Apunamiento

[Titoloco]

Hace un tiempo se publico un post sobre el tema diesel o naftero.
Y se toco el tema del apunamiento o cual es el mejor motor en la altura, por eso les paso algo sobre el encendido con falta de aire......

El tema tiene varios aspectos, asi que tratare de ser lo mas suscinto posible:
a) La capacidad de generar potencia (o sea trabajo por unidad de tiempo)
esta determinada en un motor de combustion interna por su capacidad de quemar combustible por unidad de tiempo, pues no es mas que de este cambio de energia quimica en calorica y de esta en mecanica de donde salen los HP del motor.

b) No discutiremos aqui, pues no hace a la cuestion, si esa potencia sale de un torque mayor a pocas vueltas o de uno menor a mas vueltas. Eso seria tema para otro analisis.

c) Para poder quemar el dichoso combustible, debes aportarle 2 cosas:
1) Comburente, o sea el O2 del aire.
2) Un elemento de ignicion, sea chispa o un aire a gran temperatura.

d) Para poder aprovechar el resultado termico del quemado de ese combustible, necesitas convertirlo en una elevacion de temperatura, que a su vez generara una elevacion de presion, la que accionara sobre la cabeza del piston.

e) No da exactamente lo mismo cuando logras que esa sobrepresion accione sobre la cabeza del piston. Si logras que trabaje desde el comienzo de la carrera de expansion, obtenes mas trabajo (fuerza por distancia) que si lo obtenes sobre el final del recorrido descendente.

f) Es este factor y no como se cree generalmente la mayor masa del piston, lo que limita el numero de revoluciones al que puede girar un diesel.
En el naftero, que es un motor de explosion (combustion en tiempo tendiendo a cero) el combustible entra en la camara de combustion ya mezclado con el comburente, ademas, por ser volatil, ya esta parcialmente gasificado por el calor recibido del multiple de admision y la tapa de cilindros, por lo que, en el momento mas adecuado, con el disparo de la chispa, logras su combustion casi instantanea.

Con la baja de la presion atmosferica causada por la altura, lo unico que perdes es masa de aire por cada ciclo, por lo que podes quemar proporcionalmente menor masa de combustible.

En el diesel, el aire penetra sin combustible en la camara de combustion, alli le inyectas el combustible pulverizado, mas no gasificado por 2 razones:
1) Por falta de tiempo y aporte de calor.
2) Por su menor volatilidad.

Asi es que, el diesel es un motor de combustion, o sea que las microgotitas de gasoil tardaran un tiempo en entrar totalmente a la camara y luego quemarse, durante el cual el piston va bajando, por lo cual, las ultimas en quemarse generan mucho menos trabajo que las primeras.

Al bajar la presion atmosferica, al igual que en el naftero, disminuye la masa de aire que ingresa en la camara y por lo tanto la masa proporcional de combustible que puede quemarse.
Pero en el diesel pasa algo mas: El factor desencadenante de la ignicion (que en el naftero es la chispa), en el diesel es la sobretemperatura generada por la compresion del aire.

Pero he aqui que te pasan 3 cosas:
a) Tenes menos aire.
b) Que ingresa con una presion inicial menor
c) Y a una temperatura inicial menor (Segunda consecuencia de la altura) por lo cual, el comienzo de la generacion del frente de llama es mucho mas lento. Las primeras gotas de gasoil deben terminar de aportar el calor para encender a las ultimas y estas, se encienden muy tarde para ser de utilidad.

Consecuencia: Black smoke, o sea, carbono no quemado, o sea falta de generacion de energia quimica!!!!!!!!!! En un caso extremo, el diesel dejara directamente de funcionar antes que el naftero.

Otros factores:
a) Por el proceso inverso, es por eso que los diesel obtienen mucho mas de la adicion de un turbo que los nafteros. Pues el naftero solo obtiene una mayor masa de aire, que le permite quemas mas combustible, mientras que en el diesel, influyen los mismos factores extra que en la altura, pero esta vez para bien.

b) Otro factor a tener en cuenta, es la mayor masa de aire que el diesel debe mover.
Segun el teorema de Bernoulli, por mero efecto de succion no podes acelerar mas una masa de aire que la velocidad del sonido. En otras palabras, en el punto mas estrecho del conducto de admision (generalmente la valvula) el aire no puede circular a una velocidad mayor que la del sonido. En un naftero, por la menor masa a mover, te podes mantener bastante lejos de esta condicion con conductos y valvulas mas o menos estrechos.
En el diesel, todo debe ser mas grande y cuando se analiza el movimiento pulsante de la columna de aire en su ingreso por el sistema de admision, se comprueba que entran mas facilmente muchos pulsos cortos de poca masa individual, que unos pocos largos de gran masa.
Esto tiene una comprobacion empirica que seguramente recordaras: Te acordas cuando a los autos de Turismo Carretera les ponian los carburadores sobre unos tubos largos que salian por el capot?
Precisamente, era para aprovechar el efecto de arrastre que genera la corriente pulsante de aire entrando a un motor de 6 cilindros a 8000 rpm.

c) Por ultimo, para agotar las ramificaciones de este tema, aqui encontras las razones de la gran mejora de potencia especifica y del mayor numero de RPM a que giran los diesel modernos (common rail): Es tambien demostrable, que la pulverizacion de un liquido depende de la presion del mismo. A poca presion tenes pocas gotas grandes, a mayor presion, obtenes muchas gotas chicas. En los sistemas modernos, la presion de inyeccion es mucho mayor que en las viejas bombas mecanicas, por lo que las gotitas mas chicas de gasoil se queman mas rapida y completamente, dando como resultado la capacidad de girar a mas revoluciones, mayor potencia y mejor economia, pues quemandose antes, trabajan mas.

d) No debe caerse tampoco, en el comun error de asociar la mayor relacion de compresion del Diesel, que no es mas que una relacion de volumenes, con la formula del rendimiento de las maquinas termicas, en que se demuestra que el mismo resulta proporcional al salto de presiones. Pero la presion que debe considerarse en dicha formula, es la que se llama presion media efectiva, o sea la presion promedio que actua sobre la superficie del piston durante su carrera activa. Esto esta mucho mas relacionado con la presion a la que llega la mezcla luego de que se quema y no con la presion inicial a la que la comprimiste.
Ademas, no debes dejar de tener en cuenta que el trabajo de compresion, es un trabajo negativo dentro del ciclo. O sea que mientras que un piston (o pistones) es empujado hacia abajo en su carrera activa, parte de la energia generada debe consumirse en empujar hacia arriba al piston (o pistones) que estan comprimiendo aire. Cuanto mas aire tenes que comprimir y a mas presion, es mayor la energia gastada en este trabajo interno del ciclo y que por lo tanto no es una resultante activa del mismo.

Espero que esta explicacion sea lo suficientemente clara para entender porque el Naftero pierde menos potencia en la altura que el Diesel.

[Federico Fuentes]

Impresionante explicación Tito, ahora me surgen 2 preguntas, 1) o te pusiste a estudiar, o 2) estudiaste la explicación de Andrés G. de Mesopotamia,

Igualmente ambas están muy buenas y son clarísimas al respecto.

Un abrazo, el Copi, y te hacía en Pehuenia.

[Manu]

o 2) estudiaste la explicación de Andrés G. de Mesopotamia,

Uh Tito!! El Copi te tiró en la cámara de combustión con alta presión y te mandó una chispa sin piedad JUAJUAJUA!!!

Muy bueno el artículo, sin importar de donde haya salido
Es muy claro y preciso.

Abrazo. J.M.

[Ermitaño]

mUY MUY BUENA EXPLICACION, CLARISIMA!!!

sALUDOS

[Titoloco]

El texto lo transcribio Andresito hace un año en el foro de Buenos Aires y me parecio piola recordarla. Hay otra mas antigua que todavia no puedo encontrar, era un poco mas tecnica, con formulas y todo.

[Federico Fuentes]

Cieeeeerto, fue en el de BsAs4x4, estuvo bueno ese debate.
Lo hice con onda Tito, para ver si saltabas con algún cruce a la tibia, :biggthumpup: .
Si alguno quisiera profundizar o ver opiniones que se hayan vertido del tema, y algunas otras yerbas, en www.bsas4x4.com.ar se han volcado opiniones más que interesantes.

Tito, como siempre un Lord pero vasco.

Saludos, el Copi.