Problemas y soluciones del motor de combustión interna pdf
El petróleo proporciona el 33% de la energía mundial (Wilcox, 2014) y los motores de transporte representan más del 60% de los 70 millones de barriles de crudo utilizados cada día. Los motores impulsan los aproximadamente mil millones de vehículos de pasajeros del mundo, así como los camiones y los vehículos pesados. En Estados Unidos, los motores consumen 14 millones de barriles de petróleo al día o 2,5 galones por persona. Como las reservas son insuficientes, el 62% se importa, y a los precios actuales (por ejemplo, 80 dólares el barril), EE.UU. gasta unos 1.000 millones de dólares al día en petróleo importado. Esto también afecta a la seguridad nacional.
No es razonable pensar que este enorme consumo de combustible sea sostenible. Pero las perspectivas de sustituir el motor de combustión interna por centrales eléctricas más eficientes y limpias no son esperanzadoras. De hecho, un informe reciente (NRC, 2011) concluyó que “…el motor de combustión interna (ICE) será el motor principal dominante para los vehículos ligeros durante muchos años, probablemente décadas. Por lo tanto, es claramente importante realizar I+D para proporcionar una mejor comprensión de los procesos fundamentales que afectan a la eficiencia del motor y a la producción de emisiones indeseables.” Además, no existe una alternativa obvia al motor de combustión interna para los vehículos comerciales medianos y pesados, que representan una cuarta parte de todo el combustible utilizado (en su mayoría diésel).
Mejoras en el motor de combustión interna
Un motor de combustión interna (motor ICE o motor IC) es un motor térmico en el que la combustión de un combustible se produce con un oxidante (normalmente aire) en una cámara de combustión que forma parte integral del circuito de flujo de fluido de trabajo. En un motor de combustión interna, la expansión de los gases a alta temperatura y alta presión producidos por la combustión aplica una fuerza directa a algún componente del motor. La fuerza se aplica normalmente a los pistones (motor de pistón), a los álabes de la turbina (turbina de gas), a un rotor (motor Wankel) o a una tobera (motor de reacción). Esta fuerza mueve el componente a lo largo de una distancia, transformando la energía química en energía cinética que se utiliza para propulsar, mover o impulsar lo que sea que el motor esté unido. Esto sustituyó al motor de combustión externa para aplicaciones en las que el peso o el tamaño de un motor eran más importantes[1][2][3].
El primer motor de combustión interna con éxito comercial fue creado por Étienne Lenoir hacia 1860[4] y el primer motor de combustión interna moderno fue creado en 1876 por Nicolaus Otto (véase el motor Otto).
Efectos positivos del motor de combustión interna
El primer motor de ciclo de cuatro tiempos alimentado por gasolina se construyó en Alemania en 1876. En 1886, Carl Benz inició la primera producción comercial de vehículos con motor de combustión interna. En la década de 1890, los automóviles alcanzaron su fase moderna de desarrollo. De hecho, los modelos de esa década tuvieron tanto éxito que desde entonces no ha habido ningún cambio fundamental en los principios del motor del automóvil ordinario.
Sin embargo, el motor de combustión interna tardó varios años más en arrasar en el mercado americano. Las condiciones generales, como la extensión de la nación, la falta de carreteras decentes y el sistema de transporte urbano relativamente bien desarrollado, se opusieron durante un tiempo a la adopción de todos los vehículos de motor.
Sin embargo, la producción en masa de coches de gasolina introdujo en el mercado un vehículo de precio modesto, fácil de mantener, relativamente rápido y potente, capaz de recorrer largas distancias y alimentado por una fuente de energía barata, abundante y ampliamente disponible.
Antes de la era del Modelo T, los vehículos de gasolina tenían una dura competencia con los coches eléctricos y de vapor. De hecho, de los 4.200 coches construidos en Estados Unidos en 1900, sólo una cuarta parte empleaba motores de combustión interna. Y de los aproximadamente 8.000 automóviles que circulaban, la mayoría eran de vapor. El vapor ya se utilizaba en 1769 para propulsar un vehículo de carretera. El ingeniero del ejército francés Nicholas Joseph Cugnot diseñó un camión de tres ruedas para transportar artillería. La experimentación con vehículos de vapor comenzó en Estados Unidos en la década de 1780, principalmente en el noreste. Sin embargo, en el siglo XIX, la tecnología de los motores de vapor se centró más en las locomotoras que en los automóviles.
Documento de investigación sobre el motor de combustión interna
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