Nikolaus
[August] Otto
Ingeniero alemán
Nació 14 de junio de 1832, Holzhausen a.
d. Haide
Murió 25 de enero de 1891, Colonia
Otto inició
su carrera profesional como comerciante, aunque pronto la abandonó para
dedicarse a la fabricación de máquinas motrices de combustión interna. Así,
construyó de nuevo el motor de gas inventado por el francés Étienne Lenoir
introduciendo diversas mejoras en él. En 1864 fundó, en colaboración con el
ingeniero y financiero Eugen Langen, una fábrica de motores que en 1872 cambió
su nombre pon el de Gas-Motoren-Fabrik Deutz AG. Ellos mejoraron el motor de
combustión interna y en 1867ganaron la medalla de oro en una exposición en
Paris.
En el año 1876
Otto llevó a la práctica, por primera vez, el principio del motor de cuatro
tiempos para motores de gas de combustión interna. De este modo creó una máquina
motriz estática a partir de la cual desarrollaría el motor Otto. Este se
hizo famoso en todo el mundo como máquina para el accionamiento de vehículos,
trenes, barcos y aviones. Este motor sirvió de base para la invención del
motor Diesel.
Murió el 26 de
enero de 1891 en Cologne.
Privilegio Real
Nicolaus
August Otto pidió un Privilegio Real en España para hacer valer sus derechos
de inventor en España cuando aún no existían las patentes.
El Privilegio Real otorgado
a Nicolaus Otto para un "motor de gas perfeccionado" se sitúa en las
fechas de cambio legal sobre patentes en España.
Fue solicitado el 27 de
junio de 1876 como Privilegio real, que era lo establecido entonces por la
legislación para defender los derechos de los inventores a la fabricación y
explotación comercial de sus inventos. La ley de 1878 pasó a llamar patentes a
los anteriores "privilegios".
Lo que se le otorgó a
Nicolaus Otto fue un Privilegio Real, según lo solicitado por él, aunque tiene
fecha de 1879, como se puede ver en el sello de 50 céntimos de peseta impreso
en el documento oficial abajo reproducido.
Junto a él, en la parte
inferior de la página, se reproducen en gran tamaño los planos con los que
Otto acompañaba su solicitud. Para verlos es necesario utilizar los manejadores
horizontales y verticales.
El
ciclo Otto
El cilindro de un
motor es un espacio que efectivamente tiene esta forma. Está abierto por sus
dos extremos: en uno de ellos lo tapa una pieza fija (la cabeza) y en el motor
una móvil (el pistón). Cuando el pistón se mueve, varía el volumen del
cilindro, como lo hace el émbolo de una jeringa.
El pistón está unido a una pieza metálica (biela)que, a su vez, abraza a otra
llamada cigüeñal. A través de la biela, el movimiento alternativo del pistón
se transforma en un movimiento rotativo. Cada vez que el pistón sube y baja una
vez, el cigüeñal da una vuelta completa. Cada recorrido del pistón en un
sentido u otro se conoce como “carrera”; una carrera del pistón corresponde
a media vuelta de cigüeñal. Entre carrera y carrera hay un momento en que el
pistón está parado; es el instante en que el pistón deja de moverse en un
sentido para empezar a moverse en el contrario. Hay dos momentos como ese - el
final de la carrera en cada sentido- y se conocen como punto muerto superior y
punto muerto inferior. Las carreras tienen el nombre de los cuatro tiempos del
motor; por tanto, hay carreras de admisión, compresión, explosión y escape,
los cuatro tiempos del ciclo.
Admisión
En la carrera de admisión, el pistón se aleja de la culata; normalmente se
dice que “baja”, aunque realmente sólo lo hace si el motor está colocado
verticalmente (que es lo más común). Al alejarse de la cabeza, el volumen del
cilindro aumenta. Como en la cabeza hay una válvula abierta (la de admisión),
el motor aspira aire en ese momento. Si es un motor de gasolina de inyección
indirecta, ese aire está mezclado con gasolina; Si es un Diesel o una gasolina
de inyección directa, es aire solamente.
Compresión
El
pistón ha llegado al punto muerto inferior y el aire ha entrado en el cilindro.
Con las válvulas de la cabeza cerrada, el pistón empieza a subir. En
consecuencia, el volumen del cilindro se reduce y el aire que contiene se
comprime. La compresión que efectivamente hay en el cilindro depende de dos
variables: una, la relación de compresión, que es la diferencia relativa entre
el volumen máximo y el mínimo que hay en el cilindro. Dos, la cantidad de aire
que haya aspirado el motor; cuanto más haya aspirado, mayor será la compresión.
Explosión
El
pistón está cerca del punto muerto superior y se produce una explosión, ya
sea por la chispa de una bujía (gasolina) o espontáneamente por efecto de la
presión Diesel. El aumento de temperatura que hay en el cilindro hace que el
gas que contiene se expanda. En consecuencia, el pistón es fuertemente empujado
lejos de la culata. A diferencia de los otros cuatro tiempos, el pistón no se
mueve por la propia inercia del motor, sino por la fuerza de la combustión. Es
en este momento cuando el motor hace la fuerza capaz de mover al coche.
Escape
En
este tiempo los gases calientes y el combustible quemado salen del cilindro.
Para ello se abren las válvulas de escape en la cabeza y el pistón, al subir,
lo expulsa. Como en los otros cuatro tiempos, la apertura y cierre de las válvulas
puede no estar sincronizada con el inicio de cada carrera.
La inercia del aire al entrar y salir hace valioso un cierto avance o retraso en
la apertura y cierre de las válvulas con respecto al punto muerto del pistón.
Trabajo elaborado por:
Álvarez Mireles
Torres Mata
Morales Velázquez
Espinoza Mora
Martonez Contreras
Alumnos del grupo 103 de Ingeniería Mecánica Agosto de 2002