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RELACIÓN DE COMPRESIÓN - Definición - Significado

29/04/2011
En un motor volumétrico alternativo, la relación entre las presiones final e inicial en la fase de compresión es función de diferentes variables y, en primer lugar, de la relación geométrica de compresión. Ésta se define como la relación entre los volúmenes máximo (pistón en el PMI) y mínimo (pistón en el PMS) del cilindro.
Dado que el rendimiento del ciclo termodi-námico aumenta al incrementarse la diferencia de presión entre las dos transformaciones adiabáticas (compresión y expansión), es indispensable que la presión máxima del ciclo sea lo más elevada posible, compatible con las características estructurales del motor y de combustión del carburante. Para obtener este resultado se tiende a construir motores con relación de compresión geométrica lo más elevada posible, de manera que la presión efectiva en cuanto a la compresión sea muy próxima a la máxima soportable por el tipo de carburante empleado y por la forma de la cámara de combustión.
La relación de compresión efectiva, es decir, la relación entre las presiones final e inicial del fluido en el interior del cilindro durante la fase de compresión, no corresponde exactamente a la relación entre el volumen máximo y mínimo, puesto que, al principio de la carrera de compresión, el cilindro no permanece estanco por el retraso del cierre de la válvula de admisión (en los motores de 4 tiempos) o por la existencia de las lumbreras de barrido y de escape (en los motores de 2 tiempos). A propósito de estos últimos, conviene tener en cuenta que algunos constructores, especialmente las marcas japonesas, declaran la relación de compresión geométrica calculada a partir de la posición del pistón en la que se encuentran completamente cerradas todas las válvulas y lumbreras de escape; lógicamente, dicho valor es mucho más bajo que el convencional.
Desde el punto de vista estructural y práctico, los valores de compresión óptimos en un motor dependen de las siguientes características:
- ciclo de funcionamiento, o sea si es de encendido por chispa (ciclo de Otto) o de encendido por compresión (ciclo de Diesel);
- características del combustible, especialmente la velocidad de combustión y las características de resistencia a la detonación (número de octano);
- tipo y forma de la cámara de combustión que determinan la exigencia de octanaje del motor;
- velocidad de rotación del motor;
- velocidad del pistón.
La relación de compresión en los motores de los coches con ciclo de Otto, con valores de 3:1 y 4:1 a principios de siglo, con el paso de los años ha experimentado un continuo incremento hasta alcanzar valores de 8:1 y 9:1 para los motores de serie y de 12:1 y superiores para las versiones especialmente rápidas; las dificultades que se oponen a compresiones mayores consisten, además de las características de los combustibles, en las que aparecen al construir cámaras de combustión de volumen reducido con espacio suficiente para la apertura de las válvulas y con forma termodinámica eficiente. Además, es necesario tener en cuenta que el rendimiento térmico del ciclo es máximo para valores de la relación de compresión alrededor de 15:1 a 16:1; no obstante, el incremento del rendimiento para compresiones superiores a 10 es muy reducido, mientras que aumentan notablemente las solicitaciones ejercidas sobre el mecanismo de biela-manivela, los riesgos de detonación y las dificultades geométricas y dimensionales en el diseño de las cámaras de combustión, de manera que no es conveniente crear valores muy elevados.

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