Diseño y análisis matemático de un motor rotativo toroidal

Abstract

Se pretende hacer un diseño de un motor rotativo que fusiona el principio de funcionamiento de las máquinas térmicas alternativas y el de las rotativas. El paso siguiente consiste en llevar el diseño teórico al plano analítico y tratar de hallar las ecuaciones que respondan al comportamiento aproximado del diseño en condiciones de funcionamiento. Se partirá de las ecuaciones que siguen el funcionamiento de un motor alternativo, y se modificarán estas en la medida de lo posible o se sustituirán por otras diferentes. Se espera obtener una serie de conclusiones en forma de resultados matemáticos, que reflejen rendimiento y otras características, que junto a costos constructivos y otros factores no considerados en el cálculo, van a proporcionar una idea sobre la viabilidad del motor. De igual manera, se va a comparar el funcionamiento de este diseño con los de otras máquinas térmicas como son los motores de combustión interna alternativos y turbinas de gas. Tras el diseño conceptual del motor, conociendo de forma detallada las dimensiones, normas y procesos, se procederá al análisis matemático y físico, teniendo en cuenta que se trata de buscar la aproximación analítica más adecuada. Para la realización del proyecto, se utilizarán programas de computación tales como Microsoft office, Solid Works y Autocad. Como apoyo en la investigación analítica, se utilizará una tesis de maestría realizada por un alumno de la facultad de ingeniería de la UNAM. El título de esta tesis es “Modelos de llenado vaciado en motores de combustión interna”. El objetivo es recurrir a las fórmulas que se utilizan en el estudio de un motor alternativo y adecuarlas para el diseño propuesto. El modelo será el de llenado vaciado, no muy exacto en la aproximación pero debido a que en él se obvian diferentes aspectos tanto teóricos como prácticos, se pueden simplificar los cálculos y ecuaciones en gran medida. Para hallar funciones matemáticas que relacionen variables, tales como el volumen de la cámara de combustión, se utilizó un software llamado Mathematica de cálculo analítico. Fue fundamental para la determinación de las curvas para cada tipo de combustible en la demostración llevada a cabo más adelante, ya que se representaron en él para obtener una idea de su forma aproximada.