motor diesel de dos tiempos y cuatro cilindros con un rendimiento térmico del 39%, con un rendimiento mecánico del 94%, debe impulsar a un vehículo de 10 toneladas a velocidad constante de 110 km/h por un puerto del 12% de pendiente. Si, además, debe vencer unas resistencias de rodadura y aerodinámicas de valor constante de 550 N, ¿qué consumo de combustible en litros realiza cada 100 km? El vehículo utiliza gasóleo de ρ=0.8 kg/l y poder calorífico 42 MJ/kg.

Un motor de dos cilindros con D x C = 79 x 76 mm, tiene una relación de compresión de 9:1. De su ficha técnica se obtiene la potencia máxima que es de 32 KW a 5250 r.p.m. y el par máximo que es de 61,7 Nm a 3000 r.p.m. Se pide:
a) Calcular el PMS y PMI.
b) Calcular el volumen unitario, la cilindrada y el volumen de la cámara de combustión.
c) Calcular el par para la potencia máxima y la potencia cuando el par es máximo.
d) Si se tiene un rendimiento de la transmisiones exteriores del 90 %, ¿qué potencia máxima se podría obtener de dichas transformaciones?

El motor de un autobús consume 20 l/h, cuando circula a una velocidad media de 90 Km/h, el rendimiento total del motor es del 20%, el poder calorífico del combustible es Pc=11000 Kcal/Kg y su densidad ρ= 0,8 Kg/l. Calcula:

a) Potencia útil en las ruedas.

b) Par motor en las ruedas si el diámetro de éstas es de 80 cm.

Un piloto conduce una motocicleta ascendiendo por una pendiente con 10º de inclinación. El conjunto de la moto y el conductor tienen una masa de 150Kg, la potencia que entrega el motor es de 20C.V.
a) De esa potencia se transmite a las ruedas el 80%, el efecto del rozamiento del suelo y del aire es equivalente a una fuerza de 150 N y las ruedas tienen un diámetro de 60 cm. Calcular la velocidad con que asciende la motocicleta.
b) Si el rendimiento térmico del motor es del 20% y el poder calorífico del combustible es de 10000 Kcal/Kg. Calcular el consumo de combustible cuando se desarrolla la potencia máxima, considerar la densidad del combustible 1g/c.c.

Determinar las dimensiones (carrera y diámetro) de los cilindros de un motor Diesel de 6 cilindros y 4 tiempos con el que queremos obtener una potencia máxima de 800 CV cuando gira a 800 r.p.m., sabiendo que se prevé obtener una presión media efectiva de 12 Kg/cm², si la relación carrera/diámetro es de 1,5.

Dibuja, en un diagrama p-V, el ciclo termodinámico de un motor de cuatro tiempos de encendido por compresión y explica sus fases.

El motor consume 6 l/h de gasoil (Pc=9000 Kcal/Kg, ρ=0,75 Kg/dm3), suministra un par motor de 45 Nm, cuando gira a 3.000 r.p.m. Calcula su rendimiento global.

Un motor de un cilindro de encendido por chispa y de dos tiempos, tiene una cilindrada de 101,3 cm3 con un diámetro de 51 mm y una relación de compresión de 10:1. Su potencia máxima es de 6 KW, correspondiéndole un par de 9,55 Nm. El par máximo lo ofrece a 4000 r.p.m. siendo de 10,6 Nm. Se pide:

a) Calcular la carrera y el volumen de la cámara de combustión.
b) El número de r.p.m. donde se da la potencia máxima.
c) ¿Qué trabajo realiza el motor en 20 minutos girando a las revoluciones de par máximo?