Sinopsis

Este libro está pensado para la docencia en las asignaturas de Motores Alternativos de las distintas especialidades del Grado de Ingeniería que se imparten en las escuelas de ingeniería. Por tanto, se trata de un texto para estudiantes no graduados cuyo planteamiento difiere de las muchas y excelentes monografías para especialistas y profesionales que se encuentran en la literatura técnica.

El texto sea autocontenido en el sentido de que proporcione al lector una visión de los motores alternativos que sea razonablemente amplia y consistente.

Hay que destacar que el énfasis del texto está en la modelización físico-matemática de los motores alternativos y no en sus detalles constructivos y/o de operación. La razón es que, si se entiende bien el modelo general, de un sistema de ingeniería, aunque sea sencillo, luego es relativamente fácil completar los detalles o desarrollar un modelo más sofisticado, ya sea con o sin ayuda de un profesor. Sin embargo, es en los primeros pasos (la formulación del modelo y la discusión de las hipótesis en las que está basado) cuando la ayuda del docente es más necesaria.

En esta tercera edición se discute el problema de la optimización de los parámetros del motor. Este problema inverso es, en la práctica de la ingeniería, tan importante como el problema directo (el cálculo) y por ello, es por lo que se ha considerado de interés que el lector adquiera también esta perspectiva.

En esta edición se proporcionan los programas de cálculo del comportamiento del motor que se desarrollan en el libro de forma teórica.

Índice

Prefacio

1. Introducción.
1.1. Consideraciones generales.
1.2. Aspectos docentes.
1.3. Algunos órdenes de magnitud.
Resumen e ideas importantes.

2. Arquitectura del motor.
2.1. Arquitectura del motor.
2.2. Procesos en el motor.
2.3. Tipos de combustión: mezcla homogénea y heterogénea.
2.4. Módulos en la modelización del motor.
Resumen e ideas importantes.

3. Termodinámica. Ciclos ideales.
3.1. Aproximaciones a seguir.
3.2. Aspectos generales del ciclo ideal.
3.3. El ciclo Otto ideal.
3.4. El ciclo Diesel ideal.
3.5. El ciclo dual ideal.
3.6. Comparación entre los distintos tipos de ciclo.
Resumen e ideas importantes.

4. Termodinámica. Ciclos reales.
4.1. Modelo de aporte de calor.
4.2. Modelo de ciclo.
4.3. Descripción del proceso de cálculo
4.4. Resultados del modelo de ciclo.
Resumen e ideas importantes.

5. Combustión.
5.1. Mejoras en el modelo de adición de calor.
5.2. Descripción general del modelo.
5.3. Ley de masa quemada.
5.4. Ejemplo de aplicación del modelo.
5.5. Peligro de detonación.
Anexo 5.1. La hipótesis de equilibrio químico.
Anexo 5.2. Constantes de reacción.
Resumen e ideas importantes.

6. Transferencia de calor.
6.1. Consideraciones generales.
6.2. Oscilaciones de temperatura de la cámara y su efecto en el bloque del motor.
6.3. Modelo del coeficiente de transferencia de calor por convección.
6.4. Modelo del ciclo real con transferencia de calor.
6.5. Modelo del ciclo con combustión y con transferencia de calor.
Resumen e ideas importantes.

7. Fluidodinámica.
7.1. Introducción.
7.2. Modelo de flujo en el sistema colector de admisión-válvula-cilindro.
7.3. Modelo de flujo en el sistema colector de escape-válvula-cilindro.
Resumen e ideas importantes.

8. El modelo de motor.
8.1. Introducción.
8.2. Definición de las características del motor elegido y de su punto de operación
8.3. Solución del ciclo termodinámico del motor.
8.4. Balance de energía del motor.
8.5. Programa de cálculo del modelo de motor.
Resumen e ideas importantes.

9. Cinemática
9.1. Introducción.
9.2. Cinemática del mecanismo biela-manivela.
9.3. Soluciones en forma de desarrollos en serie.
Resumen e ideas importantes.

10. Dinámica.
10.1. Introducción.
10.2. Formulación del método de los trabajos virtuales y cálculo del momento torsor.
10.3. Formulación aproximada del momento torsor.
10.4. Cargas mecánicas en el motor.
10.5. La hipótesis de velocidad de giro constante del cigüeñal.
Resumen e ideas importantes.

11. Equilibrado.
11.1. Introducción.
11.2. Cargas sobre el apoyo del cigüeñal.
11.3. Equilibrado del motor monocilíndrico.
11.4. Equilibrado del motor de 4 cilindros en línea.
11.5. Equilibrado del motor de 6 cilindros en línea.
11.6. Equilibrado del motor de 3 cilindros en línea.
11.7. Equilibrado del motor de 6 cilindros en V.
11.8. Equilibrado del motor de 2 cilindros opuestos.
11.9. Equilibrado del motor de 4 cilindros opuestos.
Resumen e ideas importantes.

12. Parámetros globales y actuaciones.
12.1. Introducción.
12.2. Parámetros representativos.
12.3. Curvas características a plena carga.
12.4. Curvas características a cargas parciales.
12.5. Ejemplos concretos.
Anexo 12.1. Planteamiento y resolución de un problema de operación del motor utilizando parámetros globales.
Anexo 12.2. Planteamiento y resolución de un problema de operación del motor utilizando las curvas características.
Resumen e ideas importantes.

13. Análisis dimensional.
13.1. Introducción.
13.2. Semejanza dimensional en el ciclo con deposición de calor.
Resumen e ideas importantes.

14. Optimización de los parámetros del motor utilizando un algoritmo genético.
14.1. Introducción.
14.2. El modelo de motor.
14.3. Formulación del algoritmo de optimización.
Resumen e ideas importantes.

15. Optimización de los parámetros del motor utilizando un modelo reducido.
15.1. Introducción.
15.2. Descomposición en valores singulares de una matriz.
15.3. Descomposición en valores singulares de un tensor.
15.4. Planteamiento del problema de optimización de los parámetros del motor y resultados.
Resumen e ideas importantes.

Referencias bibliográficas