Motores de Aviación 1

Generalidades de motores apistón

1. Motores de Aviación
GENERALIDADES DE
MOTORES A PISTÓN
By Ccoyure Tito

2. 1.Tenerconocimientogeneraldelosmotoresdecombustiónexternaeinterna.
2.Realizarunrepasodeconocimientospreviosdefísicaytermodinámicaparaelmejor
entendimientodelprocesodecombustión.
3.Conocerlaspartesprincipalesdelmotorapistón.
OBJETIVOS

3. Motores de aviación
1.Lasaeronavesrequierenempujeparaproducirsuficientevelocidadparaquelasalas
proporcionensustentaciónysuperenelpesodelaaeronave.
2.Estafuerzapropulsivaprovienedeuntipoadecuadodemotortérmicodeaviación.

4. Tipos de Motores de aviación
TIPO DE MOTOR
MEDIODE
COMPRESIÓN
FLUIDO DE TRABAJO
DE MOTOR
FLUIDO DE
TRABAJO
PROPULSIVO
Turborreactor Compresor Aire y combustible
Gases de la
combustión
Turbohélice Compresor Aire y combustibleAireambiente
Turbofan Compresor Aire y combustible
Gases de la
combustión + Aire
ambiente
Ramjet Compresióndinámica
por alta velocidad
Aire y combustibleGases de la
combustión
Pulsorreactor Combustión Aire y combustible
Gases de la
combustión
Recíproco Pistones Aire y combustibleAireambiente
Cohete Combustión Oxidante y combustible
Gases de la
combustión

5. Tipos de motores de aviación
ACFTconvelocidades<250mph:MotorRecíproco,eseconómico,excelenteeficienciay
costorelativamentebajo.Siserequieremásaltitudsonusadoslosmotores
turbosupercargados(30,000ft),peroconsumemuchocombustible.
ACFTconvelocidadesde180a350mph:MotorTurbohélice,desarrollamáspotenciapor
libradepesoqueelmotorrecíproco,permitiendomayorcargadecombustibleopayload.
ACFTconvelocidadesde350mpha0.8-0.9Mach:MotoresTurbofanparaoperacionesde
aerolíneas.
ACFTconvelocidades>1Mach:MotoresTurbojetoTurbofandebajoíndicedederivación
conpost-combustión.

6. Motores de aviación
-Turbojet
-Turbopropeller
-Turboshaft
-Turbofan
-Ramjet
-Pulsejet
-Cohete
-Ciclo Otto (gasolineros de
encendido por chispa)
-Ciclo Diesel (petroleros de
encendido por compresión)
MOTORES DE
COMBUSTIÓN INTERNA
A REACCIÓN
RECÍPROCOS
AEROTÉRMICOS NO
AEROTÉRMICOS

7. 1er. Vuelo con motor a pistón
En1903serealizóelprimervueloimpulsadoconmotor,el“WrightFlyer”,voló37metrosen
12segundos.Elmotorteníaunapotenciade12HP,de4cilindrosenlínea,de3294cc.

8. Motores a vapor
Elmotoravaporesunmotordecombustiónexterna,elcualfue10%menoreficientemente
térmicamenteymuypesado.

9. Motores de Combustión interna
Haycuatrocategoríasdemotoresdecombustióninternaloscualessonusadosparaimpulsar
unahélicedeaviación(sistemamotopropulsor).
1.-Motordeencendidoporcompresión(MotorDiesel).

10. Motores de Combustión interna
2.-Motordeencendidoporchispade2Ty4T

11. Motores de Combustión interna
3.-MotorrotatorioWankel

12. Motor de combustión interna
4.-MotoresTurbohélice.

13. Motores a pistón de encendido por chispa
Estudiaremoselmotormásusadoenaviaciónligera,decuatrotiempos,deencendidopor
chispayalimentadocongasolina.ConocidotambiéncomoMotorrecíprocooalternativo.

14. Conceptos previos
FUERZA.-Esaquellamagnitudvectorialqueactúasobreuncuerpoelcualeslibrepara
moverse,causaqueéstesemuevaosedetenga,ocambiadedireccióndeuncuerpoen
movimiento.Susunidadesson:Newton,Kg-fuerzaolibras-fuerza.
????????????&#3627408518;&#3627408531;??????&#3627408514;=&#3627408526;&#3627408514;&#3627408532;&#3627408514;×&#3627408514;&#3627408516;&#3627408518;&#3627408525;&#3627408518;&#3627408531;&#3627408514;&#3627408516;&#3627408522;ó&#3627408527;

15. Conceptos previos
TRABAJOREALIZADO.-Eselproductodelafuerzayladistanciamovida(carrera)enla
direccióndelafuerzaaplicada.Lasunidadesson:Joulesolibras-pies.
??????&#3627408531;&#3627408514;&#3627408515;&#3627408514;&#3627408523;&#3627408528;&#3627408531;&#3627408518;&#3627408514;&#3627408525;&#3627408522;??????&#3627408514;&#3627408517;&#3627408528;=&#3627408519;??????&#3627408518;&#3627408531;??????&#3627408514;×&#3627408516;&#3627408514;&#3627408531;&#3627408531;&#3627408518;&#3627408531;&#3627408514;

16. Conceptos previos
ENERGÍA.-Eslacapacidaddeuncuerpopararealizartrabajo,sepresentadevariasformas.
CALORÍFICA SOLAR QUÍMICA
CINÉTICA POTENCIAL

17. Conceptos previos
POTENCIA.-Eslacapacidadderealizartrabajoporcadaunidaddetiempo.Susunidadesde
medidason:Watts(Joule/seg),libras-pie/minuto,HPoCV.

18. Conceptos previos
LEYDELACONSERVACIÓNDELAENERGÍA.-“Laenergíanosecreanisedestruye,sólose
transforma”.Enelmotorlaenergíacaloríficaenlacombustiónsetransformaeneléctrica,
mecánicayotrasformasderivadas.

19. Conceptos previos
LEYESDELMOVIMIENTODENEWTON
1.-LEYDELAINERCIA
2.-LEYDELAACELERACIÓN
3.-LEYDELAACCIÓN-REACCIÓN.

20. Conceptos previos
TERMODINÁMICA.-Eslaramadelafísicaqueestudialastransformacionesdelaenergíay
comoéstassepuedenconvertirentrabajoenunsistema.
LEYCERO.-Sidossistemasseparadosestánenelmismomomentoenequilibriotérmicocon
untercersistema,aquellosestánenequilibriotérmicounoconotro.
1era.LEY.-elcambiodelaenergíainternadeunsistemaesigualalcalorentregadoalsistema
menoseltrabajorealizadoporelsistema.

21. Conceptos previos
2da.LEY.-Esunprincipiogeneralqueimponerestriccionesaladireccióndelatransferencia
decalor,yalaeficienciaposibleenlosmotorestérmicos.Deestemodo,vamásalládelas
limitacionesimpuestasporlaprimeraleydelatermodinámica.

22. Conceptos previos
LEYDEBERNOULLI.-Lapresióntotalesconstanteyvienedadoporlasumadelapresión
estática(presión)ylapresióndinámica(velocidad)
CONVERGENTE DIVERGENTE
??????
??????=??????
??????+??????
??????

23. Conceptos previos
LEYGENERALDELOSGASES.-Losgasessonmoldeadosporelrecipientequeloscontiene.
Haytresvariablesporelcualsepuedenmedirlosgases:volumen,presiónytemperatura.

24. Conceptos previos
LALEYDEBOYLE(ISOTÉRMICO).-Enungasatemperaturaconstante,elvolumendeaquel
gasesinversamenteproporcionalasupresión.

25. Conceptos previos
LALEYDECHARLES(ISOBÁRICO).-Enungasapresiónconstante,suvolumenes
directamenteproporcionalasutemperaturaabsoluta.

26. Conceptos previos
LALEYDEGAYLUSSAC(ISOCÓRICO).-Enungasavolumenconstante,supresiónes
directamenteproporcionalasutemperaturaabsoluta.

27. Motores de Aviación.-Generalidades

28. Clasificación de Motores a Pistón
SEGÚNLADISPOSICIÓNDELOSCILINDROS:
•Lineales.
•HorizontalmenteOpuestos.
•EnV,W.
•Radiales.
SEGÚNELTIPODEENCENDIDO
•Porchispa.
•Porcompresión.
SEGÚNELCOMBUSTIBLEUSADO:
•Gasolineros.
•Petroleros.
SEGÚNELMODODEENFRIAMIENTO:
•Enfriadosporaire.
•EnfriadosporLíquido.

29. Según la disposición de cilindros
LINEALES
-Generalmentetienennúmeropardecilindros,pueden
serdeenfriamientoporlíquidooporaire.
-Siloscilindrosestánpordebajodelcigüeñalsellama
motorinvertido,ofreciendoventajasdelusodetrende
aterrizajemaspequeñoyunamayorvisibilidadalpiloto.
-Enmotoresmásgrandesesdifícilelenfriamiento
apropiadoporaire,esporelloqueseutilizasóloen
motoresdebajaymedianapotencia,enaeronaves
livianasantiguas.L-200.

30. Según la disposición de cilindros
HORIZONTALMENTE OPUESTOS (BOXER)
-Tienendoshilerasdecilindrosopuestosconelcigüeñal
enelcentro.
-Enaviaciónesusadopredominantementeelsistemade
enfriamientoporaire.
-Tieneunabajarelaciónpeso-potenciaysusiluetamás
estrechalohaceidealparainstalaciónenlasalas
(twin).
-Poseecaracterísticasdebajavibración.O-360.

31. Según la disposición de cilindros
EN “V”
-Loscilindrossondistribuidosendoshilerasenlínea
formandogeneralmenteunángulode60°.
-Lamayoríadelosmotorestienen12cilindrospudiendo
serrefrigeradosporaireoporlíquido.
-SondesignadosporunaVseguidadeldesplazamiento
delpistón.Porejemplo,V-1710.

32. Según la disposición de cilindros
RADIALES
-Consistedeunaomáshilerasdistribuidas
radialmenteauncigüeñalcentral.Estemotoresel
másfuerteyconfiable.
-Porcadahilerapuedetener3,5,7ó9cilindros.Han
habidomotoresde28a36cilindros.
-Suusoeslimitadoenlaactualidad.Ejemplo:R-3350

33. Diseño y construcción

34. Exploded view

35. Partes principales

36. Cárter (cranckase)
•Eslabasedelmotor,contienelosrodamientosdondeelcigüeñalgira.Debeserhermético
paraelaceitedelubricaciónysoportarvariosmecanismosinternosyexternos.
•Dasoportealoscilindrosyelmotoralaaeronave.
•Debeserrígidoyfuerteparaprevenirdesalineamientodelcigüeñalysusrodamientos.
•Aleaciónfundidaoforjadadealuminioporserlivianoyresistente.
•Estasujetoamuchasvariacionesdecargasmecánicasyfuerzas.
•Sedanmomentosdeflexiónporlasfuerzascentrifugaydeinerciadelcigüeñal.

37. Cigüeñal (Crankshaft)
Elcigüeñaleslacolumnavertebraldelmotor.Estasujetoalamayoríadefuerzas
desarrolladasporelmotor.
FUNCIÓN.-Transformaelmovimientorecíprocodelpistónybielaenmovimientorotacional
pararotacióndelahélice.Esunejecompuestodeunoomásmuñoneslocalizadosenpuntos
específicos.Estánconstruidosporforjadodeunaaleaciónmuyresistentedeacero-cromo-
níquel-molibdeno.
Rodajes
2 Crank throw = 1 carrera del pistón.

38. Biela (connecting rod)
Eselenlacequetransmitefuerzasentreelpistónyelcigüeñal.Debensersuficientemente
fuertesparapermanecerrígidosbajocargaysuficientementelivianosparareducirlas
fuerzasdeinerciaquesonproducidasenloscambiosdedirecciónencadaprocesodel
ciclodelmotor.
Haycuatrotipos:
-Bielasplanas.
-Bielasdebrazoyhorquilla.
-Bielasmaestrasyarticuladas.
-Bielasdivididas.

39. Biela (connecting rod)

40. Pistón
Esuncomponentecilíndricoquesemueverecíprocamentehaciaadelanteyhaciaatrás
dentrodeuncilindrodeacero.Actúacomounaparedmóvildentrodelacámarade
combustión.Transmitelafuerzadelaenergíacaloríficaconvertidaenmecánicahaciael
cigüeñalatravésdelabiela.

41. Pistón
Sonmaquinadosdealeacióndealuminioforjado.Poseeranurasenlasuperficieexternadonde
secolocanlosanillosyenlaparteinternatienealetasdeenfriamientoparamayor
transferenciadecaloralaceite.

42. Pin del Pistón
Esteelementouneelpistónylabiela,esmaquinadoenformadetubodealeaciónforjada
deaceroníquel.
Enmotoresmodernosesdeltipoflotante.Debesermantenidoensulugarpreviniendo
quelosextremosmarquenlasparedesdelcilindro.Unostaponesdealuminio
proporcionanunabuenasuperficiedecojinetecontralapareddelcilindro.

43. Anillos
Losanillosprevienenfugadelapresióndelosgasesdelacámaradecombustióny
reducenaunmínimoelfiltradodeaceiteenlacámaradecombustión.

44. Anillos
Losanillossonhechosdehierrofundidodealtogrado,peromasamenudodehierrogris
fundido,sonpartidosenunpunto.Enalgunosmotoreslosanillosdecompresiónsonde
acerocromoplateado.Haydetrestipos:decompresión,decontroldeaceiteyraspadores.

45. Cilindro
Eselcomponentedondesedesarrollala
potenciadelmotor,proporcionaunacámara
dondeserealizalacombustiónyalojaal
pistónylabiela.
Hay04factoresaserconsideradosenel
diseñoyconstrucción:
-Sersuficientementefuerteparamantener
laspresionesinternasdesarrolladas
durantelaoperacióndelmotor.
-Serconstruidosdeunmetallivianopara
disminuirelpesodelmotor.
-Tenerbuenaspropiedadesdeconducción
decalorparaeficienterefrigeración.
-Serfácilybaratodefabricar,inspeccionar
ymantener.
Lacabezaesdealeacióndealuminioyel
barrilesdeaceroinoxidable.

46. Cabeza del Cilindro
Poseeasientosyguíasdeválvulasdebronceoacero.Lacabezaesdealuminio
principalmentedebidoaqueesresistentealacorrosiónyaltetraetilodeplomodela
gasolina.

47. Numeración de Cilindros
Elextremodelejedelahéliceessiempreelfrenteyelextremoaccesorioeslaparte
posterior.Seasumelavistadesdeatrásparareferirseladoderechooizquierdo,tambiénlo
esparasentidoderotaciónyaseahorariooantihorario.Enmotoreshorizontalmente
opuestossecuentadeatráshaciaadelanteycruzadooviceversa,dependiendodel
fabricante.

48. Numeración de Cilindros
MotoresLycoming.-Secomienzaacontardesdeelcilindromáspegadoalahéliceyel
siguienteeselopuestodemaneracruzadahastaelextremoaccesorio.
MotoresContinental.-Secomienzadesdeelextremoaccesoriodelladoderechoyse
procedeenformacruzadahastaelextremofrontal.
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6

49. Motores de Aviación
By Ccoyure Tito