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Proyecto Grupo Taz Document Transcript

  • 1. SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL MECANICA DE AUTOMOTORES DIESEL PROYECTO DE INNOVACION REPOTENCIACION DEL MOTOR DIESEL CUMMIS V8 AUTORES ECHEVARRIA VALDERRAMA ALBERT KRISTOPHER LESCANO CAMPOMANES EDWIN MANUEL LOLI MOLINA IRVING WILLIANS NEYRA ASIAN CHRISTIAN FERNANDO REYES SANDOVAL ANNDY ERIK VILLANUEVA GAMBOA MARVIN ALBERTO CHIMBOTE –PERU 2009
  • 2. INDICE Página I. CARATULA._______________________________________________ 1 II. INDICE. _______________________________________________ 2 III. PRESENTANCION DE PARTICIPANTES.______________________ 3 IV. AGRADECIMIENTO._______________________________________ 5 V. DEDICATORIA.____________________________________________ 7 VI. ANTECEDENTES.___________________________________________ 9 VII. OBJETIVOS.________________________________________________ 11 VIII. DENOMINACION DEL PROYECTO.___________________________ 13 IX. DESCRIPCION DE LA INNOVACION: REPOTENCIACION DEL MOTOR CUMMIS V8. X. PLANOS DEL TALLER. XI. TIPOS Y COSTOS DE MATERIALES. XII. TIEMPO EMPLEADO O ESTIMADO PARA LA APLICACIÓN. XIII. CONCLUSIONES FINALES, CON INDICACION DE LOS BENEFICIOS MEDIBLES QUE SE OBTENDRAN CON LA INNOVACION. XIV. BIBLIOGRAFIA. XV. ANEXOS. 2
  • 3. PRESENTACION 3
  • 4. PRESENTACION Señores miembros del jurado De conformidad con lo establecido: El presente informe cuenta con la participación de los aprendices de la especialidad de MECANICA DE AUTOMOTORES DIESEL y que tenemos por finalidad la repotenciación del motor diesel cummis v8. 4
  • 5. AGRADECIMIENTO 5
  • 6. AGRADECIMIENTO Agradecemos por este proyecto a mis padres que me brindaron su apoyo emocional y económico y por la motivación para seguir este largo camino y poder culminar con éxito. De igual manera agradecer por este proyecto a mis instructores y monitores que fueron un poyo fundamental en este tramo de la especialidad. 6
  • 7. DEDICATORIA 7
  • 8. DEDICATORIA Dedicamos este proyecto a mi familia, amistades los cuales me ayudaron con su apoyo incondicional a ampliar mis conocimientos y estar más cerca de mis metas profesionales. Esto fue posible primero que nada con la ayuda de Dios, gracias por otorgarme la sabiduría y la salud para lograrlo. Gracias a los intercambios y exposiciones de ideas con mis compañeros y amigos de estudios durante el proceso de la carrera. No quisiera dejar a mi senati que gracias a ellos y nuestros padres pudimos lograr todos nuestros objetivos trazados. Gracias 8
  • 9. ANTECEDENTES 9
  • 10. ANTECEDENTES La repotenciación de motor cummis v8 surgió, inicialmente, por la falta de un material didáctico para el desarrollo de enseñanza-aprendizaje y práctica en el taller hacia los alumnos senatinos, por lo que surgió nuestra iniciativa de repotenciar el motor cummis v8 y así poder contar con el motor en funcionamiento. 10
  • 11. OBJETIVOS 11
  • 12. OBJETIVOS A. Repotenciación del motor cummis v8. B. Obtener un material didáctico o maqueta didáctica para el aprendizaje acerca del funcionamiento y mantenimiento del motor cummis. C. Aumentar la capacidad de aprendizaje en los aprendices. 12
  • 13. DENOMINACION DEL PROYECTO 13
  • 14. DENOMINACION DEL PROYECTO DE INNOVACION MANTENIMIENTO AL MOTOR CUMMIS V8 EMPRESA: SENATI-ZONAL ANCASH “CHIMBOTE” AREA: MECANICA DE AUTOMOTORES DIESEL DIRECCION: AV. UNIVERSITARIA S/N – BELLAMAR TELEFONO: 043311764 FECHA DE INICIO: 07/09/09 FECHA DE TÉRMINO: 15/09/09 INSTRUCTOR: JUAN RNRIQUE BRUNO CALVAY 14
  • 15. DESCRIPCION DE LA INNOVACION 15
  • 16. SISTEMA DE INYECCION DIESEL SISTEMA CUMMINS PT El sistema de combustible PT estaba compuesto, en su primer momento, por el inyector PT tipo pestaña y la bomba tipo PTR. El sistema de combustible PT un utiliza un principio basado en la presión y en el tiempo. La presión suministrada al inyector procede de una bomba de engranajes de baja presión. El tiempo utilizado para medir el combustible es controlado por el embolo del inyector, que abre y cierra el orificio de medición. Este tiempo es regulado por la velocidad del motor, ya que el embolo del inyector es impulsado por el árbol de levas. Variando los dos elementos, la presión y el tiempo, se controlan la velocidad y la potencia del motor. Puede verse que si la presión aumenta y el tiempo se mantiene constante (rpm), se inyectara más combustible a los cilindros. De la misma manera, cuando aumenta el tiempo de carga del motor y la presión se mantiene constante, se entrega más combustible y el motor experimenta un aumento en el par de torsión. A lo largo de los años han cambiado los inyectores y las bombas, a las ves que han cambiado los requerimientos en cuanto a la potencia de los motores y los relativos a las emisiones de los escapes. Con base en el tipo inicial de inyector de pestaña se ha creado otros tipos diferentes. El inyector cilíndrico PT presentado por primera vez con los motores con línea interior de combustible, era un inyector cilíndrico (redondo) que utilizaba el mismo principio básico que el de tipo de pestaña PT. Siguiendo al cilíndrico, aparecieron los inyectores PTB y PTC. El PTC supuso un avance en relación con el PTB, ya que usaba una copa o punta de inyección en dos partes que disminuyo el costo de la copa. Las copas usadas originalmente en los PT y PTB eran mas grandes y de una pieza, requiriendo el reemplazo de toda la copa cuando los orificios estaban 16
  • 17. tapados o gastados. Para reducir aun más los costos de cambio, se introdujo un inyector, el PTD, el cual contaba con el conjunto de barril y embolo intercambiables. Sin la necesidad de cambiar todo el cuerpo del inyector, podía sustituirse el embolo y el barril, evitando lo que sucedía con los modelos anteriores. Además el inyector PTD emplea una tuerca de ajuste que controla el viaje ascendente. Dicho inyector se llama inyector PTD con tope superior. El modelo original de la bomba PTR ha sido sustituido por el modelo PTG, que difiere del PTR en varios aspectos. La diferencia mas importante es el método de regulación de la presión en el múltiple de combustible. En la bomba PTR, la presión máxima del combustible en el múltiple era controlado por medio de un regulador de presión separado. En el PTG se ha eliminado el regulador y la presión máxima del combustible en el múltiple es controlado por el gobernador, en donde procede la designación PTG. El PTG fue, durante muchos años, el estándar de las bombas cummis. El reciente interés acerca de las emisiones, propicio el desarrollo y uso de la bomba actual, la PTG AFC. En esta bomba se cuanta con un dispositivo semejante a un aneroide. El aneroide es una válvula de derivados de flujo y no flujo, operada por la presión del aire en el múltiple de entrada. El dispositivo AFC difiere en la proporción de control de flujo y presión para atender las demandas del motor durante los periodos de baja presión en el múltiple de Addison. 17
  • 18. Sistema de combustible cummis PT Partes del sistema Cummins PT Este sistema lo componen varios elementos tales como: • La bomba de suministro de combustible. • El regulador. • El inyector. • Sistema de retorno. 18
  • 19. BOMBA DE SUMINISTRO SISTEMA CUMMIS P-T La bomba de combustible esta formada de tres sub-conjuntos principales: 1. bomba de engranaje que absorbe combustible del tanque y lo reparte por medio de la bomba y las conexiones de alimentación a los inyectores. 2. el regulador de presión que limita la presión del combustible de los inyectores. 3. el acelerador y el regulador que actúan independientemente del regulador de presión para controlar la presión del combustible en los inyectores. La bomba de combustible es conectada al regulador o a la transmisión de la bomba de combustible, la cual recibe su movimiento del tren de engranajes del motor. El eje principal de abomba de combustible da vueltas a la velocidades cigüeñal del motor y mueve la bomba de engranajes, el regulador y el eje del taquímetro Bomba de engranajes: La bomba de engranaje esta colocada en la parte trasera de la bomba de combustible y es movida por el eje principal. Esta unidad consiste de un equipo simple de engranajes para elevar y repartir el combustible a través del sistema de combustible. El flujo de combustible viene de la bomba de combustible a través de la malla del filtro del regulador de presión. Regulador de presión: El regulador de presión es una válvula auxiliar para regular el combustible, bajo presión, repartido a los inyectores. Combustible así derivado regresa al lado de absorción de la bomba de engranaje. Acelerador: El flujo de combustible para el motor pasa del regulador de presión al eje de aceleración. Combustible a baja velocidad pasa alrededor del eje del surtidor de baja velocidad en el regulador. En operaciones a más alta velocidad, el combustible pasa a 19
  • 20. través del agujero de aceleración en el eje y entra al regulador a través de surtidores primarios. Regulador: La fuerza centrífuga actúa sobre los contrapesos y los extiende hacia fuera, este movimiento a su vez mueve el embolo longitudinalmente en contra de los resortes. El émbolo actúa como una bomba hidráulica que gira con los contrapesos y también se desliza en sentido axial dentro del manguito de gobernador. El movimiento abre o cierra los orificios en el manguito para controlar el paso de combustible en el gobernador y de esta forma la velocidad del motor. Bomba PTG 20
  • 21. Localización de averías en la bomba de combustible cummis: A. Si la bomba no envía combustible después de la instalación inicial en el banco de prueba (no indica el medidor ningún flujo), siga el séte procedimiento: 1. Afloje el tubo de entrada de combustible, vuelva a revisar todos los accesorios y apriételos de nuevo. 2. Determine si el solenoide de corte esta en la posición de marcha. 3. Asegúrese de que el giro de la bomba sea el correcto. 4. Revise el ajuste entre el embolo de resorte de marche en vacío y el embolo de gobernador. Puede ser necesario cambiar uno o los dos para obtener entre ellos un buen ajuste. 5. Verifique la succión de la bomba de engranes, para determinar si dicha bomba no esta desgastada. 6. Asegúrese de que la bomba de engranes se encuentre bien instalada en el cuerpo de la bomba principal. B. Verifique si hay aireación de combustible en el medidor de flujo. Esto indica que hay una fuga de aire en algún lugar del lado de succión de la bomba de engranes. NOTA: cualquier fuga en distintos lugares del alojamiento PTG AFC puede dar lugar a fugas de succión, ya que el alojamiento PTG AFC esta en el lado de succión de la bomba de engranes durante la operación. 1. Determine si el sello del impulsor del tacómetro tiene fugas. Verifíquelo poniendo una pequeña cantidad de combustible diesel en el acoplamiento impulsor del tacómetro, con la bomba funcionando. No deber absorberse hacia la bomba. 21
  • 22. 2. Revise todos los empaques del alojamiento de la bomba y vuelva a apretar todos los tornillos prisioneros. 3. Quite el eje del estrangulador y verifique el arosello de dicho eje. Cambiar el arosello si es necesario. 4. Compruebe los sellos del eje impulsor. Utilizando una lata con aceite, ponga una pequeña cantidad del mismo en el agujero de drenaje que se encuentra entre los sellos. El aceite no debe ser absorbido. Si es así, el sello interior o trasero tiene fugas. C. Si el corte del gobernador no es el correcto, examine lo siguiente: 1. Compruebe si el gobernador tiene desgaste. Cámbielo si es necesario. 2. Determine si el embolo del gobernador esta pegado en su barril. 3. Determine si en el resorte del gobernador hay en número adecuado de calzas. D. Si la fuga del estrangulador no puede ajustarse de manera que regrese al mismo punto después de moverse, examine los siguientes puntos: 1. Determine si el eje del estrangulador esta gastado o escoriado. 2. Compruebe el embolo del gobernador para ver si tiene desgaste. E. Si la presión del múltiple de combustible no puede ajustarse correctamente, determine si los siguientes puntos están en el orden correcto de trabajo: 1. Vea si el embolo del resorte de marcha en vacío se encuentra bien. 22
  • 23. 2. Verifique la succión de la bomba de engranes y determina si dicha bomba presenta desgaste 3. Revise el embolo del gobernador, para ver si tiene desgaste. 4. Determine si el eje del estrangulador presenta desgaste. F. Si la operación de la bomba es ruidosa, determine cual de las partes que siguen presenta desgaste: 1. El gobernador. 2. El engrane impulsor del gobernador. 3. La bomba de engranes. G. Si el motor no marcha verifique lo sgte: 1. La operación de la válvula eléctrica de corte. 2. El filtro de combustible, si hay alguna duda acerca de que puede ser tapado. 3. Asegúrese de que todos los tubos que llegan a la bomba estén bien apretados. 4. El tubo de entrada de combustible, viendo si tiene alguna obstrucción, soplándole aire con una manguera. 23
  • 24. 5. Quite el cable impulsor del tacómetro y de vuelta al motor; el impulsor del tacómetro debe girar en ese momento. Lo anterior es una indicación de si la bomba se encuentra o no girando. 6. Si la bomba no gira, revise la estrella impulsora o la chumacera ranurada. H. Si el motor funciona, pero con baja potencia, examine los siguientes puntos: 1. Revise el filtro de combustible y cámbielo si es necesario. 2. Compruebe la presión del resorte. 3. Si la presión del resorte es baja, puede ser necesario cambiar la restricción del estrangulador o el botón del embolo de resorte de marcha en vacío. 4. Si hay un ajuste de marcha en vacío alta incorrecto cambie las calzas del resorte del gobernador. 5. Si el viaje del estrangulador no es correcto, revise para asegurarse de que el estrangulador este en la posición totalmente abierto, con el pedal del acelerador hasta el fondo. 24
  • 25. INYECTORES Los inyectores cummis aparecen en varios modelos diferentes. Los antiguos inyectores PT eran del tipo pestaña. Los posteriores eran cilíndricos (redondos) y se producían en 6 modelos, POT, PTB, PTC, PTD tope superior y PTD tope inferior DFF. A) Identificación del inyector: cada inyector tiene una información estampada sobre el mismo y que se requerirá durante las reparaciones y la calibración. Esta información se encontrara en cualquier parte del cuerpo. B) Partes componentes: los inyectores cummis PTD, PTC, PTD y PTD tope superior, están formados por la sgtes partes: 1. Cuerpo. 2. Copa (sola en dos piezas). 3. Embolo. 4. Resorte de retorno del embolo. 5. Orificio de equilibrio. 6. Barril y embolo. 7. Articulación del inyector. 25
  • 26. Inyector cilíndrico PT C) Operación del inyector y flujo de combustible (PTD y PTD tope superior). El inyector del sistema de combustible cummis PT es operado por el árbol de levas del motor por conducto de los seguidores de leva, los tubos de empuje y el brazo del balancín inyector. 26
  • 27. Ciclo de inyección de combustible PT NOTA: El los inyectores PTD se utilizan dos tipos de conjuntos de barril y embolo. 1) El PTD estándar, que se utiliza para describir el flujo de combustible. Comparación de los barriles de inyección directa de combustible y estándar Pt 27
  • 28. 2) El tipo de alimentación directa de combustible, que se utiliza para evitar el carbonizado de la punta del embolo. La función del inyector tiempo, medición, inyección (la presión) y atomización del combustible. El combustible es suministrado al inyector, pasando por los conductos de la cabeza de los cilindros. A continuación, el combustible fluye a través del inyector en este orden (el orificio de combustible proporcionando corresponde al inyector PTD) A. El combustible se suministra al orificio de equilibrio del inyector desde los conductos de combustible en la cabeza de cilindros. B. A continuación, el combustible fluye por el inyector en la forma que se describe en la sgte figura. 28
  • 29. Flujo de combustible en el inyector PTD 29
  • 30. Localización de averías en el inyector del cummis. A. En el banco de prueba. La localización de averías que se menciona a continuación se refiere solo al inyector: 1. Si el inyector no entrega combustible, determine cual de los sgtes elementos no este bien limpio: a. Orificio de equilibrio. b. Orificio de restricción. c. Conductos del cuerpo del inyector. 2. Si la entrega del inyector es baja, revise los elementos sgtes: a. El tamaño del orificio de equilibrio. b. El buen funcionamiento de los orificios de la copa del inyector. c. El estado del embolo inyector y del cuerpo. d. La presión de la abrazadera. B. en el motor 1. Si el cilindro en que se encuentra el inyector esta fallando, revise las sgtes posibles causas: a. El ajuste del inyector. b. La condición de operación del inyector y del orificio. 2. Si el inyector se pega en la posición baja, revise lo sgte: a. La torsión correcta de la contratuerca de sujeción inferior del inyector. b. La correcta alineación de la copa del inyector con el cuerpo. 3. Si hay humo excesivo en el motor: a. Los orificios de la copa están tapados, por lo tanto, desmonte el inyector y limpie o cambie las copas. b. Un mal ajuste del brazo del balancín del inyector. 30
  • 31. PROTECCION PERSONAL AL MANIPULAR INYECTORES BOMBA: Al trabajar con el equipo probador de inyectores bomba aparecen siempre altas presiones, hay que tener mucho cuidado para evitar accidentes. Reglas para el trabajo: Atender que reine la máxima limpieza en el puesto de trabajo. Evitar el uso de maquinas eléctricas, instalaciones eléctricas y el fuego cerca del área de prueba. Cuidar la ventilación del puesto de trabajo, ya que durante a prueba de pulverización, el inyector emana gases como producto de la alta presión con que sale el combustible y puede ser inhalado por la persona que esta efectuando la prueba, afectando su sistema respiratorio y sanguíneo. ¡NUNCA PONGA LAS MANOS DELANTE DEL INYECTOR QUE ESTA INYECTANDO CUANDO SE HALLE COLOCADO EN EL PROBADOR! Esto trae como consecuencia la destrucción de la piel y el envenenamiento de la sangre. MANGUERAS PARA COMBUSTIBLE Las mangueras para transferencia de combustible deben ser de hules especiales, no cualquier hule resiste el contacto directo con estos fluidos: gasolina y diesel. Las mangueras están fabricadas con los mejores materiales para esta aplicación y exceden los requerimientos normas de seguridad de la industria automotriz. 31
  • 32. FILTROS Introducción: Su función es proteger el motor y el sistema de inyección contra impurezas presentes en el aire, en los aceites lubricantes y combustibles. Estas impurezas están formadas por los residuos de combustión y abrasivos que causan elevado desgaste de las partes. Todo eso aumenta el consumo de combustible, la emisión de contaminantes y fallas en diversos componentes. Filtro de combustible Características y beneficios de los filtros -Papel filtrante perfecto EE para una excelente filtración, propiciando elevado grado de separación de impurezas y reducción de la resistencia al flujo. - Mayor resistencia a la rotura y a la humedad. - Mayor resistencia mecánica, química y térmica de la carcasa y del medio filtrante. - Estabilidad y estanqueidad absolutas. 32
  • 33. - Protege a los componentes y garantiza excelente funcionamiento y larga vida útil para el motor y el sistema de inyección. - Asegura mejor rendimiento del motor, generando mayor ahorro de combustible. - Mayor eficiencia de filtración y larga vida útil: mejor costo/beneficio. Ventajas de los filtros -Filtros desarrollados a medida para EE cada vehículo y de acuerdo con las especificaciones de cada motor. - Línea completa con amplia cobertura: más de 3.000 tipos de filtros abarcando un 90% del mercado latinoamericano. - Calidad asegurada por investigación y desarrollo continuo y tecnología de producción de última generación. - Equipo original en las principales ensambladoras europeas y asiáticas, atendiendo a todas las exigencias de los fabricantes de vehículos. - Garantía de quien es líder mundial en tecnología automotriz y desarrolla los más avanzados sistemas de inyección. Filtros con papel especial El papel de filtración desarrollado por Bosch mezcla fibras sintéticas con las tradicionales celulósicas, aumentando la capacidad de retención, proporcionando mayor vida útil al filtro y, consecuentemente, mayor protección al motor. Además, el nuevo papel está impregnado de resina fenólica, lo que garantiza hasta un 99% de separación de suciedad y gran resistencia a roturas. 33
  • 34. Papel especial de filtro Filtros de combustible Más protección, mejor desempeño y menor consumo. Los componentes de los modernos sistemas de inyección Diesel y gasolina son proyectados con alta precisión. Por eso, para protegerlos efectivamente del desgaste prematuro y asegurar un excelente desempeño del motor, el combustible tiene que ser completamente filtrado. Por desarrollar los más avanzados sistemas de inyección de combustible, Bosch tiene el know how necesario para ofrecer filtros que aseguran alta protección y eficiencia a todos los componentes de estos sistemas. Filtro de combustible y sedimentador 34
  • 35. Tipos de filtros de combustible - Filtros de combustible gasolina/alcohol para vehículos carburados. - Filtros Jetronic para vehículos a gasolina/alcohol con inyección electrónica. - Filtros para vehículos Diesel con sistemas convencionales y Common Rail. Beneficios -Máxima vida EE útil y funcionalidad de los modernos sistemas de inyección a través de la filtración confiable incluso de las menores partículas de impurezas. - Filtración y suministro de combustible perfectos en función de los niveles ideales de tamaño de poro, absorción de suciedad y capacidad de separación. - Impermeabilidad absoluta del filtro a través de la alta calidad de encolado y características especiales de la goma. - Descarte de elementos del filtro ambientalmente correcto. Beneficios - Filtros desarrollados de acuerdo con las especificaciones de los sistemas de inyección. - Alto grado de separación de impurezas. - Alta capacidad de absorción de partículas. - Protección de los componentes evitando desgaste prematuro. Filtros de combustible Diesel Tecnología del mayor especialista en sistemas Diesel Los filtros Diesel se utilizan tanto para eliminación de impurezas como para separación del agua existente en el combustible Diesel. Los filtros Bosch cumplen estas dos funciones con la más alta eficiencia y calidad. 35
  • 36. Beneficios Integración EE entre separación de agua, calentamiento y enfriamiento del combustible en un único módulo. -Material filtrante especial con alta capacidad de acumulación y separación de partículas más pequeñas. - Separación fiable del agua y del combustible para prevenir daños causados por corrosión. - Mantiene la estabilidad incluso con las altísimas presiones de inyección. Filtros blindados y cartuchos filtrantes Los filtros Diesel están disponibles en dos versiones: blindado o cartucho. El filtro blindado es reemplazado completamente en el cambio del filtro. En el caso de los cartuchos, que sufren menos contaminación ambiental, solamente el elemento filtrante es reemplazado. Filtro blindado de cartucho 36
  • 37. Elementos de filtro Diesel Bosch ofrece la línea de elementos de filtro de combustible Diesel más completa del mercado. Máxima eficiencia y desempeño del motor en las versiones con tapa plástica o metálica y medio filtrante en lana natural o papel. Filtros de combustible Diesel Common Rail Ideales para las mayores exigencias Bosch ofrece soluciones innovadoras y económicas para tecnologías actuales como el sistema Common Rail y Unit Pump. Los filtros Diesel Bosch son optimizados para atender a las altas presiones de inyección y componentes mecánicos de precisión de los sistemas Common Rail. Beneficios -Alta capacidad de absorción de impurezas y separación de contaminantes hecha por una capa doble de material filtrante. - Máxima separación de agua a causa de la construcción del elemento de filtro radial en “V”. - Excelente desempeño del motor. TANQUE DE COMBUSTIBLE Aloja en su interior el combustible necesario para el funcionamiento del motor. Generalmente se ubica en el bastidor del vehiculo o cercano al motor, cuando se trata de un grupo estacionario. Su capacidad es variable y depende fundamentalmente de la aplicación que se le de. Se construye de acero terminado y su forma puede ser rectangular o cilíndrica. Es su parte superiores encuentra ubicado el tubo de llenado de combustible con su respectiva tapa. La tapa del tanque tiene una perforación que actúa como respiradero y permite que la presión en el interior del tanque sea igual a la presión atmosférica. En uno de sus lados están ubicados las perforaciones y los nicles de conexión para las 37
  • 38. tuberías de aspiración y retorno del combustible. Generalmente, la perforación para la conexión de la tubería de retorno, de combustible se encuentra en la parte superior del tanque, a fin de facilitar la entrada de combustible de retorno. La perforación para la conexión de la tubería de aspiración puede estar tanto en la parte superior del tanque como en la parte inferior. Cuando esta en la parte superior, un tubo interno llega casi al fondo del tanque, para que el combustible no se succionado totalmente y evitar las aspiraciones de impurezas. El tanque tiene una perforación en la parte superior que permite la ubicación de la unidad emisora del indicador de ni el de combustible. En la parte inferior hay un tapón que sirve para drenar el combustible, cuando se hace necesario. Tanque de combustible 38
  • 39. EL PETROLEO La palabra petróleo significa “aceite de piedra” este nombre lo recibió porque brotaba en forma de aceite, espontáneamente del suelo, siendo utilizado para múltiples aplicaciones desde tiempos remotos. De esta forma "petróleo" es un nombre genérico, utilizado para nombrar una mezcla combustible de textura oleaginosa de color casi negro, que se acepta en la actualidad, es el resultado de un proceso de transformación a altas presiones de sustancias de origen orgánico en el interior de la corteza terrestre, por eso el nombre de combustible fósil que se usa en ocasiones. El petróleo, tenemos entonces, que no es una sustancia única, si no, una mezcla de cientos o miles de sustancias simples que pueden hacer que algunos “petróleos” sean muy diferentes de otros en cuanto a composición textura y propiedades. De este hecho se desprende que haya algunos petróleos naturales más valiosos que otros. Los componentes mayoritarios del petróleo son los hidrocarburos, sustancias compuestas de Carbono e Hidrógeno, que van desde gases (los mas simples), hasta sólidos (los mas complejos). La mayor parte del petróleo que se extrae en la actualidad no se utiliza “virgen” si no que se somete a un proceso conocido como Destilación Fraccionada para separarlo en otras mezclas mas simples con características estandarizadas de aplicaciones especializadas. 39
  • 40. Las principales fracciones son: 1.- Gases 2.- Bencinas 3.- Gasolinas 4.- Queroseno 5.- Combustible Diesel 6.- Aceites Ligeros 7.- Aceites Pesados 8.- Asfaltos y Alquitranes Gases derivados del petróleo Durante la destilación fraccionada del petróleo las primeras fracciones que se obtienen son gases que estaban disueltos en el producto original (igual que el dióxido de carbono en las bebidas efervescentes), estos gases varían en naturaleza de acuerdo a la fuente, pero los mas comunes son Metano, Etano, Butano, Propano, Etileno y Propileno los que se utilizan en la industria para diversos fines. Una mezcla de butano y propano con algunas adiciones de propileno (para hacer la llama mas visible) y de Mercaptanos (sustancias de olor desagradables que se agregan para su identificación en caso de escape) se licua y se utiliza como combustible doméstico en recipientes a presión, muy usuales en los hogares para la cocina, calefacción o agua caliente, conocida como LPG. El propileno se usa para fabricar Polipropileno, polímero plástico que encuentra aplicación en productos que serán sometidos a la radiación solar por su resistencia a esta, tales como, mangueras de irrigación, calentadores solares etc. 40
  • 41. El etileno da lugar igualmente al Polietileno que es un plástico de uso general y muy común. Algunos países donde la industria de los derivados del petróleo no está desarrollada estos gases no se aprovechan y parte de ellos se desechan quemándolos en la propia instalación en una especie de “antorcha perpetua” que es visible como alta torre en las refinerías de petróleo. Bencinas Durante la destilación fraccionada del petróleo y una vez extraída la fracción de gases, se separan varios líquidos muy volátiles que no tienen aplicación práctica como combustibles debido precisamente a la dificultad inherente al manejo de líquidos muy volátiles y sumamente inflamables que los convierte en peligrosos para su uso como tales, esta fracción se conoce como Bencinas. Aunque han tenido en el pasado aplicaciones en pequeña escala como líquidos para encendedores su mayor aplicación es en el campo de disolventes de uso industrial y de laboratorio. Gasolinas Durante la destilación fraccionada del petróleo y después de extraídas las fracciones de gases y bencinas se separa la fracción de “Gasolinas” constituida por una mezcla variable de hidrocarburos algo volátiles utilizable para motores de combustión diseñados especialmente para ese combustible. Esta mezcla no tiene una “fórmula” fija ni predeterminada, si no, unos índices estandarizados (con algunas variaciones de país a país) por lo que puede estar formada por diferentes elementos en diferentes proporciones, será “gasolina” siempre que cumpla con los estándares adecuados, los índices básicos para una gasolina son: 41
  • 42. Valor calórico El valor calórico es la cantidad de calor generado por unidad de masa del combustible durante la combustión y se mide en Kcal/Kg. Volatilidad La volatilidad de una gasolina es el rango de temperaturas desde que comienza a hervir la mezcla hasta que se evapora todo el líquido (normalmente hasta los 200 grados Celsius) Número de Octano (Octanaje) Como durante el trabajo del motor una mezcla de aire y vapores de gasolina se comprime y luego quema de manera controlada para sacarle energía mecánica, esta mezcla de gasolina-aire debe resistir determinada compresión sin auto inflamarse o de lo contrario la combustión será descontrolada e ineficiente y el rendimiento del motor muy bajo, el número de Octano mide esa capacidad y se conoce como Octanaje de la gasolina, de manera que mientras mayor sea el número de Octano mas alta es la capacidad de comprimirse sin auto inflamación. Las gasolinas obtenidas directamente de la fracción correspondiente al petróleo natural, tienen por lo general un Octanaje muy bajo para el uso en los modernos motores de los automóviles, por lo que en la práctica este índice se aumenta agregándole a las gasolinas naturales productos que elevan el Octanaje (gasolinas etiladas), como estos productos son mas caros que la propia gasolina el precio de las gasolinas tratadas es mayor a medida que aumenta el Octanaje (mas aditivo incorporado). Existe la equivocada tendencia a pensar que las gasolinas de mayor Octanaje son mejores y mas refinadas que las de menos Octanaje (error craso) todas las gasolinas tienen la misma “base” a las que se ha agregado mas o menos aditivos para darle resistencia a la auto inflamación. 42
  • 43. En el mercado existen generalmente tres tipos de gasolina de acuerdo a su Octanaje para ser usadas de acuerdo a las características técnicas de los motores de serie (unos comprimen mas la mezcla que otros), utilizar la gasolina de menor Octanaje en motores de alta compresión deteriora el motor prematuramente, pero utilizar gasolinas de Octanaje superior al necesario no le da mas potencia al motor ni le alarga la vida y estamos “botando” el dinero como idiotas, la propaganda de las Empresas Petroleras coqueteando con el fraude pero sin caer abiertamente en él, incentiva la idea de que mientras mas Octanaje en la gasolina mejor para mi motor haciéndonos pasar por ello. Todos los automóviles en el manual del propietario explican la gasolina apropiada. Contenido de Azufre Las gasolinas no deben contener Azufre ni sustancias sulfurosas en su composición, pero como en los petróleos naturales el azufre está presente en mayor o menor cantidad, siempre pasarán a la gasolina durante la destilación fraccionada algunos de ellos, de forma tal que todas las gasolinas tendrán la posibilidad de contener Azufre. Lo que establecen los estándares son los límites máximos de estos productos sulfurosos en las gasolinas terminadas, debido a que durante el trabajo normal del motor se forma y escapa entre otras cosas, Ácido Sulfúrico que es un contaminante agresivo en la atmósfera y además corroe notablemente el motor. Cenizas residuales Cuando se quema un combustible queda un residuo sólido que conocemos como “cenizas”. Aunque pocas, las gasolinas también tienen cenizas, estas cenizas son fuertemente abrasivas y desgastan el motor rápidamente por eso se limita la cantidad residual de ellas en las gasolinas. En el oscuro mundo de la publicidad y el mercadeo hay toda clase de “aditivos misteriosos” generalmente bautizados con nombres muy sugerentes para “elevar” la 43
  • 44. calidad de esta o la otra gasolina, puede que sea cierto o no, pero lo que si es seguro es que nadie puede comercializar gasolina si no cumple con los estándares del país, y estos son suficientes para el uso seguro y duradero del motor, así es que si usted ama el dinero que ganó sudando la camisa cuidado con la publicidad. Queroseno Durante la destilación fraccionada del petróleo natural y después de haberles extraído las fracciones de gases, bencinas y gasolina, comienza a destilar la fracción de queroseno, mezcla de hidrocarburos menos volátiles que no tienen aplicación como combustible en motores de gasolina ni en motores Diesel. Esta fracción varía notablemente de un país a otro y de acuerdo al tipo de petróleo natural utilizado, se usa como disolvente de pinturas, como combustible de propósito general en lámparas de iluminación, estufas de cocción, calefacción etc. y además como combustible de las turbinas de los aviones. Combustible Diesel Durante la destilación fraccionada del petróleo y después de haber extraído las fracciones de gases, bencinas, gasolina y queroseno comienza a destilar la fracción correspondiente al combustible Diesel, esta fracción está constituida principalmente por hidrocarburos muy poco volátiles de carácter ligeramente aceitoso que se usa como combustible para los motores Diesel y que varía de país en país de acuerdo a los estándares nacionales y al petróleo natural utilizado como fuente de materia prima. Pueden distinguirse en algunos países más de un tipo de combustible Diesel, los ligeros que se usan para motores de transporte por carretera y los pesados que se usan en los grandes motores de ferrocarril y navales. El índice que caracteriza al combustible Diesel es el número de cetanos. 44
  • 45. Aceites Durante la destilación fraccionada del petróleo, después de extraídas las fracciones de gases, bencinas, gasolinas y Diesel comienzan a destilar hidrocarburos de carácter aceitoso que constituyen las fracciones de aceites. Estas mezclas de hidrocarburos a su vez pueden ser ligeras (aceites finos), o pesadas (aceites mas viscosos), los que se utilizan como combustible industrial en grandes hornos y calderas de vapor, o como lubricantes. Esta clasificación es muy general porque en la práctica y de acuerdo al uso futuro, pueden extraerse varias fracciones intermedias que luego serán convertidas (con ciertos aditivos) en la gran variedad de aceites y grasas lubricantes del mercado. Asfaltos y Alquitranes Durante la destilación fraccionada, la fracción de asfaltos y alquitranes quedan como residuo extremadamente viscoso después de haber extraído del petróleo todas las fracciones que son gaseosas, líquidas o semi líquidas del petróleo natural y resultan una mezcla de una enorme cantidad de productos que es sólida o casi sólida a temperatura ambiente de color negro y bastante olorosa. En su composición hay hidrocarburos pesados, parafinas, cenizas, fenoles etc. Estos asfaltos y alquitranes se tratan industrialmente para separar componentes muy útiles de diversa naturaleza, sus usos mas importantes son, impermeabilizar techos y cimientos, conservación de la madera, fabricación de carreteras y otros. 45
  • 46. SISTEMA DE DITRIBUCION Introducción Fundamentalmente, cuanto mayor es la cantidad de aire que penetra en el cilindro, mayor será la potencia que desarrolla el motor, por eso es fundamental el sistema de distribución que es el encargado regular los tiempos del funcionamiento del motor. La distribución (respiración) del motor va estar controlada por el árbol de levas que es el elemento fundamental junto con las válvulas. Cuanto más rápido gira un motor, más difícil resulta llenar los cilindros, puesto que las válvulas abren y cierran mucho más deprisa. Lo ideal es que la válvula de admisión se abra un poco antes del inicio de la carrera de admisión, y la de escape un poco antes de iniciarse la carrera de escape, para ayudar así al vaciado y llenado de los cilindros. El inconveniente proviene de el momento óptimo de apertura de las válvulas es diferente para cada régimen del motor, por lo que resulta imprescindible sacrificar rendimiento en todos los regímenes de giro para obtener un resultado aceptable también en todos los regímenes de giro. Lo que hace la distribución variable es precisamente cambiar el momento de apertura y cierre de las válvulas en función del régimen del motor. Los sistemas más sofisticados también pueden controlar el tiempo durante el que la válvula permanece abierta A la hora de cambiar los tiempos de distribución tenemos que hacer una serie de consideraciones sobre los sistemas de distribución en general: 46
  • 47. Sincronización de las válvulas En la figura inferior se ilustra un diagrama de distribución así como la apertura de las válvulas y el llamado "cruce de válvulas". Hay que destacar los siguientes puntos: - La válvula de admisión debe abrirse antes del P.M.S., es decir, antes de que el pistón empiece a descender en el tiempo de admisión. - La válvula de admisión permanece abierta mucho después del P.M.I., (en plena fase de compresión) para aprovechar la velocidad de los gases entrantes, lo cual ayuda a introducir una cantidad adicional de la mezcla de aire y combustible en el cilindro. - La válvula de admisión regula el rango de revoluciones del motor. Si esta se cierra mas tarde, entra mas combustible en el cilindro y, por lo tanto, las revoluciones aumentan. - El punto de cierre de la válvula de admisión también determina la relación de compresión efectiva, opuesto a lo que ocurre con la relación de compresión estática. Si la válvula se cierra mas tarde, la compresión real del motor será menor. - La válvula de escape debe abrirse mucho antes de que termine el tiempo de explosión para liberar la presión de los gases en expansión que están en el cilindro antes de que el pistón suba en el tiempo de escape. La potencia del motor no se ve afectada por el hecho de que las válvulas de escape se abran en ese punto, ya que la mayor parte de la potencia de los gases en explosión ha sido transmitida al pistón durante el tiempo de explosión. La válvula de escape debe estar casi totalmente abierta en el momento en el que pistón alcance la velocidad máxima. De esta manera, no hay resistencia al movimiento causada por la presión del gas de admisión, la cual produciría una perdida de bombeo. - La leva mantiene abierta la válvula de escape pasado el P.M.S. En regímenes elevados, la inercia del gas que sale del cilindro crea un vacío tras de si, absorbiendo más mezcla 47
  • 48. de admisión. Al vaciar al máximo el cilindro de gases de escape, aumenta la capacidad para alojar la mezcla fresca de aire y combustible, aumentado así la potencia del motor. Sincronización de válvulas Cruce de válvulas El periodo de cruce de válvulas tiene lugar en el inicio del tiempo de admisión, cuando la válvula de admisión ya esta abierta y la de escape no se ha cerrado por completo. Los motores de serie tienen un cruce de válvulas de 15 a 30 grados de giro del cigüeñal. En el ejemplo de la figura superior la magnitud del cruce es de 20 grados. Los árboles de levas de los vehículos de carreras tienen cruces de válvulas que van de 60 a 100 grados. Un cruce adicional proporciona un llenado de cilindro más eficaz a altas revoluciones, pero produce un vacío en el motor mas bajo, así como una mayor pobreza en el rendimiento en los bajos regímenes, en la calidad de marcha en ralentí y en la economía de combustible a baja velocidad. Si la válvula de admisión se abre demasiado pronto, la calidad de marcha en ralentí se deteriora, mientras que el rendimiento en regímenes elevados no mejora demasiado. La velocidad máxima del pistón en el tiempo de admisión se alcanza antes de la apertura 48
  • 49. máxima de válvula, por lo que si la válvula se abre antes, podría mejorar la respiración del motor. El factor del cruce de válvulas que afecta al rendimiento en regímenes elevados es el cierre de la válvula de escape. De hecho, aumentar el tamaño de la válvula de escape y su orificio correspondiente no suele considerarse demasiado adecuado para la obtención de más potencia, ya que la válvula de escape limita en mayor medida el flujo procedente del cilindro a medida que se cierra. Un cruce elevado de válvulas puede generar problemas de holguras entre la válvula y el pistón, es decir, que podrían llegar a tocarse. La elevada alzada de las válvulas no causa este problema, ya que el pistón esta en una posición baja dentro del cilindro cuando la válvula se abre al máximo. Un cruce válvulas mas reducido aumenta la presión en el cilindro a revoluciones mas bajas. Los diseñadores de árboles de levas intentan minimizar el cruce de válvulas al tiempo que procuran maximizar el rendimiento en regímenes elevados. 49
  • 50. PARTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION Engranajes de distribución. Conduce los accesorios y mantienen la rotación del cigüeñal, árbol de levas, eje de leva de la bomba de inyección ejes compensadores en la relación correcta de desmultiplicación. El engranaje del cigüeñal es el engranaje motriz para todos los demás que componen el tren de distribución, por lo que deben de estar sincronizados entre si, de forma que coincidan las marcas que llevan cada uno de ellos. Distribución directa por engranajes Árbol de levas. Un árbol de levas es un mecanismo formado por un eje en el que se colocan distintas levas, que pueden tener distintas formas y tamaños y estar orientadas de diferente manera, siendo un programador mecánico. Los usos de los árboles de levas son muy variados, como en molinos, telares, sistemas de distribución de agua o martillos hidráulicos, aunque su aplicación más desarrollada es la relacionada con los motores de combustión interna, en los que se encarga de regular la apertura y el cierre de las válvulas, permitiendo la admisión y el escape de gases en los cilindros. 50
  • 51. Se fabrican siempre mediante un proceso de forja, y luego suelen someterse a acabados superficiales como cementados, para endurecer la superficie del árbol, pero no su núcleo. Descripción Consiste en una barra cilíndrica que recorre la longitud del flanco de los cilindros con una serie de levas sobresaliendo de él, una por cada válvula de motor. Las levas fuerzan a las válvulas a abrirse por una presión ejercida por la leva mientras el árbol rota. Este giro es producido porque el árbol de levas está conectado con el cigüeñal, que es el eje motriz que sale del motor. La conexión entre cigüeñal y árbol de levas se puede realizar directamente mediante un mecanismo de engranajes o indirectamente mediante una correa o cadena, conocida como correa de distribución. Levas en un motor. Movimiento de una leva. En ingeniería mecánica, una leva es un elemento mecánico hecho de algún material (madera, metal, plástico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial. De este modo, el giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte una pieza conocida como seguidor. Existen dos tipos de seguidores, de traslación y de rotación. La unión de una leva se conoce como unión de punto en caso de un plano o unión de línea en caso del espacio. De ser necesario pueden agregarse dientes a la leva para aumentar el contacto. 51
  • 52. El diseño de una leva depende del tipo de movimiento que se desea imprimir en el seguidor. Como ejemplos se tienen el árbol de levas del motor de combustión interna, el programador de lavadoras, etc. También se puede realizar una clasificación de las levas en cuanto a su naturaleza. Así, las hay de revolución, de translación, desmodrómicas (éstas son aquellas que realizan una acción de doble efecto), etc. La máquina que se usa para fabricar levas se le conoce como generadora. Diseño cinemático de la leva La leva y el seguidor realizan un movimiento cíclico (360 grados). Durante un ciclo de movimiento el seguidor se encuentra en una de tres fases: Subida (Rise). Durante esta fase el seguidor asciende. Reposo (Dwell). Durante esta fase el seguidor se mantiene a una misma altura. Regreso (Return). Durante esta fase el seguidor desciende a su posición inicial. Dependiendo del comportamiento que se le quiera dar al movimiento del seguidor dentro de estas fases (duración, velocidad, aceleración), es la forma en la que se construirá la leva. Y proporcionar un movimiento lineal Ley fundamental del diseño de levas Las ecuaciones que definen el contorno de la leva y por lo tanto el movimiento del seguidor deben cumplir los siguientes requisitos, lo que es llamado la ley fundamental del diseño de levas: La ecuación de posición del seguidor debe ser continua durante todo el ciclo. La primera y segunda derivadas de la ecuación de posición (velocidad y aceleración) deben ser continuas. 52
  • 53. La tercera derivada de la ecuación (sobre aceleración o jerk) no necesariamente debe ser continua, pero sus discontinuidades deben ser finitas. Las condiciones anteriores deben cumplirse para evitar choques o agitaciones innecesarias del seguidor y la leva, lo cual sería perjudicial para la estructura y el sistema en general. Diagramas SVAJ Son gráficas que muestran la posición, velocidad, aceleración y sobre aceleración del seguidor en un ciclo de rotación de la leva. Se utilizan para comprobar que el diseño propuesto cumple con la ley fundamental del diseño de levas. svaj Software para diseño de levas Actualmente, existe un software desarrollado por [[]] llamado Dynacam, que de acuerdo a los datos de subida, detenimiento y bajada permite seleccionar las ecuaciones de movimiento y hace el dibujo de la leva junto a los diagramas SVAJ, además de calcular las fuerzas dinámicas que actúan sobre la leva. Buzos Este componente va alojado en una cavidad especial del monoblock, existen 2 tipos diferentes de buzos, los mecánicos y los hidráulicos para cada uno de ellos varia el tipo de monoblock en el que se deben instalar. Los buzos hidráulicos deben su nombre al hecho de utilizar el aceite del motor para llenar su cavidad interna y mantener contacto permanente con las levas durante todo su recorrido, los buzos mecánicos deben calibrarse periódicamente aunque funcionen de similar forma. 53
  • 54. Existen en el mercado buzos especiales para árboles de mayor levante que los originales, son de material más resistentes y ligeros, tienen la cabeza más chaparrita para contrarrestar la altura de la leva sin tener que modificar el monoblock. Cuando se instalan buzos originales con árboles de alto levante, se debe rebajar un poco el monoblock e instalar un casquillo de bronce, (este refuerza el block), cuando el motor debe sufrir grandes cargas de trabajo es recomendable instalarlos aun con buzos chaparros. Los buzos tienen como función de empujar la varilla de acuerdo con la configuración de la leva enviándola hacia el brazo del balancín. (Para más información sobre las varillas, consultar sección de válvulas en complemento de resorte) El brazo del balancín se encuentra fijo en un eje por el centro, recibe la orden por el extremo inferior y la transmite por el otro extremo empujando la válvula para así abrirla. 54
  • 55. Balancines El brazo del balancín puede cambiar en la relación de su radio de acción, existen varios tipos en el mercado, aumentan el efecto de la leva en la proporción para que fueron fabricados incluso existen árboles de levas específicos para cada tipo de balancín. Los tipos de Balancín más comerciales son: Balancines de 1.1:1 (Originales) Balancines de 1.1:1 Rígidos Balancines de 1.25:1 Balancines de 1.4:1 Balancines de 1.5:1 Brazo para la válvula de Escape Brazo para la válvula de Admisión Base. Tuerca Separador (se cambian para alinear el brazo a la válvula) Ajustador ó calibrador para puntería. Cuerpo central 55
  • 56. Los balancines se deben alinear como la grafica de la izquierda, al estar un poco desfasados hacen rotar la válvula en cada acción, esto es importante para conservar lubricada la guía de la misma válvula y evitar daños. El espacio que queda entre el ajustador y la válvula se debe calibrar periódicamente en el caso de los buzos mecánicos a 0.005 milésimas interponiendo un calibrador de lainas y girando el ajustador marcado con el # 6 Tuerca de sujeción Eje de Balancín Base. Tornillo de la cabeza Cabeza Rondana de ajuste 56
  • 57. Todo esto se prepara con un micrómetro y en relación de los datos del árbol teniendo que quedar el balancín en la posición correcta en la mitad de la carrera del levante del árbol., Incorrecto Cuando la geometría del motor no queda correctamente, causa que suenen las punterías y hasta que se rompa un brazo del balancín, por esto te siempre te recomendamos que esto sea calculado y armado por un experto en el ramo Correcto 57
  • 58. Válvulas Existen dos tipos de válvulas: las válvulas de admisión que admiten la mezcla de aire y combustible, y las de escape o salida que liberan los gases de escape de la cámara de combustión. Están situadas en la culata y son controlados por uno varios árboles de levas (movimientos de abertura y cierre). Las válvulas de admisión suelen ser más grandes que las de escape. Trabajo de la válvulas de admisión y de escape Las válvulas tienen la forma de un disco con un vástago. Cuando la válvula está cerrada, un muelle mantiene el disco herméticamente contra la lumbrera de la culata. La lumbrera tiene un asiento de metal especial en la superficie de contacto con la válvula. El vástago se mueve en una guía que también es de un metal especial. Las válvulas de escape deben soportar temperaturas muy elevadas, que a menudo superan los 1000ºC, al paso de los gases de escape calientes. 58
  • 59. En algunos motores, en los que la exposición al calor puede ser muy elevada (en especial en los motores turbo) los vástagos de las válvulas de escape son huecos y están parcialmente rellenos de sodio para disipar más fácilmente el calor de la cara caliente de la válvula hacia el vástago. La solución más simple es tener una sola hilera de válvulas en la culata, pero esto impide dar la forma óptima a la cámara de combustión, colocar la bujía en el centro y crear el efecto de “circulación cruzada”. 59
  • 60. SISTEMA DE LUBRICACION Finalidad de la lubricación -La superficie metálica, por muy pulimentada que estén, no son completamente lisas, si se frotan una contra otra sometiéndolas, además, a una elevada presión, se producirá un gran desgaste de las mismas debido al rozamiento y a una elevación de la temperatura con la que las moléculas de ambas piezas tienden a soltarse, dando origen al fenómeno denominado comúnmente “agarrotamiento” o “gripado”. -La lubricación del motor tiene por objeto impedir el agarrotamiento y disminuir el trabajo perdido en rozamientos. Interponiendo entre las dos piezas metálicas una película de lubricante, las moléculas del aceite se adhieren a ambas superficies, llenando los huecos de las irregularidades, con lo cual, en el movimiento de ambas piezas, estas arrastran consigo el aceite adherido a ellas y el rozamiento entre las piezas metálicas es sustituido por un roce de deslizamiento interno del fluido, que es muy inferior y produce menos calor. Si la película de lubricante interpuesta se renueva continuamente, el calor producido con el rozamiento es evacuado con ella. -Así pues la lubricación en los motores ha de cumplir los siguientes objetivos: A) Lubricar las partes móviles con el fin de atenuar el desgaste, impidiendo el contacto directo de las superficies metálicas B) Refrigerar las partes lubricadas evacuando el calor de esta zona 60
  • 61. C) Aumentar la estanqueidad en los acoplamientos mecánicos. Con la película de aceite interpuesta entre el pistón y el cilindro, mejora notablemente el “sellado” entre ambos D) Amortiguar y absorber los choques de los cojinetes. Sistema de lubricación 61
  • 62. Tipos de lubricación La función principal de la lubricación en el motor es evitar el desgaste de las piezas móviles. Para lograrlo se utilizan aceites de origen vegetal, mineral o sintético; todos éstos con aditivos que mejoran sus características y funcionamiento. El aceite lubricante debe responder de formas distintas a las cargas y presiones, con lo que es habitual dividir el proceso de lubricación en varios grupos: Lubricación Seca En esta forma no debe haber aceite entre las partes móviles, ya que es utilizada entre el cilindro y el pistón, el lubricante utilizado es el grafito contenido en las partes metálicas (fundición, etc.) El lubricante seco está diseñado sólo para mecanismos expuestos a contaminaciones sólidas abrasivas, otros usos de éste para ser aplicados en cadenas transportadoras, guías excéntricas, juntas, y también para proteger los metales en la soldadura eléctrica. Algunos de estos lubricantes actúan formando una película sólida y seca que evita el contacto directo entre metales y dan protección al desgaste. El rápido secado de esta lubricación ofrece ventajas inmediatas como es el rechazo de materiales como son: polvo, arena y otros materiales volátiles abrasivos que atacan las superficies metálicas. La película formada tiene alta resistencia a la temperatura de hasta 410 °C (cuando se utiliza bisulfuro de molibdeno por ejemplo), no se carboniza y resiste cargas de hasta 30.000 Kg / cm2. Lubricación de proximidad Consiste en colocar una resistente película de aceite sobre los picos relativamente ásperos de las superficies de los cojinetes. Es decir lograr añadir agentes lubricantes en los aceites para motores. Estos agentes lubricantes tienen un punto de fusión relativamente bajo por lo que no es un método muy eficaz a altas temperaturas. 62
  • 63. Lubricación hidrodinámica Consiste en una película fina de aceite que separa dos componentes como en el caso de un eje apoyado en un cojinete circular. Cuando el eje se encuentra sin movimiento, existe contacto metal con metal; cuando el eje comienza a girar el aceite entre el eje y el cojinete produce una fuerza capaz de levantar el eje creando una capa entre estos que los separa. La lubricación hidrodinámica depende de la velocidad de rotación del eje y de la carga que se ejerce contra él, si la carga es grande y la velocidad baja es difícil evitar el contacto metal-metal; este contacto se puede evitar mediante la lubricación de proximidad. Lubricación hidrodinámica Lubricación de extrema presión Consiste en la colocación de aditivos al lubricante básico, los cuales dan propiedades de adherencia al aceite a las partes metálicas cuando funciona a temperaturas elevadas, protegiendo las piezas y el aceite aplicado. 63
  • 64. Lubricación en el motor Los componentes principales (cigüeñal, pistones y bielas) con movimientos de giro, lineal y alternativo dentro del motor necesitan de cuidado especial al igual que los elementos más críticos (los cojinetes de los codos del cigüeñal, en los cojinetes de sus apoyos y en el bulón del pie de la biela, cilindros y sus pistones correspondientes) en donde es aplicado el lubricante. Tanto los componentes principales como los elementos críticos se encuentran sometidos a constante esfuerzo y requieren que su movimiento sea homogéneo, sin golpeteo. Sin el uso de adecuados lubricantes el desgaste se convierte en excesivo y perjudicial para el funcionamiento del motor. Otros elementos como el árbol de levas que gira apoyado en los cojinetes, los engranajes y las cadenas dentro del motor también requieren lubricación. Existen dos métodos comúnmente usados como sistemas de lubricación dentro del motor de combustión interna, estos son: Lubricación de cárter seco. En la mayoría de los vehículos se utiliza un sistema de lubricación del motor que a grandes rasgos consiste en llevar aceite a presión desde un depósito (Carter) por medio de una bomba hasta los puntos en que la lubricación es necesaria. El aceite se almacena en el carter y es tomado allí por medio de la bomba que lo impulsa a presión hasta los puntos necesitados de lubricación. En algunas circunstancias no se puede asegurar que la boca de la bomba de aceite este inmersa en el aceite de lubricación, por lo que es necesario recurrir al sistema de lubricación con carter seco. Este sistema consiste en disponer de un depósito auxiliar, externo al motor, donde se almacena el aceite. La tapa inferior del motor es solamente una tapa donde se recoge el aceite una vez ha realizado su tarea de lubricación; desde ahí, por medio de una bomba, el aceite se envía de nuevo al depósito auxiliar, de donde, por medio de otra bomba se envía al circuito de lubricación. 64
  • 65. Este sistema se utiliza cuando se trata de motores que cambian su posición durante el funcionamiento, por ejemplo en motores de aviación, o también cuando se producen aceleraciones tan fuertes, que por el efecto centrífugo y las fuerzas de inercia desplazan la masa de aceite lejos de la boca de la bomba de lubricación en el carter. Lubricación de cárter húmedo El cárter está en la parte inferior de la carcasa del motor donde aloja el aceite (por esta razón se denomina sistema de cárter húmedo) y una bomba con los que se lubrican las partes del motor. La forma de lubricar es la siguiente: el aceite pasa del canal a los cojinetes del cigüeñal a través de conductos perforados en el bloque; los cojinetes son dos cascos semicirculares, uno de éstos tiene un agujero por donde pasa el aceite hacia el bloque. El aceite pasa desde los cojinetes de los codos a los de los apoyos a través de canales diagonales muy finos taladrados a través de los asientos y contrapesos del cigüeñal hasta los codos. El cojinete del pie de la biela se puede lubricar de dos formas, el primero utiliza un agujero que atraviesa ésta, la segunda utiliza la salpicadura con los contrapesos del cigüeñal que al sumergirse en el aceite arrojan cierta cantidad de éste a la biela y a su pie. Con este método se lubrica la pared del cilindro. En algunos motores el aceite entra al eje de levas por medio de un conducto central, de modo que lubrica directamente los cojinetes y asientos. Para completar el sistema debe tenerse en cuenta la lubricación en el eje de balancines y el tren de válvulas la cual se lleva a cabo mediante goteo directo. 65
  • 66. Lubricación con carter húmedo Elementos de un circuito de lubricación Bombas de aceite Su misión es la de enviar el aceite a presión y el una cantidad determinada. Se sitúan en el interior del cárter y toman movimiento por el árbol de levas mediante un engranaje o cadena. Dentro de una bomba se pueden distinguir varias partes: colador de succión (es el lugar por donde la bomba aspira el aceite del cárter, lleva una rejilla metálica que impide que entren en la bomba restos o impurezas que arrastre el aceite), eje motriz (va unido por un piñón al sistema de distribución del motor que hace funcionar la bomba, arrastra una bomba de piñones que aspira por el colador de succión y envía el aceite por la tubería de presión), tubería a presión (es la que lleva la presión de aceite al motor). Existen distintos tipos de bombas de aceite: Bomba de engranajes: es capaz de suministrar una gran presión, incluso a bajo régimen del motor. Esta formada por dos engranajes situados en el interior de la misma, toma movimiento una de ellas del árbol de levas y la otra gira impulsada por la otra. Lleva una tubería de entrada proveniente del cárter y una salida a presión dirigida al filtro de aceite. 66
  • 67. Bomba de aceite de engranajes Bomba de lóbulos: también es un sistema de engranajes pero interno. Un piñón (rotor) con cuatro dientes, el cual recibe movimiento del árbol de levas, arrastra un anillo (rodete) de cinco dientes entrantes que gira en el mismo sentido que el piñón en el interior del cuerpo de la bomba, aspira el aceite, lo comprime y lo envía a una gran presión. La holgura que existe entre las partes no debe superar las tres décimas de milímetro. Bomba de aceite de rotor 67
  • 68. Bomba de paletas: tiene forma de cilindro, con dos orificios (uno de entrada y otro de salida). En su interior se encuentra una excéntrica que gira en la dirección contraria de la dirección del aceite, con dos paletas pegadas a las paredes del cilindro por medio de dos muelles (las paletas succionan por su parte trasera y empujan por la delantera). Bomba de aceite de paletas Carter Es el depósito de aceite lubricante, es la tapa inferior del motor, dentro de la cual se mueve el cigüeñal En su parte inferior está provisto de un tapón de vaciado, que es el lugar por donde e extrae el aceite cuando es necesario su cambio. Generalmente esta tapa esta provista de aletas en su parte externa y se emplean para mantener el aceite a una buena temperatura de funcionamiento, que oscila generalmente entre los 80°C y los 90°C. Así mismo, para los motores de vehículos (no motores estacionarios) en su parte interior debe estar provisto de un sistema conocido como rompe olas, el cual consiste en una o unas placas transversales que evitan que el aceite se acumule en los extremos cuando el motor se inclina y provoque una deficiencia del mismo. Existe un sistema de carter conocido como carter seco el cual únicamente actúa como deposito independiente del motor y para poder lubricarlo se necesita del funcionamiento 68
  • 69. de una bomba que lo lleve a los ductos, la diferencia básica con el sistema común es que en el segundo existe lubricación por salpicadura debida al movimiento del cigüeñal. En conjunto con el cárter en la parte inferior del motor también se encuentran el cigüeñal, los casquetes y el volante de inercia entre otros elementos. Carter de aceite y colador de aceite La válvula limitadora de presión Válvula limitadora de presión Dibujo y simulación de una válvula limitadora de presión de mando directo: izquierda: válvula cerrada; medio: símbolo de una válvula limitadora de presión de mando directo 69
  • 70. de acuerdo a ISO 1219; derecha: simulación de una válvula limitadora de presión en funcionamiento. Descripción: La válvula limitadora de presión esta montada en el lado de presión de la bomba hidráulica. Su función es limitar la presión en el sistema a un valor adecuado. De hecho la válvula limitadora de presión tiene la misma construcción que una válvula antirretorno de muelle (resorte). Cuando el sistema se sobrecarga la válvula limitadora de presión se abre y el flujo de la bomba se descarga directamente al depósito de aceite. La presión en el sistema permanece en el valor determinado por el resorte de la válvula limitadora de presión. En la válvula limitadora de presión, la presión (=energía) se convertirá en calor. Por esta razón se deberán evitar largos periodos de operación de esta válvula. Filtro de Aceite A medida que se usa el aceite del motor, este se contamina gradualmente con partículas de metal, carbón, suciedad aerotransportada, etc. Si las piezas del motor que están en movimiento fueran lubricadas por dicho aceite sucio, ellas se desgastarían rápidamente y como resultado el motor podría agarrotarse. Para evitar esto, se fija un filtro de aceite en el circuito de aceite que remueva esas sustancias indeseables. EI filtro de aceite es montado a la mitad del camino del circuito de lubricación. Este remueve las partículas de metal desgastadas de las piezas del motor por fricción, así como también la suciedad, carbón y otras impurezas del aceite. Si el elemento del filtro de aceite (papel filtrante), el cual remueve las impurezas, llega a obstruirse, una válvula de seguridad está colocada en el filtro de aceite, luego este flujo de aceite no será bloqueado cuando intente pasar a través del elemento obstruido. 70
  • 71. Construcción de filtro de aceite Componentes del Filtro Sellado Los más populares son los filtros de sellado atornillables y su ventaja sobre otros tipos radica en su facilidad para instalarse. Estos litros vienen en una gran cantidad de tamaños. Las partes que conforman este tipo de filtros son las siguientes: La coraza o casco de acero estañado diseñado para que pueda soportar las máximas presiones normales de operación. Una espoleta acerada permite mantener fijo el elemento filtrante contra la tapa de montaje asegurando buenos sellos internos. 71
  • 72. El elemento interior o elemento filtrante está construido con tapas e acero estañado que le permiten una resistencia superior a cualquier otro material. Las tapas metálicas estañadas, le imparten alta resistencia a la oxidación y estructuralmente al elemento filtrante, asegurando sellos perfectos con un adhesivo de alta resistencia. El papel micrónico o medio filtrante es el punto principal de un filtro; se plisa o se embobina según el diseño para permitir una mayor área de filtración uniendo sus extremos con un adhesivo capaz de soportar altas temperaturas y la acción química del aceite y los subproductos de la combustión. Los bordes del papel están unidos a as tapas con un adhesivo para garantizar un buen sello en todo el elemento filtrante. En el interior del elemento el papel está soportado por un cilindro o tubo central de acero perforado de alta resistencia, que gracias a su diseño acanalado le permite soportar presiones superiores a la presión normal de operación. La tapa de montaje roscada de gran calibre, está sujeta a la tapa porta-empaque que se une mecánicamente al casco para darle hermeticidad y resistencia a todo el ensamble. El diafragma o válvula antiretorno puede soportar altas temperaturas va instalada entre la tapa roscada y el elemento, este diafragma o válvula anti-drenaje, mantiene el aceite dentro del filtro cuando el motor está apagado, evitando que regrese el carter, esto previene el desgaste por arrancar el motor en seco. Por su diseño y la forma en la que va 72
  • 73. instalado el filtro en el motor, el uso del diafragma se limita sólo a aquellos filtros cuya instalación es inclinada, horizontal o vertical con la rosca del filtro hacia abajo. Una junta o empaque de neopreno de dureza controlada, acompaña al filtro, ésta permite al unión hermética del filtro con la base de instalación del motor, evitando fugas de aceite. La válvula de alivio se instala sólo en aquellos filtros cuyas aplicaciones es requerida por le diseño del motor. Existen varios tipos de ensambles de válvulas de alivio, siendo el más recomendable el instalado en la parte superior cercana a la rosca del filtro, la cual tiene la ventaja de que una vez que opere, el contaminante permanecerá dentro del filtro evitando el arrastre de contaminante y no como sucede cuando está instalada en el fondo del elemento, que cuando la válvula opera el contaminante arrastrado por el flujo de aceite. En ambos casos el filtro ya terminó su función la válvula trabaja de igual forma permitiendo la lubricación continua. La ejecución de un buen programa de mantenimiento para los cambios del filtro y aceite será decisiva para preservar la vida del motor. 73
  • 74. Filtro sellado de aceite Manómetro Se encarga de medir la presión del aceite del circuito en tiempo real. Mano contacto de presión de aceite Interruptor accionado por la presión del aceite que abre o cierra un circuito eléctrico. Cuando la presión del circuito es muy baja se enciende una luz. Testigo luminoso Indica la falta de presión en el circuito, y se enciende la luz cuando la presión baja de 0 ´5 hg/cm2 e indica la falta de aceite. Indicador de nivel También se coloca un indicador de nivel que actúa antes de arrancar el motor y con el contacto dado. La aguja marca cero con el motor en marcha. 74
  • 75. Válvula limitadora de presión También se puede denominar válvula de descarga o reguladora, va colocada en la salida de aceite de la bomba de aceite. Su misión es cuando existe demasiada presión en el circuito abre y libera la presión. Consiste en un pequeño pistón de bola sobre le que actúa un muelle. La resistencia del muelle va tarada a la presión máxima que soporte el circuito. Válvula limitadora de presión Refrigeración del aceite Debido a las altas temperatura el aceite pierde su viscosidad (se vuelve mas liquida) y baja su poder de lubricación. Se emplean dos tipos de refrigeración: Refrigeración por cárter Refrigeración por radiador de aceite. El aceite pasa por un radiador controlado por una válvula térmica, la cual cuando el aceite esta demasiada caliente deja pasar agua que procede del radiador del sistema de refrigeración de agua (mientras esta fría el aceite no deja pasar agua). 75
  • 76. Enfriador de aceite Ventilación del sistema de lubricación Durante el funcionamiento del motor, en los tiempos de compresión, explosión y escape, se producen fugas de carburante y vapor de agua que se mezclan con el aceite. Estos gases suben a la parte superior del motor (a la tapa de balancines), y de ahí son aspirados por el colector de admisión de vuelta a los cilindros. 76
  • 77. LUBRICANTES Los lubricantes son sustancias que gracias a sus propiedades viscosas se interponen entre las superficies que por varias razones están en continuo trabajo de rodadura o deslizamiento Por ello los lubricantes se utilizan a fin de ayudar a combatir el desgaste y la toma de calor de estas delicadas piezas eso comporta claramente reducir el rozamiento. Los aceites pueden provenir de distinta fuente y desde ese punto de vista podemos clasificarlos en: ACEITES ORGANICOS Estos aceites son de base vegetal o animal, siendo tratados debidamente y fueron los pioneros en el arte de la lubricación, entre ellos tenemos el aceite de Ballena, este ya extinguido por razones obvias, después tenemos el aceite de Girasol que actualmente se ha utilizado incluso para hacer combustibles (de no mucha calidad). Tenemos otros como el de colza, oliva, ricino, etc. Estos resisten bien la presión y el calor pero la temperatura máxima que pueden alcanzar es de 300Cº y se congelan a temperaturas no muy bajas. Hagamos un alto en el aceite de ricino es un aceite muy viscoso, de una viscosidad 140 veces superior a la del agua, y tiene un poder adhesivo muy considerable. ACEITES INORGANICOS Son los mas empleados en la actualidad para la lubricación de los motores, pertenecen al grupo de los aceites minerales procedentes de la destilación del petróleo, prácticamente ya se han abandonado casi por completo el uso de los aceites de origen vegetal o animal, aunque la innovación técnica de los últimos tiempos a creado motores que pueden funcionar con esta clase de lubricantes pero sin obtener grandes resultados. 77
  • 78. Nuevos lubricantes trabajan bajo el principio de la película seca, siendo su activo principal disulfuro de Molibdeno (MoS2), que es dispersado por una combinación de aditivos y líquidos que facilitan su aplicación, y les permite trabajar en grandes presiones y temperaturas. Su funcionamiento se puede resumir de la siguiente manera: El lubricante sólido (MoS2) se encuentra disperso en un líquido de baja viscosidad que contiene agentes limpiadores, desoxidantes y humectantes. Al aplicarse el agente limpiador elimina el polvo y la suciedad adherida a la parte a lubricar. El desoxidante elimina la corrosión y el humectante prepara la superficie para la adhesión del disulfuro de molibdeno a la superficie y así lograr su objetivo: formar una película seca de 1 a 2 micrones que elimina la fricción entre las partes en movimiento. Una vez que actúan los agentes, el líquido se evapora totalmente evitando que se tenga un medio al cual se le adhiera el polvo o partículas suspendidas en el ambiente o bien se tenga el goteo de un material que pueda llegar a contaminar el proceso. Estos lubricantes tienen la característica de que en altas temperaturas y cargas de trabajo el disulfuro de molibdeno se difunde en el metal y forma carburos que incrementan las propiedades de resistencia y dureza propias del material sobre el que se aplicó. CLASES DE LUBRICANTES La lubricación, se basa en evitar daños o roces entre los mecanismos mecánicos del motor y así evitar costosas reparaciones o subidas importantes de temperatura del motor o desgastes por fricción. Los lubricantes usados actualmente se clasifican atendiendo a su viscosidad y sistema de Sociedad de Ingenieros Automotrices en seis grupos: SAE. estos son numéricos y 78
  • 79. corresponden al grado de viscosidad de estos, siendo él más fluido los del número más bajo y los más viscosos los de mayor viscosidad: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50 Estos lubricantes clasificados con arreglo al correspondiente número de SAE. son luego reagrupados en cuatro clases diferentes: REGULAR Son los aceites mas utilizados en motores de moderadas condiciones de servicio en la que la velocidad del motor y la carga son reducidas la mayor parte del tiempo. PREMIUM Estos ya se emplean en los motores con un rendimiento superior. Estos lubricantes ya contienen anticorrosivos y aditivos para impedir el envejecimiento del motor, así como para aumentar la adherencia de la película de aceite. HEAVY DUTY Es ideal para motores que están sometidos a grandes trabajos y condiciones muy severas de funcionamiento, incluyendo con frecuencia paradas y arrancadas donde la formación de sedimentos y el desgaste corrosivo producen problemas de funcionamiento MULTIGRADO Son aceites que poseen la propiedad de aumentar la viscosidad de los aceites cuando el motor funciona a elevadas temperaturas que no cuando lo hace a bajas; con ello se disminuye el efecto que causa la temperatura en la viscosidad de los aceites normales PROPIEDADES DE UN LUBRICANTE La extraordinaria evolución que ha experimentado los actuales aceites lubricantes es el resultado de la combinación adecuada de crudos cuidadosamente seleccionados, a los 79
  • 80. que se les adicionan muchos tipos de compuestos químicos especialmente elaborados conocidos con el nombre de aditivos. Cuando no se dispone de engrase separado para el cilindro, la alcalinidad necesaria debe ser requerida en el aceite del sistema general de engrase, para cubrir esta necesidad fueron desarrollados los llamados aceites alcalinos de doble propósito, los cuales combinan las propiedades alcalinas y detergentes necesarias para la lubricación del cilindro, las principales son las siguientes: Alcalinidad: Suficiente alcalinidad como para neutralizar por completo los productos ácidos de la combustión y así impedir durante un periodo considerable la corrosión y oxidación de las paredes internas del cilindro y émbolo. Prácticamente todos los modernos motores de alta y media velocidad requieren aceites de alcalinidad suficiente para combatir el mayor contenido de azufre que tienen los combustibles residuales. Dispersión: La excesiva formación de sedimentos puede originar la obstrucción de los conductos de aceite, las rejillas de la bomba de lubricación, los filtros de aceite, etc., resultando imposible impedir que entren los productos que forman estos depósitos en el cárter, lo mas aconsejable es evitar que se formen estos depósitos en el motor, esto se consigue con el uso de dispersantes. Su función básica del aditivo es la de mantener separadas las partículas insolubles en el aceite evitando que se aglomeren y depositen en el cárter, hasta que puedan ser eliminadas durante el perdido regular de cambio de aceite, además de controlar la formación de depósitos tanto en condiciones de alta como de baja temperatura y arrastrar tales contaminaciones del aceite hasta que pueda ser llevado al medio filtrante Detergéncia: Se le dice al lubricante tiene la suficiente para asegurar la limpieza del embolo y eliminar el atascamiento de los aros, así como evitar que las lumbreras de los motores de dos tiempos se obstruyan. La detergencia implica que los aditivos 80
  • 81. limpiaran o eliminarán los sedimentos y depósitos de barniz que se hayan formado en el motor además de mantener el material insoluble en suspensión. Índice de viscosidad: La viscosidad de los aceites lubricantes cambia con respecto a la temperatura y este grado de cambio varía con los distintos aceites, designándose con el nombre de <<índice de viscosidad>> a esta característica. La viscosidad de aceites de alto índice de viscosidad es menos sensible a los cambios que la viscosidad de los aceites de bajo índice. No hay que confundir la viscosidad con la untuosidad. La viscosidad es rozamiento entre moléculas del lubricante. Untuosidad es adherencia en las moléculas del lubricante a las superficies metálicas. Debido a su untuosidad, el aceite permanece sobre las superficies de la maquinaria, después de que esta deje de funcionar y la protege en los primeros momentos de arranque siguiente. Inhibidores de oxidación Los aceites deben poseer una cierta resistencia a la oxidación como para que permita su uso prolongado en el sistema de circulación de engrase. La oxidación es la reacción química que se produce entre el lubricante y el oxígeno del aire, favorecido por las altas temperaturas del aceite y por el contacto con los metales catalizadores como el cobre, hierro y plomo. El resultado de esta oxidación es el espesamiento del aceite y la formación de barniz, laca, sedimentos y materiales corrosivos que pueden atacar los cojinetes y otros órganos del motor. Inhibidores de corrosión Estos presentan la propiedad de actuar como agentes protectores contra los contaminantes corrosivos del aceite, impidiendo el ataque corrosivo de cualquiera de las piezas del motor. Estos inhibidores pueden ser usados en combinación con otros aditivos para proporcionar una mayor protección contra los ácidos orgánicos corrosivos del aceite. Presentan la propiedad de neutralizar los materiales ácidos y forman una película química sobre las superficies de metal 81
  • 82. Agentes Anti-desgaste Esta función es una de las principales del aceite aparte, claro esta, de la de refrigeración y así conseguir un menor desgaste y mayor rendimiento del motor. Es desgaste puede ser causado por factores tales, como la corrosión, por el roce del metal con otro metal o por la acción abrasiva causada por el polvo u otras partículas que puedan originar desgaste. El desgaste se puede comprobar por la pérdida gradual del metal por la acción de pulimentación de las piezas con desprendimientos o rotura de este. Inhibidores de herrumbre La herrumbre es la corrosión que sufren las piezas ferrosas por la acción química del oxígeno o el agua del aire y los productos de la combustión procedentes del combustible. Esta se forma se puede producir en las paredes internas del cilindro u otras piezas del motor durante el tiempo que esta trabajando a poca carga. Esta también se manifiesta en varillas de empuje, levanta válvulas y válvulas de la bomba de aceite durante el funcionamiento del motor. Depresores del punto de congelación La función de este aceite es la de bajar el punto de congelación de este y su fluidez a temperaturas determinadas. Esta falta de fluidez se debe al excesivo espesamiento o a la formación de cristales de cera. Aunque la cera en los aceites no es perjudicial, su formación a bajas temperaturas pueda alterar las propiedades de fluidez de los aceites, afectando así a la circulación del aceite en el sistema general de engrase. Inhibidores de espuma Este tipo presenta una gran resistencia a la emulsión de agua, su utilización se debe a que cuando un líquido tan complejo como es el aceite se mezcla con el aire en el interior de una bomba de aceite, o simplemente salpicado contra el cárter por el cigüeñal, lo más probable es que se forme espuma. La espuma puede convertirse en una gran molestia para la adecuada lubricación del motor Características de los aceites 82
  • 83. Los más utilizados son los derivados del petróleo, por destilación (minerales) o por procesos químicos (sintéticos). Factores importantes: Presión entre las piezas. Canalizaciones (longitud y diámetro) Revoluciones por minuto Temperatura Condiciones de uso Características: Viscosidad: El aceite se hace más espeso en frío y menos espeso en caliente. El mejorador del índice de viscosidad reduce el régimen de cambio de viscosidad con la temperatura permitiendo un fácil arranque en frío y mejor protección contra el desgaste bajo altas temperaturas (la viscosidad es una medida de la facilidad con la cual fluye el aceite). Untuosidad: es la capacidad que tienen los fluidos de adherirse a la superficie, es especialmente interesante para disminuir el desgaste en el momento de arranque. Punto de congelación o inflamación: En todos los aceites la viscosidad cambia con la temperatura, sin embargo no todos cambian de la misma manera, generalmente los aceites monogrados son aquellos en los que estos cambios son más importantes. En los aceites de tipo multigrado los cambios no son tan drásticos. Detergencia: Impide la formación de lodo al mantener inocuamente suspendidos el lodo y el carbón en el aceite. 83
  • 84. Estabilidad química: El aceite lubricante se encuentra en constante movimiento, arrastra las partículas formadas por el desgaste propio de las partes, se contamina con: partículas de polvo, agua, combustible y gases producto de la combustión. Es por esta razón que debe tener una gran estabilidad química, de lo contrario se degradaría y formaría compuestos agresivos para el motor como “lodos de alta y baja temperatura”. Inhibidor de espuma: Reduce la producción de espuma en el cárter, un aceite espumoso se oxida con mayor facilidad. Anticorrosivos y antioxidantes: Ayuda a evitar el ataque por corrosión y oxidación de los materiales de los diferentes componentes del motor. Clasificación SAE Los aceites monogrados tienen la característica de que su viscosidad cambia de manera importante con la temperatura, cuando ésta baja, su viscosidad se incrementa y cuando aumenta su viscosidad disminuye. - Entre los aceites monogrados se tienen: SAE40 Usado en motores de trabajo pesado y en tiempo de mucho calor (verano) 84
  • 85. SAE30 Sirve para motores de automóviles en climas cálidos SAE20 Empleado en climas templados o en lugares con temperaturas inferiores a 0°C, antiguamente se utilizaba para asentamiento en motores nuevos. Actualmente esto no se recomienda SAE10 Empleado en climas con temperaturas menores de 0°C. Los aceites multigrado tienen la característica de que su viscosidad también cambia con la temperatura pero lo hacen de una manera menos drástica que los aceites monogrados. Para los aceites multigrados se tienen algunas de las siguientes clasificaciones SAE5W30, 10W40, 10W50, etc. Clasificación API para servicio de los aceites: El Instituto Americano del Petróleo clasifica a los aceites de acuerdo al tipo de motor en el cual será utilizado, los divide en aceites para motores a gasolina o para diesel y les asigna dos letras: la primera indica el tipo de motor; si es de gasolina, esta letra es una “S” del inglés spark (chispa) si la letra es una “C” (del inglés compresión) el aceite es para un motor a diesel. La segunda letra que forma la pareja indica la calidad del aceite. Averías Mano contacto marca cero: Falta de aceite. 85
  • 86. Fallo en el manometro. Bomba defectuosa. Aceite muy diluido. Manómetro marca baja presión: Aceite muy diluido. Aceite muy caliente. Filtro sucio. Cojinetes del cigüeñal gastados Manómetro marca presión excesiva: Aceite frió. Aceite espeso. Manómetro defectuoso. Válvula de descarga mal reglada. Manómetro con presión fluctuante: Avería en el indicador. Filtro obstruido. Válvula de descarga mala. Bajo nivel de aceite. Pérdidas o fugas de aceite: Escapes por las juntas. Varilla floja. 86
  • 87. Reten defectuoso. Segmentos malos (humos azulados). Obstrucción del respiradero. Mantenimiento básico Comprobación del nivel en el cárter: Vehículo en horizontal y motor frío. La mancha de aceite debe situarse entre las dos marcas. Sustitución periódica del aceite: Los intervalos de sustitución van indicados por el fabricante. Orden de preparación para el cambio de aceite: Colocar bajo el vehículo un recipiente. Quitar el tapón de llenado. Quitar el tornillo de vaciado. Escurrir. Limpiar el asiento del tornillo de vaciado. Llenar. 87
  • 88. Controlar el nivel. Girar el motor. Arrancar el motor. Verificar el nivel y repetir mientras sea necesario. Sustitución periódica del filtro de aceite: Se aconseja cambiarlo cada dos cambios de aceite. Limpieza del exterior del cárter. Control diario del nivel de aceite. Antes de arrancar: Manchas en el suelo, e indicadores del cuadro. Después de arrancar: Los indicadores del cuadro. 88
  • 89. SISTEMA DE REFRIGERACIÓN GENERALIDADES La temperatura alcanzada en el momento de la explosión ya se indicó que estaba próxima a los 2,000ºC, es decir, superior al punto de fusión del metal de que están hechos los cilindros, dado que el acero empieza a licuarse a los 1.400ºC. Es una temperatura instantánea, rápidamente rebajada por la expansión de los gases y la entrada de mezcla fresca en el tiempo de admisión siguiente; pero si no se dispusiera de un enérgico sistema de enfriamiento de los metales, éstos se dilatarían en exceso, se pondrían al rojo, descomponiendo el aceite de engrase, y el conjunto de piezas en movimiento se agarrotaría. El procedimiento generalmente empleado es el de refrigeración por agua. La culata, válvulas y cilindros están rodeados, por una envoltura hueca llena de agua (camisa de agua). El agua se enfría en el radiador y en seguidas vuelve a pasar por las camisas de los cilindros, a calentarse nuevamente para otra vez ir a enfriarse al radiador, etc. PROCEDIMIENTO PARA LA CIRCULACIÓN DEL AGUA 89
  • 90. La circulación del agua puede asegurarse por dos procedimientos por termosifón o por bomba. Refrigeración por termosifón. La refrigeración por termosifón está en desuso y es producida por el diferente peso del agua caliente y el agua fría. La que se calienta en las camisas se hace más ligera y sube a la parte alta del radiador, desciende a través éste a medida que la refrigera la corriente de aire que pasa por entre los tubos llega a la parte inferior, vuelve a las camisas de los cilindros, ocupando el sitio de la que sube por haberse ya calentado, roba el calor de los cilindros, refrigerándolos, y de nuevo pasa al radiador. La circulación queda asegurada. En la parte alta del radiador hay un tapón para el orificio de llenado de agua, y desde el interior de aquélla sale un tubo de desagüe que rebosa el exceso y da salida al vapor por debajo del tractor. En la parte inferior del radiador es frecuente encontrar un grifo para vaciar el agua de todo el sistema (radiador y camisas). En el sistema de circulación por termosifón, la corriente de agua está asegurada pero el caudal que circula lo hace de una forma muy lenta. Es por tanto necesario elevar mucho el radiador respecto al bloque y llevar en el circuito gran cantidad de agua. Este sistema ha caído en desuso perfeccionando la circulación por una bomba de alabes que hace circular el agua fría de la parte inferior del radiador a refrigerar el bloque de cilindros, saliendo caliente hacia la parte superior del radiador, circulando por él y enfriándose con la corriente de aire del ventilador. Refrigeración por bomba. En la refrigeración por bomba la corriente de agua: es activada por una bomba intercalada en el circuito que aquélla recorre, entre la parte baja más fría del radiador y 90
  • 91. las camisas del bloque. La bomba obliga a circular el agua a través de las camisas, tubos y radiador y recibe movimiento del motor generalmente por medio de una correa que lo trae desde la polea conductora montada en el extremo exterior del cigüeñal. Cuando el motor de combustión funciona, solo una parte de la energía calorífica del combustible se convierte en trabajo mecánico a la salida del cigüeñal, el resto se pierde en calor. Una parte del calor perdido sale en los gases de escape pero otra se transfiere a las paredes del cilindro, a la culata o tapa y a los pistones, por lo que la temperatura de trabajo de estas piezas se incrementa notablemente y será necesario refrigerarlos para mantener este incremento dentro de límites seguros que no los afecten. Además las pérdidas por rozamiento calientan las piezas en movimiento, especialmente las rápidas, como cojinetes de biela y puntos de apoyo del cigüeñal. Para refrigerar las piezas involucradas se usan dos vías: • El aceite lubricante para las piezas en movimiento y la cabeza de los pistones. • Un sistema especialmente construido que usa un fluido en movimiento para refrigerar camisas de cilindros y culata. Este fluido puede ser aire, o líquido. PARTES DE SISTEMA DE REFRIGERACIÓN La bomba de agua. El modelo más usado es del tipo centrífugo, cuya parte móvil está compuesta por un plato con paletas; el agua llega por el tubo a la parte central de la bomba: las paletas, al girar, impulsan el agua con fuerza hacia fuera, obligándola a pasar a las camisas del bloque de cilindros. 91
  • 92. El movimiento para la bomba se envía desde el cigüeñal por la correa a la polea que acciona el ventilador, teniendo el mismo eje bomba y ventilador. Para que no haya fugas de agua por este eje, se rodea de una empaquetadura o prensa-estopas hecho de materia plástica y resbaladiza que por medio de la tuerca se oprime contra el eje, impidiendo escapes de agua. El eje de la bomba leva muchas veces un engrasador que debe atenderse con frecuencia, haciéndolo funcionar diariamente (cada diez horas). Modernamente se montan las bombas con engrase interno, para toda su vida, y con un resorte que aprieta automáticamente la empaquetadura, por lo que no necesitan ocuparse de engrase ni apriete. Las paletas dejan entre ellas bastante espacio para que el agua circule por termosifón aunque deje de funcionar la bomba, claro que de modo insuficiente, pero dando tiempo a que el tractorista se percate de la avería por el calentamiento progresivo del motor. Este tipo de bomba se llama también impulsor, que a veces tiene forma de hélice sencilla. 92
  • 93. Mangueras de conexión Las mangueras de conexión son todo el conjunto de tuberías de caucho que unen los diferentes componentes de un circuito de refrigeración con agua entre sí por ejemplo: radiador - culata o bomba de agua - radiador. 93
  • 94. Las mangueras del radiador pueden ser rectas, moldeadas y flexibles y se pueden acomodar según las necesidades. El constante uso de las mangueras generan su deterioro; una manguera deteriorada afecta el buen funcionamiento del sistema, se hace necesario su reemplazo según el estado de estas. Algunos de estos tipos de mangueras son: Para asegurar las mangueras se utilizan diversos tipos de abrazaderas, la abrazadera tipo tornillo proporciona una sujeción más efectiva y se puede retirar y utilizar varias veces. El Ventilador 94
  • 95. El ventilador no solo envía una corriente de aire alrededor del motor, sino además absorbe el aire de la atmósfera (fresco) y lo hace pasar a través del núcleo del radiador a mayor velocidad proporcionando un adecuado enfriamiento. El ventilador es accionado por el motor mediante un acople en el eje de la bomba de agua y se impulsa con una correa (banda) desde la polea del cigüeñal. Algunos ventiladores incorporan un embrague con fluido de impulsión para controlar las velocidades respecto con las demandas de enfriamiento. La capacidad del ventilador depende del número de aspas, el diámetro total y velocidad. El pasó o ángulo de las aspas del ventilador también afecta su capacidad. Las aspas mas planas mueven menos aire que las aspas con mayor ángulo. Los ventiladores con ángulo variable tienen aspas flexibles que tienden a ser menos planas a medida que se incrementa la velocidad del motor. Con el aumento de velocidad se crea un flujo de aire suficiente. Las aspas son curvas en las puntas y con frecuencia se encuentran espaciadas de manera no uniforme para reducir el nivel de ruido. La cubierta del ventilador evita una recirculación de aire alrededor de las puntas de las aspas Termostato Se le llama termostato en el motor de combustión interna, a una válvula de control de flujo del refrigerante colocada en la salida de este en el conducto hacia el radiador. La función de esta válvula es controlar el paso del refrigerante hacia el radiador en dependencia de la temperatura del motor, para mantenerla dentro del rango adecuado. 95
  • 96. Cuando el motor se arranca frío esta válvula está cerrada y se mantiene así hasta que el refrigerante dentro del motor se acerque a la temperatura de trabajo (algo mas de 70 grados Celsius). En ese momento comienza a abrirse, permitiendo el paso al radiador y estará completamente abierta unos grados mas arriba (alrededor de los 90 grados Celsius). Refrigerante del motor Un motor no necesita solamente aceite, tan importante como éste es el refrigerante, que permite mantener la temperatura adecuada en su operación. 96
  • 97. El sistema de enfriamiento del motor se debe llenar con un refrigerante que brinde protección contra corrosión, erosión y picaduras en las camisas de cilindros, y que no se congele en temperaturas frías. Especificaciones del refrigerante Los refrigerantes de motor diesel contienen una combinación de tres agentes químicos: glicol etilénico (anticongelante), aditivos inhibidores y agua de buena calidad. Algunos productos, son refrigerantes totalmente formulados que contienen los tres agentes en sus concentraciones apropiadas; no debe añadirse a éstos ningún otro aditivo en la carga inicial. El refrigerante concentrado contiene anticongelante y aditivos inhibidores, solo es necesario agregar agua de buena calidad y no debe mezclarse ningún otro aditivo en la carga inicial. ¿Por qué usar aditivos de refrigerante? El uso de aditivos en el refrigerante reduce la corrosión, erosión y picaduras. Esto lo hacen reduciendo la cantidad de burbujas de vapor en el refrigerante y forman una película protectora en la superficie de las camisas de cilindros. La concentración de aditivos del refrigerante disminuye gradualmente durante el funcionamiento del motor, y es necesario restituirlos. Debe reabastecerse los aditivos cada 12 meses. Importante:  Solamente en situaciones de emergencia se debe utilizar agua como refrigerante, y debe reemplazarse por refrigerante adecuado lo antes posible.  Nunca usar aditivos anti fugas .  No utilizar refrigerante de tipo automotriz, ya que están formulados para una función distinta de los requeridos por los motores diesel de uso pesado. 97
  • 98.  No se deben utilizar glicol propilénico no acuoso en los motores diesel John Deere. Este refrigerante trabaja a una temperatura superior a la recomendada para los motores John Deere.  La utilización de aditivos no especificados o la mezcla de distintos refrigerantes pueden ocasionar reacciones químicas entre éstos, resultando en la pérdida de las propiedades requeridas por el motor.  Debe utilizarse refrigerante aunque el motor opere en climas cálidos, ya que la protección contra congelamiento no es la única propiedad benéfica del refrigerante. Radiador La parte del sistema de enfriamiento por líquido de los motores de combustión interna encargada de disipar el calor al medio se conoce como radiador. Este radiador es un intercambiador de calor de tubos y aletas, donde el refrigerante caliente procedente del motor entrega el calor a la corriente de aire generada por el movimiento del vehículo o forzada por la hélice del ventilador. La figura de la derecha muestra un esquema de un radiador típico. Está constituido por un grupo de tubos de cobre paralelos, separados, dotados de aletas, y colocados conectando dos tanques y por cuyo interior circula el refrigerante. Las aletas aumentan notablemente la superficie de disipación de calor de los tubos. Por entre las aletas se fuerza una corriente de aire que las enfría y con ello también enfría el refrigerante circulante en los tubos. El refrigerante proveniente del motor entra al radiador por el tanque superior y regresa a este desde el tanque inferior ya frío. Una tapa especial sirve para mantener el sistema cerrado y presurizado para evitar que el refrigerante hierba cuando el motor se calienta por trabajo intenso a temperaturas superiores a los 100 grados Celsius, y además para 98
  • 99. permitir que el líquido pueda pasar al tanque de reserva cuando se dilate al calentarse, y regrese al radiador cuando se enfríe en las paradas. El área frontal del radiador dependerá de la cantidad de calor que será necesaria disipar y esta a su vez, de la potencia del motor, por lo que en un vehículo, el radiador está especialmente diseñado para esto y sus dimensiones y características no deben cambiarse. Medición de temperatura 99
  • 100. La temperatura de un cuerpo produce diversas manifestaciones en él que guardan estrecha relación con el valor de esta. Determinando las magnitudes de estas manifestaciones con algún instrumento de medición podemos conocer de manera indirecta el valor de la temperatura del cuerpo. Este instrumento se llama termómetro. Los termómetros deben estar en la zona de medición el tiempo necesario para que alcancen el valor de la temperatura a medir y su influencia en el medio debe ser lo suficientemente pequeña para que no cambien de manera notable esta temperatura. Tapa del radiador La tapa del radiador juega un papel muy importante en el trabajo del sistema de enfriamiento, esta tapa tiene las funciones siguientes: • Permite llenar el sistema con el refrigerante. • Permite la salida del refrigerante al tanque de reserva debido a la expansión del líquido cuando se calienta. • Mantiene la presión del sistema a un valor adecuado para evitar la ebullición del líquido, pero sin sobre-presiones peligrosas para la integridad de las partes. • Permite el retorno del refrigerante cuando el sistema se enfría y este se contrae manteniéndolo completamente lleno. • Sirve como válvula de seguridad en los sobrecalentamientos. La figura muestra de manera esquemática las partes de una tapa colocada en un radiador. En el dibujo pueden distinguirse las partes. La parte denominada tapa, se aprieta de manera hermética a la boca del radiador a través de un empaque (no representado) de manera que el refrigerante no puede derramarse al exterior. A esta tapa esta acoplada una guía cilíndrica en cuya parte baja hay una válvula 100
  • 101. deslizante en la guía denominada válvula principal, que se aprieta con el cuello de la boca del radiador por la fuerza del resorte superior. Esta válvula principal a su vez, tiene unos agujeros que están cerrados por otra válvula denominada válvula de retorno apretada al asiento por un resorte más débil y colocado en sentido contrario al resorte anterior. De esta forma se cierra el paso del refrigerante a la parte encima de la válvula. Cuando se pone en marcha el motor frío, el sistema está completamente lleno de refrigerante, este comienza a calentarse y con ello a dilatarse, esta dilatación incrementa la presión. El aumento de la presión termina por vencer la fuerza del resorte superior y la válvula principal se levanta permitiendo el paso del refrigerante al tanque de reserva a través de un conducto lateral que existe en la boca del radiador, pero manteniendo una presión interior mayor que la atmosférica. Tapa colocada en un radiador La figura muestra como se produce el paso del refrigerante hacia el tanque de reserva. Cuando se detiene el motor y el refrigerante comienza a bajar la temperatura y a 101
  • 102. contraerse, en este caso la válvula principal se cierra y la de retorno se abre debido al vacío producido por la contracción, y el refrigerante puede retornar por el mismo conducto, para mantener siempre el sistema completamente lleno. Paso del refrigerante hacia el tanque de reserva Obsérvelo en la figura Todo el conjunto de la tapa puede desmontarse como una sola pieza de la boca del radiador para añadir refrigerante nuevo en caso de ser necesario. Hay que tener siempre en cuenta que el sistema de enfriamiento es un circuito presurizado cuando está caliente, por lo que nunca debe retirarse la tapa del radiador a la temperatura de trabajo del motor y mucho menos cuando se ha recalentado. Algunas tapas están provistas de una palanca en el exterior que sirve para aliviar la presión antes de quitarse. 102
  • 103. Abertura de la tapa de radiador AVERÍAS EN EL SISTEMA DE REFRIGERACION Normalmente, la temperatura del agua del radiador es inferior a los 100°C, es decir, que no hierve. Pero son de tan graves consecuencias los "calentones", que deben observarse, de cuando en cuando, tanto la temperatura del agua del motor como el nivel de agua del radiador. Un consumo anormal de ésta o el olor a aceite quemado a la vez que el motor humea, son síntomas alarmantes de avería. Causas de un calentamiento anormal del motor. Las causas más importantes de un calentamiento anormal del motor son las siguientes: L Poca agua en el sistema de refrigeración. Descuido imperdonable, pues debe mirarse con frecuencia el nivel de agua en el radiador. El remedio es fácil: se añade agua, pero con la precaución de echarla muy poco a poco y teniendo el motor en marcha, para evitar que una repentina entrada de agua fría en las 103
  • 104. camisa muy calientes del bloque, produzca un enfriamiento brusco y se rajen los cilindros o la culata. El nivel de agua debe ser hasta la boca del tubito descarga, y si éste no se viera, no es perjudicial el llenar del todo el radiador. n Radiador sucio por el exterior Cuando sea preciso limpiar el radiador por haberse adherido suciedades, barro, insectos, etc., se puede lavar con una manga de riesgo, de dentro hacia afuera, a la vez que es bueno ayudarse con un cepillo, no muy duro, para desincrustar la suciedad. b La correa del ventilador patina. Ya se explicó cómo se efectúa el tensado, debiendo siempre existir una suavidad de atirantado que se mide apretando fuerte, con el dedo pulgar entre la polea basculante del generador y la más alejada (en este caso la del cigüeñal), o bien meter el mango adecuado de un destornillador: la correa debe ceder unos dos centímetros. A veces resulta incómodo atirantar la correa moviendo el generador; entonces se puede impedir que patine, frotándola con resina o con papel de lija para quitarle el brillo de la zona de contacto. z El termostato funciona mal Si el motor se calienta y no vemos otra causa, ha de comprobarse el estado del termostato, desmontándolo con cuidado de su alojamiento, casi siempre la salida del bloque hacia la parte alta del radiador. Pero antes de culpar al fuelle metálico, se debe examinar el estado de ésta y su varilla de mando, posiblemente agarrotada por incrustaciones, óxido o suciedad. 104
  • 105. Después de limpiarlo se prueba el termostato. Se introduce en una cazuela con agua que se pone a hervir, acompañado de un termómetro. En frío el termostato tendrá su válvula totalmente cerrada y a los 85ºC , aproximadamente, la válvula debe alcanzar su plena apertura. Los termostatos suelen tener grabada la temperatura a la que han de abrir. a Radiador y camisas obstruidos Esta avería sólo se produce si no se usan anticongelantes-refrigerantes de buena calidad, pues los que contienen inhibidores de óxidos y sales calcáreas mantienen el circuito limpio y sin incrustaciones. A la temperatura normal de funcionamiento del motor, el agua y el aire que lleva disuelto atacan al hierro de las camisas, formándose una capa de óxido que, además de estorbar la transmisión de calor del metal al agua, se va en forma de barro o en costras hasta el radiador, obstruyendo sus conductos. El motor tiende a calentarse en exceso por lo que conviene, de vez en cuando, lavar el circuito por dentro. El lavado se hace previo vaciado al llegar al garaje, con el motor caliente. Se abren la mayor parte posible de desagües y se introduce agua a presión con manguera. Otra causa de perturbación es que el agua corriente lleva disueltas sales cálcicas, que quedan adheridas a las paredes del recipiente donde se calienta. Esa costra, como la de oxido, dificulta el paso del calor en las camisas y va estrechando los conductos del radiador, aparte de lo que perjudica al funcionamiento del termostato. Si no se emplean anticongelantes con inhibidores de óxidos y cales, habrá que hacer, de tarde en tarde, una limpieza interna del circuito. 105
  • 106. Actualmente se está extendiendo la colocación de un filtro para el líquido refrigerante que, instalado en paralelo en el circuito, va reteniendo las incrustaciones, herrumbres y partículas terrosas protegiendo el circuito de obstrucciones. A su vez el filtro, lleva una pastilla de disolución lenta, que ablanda el agua manteniendo las condiciones ácido- alcalinas adecuadas y formando una capa en las superficies da los metales (especialmente en la zona de cilindros en contacto con el agua), impidiendo la formación de burbujas de aire y cavitación. Este filtro se cambiará con la periodicidad que marca el fabricante. La cavitación es un fenómeno que se produce cuando, debido al movimiento relativo de un líquido, la presión en el mismo resulta inferior a la tensión de vapor. Los resultados son la formación de burbujas de vapor, adheridas a las paredes de las camisas, que a causa del ataque químico del oxígeno, van destruyendo el material. c Radiador perforado o racores defectuosos Si el radiador pierde agua, el tractorista sólo puede repararlo provisionalmente, tapando con un cemento apropiado las hendiduras. No son recomendables los productos para mezclar o echar en el agua de refrigeración, pues si bien pueden llegar a taponar las pequeñas fugas con eficacia, en la misma forma se comportarán en los estrechamientos de los tubos del radiador, por lo que el arreglo de la fuga nos costará el calentamiento del motor al dificultarse la circulación de agua. Los que se venden en el mercado, para uso externo pueden utilizarse como solución de emergencia aunque, en cuanto se pueda, hay que realizar la soldadura en el taller que es la que dará garantía a la reparación. Si la fuga es por un tubo de agua y está difícil llegar a él para estañarlo, se cortan las aletas de refrigeración a su alrededor se anula el tubo, taponándolo en sus dos extremos. 106
  • 107. Bomba de agua averiada Se nota mirando por el tapón del radiador y observando si el agua circula con el motor en marcha. Las averías se reparan en el taller. e Fugas por el cárter de la bomba Cuando la empaquetadura se afloja puede apretarse con la tuerca poco a poco, hasta que no haya pérdidas de agua; en caso de agotarse la capacidad de apriete debe reponerse la empaquetadura. El eje de la bomba suele llevar un engrasador que se lubricará frecuentemente. Actualmente las bombas usan como empaquetadura un disco de grafito oprimido por un muelle; aquí no cabe el apriete, sino reposición. m Motor recién ajustado Con los pistones y articulaciones, rozando, apretando en los cilindros y cojinetes, se desarrolla una gran cantidad de calor. Por ello, el periodo de suavización del roce entre metales recién ajustados (tractor nuevo o recién reparado), debe cuidarse con esmerado engrase, cambio frecuente del aceite, y, sobre todo, llevando el motor siempre a marcha moderada, pidiéndole poco esfuerzo y vigilando la temperatura para evitar calentones. 107
  • 108. Motores Tipos de motores: Hay varias maneras de distinguir los motores: • Por el numero de cilindros: Mono cilindros (1 solo cilindro) Un cilindro Poli cilindros (+ de 2). Un bloque motor con 4 cilindros • Por la disposición de los cilindros: pueden ser en línea, en “V”, opuestos, circulares (en estrella ) Un motor de 8 cilindros en V Un motor de 4 cilindros en línea 108
  • 109. • Por el sistema de explosión o combustión: 1. El motor diesel: es un motor de combustión de cuatro tiempos, inventado por R. Diesel, que se caracteriza por una elevada relación de compresión. El motor Diesel es robusto, sencillo y económico. Los motores diesel o de combustión; se caracterizan porque usan como combustibles aceites pesados derivados del petróleo (gasoil, fuel-oil). Es un motor endotérmico de combustión interna. Así como los motores de gasolina producen su potencia con una mezcla de combustible, la cual enciende una bujía, el motor diesel funciona 109
  • 110. El motor de 4 tiempos: se caracterizan por realizar cuatro periodos o fases diferentes: admisión, compresión, explosión expansión, escape. Obteniendo un giro en el cigüeñal de dos vueltas completas o lo que es igual de 720º. El motor de 2 tiempos: se caracterizan porque hace un ciclo en dos tiempos durante un giro del cigüeñal de 360º. En el primer tiempo realiza barrido de gases residuales, compresión de la mezcla y admisión o llenado del carter. En el segundo tiempo se realiza la explosión expansión, la precomprensión de la mezcla se produce en carter. Se hace el escape y el llenado o carga del cilindro. Por la forma de desplazamiento de los pistones: 1. Motores con movimiento radial: son los que convierten un movimiento rotativo en otro movimiento lineal o viceversa. Estos motores consiguen este movimiento gracias a la biela y al cigüeñal. De ellos hablo 2. Motores con movimiento rotativo: cada motor produce primero potencia en un movimiento rectilíneo, de arriba abajo, que, posteriormente, es transformado en un movimiento rotatorio. En el automóvil, este cambio se consigue mediante el cigüeñal. La conversión implica un perdida de rendimiento a través de vibraciones, rozamientos e inercias. Por el contrario, un motor rotativo presenta una considerable reducción en el tamaño y en el número de las partes en movimiento, dando un motor ligero, suave en su funcionamiento y notable en su potencia. La belleza de este tipo de motores reside en su esencial simplicidad. No necesita pistones, culatas, válvulas, cigüeñales ni sistema de distribución. Un rotor de tres caras se mueve dentro de una carter con una especial forma, de manera que el 110
  • 111. volumen libre entre las caras del rotor y del carter varia a medida que gira el rotor. Esto se consigue una ingeniosa combinación de engranajes y un árbol excéntrico, similar a un cigüeñal clásico. El rotor se basa en un triangulo equilátero (los tres lados iguales), aunque no lo es exactamente, al ser los lados ligeramente convexos. En su centro, el rotor esta dentado interiormente. El rotor gira alrededor de una rueda dentada sobre un árbol excéntrico. Este árbol excéntrico principal también gira, haciendo que el rotor orbite sobre el; este es el movimiento que da la clave para la operación de estos motores. El movimiento orbital se produce porque el engranaje sobre el árbol principal es más pequeño que el engranaje dentado sobre el centro del rotor. Por ello, al girar el árbol principal, no solamente gira el rotor, sino que, además, también gira alrededor del eje del árbol principal. La relación de transmisión del dentado interno al engranaje del árbol principal es de 3:2, es decir que el rotor da dos vueltas por cada tres del árbol principal. Carrera de admisión Carrera de compresión 111
  • 112. El movimiento orbital del rotor origina una notable vibración, por ello la mayoría de los motores rotativos tienen dos rotores a 180º de desfase entre ellos, a fin de lograr un motor perfectamente equilibrado. Cuando el motor trabaja, las tres cimas del rotor deben estar en permanente contacto con las paredes del carter, lo cual se consigue merced a la especial forma dada al carter, la epitrocoide. Una epitrocoide es la curva descrita por un punto sobre la circunferencia de un círculo cuando este gira alrededor de otro circulo de diámetro doble. Durante la admisión combustible y aire son introducidos a través de la lumbrera de admisión. Al igual que en un motor convencional, es necesario que exista un carburador o un sistema de inyección de combustible. Como el árbol principal gira, el rotor también gira y orbita dentro del carter. Debido a la forma interna de este, la mezcla aire combustible se comprime tanto como cambia la forma de la cámara. Como el rotor sigue girando, se alcanza el punto de máxima compresión y es aquí donde se sitúa la bujía. Los primeros motores rotativos tenían una sola bujía, pero actualmente se montan dos para conseguir una mayor eficacia (la verdad es que se utilizan muy poco este tipo de motores porque tiene algunas imperfecciones y dan algunos problemas a la hora de fabricar el material). Una vez encendida la carga de aire-combustible, se produce la carrera de expansión, fase durante la cual el rotor del ingenio sigue girando. Al final de la carrera de expansión, los gases son expulsados fuera da la cámara de combustión a través de un convencional sistema de escape. La mayor ventaja teórica de un motor rotativo sobre un convencional motor con pistones, es que en aquel se producen tres fases activas por revolución. Cada uno de los tres lóbulos o lados operando de forma totalmente independiente en ciclos independientes, al mismo tiempo. Por esta razón se obtiene mayor potencia por cada revolución del árbol principal. 112
  • 113. Si se piensa que en un motor convencional de pistones el cigüeñal da dos vueltas por cada carrera activa y que el motor rotativo tiene tres carreras activas por cada revolución del rotor, es fácil deducir que la potencia rendida por un motor rotativo es muy superior a la ofrecida por un motor convencional de pistones de la misma cilindrada. En consecuencia, el volumen de un motor rotativo puede ser mucho más pequeño para una potencia determinada. A pesar de estas ventajas, una serie de problemas inherentes al diseño limitan su expansión. Estos son la estanqueidad entre el rotor y el carter que lo aloja, y la forma de la cámara de combustión. Carrera de explosión Carrera de escape Partes del motor: Bloque del motor Funciones Además de alojar los cilindros, donde se mueven los pistones, el bloque del motor soporta dos otras piezas: la culata del motor en la parte superior y el cárter en la parte inferior. La culata del motor está fijada al bloque a través de la junta de la culata, que es atravesada por tornillos de fijación enroscados en el bloque. 113
  • 114. En el interior del bloque existen también cavidades tubulares a través de las cuales circula el agua de enfriamiento, así como el aceite de lubricación cuyo filtro también es generalmente fijo a la estructura. Cuando el árbol de levas no es colocado en la culata existen cavidades atravesadas por las astas impulsoras de las válvulas. El bloque tiene conexiones y aperturas a través de las cuales varios otros dispositivos son controlados a través de la rotación del cigüeñal, expresamente la bomba de agua, bomba de combustible y distribuidor (en los vehículos que los poseen). Material El material del que son construidos los bloques tiene que permitir el moldeado de todas las aperturas y pasajes indispensables, como también soportar las elevadas temperaturas generadas por la deflagración del combustible en el interior del bloque y permitir la rápida disipación del calor. Los materiales más usados son el hierro fundido y el aluminio, este último más leve y con mejores propiedades disipadoras, pero de precio más elevado. Resistiendo peor al roce de los pistones los bloques de aluminio tienen los cilindros normalmente revestidos con camisas de acero. Conjunto pistón- cilindro-anillos La eficiencia en la generación de potencia de un motor de combustión interna depende en gran medida de la hermeticidad de la cámara de trabajo sobre el pistón. Si la unión entre el pistón y la camisa no es hermética, el trabajo con los gases tiene fugas y con ello todos los ciclos de trabajo del motor se ve afectados, especialmente la carrera de 114
  • 115. fuerza, que es aquella donde los valores de presión son mas altos y donde se produce la potencia mecánica del motor. La unión entre el pistón y su camisa es deslizante, y trabaja en condiciones mecánicas bastante severas debido a la alta velocidad y temperatura de trabajo, así como a la presencia de gases incandescentes en la cámara de combustión sobre el pistón en uno de sus ciclos de trabajo, lo que a su vez impide la utilización de lubricación abundante so pena de que se produzca el quemado del aceite y con ello la pérdida de lubricante. De esta forma el mecanismo de sellado del conjunto pistón-camisa debe cumplir dos tareas básicas: 1. Evitar la fuga de los gases de trabajo. 2. Evitar el paso del lubricante a la cámara de combustión. Para cumplir estas tareas, en la unión participan tres elementos principales: 1. Las camisas cilíndricas. 2. El pistón, de dimensiones y forma adecuadas. 3. Los anillos o aros del pistón. Estos son de dos tipos; los de compresión, para evitar la pérdida de gases de trabajo y los de aceite que tienen la función de evitar el paso del aceite a la cámara de combustión. En la figura 1 pueden verse típicos pistones, camisas y anillos de un motor de enfriamiento por líquido, se incluye también la imagen de un pasador o bulón que une al pistón con la biela del motor. Las camisas de la imagen son las del tipo cambiable, es decir, construidas como un cilindro hueco de paredes finas que puede instalarse en el bloque del motor. 115
  • 116. En la mayor parte de los motores ligeros, estas camisas están maquinadas directamente en el material del bloque y no son desmontables. Características del trabajo de la unión. Una de las características principales que deben tenerse en cuenta a la hora de estudiar la unión pistón-camisa es la que se deriva del amplio rango de diferencia de temperaturas entre el pistón y la camisa durante el trabajo. Formas de pistones y de camisetas de motor Formas Características del trabajo de la unión. Una de las características principales que deben tenerse en cuenta a la hora de estudiar la unión pistón-camisa es la que se deriva del amplio rango de diferencia de temperaturas entre el pistón y la camisa durante el trabajo. Cuando el motor se arranca en frío, ambas piezas tienen la misma temperatura, la que puede ser muy baja en zonas geográficas frías, una vez iniciado el trabajo ambas piezas comienzan a calentarse, y con ello a dilatarse de acuerdo al coeficiente de dilatación térmica del material de cada una. Este proceso de calentamiento puede llevar a la 116
  • 117. camisa a temperaturas algo mayores de los 100°C, mientras que los pistones en su parte superior pueden sobrepasar los 400°C en condiciones severas de trabajo. Si sumamos a esto que las camisas hechas de hierro fundido tienen un coeficiente de dilatación térmica muy inferior a la de los pistones, generalmente construidos de aleaciones de aluminio, salta a la vista que durante el montaje en frío tendrá que dejarse una imprescindible holgura entre ellos, o de lo contrario la unión se atascará cuando ambas piezas se dilaten por el calor. Veamos ahora algunas características de estas piezas. Camisas o cilindros. Estas camisas están construidas de hierro fundido, muchas veces de estructura cristalográfica especial y son de sección perfectamente circular. El interior de la camisa está maquinado con exactitud para dar un buen acabado interno. Pueden ser de dos tipos: 1. Camisas desmontables: Son aquellas que se maquinan como un cilindro de paredes finas y luego se instalan en el bloque del motor. 2. Camisas embebidas: Son aquellas que han sido maquinadas directamente en el material del bloque del motor y por lo tanto no pueden desmontarse. Las camisas desmotables pueden dividirse a su vez en dos tipos: 1. Camisas húmedas: Son aquellas que una vez montadas en el bloque del motor están rodeadas exteriormente por el refrigerante del sistema de enfriamiento. 2. Camisas secas: Estas camisas se montan en un cilindro previamente maquinado en el material del bloque del motor de manera prensada y con interferencia, de manera que no tienen contacto con el refrigerante. 117
  • 118. Pistones. A la hora de construir los pistones de un motor se han tenido en cuenta la influencia de diversos factores que hacen de él una pieza bastante compleja aunque aparentemente parezcan simples, veamos: Influencia del peso del pistón. Cuando el motor gira, los pistones adquieren un movimiento reciprocante, esto hace que aceleren del estado de reposo en el punto muerto inferior, hasta adquirir la mayor velocidad de translación cerca del recorrido medio de la carrera, para luego desacelerar, y estar nuevamente detenidos en el punto muerto superior, proceso que se repite a la inversa durante el movimiento descendente. Esto presupone que en ellos se generan elevadas fuerzas de inercia, especialmente durante el giro del motor a altas velocidades. Estas fuerzas de inercia producen cargas mecánicas elevadas en los elementos involucrados del mecanismo de trabajo y en el propio material del pistón. De esta situación se desprende que durante el diseño de un pistón es muy conveniente reducir al máximo su peso y con ello reducir también las fuerzas de inercia, por eso los pistones se construyen con la menor masa posible (figura2) y de aleaciones ligeras de aluminio. 118
  • 119. Figura 2 Influencia de la temperatura de trabajo. Para el caso de altas cargas y velocidades del motor, la temperatura de los pistones puede llegar a valores que superan los 400°C en la zona de la cabeza que está en contacto con la cámara de combustión. Este calentamiento produce un incremento notable de las dimensiones del pistón comparadas con las dimensiones del pistón frío, mas aun, teniendo en cuenta que el coeficiente de dilatación térmica del aluminio es relativamente elevado. Para evitar que el pistón se apriete en el orificio de la camisa al calentarse, ambos elementos se montan en frío con la holgura necesaria de manera que durante el trabajo, aun en las peores condiciones de calentamiento, no se produzca ningún apriete dimensional entre ambas piezas. La necesidad estudiada anteriormente de hacer los pistones de la menor masa posible hace que en general sean huecos y con su masa distribuida de forma no homogénea a lo largo del pistón. En la figura se muestra de manera esquemática la sección de un pistón, La línea H 119
  • 120. representa el eje donde se monta el bulón que acopla el pistón con la biela. Observe algunas cosas importantes: 1. La parte superior o cabeza del pistón es de sección sólida, mientras que el resto es de sección hueca. 2. En la dirección radial la línea de montaje del bulón tiene más masa que el resto de las direcciones en esa altura. 3. La oquedad interior no es de sección constante, las paredes del pistón son más delgadas a medida que se desciende en altura. 4. El pistón puede tener diferentes alturas a lo largo de su perímetro. La gran mayoría tienen dos bandas mas largas en la dirección perpendicular al eje del bulón conocidas como faldas (figura2). Esta distribución no homogénea de la masa en el cuerpo del pistón produce el efecto de que su dilatación térmica a diferentes alturas es diferente, y además, en una misma altura la dilatación no es igual en todas las direcciones radialmente. Por ese motivo los pistones no son cilíndricos, lo mas común es su perímetro sea un tanto ovalado y además su forma es algo cónica. Esta característica debe ser tomada en cuenta a la hora de medir el diámetro nominal de un pistón, este diámetro generalmente se toma en la parte inferior medido entre los centros de las faltas. 120
  • 121. Sección esquemática de un pistón Anillos. Como ya hemos visto, los pistones se montan en los cilindros con una holgura relativamente alta para permitir la dilatación térmica, esta condición indica que el sellado de los gases de trabajo no puede realizarse con solo estas dos piezas. Para garantizar este sellado se recurre a los anillos o aros, que se montan en ranuras especialmente maquinadas en el cuerpo del pistón. En la figura se muestra un juego de anillos típico. Pueden diferenciarse por su forma básica dos tipos: 1. Los de compresión de sección sólida. 2. Los de aceite, formado por dos aros muy finos y un separador elástico entre ellos. 121
  • 122. Observe que estos anillos son abiertos para permitir el montaje en las ranuras del pistón y que además los extremos de la abertura están separados un espacio, de manera que su forma no es cilíndrica, por tal motivo para introducirlos dentro de las camisas una vez montados en las ranuras del pistón, hay que forzarlos a cerrarse. La elasticidad del material tenderá a producir una presión sobre la superficie cilíndrica de la camisa y con ello lograr la hermeticidad del espacio entre pistones y cilindros. Durante el trabajo del motor ya hemos visto que los pistones se calientan notablemente; como los anillos están en contacto con ellos estos últimos también se calentarán, de forma que resulta necesario dejar una cierta holgura en frío entre sus extremos una vez montados dentro de las camisas, para permitir el crecimiento de su longitud al calentarse sin que se atasquen. Juego de anillos 122
  • 123. Anillos de compresión Los anillos de compresión se construyen de fundición de estructura cristalográfica especial muchas veces aleados para lograr alta resistencia al desgaste, mientras los anillos de aceite pueden ser del mismo material o de acero, según su construcción. Es común que la superficie externa del anillo que estará en contacto con la camisa esté especialmente recubierta con cromo electrolítico, la dureza y resistencia del cromo superficial aumenta la durabilidad y mejora la capacidad de trabajo del anillo. En la figura se muestra el esquema de un pistón con los anillos montados. Observe que existe una holgura entre los anillos y las paredes de la ranura de sostén en todas direcciones, está claro que esta holgura es necesaria para la dilatación térmica de las piezas. Observe también que debajo de los aros de aceite hay unos agujeros que comunican el fondo de la ranura con la oquedad interior del pistón, estos agujeros son claves para el trabajo de los anillos de aceite como veremos mas adelante. Estas holguras, a primera vista, permitirían a los gases a presión del ciclo de trabajo del motor pasar de la cámara de combustión a la zona debajo del pistón produciendo fugas indeseables, pero en la práctica no es así, y en realidad su existencia beneficia el sellado, veamos por que: Cuando el pistón se mueve en su carrera ascendente en la carrera de compresión, el rozamiento entre las superficies en contacto de anillos y camisa produce una fuerza f 1 sobre el anillo que tiende a apretar su cara inferior con la correspondiente de la ranura del pistón, con ello la holgura entre ambas piezas se traslada a la parte superior del anillo como puede verse en la figura 6. El espacio libre correspondiente a la holgura se llena con los gases a presión que están sobre el pistón, estos gases producen fuerzas adicionales, una que tiende a apretar mas aun la cara inferior del anillo a su ranura o fuerza f2 y otra actuando desde el fondo del 123
  • 124. anillo o fuerza f3, que se agrega a la fuerza de apriete del aro con la camisa debido a su elasticidad. Cuando el pistón desciende debido a los gases de la combustión, la fuerza f2 crece en gran medida y aunque la fuerza de rozamiento f1 se invierte, no puede contrarrestar a la f2 y se mantiene apretado el anillo contra el borde inferior de la ranura. Luego en la carrera de escape se produce el mismo fenómeno que en la compresión, el pistón sube y las fuerzas f1 y f2 se suman. Esquema de un pistón montado con anillos 124
  • 125. Figura 6 Podrá observar que durante la carrera de admisión, la fuerza de fricción f1 tiende a apretar el anillo contra la superficie superior de la ranura del pistón cerrando el paso entre ambas zonas. De esta forma se garantiza que todos los pasos entre la cámara de combustión y la parte inferior del pistón quedan cerrados y las fugas desaparecen. Anillos de aceite. Con el aceite no sucede los mismo, y las holguras mencionadas mas bien se convierten en una "bomba de aceite" hacia la cámara de combustión. Cuando el motor funciona, las partes en movimiento debajo de los pistones están siendo lubricadas abundantemente, esta lubricación y la alta velocidad de giro producen una niebla densa de gotitas de aceite que se proyectan en todas direcciones, de forma tal, que alcanzan también a las paredes del cilindro por debajo del pistón. Cuando el pistón desciende, los anillos de compresión barren ese aceite pero no pueden evitar que cierta cantidad pase a la parte superior del pistón, veamos porqué: Acudamos a las figuras 7 y 8 en ellas se ha ampliado el esquema de la figura 6 para comprender por que el aceite no es retenido por los aros de compresión. Observe 125
  • 126. primero la figura 7, cuando el pistón baja, y el anillo se pega al borde superior de la ranura, el aceite que va barriendo tiene vía libre para llenar los espacios correspondientes a las holguras, debajo y detrás del anillo. Luego si miramos la figura 8, nos podremos dar cuenta que al invertirse el movimiento del pistón y este comenzar a subir, el propio anillo al moverse en la ranura hacia el borde inferior, desplaza parte del aceite al espacio encima de él. Note que ahora la holgura se ha colocado arriba del anillo. Como este proceso de ascensos y descensos del pistón se repite constantemente, el anillo de compresión "bombea" el aceite desde la zona de barrido hacia la cámara de combustión. Para resolver este asunto se colocan uno o dos aros de aceite por debajo de los anillos de compresión. Estos aros como puede verse en la figura 4, no son cuerpos sólidos, si no que están formados por dos anillos muy delgados de barrido separados por un elemento elástico independiente que mantiene ambos a distancia para ocupar la ranura del pistón. También en la práctica se usan anillos de aceite de una sola pieza elaborada de forma especial y perforada para hacer la misma función. La ranura donde se aloja el aro de aceite tiene una peculiaridad especial que la distingue de las de los anillos de compresión, y es que en el fondo tiene varias perforaciones que comunican con el interior de la oquedad interna del pistón (figura5). 126
  • 127. Figura 7 Figura 8 Estas diferencias hacen que: 1. El elemento elástico funcione como un resorte que trata de mantener siempre los dos anillos de barrido, uno superior y otro inferior separados, y apretados contra las caras correspondientes de la ranura del pisón, de manera que el efecto de bombeo se vea notablemente reducido. 127
  • 128. 2. Que el aceite que logre penetrar a la zona por detrás del anillo, entre este y el fondo de la ranura, pueda escapar al interior del pistón y con ello regresar al cárter. La figura 9 sirve para ilustrar como pasa el aceite barrido por el anillo al carter del motor. Figura 9 En la figura 10 se muestra un pistón con los orificios al fondo de la ranura de aceite Figura 10 128
  • 129. Bielas. Este componente se encarga de convertir el movimiento rectilíneo del pistón en movimiento rotatorio al centro del cigüeñal por medio de los muñones de biela del mismo cigüeñal. Las Bielas están fabricadas en aleaciones muy resistentes debido a que reciben gran presión por el empuje del pistón, como también fuerzas de estiramiento al desacelerar el motor. Es una biela para cada pistón y/o cilindro del motor, el caso del motor que nos ocupa son 4 que para mejores resultados deben estar balanceadas, es decir pesar lo mismo. A las bielas originales se les puede realizar un tratamiento de "Shot Pennin" que consiste en bombardearlas con una especie de balines para endurecer el material con las que fueron fabricadas. El tipo de biela depende directamente de la carrera del cigüeñal y del diámetro del muñón del mismo. Bielas de motor 129
  • 130. Cigüeñal. Este componente como hemos mencionado antes, es el más importante de un motor por ser la columna vertebral del mismo, además de transferir la fuerza del motor hacia la caja de cambios. El motor crea energía que se transforma en movimiento por la rotación de un eje longitudinal denominado cigüeñal. Partes de un cigüeñal Como es lo más importante en un motor estándar, lo será aún más en un motor de alto rendimiento, por esto te recomendamos que lo adquieras nuevo o con muy poco uso comprobado y en poca medida de desgaste. El cigüeñal gira sobre su propio eje, así como las bielas giran sobre el muñón del mismo. Para evitar desgaste en estas partes los motores llevan unos cojinetes fabricados en un material suave llamados "metales" los cuales son lubricados continuamente con aceite. En motores de alto rendimiento es recomendable utilizar metales alemanes o los originales "de agencia". 130
  • 131. Los metales tiene 2 medidas, la interior para el cigüeñal y la exterior para el block del motor, y todo depende de la medida en que se encuentre cada uno de ellos. Muñones de centro y biela Metales o Cojinetes Cuando falla un metal por desgaste o falta de lubricación se puede llegar a rayar algún muñón, entonces se tienen que rectificar los muñones a la medida siguiente, claro que dependiendo de la profundidad del rayado será la medida en que tenga que quedar. Los cigüeñales originales (nuevos) vienen en medida estándar 0.00mm cuando lo rectifican por primera vez queda en 0.010mm, la segunda en 0.020mm y así sucesivamente hasta 131
  • 132. 0.060mm que es la ultima medida utilizable del mismo. Esto se mide con un micrómetro radial y lo tienen los talleres especializados en este tipo de trabajo. Cuando sobrepasa la medida máxima, le instalan un carrete de bronce al block, lo cual no es recomendable para motores con más potencia. Los cigüeñales de alto rendimiento vienen en medida 0.010 mm. Este tipo de cigüeñales generalmente tienen contrapesos que le dan múltiples beneficios en cuestiones de balanceo y torque al motor, son comúnmente llamados contrapesados. Contrapeso de un cigüeñal Los Cigüeñales tienen varias maneras de medirse. Por la carrera y por el diámetro de los muñones de las bielas. Esto último depende del tipo de bielas que se va a instalar. (ver sección Bielas) Como sabemos la cilindrada de un motor se define con las medidas de la carrera del cigüeñal y el diámetro del pistón. 132
  • 133. Motor original 1,600cc Cilindrada= Pistón x Pistón x Carrera x 0.0031416 Ej. 85.5 x 85.5 x 69 x 0.0031416 = 1,584.64 CC La carrera de un cigüeñal se obtiene por la distancia que hay entre el eje central del cigüeñal y el eje de los muñones de biela multiplicado por 2. Los Cigüeñales originales tienen carrera de 69 mm, El cigüeñal con carrera más grande que se le puede instalar a un block de Tipo1 original es de 84mm. La diferencia de un cigüeñal original a uno de mayor carrera se puede notar visiblemente un poco con respecto uno al otro. Existen 3 tipos de muñones para biela en cigüeñales de alto rendimiento • Para biela Vw • Para biela Porshe • Para biela Chevrolet. 133
  • 134. Para instalar un cigüeñal de más carrera, se tiene que preparar el monoblock para pasen libremente las bielas así como los contrapesos. 134
  • 135. Si vas a invertir tiempo y/o dinero en trabajar un block, es recomendable utilices uno nuevo o en medidas no muy altas. Los cigüeñales generalmente vienen marcados por su fabricante, sea su marca y/o la medida, como el mostrado en la foto de abajo, por CB Performance con carrera de 78 mm Los cigüeñales de alto rendimiento tienen 8 pernos para reforzar la unión con la cremallera del Clucht a diferencia del original que solo trae 4 pernos Cigüeñal original con 4 pernos 135
  • 136. Cremallera original con trabajo para 8 pernos También es recomendable instalar una tuerca de Cromomoly para la unión de la Cremallera con el cigüeñal. Para Imaginar. En algunos motores de alto rendimiento esta pieza puede llegar a girar a más de 8,000 vueltas por minuto (RPM) sobre su propio eje Notas. En motores de alto rendimiento es recomendable que este tipo de trabajos los realice una persona experimentada en el ramo, para evitar dolores de cabeza La culata de los motores Diesel. En la panorámica desarrollada hasta aquí, o se ha hecho mención alguna acerca de la rama de las culatas de los motores Diesel. Ese tipo de motor fue aplicado en el terreno automovilístico a principios de los años treinta, por o que, de entrada, se adoptaron las 136
  • 137. válvulas en cabeza. Por lo demás, la culata es de construcción diferente de la de un motor de gasolina causa de la distinta forma de la cámara de combustión y debido a la presencia del sistema e inyección. En el caso de motores de 2 tiempos, la culata suele ser más sencilla, faltando, salvo casos articulares, las válvulas de admisión y de escape. Culata de motor 137
  • 138. Construcción y materiales. En el estudio de proyecto de una culata para un motor de combustión interna moderno existen 3 objetivos principales que el proyectista trata de alcanzar: buen rendimiento, poca contaminación y bajo costo de construcción. Estas 3 metas no siempre son compatibles y, frecuentemente, obligan a soluciones de compromiso. En especial, es probable que la introducción de normas anticontaminación cada vez más rigurosas, conduzca a sacrificar el rendimiento y el valor de la potencia máxima. En general, se estudian la forma y la inclinación de los conductos de admisión y de escape de forma que se cree la mayor turbulencia inducida en la cámara de combustión, sin disminuir la velocidad de la carga y, por tanto, el rendimiento volumétrico. En particular, la sección transversal de los conductos debe conservarse constante durante toda su longitud o, como máximo, con pequeñas conicidades. Las dimensiones de la cámara de combustión y su forma están estrechamente relacionadas con la elección de una relación carrera/diámetro adecuada. Precisamente el problema de la contaminación parece favorecer un retorno a los motores de carrera larga, es decir, con cámaras compactas, en las cuales la combustión se desarrolla mejor. Como consecuencia de ello, se reduce el espacio disponible para las válvulas y, por tanto, es preciso recurrir a una disposición que permita un mejor aprovechamiento del espacio. Por lo normal, se considera que la superficie de la válvula de escape debe ser aproximadamente igual al 60-80 % de la válvula de admisión. En el caso de motores de prestaciones elevadas se suele recurrir a la complicada solución de adoptar tres o cuatro válvulas por cilindro. En efecto, la sección efectiva de paso de dos válvulas pequeñas es considerablemente superior, para una misma elevación, que la de una sola válvula de superficie igual a la suma de las superficies de las dos válvulas de diámetro inferior. 138
  • 139. Debido a que casi todo el espacio disponible en la cámara se emplea para colocar convenientemente las válvulas, quedan pocas opciones para la situación de la bujía que, por encima de todo, debe colocarse teniendo en cuenta al mismo tiempo la necesidad de desmontaje para su mantenimiento. Sin embargo, su proximidad a una de las válvulas depende también de las características de forma de la cámara. Es preciso recordar que, con frecuencia, la forma de la cámara está condicionada por exigencias de mecanizado y, por tanto, de economía de realización. Por ejemplo, para simplificar la construcción en el Alfa Romeo Alfasud, la culata era plana y la cámara de combustión se hallaba practicada totalmente en el pistón. Tras la determinación de los conductos y de la cámara de combustión, el proyectista efectúa la elección del tipo de mando de la distribución, por lo general relacionado con consideraciones económicas. La solución con árbol de levas en cabeza complica la fusión de manera considerable. En efecto, las almas interiores resultan más complicadas o de construcción más Costosa. Por ello, en este caso la culata se descompone frecuentemente en 2 partes: la inferior comprende las cámaras de combustión, los conductos de admisión y escape y las válvulas, mientras que la superior lleva los soportes del árbol de levas y las guías para los empujadores o los bulones de soporte de los balancines. Se pone un cuidado especial en el estudio de las canalizaciones para el paso del agua de refrigeración, tanto para simplificar las realizaciones internas como para obtener un intercambio térmico eficiente y evitar la formación de puntos calientes en la culata, con las consiguientes deformaciones Y fenómenos de preencendido de la mezcla, que pueden determinar la perforación de los pistones. 139
  • 140. Un razonamiento análogo vale para el estudio de los conductos que llevan el aceite de lubricación de las válvulas, balancines y árbol de levas en cabeza. El retorno de este aceite al cárter tiene lugar a través de los orificios de las varillas (árbol de levas lateral) o de canalizaciones adecuadas. Las culatas se construyen tanto de fundición como de aleación de aluminio. En los motores más modernos se prefieren generalmente las aleaciones ligeras, debido a la notable ventaja en términos de reducción de peso y a las inmejorables características de fusibilidad y disipación del calor. Los soportes de la distribución se obtienen mediante fusión a presión, que permite realizar piezas con acabados óptimos y de paredes delgadas. La parte inferior de la culata se realiza mediante colada en coquilla o, algunas veces, en arena; experimentalmente se han realizado también por el método anterior. Las guías de las válvulas se introducen a presión en la culata en el caso de que ésta sea de fundición. Dichas guías se construyen de fundición, cuya composición debe estudiarse de acuerdo con el material empleado para las válvulas, a fin de evitar el peligro de agarrotamiento. Para las culatas de aleación ligera se emplean guías de bronce, que se adaptan mejor a las dilataciones del material. También los asientos de las válvulas se introducen a presión en la culata y, al igual que las guías, se les da su medida definitiva mediante mecanizados sucesivos una vez introducidos. Dichos asientos se construyen de fundición o de acero, con un aporte eventual de material resistente a las temperaturas elevadas y a la corrosión (estelita) en el caso de los asientos de las válvulas de escape. 140
  • 141. Inconvenientes y mantenimiento. Los inconvenientes que pueden derivar de un procedimiento de fabricación imperfecto son de varios tipos. Por defecto de fusión, las culatas pueden presentar grietas o sopladuras. Las grietas pueden deberse a estados anormales de solicitación interna del material, motivados por errores de proyecto de la pieza o por una refrigeración defectuosa del molde de fusión. Las sopladuras o porosidades son imperfecciones de la colada debidas corrientemente a malas características de la aleación. En ambos casos pueden producirse, durante el funcionamiento, pasos de agua al aceite (a los conductos de lubricación) o viceversa, o bien pasos de agua a la cámara de combustión. Todos estos defectos son raros y normalmente requieren la substitución de la culata. Otro defecto de fabricación, y también muy raro en los automóviles actuales, es el de un mecanizado defectuoso de los planos de unión entre la enlata y el bloque. También en este caso pueden existir filtraciones de agua y aceite, siendo además muy fácil quemar la junta de la culata. En cambio, hay otros defectos que son consecuencia de un mantenimiento inadecuado o bien de averías producidas en otras partes del motor. En general, en todos lo motores, después de los primeros 1.500-2.000 Km., es preciso verificar el apriete de las tuercas de la culata. Esta operación es asimismo indispensable después dé toda revisión, siempre que se haya substituido la junta de la culata. En efecto, la nueva junta, tras cierto número de horas de funcionamiento, sufre un asentamiento, comprimiéndose por efecto del golpeteo sobre la culata, debido a la fuerza de compresión desarrollada por los gases durante la combustión. 141
  • 142. Esta operación debe efectuarse con el motor frío, con una llave dinamométrica y con una acción progresiva siguiendo el orden de apriete aconsejado por el fabricante. En general, para los motores en línea, se comienza apretando las tuercas centra es y, sucesiva y alternativamente, las situadas a la derecha y a la izquierda de las centrales. Para evitar falsas lecturas provocadas por el rozamiento inicial, es preciso, una vez efectuado el primer apriete, aflojar las tuercas un cuarto de vuelta y luego apretarlas nuevamente con el par indicado. Cuando se efectúa esta operación, es preciso verificar y eventualmente reponer el juego del sistema de distribución. La ausencia de un control del apriete de las tuercas de la culata puede dar lugar a deformaciones, que son más frecuentes en las culatas de fundición de hierro. El mismo inconveniente puede producirse por sobrecalentamiento debido a la ausencia de agua o a un funcionamiento defectuoso del termostato, o bien a la rotura de la bomba de agua, el ventilador, etc. Como se ha indicado, con la deformación suele llegar a quemarse la junta de la culata. Para verificar el planeado de la culata, tras haber desmontado las válvulas, debe disponerse de un plano de contraste apropiado. En este plano, sobre el que se habrá esparcido negro de humo, se hace deslizar la culata. Si la superficie presenta estrías irregulares, es preciso recurrir al rectificado de la culata. El planeado se efectúa con máquinas especiales, las cuales arrancan poco material (0,2 mm como máximo). Otro inconveniente típico que se produce durante el funcionamiento es el del desgaste progresivo de las válvulas y de sus asientos, en especial las de escape, que se resienten particularmente debido a la corrosión de los gases de escape. 142
  • 143. También las guías pueden agarrotarse o desgastarse de forma excesiva con efectos incluso sobre la estanquidad de las propias válvulas. Además, con el uso progresivo del motor, se tiene un continuo depósito de incrustaciones en la cámara de combustión, que a su vez, dejan sentir su efecto sobre el rendimiento o pueden impedir el perfecto cierre de las válvulas. En todos estos casos, el rendimiento del motor es imperfecto; en particular, cuando la estanquidad de las válvulas, por varios motivos, deja de ser completa, se tienen dificultades de las válvulas para el arranque en frío, ciclos irregulares, retornos de llama, motor que no funciona bien al mínimo, etc. En cualquier caso se hace necesaria una operación de revisión de culata. Múltiples de admisión y de escape: Son tubos con formas especiales que van montadas en la culata; el de Addison conduce la mezcla de aire combustible al interior de los cilindros del motor y el de escape evacua al exterior los gases quemados, productos de la combustión. Construcción: Los múltiples de admisión se fabrican de hierro fundido o aleaciones de aluminio; los de escape, se fabrican de hierro fundido, y sus forman varían de acuerdo al del motor. Descripción: Múltiple de admisión: El múltiple de admisión se fija en la culata por medio de tornillos o prisioneros con tuercas, entre ambos se coloca una empaquetadura para evitar la entrada del aire que altere el buen funcionamiento del motor. 143
  • 144. Múltiple de escape: Se une por medio de tornillos al múltiple de admisión, formando un solo cuerpo, sin comunicarse entre si, esto permite aprovechar el calor de los gases para transmitirlos al múltiple de admisión, ayudando a la gasificación de la mezcla. 144
  • 145. PLANO DEL TALLER 145
  • 146. 146
  • 147. PLANOS DEL MOTOR 147
  • 148. Inyector cummis 148
  • 149. Pistón-biela 149
  • 150. COSTO DE MATERIALES 150
  • 151. COSTOS DE PRODUCCION N CANT. DESCRIPCION U/M COSTO COSTO º UNIT TOTAL S/. S/. 01 1 Petróleo Galón 10.00 10.00 02 1 Aceite Galón 60.00 60.00 03 1/2 Pintura crema Galón 80.00 40.00 04 1 Tiner Galón 15.00 15.00 05 2 Empaque de tapa de balancín Unidad 5.00 10.00 06 2 Empaque de múltiple de escape Unidad 10.00 20.00 07 2 Empaque de múltiple de escape Unidad 10.00 10.00 08 1 Empaque de bomba de transferencia Unidad 5.00 5.00 09 1 Empaque de caja termostáticas Unidad 5.00 5.00 10 2 Filtro de combustible Unidad 15.00 30.00 11 1 Filtro de aceite Unidad 40.00 40.00 12 2 siliconas Unidad 10.00 20.00 13 2 Lija de fierro Unidad 1.50 3.00 . 14 1 Reloj de temperatura Unidad 120.00 120.00 15 1 Reloj de presión de aceite Unidad 100.00 100.00 16 2 Plástico negro Metros 1.50 3.00 17 3 Trapo industrial Kg. 3.00 9.00 18 2 Alquiler de baterías Unidad 10.00 20.00 19 1 Mantenimiento de bomba de Unidad 100.00 100.00 transferencia 20 8 Mantenimiento de inyectores bomba Unidad 15.00 120.00 21 2 Cable de batería Unidad 12.50 25.00 22 23 24 25 26 27 TOTAL 765.00 151
  • 152. COSTOS DE ADMINISTRACION DESCRIPCION COSTOS Trabajo de innovación S/. 20 Servicio técnico S/.70 Total S/. 90 Costo de mano de obra MES SETIEMBRE TOTAL DIA 7 8 9 11 12 14 15 7 HORAS 8 8 8 8 8 8 8 56 Horas/ hombre Total de horas Total horas/ hombre S/. 2.50 56 S/.140 Total horas/hombre Nº trabajadores Total mano de obra S/.140 5 S/. 700 MOVILIDAD 5 S/.30 S/. 730 COSTO TOTAL DESCRIPCION COSTOS Costos de materiales S/. 765 Costos de servicio S/. 90 Costos de mano de obra S/.730 Costo total S/.1585 152
  • 153. CONCLUSIONES FINALES 153
  • 154. CONCLUSIONES FINALES Al finalizar el proyecto de innovación repotenciación de motor diesel cummis v8 se obtendrá lo siguiente: A) Se logro la repotenciación del motor cummis diesel v8. B) Se aprendió a trabajar en equipo. C) Se aumento la capacidad de aprendizaje en los aprendices. El trabajo de innovación queda expuesto en el área de Automotores Diesel para el fin que el Instructor a cargo crea conveniente. 154
  • 155. BIBLIOGRAFIA 155
  • 156. BIBLIOGRAFIA A. www.google.com B. www.elrincondelvago.com C. www.mecanicavirtual.com D. Sistema de combustible cutis diesel PT 156
  • 157. ANEXOS 157
  • 158. ANEXOS 158