1.2.3 NAVEGACIÓN MODERNA
Existe un documento de 1695 en el Archivo de Simancas en el cual hay constancia de una tentativa de 1543 por parte Blasco de Garay de propulsar la galera "Trinidad", de 200 toneladas de desplazamiento, por medio de seis ruedas de palas movidas mediante una máquina de vapor. Sin embargo esta propuesta no obtuvo el apoyo financiero de la corona, y quedó relegada al olvido y hasta finales del siglo XVIII no existieron máquinas de vapor fiables y eficientes cuando se realizaron las primeras tentativas serias de propulsión naval por medio del vapor.
En 1707 Denis Papin diseñó un barco, movido por la fuerza del vapor, con la intención de realizar la travesía desde Kassel, a orillas de del Fulda, hasta Londres. En 1765 James Watt convirtió el concepto preexistente de la máquina de vapor atribuido usualmente a Thomas Newcomen, en un invento realmente eficaz, gracias a la incorporación del condensador externo. A partir de este momento se suceden las tentativas de conseguir aplicar la máquina de vapor como fuerza motriz de todos los medios de transporte y en particular el más avanzado de la época: el barco.
En 1783 Claude François Jouffroy d'Abbans, Marqués de Jouffroy d'Abbans, dota el "Pyroscaphe" un barco vapor de 45 metros de longitud, con ruedas con el que logra remontar la corriente del río Saona, desde Lyon a Santa Bárbara. No obstante, su condición noble le obliga a emigrar al estallar la Revolución francesa y finalmente murió arruinado en 1832.
En 1797 John Fitch realiza un intento de barco de vapor que ha de abandonar por falta de apoyo financiero.
En 1804 John Stevens desarrolla la aplicación de la máquina de vapor a una transmisión con hélices, teniendo claro que el futuro de la propulsión naval mecánica pasa por la utilización de éstas en lugar de las ruedas de paletas.
A finales de 1803, Robert Fulton lanzó al Sena un barco cuyo propulsor era una rueda con paletas, movida por una máquina de vapor, fue mal acogido en Francia, y Fulton prosiguió sus experimentos en Estados Unidos, en 1807 bota su vapor "Clermont". Fulton recorrió en él los 240 km que separan Nueva York de Albany surcando el río Hudson. Con este mismo barco, se establecería el primer servicio regular a vapor. Este vapor llevaba unas ruedas con paletas a ambos lados del casco, diseño que durante un tiempo se extendió mucho. A estos buques se les conocería como "vapor de ruedas" y muchos llevaban mástiles con velas al mismo tiempo. Este tipo de barco de vapor tendría mucho éxito en la navegación fluvial, ya que necesitaban poco calado, aunque como inconveniente aumentan de forma considerable la anchura de los barocs, ejemplos de este tipo de nave son los famosos vapores de ruedas que circularon por el Misisipí, ejemplos de este tipo de vapor en España fueron el vapor de ruedas Colón, el Pizarro y el Blasco de Garay.
En 1824 Sadi Carnot publica sus trabajos sobre el segundo principio de la termodinámica lo que supone el despegue definitivo de la propulsión a vapor.
1.2.4 NAVEGACIÓN CONTEMPORÁNEA
El siglo XX
Uno de los avances tecnológicos producidos a finales del siglo XIX fue el desarrollo de la turbina compuesta de vapor, inventada por el británico Charles A. Parsons y adaptada para su uso naval en 1897. En 1903, el Wandal, un paquebote del Volga, fue el primer buque propulsado por un motor diesel.
El barco danés Selandia, que entró en servicio en 1912, fue el primer buque marítimo de motor.
Después de la I Guerra Mundial se efectuaron avances significativos, especialmente en el perfeccionamiento de la propulsión turboeléctrica. Durante la II Guerra Mundial, la soldadura sustituyó a los remaches en la construcción naval.
El 22 de mayo de 1958 comenzó en Camden (Nueva Jersey) la construcción del primer barco de propulsión nuclear para pasajeros y carga, el Savannah, que fue botado en 1960. En 1962 fue vendido a una empresa privada para su uso comercial experimental, pero resultó un fracaso financiero
Rutas comerciales
La mayoría de los barcos utiliza un número relativamente pequeño de rutas océanicas principales: la del Atlántico Norte, entre Europa y el este de América del Norte; la ruta del Mediterráneo a Asia, a través del canal de Suez; la ruta del canal de Panamá, que une Europa y la costa oriental de América con las costas occidentales de América y con Asia; la ruta surafricana, que une Europa y América con África; la ruta americana, entre Europa y América del Norte y América del Sur; la ruta del Pacífico Norte, que une el oeste de América con Australia, Nueva Zelanda, Indonesia y el sur de Asia. La antigua ruta del cabo de Buena Esperanza, descubierta por el portugués Vasco da Gama y acortada con la apertura del canal de Suez, ha vuelto a ser usada por los petroleros gigantes que viajan del golfo Pérsico a Europa y América. Muchas rutas más cortas, algunas de ellas costeras, también son muy transitadas.
Navegación costera
Técnicamente, la navegación costera es la realizada a menos de 20 millas de la costa; en la práctica, sin embargo, las rutas de navegación se extienden a una distancia mayor por razones de economía y seguridad. Según la restricción conocida como cabotaje, muchos países sólo permiten el comercio costero a los barcos de bandera propia. En varios países europeos pequeños no se aplica esta restricción y son frecuentes los viajes cortos internacionales. Una característica especial de la navegación costera en Estados Unidos es el comercio entre la costa del Pacífico y las costas del Atlántico y del golfo de Florida. Los barcos dedicados a ese comercio navegan por alta mar y utilizan el canal de Panamá; sin embargo, están cubiertos por las leyes de cabotaje. En la navegación costera y de distancias cortas se utilizan frecuentemente barcos especiales, como transbordadores de automóviles o de trenes.
2.1 EVOLUCIÓN
Un barco o barca es cualquier construcción cóncava y fusiforme, de madera, metal u otro material, capaz de flotar en el agua y que se utiliza como medio de transporte. Barco, por consiguiente, es un término genérico con el que podemos referirnos tanto a una ligera canoa como a un imponente portaaviones. No obstante, siendo estrictos con esta definición, una balsa formada con maderos o troncos unidos no se considera una embarcación (es una plataforma flotante). Aquellos barcos con una o varias cubiertas, cuyo tamaño, solidez o fuerza es adecuado para actividades marítimas importantes, reciben el nombre de buques.
2.1.1 EMBARCACIÓN PRIMITIVA
Después de que el hombre descubriese que su cuerpo se sostenía sobre un tronco, se le ocurrió unir dos o más troncos para formar una balsa como transporte. Podemos decir que la primera embarcación propiamente dicha fue la canoa. De debe al la Edad de Piedra, y la construían ahuecando un tronco y como medio de impulso se usaban remos cortos. Después se recubrieron de tejidos impermeables y tras esto se construyeron utilizando planchas de madera, atadas o cosidas entre sí, o sujetas con clavijas a una armadura interna. Pronto fue descubierto que si se les ponían velas a los barcos, éstos se movían más rápido impulsados por el viento. Estas velas probablemente en un principio eran de juncos entretejidos o pieles. Los egipcios fueron los primeros constructores de barcos de los que se tiene noticia. Hace al menos cinco mil años que los fabricaban para navegar por el Nilo y más tarde por el Mediterráneo.
Otro pueblo de gran importancia fueron los fenicios, grandes mercaderes colonizadores. Exploraron la cuenca mediterránea occidental, llegaron a las islas británicas y quizá navegaron alrededor de Africa. Los mástiles de sus naves se hacían con cedros del Líbano. Los costados, muy altos, tenían dos hileras de remos a cada lado, por ello recibieron el nombre de birrenes. Además también tal vez inventaron la trirreme, con tres hileras de remos. Fueron los griegos quienes la desarrollaron. Tenía una vela cuadrada de tejido o cuero; pero sobre todo en los combates, se fiaban de los remos. Algunas tenían ciento sesenta bogadores. Los buques mercantes griegos, más grandes y anchos que los de guerra, empleaban mucho más las velas que los remos.
2.1.2 EMBARCACIÓN MODERNA
Durante los siglos XV y XVI aparecieron muchos tipos de naves: carracas, carabelas, pinazas, saicas, galeones, etc. El uso de la brújula se generalizó y posibilitó los viajes cada vez más largos. Se construyeron buques de unas mil toneladas. Pero eran sorprendentemente pequeños los que ocupaban los exploradores.
Dos innovaciones revolucionaron el diseño de los barcos: la propulsión por vapor y la construcción con hierro. En 1860 los vapores de cascos metálicos ganaban rápidamente terreno a los veleros de madera.
El casco de hierro: Ya en 1777 los constructores de naves habían probado los cascos de hierro. Se creyó que flotarían. Hubo quejas de sus efectos en la brújula, lo que era cierto, porque el hierro desviaba su aguja del verdadero norte. La dificultad se superó en la década de 1830 cuando los navegantes idearon la forma de corregir el error del compás.
Los trasatlánticos anteriores eran, en realidad veleros a los que se habían adicionado motores de vapor. No pasaría mucho tiempo antes de que se construyera un vapor auténtico. La quilla del barco en cuestión -el Great Western, vapor de ruedas de paletas de sesenta y seis metros de eslora – se colocó en Inglaterra a fines de la década de 1830. Lo diseñó el ingeniero Isambard K. Brunel. En 1838 el Great Western entró en el puerto de Nueva York con ciento cincuenta y dos pasajeros a los catorce días de haber zarpado de Bristol (Inglaterra). Su velocidad media fue de ocho nudos.
No había sido el primer vapor en cruzar el Atlántico. La víspera de su llegada, uno más pequeño, el Sirius, había aparecido en el mismo puerto. Había zarpado antes que el Grear Western, y tardó dieciocho días en llegar desde Irlanda.
2.1.2.1 TIPOS DE EMBARCACIONES
-BARCOS COMERCIANTES
+BUQUE DE CARGA GENERAL
El buque de carga general se ha adaptado con sus bodegas a productos forestales, siderúrgicos o cargas masivas que hace antieconómico el empleo de contenedores.
Se transporta carga de todo tipo, generalmente paletizada, también pueden llevar contenedores sobre cubierta.
En la actualidad las bodegas de los buques de carga general tiende a construirse de forma prismática para facilitar las operaciones de carga , descarga y estiba eliminando los espacios fuera de boca escotilla que retrasan la operación de arrumaje y trincado.
+PETROLERO
El superpetrolero AbQaiq puede transportar hasta 2 millones de barriles de crudo a bordo.
Un petrolero es un barco diseñado para el transporte de crudo o productos derivados del petróleo. Actualmente casi todos los petroleros en construcción son del tipo de doble casco en detrimento de los más antiguos diseños de un solo casco (monocasco) debido a que son menos sensibles a sufrir daños y provocar vertidos en accidentes de colisión con otros buques o embarrancamiento.
A partir de este tipo de barcos, surgió el superpetrolero, de mayor capacidad de carga, y destinado al transporte de crudo desde Medio Oriente alrededor del Cuerno de África. El superpetrolero Knock Nevis es la embarcación más grande del mundo
+BUQUE DE CARGA
Un buque de carga es cualquier tipo de nave o barco utilizados para transportar mercancías, bienes y materiales desde un puerto a otro. Otros nombres por los que se conoce a este tipo de barco son navío cargo, navío de comercio o sencillamente carguero. En otras lenguas, como por ejemplo en inglés, se designa con la palabra «cargo» tanto al navío como a la carga que transporta. En Melanesia y Polinesia, la llegada de los navíos europeos dio lugar a los llamados cultos cargo.
Miles de buques de carga atraviesan los mares y océanos del mundo cada año y soportan el peso de la mayor parte del comercio internacional. Los buques de carga normalmente están diseñados específicamente para esa tarea, y están equipados con grúas u otros mecanismos para facilitar la carga y descarga. Pueden ser de muy diversos tamaños. En la actualidad suelen estar construidos de acero, y salvo algunas excepciones su vida media es de entre 25 y 30 años antes de ser desmantelados.
-BARCOS RECREATIVOS Y TURÍSTICOS
+BARCO DE PASAJEROS
Barco de pasajeros es la nave específicamente diseñada para el transporte, generalmente colectivo, de pasajeros. Según la duración del viaje y el propósito general para el que es construido, el barco puede tener muchas instalaciones, llegando a los grandes barcos de crucero.
Su historia se remonta miles de años en la antigüedad, pero no fue sino hasta comienzos del siglo 20 cuando inició la llamada era dorada de los trasatlánticos, con la construcción de los barcos Lusitania y mauretania, que impusieron nuevos estándares debido a su tamaño, el lujo de los interiores y su velocidad, y la inclusión de nuevas tecnologías, como energia y luz eléctrica.
+FERRY –CRUCERO
Un Ferry-crucero es un navío que combina las características de un crucero de placer y un Ro-Ro. Muchas personas viajan en estos barcos para tener una experiencia de crucero, estando unas cuantas horas en el puerto de destino, mientras que otros los usan conmo medios de transporte.
El tráfico de ferry-cruceros está mayormente concentrado en los mares de Europa del Norte, especialmente en el Mar Báltico y el Mar del Norte. Además, barcos similares cruzan el Canal de la Mancha, como también el Mar de Irlanda, el Mediterráneo, y el Atlántico Norte. Algunos ferry-cruceros también circulan en China y Australia.
+YATE
Un Yate (del holandés Jacht) es una embarcación de recreo, es decir, para el uso y disfrute únicamente lúdico, construida respetando el principio de Arquímedes para mantenerse en la superficie del agua. Su propulsión puede ser:
A motor, con uno o varios motores que pueden ser fueraborda o integrados en el casco de la nave.
A vela. Realmente, el término Yate se puede aplicar a cualquier embarcación de recreo, pero se utiliza específicamente para referirse a las embarcaciones de recreo de más categoría. Es decir, aquellas de mayor eslora, mayor potencial deportivo (cruceros de regata), o mayores prestaciones en cuanto a cabinas, cubiertas, y elementos accesorios.
-BARCOS DE GUERRA
+CRUCEROS
Un crucero es un buque de guerra, aunque —dependiendo del contexto— el término puede hacer referencia a un viaje de placer en un barco de lujo.
Actualmente es el buque de mayor tamaño disponible en las armadas modernas (exceptuando los portaaviones), con desplazamientos de 10.000
+PORTAAVIONES
Un portaaviones es un buque de guerra capaz de transportar y operar aviones, que sirve como base móvil para aviones de combate o reconocimiento.
Durante la Primera Guerra Mundial algunas de las grandes potencias comprendieron la importancia estratégica de disponer de aviación embarcada para enfrentarse a conflictos en territorios alejados del territorio nacional o en territorios nacionales de ultramar en los que no era posible disponer de medios aéreos de importancia por motivos económicos o logísticos.
+CAÑONERO
Un cañonero es un barco que lleva uno o más cañones. El término es algo amplio, y la connotación generalmente ha cambiado con el curso de los años.
En la época de la vela, un cañonero era un pequeño buque generalmente de cubierta (barco) corrida que llevaba un solo cañón. Un cañonero podría llevar uno o dos mástiles o ser accionados únicamente a remo. Algunos tipos de cañoneros llevaron dos cañones, o bien montaron un número de cañones giratorios en los pasamanos. Las ventajas sobre este tipo de cañonero eran que él de un solo cañón, este podía ser más pesado (por ejemplo un 32 libras) y que el barco podía maniobrar en aguas poco profundas, donde resultaba difícil la navegación para naves más grandes.
Una sola andanada de una fragata demolería a un cañonero, pero una fragata que hiciera frente a media docena de cañoneros en un estuario probablemente sería dañada de seriedad antes de que pudiera hundirlos a todos.
2.1.3 ESTRUCTURAS
2.1.3.1 PARTES DE UN BUQUE
Descripción del casco
Partes básicas de una embarcación. 1. Proa. 2. Bulbo de Proa. 3. Ancla. 4 Costado de Babor. 5. Hélice. 6. Popa. 7. Chimenea. 8. Superestructura. 9. Cubierta.
Un buque para poder navegar debe poseer flotabilidad lo cual exige que su estructura sea impermeable al agua y resistente para soportar los esfuerzos a que estará sometida, lo que le proporciona esta impermeabilidad y resistencia es la calidad y forma de su casco.
Casco: es el envoltorio impermeable de la nave. Debe tener una forma tal que favorezca su velocidad y le proporcione las mejores cualidades marineras para la navegación. La proa es la parte anterior del casco y la popa la parte posterior. Estribor y babor son respectivamente, las partes derecha e izquierda del buque suponiendo al observador mirando hacia la proa.
Cuaderna maestra: es la sección vertical transversal del casco de área máxima.
Cuadernas: son las piezas curvas que se afirman a la quilla en forma perpendicular a esta. Sirven para dar forma al buque y sostener los forros.
Línea de flotación: intersección del plano de nivel libre del agua con la superficie exterior del casco.
Obra viva: es la parte sumergida del casco.
Obra muerta: es la parte emergente del casco y cuyas superficies laterales se llaman costados.
Quilla: pieza longitudinal que corre de proa a popa en la parte más baja del buque, sirviendo de ligazón entre las cuadernas.
Roda y codaste: piezas fundidas que en prolongación de la quilla forman los extremos del buque a proa y a popa respectivamente.
Forro exterior: es la parte exterior del casco, formado por tablones o planchas, según el buque seade madera o hierro.
Calafatear: es la operación de impermeabilizar o hacer estanco el casco.
Cubiertas: son las superficies horizontales que dividen el interior del buque en el sentido de su altura.
Baos: son piezas transversales que complementan las cuadernas y sirven para sostener a las cubiertas.
Castillo: es la superestructura de proa.
Combés: es la superestructura que se encuentra en el centro del buque.
Alcázar: la superestructura que se encuentra en la popa.
Bodega: espacio interior de una nave, bajo la cubierta principal.
Sentina: zona más baja de la bodega donde llegan las aguas que puedan haber penetrado en ella.
Escotilla: aberturas practicadas en las cubiertas, que sirven para comunicarlas y dar paso a la luz y al aire.
Brazola: brocal que rodea a la escotilla para impedir la caída de agua y objetos al interior del buque.
Fogonaduras: son las aberturas de las cubiertas por donde atraviesan los palos.
Puntales: son los refuerzos de los baos en sentido vertical.
Mamparos: longitudinales o transversales, subdividen el casco en varios compartimientos, aumentando su rigidez y resistencia.
Mamparo estanco: aquellos que se cierran herméticamente, mediante puertas estancas, que impiden que el agua se comunique entre ellos en caso de avería.
Doble fondo: consiste en colocar un segundo forro interior entre las cuadernas, dividiendo en celdas el fondo de la nave.
Coferdams: empleados en los buques de guerra. Son especies de largos cajones que protegen el casco en caso de una vía de agua.
Escobenes: agujeros practicados en la roda que permiten el paso de la cadena del ancla.
Ancla: elemento que, lanzado al fondo del mar, se agarra en él gracias a sus uñas, manteniendo la nave fija en su lugar de fondeo.
Cabrestante: maquinaria que sirve para izar la cadena del ancla y trabajar con los cabos de a bordo. Ejerce grandes esfuerzos.
Bita: columnas de hierro firmes a la cubierta donde se toman vuelta los cabos, alambres y cadenas que que se utilizan a bordo.
Lados
Proa Parte delantera.
Popa Parte trasera.
Estribor Lado derecho mirando de popa hacia proa.
Babor Lado izquierdo mirando de popa hacia proa.
A. MOTORES DE VIENTO
Un motor de viento que es propulsado por el impacto del viento contra un rotor del impeledor que viaje en la misma dirección que abarcar próximo del viento:
a. una unidad que abarca un par de los rotores del impeledor que tienen paletas en el perímetro y que se montan en un eje vertical, el par de rotores del impeledor está substancialmente en serie al corriente, el eje vertical de cada rotor del impeledor es metido en diario abearing en los lados de la tapa y del fondo, los cojinetes inferiores son apoyados directamente por la estructura baja de la plataforma y los cojinetes superiores son apoyados por la estructura que extiende para arriba en dos lados de la plataforma baja
B. MOTORES DE RESORTES
La única parte de un motor a explosión que lleva resortes son aquellos que se utilizan para cada válvula de admisión y escape con el objeto de tensar las mismas para su cierre conforme el ciclo. Abre la valvula de admisón ingresa combustible a la cámara de combustión, se cierra (por el resorte), explota y se abre la valvula de escape para permitir la salida de los gases de combustión, luego esta se cierra (por la tensión del resorte) y así sucesivamente.
C. MOTORES HIDRÁULICOS
Los motores hidráulicos realizan un trabajo mecánico en forma de movimiento giratoria ejerciendo un par en el eje de salida. Su funcionamiento es pues inverso al de las bombas hidráulicas. Se emplean sobre todo porque entregan un par muy grande a velocidades de giro pequeñas en comparación con los motores eléctricos.
Son de tamaño reducido y pueden girar en los dos sentidos, pero el par es pequeño, son ruidosos, pueden trabajar a altas velocidades pero de forma análoga a los motores de paletas, su rendimiento cae a bajas velocidades.
D. MOTORES ELÉCTRICOS
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, es decir, pueden transformar energía mecánica en energía electrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.
Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y de particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Una batería de varios kilogramos equivale a la energía que contienen 80 g de gasolina.[cita requerida] Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.
E. MOTORES DE COMBUSTIÓN EXTERNA
Un motor de combustión externa es una máquina que realiza una conversión de energía calorífica en energía mecánica mediante un proceso de combustión que se realiza fuera de la máquina, generalmente para calentar agua que, en forma de vapor, será la que realice el trabajo, en oposición a los motores de combustión interna, en los que la propia combustión, realizada dentro del motor, es la que lleva a cabo el trabajo.
Los motores de combustión externa también pueden utilizar gas como fluido de trabajo (aire, H2 y He los más comunes) como en el ciclo termodinámico Stirling.
F. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
Un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se emplean motores de combustión interna de cuatro tipos:
El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica.
El motor diésel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo. Se emplea en instalaciones generadoras de energía eléctrica, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y automóviles. Tanto los motores Otto como los diésel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos.
El motor rotatorio.
La turbina de combustión.
F.1 DE EXPLOSIÓN (DOS Y CUATRO TIEMPOS)
-DE DOS TIEMPOS
Con un diseño adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diésel funcione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, pero al necesitar sólo dos tiempos para realizar un ciclo completo, producen más potencia que un motor cuatro tiempos del mismo tamaño.
El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo. El diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistón hacia atrás). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara.
– DE CUATRO TIEMPOS
El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos. La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores, entre otros la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración.
En general, la eficiencia de un motor de este tipo depende del grado de compresión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano. La eficiencia media de un buen motor Otto es de un 20 a un 25%: sólo la cuarta parte de la energía calorífica se transforma en energía mecánica.
Funcionamiento (Figura 1)
1. Tiempo de admisión – El aire y el combustible vaporizado entran.
2. Tiempo de compresión – El vapor de combustible y el aire son comprimidos y encendidos.
3. Tiempo de combustión – El combustible se inflama y el pistón es empujado hacia abajo.
4. Tiempo de escape – Los gases de escape se conducen hacia fuera
A. CÁMARA DE COMBUSTIÓN
La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al interior. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida por un eje al cigüeñal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón.
En los motores de varios cilindros el cigüeñal tiene una posición de partida, llamada espiga de cigüeñal y conectada a cada eje, con lo que la energía producida por cada cilindro se aplica al cigüeñal en un punto determinado de la rotación. Los cigüeñales cuentan con pesados volantes y contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del movimiento del eje. Un motor puede tener de 1 a 28 cilindros
B. COMBURENTE Y COMBUSTIBLE
Se denomina comburente a la sustancia que participa en la combustión oxidando al combustible (y por lo tanto siendo reducido por este último).
El comburente más habitual es el oxígeno, que se encuentra normalmente en el aire con una concentración porcentual en volumen aproximada del 21%. Para que se produzca la combustión es necesaria la presencia de una proporción mínima de oxígeno, que por regla general va de un 15% hasta en casos extremos de un 5%. En situaciones donde no existe oxígeno o en donde se desea una combustión fuerte y muy energética, se puede usar oxígeno gaseoso o líquido, como es en el caso de los cohetes usados en los transbordadores espaciales.
Este término se usa por extensión a cualquier medio en el que es posible la ignición o combustión, siendo uno de los lados del diagrama de Ostwald (también conocido como triángulo de combustión
Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se quema, y luego cambiar o transformar su estructura química. Supone la liberación de una energía de su forma potencial a una forma utilizable (por ser una reacción química, se conoce como energía química). En general se trata de sustancias susceptibles de quemarse, pero hay excepciones que se explican a continuación.
Hay varios tipos de combustibles. Entre los combustibles sólidos se incluyen el carbón, la madera y la turba. El carbón se quema en calderas para calentar agua que puede vaporizarse para mover máquinas a vapor o directamente para producir calor utilizable en usos térmicos (calefacción). La turba y la madera se utilizan principalmente para la calefacción doméstica e industrial, aunque la turba se ha utilizado para la generación de energía y las locomotoras que utilizaban madera como combustible eran comunes en el pasado.
Entre los combustibles fluidos, se encuentran los líquidos como el gasóleo, el queroseno o la gasolina (o nafta) y los gaseosos, como el gas natural o los gases licuados de petróleo (GLP), representados por el propano y el butano. Las gasolinas, gasóleos y hasta los gases, se utilizan para motores de combustión interna.
C. SISTEMA BÁSICO
+ÉMBOLO (PISTÓN)
Se denomina pistón a uno de los elementos básicos del motor de combustión interna.
Se trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos o anillos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión y volumen o transformando en movimiento el cambio de presión y volumen del fluido.
A través de la articulación de biela y cigüeñal, su movimiento alternativo se transforma en rotativo en este último.
Puede formar parte de bombas, compresores y motores. Se construye normalmente en aleación de aluminio.
Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3n"
+BIELA
Se denomina biela a un elemento mecánico sometido a esfuerzos de tracción o comprensión.
Actualmente las bielas son un elemento básico en los motores de combustión interna y en los compresores alternativos.
Se pueden distinguir tres partes en una biela valencia.
La parte trasera de biela, es la parte con el agujero de menor diámetro, y en la que se introduce el casquillo a presión, en el que luego se inserta el bulón, un cilindro o tubo metálico que une la biela con el pistón.
El cuerpo de la biela es la parte central, está sometido a esfuerzos de tracción-compresión en su eje longitudinal, y suele estar aligerado, presentando por lo general una sección en forma de doble T, y en algunos casos de cruz.
La cabeza es la parte con el agujero de mayor diámetro, y se suele componer de dos mitades, una solidaria al cuerpo y una segunda postiza denominada sombrerete, que se une a la primera mediante tornillos.
Entre estas dos mitades se aloja un casquillo, cojinete o rodamiento, que es el que abraza a la correspondiente muñequilla ó muñón en el cigüeñal
+CIGÃ>EÑAL
Un cigüeñal es un eje con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela – manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en rotatorio y viceversa.
Los cigüeñales se utilizan extensamente en los motores alternativos, donde el movimiento lineal de los pistones dentro de los cilindros se trasmite a las bielas y se transforma en un movimiento rotatorio del cigüeñal que, a su vez, se transmite a las ruedas y otros elementos como un volante de inercia. El cigüeñal es un elemento estructural del motor.
Normalmente se fabrican de aleaciones capaces de soportar los esfuezos a los que se ven sometidos y pueden tener perforaciones y conductos para el paso de lubricante. Hay diferentes tipos de cigüeñales; los hay de tres apoyos, de cinco apoyos, etcétera, dependiendo del número de cilindros que tenga el motor.
D. DIVISIÓN DE LAS PARTES DE UN MOTOR
D.1 PARTES FIJAS
-CULATA O CABEZOTE
La culata, tapa de cilindros o tapa del bloque de cilindros es la parte superior de un motor de combustión interna que permite el cierre de las cámaras de combustión.
Constituye el cierre superior del bloque motor y en motores sobre ella se asientan las válvulas, teniendo orificios para tal fin. La culata presenta una doble pared para permitir la circulación del líquido refrigerante. Si el motor de combustión interna es de encendido provocado (motor Otto), lleva orificios roscados donde se sitúan las bujías.
La culata se construye en fundición o en aleación ligera y se une al bloque motor mediante tornillos y una junta: la junta de culata.
-BLOQUE DEL MOTOR
El bloque de cilindros o bloque del motor es una pieza fundida en hierro o aluminio que aloja los cilindros de un motor de combustión interna así como los soportes de apoyo del cigüeñal. El diámetro de los cilindros determina la cilindrada del motor.
Funciones
Además de alojar los cilindros, donde se mueven los pistones, el bloque del motor soporta dos otras piezas: la culata del motor en la parte superior y el cárter en la parte inferior. La culata del motor está fijada al bloque a través de la junta de la culata, que es atravesada por tornillos de fijación enroscados en el bloque.
En el interior del bloque existen también cavidades tubulares a través de las cuales circula el agua de enfriamiento, así como el aceite de lubricación cuyo filtro también es generalmente fijo a la estructura.
-CAMISA Y CARTER
Es el depósito de aceite lubricante, es la tapa inferior del motor, dentro de la cual se mueve el cigüeñal.
En su parte inferior está provisto de un tapón de vaciado, que es el lugar por donde se extrae el aceite cuando es necesario su cambio. Generalmente esta tapa esta provista de aletas en su parte externa y se emplean para mantener el aceite a una buena temperatura de funcionamiento, que oscila generalmente entre los 80°C y los 90°C. Así mismo, para los motores de vehículos (no motores estacionarios) en su parte interior debe estar provisto de un sistema conocido como rompe olas, el cual consiste en una o unas placas transversales que evitan que el aceite se acumule en los extremos cuando el motor se inclina y provoque una deficiencia del mismo.
La camisa del motor es una cavidad responsable deasegurar que las muy altas temperaturas del escapeno dañen los componentes internos del motor. Debidoa su importante función, en caso de un problema esrecomendable reemplazar la camisa del cilindro. Pero,¿cómo determinamos cuando hay que remplazar?Examine la condición de su motor siguiendo estos procedimientos:
Lo primero que se debe tener en cuenta hacer es determinar que tipo de camisa se necesita, si seca o húmeda, a la hora de reconstruir una unidad (las camisas secas no requieren sellos de agua y simplemente se pueden sacar y colocar una nueva; Las camisas húmedas tienen hendiduras donde se colocan los O-rings con el fi n de prevenir la salida de agua). El método correcto debe ser usado a la hora de sacar la camisa. Puede haber daños en la camisa y en bloque del cilindro si las herramientas y los procedimientos correctos no son utilizados .Es importante anotar que una vez la camisa haya sido sacada del motor, debe colocarse de forma vertical.
D.2 PARTES MÓVILES
– PISTÓN O EMBOLO
Se denomina pistón a uno de los elementos básicos del motor de combustión interna.
Se trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos o anillos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión y volumen o transformando en movimiento el cambio de presión y volumen del fluido.
A través de la articulación de biela y cigüeñal, su movimiento alternativo se transforma en rotativo en este último.
Puede formar parte de bombas, compresores y motores. Se construye normalmente en aleación de aluminio.
-BULÓN, PASADOR O EJE DE PISTÓN
El bulón es un eje de acero con el centro hueco que sirve de unión entre la biela y el pistón, el bulón además puede ser: flotante cuando el bulón gira en los soportes del pistón y la biela, semiflotante este tipo de bulones se usa en las bielas de pie abierto, fijo es cuando el bulón está sujeto a los soportes del pistón por contracción.
Autor:
Ki Jelsein Rivadeneira
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