El trabajo de investigación mostrará el efecto de la altitud en el desempeño de motores de combustión interna sin sistemas correctivos, en función de la presión en el ambiente. Ya que de acuerdo a las pruebas realizadas se determinó que a medida que la altura aumenta la presión, temperatura e ingreso del caudal de aire disminuye por ende afectando la eficiencia mecánica del motor de combustión interna. La altitud sobre el nivel del mar tiene un efecto notable sobre la densidad del aire y su composición (Lapuerta, Armas, Agudelo, & Sánchez, 2006). Dado que los motores de combustión interna tienen sistemas de combustible de base volumétrica, la altitud puede modificar su ciclo termodinámico de operación y, en consecuencia, su rendimiento, las condiciones locales de combustión y la formación de contaminantes. Se planteó y presentó una expresión matemática que permite calcular el incremento o decremento de la presión, temperatura y caudal de aire necesario para evitar pérdidas de potencia con el aumento de altitud (Lapuerta et al., 2006; Leach, Kalghatgi, Stone, & Miles, 2020).

El comportamiento de la compresión es necesario estudiar para el control de producir emisiones más bajas conservando una eficiencia térmica alta en los motores. Por esta razón se realizó estudios sobre estos parámetro mencionados para los motores de combustión interna encendidos por chispa que representan una gran proporción y ligeras mejoras en su eficiencia que dan a lugar a grandes impactos en términos ambientales y económicos (Ağbulut & Bakir, 2019; Andara, 2019). Para lograr este objetivo, buscamos comprender la física ambiental involucrada en la combustión a través de diversos experimentos y seteos numéricos. Siendo esta herramienta la que nos llevará a la investigación de datos en actual momento aprovechando la ventaja de softwares para el análisis de datos. No obstante, el acople de las ecuaciones para la modelación estadístico que son requeridos para realizar las simulaciones numéricas correspondientes a los parámetros de presión, temperatura, caudal de aire y altura (Erazo Félix, 2021).

Es incuestionablemente cierto que, al igual que todos los demás tipos de MCI, el MCI se ve afectado hasta cierto punto por los cambios en las condiciones atmosféricas. En el caso del motor de gasolina, donde el suministro de combustible está gobernado por el flujo másico de aire, cualquier cambio en el flujo de aire, sin importar cómo se produzca, resultará automáticamente en un cambio en el flujo de combustible y, en estas condiciones, en un cambio en la densidad atmosférica. tendrá una influencia más o menos directa sobre la fuerza desarrollado (Boloy, Silveira, Tuna, Coronado, & Antunes, 2011).

La presente investigación está alineada al estudio parcial del motor en sistemas de inyección y carburación para la observancia del comportamiento del motor en sus partes mecánicas, donde el pistón recorre hacia el PMS y PMI en un cilindro y transmite potencia a través de una biela y un mecanismo de manivela al eje impulsor, como se muestra en la figura 1. El giro constante de la manivela produce un movimiento de pistón cíclico. El pistón se detiene en la posición del cigüeñal al PMS y posición del cigüeñal al PMI cuando el volumen del cilindro es mínimo o máximo, respectivamente. El volumen mínimo del cilindro se denomina volumen de cámara “Vc”. El volumen barrido por el pistón, la diferencia entre el volumen máximo o total “Vt”, y el volumen libre, se denomina volumen desplazado “Vd”. La relación entre el volumen del cilindro y el volumen de la cámara de combustión es la relación de compresión “ℇ”. Los valores típicos de “ℇ” es de 10:1 para este motore de encendido por chispa del presente vehículo (Pulkrabek, 2004; Stone, 1999).

La mezcla de aire y combustible antes de la combustión y los productos de combustión después de la combustión son los caudales operativos reales. La transferencia de trabajo para proporcionar la potencia requerida se produce directamente entre estos flujos de trabajo y los componentes mecánicos del motor. El funcionamiento u operación de los motores de combustión interna es objeto de investigación sobre motores de encendido por chispa y altas relaciones potencia-peso, dos tipos de motores que encuentran un uso generalizado en el transporte y la generación de energía. De hecho, la combustión se produce dentro del grupo 3/4, centrándose en el efecto de los cambios de altitud en la presión del aire sobre su comportamiento. (Elgamel, 1999).

Figura 1 :

Nomenclaturas:

· PMS: Punto muerto superior

· PMI: Punto muerto inferior

· Vc: Volumen de la cámara

· Vd: Volumen desplazado

· Vt: Volumen total del cilindro

· MCI: Motor de combustión interna

La caída de la presión y la temperatura atmosférica tiene un efecto directo a la densidad del aire y su composición química, y, en efecto, al comportamiento de toda máquina de combustión. Este problema es más acentuado en máquinas térmicas de desplazamiento volumétrico como los motores de combustión interna, y dentro de ellos, aún más en los de aspiración natural (Lapuerta et al., 2006).

La investigación de los efectos ambientales como la presión y temperatura, que complementa los esfuerzos anteriores en inyección de combustible y presión reducida en la cámara, producirá resultados más consistentes con operaciones en altitud que los que puede proporcionar el control de presión por sí solo. Además, una capacidad de control de temperatura permitiría estudiar los efectos del enfriamiento y el arranque de motores en altitud, que son problemas particularmente relevantes para los motores de combustible pesado.

En esta sección se aprecia los resultados obtenidos en la cual se observará el detalle de cambios en los valores de compresión.

Para dar continuación al criterio de incidencia de alturas y temperaturas se arma el siguiente cuadro de comparación entre lo mencionado:

Tabla 1: Tabla 1: Datos comparativos relacionados a la presión barométrica vs la temperatura ambiente

Altitud snm m	Presión PSI	Temperatura °C
0	14,69	30,00
300	13,84	28,05
600	13,02	26,10
900	12,26	24,16
1200	11,53	22,21
1500	10,82	20,26
1800	10,17	18,31
2100	9,53	16,36
2400	8,93	14,42
2700	8,37	12,47
3000	7,83	10,52

Elaboración propia

De acuerdo con la investigación la condición climática, se ha determinado usar la temperatura ambiental inicial de 30°C, el cual irá disminuyendo un valor de 1°C por cada 154 m de altura, por lo que para el inicio de pruebas seteadas para la ciudad de Quevedo que se encuentra a 60 msnm es de 29,61 °C mostrada en la tabla 1, mostrando la temperatura a 0 msnm con el valor de 30 °C, ya que este valor será determinante para verificar el proceso de cambio de presiones en el cilindro del vehículo.

Una vez comentado los valores iniciales investigados se da paso al siguiente proceso de medición de pulsos de compresión y lecturas por manómetros.

En la siguiente gráfica se observa el valor medido por medio de un compresómetro:

Figura 2 : Figura 2: Lectura en el compresómetro de 132 psi a 300 msnm Figura 2: Lectura en el compresómetro de 132 psi a 300 msnm Elaboración propia

La lectura dada por el compresómetro es de 132 psi aproximadamente a una altura de 300 msnm y que de igual manera se corrobora por medio del uso del transductor con un valor de 140 psi promedio mostrado en la figura 3.

Figura 3 : Figura 3: Lectura de una presión en función de la conversión voltaica promedio en 140 psi a 300 msnm Figura 3: Lectura de una presión en función de la conversión voltaica promedio en 140 psi a 300 msnm Elaboración propia

Análisis estadístico de compresión en el motor según variación de altura y temperatura

Tabla 2: Tabla 2: Datos experimentales obtenidos para el análisis estadístico

Altura msnm m	Compresión PSI
300	132
820	120
1040	115
1275	110
1516	115
1756	85

Elaboración propia

En el funcionamiento normal de los motores de combustión interna se generan ondas de pulso de presión en varios sistemas. Todos los motores producen tales ondas y su forma es predecible. Todos los motores producen un patrón predecible de estos pulsos, por lo que cualquier cambio en la forma o apariencia de asimetría de estos pulsos indica un problema con el motor.

Para visualizar la forma de la señal de salida del sensor de pulso de presión, su parte eléctrica está conectada a un osciloscopio en la cual la pantalla mostrará en tiempo real el trabajo de válvulas, cilindros e inyectores, y mediante la sincronización con el primer cilindro se puede determinar qué cilindros tienen un problema por su rendimiento. Por lo que el técnico de automóviles puede hacer un diagnóstico rápido y preciso del estado real del motor.

El sensor de pulso de presión no necesita fuente de alimentación externa adicional y se puede utilizar con la mayoría de los osciloscopios de almacenamiento digital modernos ya que ayudará a detectar fallas como válvulas quemadas, inyectores defectuosos y otros problemas de rendimiento sin un desmontaje importante del motor.

Los cambios de parámetros ambientales provocaron cambios tales como el ingreso del caudal de aire y la compresión en el cilindro del vehículo mostrando de esta manera la efectividad de la investigación al relacionar tanto teórico como práctico.

Esta investigación se recomienda para futuros trabajos de investigación y para que la comunidad educativa y/o profesional establezca nuevos recursos, tanto teóricos como prácticos.