– Similar o mejor rendimiento respecto a los combustibles convencionales.
5. ENERGÍA Y POTENCIA
La energía es la capacidad de producir trabajo. La energía se puede presentar como energía mecánica, energía potencial, energía cinética, energía eléctrica, o incluso energía calorífica.
La potencia es la energía generada, producida o perdida en un determinado tiempo. Algunas formas de expresar la energía son:
| E = m.v2/2 | energía cinética o de movimiento, donde “v” es la velocidad del cuerpo de masa “m” |
| E = m.g.h | energía potencial, donde “h” es la altura relativa del cuerpo de masa “m” con una gravedad “g” |
| E = V·i·t | energía eléctrica, donde “V” es el voltaje, “i” la corriente y “t” el tiempo |
5.1 Energía mecánica
La energía mecánica es aquella producto de la suma de las energías potencial y cinética de un sistema.
La energía mecánica se presenta al levantar un peso a una determinada altura, o empujar un objeto en rozamiento a una distancia determinada y a una velocidad constante.
La expresión de energía mecánica será:
| E = T.n.t | donde “T” es el torque, “n” la velocidad angular del eje de accionamiento, y “t” el tiempo |
| E = F.d | donde “F” es la fuerza de accionamiento y “d” la distancia recorrida |
5.2 Energía eléctrica
La energía eléctrica es aquella que resulta de la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos o polos, de tal manera que la carga eléctrica se transporta o fluye a través de un conductor, corriente que determina un trabajo que puede ser aprovechado o transformado en otro tipo de energía.
5.3 Energía térmica
La energía térmica es la energía interna o movimiento de las partículas de un cuerpo a una temperatura determinada. La transferencia de la energía interna se da por medio del flujo de calor. Asimismo, los cuerpos pueden recibir energía interna por radiación, convección o conducción directa. Si la transferencia de energía es a temperatura constante, entonces se tendrá un cambio de estado de la materia o calor latente.
Algunas formas de expresar la energía térmica son:
Energía sensible:
| E= m.ce.∆T | “m”, masa; “ce”, calor específico; “∆T”, diferencia de temperatura |
Energía latente:
| E=m.CL | “m”, masa; “CL”, calor latente |
5.4 Diferentes tipos de potencia
La potencia es la división del trabajo entre el tiempo como definición general, y se puede determinar como la fuerza por la velocidad o el torque por la velocidad angular para el caso de motores de combustión interna, o el voltaje por la corriente para el caso de los motores eléctricos, entre otros.
6. TECNOLOGÍA AUTOMOTRIZ
Los motores de combustión interna son los equipos térmicos que generan el movimiento dinámico de la tecnología automotriz. El término “automotriz” puede referirse a autos, camiones, buses, lanchas o yates con motores fuera de borda, y motores de avión. Cabe resaltar que el uso de motores de combustión interna también se aplica a grupos electrógenos o grupos estacionarios de generación de corriente eléctrica.
6.1 Generalidades de los motores de combustión interna y combustibles
Los motores de combustión interna son máquinas térmicas que utilizan la energía del combustible transformándola en trabajo mecánico giratorio.
A través del tiempo se han desarrollado diferentes máquinas y motores tanto de combustión interna como de combustión externa, de acuerdo con las diferentes necesidades y condiciones de utilización.
Se cuenta con motores de combustión externa, como la máquina de vapor o los calderos, donde la energía de calor es exterior al mecanismo de funcionamiento. En los motores de combustión interna, la energía térmica se encuentra en la cámara de combustión de la máquina. Los equipos más relevantes en este campo son los motores Otto y los motores Diésel.
6.2 Principio de funcionamiento de un motor de combustión interna
Un motor de combustión interna para su funcionamiento necesita de un combustible gaseoso o líquido vaporizado, de tal manera que se producirá una explosión dentro de su cámara de combustión, y finalmente, a través de un sistema de mecanismo mecánico, se transforma dicha explosión en trabajo mecánico giratorio.
Los dos ciclos termodinámicos más importantes de los motores de combustión interna son el ciclo Otto y el ciclo Diésel. El primero puede usar como combustible gasolina, GLP, gas natural, o inclusive alcohol o mezclas. El ciclo Diésel puede usar como combustible petróleo diésel, biodiésel, o mezcla.
6.3 Consumo de combustible y consumo específico de combustible
Se han tomado datos experimentales del consumo de combustible para un motor Diésel y un motor a gasolina en función del régimen o rpm del eje cigüeñal del motor. El consumo de combustible tiene un incremento parabólico con las rpm del motor, partiendo de un valor inicial que corresponde al consumo de combustible en mínimas revoluciones, para vencer las pérdidas propias de cada motor.
Los valores de referencia para un motor a gasolina son 0,7 kg/h de combustible a 800 rpm. El motor tiene una cilindrada de 1400 cm3. Y los valores de referencia para un motor Diésel son 0,5 kg/h de combustible a 800 rpm y 1900 cm3 de cilindrada. En ambos casos se trabajó sin carga, es decir, el motor solo vencía la resistencia del freno dinamométrico. Dicha resistencia es de un Nm de torque, según la curva de error del freno empleado.
El consumo específico de combustible indica la relación entre el consumo de combustible y la potencia para un determinado régimen o velocidad angular. Según este criterio, el parámetro de consumo específico de combustible tiende a subir parabólicamente con el aumento de las rpm, y alrededor de las 2500 rpm la curva alcanza su valor mínimo, para luego, a 3000 rpm, iniciar su ascenso parabólico. Este resultado es razonable, pues a altas revoluciones el consumo de combustible crece con tendencia cuadrática.