INNOVA Research Journal, ISSN 2477-9024  
Octubre, 2017). Vol. 2, No.10.1 pp. 138-146  
(
DOI: https://doi.org/10.33890/innova.v2.n10.1.2017.568  
URL: http://revistas.uide.edu.ec/index.php/innova/index  
Correo: innova@uide.edu.ec  
Análisis de las vibraciones de un motor ciclo OTTO con una mezcla  
combustible a base de gasolina y de etanol  
Analysis of the vibrations of an OTTO cycle engine with a fuel mixture based  
on gasoline and ethanol  
Phd. Marcos Gutiérrez  
Tablet School-Escuela de Ciencias y Centro de Investigación Científica, Ecuador  
Juan Fernando Iñiguez Izquierdo  
Xavier Cadena  
Gabriel Santiana  
Universidad Internacional del Ecuador, Ecuador  
Autor para correspondencia: marcosgutierrez@tablet-school.com, jiniguez@uide.edu.ec  
Fecha de recepción: 10 de Octubre de 2017 - Fecha de aceptación: 30 de Noviembre de 2017  
Resumen  
La presente investigación analiza las vibraciones de un motor ciclo Otto, al combustionar las  
gasolinas tipo extra y ecopaís, las mismas que son comercializadas en el Ecuador. El motor de  
prueba se puso en funcionamiento en condiciones estáticas y dinámicas, esta última, por medio de  
un dinamómetro de rodillos; mientras que las vibraciones fueron registradas por medio de sensores  
de aceleración de un dispositivo de comunicación móvil, a diferentes velocidades de giro de motor.  
Los resultados obtenidos muestran que, a pesar de que los combustibles pueden ser utilizados como  
sustitutos uno del otro, la gasolina del tipo ecopaís constituida por 5% de etanol y 95% de gasolina  
tipo extra, registra un menor nivel de vibración en comparación con la gasolina tipo extra al 100%.  
La presente investigación muestra una técnica para el análisis de la estabilidad del motor  
comparando diferentes tipos de combustibles.  
Palabras Clave: vibraciones; motor; gasolina  
Abstract  
The present investigation analyzes the vibrations of an Otto cycle engine, by combining the  
gasolines extra and ecopaís, the same ones that are commercialized in Ecuador. The engine test  
was performed in static and dynamic conditions with a chassis dynamometer. The vibrations were  
collected by the acceleration sensors of a mobile communication device, at different engine speeds.  
The results show that, although the fuels can be used as substitutes for each other, the gasoline  
type ecopaís consisting of 5% of ethanol and 95% of gasoline type extra, registers a lower level of  
vibration in comparison with the 100% gasoline type extra. The present research shows a technique  
for the analysis of the stability of the engine comparing different types of fuels.  
Key words: vibrations; engine; gasoline  
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Introducción  
Con la finalidad de reducir las emisiones contaminantes y la dependencia en las reservas  
de petróleo a nivel mundial, se han venido utilizando combustibles alternativos como el etanol  
para el reemplazo total o parcial de la gasolina pura. Mezclas de 85 % de contenido de etanol y  
mayores, se utilizan en motores diseñados para operar con este tipo de combustible, mientras que  
mezclas de hasta 10 % de etanol son usadas en motores diseñados para la combustión de gasolina  
pura. En la actualidad se busca incrementar la concentración de etanol e investigar sus efectos en  
los motores. [1].  
Uno de los efectos que tiene el combustible como consecuencia del proceso de  
combustión son las vibraciones, además de los efectos debidos a la variación de las fuerzas de  
inercia, diferencias en la compresión y la posición de los pistones en el caso de motores de más  
de un cilindro [5]. En el motor de combustión interna, las vibraciones son causadas debido a las  
masas de movimiento alternativo y giratorio del motor. Las variaciones de las fuerzas de inercia  
se deben a la combustión y a las diferencias de compresión de la disposición del cilindro de  
pistón durante sus operaciones. Las fuerzas de inercia del motor conducen a las fuerzas  
desequilibradas del motor y tienden a variar con respecto a la velocidad, el suministro de  
combustible y las características de su combustión [2]. Las vibraciones además de ser  
consecuencia de movimientos mecánicos rotativos, lineales y alternantes, también tienen su  
origen en el proceso de combustión; por esta razón el nivel de vibración del motor depende de  
las propiedades del combustible como el octanaje y de la calidad de la combustión. Las  
vibraciones del motor dependen de su estado y de su fuente de energía, en este caso del tipo de  
combustible y de sus propiedades, teniendo vibraciones u oscilaciones características en sus ejes  
ortogonales X, Y, y Z; las mismas que pueden ser registradas por medio de los sensores de  
aceleración de un dispositivo de comunicación móvil [3]. Inestabilidades y defectos encontrados  
en los motores de combustión interna; así como también los efectos y la calidad del proceso de  
combustión dan lugar a un patrón de vibración distinto; por lo tanto, pueden identificarse fallos  
mediante técnicas de análisis del espectro de vibración [2].En la presente investigación se  
investiga el efecto que tiene cada uno de los combustibles utilizados en la estabilidad del motor,  
por medio del análisis del espectro de aceleraciones. El principio subyacente es que cada  
componente del motor genera vibraciones identificables. Así, el cambio en el nivel de vibración  
en cualquier frecuencia dada puede relacionarse directamente con las partes del motor afectadas,  
o con el efecto que tienen las propiedades de cada tipo de combustible [3].  
Materiales Y Equipo  
Los combustibles usados para la prueba fueron gasolina tipo extra y ecopaís, cada una  
con propiedades propias, a pesar de ser combustibles sustitutos uno del otro.  
Tabla 1. Caracterización del combustible  
Gasolina extra  
88.4  
0.524  
Gasolina ecopaís  
Número de octano RON [-]  
Viscosidad cinemática a 20°C [cSt]  
Densidad API a 60°F [°API]  
89.3  
0.532  
56.7  
58.8  
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El motor de prueba es equipado con la tecnología FLEXFUEL, la misma que permite el  
uso de combustibles que contengan etanol.  
Tabla 2. Especificación del motor  
Motor  
Otto  
Tipo  
FLEXFUEL  
3500 cm3  
Cilindrada  
Potencia  
Torque  
302hp @ 6500rpm  
278lb·ft @ 4000rpm  
Las aceleraciones fueron registradas con los acelerómetros de un dispositivo móvil.  
Tabla 3. Especificación de los acelerómetros  
2
Resolución  
Rango de medición máximo  
0.156 m/s  
19.6133 m/s2  
Potencia  
0.68mW  
Método De La Medición  
Como primer paso, con ayuda de los acelerómetros del dispositivo de comunicación  
móvil, tomamos datos de las aceleraciones resultantes de las vibraciones del motor a distintas  
velocidades de giro con el auto en estado estacionario, para luego repetir la misma prueba con el  
auto en movimiento y con los dos tipos de gasolinas, para establecer el efecto que tiene cada uno  
de estos combustibles.  
La vibración resultante del espectro de aceleración se calcula con la siguiente fórmula de  
la aceleración efectiva:  
2
2
2
2
푅 + 푅 + 푅 + ⋯ 푅  
1
2
3
푛
√
푎푅푀푆 =  
ꢀ
Donde:  
aRMS: aceleración efectiva  
R1, R2, R3, Rn: aceleraciones resultantes  
n: número de aceleraciones resultantes  
Las aceleraciones resultantes fueron calculadas con cada una de las aceleraciones medidas  
en los ejes ortogonales X, Y y Z.  
Resultados  
En condiciones estáticas, se obtuvieron los siguientes resultados de vibraciones del  
motor, a diferentes velocidades de giro con gasolina tipo extra.  
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Fig. 1. Vibraciones con gasolina extra con el motor a ralentí.  
Fig. 2. Vibraciones con gasolina extra con el motor a 1000 rpm.  
Fig. 3. Vibraciones con gasolina extra con el motor a 2000 rpm.  
Fig. 4. Vibraciones con gasolina extra con el motor a 3000 rpm.  
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Fig. 5. Vibraciones con gasolina extra con el motor a 4000 rpm.  
Fig. 6. Vibraciones del motor a diferentes velocidades de giro, durante la prueba estática, con gasolina extra.  
Con la gasolina tipo extra, se obtuvieron los siguientes resultados de la prueba dinámica,  
a diferentes velocidades de giro del motor como se muestra a continuación:  
Fig. 7. Vibraciones del motor a diferentes velocidades de giro, durante la prueba dinámica, con gasolina extra.  
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Fig. 8. Vibraciones con gasolina ecopaís con el motor a ralentí.  
Fig. 9. Vibraciones con gasolina ecopaís con el motor a 1000 rpm.  
Fig. 10. Vibraciones con gasolina ecopaís con el motor a 2000 rpm.  
Fig. 11. Vibraciones con gasolina ecopaís con el motor a 3000 rpm.  
Fig. 12. Vibraciones con gasolina ecopaís con el motor a 4000 rpm.  
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Fig. 13. Vibraciones del motor a diferentes velocidades de giro, durante la prueba estática, con gasolina ecopaís.  
Los resultados de la prueba dinámica realizada con gasolina tipo ecopaís con el vehículo  
a diferentes velocidades de giro se muestran a continuación:  
Fig. 14. Vibraciones del motor a diferentes velocidades de giro, durante la prueba dinámica, con gasolina extra.  
2
Tabla 4. Aceleraciones RMS en m/s calculadas.  
Aceleraciones RMS con gasolina extra  
m/s  
Aceleraciones RMS con gasolina ecopaís  
2
m/s2  
Ralentí  
000  
estático  
000  
dinámico  
000  
estático  
000  
dinámico  
000  
estático  
000  
dinámico  
000  
estático  
000  
dinámico  
0,16  
0,22  
0,31  
1
rpm  
rpm  
rpm  
rpm  
rpm  
rpm  
rpm  
rpm  
0,26  
1
0,38  
2,03  
1,95  
1,81  
2,41  
1,70  
1,15  
0,30  
1,19  
1,24  
2,30  
2,14  
1,41  
1,01  
2
2
3
3
4
4
Tabla 5. Potencia del motor con cada uno de los combustibles.  
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Gasolina Extra  
280.2  
Gasolina Ecopaís  
297.2  
Potencia promedio [CV]  
Fig. 15. Cuadro comparativo de aceleraciones RMS de gasolina Extra y Eco país.  
Análisis De Resultados  
Como se puede observar en las pruebas de vibraciones con gasolina tipo extra (Fig. 6 y  
), existe un mayor número de vibraciones tanto en las pruebas dinámicas como estáticas en  
7
comparación con las pruebas de vibraciones dinámicas y estática de la gasolina ecopaís (Fig. 13  
y 14).  
Existe una reducción de vibraciones considerable en el motor cuando se utiliza la  
gasolina ecopaís, en la Fig. 15 se pudo observar que la gasolina extra genera aceleraciones  
efectivas RMS mayores que la gasolina ecopaís.  
De la tabla de caracterización se puede observar que la gasolina tipo ecopaís tiene un  
grado mayor de octanaje, lo que evita la detonación y mejora la calidad de la combustión. Este  
efecto se refleja en la reducción de las vibraciones y en el aumento de potencia.  
Conclusiones  
La gasolina ecopaís genera menos vibraciones en el motor de combustión interna que la  
gasolina extra, debido a que genera una combustión más controlada por un mejor índice de  
octano.  
El combustible tipo ecopaís genera un incremento de potencia en el motor con respecto a  
la gasolina extra; ya que, al reducir la vibración del motor, la trasformación de la energía del  
combustible en energía mecánica es más efectiva en su transmisión al tren de rodaje, en lugar de  
perderse en forma de vibraciones.  
Las vibraciones del motor no solo dependen de su estado y funcionamiento mecánico  
sino también de la calidad del combustible y del proceso de combustión.  
Se aplicó una técnica que permite evaluar la estabilidad del motor en función de las  
propiedades del combustible.  
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