Recibido: 10/03/2026 Aprobado:12/04/2026
Vol 6 N|1
1572 | P á g i n a
DOI: https://doi.org/10.70208/3007.8245.v6.n1.418
Efecto de la presión atmosférica en el sistema de alimentación durante el
proceso de admisión en motores a gasolina operando entre 200 y 4500 m
s.n.m.
Angel Vidal Baltazar Colque
Angel4balta@gmail.com
https://orcid.org/0009-0003-9788-2926
Universidad Técnica de Oruro – Facultad Técnica
Bolivia
RESUMEN
El presente estudio analiza el efecto de la variación de la presión atmosférica, asociada a cambios de
altitud comprendidos entre 200 y 4500 metros sobre el nivel del mar, sobre el sistema de alimentación
durante el proceso de admisión en motores a gasolina de aspiración natural. La investigación se
desarrolla bajo un enfoque descriptivo-analítico, a partir de la determinación de la presión atmosférica
en función de la altitud y la temperatura promedio local, con el propósito de evaluar su incidencia en
la masa de aire admitida por el cilindro. Mediante la aplicación de modelos teóricos de presión y
densidad del aire, se establece la relación entre la disminución progresiva de la presión atmosférica y
la reducción del llenado volumétrico del motor a medida que incrementa la altitud de operación. Los
resultados obtenidos permiten interpretar las consecuencias de estas variaciones sobre el desempeño
del motor, particularmente en lo referido a la eficiencia volumétrica y a la pérdida de potencia en
condiciones altimétricas significativas. El estudio aporta criterios técnicos fundamentados para la
comprensión del comportamiento de motores a gasolina bajo distintas condiciones de altitud, y
constituye una base para el desarrollo de estrategias de ajuste y compensación en aplicaciones
automotrices.
Palabras clave: presión atmosférica, proceso de admisión, motores a gasolina de aspiración natural,
eficiencia volumétrica, altitud
Vol 6 N|1
1573 | P á g i n a
Effect of Atmospheric Pressure on the Fuel Supply System
During the Intake Process in Gasoline Engines Operating
Between 200 and 4500 m a.s.l.
ABSTRACT
This study analyzes the effect of atmospheric pressure variation, associated with altitude changes
between 200 and 4500 meters above sea level, on the fuel supply system during the intake process in
naturally aspirated gasoline engines. The research follows a descriptive-analytical approach, based on
determining atmospheric pressure as a function of altitude and local average temperature, in order to
assess its impact on the mass of air entering the cylinder. Through the application of theoretical models
of air pressure and density, the relationship between the progressive decrease in atmospheric pressure
and the reduction of volumetric air filling in the engine as altitude increases is established. The results
obtained allow for the interpretation of the consequences of these variations on engine performance,
particularly regarding volumetric efficiency and power loss under significant altitude conditions. This
study provides well-founded technical criteria for understanding the behavior of naturally aspirated
gasoline engines under different altimetric conditions, and serves as a basis for developing adjustment
and compensation strategies in automotive applications.
Keywords: atmospheric pressure, intake process, naturally aspirated gasoline engines, volumetric
efficiency, altitude
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Effect of Atmospheric Pressure on the Fuel Supply System
During the Intake Process in Gasoline Engines Operating
Between 200 and 4500 m a.s.l.
ABSTRACT
This study analyzes the effect of atmospheric pressure variation, associated with altitude changes
between 200 and 4500 meters above sea level, on the fuel supply system during the intake process in
naturally aspirated gasoline engines. The research follows a descriptive-analytical approach, based on
determining atmospheric pressure as a function of altitude and local average temperature, in order to
assess its impact on the mass of air entering the cylinder. Through the application of theoretical models
of air pressure and density, the relationship between the progressive decrease in atmospheric pressure
and the reduction of volumetric air filling in the engine as altitude increases is established. The results
obtained allow for the interpretation of the consequences of these variations on engine performance,
particularly regarding volumetric efficiency and power loss under significant altitude conditions. This
study provides well-founded technical criteria for understanding the behavior of naturally aspirated
gasoline engines under different altimetric conditions, and serves as a basis for developing adjustment
and compensation strategies in automotive applications.
Keywords: atmospheric pressure, intake process, naturally aspirated gasoline engines, volumetric
efficiency, altitude
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1574 | P á g i n a
INTRODUCCIÓN
La operación de los motores a gasolina atmosféricos se ve fuertemente influenciada por las condiciones
del entorno, entre las cuales la presión atmosférica ocupa un lugar determinante al intervenir
directamente en el proceso de admisión al ingresar la sustancia de trabajo que es el aire. En regiones
donde la altitud varía de manera significativa, como ocurre entre 200 y 4500 metros sobre el nivel del
mar, las variaciones de presión y densidad del aire modifican la cantidad de mezcla de aire-combustible
disponible para el proceso de combustión, afectando el desempeño del motor. Esta situación resulta
especialmente relevante en contextos del altiplano, donde los vehículos deben operar en amplios
rangos altimétricos en un mismo territorio.
El sistema de alimentación durante el proceso de admisión está diseñado bajo ciertos supuestos de
presión y temperatura atmosférica (ambiente) que no siempre se cumplen en condiciones reales de
altura. A medida que la altitud aumenta, la disminución de la presión atmosférica reduce la masa de
aire que ingresa al cilindro en cada ciclo de trabajo, lo que repercute en la eficiencia volumétrica y, en
consecuencia, en la potencia efectiva del motor. Comprender de manera cuantitativa y cualitativa cómo
se produce esta variación constituye un aspecto técnico clave para la adecuada selección, ajuste y
mantenimiento de motores a gasolina en zonas de gran diversidad altimétrica.
Diversos estudios de termodinámica aplicada y de ingeniería automotriz han descrito el efecto de la
altitud sobre el rendimiento de los motores de combustión interna, mostrando una correlación entre la
reducción de presión y la pérdida de potencia. Sin embargo, en muchos casos estos análisis se
presentan de forma general, sin considerar rangos específicos de altitud ni las condiciones atmosféricas
locales de temperatura. En este contexto, se hace necesario un estudio que, tomando como referencia
el intervalo comprendido entre 200 y 4500 msnm, permita determinar la presión atmosférica teórica y
relacionarla con el llenado de aire durante el proceso de admisión en motores a gasolina atmosféricos.
METODOLOGÍA
En este apartado se describe el enfoque teórico y los procedimientos de cálculo empleados para
analizar el efecto de la presión atmosférica en el sistema de alimentación durante el proceso de
admisión en motores a gasolina atmosféricos que operan entre 200 y 4500 msnm. Por lo tanto, se trata
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INTRODUCCIÓN
La operación de los motores a gasolina atmosféricos se ve fuertemente influenciada por las condiciones
del entorno, entre las cuales la presión atmosférica ocupa un lugar determinante al intervenir
directamente en el proceso de admisión al ingresar la sustancia de trabajo que es el aire. En regiones
donde la altitud varía de manera significativa, como ocurre entre 200 y 4500 metros sobre el nivel del
mar, las variaciones de presión y densidad del aire modifican la cantidad de mezcla de aire-combustible
disponible para el proceso de combustión, afectando el desempeño del motor. Esta situación resulta
especialmente relevante en contextos del altiplano, donde los vehículos deben operar en amplios
rangos altimétricos en un mismo territorio.
El sistema de alimentación durante el proceso de admisión está diseñado bajo ciertos supuestos de
presión y temperatura atmosférica (ambiente) que no siempre se cumplen en condiciones reales de
altura. A medida que la altitud aumenta, la disminución de la presión atmosférica reduce la masa de
aire que ingresa al cilindro en cada ciclo de trabajo, lo que repercute en la eficiencia volumétrica y, en
consecuencia, en la potencia efectiva del motor. Comprender de manera cuantitativa y cualitativa cómo
se produce esta variación constituye un aspecto técnico clave para la adecuada selección, ajuste y
mantenimiento de motores a gasolina en zonas de gran diversidad altimétrica.
Diversos estudios de termodinámica aplicada y de ingeniería automotriz han descrito el efecto de la
altitud sobre el rendimiento de los motores de combustión interna, mostrando una correlación entre la
reducción de presión y la pérdida de potencia. Sin embargo, en muchos casos estos análisis se
presentan de forma general, sin considerar rangos específicos de altitud ni las condiciones atmosféricas
locales de temperatura. En este contexto, se hace necesario un estudio que, tomando como referencia
el intervalo comprendido entre 200 y 4500 msnm, permita determinar la presión atmosférica teórica y
relacionarla con el llenado de aire durante el proceso de admisión en motores a gasolina atmosféricos.
METODOLOGÍA
En este apartado se describe el enfoque teórico y los procedimientos de cálculo empleados para
analizar el efecto de la presión atmosférica en el sistema de alimentación durante el proceso de
admisión en motores a gasolina atmosféricos que operan entre 200 y 4500 msnm. Por lo tanto, se trata
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de una investigación de carácter aplicado mediante el análisis termodinámico del sistema de
alimentación en los motores a gasolina en función a la variación de la presión atmosférica.
Enfoque y tipo de estudio
El estudio se desarrolla bajo un enfoque cuantitativo de carácter teórico y alcance descriptivo. Se basa
en el análisis de modelos y expresiones matemáticas que permiten determinar la presión atmosférica
y sus efectos sobre la cantidad de aire admitida en el motor, en función de la altura sobre el nivel del
mar y de la temperatura promedio local, sin la realización de mediciones experimentales directas en
motores reales.
Desde la perspectiva del tipo de estudio, se trata de una investigación descriptiva–aplicada, apoyada
en el análisis de expresiones matemáticas y en resultados teóricos y experimentales reportados en la
literatura especializada en español, que documentan el efecto de la altitud sobre el rendimiento de
motores de encendido por chispa.
Según (Lapuerta, Armas, O., Agudelo, J. R., & Sánchez, C. A. , Estudio del efecto de la altitud sobre el
comportamiento de motores de combustión interna. , 2006), este estudio es uno de los trabajos de
referencia fundamentales para la presente investigación. Lapuerta et al. analizan, desde un enfoque
cuantitativo-teórico, cómo la reducción de la presión atmosférica con la altitud modifica el ciclo
termodinámico de operación de los motores de combustión interna de aspiración natural. Los autores
demuestran que la disminución de la densidad del aire es la principal causa de pérdida de potencia, y
que no existe alteración significativa en las pérdidas mecánicas con el cambio de altitud, por lo que el
rendimiento indicado y el efectivo se ven afectados de manera equivalente. Este trabajo de tipo
descriptivo-aplicado, publicado en la revista indexada Información Tecnológica (Chile), respalda
directamente el enfoque cuantitativo y descriptivo adoptado en el presente estudio, al validar el uso de
modelos teóricos de presión y densidad del aire para evaluar el desempeño del motor en distintas
altitudes.
De la misma manera lLa segunda parte del trabajo de Lapuerta et al. extiende el análisis al efecto de
la altitud sobre los parámetros característicos de la combustión en motores diésel, tanto de aspiración
natural como sobrealimentados. Se demuestra que al incrementar la altitud disminuye la densidad del
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de una investigación de carácter aplicado mediante el análisis termodinámico del sistema de
alimentación en los motores a gasolina en función a la variación de la presión atmosférica.
Enfoque y tipo de estudio
El estudio se desarrolla bajo un enfoque cuantitativo de carácter teórico y alcance descriptivo. Se basa
en el análisis de modelos y expresiones matemáticas que permiten determinar la presión atmosférica
y sus efectos sobre la cantidad de aire admitida en el motor, en función de la altura sobre el nivel del
mar y de la temperatura promedio local, sin la realización de mediciones experimentales directas en
motores reales.
Desde la perspectiva del tipo de estudio, se trata de una investigación descriptiva–aplicada, apoyada
en el análisis de expresiones matemáticas y en resultados teóricos y experimentales reportados en la
literatura especializada en español, que documentan el efecto de la altitud sobre el rendimiento de
motores de encendido por chispa.
Según (Lapuerta, Armas, O., Agudelo, J. R., & Sánchez, C. A. , Estudio del efecto de la altitud sobre el
comportamiento de motores de combustión interna. , 2006), este estudio es uno de los trabajos de
referencia fundamentales para la presente investigación. Lapuerta et al. analizan, desde un enfoque
cuantitativo-teórico, cómo la reducción de la presión atmosférica con la altitud modifica el ciclo
termodinámico de operación de los motores de combustión interna de aspiración natural. Los autores
demuestran que la disminución de la densidad del aire es la principal causa de pérdida de potencia, y
que no existe alteración significativa en las pérdidas mecánicas con el cambio de altitud, por lo que el
rendimiento indicado y el efectivo se ven afectados de manera equivalente. Este trabajo de tipo
descriptivo-aplicado, publicado en la revista indexada Información Tecnológica (Chile), respalda
directamente el enfoque cuantitativo y descriptivo adoptado en el presente estudio, al validar el uso de
modelos teóricos de presión y densidad del aire para evaluar el desempeño del motor en distintas
altitudes.
De la misma manera lLa segunda parte del trabajo de Lapuerta et al. extiende el análisis al efecto de
la altitud sobre los parámetros característicos de la combustión en motores diésel, tanto de aspiración
natural como sobrealimentados. Se demuestra que al incrementar la altitud disminuye la densidad del
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aire por efecto de la reducción de la presión barométrica, lo que afecta la relación másica
estequiométrica entre aire y combustible. Aunque centrado en motores diésel, el fundamento teórico
sobre la relación entre presión atmosférica y masa de aire admitida es directamente extrapolable a
motores a gasolina de aspiración natural, sustentando el tipo de análisis cuantitativo-descriptivo
adoptado en este estudio para el rango altimétrico 200–4500 msnm según (Lapuerta, Armas, O.,
Agudelo, J. R., & Agudelo, A. F., Estudio del efecto de la altitud sobre el comportamiento de motores
de combustión interna., 2006).
(Miralles, 2015) desarrolla un modelo analítico-empírico que incorpora la relación de compresión del
motor como variable adicional para cuantificar la pérdida de potencia con la altitud en motores de
encendido provocado (ciclo Otto) de aspiración natural. Basado en la Atmósfera Estándar Internacional
(ISA), demuestra que la disminución de la densidad del aire seco en función de la presión y temperatura
atmosféricas es la causa dominante del deterioro del rendimiento del motor. El modelo fue validado en
motores pequeños para vehículos aéreos no tripulados hasta 6000 m de altitud. Este trabajo respalda
el enfoque cuantitativo-teórico y descriptivo del presente estudio al demostrar que expresiones
matemáticas basadas en parámetros atmosféricos son suficientes para estimar con buena
aproximación la degradación del llenado de aire en motores a gasolina atmosféricos.
(Agudelo, Agudelo, A., & Pérez, J., 2009), este trabajo investiga, mediante análisis energético y exergético,
cómo varían los parámetros de funcionamiento de un motor diésel de automoción al operar en distintas
altitudes. Los autores confirman que la reducción de la presión atmosférica provoca una menor presión
de compresión en la cámara de combustión, lo que deteriora las condiciones locales de combustión,
incrementa el consumo específico y reduce la potencia indicada. El estudio, de carácter cuantitativo-
aplicado, introduce el modelo hidrostático de la presión atmosférica junto con la variación lineal de la
temperatura con la altitud —principio compartido con el presente trabajo—, lo que refuerza la validez
del enfoque metodológico adoptado para motores de encendido por chispa en el altiplano boliviano.
(Rosero Moreta, Tapia Ponce, J. A. , & Muñoz Jara, C. D., 2020), esta investigación experimental analiza
el efecto de la altitud sobre las emisiones contaminantes de un motor de encendido provocado (MEP)
en Ecuador, realizando mediciones en tres ciudades a 0, 2200 y 3000 msnm. Los resultados muestran
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aire por efecto de la reducción de la presión barométrica, lo que afecta la relación másica
estequiométrica entre aire y combustible. Aunque centrado en motores diésel, el fundamento teórico
sobre la relación entre presión atmosférica y masa de aire admitida es directamente extrapolable a
motores a gasolina de aspiración natural, sustentando el tipo de análisis cuantitativo-descriptivo
adoptado en este estudio para el rango altimétrico 200–4500 msnm según (Lapuerta, Armas, O.,
Agudelo, J. R., & Agudelo, A. F., Estudio del efecto de la altitud sobre el comportamiento de motores
de combustión interna., 2006).
(Miralles, 2015) desarrolla un modelo analítico-empírico que incorpora la relación de compresión del
motor como variable adicional para cuantificar la pérdida de potencia con la altitud en motores de
encendido provocado (ciclo Otto) de aspiración natural. Basado en la Atmósfera Estándar Internacional
(ISA), demuestra que la disminución de la densidad del aire seco en función de la presión y temperatura
atmosféricas es la causa dominante del deterioro del rendimiento del motor. El modelo fue validado en
motores pequeños para vehículos aéreos no tripulados hasta 6000 m de altitud. Este trabajo respalda
el enfoque cuantitativo-teórico y descriptivo del presente estudio al demostrar que expresiones
matemáticas basadas en parámetros atmosféricos son suficientes para estimar con buena
aproximación la degradación del llenado de aire en motores a gasolina atmosféricos.
(Agudelo, Agudelo, A., & Pérez, J., 2009), este trabajo investiga, mediante análisis energético y exergético,
cómo varían los parámetros de funcionamiento de un motor diésel de automoción al operar en distintas
altitudes. Los autores confirman que la reducción de la presión atmosférica provoca una menor presión
de compresión en la cámara de combustión, lo que deteriora las condiciones locales de combustión,
incrementa el consumo específico y reduce la potencia indicada. El estudio, de carácter cuantitativo-
aplicado, introduce el modelo hidrostático de la presión atmosférica junto con la variación lineal de la
temperatura con la altitud —principio compartido con el presente trabajo—, lo que refuerza la validez
del enfoque metodológico adoptado para motores de encendido por chispa en el altiplano boliviano.
(Rosero Moreta, Tapia Ponce, J. A. , & Muñoz Jara, C. D., 2020), esta investigación experimental analiza
el efecto de la altitud sobre las emisiones contaminantes de un motor de encendido provocado (MEP)
en Ecuador, realizando mediciones en tres ciudades a 0, 2200 y 3000 msnm. Los resultados muestran
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que la reducción de la presión atmosférica disminuye la concentración de oxígeno en la mezcla,
afectando directamente la eficiencia volumétrica y la calidad de la combustión. A mayor altitud, la
menor masa de aire admitida genera mezclas ricas, combustiones incompletas y mayor emisión de CO,
fenómeno estrechamente ligado a la pérdida de llenado del cilindro que analiza el presente estudio.
Este trabajo valida empíricamente la relación entre presión atmosférica, eficiencia volumétrica y
desempeño del motor, corroborando las conclusiones teóricas del enfoque descriptivo adoptado.
Según (Llumiquinga, Córdova, J., & otros., 2021), analizaron el comportamiento de un motor de
encendido provocado con inyección electrónica indirecta en 11 puntos entre el nivel del mar y 4500
m.s.n.m., usando la señal del sensor MAP y la mariposa para determinar la variación de vacío en el
múltiple y las estrategias de corrección de la ECU. Encontraron que el voltaje del sensor MAP varía
aproximadamente 0,38 V/1000 m y que el vacío del motor disminuye alrededor de 7,7 kPa/1000 m, lo
cual muestra cuantitativamente cómo la menor presión atmosférica reduce la masa de aire admitida y
obliga a la unidad de control a ajustar el ancho de pulso y el avance de encendido.
(Ceballos Marcillo, 2023) estudió el desempeño y las emisiones de un motor de encendido provocado
operando a gran altitud con mezclas gasolina–bioetanol, mediante ensayos a diferentes regímenes para
evaluar potencia, consumo y emisiones reguladas. El trabajo muestra que las condiciones de presión
reducida afectan negativamente el rendimiento, pero ciertas mezclas con bioetanol contribuyen a
mejorar el comportamiento del motor y el cumplimiento de normas de emisiones en condiciones de
alta altitud.
(Arroyo Terán, Cevallos González, A. F., Imbaquingo Navarrete, R. P., & Melo Obando, J. L., 2020),
evaluaron el efecto de la altitud sobre las emisiones de un motor de encendido provocado en tres
ciudades a 0, 2200 y 3000 m.s.n.m., midiendo CO, CO₂ y HC a distintos regímenes de giro. Concluyeron
que los rpm son el factor más influyente en CO y HC, mientras que la altitud incide especialmente en
el CO₂, que disminuye a medida que desciende la presión atmosférica, evidenciando el impacto de la
menor masa de aire en la combustión.
Un estudio breve publicado en Fuel analizó el impacto de la altitud en el consumo de combustible de
un automóvil de gasolina, considerando que muchos vehículos se calibran a nivel del mar. Los autores
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que la reducción de la presión atmosférica disminuye la concentración de oxígeno en la mezcla,
afectando directamente la eficiencia volumétrica y la calidad de la combustión. A mayor altitud, la
menor masa de aire admitida genera mezclas ricas, combustiones incompletas y mayor emisión de CO,
fenómeno estrechamente ligado a la pérdida de llenado del cilindro que analiza el presente estudio.
Este trabajo valida empíricamente la relación entre presión atmosférica, eficiencia volumétrica y
desempeño del motor, corroborando las conclusiones teóricas del enfoque descriptivo adoptado.
Según (Llumiquinga, Córdova, J., & otros., 2021), analizaron el comportamiento de un motor de
encendido provocado con inyección electrónica indirecta en 11 puntos entre el nivel del mar y 4500
m.s.n.m., usando la señal del sensor MAP y la mariposa para determinar la variación de vacío en el
múltiple y las estrategias de corrección de la ECU. Encontraron que el voltaje del sensor MAP varía
aproximadamente 0,38 V/1000 m y que el vacío del motor disminuye alrededor de 7,7 kPa/1000 m, lo
cual muestra cuantitativamente cómo la menor presión atmosférica reduce la masa de aire admitida y
obliga a la unidad de control a ajustar el ancho de pulso y el avance de encendido.
(Ceballos Marcillo, 2023) estudió el desempeño y las emisiones de un motor de encendido provocado
operando a gran altitud con mezclas gasolina–bioetanol, mediante ensayos a diferentes regímenes para
evaluar potencia, consumo y emisiones reguladas. El trabajo muestra que las condiciones de presión
reducida afectan negativamente el rendimiento, pero ciertas mezclas con bioetanol contribuyen a
mejorar el comportamiento del motor y el cumplimiento de normas de emisiones en condiciones de
alta altitud.
(Arroyo Terán, Cevallos González, A. F., Imbaquingo Navarrete, R. P., & Melo Obando, J. L., 2020),
evaluaron el efecto de la altitud sobre las emisiones de un motor de encendido provocado en tres
ciudades a 0, 2200 y 3000 m.s.n.m., midiendo CO, CO₂ y HC a distintos regímenes de giro. Concluyeron
que los rpm son el factor más influyente en CO y HC, mientras que la altitud incide especialmente en
el CO₂, que disminuye a medida que desciende la presión atmosférica, evidenciando el impacto de la
menor masa de aire en la combustión.
Un estudio breve publicado en Fuel analizó el impacto de la altitud en el consumo de combustible de
un automóvil de gasolina, considerando que muchos vehículos se calibran a nivel del mar. Los autores
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mostraron que la disminución de densidad del aire en altura reduce la carga de bombeo y puede
disminuir el consumo específico de combustible, aunque también se afecta la potencia disponible, lo
que refuerza la necesidad de contemplar la altitud en el análisis de desempeño, según (Kasseris &
Heywood, J., 2011)
Según (Hashemi, 2013)en un artículo sobre el efecto de la altitud en parámetros de motor mostró que,
al incrementar la altura de 350 a 975 m, el caudal de masa de aire inducida se reduce alrededor de un
20%, con una disminución asociada de la eficiencia volumétrica. El trabajo relaciona directamente la
caída de presión atmosférica con la reducción de la masa de aire que ingresa al cilindro, lo cual coincide
con el planteamiento teórico del presente estudio sobre la admisión en motores atmosféricos.
En este contexto, el presente estudio retoma y articula estos aportes teóricos y aplicados para
establecer, desde un enfoque cuantitativo, la relación entre presión atmosférica, masa de aire admitida
y desempeño del motor en un amplio rango altimétrico característico de la realidad boliviana.
Rango de altitudes y condiciones de análisis
El análisis considera un rango altimétrico comprendido entre 200 y 4500 metros sobre el nivel del mar,
representativo de las condiciones geográficas de Bolivia, donde los motores a gasolina deben operar
en diversos niveles de altura. Para distintos puntos dentro de este intervalo se estima la presión
atmosférica teórica, incorporando la influencia de la temperatura ambiente promedio local, con el fin
de obtener valores aproximados de densidad del aire y de masa de aire disponible para el llenado del
cilindro durante el proceso de admisión.
Características del motor considerado
El estudio se orienta a motores a gasolina de aspiración natural (motores atmosféricos). Para el análisis
se consideran parámetros geométricos fundamentales del motor, tales como el diámetro del cilindro,
la carrera del pistón y la relación de compresión, a partir de los cuales se determinan el volumen del
cilindro y el volumen de la cámara de combustión. Estos parámetros permiten estimar el volumen
barrido y el volumen total disponible para la mezcla aire–combustible, lo que posibilita relacionar la
variación de la presión atmosférica con el llenado de aire durante el proceso de admisión.
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mostraron que la disminución de densidad del aire en altura reduce la carga de bombeo y puede
disminuir el consumo específico de combustible, aunque también se afecta la potencia disponible, lo
que refuerza la necesidad de contemplar la altitud en el análisis de desempeño, según (Kasseris &
Heywood, J., 2011)
Según (Hashemi, 2013)en un artículo sobre el efecto de la altitud en parámetros de motor mostró que,
al incrementar la altura de 350 a 975 m, el caudal de masa de aire inducida se reduce alrededor de un
20%, con una disminución asociada de la eficiencia volumétrica. El trabajo relaciona directamente la
caída de presión atmosférica con la reducción de la masa de aire que ingresa al cilindro, lo cual coincide
con el planteamiento teórico del presente estudio sobre la admisión en motores atmosféricos.
En este contexto, el presente estudio retoma y articula estos aportes teóricos y aplicados para
establecer, desde un enfoque cuantitativo, la relación entre presión atmosférica, masa de aire admitida
y desempeño del motor en un amplio rango altimétrico característico de la realidad boliviana.
Rango de altitudes y condiciones de análisis
El análisis considera un rango altimétrico comprendido entre 200 y 4500 metros sobre el nivel del mar,
representativo de las condiciones geográficas de Bolivia, donde los motores a gasolina deben operar
en diversos niveles de altura. Para distintos puntos dentro de este intervalo se estima la presión
atmosférica teórica, incorporando la influencia de la temperatura ambiente promedio local, con el fin
de obtener valores aproximados de densidad del aire y de masa de aire disponible para el llenado del
cilindro durante el proceso de admisión.
Características del motor considerado
El estudio se orienta a motores a gasolina de aspiración natural (motores atmosféricos). Para el análisis
se consideran parámetros geométricos fundamentales del motor, tales como el diámetro del cilindro,
la carrera del pistón y la relación de compresión, a partir de los cuales se determinan el volumen del
cilindro y el volumen de la cámara de combustión. Estos parámetros permiten estimar el volumen
barrido y el volumen total disponible para la mezcla aire–combustible, lo que posibilita relacionar la
variación de la presión atmosférica con el llenado de aire durante el proceso de admisión.
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Procedimiento de cálculo y análisis
El procedimiento metodológico comprende:
1. La determinación de la presión atmosférica teórica en diferentes altitudes dentro del rango de
200 a 4500 msnm, considerando la influencia de la temperatura promedio local mediante
expresiones termodinámicas estándar.
La presión atmosférica constituye una variable física fundamental en múltiples disciplinas científicas e
ingenieriles. Su variación con la altitud sobre el nivel del mar es un fenómeno de gran relevancia práctica
y teórica: afecta el rendimiento de motores de combustión interna, la eficiencia de turbomáquinas, los
procesos de ebullición y transferencia de calor, la fisiología humana en ambientes de gran altura y la
precisión de instrumentos de medición altimétrica.
Bolivia, y particularmente las regiones del Altiplano como el departamento de Oruro (situado a una
altitud media de 3,735 m.s.n.m.), representa un entorno geográfico de especial interés para el estudio
de estas variables, ya que las condiciones atmosféricas difieren significativamente de los valores de
referencia al nivel del mar (po = 1.01325 Bar = 101,325 N/m2)
El presente artículo tiene como objetivo realizar un análisis exhaustivo de los datos de presión
atmosférica en función de la altitud, en el rango comprendido entre 200 y 4,500 m.s.n.m., aplicando
herramientas estadísticas y comparando los resultados empíricos con los modelos teóricos
establecidos en la literatura termodinámica y meteorológica.
Se analiza cuantitativamente la relación entre la altitud sobre el nivel del mar (h) y la presión atmosférica
(po), fundamentado en la siguiente expresión para determinar la presión atmosférica:
Donde:
𝑝𝑜 = Presión atmosférica [N/m2]
𝑝𝑜
′ = Presión normal de nuestras latitudes [1,01325x105𝑁/𝑚2]
𝑇𝑜
′ = Temperatura normal para nuestras latitudes [293 °K]
𝑝𝑜 = 𝑝𝑜
´ [𝑇𝑜
´ −(𝛽ℎ)
𝑇𝑜
´ ]
[ 𝑔
𝛽𝑅]
[ 𝑁
𝑚2] 𝛽 = [𝑇𝑜 − 𝑇𝑜
´
ℎ ] [º𝐾
𝑚 ]
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Procedimiento de cálculo y análisis
El procedimiento metodológico comprende:
1. La determinación de la presión atmosférica teórica en diferentes altitudes dentro del rango de
200 a 4500 msnm, considerando la influencia de la temperatura promedio local mediante
expresiones termodinámicas estándar.
La presión atmosférica constituye una variable física fundamental en múltiples disciplinas científicas e
ingenieriles. Su variación con la altitud sobre el nivel del mar es un fenómeno de gran relevancia práctica
y teórica: afecta el rendimiento de motores de combustión interna, la eficiencia de turbomáquinas, los
procesos de ebullición y transferencia de calor, la fisiología humana en ambientes de gran altura y la
precisión de instrumentos de medición altimétrica.
Bolivia, y particularmente las regiones del Altiplano como el departamento de Oruro (situado a una
altitud media de 3,735 m.s.n.m.), representa un entorno geográfico de especial interés para el estudio
de estas variables, ya que las condiciones atmosféricas difieren significativamente de los valores de
referencia al nivel del mar (po = 1.01325 Bar = 101,325 N/m2)
El presente artículo tiene como objetivo realizar un análisis exhaustivo de los datos de presión
atmosférica en función de la altitud, en el rango comprendido entre 200 y 4,500 m.s.n.m., aplicando
herramientas estadísticas y comparando los resultados empíricos con los modelos teóricos
establecidos en la literatura termodinámica y meteorológica.
Se analiza cuantitativamente la relación entre la altitud sobre el nivel del mar (h) y la presión atmosférica
(po), fundamentado en la siguiente expresión para determinar la presión atmosférica:
Donde:
𝑝𝑜 = Presión atmosférica [N/m2]
𝑝𝑜
′ = Presión normal de nuestras latitudes [1,01325x105𝑁/𝑚2]
𝑇𝑜
′ = Temperatura normal para nuestras latitudes [293 °K]
𝑝𝑜 = 𝑝𝑜
´ [𝑇𝑜
´ −(𝛽ℎ)
𝑇𝑜
´ ]
[ 𝑔
𝛽𝑅]
[ 𝑁
𝑚2] 𝛽 = [𝑇𝑜 − 𝑇𝑜
´
ℎ ] [º𝐾
𝑚 ]
Vol 6 N|1
1580 | P á g i n a
𝛽 = Coeficiente local de la variacion de la temperatura [°K/m]
𝑅 = Constante universal de los gases 287 [J/kg°K]
𝑔 = Aceleracion de la gravedad 9,81 [m/s2]
𝑇0 = Temperatura promedio local [°K]
ℎ = Altura sobre el nivel del mar [𝑚]
A partir de un conjunto de 44 mediciones comprendidas entre 200 y 4,500 metros sobre el nivel del
mar (m.s.n.m.), se determinaron los perfiles de presión atmosférica en unidades de [N/m²] y [Bar], junto
con los correspondientes registros de temperatura atmosférica. Los resultados evidencian una
reducción de presión del 38.75% a lo largo del rango altitudinal estudiado, con una tasa de cambio
promedio de -0.0888 Bar por cada 100 metros de ascenso. El análisis de regresión lineal arroja un
coeficiente de determinación R2 = 0.9950, confirmando la alta linealidad del fenómeno en la troposfera
baja. La correlación de Pearson entre altitud y presión fue r = -0.9975 (p < 0.001), lo que
Se observa:
Tabla 1
Cálculo de la presión atmosférica:
Altura sobre el nivel del mar Temperatura atmosférica Presión atmosférica Presión atmosférica
h [m] To [ºC] po [N/m²] po [Bar]
200 22 98980,34654 0,989803465
300 22 97828,44464 0,978284446
400 22 96689,94821 0,966899482
500 21 95574,27942 0,955742794
600 21 94463,9097 0,944639097
700 21 93366,44012 0,933664401
800 19 92311,11957 0,923111196
900 19 91242,29363 0,912422936
1000 19 90185,84311 0,901858431
1100 18 89161,01506 0,891610151
1200 18 88130,40521 0,881304052
1300 18 87111,70816 0,871117082
1400 17 86128,51721 0,861285172
1580 | P á g i n a
𝛽 = Coeficiente local de la variacion de la temperatura [°K/m]
𝑅 = Constante universal de los gases 287 [J/kg°K]
𝑔 = Aceleracion de la gravedad 9,81 [m/s2]
𝑇0 = Temperatura promedio local [°K]
ℎ = Altura sobre el nivel del mar [𝑚]
A partir de un conjunto de 44 mediciones comprendidas entre 200 y 4,500 metros sobre el nivel del
mar (m.s.n.m.), se determinaron los perfiles de presión atmosférica en unidades de [N/m²] y [Bar], junto
con los correspondientes registros de temperatura atmosférica. Los resultados evidencian una
reducción de presión del 38.75% a lo largo del rango altitudinal estudiado, con una tasa de cambio
promedio de -0.0888 Bar por cada 100 metros de ascenso. El análisis de regresión lineal arroja un
coeficiente de determinación R2 = 0.9950, confirmando la alta linealidad del fenómeno en la troposfera
baja. La correlación de Pearson entre altitud y presión fue r = -0.9975 (p < 0.001), lo que
Se observa:
Tabla 1
Cálculo de la presión atmosférica:
Altura sobre el nivel del mar Temperatura atmosférica Presión atmosférica Presión atmosférica
h [m] To [ºC] po [N/m²] po [Bar]
200 22 98980,34654 0,989803465
300 22 97828,44464 0,978284446
400 22 96689,94821 0,966899482
500 21 95574,27942 0,955742794
600 21 94463,9097 0,944639097
700 21 93366,44012 0,933664401
800 19 92311,11957 0,923111196
900 19 91242,29363 0,912422936
1000 19 90185,84311 0,901858431
1100 18 89161,01506 0,891610151
1200 18 88130,40521 0,881304052
1300 18 87111,70816 0,871117082
1400 17 86128,51721 0,861285172
Vol 6 N|1
1581 | P á g i n a
1500 17 85134,63565 0,851346357
1600 17 84152,22301 0,84152223
1700 16 83208,86029 0,832088603
1800 16 82250,28184 0,822502818
1900 16 81302,74636 0,813027464
2000 15 80397,48682 0,803974868
2100 15 79472,84607 0,794728461
2200 15 78558,83949 0,785588395
2300 14 77690,03774 0,776900377
2400 14 76798,0264 0,767980264
2500 14 75916,25683 0,759162568
2600 13 75082,34322 0,750823432
2700 13 74221,70749 0,742217075
2800 13 73370,93685 0,733709369
2900 12 72570,4138 0,725704138
3000 12 71739,95201 0,71739952
3100 12 70918,99362 0,709189936
3200 11 70150,43207 0,701504321
3300 11 69348,99226 0,693489923
3400 11 68556,70858 0,685567086
3500 10 67818,74466 0,678187447
3600 10 67045,22247 0,670452225
3700 10 66280,52286 0,662805229
3800 9 65571,85475 0,655718548
3900 9 64825,19122 0,648251912
4000 9 64087,02991 0,640870299
4100 8 63406,41484 0,634064148
4200 8 62685,59444 0,626855944
4300 8 61972,96852 0,619729685
4400 8 61268,44391 0,612684439
4500 7 60623,26863 0,606232686
1581 | P á g i n a
1500 17 85134,63565 0,851346357
1600 17 84152,22301 0,84152223
1700 16 83208,86029 0,832088603
1800 16 82250,28184 0,822502818
1900 16 81302,74636 0,813027464
2000 15 80397,48682 0,803974868
2100 15 79472,84607 0,794728461
2200 15 78558,83949 0,785588395
2300 14 77690,03774 0,776900377
2400 14 76798,0264 0,767980264
2500 14 75916,25683 0,759162568
2600 13 75082,34322 0,750823432
2700 13 74221,70749 0,742217075
2800 13 73370,93685 0,733709369
2900 12 72570,4138 0,725704138
3000 12 71739,95201 0,71739952
3100 12 70918,99362 0,709189936
3200 11 70150,43207 0,701504321
3300 11 69348,99226 0,693489923
3400 11 68556,70858 0,685567086
3500 10 67818,74466 0,678187447
3600 10 67045,22247 0,670452225
3700 10 66280,52286 0,662805229
3800 9 65571,85475 0,655718548
3900 9 64825,19122 0,648251912
4000 9 64087,02991 0,640870299
4100 8 63406,41484 0,634064148
4200 8 62685,59444 0,626855944
4300 8 61972,96852 0,619729685
4400 8 61268,44391 0,612684439
4500 7 60623,26863 0,606232686
Vol 6 N|1
1582 | P á g i n a
De los resultados del análisis de la relación de la altura sobre el nivel del mar y la presión atmosférica
se obtiene el siguiente grafico:
Gráfico 1
Los resultados obtenidos son altamente coherentes con el análisis establecido por la ley barométrica
de Laplace y el modelo ISA. La linealidad del perfil de presión en el rango 200-4,500 m.s.n.m. con R2
= 0.9950 es comparable a los resultados reportados en la literatura para conjuntos de datos de radio
sondeo en la troposfera baja según (Wallace & Hobbs, P. V., 2006), donde la curvatura del decaimiento
exponencial se vuelve apreciable solo para altitudes superiores a 10-12 km.
El lapse rate observado de -3.49 C/km, aunque inferior al estándar (-6.5 C/km), cae dentro del rango
de variabilidad documentada para entornos de alta meseta continental. En el Altiplano boliviano,
diversos estudios climatológicos han reportado gradientes térmicos reducidos asociados con la alta
insolación y la baja conductividad térmica del suelo a gran altitud (Garreaud, Vuille, M., & Clement, A.
C., 2003). Este valor más bajo del lapse rate implica que la atmósfera local es más estable que el
estándar, lo que a su vez produce una reducción de presión ligeramente más gradual con la altitud en
comparación con el modelo ISA puro.
Desde el punto de vista de la ingeniería, la reducción del 38.75% en la presión entre 200 y 4,500 m
tiene consecuencias directas sobre el diseño y la operación de los equipos. En motores de combustión
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
Presión atmosférica po [Bar]
1582 | P á g i n a
De los resultados del análisis de la relación de la altura sobre el nivel del mar y la presión atmosférica
se obtiene el siguiente grafico:
Gráfico 1
Los resultados obtenidos son altamente coherentes con el análisis establecido por la ley barométrica
de Laplace y el modelo ISA. La linealidad del perfil de presión en el rango 200-4,500 m.s.n.m. con R2
= 0.9950 es comparable a los resultados reportados en la literatura para conjuntos de datos de radio
sondeo en la troposfera baja según (Wallace & Hobbs, P. V., 2006), donde la curvatura del decaimiento
exponencial se vuelve apreciable solo para altitudes superiores a 10-12 km.
El lapse rate observado de -3.49 C/km, aunque inferior al estándar (-6.5 C/km), cae dentro del rango
de variabilidad documentada para entornos de alta meseta continental. En el Altiplano boliviano,
diversos estudios climatológicos han reportado gradientes térmicos reducidos asociados con la alta
insolación y la baja conductividad térmica del suelo a gran altitud (Garreaud, Vuille, M., & Clement, A.
C., 2003). Este valor más bajo del lapse rate implica que la atmósfera local es más estable que el
estándar, lo que a su vez produce una reducción de presión ligeramente más gradual con la altitud en
comparación con el modelo ISA puro.
Desde el punto de vista de la ingeniería, la reducción del 38.75% en la presión entre 200 y 4,500 m
tiene consecuencias directas sobre el diseño y la operación de los equipos. En motores de combustión
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
Presión atmosférica po [Bar]
Vol 6 N|1
1583 | P á g i n a
interna, la caída de densidad del aire reduce el llenado volumétrico y, por ende, afecta la potencia que
desarrolla el motor.
2. El cálculo aproximado de la densidad del aire y de la masa de aire que puede ingresar al cilindro
en cada ciclo de admisión, tomando como referencia los volúmenes característicos del motor
(volumen del cilindro y volumen de la cámara de combustión).
Por lo tanto, para poder evaluar esta cadena de consecuencias que es el fundamento de la entrega de
potencia de los MCI, es de primordial importancia tener una relación que permita cuantificar la
cantidad de carga fresca admitida, y la mejor base teórica para desarrollarla está en la ley de los gases,
tomando como base una expresión derivada de la relación (ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES)
𝑚 = 𝑝𝑉
𝑅𝑇 [𝐾𝑔] ó 𝑚 = 𝜌𝑉[𝐾𝑔]
El equivalente a la cantidad de carga fresca, en realidad será la masa de carga fresca admitida en el
cilindro (aire + combustible = Gases de combustión), expresada dentro de los parámetros más
característicos del proceso de admisión de un MCI durante el sistema de alimentación del motor lo
cual será:
𝑚ℎ = 𝑝𝑜𝑉ℎ
𝑅𝑇𝑜
[𝐾𝑔]
Donde:
mh = Masa de carga fresca admitida en un cilindro [Kg]
𝑝𝑜 = Presión atmosférica [N/m2]
Vh = Volumen desplazado o cilindrada unitaria [𝑚3]
𝑇𝑜 = Temperatura atmosférica [°K]
R = Constante universal del aire 287 [J/ (kg°K]
Lo que se llega a conceptualizar en los MCI, que dependerá de las condiciones de alimentación durante
el proceso de admisión, lo cual estará ligado fundamentalmente a la entrega de potencia en un MCI.
▪ A mayor presión de llenado mayor masa de carga fresca admitida
▪ A menor presión de llenado menor masa de carga fresca admitida
▪ A mayor temperatura de llenado menor masa de carga fresca admitida
1583 | P á g i n a
interna, la caída de densidad del aire reduce el llenado volumétrico y, por ende, afecta la potencia que
desarrolla el motor.
2. El cálculo aproximado de la densidad del aire y de la masa de aire que puede ingresar al cilindro
en cada ciclo de admisión, tomando como referencia los volúmenes característicos del motor
(volumen del cilindro y volumen de la cámara de combustión).
Por lo tanto, para poder evaluar esta cadena de consecuencias que es el fundamento de la entrega de
potencia de los MCI, es de primordial importancia tener una relación que permita cuantificar la
cantidad de carga fresca admitida, y la mejor base teórica para desarrollarla está en la ley de los gases,
tomando como base una expresión derivada de la relación (ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES)
𝑚 = 𝑝𝑉
𝑅𝑇 [𝐾𝑔] ó 𝑚 = 𝜌𝑉[𝐾𝑔]
El equivalente a la cantidad de carga fresca, en realidad será la masa de carga fresca admitida en el
cilindro (aire + combustible = Gases de combustión), expresada dentro de los parámetros más
característicos del proceso de admisión de un MCI durante el sistema de alimentación del motor lo
cual será:
𝑚ℎ = 𝑝𝑜𝑉ℎ
𝑅𝑇𝑜
[𝐾𝑔]
Donde:
mh = Masa de carga fresca admitida en un cilindro [Kg]
𝑝𝑜 = Presión atmosférica [N/m2]
Vh = Volumen desplazado o cilindrada unitaria [𝑚3]
𝑇𝑜 = Temperatura atmosférica [°K]
R = Constante universal del aire 287 [J/ (kg°K]
Lo que se llega a conceptualizar en los MCI, que dependerá de las condiciones de alimentación durante
el proceso de admisión, lo cual estará ligado fundamentalmente a la entrega de potencia en un MCI.
▪ A mayor presión de llenado mayor masa de carga fresca admitida
▪ A menor presión de llenado menor masa de carga fresca admitida
▪ A mayor temperatura de llenado menor masa de carga fresca admitida
Vol 6 N|1
1584 | P á g i n a
▪ A menor temperatura de llenado mayor masa de carga fresca admitida
Probablemente una de las aplicaciones más importantes de la ley de los gases para los MCI ha quedado
planteada en la Ecuación de estado, a partir de la cual se puede seguir planteando relaciones y
aproximaciones teóricas idealizadas que serán el fundamento y punto de partida para estructuras y
desarrollar un coherente análisis termodinámico de los MCI, en la validez original de su planteo.
Aparte de la masa de aire que entra como carga fresca admitida a un MCI, existen otras masas gaseosas
características que intervienen en los procesos termodinámicos de un MCI, estas son:
𝑚 = 𝑚ℎ + 𝑚(𝑉𝑐)[𝐾𝑔] 𝑚𝑐 = 𝑚ℎ
𝑟𝑎/𝑐
[𝐾𝑔]
𝑚 = Masa gaseosa total contenida en el SCP [Kg]
mh = Masa de carga fresca admitida en el SCP [Kg]
𝑚(Vc) = Masa de los gases residuales que quedan en la cámara de combustión [Kg]
mc = Masa de combustible que ingresa al SCP [Kg]
𝑟a/c = 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 de aire combustible [Kga/Kgc]
La masa gaseosa total contenida en el SCP es la suma de la carga fresca más la masa de los gases
residuales y al ser predominante la masa de la carga fresca se puede considerar: que las condiciones
de temperatura y presión serán las de la admisión y que las propiedades de la masa gaseosa serán muy
similares a las del aire predominante en la carga fresca, por lo tanto:
𝑚 = 𝑝𝑜(𝑉ℎ + 𝑉𝑐)
𝑅𝑇𝑜
[𝐾𝑔]
Se tiene el siguiente análisis:
Tabla 2
MOTOR K15B (ERTIGA SUZUKI)
Volumen del cilindro Masa de carga fresca
admitida en el cilindro
Masa del
combustible
Masa total contenida en el
SCP
vh [m³] mh [kg] mc [kg] m [kg]
0,000365571 0,000427383 2,84922E-05 0,000472371
0,000365571 0,000422409 2,81606E-05 0,000466873
0,000365571 0,000417493 2,78329E-05 0,00046144
0,000365571 0,00041408 2,76053E-05 0,000457667
1584 | P á g i n a
▪ A menor temperatura de llenado mayor masa de carga fresca admitida
Probablemente una de las aplicaciones más importantes de la ley de los gases para los MCI ha quedado
planteada en la Ecuación de estado, a partir de la cual se puede seguir planteando relaciones y
aproximaciones teóricas idealizadas que serán el fundamento y punto de partida para estructuras y
desarrollar un coherente análisis termodinámico de los MCI, en la validez original de su planteo.
Aparte de la masa de aire que entra como carga fresca admitida a un MCI, existen otras masas gaseosas
características que intervienen en los procesos termodinámicos de un MCI, estas son:
𝑚 = 𝑚ℎ + 𝑚(𝑉𝑐)[𝐾𝑔] 𝑚𝑐 = 𝑚ℎ
𝑟𝑎/𝑐
[𝐾𝑔]
𝑚 = Masa gaseosa total contenida en el SCP [Kg]
mh = Masa de carga fresca admitida en el SCP [Kg]
𝑚(Vc) = Masa de los gases residuales que quedan en la cámara de combustión [Kg]
mc = Masa de combustible que ingresa al SCP [Kg]
𝑟a/c = 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 de aire combustible [Kga/Kgc]
La masa gaseosa total contenida en el SCP es la suma de la carga fresca más la masa de los gases
residuales y al ser predominante la masa de la carga fresca se puede considerar: que las condiciones
de temperatura y presión serán las de la admisión y que las propiedades de la masa gaseosa serán muy
similares a las del aire predominante en la carga fresca, por lo tanto:
𝑚 = 𝑝𝑜(𝑉ℎ + 𝑉𝑐)
𝑅𝑇𝑜
[𝐾𝑔]
Se tiene el siguiente análisis:
Tabla 2
MOTOR K15B (ERTIGA SUZUKI)
Volumen del cilindro Masa de carga fresca
admitida en el cilindro
Masa del
combustible
Masa total contenida en el
SCP
vh [m³] mh [kg] mc [kg] m [kg]
0,000365571 0,000427383 2,84922E-05 0,000472371
0,000365571 0,000422409 2,81606E-05 0,000466873
0,000365571 0,000417493 2,78329E-05 0,00046144
0,000365571 0,00041408 2,76053E-05 0,000457667
Vol 6 N|1
1585 | P á g i n a
0,000365571 0,000409269 2,72846E-05 0,00045235
0,000365571 0,000404514 2,69676E-05 0,000447095
0,000365571 0,000402681 2,68454E-05 0,000445069
0,000365571 0,000398019 2,65346E-05 0,000439916
0,000365571 0,00039341 2,62274E-05 0,000434822
0,000365571 0,000390276 2,60184E-05 0,000431358
0,000365571 0,000385765 2,57177E-05 0,000426372
0,000365571 0,000381306 2,54204E-05 0,000421444
0,000365571 0,000378303 2,52202E-05 0,000418124
0,000365571 0,000373937 2,49291E-05 0,000413299
0,000365571 0,000369622 2,46415E-05 0,00040853
0,000365571 0,000366743 2,44495E-05 0,000405348
0,000365571 0,000362518 2,41679E-05 0,000400678
0,000365571 0,000358342 2,38895E-05 0,000396062
0,000365571 0,000355582 2,37055E-05 0,000393012
0,000365571 0,000351493 2,34329E-05 0,000388492
0,000365571 0,00034745 2,31634E-05 0,000384024
0,000365571 0,000344805 2,2987E-05 0,0003811
0,000365571 0,000340846 2,27231E-05 0,000376725
0,000365571 0,000336933 2,24622E-05 0,000372399
0,000365571 0,000334397 2,22931E-05 0,000369596
0,000365571 0,000330564 2,20376E-05 0,00036536
0,000365571 0,000326775 2,1785E-05 0,000361172
0,000365571 0,000324343 2,16229E-05 0,000358485
0,000365571 0,000320632 2,13755E-05 0,000354382
0,000365571 0,000316963 2,11308E-05 0,000350327
0,000365571 0,000314632 2,09754E-05 0,000347751
0,000365571 0,000311037 2,07358E-05 0,000343778
0,000365571 0,000307484 2,04989E-05 0,00033985
0,000365571 0,000305249 2,03499E-05 0,00033738
0,000365571 0,000301767 2,01178E-05 0,000333532
0,000365571 0,000298325 1,98883E-05 0,000329728
0,000365571 0,000296182 1,97455E-05 0,000327359
0,000365571 0,000292809 1,95206E-05 0,000323631
1585 | P á g i n a
0,000365571 0,000409269 2,72846E-05 0,00045235
0,000365571 0,000404514 2,69676E-05 0,000447095
0,000365571 0,000402681 2,68454E-05 0,000445069
0,000365571 0,000398019 2,65346E-05 0,000439916
0,000365571 0,00039341 2,62274E-05 0,000434822
0,000365571 0,000390276 2,60184E-05 0,000431358
0,000365571 0,000385765 2,57177E-05 0,000426372
0,000365571 0,000381306 2,54204E-05 0,000421444
0,000365571 0,000378303 2,52202E-05 0,000418124
0,000365571 0,000373937 2,49291E-05 0,000413299
0,000365571 0,000369622 2,46415E-05 0,00040853
0,000365571 0,000366743 2,44495E-05 0,000405348
0,000365571 0,000362518 2,41679E-05 0,000400678
0,000365571 0,000358342 2,38895E-05 0,000396062
0,000365571 0,000355582 2,37055E-05 0,000393012
0,000365571 0,000351493 2,34329E-05 0,000388492
0,000365571 0,00034745 2,31634E-05 0,000384024
0,000365571 0,000344805 2,2987E-05 0,0003811
0,000365571 0,000340846 2,27231E-05 0,000376725
0,000365571 0,000336933 2,24622E-05 0,000372399
0,000365571 0,000334397 2,22931E-05 0,000369596
0,000365571 0,000330564 2,20376E-05 0,00036536
0,000365571 0,000326775 2,1785E-05 0,000361172
0,000365571 0,000324343 2,16229E-05 0,000358485
0,000365571 0,000320632 2,13755E-05 0,000354382
0,000365571 0,000316963 2,11308E-05 0,000350327
0,000365571 0,000314632 2,09754E-05 0,000347751
0,000365571 0,000311037 2,07358E-05 0,000343778
0,000365571 0,000307484 2,04989E-05 0,00033985
0,000365571 0,000305249 2,03499E-05 0,00033738
0,000365571 0,000301767 2,01178E-05 0,000333532
0,000365571 0,000298325 1,98883E-05 0,000329728
0,000365571 0,000296182 1,97455E-05 0,000327359
0,000365571 0,000292809 1,95206E-05 0,000323631
Vol 6 N|1
1586 | P á g i n a
0,000365571 0,000289475 1,92983E-05 0,000319946
0,000365571 0,00028742 1,91613E-05 0,000317675
0,000365571 0,000284153 1,89435E-05 0,000314064
0,000365571 0,000280922 1,87282E-05 0,000310493
0,000365571 0,000277729 1,85153E-05 0,000306963
0,000365571 0,000275786 1,83857E-05 0,000304816
De los resultados del análisis de la presión atmosférica y la masa de carga fresca admitida en el cilindro
se obtiene el siguiente gráfico, a medida que la presión aumenta también la masa de carga fresca
aumenta:
Gráfico 2
El análisis de los datos demuestra una relación directamente proporcional entre la presión atmosférica
y la masa de carga fresca admitida en el cilindro del motor K15B de la Suzuki Ertiga: conforme
disminuye la presión con la altitud, la masa de carga fresca admitida en el cilindro que ingresa al motor
de combustión interna cae de forma proporcional. La correlación entre ambas variables es
extremadamente alta (cercana a 0.9999), lo que confirma que la presión atmosférica es el factor
dominante en el llenado del cilindro.
Por consiguiente, lo que se observa en el rango de 200 m a 4500 m de altura, la presión atmosférica
varía de 98,980 Pa a 60,623 Pa, mientras que la masa de carga fresca admitida en el cilindro (mh)
disminuye de 0.000427 kg a 0.000276 kg por cilindro, una reducción del 35.47%. Otros parámetros
geométricos del motor, como el diámetro del cilindro (0.074 m), la carrera (0.085 m), la relación de
0
0,00005
0,0001
0,00015
0,0002
0,00025
0,0003
0,00035
0,0004
0,00045
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Masa de carga fresca admitida en el cilindro mh [kg]
1586 | P á g i n a
0,000365571 0,000289475 1,92983E-05 0,000319946
0,000365571 0,00028742 1,91613E-05 0,000317675
0,000365571 0,000284153 1,89435E-05 0,000314064
0,000365571 0,000280922 1,87282E-05 0,000310493
0,000365571 0,000277729 1,85153E-05 0,000306963
0,000365571 0,000275786 1,83857E-05 0,000304816
De los resultados del análisis de la presión atmosférica y la masa de carga fresca admitida en el cilindro
se obtiene el siguiente gráfico, a medida que la presión aumenta también la masa de carga fresca
aumenta:
Gráfico 2
El análisis de los datos demuestra una relación directamente proporcional entre la presión atmosférica
y la masa de carga fresca admitida en el cilindro del motor K15B de la Suzuki Ertiga: conforme
disminuye la presión con la altitud, la masa de carga fresca admitida en el cilindro que ingresa al motor
de combustión interna cae de forma proporcional. La correlación entre ambas variables es
extremadamente alta (cercana a 0.9999), lo que confirma que la presión atmosférica es el factor
dominante en el llenado del cilindro.
Por consiguiente, lo que se observa en el rango de 200 m a 4500 m de altura, la presión atmosférica
varía de 98,980 Pa a 60,623 Pa, mientras que la masa de carga fresca admitida en el cilindro (mh)
disminuye de 0.000427 kg a 0.000276 kg por cilindro, una reducción del 35.47%. Otros parámetros
geométricos del motor, como el diámetro del cilindro (0.074 m), la carrera (0.085 m), la relación de
0
0,00005
0,0001
0,00015
0,0002
0,00025
0,0003
0,00035
0,0004
0,00045
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Masa de carga fresca admitida en el cilindro mh [kg]
Vol 6 N|1
1587 | P á g i n a
compresión (10.5) y los volúmenes ( 𝑣𝑐 = 3.85𝑥10−5 m³, 𝑣ℎ = 3.66𝑥10−4 m³), permanecen
constantes, esa estabilidad resalta que la variación en (mh) se debe exclusivamente a cambios en las
condiciones atmosféricas.
Este análisis sustenta que la presión atmosférica limita el rendimiento de motores aspirados en altitud:
menor (mh) implica menor potencia, ya que la energía liberada en combustión es proporcional a la
masa de combustible (y aire) admitida. Para mitigar esto, se usan turbocompresores que elevan la
presión en admisión independientemente de 𝑝𝑜. Los datos, referidos al motor K15B (1.5 L, aspirado),
ejemplifican el problema en regiones montañosas como los Andes bolivianos, donde Oruro (a ~3700
m) registraría ~30% menos (mh) que al nivel del mar.
Discusión científica
Los cálculos asumen llenado ideal sin considerar dinámica de flujo (números de Reynolds, pérdidas en
válvulas), pero la alta correlación valida la aproximación para fines didácticos y de ingeniería básica.
Variaciones en 𝑇𝑜 introducen un leve desvío de la proporcionalidad estricta, pero 𝑝𝑜 domina (~90-95%
del efecto total). Más adelante se analizará cómo afecta el sistema de alimentación de un motor en la
potencia que desarrollaría un motor a gasolina con estas características.
3. El establecimiento de la relación entre la disminución de la presión atmosférica con la altitud y
la correspondiente reducción en el llenado de aire, analizando sus implicaciones sobre la
eficiencia volumétrica teórica del motor.
El rendimiento volumétrico (𝜂𝑣) mide qué tan efectivamente un motor a gasolina llena sus cilindros con
aire fresco (o mezcla aire-combustible) durante la fase de admisión. Se calcula como la relación entre
la masa real de aire admitida y la masa teórica que cabría en el volumen desplazado a condiciones
atmosféricas, típicamente expresada en porcentaje.
Fórmula básica
La ecuación estándar es:
𝜂𝑣 = 𝑚ℎ
𝑚ℎ,𝑡𝑒𝑜𝑟
= 𝑚ℎ𝑅𝑇𝑜
𝑝𝑜𝑉ℎ
× 100%
1587 | P á g i n a
compresión (10.5) y los volúmenes ( 𝑣𝑐 = 3.85𝑥10−5 m³, 𝑣ℎ = 3.66𝑥10−4 m³), permanecen
constantes, esa estabilidad resalta que la variación en (mh) se debe exclusivamente a cambios en las
condiciones atmosféricas.
Este análisis sustenta que la presión atmosférica limita el rendimiento de motores aspirados en altitud:
menor (mh) implica menor potencia, ya que la energía liberada en combustión es proporcional a la
masa de combustible (y aire) admitida. Para mitigar esto, se usan turbocompresores que elevan la
presión en admisión independientemente de 𝑝𝑜. Los datos, referidos al motor K15B (1.5 L, aspirado),
ejemplifican el problema en regiones montañosas como los Andes bolivianos, donde Oruro (a ~3700
m) registraría ~30% menos (mh) que al nivel del mar.
Discusión científica
Los cálculos asumen llenado ideal sin considerar dinámica de flujo (números de Reynolds, pérdidas en
válvulas), pero la alta correlación valida la aproximación para fines didácticos y de ingeniería básica.
Variaciones en 𝑇𝑜 introducen un leve desvío de la proporcionalidad estricta, pero 𝑝𝑜 domina (~90-95%
del efecto total). Más adelante se analizará cómo afecta el sistema de alimentación de un motor en la
potencia que desarrollaría un motor a gasolina con estas características.
3. El establecimiento de la relación entre la disminución de la presión atmosférica con la altitud y
la correspondiente reducción en el llenado de aire, analizando sus implicaciones sobre la
eficiencia volumétrica teórica del motor.
El rendimiento volumétrico (𝜂𝑣) mide qué tan efectivamente un motor a gasolina llena sus cilindros con
aire fresco (o mezcla aire-combustible) durante la fase de admisión. Se calcula como la relación entre
la masa real de aire admitida y la masa teórica que cabría en el volumen desplazado a condiciones
atmosféricas, típicamente expresada en porcentaje.
Fórmula básica
La ecuación estándar es:
𝜂𝑣 = 𝑚ℎ
𝑚ℎ,𝑡𝑒𝑜𝑟
= 𝑚ℎ𝑅𝑇𝑜
𝑝𝑜𝑉ℎ
× 100%
Vol 6 N|1
1588 | P á g i n a
donde 𝑚ℎ es la masa real de aire fresco, 𝑚ℎ,𝑡𝑒𝑜𝑟 = 𝑝𝑜𝑉ℎ
𝑅𝑇𝑜
la masa teórica, 𝑝𝑜 la presión atmosférica, 𝑉ℎ
el volumen desplazado del cilindro, 𝑅 la constante del aire y 𝑇𝑜 la temperatura ambiente. En tus datos
previos del motor K15B, esta fórmula se aplicó implícitamente para obtener 𝑚ℎ a partir de 𝑝𝑜 y 𝑇𝑜,
asumiendo 𝜂𝑣 ≈ 100%.
A continuación, se considera para determinar:
La relación de aire combustible (r a/c) se define: Como la cantidad de masa del aire sobre la cantidad
de masa de combustible.
𝑅𝑎/𝑐 = 𝜆 ∗ 𝑟𝑎/𝑐 = 𝑚ℎ𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑚𝑐 𝑚ℎ𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑅𝑎 𝑐⁄ 𝑚𝑐 [𝑘𝑔] 𝜆 = 0.8 − 0.9 𝑃𝑙𝑒𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
Dónde:
𝑟𝑎 𝑐⁄ = Relación de aire combustible ideal [Kg𝑎/Kg𝑐]
𝑅𝑎 𝑐⁄ = Relación de aire combustible real [Kg𝑎/Kg𝑐]
𝜆 = Coeficiente exceso o defecto de aire
𝑚ℎ𝑟𝑒𝑎𝑙 = Masa de aire real [kg𝑎]
mc = Masa de combustible [kg𝑐]
Tabla 3
MOTOR K15B (ERTIGA SUZUKI)
Masa de carga fresca
admitida en el cilindro
Relación de aire combustible
real
Masa de carga real fresca
admitida en el cilindro
Rendimiento
volumétrico
mh [kg] Ra/c mh real [kg] nv [%]
0,000427383 12,75 0,000363276 85
0,000422409 12,75 0,000359048 85
0,000417493 12,75 0,000354869 85
0,00041408 12,75 0,000351968 85
0,000409269 12,75 0,000347879 85
0,000404514 12,75 0,000343837 85
0,000402681 12,75 0,000342279 85
0,000398019 12,75 0,000338316 85
0,00039341 12,75 0,000334399 85
0,000390276 12,75 0,000331735 85
1588 | P á g i n a
donde 𝑚ℎ es la masa real de aire fresco, 𝑚ℎ,𝑡𝑒𝑜𝑟 = 𝑝𝑜𝑉ℎ
𝑅𝑇𝑜
la masa teórica, 𝑝𝑜 la presión atmosférica, 𝑉ℎ
el volumen desplazado del cilindro, 𝑅 la constante del aire y 𝑇𝑜 la temperatura ambiente. En tus datos
previos del motor K15B, esta fórmula se aplicó implícitamente para obtener 𝑚ℎ a partir de 𝑝𝑜 y 𝑇𝑜,
asumiendo 𝜂𝑣 ≈ 100%.
A continuación, se considera para determinar:
La relación de aire combustible (r a/c) se define: Como la cantidad de masa del aire sobre la cantidad
de masa de combustible.
𝑅𝑎/𝑐 = 𝜆 ∗ 𝑟𝑎/𝑐 = 𝑚ℎ𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑚𝑐 𝑚ℎ𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑅𝑎 𝑐⁄ 𝑚𝑐 [𝑘𝑔] 𝜆 = 0.8 − 0.9 𝑃𝑙𝑒𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
Dónde:
𝑟𝑎 𝑐⁄ = Relación de aire combustible ideal [Kg𝑎/Kg𝑐]
𝑅𝑎 𝑐⁄ = Relación de aire combustible real [Kg𝑎/Kg𝑐]
𝜆 = Coeficiente exceso o defecto de aire
𝑚ℎ𝑟𝑒𝑎𝑙 = Masa de aire real [kg𝑎]
mc = Masa de combustible [kg𝑐]
Tabla 3
MOTOR K15B (ERTIGA SUZUKI)
Masa de carga fresca
admitida en el cilindro
Relación de aire combustible
real
Masa de carga real fresca
admitida en el cilindro
Rendimiento
volumétrico
mh [kg] Ra/c mh real [kg] nv [%]
0,000427383 12,75 0,000363276 85
0,000422409 12,75 0,000359048 85
0,000417493 12,75 0,000354869 85
0,00041408 12,75 0,000351968 85
0,000409269 12,75 0,000347879 85
0,000404514 12,75 0,000343837 85
0,000402681 12,75 0,000342279 85
0,000398019 12,75 0,000338316 85
0,00039341 12,75 0,000334399 85
0,000390276 12,75 0,000331735 85
Vol 6 N|1
1589 | P á g i n a
0,000385765 12,75 0,0003279 85
0,000381306 12,75 0,00032411 85
0,000378303 12,75 0,000321557 85
0,000373937 12,75 0,000317847 85
0,000369622 12,75 0,000314179 85
0,000366743 12,75 0,000311732 85
0,000362518 12,75 0,000308141 85
0,000358342 12,75 0,000304591 85
0,000355582 12,75 0,000302245 85
0,000351493 12,75 0,000298769 85
0,00034745 12,75 0,000295333 85
0,000344805 12,75 0,000293084 85
0,000340846 12,75 0,000289719 85
0,000336933 12,75 0,000286393 85
0,000334397 12,75 0,000284237 85
0,000330564 12,75 0,000280979 85
0,000326775 12,75 0,000277758 85
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0,000311037 12,75 0,000264382 85
0,000307484 12,75 0,000261361 85
0,000305249 12,75 0,000259461 85
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0,000298325 12,75 0,000253576 85
0,000296182 12,75 0,000251755 85
0,000292809 12,75 0,000248888 85
0,000289475 12,75 0,000246054 85
0,00028742 12,75 0,000244307 85
0,000284153 12,75 0,00024153 85
0,000280922 12,75 0,000238784 85
0,000277729 12,75 0,000236069 85
0,000275786 12,75 0,000234418 85
1589 | P á g i n a
0,000385765 12,75 0,0003279 85
0,000381306 12,75 0,00032411 85
0,000378303 12,75 0,000321557 85
0,000373937 12,75 0,000317847 85
0,000369622 12,75 0,000314179 85
0,000366743 12,75 0,000311732 85
0,000362518 12,75 0,000308141 85
0,000358342 12,75 0,000304591 85
0,000355582 12,75 0,000302245 85
0,000351493 12,75 0,000298769 85
0,00034745 12,75 0,000295333 85
0,000344805 12,75 0,000293084 85
0,000340846 12,75 0,000289719 85
0,000336933 12,75 0,000286393 85
0,000334397 12,75 0,000284237 85
0,000330564 12,75 0,000280979 85
0,000326775 12,75 0,000277758 85
0,000324343 12,75 0,000275692 85
0,000320632 12,75 0,000272537 85
0,000316963 12,75 0,000269418 85
0,000314632 12,75 0,000267437 85
0,000311037 12,75 0,000264382 85
0,000307484 12,75 0,000261361 85
0,000305249 12,75 0,000259461 85
0,000301767 12,75 0,000256502 85
0,000298325 12,75 0,000253576 85
0,000296182 12,75 0,000251755 85
0,000292809 12,75 0,000248888 85
0,000289475 12,75 0,000246054 85
0,00028742 12,75 0,000244307 85
0,000284153 12,75 0,00024153 85
0,000280922 12,75 0,000238784 85
0,000277729 12,75 0,000236069 85
0,000275786 12,75 0,000234418 85
Vol 6 N|1
1590 | P á g i n a
Un análisis del rendimiento volumétrico (𝜂𝑣) constante del 85% en el motor K15B de Suzuki Ertiga,
aplicado a un rango de alturas de 200 m a 4500 m. Esto refleja un valor realista y conservador para un
motor aspirado a gasolina en condiciones de plena carga, donde 𝜂𝑣 mide la eficiencia del llenado del
cilindro con aire fresco.
Características de los datos
La tabla calcula 𝜂𝑣 como constante en todo el intervalo, con desviación estándar cero (media exacta
de 85.00%). Para cada altura, se distingue 𝑚ℎ (masa teórica de aire a condiciones ideales) de 𝑚ℎ,𝑟𝑒𝑎𝑙
(masa real ajustada por 𝜂𝑣): en 200 m, 𝑚ℎ = 0.000427 kg vs. 𝑚ℎ,𝑟𝑒𝑎𝑙 = 0.000363 kg, una reducción
del 15%. La relación aire-combustible real (Ra/c = 12.75) se mantiene fija, derivando 𝑚𝑐 de 𝑚ℎ,𝑟𝑒𝑎𝑙.
Parámetros fijos del motor incluyen diámetro (D=0.074 m), carrera (s=0.085 m), relación de
compresión (rk=10.5) y volumen desplazado (𝑉ℎ = 3.66 × 10−4 m³). La presión 𝑝𝑜 y temperatura 𝑇𝑜
varían con altura, afectando 𝑚ℎ teórica, pero 𝜂𝑣 no cambia.
Un 𝜂𝑣 = 85% es típico para motores a gasolina multicilíndricos aspirados a ~3000-4000 rpm y plena
carga: superior al 70-80% en operación real por restricciones de mariposa o altas RPM, pero inferior al
100% ideal debido a:
▪ Pérdidas por flujo en admisión (turbulencia, fricción).
▪ Sobrepresión residual al cierre de válvulas.
▪ Calentamiento del aire en conductos.
La constancia en el archivo simplifica el modelo para estudiar efectos de altitud, pero en realidad 𝜂𝑣
puede variar ±5% con RPM y carga; aquí se idealiza como invariante.
Tabla 4
Altura (m) 𝒑𝒐 (Pa) 𝒎𝒉 teórica (kg) 𝒎𝒉,𝒓𝒆𝒂𝒍 (kg) 𝜼𝒗 (%)
200 98,980 0.000427 0.000363 85.0
2500 75,916 0.000337 0.000286 85.0
4500 60,623 0.000276 0.000234 85.0
1590 | P á g i n a
Un análisis del rendimiento volumétrico (𝜂𝑣) constante del 85% en el motor K15B de Suzuki Ertiga,
aplicado a un rango de alturas de 200 m a 4500 m. Esto refleja un valor realista y conservador para un
motor aspirado a gasolina en condiciones de plena carga, donde 𝜂𝑣 mide la eficiencia del llenado del
cilindro con aire fresco.
Características de los datos
La tabla calcula 𝜂𝑣 como constante en todo el intervalo, con desviación estándar cero (media exacta
de 85.00%). Para cada altura, se distingue 𝑚ℎ (masa teórica de aire a condiciones ideales) de 𝑚ℎ,𝑟𝑒𝑎𝑙
(masa real ajustada por 𝜂𝑣): en 200 m, 𝑚ℎ = 0.000427 kg vs. 𝑚ℎ,𝑟𝑒𝑎𝑙 = 0.000363 kg, una reducción
del 15%. La relación aire-combustible real (Ra/c = 12.75) se mantiene fija, derivando 𝑚𝑐 de 𝑚ℎ,𝑟𝑒𝑎𝑙.
Parámetros fijos del motor incluyen diámetro (D=0.074 m), carrera (s=0.085 m), relación de
compresión (rk=10.5) y volumen desplazado (𝑉ℎ = 3.66 × 10−4 m³). La presión 𝑝𝑜 y temperatura 𝑇𝑜
varían con altura, afectando 𝑚ℎ teórica, pero 𝜂𝑣 no cambia.
Un 𝜂𝑣 = 85% es típico para motores a gasolina multicilíndricos aspirados a ~3000-4000 rpm y plena
carga: superior al 70-80% en operación real por restricciones de mariposa o altas RPM, pero inferior al
100% ideal debido a:
▪ Pérdidas por flujo en admisión (turbulencia, fricción).
▪ Sobrepresión residual al cierre de válvulas.
▪ Calentamiento del aire en conductos.
La constancia en el archivo simplifica el modelo para estudiar efectos de altitud, pero en realidad 𝜂𝑣
puede variar ±5% con RPM y carga; aquí se idealiza como invariante.
Tabla 4
Altura (m) 𝒑𝒐 (Pa) 𝒎𝒉 teórica (kg) 𝒎𝒉,𝒓𝒆𝒂𝒍 (kg) 𝜼𝒗 (%)
200 98,980 0.000427 0.000363 85.0
2500 75,916 0.000337 0.000286 85.0
4500 60,623 0.000276 0.000234 85.0
Vol 6 N|1
1591 | P á g i n a
La tabla muestra que, pese a la caída del 35% en 𝑚ℎ teórica por menor 𝑝𝑜 , 𝜂𝑣 permanece fijo,
limitando la masa real disponible para combustión.
Implicaciones científicas, este análisis sustenta que 𝜂𝑣 actúa como factor multiplicativo constante en
el rendimiento de motores aspirados frente a cambios ambientales como altitud. Reduce la potencia
~15% sistemáticamente vs. el ideal, exacerbando pérdidas por baja presión (~35% a 4500 m),
totalizando ~44% menos masa real. En contextos como Oruro (3700 m), implica necesidad de
recalibración de inyección para mantener Ra/c=12.75.
Teóricamente, deriva del rendimiento volumétrico en ciclo Otto: potencia ∝ 𝑚ℎ,𝑟𝑒𝑎𝑙 × 𝑞𝑐 × 𝜂𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜,
donde 𝜂𝑣 modula directamente la carga. Limitaciones del modelo: ignora variaciones reales de 𝜂𝑣 con
Mach en válvulas o resonancia.
Este enfoque metodológico permite describir, desde una perspectiva teórica, cómo la variación de la
presión atmosférica asociada a la altura impacta el sistema de alimentación durante el proceso de
admisión en motores a gasolina atmosféricos, aportando una base conceptual para futuras validaciones
experimentales.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el análisis teórico realizado se observa que la presión atmosférica disminuye progresivamente a
medida que se incrementa la altitud desde 200 hasta 4500 metros sobre el nivel del mar, lo cual implica
una reducción simultánea de la densidad del aire disponible para el proceso de admisión en motores a
gasolina atmosféricos. Esta variación se traduce en una menor masa de aire que ingresa al cilindro en
cada ciclo, aun cuando el volumen geométrico del cilindro se mantiene constante, afectando
directamente la cantidad de mezcla aire–combustible que puede formarse en condiciones
estequiométricas.
De manera cualitativa, puede establecerse que, en altitudes bajas cercanas a 200 msnm, la presión
atmosférica es mayor y favorece un mejor llenado de aire, lo que contribuye a una mayor eficiencia
volumétrica teórica del motor. A medida que el motor opera en alturas intermedias y altas, dentro del
rango considerado hasta aproximadamente 4500 msnm, la disminución de presión y densidad del aire
1591 | P á g i n a
La tabla muestra que, pese a la caída del 35% en 𝑚ℎ teórica por menor 𝑝𝑜 , 𝜂𝑣 permanece fijo,
limitando la masa real disponible para combustión.
Implicaciones científicas, este análisis sustenta que 𝜂𝑣 actúa como factor multiplicativo constante en
el rendimiento de motores aspirados frente a cambios ambientales como altitud. Reduce la potencia
~15% sistemáticamente vs. el ideal, exacerbando pérdidas por baja presión (~35% a 4500 m),
totalizando ~44% menos masa real. En contextos como Oruro (3700 m), implica necesidad de
recalibración de inyección para mantener Ra/c=12.75.
Teóricamente, deriva del rendimiento volumétrico en ciclo Otto: potencia ∝ 𝑚ℎ,𝑟𝑒𝑎𝑙 × 𝑞𝑐 × 𝜂𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜,
donde 𝜂𝑣 modula directamente la carga. Limitaciones del modelo: ignora variaciones reales de 𝜂𝑣 con
Mach en válvulas o resonancia.
Este enfoque metodológico permite describir, desde una perspectiva teórica, cómo la variación de la
presión atmosférica asociada a la altura impacta el sistema de alimentación durante el proceso de
admisión en motores a gasolina atmosféricos, aportando una base conceptual para futuras validaciones
experimentales.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el análisis teórico realizado se observa que la presión atmosférica disminuye progresivamente a
medida que se incrementa la altitud desde 200 hasta 4500 metros sobre el nivel del mar, lo cual implica
una reducción simultánea de la densidad del aire disponible para el proceso de admisión en motores a
gasolina atmosféricos. Esta variación se traduce en una menor masa de aire que ingresa al cilindro en
cada ciclo, aun cuando el volumen geométrico del cilindro se mantiene constante, afectando
directamente la cantidad de mezcla aire–combustible que puede formarse en condiciones
estequiométricas.
De manera cualitativa, puede establecerse que, en altitudes bajas cercanas a 200 msnm, la presión
atmosférica es mayor y favorece un mejor llenado de aire, lo que contribuye a una mayor eficiencia
volumétrica teórica del motor. A medida que el motor opera en alturas intermedias y altas, dentro del
rango considerado hasta aproximadamente 4500 msnm, la disminución de presión y densidad del aire
Vol 6 N|1
1592 | P á g i n a
genera un llenado menos eficiente, lo que se asocia con pérdidas de potencia y respuesta dinámica del
motor. Esta tendencia coincide con los principios de la termodinámica aplicada a motores de
combustión interna, que señalan la dependencia del rendimiento del motor respecto de las condiciones
de presión y temperatura ambiente.
Los resultados teóricos obtenidos permiten discutir la importancia de considerar la altitud en el diseño,
selección y ajuste de motores a gasolina destinados a operar en países como Bolivia, donde existe una
marcada variación altimétrica. En la práctica, la menor masa de aire admitida en altura puede requerir
estrategias de compensación, tales como ajustes en la carburación, calibración de sistemas de
inyección o incluso la incorporación de sistemas de sobrealimentación en aplicaciones específicas.
Desde la formación en mecánica automotriz, la comprensión de estos efectos contribuye a que los
estudiantes interpreten con mayor precisión el comportamiento real de los motores y tomen decisiones
fundamentadas en contextos de operación a diferentes alturas.
CONCLUSIONES
El análisis teórico realizado permite concluir que la variación de la presión atmosférica en el rango de
200 a 4500 metros sobre el nivel del mar tiene un efecto directo y significativo sobre el sistema de
alimentación durante el proceso de admisión en motores a gasolina atmosféricos. A medida que
aumenta la altitud, la disminución de la presión y la densidad del aire reducen la masa de aire que
ingresa al cilindro en cada ciclo, condicionando el llenado de aire y la formación de la mezcla aire–
combustible.
Se confirma que, en condiciones de mayor altitud, la eficiencia volumétrica teórica del motor tiende a
disminuir, lo que se traduce en pérdidas potenciales de potencia y en un rendimiento menos favorable
respecto a zonas de baja altitud. Esta relación evidencia la importancia de considerar las condiciones
altimétricas en el análisis, dimensionamiento y ajuste de motores a gasolina que operan en regiones
como Bolivia, caracterizadas por amplias variaciones de altura.
Desde el punto de vista formativo, los resultados obtenidos aportan una base conceptual útil para
estudiantes de mecánica automotriz, al vincular principios de termodinámica y de funcionamiento de
motores de combustión interna con situaciones reales de operación en distintos niveles de altitud.
1592 | P á g i n a
genera un llenado menos eficiente, lo que se asocia con pérdidas de potencia y respuesta dinámica del
motor. Esta tendencia coincide con los principios de la termodinámica aplicada a motores de
combustión interna, que señalan la dependencia del rendimiento del motor respecto de las condiciones
de presión y temperatura ambiente.
Los resultados teóricos obtenidos permiten discutir la importancia de considerar la altitud en el diseño,
selección y ajuste de motores a gasolina destinados a operar en países como Bolivia, donde existe una
marcada variación altimétrica. En la práctica, la menor masa de aire admitida en altura puede requerir
estrategias de compensación, tales como ajustes en la carburación, calibración de sistemas de
inyección o incluso la incorporación de sistemas de sobrealimentación en aplicaciones específicas.
Desde la formación en mecánica automotriz, la comprensión de estos efectos contribuye a que los
estudiantes interpreten con mayor precisión el comportamiento real de los motores y tomen decisiones
fundamentadas en contextos de operación a diferentes alturas.
CONCLUSIONES
El análisis teórico realizado permite concluir que la variación de la presión atmosférica en el rango de
200 a 4500 metros sobre el nivel del mar tiene un efecto directo y significativo sobre el sistema de
alimentación durante el proceso de admisión en motores a gasolina atmosféricos. A medida que
aumenta la altitud, la disminución de la presión y la densidad del aire reducen la masa de aire que
ingresa al cilindro en cada ciclo, condicionando el llenado de aire y la formación de la mezcla aire–
combustible.
Se confirma que, en condiciones de mayor altitud, la eficiencia volumétrica teórica del motor tiende a
disminuir, lo que se traduce en pérdidas potenciales de potencia y en un rendimiento menos favorable
respecto a zonas de baja altitud. Esta relación evidencia la importancia de considerar las condiciones
altimétricas en el análisis, dimensionamiento y ajuste de motores a gasolina que operan en regiones
como Bolivia, caracterizadas por amplias variaciones de altura.
Desde el punto de vista formativo, los resultados obtenidos aportan una base conceptual útil para
estudiantes de mecánica automotriz, al vincular principios de termodinámica y de funcionamiento de
motores de combustión interna con situaciones reales de operación en distintos niveles de altitud.
Vol 6 N|1
1593 | P á g i n a
Asimismo, el estudio abre la posibilidad de futuros trabajos que incorporen validaciones experimentales,
comparaciones entre diferentes tipos de motores y la evaluación de estrategias de compensación,
como la sobrealimentación o la optimización de los sistemas de admisión y combustible.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Agudelo, J., Agudelo, A., & Pérez, J. (2009). Análisis energético y exergético de un motor diésel de automoción
operando en diferentes altitudes. Obtenido de Revista Facultad de Ingeniería Universidad de
Antioquia, (48), 45–54. : https://doi.org/10.17533/udea.redin.16018
Arroyo Terán, E. S., Cevallos González, A. F., Imbaquingo Navarrete, R. P., & Melo Obando, J. L. (2020).
Estudio del efecto de la altitud sobre las emisiones de gases de escape de motores de combustión interna
con encendido provocado. Obtenido de Universidad Técnica del Norte. :
https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=85270674009
Ceballos Marcillo, J. J. (2023). Performance and emissions of spark-ignition internal combustion engine
operating with bioethanol–gasoline blends at high altitudes under low- and high-speed conditions (Vol.
34). Universidad de Zaragoza.: Tesis de máster. doi:
http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1018-
130X2023000300182&script=sci_arttext&tlng=pt
Çengel, Y. A., & Boles, M. A. (s.f.). Thermodynamics: An engineering approach (8th ed. ed.). 2015: McGraw-
Hill Education.
Garreaud, R., Vuille, M., & Clement, A. C. (2003). The climate of the Altiplano: Observed current conditions
and mechanisms of past changes.
Hashemi, A. (2013). Effects of altitude on the performance of a gasoline engine. Transport. Obtenido de
https://doi.org/10.3846/16484142.2013.798743:
https://journals.vilniustech.lt/index.php/Transport/article/download/4161/3525[6]
Heywood, J. B. (1988). Internal combustion engine fundamentals. McGraw-Hill.
Kasseris, E., & Heywood, J. (2011). Short communication: Impact of altitude on fuel consumption of a
gasoline passenger car. Fuel. Obtenido de https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.05.002:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016236111000627[5]
1593 | P á g i n a
Asimismo, el estudio abre la posibilidad de futuros trabajos que incorporen validaciones experimentales,
comparaciones entre diferentes tipos de motores y la evaluación de estrategias de compensación,
como la sobrealimentación o la optimización de los sistemas de admisión y combustible.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Agudelo, J., Agudelo, A., & Pérez, J. (2009). Análisis energético y exergético de un motor diésel de automoción
operando en diferentes altitudes. Obtenido de Revista Facultad de Ingeniería Universidad de
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Arroyo Terán, E. S., Cevallos González, A. F., Imbaquingo Navarrete, R. P., & Melo Obando, J. L. (2020).
Estudio del efecto de la altitud sobre las emisiones de gases de escape de motores de combustión interna
con encendido provocado. Obtenido de Universidad Técnica del Norte. :
https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=85270674009
Ceballos Marcillo, J. J. (2023). Performance and emissions of spark-ignition internal combustion engine
operating with bioethanol–gasoline blends at high altitudes under low- and high-speed conditions (Vol.
34). Universidad de Zaragoza.: Tesis de máster. doi:
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130X2023000300182&script=sci_arttext&tlng=pt
Çengel, Y. A., & Boles, M. A. (s.f.). Thermodynamics: An engineering approach (8th ed. ed.). 2015: McGraw-
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and mechanisms of past changes.
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https://journals.vilniustech.lt/index.php/Transport/article/download/4161/3525[6]
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gasoline passenger car. Fuel. Obtenido de https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.05.002:
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Vol 6 N|1
1594 | P á g i n a
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comportamiento de motores de combustión interna. Obtenido de Parte 2: Motores diésel.
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Lapuerta, M., Armas, O., Agudelo, J. R., & Sánchez, C. A. . (2006). Estudio del efecto de la altitud sobre el
comportamiento de motores de combustión interna. . Obtenido de Parte 1: Funcionamiento.
Información Tecnológica, 17(5), 21–30. : https://doi.org/10.4067/S0718-07642006000500005
Llumiquinga, D., Córdova, J., & otros. (2021). Effects of altitude in the performance of a spark ignition internal
combustion engine. . doi:
https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=4bBsEAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PT7&dq=la+
privaci%C3%B3n+del+sue%C3%B1o+y+la+memoria,+atenci%C3%B3n+y+emociones&ot
s=xlULCzD5RV&sig=tzeasBbLJFvpo73mf4bvvYvWzcc
Miralles, J. L. (2015). Efecto de la relación de compresión en el rendimiento de motores de combustión interna
a diferentes altitudes. . Obtenido de Información Tecnológica, 26(4), 55–66.:
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Pulkrabek, W. W. (2004). Engineering fundamentals of the internal combustion engine (2nd ed. ed.). Pearson
Prentice Hall.
Rosero Moreta, M. J., Tapia Ponce, J. A. , & Muñoz Jara, C. D. (2020). Estudio del efecto de la altitud sobre
las emisiones de gases de escape de motores de combustión interna con encendido provocado.
Obtenido de Ciencia e Ingeniería Neogranadina, 30(1), 148–160.:
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Wallace, J. M., & Hobbs, P. V. (2006). Atmospheric science: An introductory survey (2nd ed. ed.). Academic
Press.
1594 | P á g i n a
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Press.