Presión Media Efectiva

La Presión Media Efectiva (pme) es la media de todas las presiones instantáneas que se producen en la fase de combustión y expansión de los gases dentro del cilindro. La presión media está en función del llenado del cilindro y del aprovechamiento del combustible que se introduce al motor.

Aunque la potencia y el par determinan la capacidad de producir trabajo de un motor, ambos dependen de la geometría y del tamaño del mismo. Por ello, se necesita un parámetro que nos de una idea de las prestaciones del motor, independientemente de la geometría del mismo.
La medida estándar de las prestaciones de un motor se obtiene dividiendo el trabajo efectivo realizado en un ciclo, entre la cilindrada.

En donde P_b es la potencia al freno.
V la cilindrada total.
N el nº de revoluciones por segundo.
τ el nº de revoluciones por ciclo (1 para los motores de 2 tiempos y 2 para los motores de 4 tiempos).
W_c es el trabajo del ciclo, descontadas la pérdidas por fricción.

Por otro lado tenemos:

Sustituyendo en (I)

En donde M es el par motor.
Esta última ecuación es muy útil, porque nos permite ver que la pme es directamente proporcional al par motor para una cilindrada fija.
La pme se calcula al régimen de máxima potencia y al régimen de máximo par. Desgraciadamente, muchos fabricantes son parcos en dar esta información, por lo que sólo se puede calcular la correspondiente a la potencia que nos dan.
Por consideraciones termodinámicas y mecánicas se demuestra que

En donde:

• η_t es el rendimiento térmico indicado que es producto de otros 2 rendimientos: rendimiento termodinámico indicado (función de la relación volumétrica de compresión) y el rendimiento de la combustión.
• η_v es el rendimiento volumétrico.
• η_m es el rendimiento mecánico.
• ρ_a es la densidad del aire en el colector de admisión.
• FA es la relación combustible/aire.
• H_u es el poder calorífico inferior del combustible.

De acuerdo con la ecuación anterior la pme se mejora incrementando los rendimientos anteriores, la densidad en el colector de admisión (sobrealimentación), la riqueza de la mezcla y el poder calorífico del combustible, lo que nos permite establecer estrategias para mejorar las prestaciones del motor.

El valor de la pme es relativamente constante para motores de tecnología y diseños similares,por lo que la pme de un determinado motor puede ser comparada con esta norma y, de ahí, evaluar el éxito del diseñador en la utilización de la cilindrada.