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Un diagrama indicador es un gráfico que se utiliza para medir el rendimiento térmico o del cilindro de motores y compresores alternativos de vapor y de combustión interna. [1] Un gráfico indicador registra la presión en el cilindro versus el volumen barrido por el pistón, a lo largo de las dos o cuatro carreras del pistón que constituyen el ciclo del motor o compresor. El diagrama indicador se utiliza para calcular el trabajo realizado y la potencia producida en un cilindro de motor [2] o utilizada en un cilindro de compresor.
El diagrama de indicadores fue desarrollado por James Watt y su empleado John Southern para ayudar a comprender cómo mejorar la eficiencia de las máquinas de vapor . [3] En 1796, Southern desarrolló la técnica simple, pero crítica, para generar el diagrama fijando una tabla para que se moviera con el pistón, trazando así el eje del "volumen", mientras un lápiz , sujeto a un manómetro , se movía. en ángulo recto con el pistón, trazando la "presión". [ cita necesaria ]
El manómetro permitió a Watt calcular el trabajo realizado por el vapor y al mismo tiempo garantizar que su presión había caído a cero al final de la carrera, asegurando así que se había extraído toda la energía útil. El trabajo total podría calcularse a partir del área entre el eje de "volumen" y la línea trazada. Davies Gilbert se dio cuenta de este último hecho ya en 1792 y lo utilizó Jonathan Hornblower en un litigio contra Watt por patentes de varios diseños. Daniel Bernoulli también supo cómo calcular el trabajo. [ cita necesaria ]
Watt utilizó el diagrama para realizar mejoras radicales en el rendimiento de la máquina de vapor y lo mantuvo durante mucho tiempo como secreto comercial. Aunque se hizo público en una carta al Quarterly Journal of Science en 1822, [4] permaneció algo oscuro, John Farey, Jr. sólo se enteró de él al verlo utilizado, probablemente por los hombres de Watt, cuando visitó Rusia en 1826. .
En 1834, Émile Clapeyron utilizó un diagrama de presión contra volumen para ilustrar y dilucidar el ciclo de Carnot , elevándolo a una posición central en el estudio de la termodinámica . [5]
Los instrumentos posteriores para máquinas de vapor ( ilus. ) utilizaban papel enrollado alrededor de un cilindro con un pistón de presión en su interior, cuya rotación estaba acoplada a la cruceta del pistón mediante un alambre tensado por un peso o un resorte. [ cita necesaria ]
En 1869, el ingeniero marino británico Nicholas Procter Burgh escribió un libro completo sobre el diagrama del indicador explicando el dispositivo paso a paso. Se dio cuenta de que "una gran parte de los jóvenes ingenieros consideran un diagrama de indicadores como una producción misteriosa". [6]
Los indicadores desarrollados para las máquinas de vapor se mejoraron para los motores de combustión interna con sus rápidos cambios de presión, resultantes de la combustión, y velocidades más altas. Además de utilizar diagramas de indicadores para calcular la potencia, se utilizan para comprender los eventos de encendido, sincronización de inyección y combustión que ocurren cerca del punto muerto, cuando el pistón del motor y el tambor indicador apenas se mueven. Se obtiene información mucho mejor durante esta parte del ciclo compensando el movimiento del indicador 90 grados con respecto al cigüeñal del motor, lo que da un diagrama del indicador de compensación. Los eventos se registran cuando la velocidad del tambor está cerca de su máximo y se muestran en relación con el ángulo del cigüeñal en lugar de con la carrera. [7]
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