manual-basico-motores-diesel-clasificacion-partes-componentes-funcionamiento-diagramas-ciclos-sistemas-componentes

Miguel R. Espinosa Solano
Curso Clase “A” de
Motores Diesel
Nivel Básico
Patrocinado por
Servicios Ltda
Motores Diesel
Sueña siempre.
Sueña y lucha por tu sueño,
es grande la satisfacción de lograrlo y
es el mejor motivo para vivir.
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Motores Diesel
Agradecimientos
A todas las personas que de una u otra forma colaboraron positivamente en la realización
de este proyecto, especialmente:
La paciencia de mi mujer
Mis hijos:
Semina Edilia, Omar Miguel y Diana Carolina, en Cartagena
Mis colegas:
Jacob López Hernández, en Nuevo León (México)
Jesús María Barraza, en Pasacaballos (Colombia)
Rafael Pájaro Ramos en Cartagena (Colombia)
Al personal de Servicios Ltda., en Cartagena de Indias
Muchas gracias.
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Motores Diesel
Introducción
Con este curso pretendo que el neófito aprenda con facilidad lo que es un Motor Diesel,
por eso he tratado de mostrar todos los temas con lenguaje común, explicando a veces
con repetición algunos apartes y frases, que considero importantes para la comprensión
de temas futuros, espero que sirva también como material de repaso o consulta para los
entendidos. La bibliografía es extensa pero no tengo los nombres para citar a todos como
debería ser, porque a lo largo de mi carrera de mecánico he hecho anotaciones en “El
libro Brujo” que todos los que nos movemos en esta profesión tenemos,
desafortunadamente sin tener en cuenta la fuente, la lección queda aprendida.
Se ha procurado tener una secuencia lógica de los diferentes temas, para que el aprendiz
no tenga que volver páginas para entender lo que está leyendo y el entendido encuentre
fácilmente lo que busca. Se estudia el motor básico, por lo tanto no se habla de los
equipos electrónicos con que vienen dotados los motores actuales, pero que debemos
conocer porque se han constituido en un completo sistema de control de operación de la
máquina - lógicamente, primero lo básico.
Es conveniente tener en cuenta que el motor convencional es prácticamente el mismo de
mediados del siglo pasado, la evolución se está dando por el lado de estos equipos
auxiliares, especialmente en lo concerniente a la inyección del combustible.
Como ayuda se incluyen imágenes explicativas, tablas de consulta y gráficos sencillos
que facilitan entender lo que ya se ha visto.
No se autoriza la reproducción o uso con fines comerciales sin la autorización expresa del
autor.
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Motores Diesel
Reseña Histórica
En la centuria de 1800 se hace imperioso reemplazar la voluminosa maquinaria de vapor
existente - en embarcaciones navales el espacio para carga era casi igual al destinado a
la maquinaria - es en el año 1820 cuando el Ingeniero Inglés W. Cecil concibe la idea de
un motor de compresión previa; pero es en Francia donde se produce el primer motor de
cuatro tiempos por al Ingeniero Beau de Rochas (1862), mejorada por el Ingeniero alemán
Nicolás Otto en 1876 (Al parecer no tenía conocimiento de lo hecho por Beau de Rochas),
quien hace funcionar un motor de cuatro tiempos compresionando una mezcla de aire y
combustible y haciéndola explotar con una chispa eléctrica. Después de muchos estudios
el Ingeniero alemán Rudolph Diesel en el año 1897, pone a funcionar el primer motor de
combustión, originando la temperatura por compresión de aire puro e inyectando petróleo
pulverizado, en su proyecto original el combustible presupuestado era el carbón.
Este motor se comercializa y poco a poco se perfecciona hasta que en el año 1920 sale
al comercio el motor actual, el cual se ha impuesto por su bajo consumo, mayor
rendimiento y menor volumen.
La historia del motor de combustión interna no es tan sencilla como aquí se cuenta, hubo
demandas, muchos proyectos, muchas pruebas, muchas personas y entidades
involucradas, pero al final los méritos son de Nicolás Otto y Rudolph Diesel.
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Motores Diesel
Generalidades
Empecemos por saber qué energía es la capacidad que tienen los cuerpos para generar
un trabajo, digamos que la energía es “aptitud para producir trabajo” – tenemos energía
de varios tipos: Energía Mecánica, Energía Eléctrica, Energía Química, Energía Térmica
etc., no podemos producir energía, sí podemos transformarla, con la energía química de
un combustible producimos calor para obtener movimiento que es energía Cinética. Las
energías Mecánica y Eléctrica dan calor y a la inversa, con gasto de calor obtenemos
trabajo, que es precisamente lo que ocurre con los motores que vamos a estudiar.
En el estudio de los motores, especialmente los diesel, se aplican muchas fórmulas
matemáticas, curvas de rendimiento y diagramas que vamos a obviar ahora, pero que
tendremos que tratar cuando estemos practicando la teoría que aprenderemos o lo más
indicado, en el curso “Clase B”.
Algo muy importante que debemos tener en cuenta es la simbología, siempre que
tratemos con especificaciones de maquinaria, datos de placa y otros, nos encontraremos
con símbolos, identifiquémoslos:
D =
S =
pm =
n
=
N =
Ni =
r
=
A =
pmi =
PMS=
PMI =
Diámetro del cilindro en metros
Carrera del pistón en metros
Presión media efectiva en Kg/ cm cuadrado
Revoluciones por minuto (RPM)
Potencia efectiva del motor en HP (Caballos de fuerza)
Potencia indicada en HP
Rendimiento mecánico del motor
Area del cilindro en metros cuadrados
Presión media indicada del ciclo en Kg/cm cuadrados
Punto muerto superior - Posición del pistón más próxima a la culata.
Punto muerto inferior - Posición del pistón más alejada de la culata.
El término “indicado” se refiere a todo aquello que se produce en el cilindro, sin tener en
cuenta las causas que producen disminución del trabajo útil; siempre veremos que los
valores de “N” serán inferiores a “Ni” La unidad de fuerza es el kilogramo, su símbolo el
Kg que equivale al peso de un decímetro cúbico de agua destilada al nivel del mar y a una
temperatura de 4ºC. - Trabajo es el resultado de una fuerza al vencer una resistencia en
un determinado espacio y potencia sería la cantidad de Kgm (kilográmetro) utilizados en
el recorrido de un metro por segundo en ese trabajo. También importante saber que la
unidad de potencia utilizada en motores es el HP, por sus siglas en ingles: Horse Power
que equivale a 75.9 Kgm por segundo, también tenemos el CV (Caballo de vapor)
equivalente a 75.0 Kgm por segundo. En la práctica estos valores se confunden por su
poca diferencia, usaremos para nuestra preparación el HP. Su par en unidad eléctrica es
el Watio y un HP equivale a 750 Watios (0.750 Kilowatios)
El motor de combustión es una máquina capaz de convertir la energía calórica producida
por la combustión de los elementos apropiados para este fin, pertenece al género de los
motores térmicos, que como ya se dijo, convierten el calor en trabajo mecánico, para esto
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Motores Diesel
se aprovecha la tendencia de los gases a expansionarse por la acción del calor,
aumentando la presión sobre los cuerpos en contacto, desplazándolos.
Hay diferentes clases de combustible, estudiaremos las máquinas que usan combustibles
líquidos o gaseosos.
Podemos clasificar los motores de combustión en dos grupos:
1 Combustión externa.
2 Combustión interna.
1 - En el motor de combustión externa, esta se realiza por fuera del motor, introduciendo
después el calor a la máquina, un ejemplo es la Máquina de Vapor, (véase la figura 1).
Vapor
Turbina
Caldera
Hogar
Agua
Vapor
Condensador
Figura 1
En el hogar se quema combustible líquido, sólido o gaseoso que evapora agua del
depósito de la caldera, ese vapor es llevado por tubería al rotor de una turbina provista de
una rueda alabeada que gira al recibir la presión del vapor, una vez efectuado el trabajo
pasa a un condensador y de allí, en estado líquido, al depósito de la caldera para otro
ciclo.
En el motor de combustión interna ésta se hace dentro del motor, introduciendo
previamente los elementos necesarios para la misma, como son el calor, el aire y el
combustible, elementos básicos para que pueda haber combustión y que conforman el
famoso “Triangulo de Fuego”.
Los motores de combustión a su vez, se subdividen en tres clases:
1 Alternativos
2 Rotativos
3 Reacción
Motores Alternativos
En estos motores la presión por la expansión de los gases actúa sobre un émbolo (pistón)
desplazándolo alternativamente, este va conectado con palancas (bielas) a un eje
(cigüeñal) que convierte el movimiento en rotativo.
Motores Rotativos
En el motor rotativo esta misma presión actúa sobre un rotor que mueve directamente el
eje de la máquina, como sucede con las turbinas o ventiladores eólicos por ejemplo.
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Motores Diesel
Motores a Reacción
En estos la presión actúa directamente sobre el elemento a propulsar, como ejemplo
tenemos las embarcaciones navales de propulsión a chorro o el turbo-reactor de un avión
El motor alternativo de combustión interna se puede clasificar a su vez en dos grandes
grupos:
1 Motores de explosión
2 Motores de combustión
El primero de estos es también llamado de ciclo Otto o de Beau de Rochas, por sus
inventores, en este motor se introduce una mezcla de aire y combustible al interior del
cilindro, se le eleva la temperatura mediante compresión y se hace explotar con una
chispa eléctrica, por ejemplo los motores de gasolina y los de gas.
En el segundo tambien llamado Motor Diesel por su inventor, Rudolph Diesel se introduce
aire puro al interior del cilindro (en el de gasolina es aire mezclado con combustible), se le
eleva la temperatura por compresión y se inyecta combustible finamente pulverizado el
cual se incendia espontáneamente debido a la alta temperatura. (En el de gasolina
explota)
Pueden haber motores monocilíndricos (de un cilindro) o policilíndricos (de varios
cilindros), con cilindros en línea o cilindros en “V”, de pistones opuestos o de disposición
radial (Estos dos últimamente mencionados están fuera del mercado hace muchas
décadas, no los veremos en este tratado)
Trabajo
Se llama “Carrera” a cada movimiento alternativo del pistón, de subida o de bajada y
“Ciclo de Trabajo” a la cantidad de carreras necesarias para una operación completa del
motor.
De acuerdo con esto tenemos dos clases de motores:
1 Motores de dos tiempos
2 Motores de cuatro tiempos
El motor de dos tiempos es el que hace el ciclo de trabajo en dos carreras, o sea una
vuelta del cigüeñal (360º), se debe tener en cuenta que cada carrera se hace en media
vuelta de este.
El motor de cuatro tiempos necesita de dos vueltas del cigüeñal (720º) es decir cuatro
carreras, para el mismo ciclo de trabajo.
En el motor de dos tiempos el ciclo de trabajo es como sigue:
1ª Carrera (media vuelta del cigüeñal): Admisión y compresión del aire (180º)
2ª Carrera (una vuelta del cigüeñal): Combustión, expansión y escape (360º)
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Motores Diesel
En el motor de cuatro tiempos el ciclo te trabajo es como sigue:
1ª Carrera (media vuelta del cigüeñal): Admisión de aire (180º)
2ª Carrera (una vuelta del cigüeñal): Compresión (360º)
3ª Carrera (una y media vuelta del cigüeñal): Combustión y expansión (540º)
4ª Carrera (dos vueltas del cigüeñal): Escape (720º)
Este es el ciclo teórico de trabajo de un motor diesel, en la práctica la apertura y cierre de
las válvulas de admisión y escape han sido variadas para garantizar un mejor
rendimiento, más adelante veremos en detalle el ciclo real.
Descripción Básica del motor Diesel
Como ya lo sabemos, este es un motor alternativo que convierte la energía calórica del
combustible en trabajo mecánico, las presiones de compresión que se emplean son muy
altas por que ésta se hace con aire puro, lográndose temperaturas del orden de los 600ºC
al momento de la inyección del combustible pulverizado, el cual debe introducirse a una
presión mayor de 100 bares, el “bar” es una unidad de presión igual a una atmósfera (14.7
psi, que es equivalente a la presión que ejerce una columna de mercurio de 1 cm de
diámetro y 76 cm de altura sobre el nivel del mar). Debemos saber que el diesel (Aceite
Combustible Para Motores-ACPM) se inflama espontáneamente a una temperatura de
280ºC.
Elementos fundamentales en un motor Diesel
Básicamente un motor consta de tres partes principales:
1 Culata, tambien llamado Cabezote o Tapa de cilindros
2 Bloque de Cilindros
3 Cárter o depósito
Veamos sus ubicaciones en la figura No. 2:
Culata
Inyectores y Válvulas
Bloque
Pistones y Cilindros
Volante y Cigüeñal
Carter
Figura 2
La Culata, Cabezote o Tapa de cilindros es la parte superior del motor, está fabricada en
fundición o en aluminio, en ella están localizados los balancines, las válvulas, múltiples de
admisión y escape, los inyectores de combustible (estos elementos los estudiaremos más
adelante) y sirve de tapa hermética a los cilindros.
El Bloque de Cilindros, fabricada tambien en los materiales de la culata, es la parte central
del motor, en ella están ubicados el o los cilindros donde hacen su movimiento alternativo
el o los pistones, conectados por una biela al eje cigüeñal que puede estar anclado por
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Motores Diesel
una tapa provista de casquetes a la parte inferior del bloque (en algunos motores está
anclado al cárter), también podríamos encontrar el eje de levas (árbol de levas) que es el
que gobierna las válvulas de admisión y escape mediante un mecanismo que llega a la
culata, en algunos motores este eje viene en la culata. Bombas de agua, combustible,
compresor y otros equipos auxiliares generalmente están sujetos a los costados de esta
sección del motor.
El Cárter es la tapa inferior del bloque de cilindros, en el se encuentra el depósito del
aceite lubricante, la bomba de lubricación que es la que manda a presión el aceite para
las partes del motor que tienen movimiento.
Así son las ubicaciones más comunes, pero es posible que cambien de acuerdo con
algunos constructores, como podremos ver más adelante.
Partes del motor
Culata:
En la culata están situadas las válvulas de admisión y escape, pueden ser una o más, o
puede no tener, dependiendo del constructor y del tipo de motor, estas están dotadas de
resortes que las mantienen cerradas, sobre las válvulas están montados los balancines
que las accionan pivoteando en un eje y movidos por el árbol de levas mediante una
conexión por varillas impulsoras, hay conductos especiales para la transmisión del aire
que viene del múltiple de admisión al interior del cilindro, este aire pasa primero por un
filtro para garantizar limpieza, otros conductos similares sirven de salida de los gases
hacia el tubo de escape a través del múltiple para tal fin, al final del tubo de escape hay un
silenciador para la reducción del ruido, en la culata también están los inyectores de
combustible que son los encargados de pulverizar el diesel que es mandado por la bomba
de combustible, funcionan motores en los que el inyector es accionado por un balancín.
Bloque de cilindros:
Es la parte central del motor, ya sabemos que se encuentran los cilindros por donde se
mueven alternativamente los pistones impulsados por la expansión de los gases y que
están provistos de anillos que son los que en realidad rozan con el cilindro, van unidos al
cigüeñal por intermedio de una biela que gira sobre casquetes de un metal especial para
la fricción (babbit, aleación suave de plomo y estaño), de igual manera está el árbol de
levas, este es movido por el eje mediante piñones o cadena y sobre sus camones roza el
siguelevas que transmite el movimiento a las válvulas con unas varillas impulsoras, en el
extremo posterior se encuentra el volante de inercia que va fijo al eje, en el otro extremo
va el dámper que es el encargado de amortiguar las vibraciones, tambien encontramos la
bomba de combustible, los filtros, la bomba de agua de enfriamiento, los termostatos y
elementos auxiliares que veremos a medida que avancemos.
Carter:
Es la tapa inferior del bloque, funge como depósito del aceite destinado a lubricar el
motor, en él va alojada la bomba para ese propósito, esta es de desplazamiento positivo
(siempre debe tener abierta una descarga por que se contrapresiona) y es movida por el
eje cigüeñal mediante un acoplamiento de piñones.
10
Motores Diesel
Aspectos Generales
El hombre siempre ha usado palancas para realizar mejor y con menos esfuerzo un
trabajo, hay palancas sencillas y las hay complejas, el motor que estamos estudiando es
un conjunto de palancas muy complejo, constantemente se le hacen innovaciones para
mejorar su rendimiento, la electrónica es una de ellas, para prepararse en el manejo de
ese recurso serán necesario otros estudios adicionales, con estas novedades han llegado
equipos especiales de diagnóstico que implican conocer el manejo de computadores,
estos equipos nos dicen la posible ubicación de un error, de acuerdo con parámetros
introducidos en ella para tal fin, son una ayuda, no la solución.
Nunca olvidemos que somos profesionales o técnicos mecánicos y que lo estudiado y la
experiencia propia o ajena nos dan la capacidad para solucionar un problema, estos
equipos son ayudas para el diagnóstico, son falibles y como tal pueden darnos un fallo
equivocado, en todos los casos, nuestro criterio es primordial
Muchas veces hemos oído decir o visto en la placa de identificación de un motor que tiene
X cantidad de centímetros cúbicos de cilindrada, pues bien, ésta es la suma de los
volúmenes barridos por los pistones de todos los cilindros. Podemos hacer este cálculo
multiplicando “pi” (3.1416) por diámetro al cuadrado del cilindro, por la carrera, dividido
entre cuatro:
𝜋 x D2 x S
4
Llamamos Cámara de Combustión al espacio muerto que hay entre el pistón en su punto
muerto superior (PMS) y la culata - Relación de Compresión a la cantidad de veces que el
pistón comprime el aire con respecto a la cámara de compresión – ejemplo: Si entre el
pistón en el PMS y la culata hay un (1) centímetro y la carrera es de catorce (14)
centímetros, se dice que la relación de compresión es quince (15). Los valores de relación
de compresión normales están entre doce (12) y veinte y dos (22). La siguiente es una
tabla para consultar cuando sea necesario. (Este tipo de información es mejor guardarlo
donde se pueda consultar).
r
t - ºc
p - bar
pr - bar
pt - bar
12
665
27
25 a 27
20
14
700
33
28 a 30
23
16
731
40
30 a 34
25
18
759
46
34 a 39
28
20
786
54
39 a 44
31
22
810
60
44 a 50
35
Tabla 1
11
Motores Diesel
r =
t =
p =
pr =
pt =
Relación de compresión
Temperatura de compresión en centígrados
Presión de compresión en bares
Presión de compresión real
Presión total límite admisible
La temperatura del aire de admisión debe estar en un mínimo de 20ºC
Funcionamiento del motor
Tenemos claro que según su ciclo de trabajo los motores se clasifican en de cuatro y de
dos tiempos, estudiemos su funcionamiento.
Motor de cuatro tiempos:
El pistón se encuentra en su punto muerto superior (PMS), la válvula de admisión está
completamente abierta y el pistón inicia la carrera hacia el punto muerto inferior (PMI), en
su recorrido ha ido formando un vacio que va llenando el aire a través de la válvula de
admisión abierta, en este momento la presión dentro del cilindro es de un (1) bar, que es
igual a un Kg por cm2 y su temperatura la del medio ambiente, en el PMI la válvula de
admisión se cierra de acuerdo con la orden transmitida por el árbol de levas – ha
terminado el primer tiempo: Admisión. (Ver figura 3).
Inyector de combustible
Válvula admisión
Pistón
Bloque
Biela
Carter
Cigüeñal
Figura 3
Con las dos válvulas cerradas el pistón inicia su carrera ascendente comprimiendo el aire
admitido en el ciclo de admisión y concecuentente, elevándole la temperatura, de ocho (8)
a doce (12) grados antes de llegar el pistón al PMS, empieza la inyección del combustible
finamente pulverizado y se prolonga hasta quince (15) o veinte y cinco (25) grados
después del PMS. Cuando se inicia la inyección, empieza la combustión y termina el
segundo tiempo: Compresión. (Ver figura 4).
12
Motores Diesel
Válvula admisión
Válvula escape
Bloque
Pistón
Biela
Carter
Cigüeñal
Figura 4
Generalmente la inyección dura entre veinte (20) y treinta y seis (36) grados, esta la
determina el constructor de acuerdo con los cálculos hechos para la máquina y es un
factor determinante en el buen funcionamiento del motor, el combustible se inflama en la
medida que va fluyendo y aumenta la presión progresivamente alcanzando valores de
ochenta (80) Kg por cm2 empujando el pistón hacia el PMI.
La combustión no ha terminado pero el pistón inicia su carrera descendente, movido por
la fuerza expansiva de los gases, que como dijimos es progresiva hasta finalizar la
inyección, esta carrera termina unos grados antes del PMI. Es el tercer tiempo: Expansión
o Trabajo. (Ver figura 5).
Inyector
Válvula admisión
Válvula escape
Pistón
Bloque
Biela
Carter
Cigüeñal
Figura 5
Con la válvula de escape abierta el pistón inicia su carrera ascendente empujando los
gases quemados al exterior a través de la válvula y por conducto del múltiple de escape,
al llegar el pistón al PMS la válvula se cierra. Finaliza el cuarto tiempo: Escape. (Figura 6).
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Motores Diesel
Válvula de admisión
Inyector
Válvula de escape
Bloque
Pistón
Biela
Carter
Cigüeñal
Figura 6
En los motores policilíndricos ésta operación se repite en cada uno de ellos pero en
tiempos diferentes, lo que quiere decir, que todos los pistones hacen el ciclo de trabajo en
dos vueltas del cigüeñal. Para repartir las cargas en el eje, los pistones se distribuyen
equitativamente en los trescientos sesenta (360) grados de la circunferencia, un motor de
dos cilindros tendrá los pistones cada ciento ochenta (180) grados, el de cuatro, cada
noventa (90) grados, el de seis cada sesenta (60) grados y así sucesivamente. Debemos
tener en cuenta también que en motores de cuatro cilindros o más tenemos pistones
sincrónicos, (Se mueven al mismo tiempo, pero en distinto ciclo de trabajo), por ejemplo:
en un motor de seis cilindros, cuando el pistón uno está en el PMS iniciando trabajo, el
cinco estará en el PMS para iniciar admisión. En la figura 7 podemos observar la
disposición de los pistones en un motor de seis cilindros, cada 120º dos pistones llegarán
al PMS, uno estará para iniciar trabajo y el otro para iniciar admisión.
Pistones 1 - 5
Pistones 6 – 2
Pistones 3 - 4
Figura 7
14
Motores Diesel
Motor de dos tiempos:
En el motor de dos tiempos se simplifica, tanto la máquina como su funcionamiento, aquí
se eliminan las válvulas de admisión y escape, estas son reemplazadas por orificios
practicados en el cilindro al finalizar el PMI, llamadas “Lumbreras”, este tipo de motor
realiza los cuatro ciclos del trabajo en dos carreras del pistón, es decir, en una vuelta del
cigüeñal, más adelante podremos ver variantes de este motor en lo que respecta a las
válvulas en la culata, ahora veamos el motor básico:
El pistón se encuentra en el PMI, las lumbreras de admisión y escape están abiertas,
veamos la figura 8:
Inyector
Bloque
Cilindro
Lumbreras
Escape
Lumbreras
Admisión
Pistón
Biela
Figura 8
En este momento el cilindro está lleno de aire que entró por las lumbreras a través del
múltiple, inicia su movimiento ascendente y cierra las lumbreras, es el primer ciclo:
Admisión.
Continúa su movimiento comprimiendo el aire y aumentándole la temperatura, faltando
unos grados para llegar al PMS (igual al de cuatro tiempos), se inicia la inyección, es el
segundo ciclo: Compresión - va media vuelta del cigüeñal.
Por la acción de la expansión de los gases el pistón inicia su carrera descendente en el
ciclo de expansión hasta faltar pocos grados para el PMI cuando abre las lumbreras de
escape, permitiendo la salida de los gases y finalizando así el ciclo de Expansión. Para
permitir un mejor barrido de los gases de escape, en los grados faltantes para el PMI se
abren las lumbreras de admisión, que por acción del vacío formado por la salida de los
gases los empuja hacia la salida, garantizando así la limpieza del aire de admisión.
15
Motores Diesel
Finaliza el ciclo de Escape. El cigüeñal ha dado una vuelta completa y el motor cumplió su
ciclo de trabajo.
Para un mejor resultado en la admisión de aire y el barrido de los gases, estos motores
vienen dotados de un soplador mecánico de aire de baja presión.
Diagramas representativos
Para representar las variaciones de presión y volumen de un ciclo se utiliza un diagrama
en el que la presión se indica verticalmente y los volúmenes horizontalmente, veamos el
diagrama No. 1
33
22
Presión
Volumen
10
5
1
4
3
2
1
Carrera
Total
¾
½
¼
Diagrama 1
Este diagrama nos muestra lo que sería el ciclo de compresión teórico de un motor de
combustión interna. La carrera está representada horizontalmente en la base del
diagrama, cuando el pistón ha recorrido ¼ de su carrera la presión será de cinco (5)
bares, cuando el pistón comprima hasta la mitad de su carrera la presión será de diez (10)
bares, cuando el recorrido sea de ¾ la presión sube a veintidós (22) bares y en el PMS
será treintaitrés (33) bares.
Es importante saber que este sería el ciclo teórico, pues en la práctica estos valores no
son exactos, se presentan algunas diferencias por factores tales como rozamientos,
pequeñas fugas, calidad del combustible, etc. Para medir el ciclo real se utiliza una
herramienta especial que mide la presión dentro del cilindro, mientras más se acerquen
los valores reales a los valores teóricos, mejor será la condición del motor.
16
Motores Diesel
Diagramas de distribución
Todos los mecanismos que regulan la entrada y salida de gases del cilindro, reciben el
nombre de Distribución y se representan por medio de gráficos, en los diagramas 2 y 3 las
carreras del pistón se representan en forma de semicírculos y cada uno de ellos son 180º
del giro d cigüeñal – en el No. 2 vamos a representar el gráfico de distribución de un
motor de cuatro tiempos:
PMS
8
5
4
1
2
3
6
7
PMI
Diagrama 2
Tenemos que el primer tiempo es el de Admisión y está representado por el semicírculo 12, la válvula de admisión está abierta en 1 que es el PMS y se cierra en el punto 2 que es
el PMI – en ese momento se inicia la carrera de Compresión representada por el
semicírculo 3-4, las dos válvulas están cerradas, al final de la carrera (en el 4) se inicia la
inyección y combustión la que se representa con la línea punteada – continúa la tercera
carrera, la de Expansión que viene siendo el semicírculo 5-6 con las dos válvulas
cerradas, al final, en el PMI se abre la válvula de escape terminando esta carrera e
iniciando la cuarta, Escape, representada con el semicírculo 7-8, al llegar el pistón al PMS
se cierra la válvula de escape finalizando el ciclo de trabajo y quedando listo para iniciar
uno nuevo.
Diagrama de distribución de un motor de dos tiempos
PMS
3
2
1
4
PMI
Diagrama 3
17
Motores Diesel
El pistón en el PMI se encuentra lleno de aire a la presión atmosférica y sube en la carrera
de Compresión al PMS, línea 1-2, faltando de 8 a 10 grados para llegar a ese punto se
inicia la inyección y combustión del diesel, representada por la línea punteada – el pistón
inicia la carrera de expansión hasta abrir las lumbreras para el escape de los gases,
faltando unos grados para llegar al PMI se abren las lumbreras de admisión para facilitar
el barrido de los gases con el aire puro que entra, línea 3 al 4. Finaliza el ciclo de trabajo y
queda listo para iniciar uno nuevo.
Ciclo real de trabajo
Como lo indica su nombre Ciclo Real es el que señala las condiciones efectivas de trabajo
en un motor, difiere del ciclo teórico por varias causas:
Pérdida de calor:
El calor generado al interior del cilindro por la compresión se dice en física que es
adiabático, es decir, no se comunica con elementos del exterior, pero el cilindro es
refrigerado externamente para conseguir un rango de temperatura óptimo para el
funcionamiento del pistón, un poco del calor del fluido se transmite a las paredes de este y
las líneas de expansión y compresión no son adiabáticas, esto ocasiona una pérdida de
calor que repercute en el trabajo útil del motor.
Válvulas de admisión y escape:
En el ciclo real las válvulas no abren o cierran en el PMS ó PMI, estos tiempos se han
variado para mejorar el movimiento de gases en la admisión, expansión y escape.
Combustión:
La combustión no se realiza instantáneamente al entrar el combustible, primero debe
adquirir temperatura, por eso la inyección se adelanta un poco con respecto al PMS para
compensar la demora en la iniciación de la combustión, con la consecuencia de pérdida
de trabajo útil que esto representa.
Admisión y escape:
El aire y los gases de escape al entrar o salir tienen pérdidas por rozamiento con las
paredes de los múltiples, filtros, silenciadores que tambien producen perdidas en el
rendimiento de la máquina.
Cotas de reglaje de la distribución:
Entre más se acerquen los valores del ciclo real a los del ciclo teórico, mejor será el
rendimiento del motor, para lograrlo se han hecho variaciones en la apertura y cierre de
las válvulas y en el adelanto de la inyección, estas modificaciones reciben el nombre de
Cotas de Reglaje de la Distribución, son fijadas por el fabricante de la máquina de
acuerdo con los cálculos hechos para esto y son invariables con la excepción de algunos
motores especiales que traen sistemas de variación de reglajes. Veamos estas
variaciones:
18
Motores Diesel
Adelanto de apertura de las válvulas de admisión (AAA)
Cuando el pistón está en la carrera de escape, antes de llegar al PMS se inicia la apertura
de la válvula de admisión, así, cuando se inicia el descenso del pistón y por consiguiente
la admisión de aire, la válvula está completamente abierta eliminando el estrangulamiento
en el flujo.
Retraso en el cierre de la válvula de admisión (RCA)
Cuando el pistón llega al PMI el aire sigue entrando al cilindro aunque el pistón empiece a
subir, debido a la inercia, por lo que se ha retrasado un poco el cierre de la válvula hasta
unos grados después del PMI para aprovechar esto.
Adelanto de la inyección (AI)
Como la combustión es progresiva de acuerdo a la inyección del combustible, se adelanta
un poco el inicio de esta para que al final de la combustión, el pistón en su carrera de
trabajo, aun esté cerca del PMS.
Adelanto de la apertura de la válvula de escape (AAE)
Adelantando unos grados la apertura de la válvula se baja la presión interna y cuando se
inicie el escape la válvula esté completamente abierta evitando así el estrangulamiento
del flujo de salida de gases.
Retraso en el cierre de la válvula de escape (RCE)
La alta velocidad del escape provoca una succión que es aprovechado por el aire de
admisión a través de la válvula abierta (recordemos que se adelanto la apertura de esta
válvula), para un mejor barrido de los gases - este momento de las dos válvulas abiertas
se conoce como Cruce de Válvulas, tambien llamado Empalme.
La siguiente es una tabla con los valores más usuales en cotas de reglaje de distribución:
Tipo
Motor lento
Motor rápido
AAA
10º - 20º
10º - 30º
RCA
30º - 40º
40º - 60º
AAE
35º - 50º
40º - 60º
RCE
0º - 10º
5º - 30º
AI
0º - 15º
10º - 40º
Tabla 2
En el motor diesel la cantidad de aire que alimenta el cilindro es prácticamente de presión
y volumen constante en cada régimen de giro, si se quiere cambiar la energía introducida
en el cilindro (velocidad de giro), se debe hacer variando la cantidad de combustible
inyectado – por lo tanto deducimos que la cantidad de aire y combustible introducidos al
cilindro tienen una relación estrecha y el rendimiento del motor depende directamente de
esa relación.
En un motor sobrealimentado (con turbo), se mete al cilindro una mayor cantidad de aire,
lo que se traduce en una mejor combustión, menos contaminación por gases de escape,
aumento de la potencia, es decir, mejor rendimiento general.
19
Motores Diesel
Otras consideraciones para el motor de dos tiempos
En el estudio hecho anteriormente de este motor anotamos que había variantes, estas se
han producido para mejorar el rendimiento, especialmente en lo que respecta a la
contaminación ambiental que es su mayor problema y se constituye en una limitante para
una mayor utilización de este equipo. La siguiente sucesión de figuras veremos los
cambios más importantes.
Culata
Inyector
Bloque
Lumbreras
Cilindro
Escape de gases
Admisión de aire
Pistón
Biela
Figura 9
Como podemos ver el aire entra por las lumbreras de admisión, antes fue compresionado
por el pistón en el cárter del motor cuando este iba para el PMI, entrando con alguna
fuerza al cilindro, hace un barrido por este y sale por las lumbreras de escape a la
atmósfera, el barrido de los gases no era efectivo por lo que se adicionó un compresor
mecánico (en Inglés blower) movido por la misma máquina, para que metiera el aire con
un poco de presión y dándole al pistón una forma que obligara al flujo en una dirección
mejorando el barrido. (figura 10).
Compresor mecánico
Escape de gases
Admisión de aire
Figura 10
Para optimizar el trabajo de esta máquina se adicionaron válvulas de escape en la culata
que abren al mismo tiempo que las lumbreras garantizando, ahora sí, un buen barrido de
los gases y un aire para comprimir limpio, veamos la figura 11:
20
Motores Diesel
Escape a la atmósfera a
través de las válvulas
Admisión de aire
Figura 11
Pueden traer una, dos o más válvulas, de acuerdo con los requerimientos del constructor.
Tambien se encuentran motores turboalimentados, que mejoran notablemente la
contaminación ambiental que es el mayor problema del motor de dos tiempos. También
los equipos electrónicos adicionados a los motores actuales han contribuido a minimizar
este problema. Los encontramos frecuentemente en motocicletas de bajo cilindraje,
grandes plantas generadoras, en ferrocarriles y embarcaciones navales, la marca de
motor de este tipo más difundida hoy es la DETROIT DIESEL de la G.M.
Motor Semi-diesel
Ha habido otras variantes del motor alternativo, la principal por su número de unidades
fabricadas fue la Semi-diesel o Cabeza Caliente.
Este motor esta en desuso y absolutamente descontinuado, pero 150 años después de
haber salido al mercado aún se puede ver uno que otro trabajando, como sea, me parece
conveniente que conozcamos su funcionamiento.
Se necesitó de un motor pequeño y de bajo costo de funcionamiento, el motor de nafta
era muy costoso, el diesel demasiado grande, se pensó en un motor que funcionase
según el ciclo del diesel, pero con bajas presiones (10 o 20 kg/cm cuadrado) pues solo se
requería de muy poco caballaje, el inconveniente era la ignición, con tan poca temperatura
de compresión esta no sería espontánea, para solucionar el problema se hizo que una
parte de la culata estuviera siempre caliente, para el arranque esta parte se calentaba con
un agente externo (lámpara, soplete etc.), el combustible del inyector de estrellaba con
esa parte y se incendiaba inmediatamente, después la misma temperatura del trabajo la
mantenía, este motor funcionaba de acuerdo al ciclo de dos tiempos. Veamos la figura 12.
21
Motores Diesel
Parte caliente de culata
Inyector
Culata
Cámara de compresión
Pistón
Lumbreras
Cilindro
Biela
Cigüeñal
Figura 12
Motor Wankel
Copia del siguiente enlace: http://www.naikontuning.com/articulos/motor-wankel/
“Es un motor alternativo; en el mismo volumen (cilindro) se efectúan sucesivamente 4
diferentes trabajos - admisión, compresión, combustión y escape. En un motor Wankel se
desarrollan los mismos 4 tiempos pero en lugares distintos de la carcasa o bloque; es
decir, viene a ser como tener un cilindro dedicado a cada uno de los tiempos, con el
pistón moviéndose continuamente de uno a otro. Más concretamente, el cilindro es una
cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra un pistón triangular que realiza un
giro de centro variable. Este pistón comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal que se
encuentra en su interior, y que gira ya con un centro único.
Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada por la combustión
de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presión está contenida en
la cámara formada por una parte del recinto y sellada por uno de los lados del rotor
triangular, que en este tipo de motores reemplaza a los pistones.
El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto con el
alojamiento, delimitando así tres compartimentos separados de mezcla. A medida que el
rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los 3 volúmenes se expanden y contraen
alternativamente; es esta expansión-contracción la que succiona el aire y el combustible
hacia el motor, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y la expele hacia el
escape.
Ventajas:
Menos piezas móviles: el motor Wankel tiene menos piezas móviles que un motor
alternativo de 4 tiempos, tan solo 4 piezas; bloque, rotor (que a su vez está formado por
segmentos y regletas), árbol motriz y sistema de refrigeración/engrase (similar a los que
montan los motores de pistón). Esto redunda en una mayor fiabilidad.
Suavidad de marcha: todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo
sentido, en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que está sometido
un pistón. Están balanceados internamente con contrapesos giratorios para suprimir
cualquier vibración. Incluso la entrega de potencia se desarrolla en forma más progresiva,
22
Motores Diesel
dado que cada etapa de combustión dura 90° de giro del rotor y a su vez como cada
vuelta del rotor representa 3 vueltas del eje, cada combustión dura 270° de giro del eje, es
decir, 3/4 de cada vuelta; compárenlo con un motor monocilíndrico, donde cada
combustión transcurre durante 180° de cada 2 revoluciones, o sea 1/4 de cada vuelta del
cigüeñal.
Menor velocidad de rotación: dado que los rotores giran a 1/3 de la velocidad del eje, las
piezas principales del motor se mueven más lentamente que las de un motor
convencional, aumentando la fiabilidad.
Menores vibraciones: dado que las inercias internas del motor son muy pequeñas (no hay
bielas, ni volante de inercia, ni recorrido de pistones), solo las pequeñas vibraciones en la
excéntrica se ven manifestadas.
Desventajas:
Emisiones: es más complicado (aunque no imposible) ajustarse a las normas de
emisiones contaminantes.
Costos de mantenimiento: al no estar tan difundido, su mantenimiento resulta costoso.
Consumo: la eficiencia termodinámica (relación consumo-potencia) se ve reducida por la
forma alargada de las cámaras de combustión y la baja relación de compresión.
Difícil estanqueidad: resulta muy difícil aislar cada una de las 3 secciones del cilindro en
rotación, que deben ser impermeables unas de otras para un buen funcionamiento.
Además se hace necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada 6 años
aproximadamente, por su fuerte desgaste.
Sincronización: la sincronización de los distintos componentes del motor debe ser muy
buena para evitar que la explosión de la mezcla se inicie antes de que el pistón rotativo se
encuentre en la posición adecuada. Si esto no ocurre, la ignición empujará en sentido
contrario al deseado, pudiendo dañar el motor.
Desgaste: debido a la gran fricción entre la pansa de pagot y el pistón de weber se
produce un desgaste que hace que los gases se mezclen con los líquidos”.
La siguiente figura 13 es un plano de un motor Wankel de dos rotores
Figura 13
23
Motores Diesel
Equipos complementarios
Los motores son complementados con equipos auxiliares, ya mencionados al iniciar
nuestro estudio, ellos dan el movimiento inicial para el arranque, mantienen la
temperatura de trabajo, evitan el desgaste por fricción, nos indican el estado actual de la
máquina etc., veamos:
Bomba de Agua de Enfriamiento.
Por el interior del bloque hay pasajes por donde circula agua alrededor de los cilindros,
culata y todos las partes en contacto con altas temperaturas, esa agua está destinada a
mantener una temperatura determinada de trabajo, para esto debemos mantener el
liquido refrigerante por debajo del punto de ebullición, que en condiciones naturales es de
100ºC, para hacerla circular hay una bomba centrifuga que la succiona del bloque, la pasa
a un enfriador que puede utilizar aire para este fin (radiador) o puede utilizar agua como
en instalaciones navales (intercambiadores de calor), hay equipos pequeños,
especialmente en el campo, que no tienen una bomba, ellos utilizan la tendencia del
líquido a subir cuando aumenta la temperatura y la pasan a unos paneles de donde cae
por gravedad a un estanque para iniciar otro ciclo, más adelante veremos con un poco de
detalles los sistemas de enfriamiento.
Termostato.
El motor debe funcionar a una temperatura determinada entre los 70ºC y 95ºC, en ese
rango se considera esta la mejor opción de trabajo, más adelante veremos las
consecuencias de una mayor o menor temperatura, para mantenerla hay un dispositivo, el
Termostato, que de acuerdo con la temperatura del agua le abre el paso para el enfriador
si esta alta o lo cierra y la pone a recircular a través del bloque en caso de estar baja,
actúa mediante un muelle que se mueve por expansión cuando se calienta, abriendo o
cerrando una válvula en el circuito.
Bomba de Transferencia de Combustible
Es la encargada de succionar el combustible del depósito y llevarlo a la bomba de
Inyección elevándole un poco la presión, es comúnmente movida por el árbol de levas,
puede ser de piñones (rotativa), puede ser de diafragma (alternativa), tambien podría ser
eléctrica, independiente del motor (autónoma)
Bomba de Inyección de Combustible
Tiene tres finalidades:
1. Eleva la presión del combustible
2. Lo dosifica
3. Lo entrega en un momento determinado al inyector correspondiente
Es comúnmente movida por el tren de piñones, puede ser en línea con árbol de levas
propio (APD) – puede ser rotativa - puede ser individual (Una bomba por cada inyector) o
puede ser Inyector Unitario, comúnmente llamado Inyector Bomba (UIS), que es movido
por el árbol de levas. La bomba en línea consta de un émbolo con movimiento
semirotativo, tiene una canal en espiral que coincide con la entrada del líquido y de
acuerdo con la posición, se determina la cantidad de combustible al inyector, este émbolo
24
Motores Diesel
es movido por un eje estriado al que llamamos cremallera y es puesto en determinada
posición a voluntad del operador para regular la velocidad de giro, el eje de la bomba
tiene levas que mueven alternativamente el émbolo para lograr la impulsión del
combustible. En la figura 13 veremos un plano de los componentes de esta bomba.
Figura 13
La bomba rotativa fue desarrollada para atender el requerimiento de los motores de alta
velocidad de giro, tiene sobre las bombas lineales, la ventaja de un menor peso, menor
volumen, igual caudal suministrado a cada inyector. Trae un solo pistón axial que entrega
al inyector al pasar por la descarga. Podemos observarlo en la figura 14.
Figura 14
La bomba individual no tiene árbol de levas propio es accionada por el árbol del motor
directamente y su funcionamiento es igual al de cada una de las bombas de la lineal.
El inyector bomba (UIS, por sus siglas en Ingles Unit Inyector System) fue creada para la
inyección directa, como no tiene tuberías de alta presión se pueden alcanzar presiones de
inyección más elevadas que las demás bombas con lo que se logra un mejor control
sobre la emisión de gases contaminantes. Figura 15.
Figura 15
25
Motores Diesel
Inyector de combustible
Es el encargado de recibir el combustible entregado por la bomba e inyectarlo dentro del
cilindro, consta básicamente de un pistón obligado por un resorte a una determinada
presión que debe ser vencida por la bomba, cuando esto sucede el combustible sale
pulverizado por una tobera al final del pistón y entra al cilindro. En el caso del inyector
bomba, como lo indica su nombre, la bomba está incorporada en el inyector y en el árbol
de levas hay una camón adicional para moverlo. Figura 16.
Figura 16
Sistemas de arranque
Los motores necesitan de un giro inicial para arrancar que se le puede proporcionar
manualmente, con motor eléctrico, motor neumático, motor hidráulico o con presión de
aire comprimido ejercida directamente sobre los pistones, veamos:
Arranque manual
Cosiste en una palanca que se introduce en una muesca practicada en el cigüeñal y
haciéndola girar en el sentido de la rotación del motor hasta que se dé la primera
combustión, el impulso se puede dar con la mano, como se ve en la figura 17 o con el pié
como sucede con las motocicletas donde el engrane se hace por piñones, también puede
ser con una cuerda enrollada a una polea del motor o si es un vehículo, empujándolo
engranado para hacer girar el motor
Figura 17
Arranque con motor eléctrico
Es el más utilizado actualmente por práctico fácil de instalar y bajo precio, tiene una parte
común con otros equipos de arranque que es el piñón de arrastre, consiste de un eje con
estrías helicoidales por donde se desliza un piñón de dientes rectos con paso igual al
piñón del volante (cremallera) con el cual engrana arrastrándolo hasta conseguir el
encendido, al retirar la corriente, la mayor velocidad del motor de combustión bota el
piñón a su punto de partida. (Figuras 18 y 19).
26
Motores Diesel
Figura 18
Figura 19
Estos motores están compuestos por bobinas que al recibir una corriente eléctrica (6, 12 o
24 Voltios) forma un campo magnético que desplaza un rotor hasta hacer engranar el
piñón de arrastre con la cremallera.
Arranque con motor neumático
El sistema de engrane es igual al del eléctrico y el sistema impulsor es por un rotor que
gira impulsado por aire dentro de una carcasa excéntrica. El rotor puede ser de paletas,
(figura 20) o de piñones (figura 21).
Figura 20
Figura 21
En este sistema es necesario tener un compresor de aire y almacenar este en botellas a
la presión que requiera el motor de arranque, la presión de trabajo más usual es de 7 bar
y la presión de almacenamiento puede estar en 20 bar, su velocidad de giro oscila entre
2.000 y 20.000 RPM en vacío, el aire debe ser limpio y con lubricante en suspensión.
Arranque con motor hidráulico
Es de características bastante parecidas al neumático pero trabaja reemplazando el aire
por aceite hidráulico suministrado por una bomba que puede ser manual o eléctrica, tiene
una tubería de retorno del aceite usado al tanque para un nuevo ciclo de trabajo.
Sistema de arranque neumático
Se usa en las grandes instalaciones, especialmente en el ámbito naval, estos equipos de
gran potencia requieren un arranque de alto poder, éste, además es práctico, sencillo y
económico, se trata de introducir aire directamente a varios cilindros en el inicio de la
carrera de trabajo para impulsar el motor y así lograr la combustión en los otros cilindros;
para esto el sistema debe tener un compresor de aire, botella de almacenamiento y en la
culata, una válvula para la entrada de aire al cilindro, que es regulada por un distribuidor
sincronizado con el árbol de levas, esta válvula en el cilindro únicamente trabaja en el
27
Motores Diesel
inicio y durante la operación del motor permanece inactiva, este sistema normalmente
activa un mecanismo de prelubricación antes de ordenar la apertura de la válvula de
arranque, en la figura 22 vemos un plano típico de la instalación
Válvulas de
arranque
Aire de arranque
Electroválvula
Cilindros
Aire de mando
Distribuidor
Aire de alimentación
Botella de
almacenamiento
Válvula de bloqueo
Figura 22
Sistema de lubricación
En teoría ninguna pieza del motor roza directamente con otra, entre ellas debe haber una
película de aceite lubricante de una viscosidad recomendada por el fabricante, lo forma
una serie de conductos que comunican las partes en movimiento por donde circula el
aceite limpio que se encuentra en el cárter mandado por una bomba que veremos en la
sección siguiente, tenemos dos sistemas principales:
Sistema de lubricación por salpicadura o chapoteo
No tiene bomba, en los puños del cigüeñal hay unas pequeñas palas que recogen aceite
al pasar y lo tiran en las partes a lubricar, este sistema se usa poco por su poca eficiencia,
podemos encontrarlo en motores de poca potencia y algunas motocicletas de dos
tiempos.
Sistema de lubricación a presión
Es el más usado por su efectividad, el aceite es obligado a través de los conductos por
una bomba impulsada por el cigüeñal, este regresa al cárter por gravedad para iniciar un
ciclo nuevo. (Figura 23)
Eje de balancines
Manómetro
Regulador
Bomba de aceite
Filtro
Figura 23
28
Motores Diesel
Sistema de cárter seco
Este sistema lo encontramos en motores de aviación, de competición y en instalaciones
navales, son motores que continuamente cambian de posición por lo que el aceite no se
mantiene en el mismo lugar, peligrando así que la succión quede en el aire, consta de un
depósito aparte para el aceite de donde es extraído por la bomba principal y enviado a
sus sitios de trabajo, al caer por gravedad es recogido por la bomba de retorno del aceite
y enviado al depósito para un nuevo ciclo. La figura 24 es un plano típico, en instalaciones
navales el depósito normalmente va separado de la máquina y oculto a la vista en la
sentina, (Un espacio entre la cubierta del cuarto de máquinas y el casco, en ella se
depositan los residuos de agua, aceites y combustibles que inevitablemente se producen,
para ser tratados y luego eliminados).
Depósito
Bomba principal
Bomba de retorno
Figura 24
Bomba de lubricación
Como dijimos antes es la encargada de enviar a presión el aceite de lubricación a través
del sistema, succiona del cárter a través de un colador, lo envía a un regulador de
presión, pasa a un filtro y de allí al sistema de conductos. Las más usuales son:
Bomba de engranajes
Tiene dos piñones, uno es impulsado por el Cigüeñal y va acoplado al otro piñón al que le
transmite el movimiento, succiona directamente del cárter. (Figura 25).
Succión
Descarga
Figura 25
Bomba de lóbulos
Es impulsada por el árbol de levas, tiene un rotor dentado que va acoplado a un
engranaje, estos dientes impulsan un rodete excéntrico dentro de la carcasa, de igual
forma que la de piñones, succiona del cárter. (Figura 26).
29
Motores Diesel
Piñón del rotor
Carcasa
Rodete
Rotor
Figura 26
Válvula reguladora de presión
Estas bombas de lubricación son de desplazamiento positivo, lo que quiere decir que
siempre debe tener una descarga, por otra parte, son de una alta presión de bombeo y la
del sistema determinada por el fabricante es menor, para regularla se instala una
válvula situada comúnmente en la misma bomba, que se dispara a la presión requerida,
consta de un resorte que obliga a un pistón, puede ser cilíndrico o de bola, cuando la
presión en el circuito excede la estipulada para el trabajo se dispara retornando al cárter,
aliviando así la presión. Podemos aumentar la presión adicionando galgas al resorte en el
tornillo de regulación. (Figura 27)
Descarga al sistema
Succión
Tornillo de regulación
Resorte
Exceso de presión al cárter
Figura 27
Cigüeñal
La lubricación del cigüeñal merece capítulo aparte. La presión de aceite llega a los
cojinetes de bancada, de allí pasa por unos ductos practicados en ese muñón que llegan
al de biela, estos ductos están representados en color rojo en la figura 28.
Figura 28
30
Motores Diesel
Turbo-alimentador
El objetivo de este equipo es sobrealimentar de aire puro a los cilindros con el fin de
aumentar el rendimiento del motor, primero veamos un esquema de él en la figura 29.
Figura 29
Como podemos ver tiene dos secciones, una la parte de la turbina, los gases de escape
del motor mueven los álabes de la turbina y hacen girar el rotor, que en el otro extremo
tiene la rueda con aspas de un compresor el cual succiona aire de la atmosfera y la
introduce a presión al múltiple de admisión que alimenta los cilindros con aire puro. Este
equipo cambia los reglajes, (la inyección se adelanta un poco, las válvulas hay que
acondicionarlas al mayor flujo de aire) aumenta la potencia, disminuye la contaminación
ambiental y el consumo de combustible; la lubricación se efectúa con el mismo sistema y
presión del motor, debemos tener especial cuidado con esta lubricación, pues un mal sello
nos ocasiona humo y pérdida de potencia. Los motores equipados con turbo se llaman
“sobrealimentados”, los que no lo tienen se les dice de “aspiración natural”.
Amortiguador de vibraciones (Damper)
En un motor se presentan dos clases de vibración, la lineal, producida por el movimiento
axial del cigüeñal y la torsional causada por las carreras de trabajo, estas vibraciones no
se pueden eliminar, pero si reducir a niveles permisibles, para eso contamos con un rueda
en el extremo opuesto al volante de inercia y su objetivo es crear una fuerza igual y
contraria a la producida por el ciclo de trabajo. Los hay de dos clases, el de goma, que
utiliza como agente amortiguador el caucho y el otro, más moderno y eficaz, el viscoso
que consta de una corona que gira libremente dentro de una carcasa fijada al cigüeñal y
suspendida en una sustancia viscosa (generalmente silicona) cuya tendencia es oponerse
a los cambios de velocidad contrarrestando la vibración torsional. Los cambios de par son
absorbidos por el agente amortiguador y disipados en forma de calor. Una forma de
comprobar el estado del dámper es verificando que su temperatura no sea mayor que la
del resto de las piezas alrededor, también comprobando que las líneas grabadas en el
dámper de goma estén alineadas o que en el viscoso no haya escape del liquido.
31
Motores Diesel
Otros equipos auxiliares
Alternador
Es una máquina que aprovecha el movimiento mecánico de un rotor para producir energía
eléctrica del tipo corriente alterna que al pasar por unos rectificadores y reguladores la
convierte en corriente continua y sirve para alimentar los circuitos eléctricos de un motor
además de mantener cargado el o los acumuladores de corriente. La figura 30 nos indica
el diagrama del circuito y la figura 31 el corte más común de este equipo.
Figura 30
Figura 31
Termostato
Es un dispositivo en el circuito de enfriamiento que regula el paso del refrigerante en
función de la temperatura de este, hay en el mercado varios tipos, el más usado en
nuestro medio es el de parafina que consiste en un muelle-cápsula lleno de parafina que
se expande con la temperatura y abre el asiento de una válvula permitiendo el paso del
refrigerante, al bajar la temperatura, un resorte lo regresa a su posición. Se proporcionan
en varios rangos de trabajo de acuerdo a la necesidad. Veamos la figura 32:
Figura 32
32
Motores Diesel
Este dispositivo merece mención especial en virtud de la mala costumbre en algunos
mecánicos de eliminarlo para obligar el flujo del refrigerante al radiador y bajar así la
temperatura de trabajo del motor, práctica funesta. La máquina necesita de una
temperatura de trabajo mínima y una máxima, en este rango se garantiza el buen
desempeño del equipo, si trabaja frio se llenará rápidamente de carbón por combustión
deficiente y su desgaste es acelerado, si trabaja caliente la dilatación del material será
excesiva con peligro de agarrotamiento o deformación del material, cuando el motor
arranca inicialmente lo hace frio y una de las funciones esenciales del termostato es subir
rápidamente la temperatura al rango ideal. Ya se dijo antes que abre o cierra el paso al
radiador para enfriar o al bloque para recircular.
Manómetros
Son aparatos para medir la presión de un fluido (líquido o gaseoso) dentro de un
dispositivo cualquiera, comparándola con la atmosférica, cuando la presión es menor a la
atmosférica se llama Vacuometro, hay de varios tipos, el usual en nuestro medio es el
metálico que consiste de un tubo metálico en espiral que al recibir la presión que se
requiere medir trata de enderezar y mueve una aguja sobre un dial con una escala ya
calculada. En la figura 33 tenemos un corte típico:
Tubo metálico
Aguja indicadora
Entrada de presión
Figura 33
Tacómetros
Mide la velocidad de giro de un eje, puede ser el cigüeñal o árbol de levas, da la medida
en revoluciones por minuto (RPM), los hay de dos tipos en mecánica:
Mecánicos, movidos por un cable de acero que va del eje a medir al aparato - o eléctricos,
que reciben una señal eléctrica proporcionada por un sensor instalado en el motor.
Termómetros
Miden la temperatura en varios sectores, por ejemplo el refrigerante, el aire de trabajo, el
combustible etc., cuando se miden temperaturas mayores se les llama Pirómetros, por
ejemplo gases de escape, temperatura dentro del cilindro, etc., se da en grados
Centígrados o grados Fahrenheit, en algunas ocasiones debemos hacer la conversión al
sistema que estemos acostumbrados a trabajar, estas son las fórmulas:
Fahrenheit a Centígrados:
Fº – 32
1.8
Centígrados a Fahrenheit:
Cº x 1.8 + 32
33
Motores Diesel
Armado del motor
Todas las piezas de un motor están diseñadas para acoplar perfectamente con otra y
cumplir así un cometido, en la culata tenemos las válvulas de admisión y escape o escape
solamente, sellan perfectamente en un asiento removible o fijo en la cara inferior de la
culata que comunica con el ducto de admisión de aire de alimentación o con el de salida
de los gases de la combustión, antes de montarlas debemos pulir ese asiento y
cerciorarnos de que este sellando perfectamente, la siguiente figura con el No. 34 nos la
representa, en la figura 35 esta armada y lista para trabajar.
Plato
Balancín
Eje de
balancines
Resorte
Guía
Impulsor
Válvula
Asiento
Ducto
Figura 34
Figura 35
En la culata esta insertado un buje perfectamente alineado con el asiento y sobre el ducto,
por este buje llamado Guía se desplaza alternativamente la válvula, lleva en la parte
superior uno o más resortes para mantenerla cerrada permanentemente, esos resortes
van asegurados con un plato que tiene unos retenedores encajando en una muesca de la
parte superior del vástago de la válvula, cuando el árbol de levas levanta la varilla
impulsora esta acciona el balancín que pivotea sobre su eje y a su vez golpea la válvula
abriéndola del asiento y permitiendo la salida o entrada del fluido,- en el punto de contacto
de válvula y balancín hay una luz que debe ser calibrada según lo calculado por el
fabricante para efectos de dilatación del material. Tanto los asientos de válvulas y las
válvulas son rectificables o removibles, lo mismo las guías, para remover las válvulas es
necesario comprimir el o los resortes y soltar los retenedores, hay una herramienta en
forma de prensa que apoya la base en la parte baja de la válvula y el otro extremo en el
plato y para las guías se usan extractores especiales de acuerdo con la medida de la
guía, siempre empujando del lado de ducto hacia afuera. En algunos motores el árbol de
levas está instalado en la culata, en el gráfico 35 tenemos un motor con el árbol instalado
en el bloque. El lubricante que trabaja en este sector cae por gravedad al cárter por los
ductos de las varillas impulsoras, pasando por el sigue-levas, que es un buzo con un
rodete sobre el camón de leva y donde va alojado el impulsor. (Figura 36).
Figura 36
34
Motores Diesel
El árbol de levas es un eje parecido al cigüeñal, que tiene tantas levas (camones) como
conjuntos de válvulas de admisión, escape o inyectores tenga el motor, también podemos
encontrar una leva o un piñón para una bomba u otro equipo, puede encontrarse instalado
en el bloque o en la culata, apoyado en bujes, casquetes seccionados o directamente
sobre el bloque, tanto estos casquetes y levas sufren desgaste por el trabajo, hay que
incluirlos en la lista de revisables pues introducen ruidos, humos y funcionamiento errático
del motor, porque con el desgaste varían un poco los reglajes. (Figura 37).
Figura 37
El cigüeñal es la pieza que soporta todos los apoyos en un motor, se trata de un eje con
codos excéntricos que sirven de apoyo a las bielas y convierten su movimiento alternativo
en rotativo, es fabricado en aleaciones de acero capaces de resistir las fuertes presiones
a las que es sometido, está perfectamente balanceado con contrapesos estratégicamente
distribuidos, los apoyos de bancada forman una línea recta, no así los de biela que son
excéntricos y van repartidos en los 360º de acuerdo con la cantidad de pistones que tenga
el motor, en los motores lineales es común tener un apoyo de bancada entre cada apoyo
de biela, así tendremos que un motor de cuatro cilindros tendrá cinco bancadas, en los
motores en “V” normalmente dos bielas van en un apoyo, cuando estos muñones sufren
daño o desgaste , el fabricante da un margen de rectificación y suministra los repuestos
sobre-medida, a pesar de su robustez, el cigüeñal es muy delicado y susceptible de
ovalarse en sus muñones o sufrir deflexiones (torceduras), para el almacenaje es
preferible que se haga en posición vertical o con bases niveladas en los muñones de
bancada, en los motores pequeños y medianos va anclado al bloque, en instalaciones
grandes va al cárter, cada soporte (biela-bancada) tiene un juego radial que debemos
respetar al hacer el montaje, para esto tenemos que medir la tolerancia entre el muñón y
el rodamiento (casquete, cojinete), los valores los suministra el fabricante, estos están
calculados teniendo en cuenta la dilatación por temperatura y el espacio dejado al
lubricante, de igual manera se debe tener en cuenta el juego axial con la misma finalidad,
para eso tenemos casquetes de empuje que van contra las caras verticales de los
muñones (alma), la tolerancia se debe medir con el cigüeñal apretado al valor indicado,
cuando esta pieza es rectificada debemos tener en cuenta que se le respete el filete (radio
entre el muñón y el alma) pues la falta del filete o uno muy pequeño implicará que esa
área soporte un esfuerzo mayor que la del resto, pudiendo ocasionar la rotura de la pieza.
En la figura 38 vemos un cigüeñal y en la 39 los filetes o radios.
35
Motores Diesel
Radios
Contrapesos
Muñón de biela
Alma
Radios
Muñón de bancada
Figura 38
Figura 39
Cojinetes
Se conocen por varios nombres: cojinetes, casquetes o metales y son vitales en el
funcionamiento de un motor, la composición metálica se hace de acuerdo con el tipo de
motor donde se van a usar, de acero cubiertos con una capa de metal antifricción, son de
medidas exactas, es decir, no son reparables, si se dañan o gastan, se deben cambiar.
Vienen en medios círculos, se pueden adquirir sobre-medidas de acuerdo con la
rectificación que se le haya hecho al cigüeñal, se instalan sin lubricar el dorso por que el
lubricante untado puede aumentar un par de milésimas al diámetro, tienen un candado en
un extremo o en el dorso para evitar que se giren y conductos para la lubricación,
normalmente están marcados para identificar la instalación (arriba-abajo), en algunos
motores se usa el cojinete de empuje (el que controla el juego axial), de un solo cuerpo
con uno de los casquetes de bancada, generalmente el central, en otros viene
independiente en forma de media luna con pines para soportarlo, en los árboles de leva
podemos encontrar casquetes enterizos que van asegurados con clips y en piñones estos
bujes van introducidos a presión. (Figura 40)
Cojinete sencillo
Cojinete axial
Figura 40
Bielas
Esta pieza conecta el pistón con el cigüeñal, es la encargada de convertir el movimiento
alternativo del pistón en rotativo, está fabricada en acero, titanio o aluminio, se puede
dividir en tres partes, Veamos la figura 41:
Pata
Cabeza
Cuerpo
Figura 41
36
Motores Diesel
Cuando se inspecciona debemos cerciorarnos que el círculo tanto de la cabeza y de la
pata no ha sufrido ovalamiento o desgaste por deslizamiento del casquete, los tornillos es
conveniente cambiarlos por que pueden sufrir estiramientos, el buje del bulón debe estar
firme por que entra a presión y no tener torcedura, la tapa debe cerrar perfectamente con
el resto del cuerpo. La biela puede ser de cabeza fija, es decir, es enteriza, no tiene tapa y
para desmontarla el cigüeñal debe ser desarmable, estas se consiguen mayormente en
motocicletas y no usa cojinetes con metal antifricción sino balineras (Figura 42). Tambien
puede ser tipo “Aligerada” que es aquella que la tapa no forma un ángulo recto con el
cuerpo, sino que está alineada hacia un lado, esto se presenta para comodidad del
mecánico en algunos motores pequeños y otros en que la cabeza de biela con abertura
no cabe por el cilindro si se quiere sacar sin desmontar este último. (Figura 43)
Figura 42
Figura 43
Pistones y anillos
Es el elemento del motor que está sometido a las mayores temperaturas y presiones que
ocurren en él, hoy se fabrican de aluminio con aleaciones y tratamientos especiales para
hacerlos resistentes a las condiciones de trabajo que ejecutan, van acoplados a la pata de
la biela mediante un pasador que llamamos bulón, se deslizan alternativamente dentro del
cilindro y están provistos de anillos que son en realidad los que rozan con el cilindro, estos
están alojados en ranuras practicadas en el pistón y los hay de dos tipos; de compresión y
de lubricación, los de compresión tienen la finalidad de impedir la fuga de presión dentro
del cilindro hacia el cárter, los de lubricación suministran aceite para la lubricación que
después es barrido para evitar se queme produciendo el molestoso humo azul del aceite
quemado. La figura 44 nos muestra un pistón en su sitio de trabajo, tenemos pistones de
dos clases: enteros (Figura 45) y articulados (Figura 46), podemos dividirlos en tres
partes: corona que es la parte superior y es la que soporta la presión, combustión y
esfuerzo de la carrera de expansión, el cuerpo que es la zona del bulón y la falda. Con el
pistón articulado se consigue menor peso, menos desgaste, mayor control de la
contaminación y economía porque a la hora de la reparación podemos cambiar
únicamente la sección que esté averiada.
Figura 44
Figura 45
Figura 46
37
Motores Diesel
En la inspección debemos revisar que no haya grietas o perforaciones especialmente en
la corona, que las ranuras de los anillos no estén magulladas o rotas, que el pistón no
esté “quemado” y que corresponda a la medida del cilindro. Sobre los anillos, estos son
sellos y como tales deben estar perfectamente asentados en las paredes del cilindro, para
comprobar esto basta con poner un anillo dentro del cilindro emparejándolo con un pistón
introducido al revés y poner una luz de abajo hacia arriba, esa luz no debe pasar entre la
cara de contacto del anillo y la pared del cilindro, en ese momento se puede medir el
desgaste del cilindro o del anillo midiendo la abertura de las puntas, este valor lo
suministra el fabricante, pero si no se tiene, la tabla No. 3 nos da unos valores
aproximados.
Tabla 3
El primer anillo es para mantener la presión de la combustión dentro del cilindro, tambien
lo llamamos “anillo de fuego”, el segundo anillo de compresión ayuda en su función al
primero y tambien barre en la carrera de descenso el exceso de lubricante, si hay un
tercer anillo cumple exactamente la misma función, el anillo de lubricación tiene en su
cuerpo ranuras para la distribución del aceite en las paredes del cilindro que tambien
sirven para barrer el exceso. Se debe tener especial cuidado de repartir las aberturas de
los anillos para que no queden en la misma dirección del que está arriba, lo mejor es
ponerlos cada 180º y nunca sobre el bulón porque en ese sitio tendrían un movimiento de
“quijada” que no asegura el sello. Téngase en cuenta que los anillos instalados tienen
movimiento, cuando el pistón se mueve hacia abajo el anillo se pega a la pared superior
de la ranura, cuando se mueve hacia arriba lo hará a la pared inferior, (Figura 47). Antes
del montaje se debe verificar que el fondo de la ranura este completamente libre de
carbón y limpio, que el anillo gire libremente y no sobresalga. Se deben montar bien
lubricados, con la herramienta para tal fin (prensa-anillos) y con mucho cuidado pues son
fáciles de romper.
Figura 47
38
Motores Diesel
Bloque de cilindros
Es la parte central del motor, la base para la unidad de todo, generalmente su
construcción se hace de hierro fundido, con las nuevas aleaciones se están fabricando de
aluminio para reducir peso, en él se encuentran los cilindros, las galerías de lubricación y
las de agua, las cunas para rodamientos del cigüeñal y árbol de levas (Figura 48).
Figura 48
La bomba de lubricante tiene la descarga a la galería para tal fin que está en el bloque y
es distribuida por ese medio a todos los sitios donde debe trabajar, igual la bomba de
agua, en la parte superior, entre bloque y culata, lleva una junta que tiene galerías para el
paso del aceite y el agua a la culata. Por los cilindros se mueven los pistones con sus
anillos, estos se pueden deslizar directamente sobre el bloque para lo que previamente se
le ha hecho un tratamiento a esa parte recubriéndolo con una capa de níquel y silicio, o se
puede introducir en el cilindro una camisa para que el pistón trabaje sobre ella, hay dos
tipos de camisa: Seca y Húmeda (Figura 49), la ventaja con las camisas es que en caso
de desgaste o daño estas se pueden cambiar sin afectar el bloque.
Camisa húmeda
Camisa seca
Figura 49
La camisa seca es de paredes delgadas, no tiene contacto con el agua de enfriamiento y
va directamente asentada sobre el bloque que en realidad es el que soporta las presiones
de la combustión.
La camisa húmeda es de paredes gruesas, tambien se monta dentro del cilindro pero
alrededor de ella circula el refrigerante, hace sello en esa galería con unos anillos
generalmente de caucho especial o silicona (O´rings), en algunos motores se pueden
sacar con la mano, generalmente hay que utilizar un extractor especial que la hala a
39
Motores Diesel
través de un tornillo hacia la parte de arriba. El daño más común es el desgaste, le sigue
el ovalamiento y las picaduras o grietas, en su interior pueden sufrir ralladuras. Son
suministradas en medidas estándar o en sobre-medida de acuerdo con la necesidad. Más
adelante veremos la forma para medirla y el instrumento para hacerlo.
Herramienta
Para realizar un trabajo mecánico es necesaria la herramienta – Tenemos variedad de
acuerdo con el trabajo a ejecutar, viene en fracciones de pulgadas (sistema Ingles) o en
fracciones de metros (sistema métrico), son herramientas manuales destinadas a apretar
o aflojar tuercas o tornillos con forma hexagonal o cuadrada, para continuar es menester
recordar como son esas fracciones:
Sistema Ingles:
La unidad de medida es la Yarda, en mecánica la unidad más común es la pulgada que
equivale a la treinta y seisava parte de una yarda, esta además se fracciona en 2,
4, 8, 16, 32 o 64 partes o si se requiere en fracciones decimales dividiendo la pulgada en
diez, en ese caso 1/8 sería igual a .125” que sería el resultado de 10 dividido entre 8.
Sistema Métrico:
La unidad de medida es el Metro, en mecánica la unidad más común es el centímetro
que equivale a la centésima parte de un metro, este a su vez se fracciona en diez partes
lo que nos da el milímetro.
Herramientas manuales
Se utilizan de manera individual, solo requieren el esfuerzo físico para su manejo, antes
de su uso se debe verificar su estado, debe ser del tipo y calibre adecuado y aúnque
parezcan buenas para raspar, golpear con un extremo o hacer palanca no debemos
hacerlo, recordemos que hay una llave para cada trabajo.
Llaves de boca fija
Asi llamadas por que tienen una medida fija y una abertura en el extremo para introducir
el elemento a soltar o apretar, siempre se debe usar la medida correspondiente para no
dañar la tuerca o tornillo y el largo de la palanca que traen esta calculado para el máximo
torque que se aplica con ellas de acuerdo a su medida. (Figura 50)
Figura 50
40
Motores Diesel
Llaves de estrella
Son cerradas, pueden ser de seis o doce estrías y solo sirven para piezas con forma
hexagonal, la observación sobre la palanca aplica aquí tambien. (Figura 51)
Figura 51
Llaves combinadas
Tienen estrella por un lado y boca fija por el otro es la más usada en el medio por ser
práctica. (Figura 52)
Figura 52
Llaves ajustables
Son adecuadas para trabajos ligeros, tienen una quijada fija y otra que se mueve arriba o
abajo mediante un tornillo, el peligro de dañar las esquinas de los lados de una tuerca son
mayores con esta herramienta, las hay para tornillos (Figura 53), para tubos (Figura 54) y
el Hombre-solo o Vise-Grip que además de la quijada ajustable tiene una trinca para
agarrar la pieza a trabajar (Figura 55).
Figura 53
Figura 54
Figura 55
41
Motores Diesel
Pinzas
Son herramientas para sujetar y las hay de varios tipos, veamos la figura 56:
Pinza de punta recta
Pinza de punta curva
Pinza expandible
Pinza pelacables
Pinza de mecánico
Figura 56
Martillos
Herramienta para golpear, el más utilizado en mecánica es el de bola, que tiene un
extremo plano y el otro una media esfera, son especiales para un golpe fuerte, tambien es
usado el mazo, que es fabricado en material blando y se usa para no dañar el objeto a
golpear o para evitar producir una chispa no deseable en ese momento y el de orejas o de
carpintería, que tiene una parte plana y la otra dos orejas que forman una “V” y sirve para
sacar clavos. (Figura 57)
Figura 57
Botadores
Herramienta de golpe, de uso frecuente en mecánica, son hechos de acero endurecido y
diseñados especialmente para empujar pines u otros objetos que entren o salgan a
presión y donde el extractor no es posible, debemos tener el área de impacto libre de
rebabas para evitar accidentes. (Figura 58)
42
Motores Diesel
Figura 58
Llaves de cubo (o copa)
Son dados en forma de cubo, por un extremo tienen un espacio estriado con una medida
determinada que abraza la cabeza o la tuerca que corresponda y por el otro extremo un
cuadrante hembra para introducir el cuadrante de un rache o extensión que hace
complemento con el cubo. (Figura 59)
Dados o Copas
Rache
Extensiones
Figura 59
Diferenciales
Herramientas para levantar pesos, está formado por poleas dentadas unidas por cadena
con un sistema de multiplicación por piñones, los hay eléctricos, hidráulicos, neumáticos y
de varias capacidades de levante. (Figura 60)
De cadena
Eléctrico
De palanca
Grúa hidráulica
Figura 60
Herramientas de medición
43
Motores Diesel
El motor diesel, debido a las altas presiones que maneja, tiene medidas estrictas que
debemos respetar en el armado, garantizan el buen funcionamiento, por la dilatación, por
el espacio dejado a la lubricación, por el sellamiento de varias partes, el torque de tuercas
y tornillos debe ser el especificado y utilizar siempre la herramienta, es mentira que haya
mecánicos que “tienen el torque en la mano”.
La ciencia de medir se llama Metrología y la herramienta a utilizar para este trabajo es de
manipulación delicada pues se puede descalibrar por golpe o mal uso, hay varios tipos y
debemos ponerle especial atención porque es básica para un buen trabajo.
Calibrador de galgas o de láinas
Son laminillas usadas para medir el espacio entre dos cuerpos, su mayor utilización es en
la calibración de válvulas y en la alineación de equipos, viene en centésimas, en
milésimas de pulgada o milimétrica, en una de sus caras tiene grabada el calibre, son
frágiles por su espesor (pueden ser más delgadas que un papel). (Figura 61)
Figura 61
Calibrador Vernier o Pie de Rey
Es el calibrador más usado en mecánica, tiene tres partes principales: Reglilla, que es la
parte fija, en ella va la graduación, la oreja fija para medir interiores y la quijada para el
mismo fin,- Nonio que es la parte móvil, se desplaza por la reglilla y en ella va la
graduación de centésimas y milésimas, tambien la oreja para interiores y la quijada móvil
para medir exteriores y la tercera parte es la Sonda, sale cuando se mueve el nonio y
sirve para medir profundidad, generalmente en la reglilla hay dos escalas: la de la parte
superior viene en pulgadas y la de la inferior en milímetros, lo mismo sucede con el nonio,
la superior puede dividir la pulgada hasta en 128 partes, la inferior hasta en 50 partes.
Para medir se debe meter el objeto entre las quijadas si es medida de exteriores, en la
graduación de la reglilla leeremos los enteros y los decimales en la escala del nonio, allí
una división del nonio coincidirá exactamente con una de la reglilla y esa será nuestra
medida, lo mismo ocurre con la sonda, apoyamos la parte que hace escuadra en el borde
del orificio e introducimos la sonda hasta el tope. En la figura 62 tenemos uno analógico,
también puede ser de reloj o digital como podemos ver, el digital normalmente viene en
milésimas en ambas escalas.
44
Motores Diesel
Figura 62
Micrómetro
Es un instrumento para medir un objeto con una gran precisión, tiene dos puntas, una fija
y otra que se le aproxima y que tiene una escala que nos da la medida a través de un
nonio, tiene además un barrilete que limita la presión sobre el objeto, tambien viene digital
o analógico, para exteriores como en la figura 63, de interiores como la figura 64 o de
profundidad como lo muestra la figura 65.
Figura 63
Figura 64
Figura 65
Torcómetro
Torque es el resultado de aplicar una fuerza a una distancia determinada sobre un eje.
Esta herramienta es imprescindible para la intervención en una máquina del tipo que
hemos estudiado; en un motor diesel todo está calculado para que reducir escapes, roces,
posibles roturas por falta de apriete de una pieza, contaminación y demás, por eso en el
armado debemos respetar las especificaciones de torque dadas por el fabricante, si no las
tenemos hay que calcularlas, una forma de hacerlo es por el diámetro de la tuerca o
tornillo, primero veamos como es el Torcómetro en la figura 66:
Figura 66
45
Motores Diesel
Lo encontramos con cuadrante de ¼, 3/8, ½, ¾, 1” y en varias escalas y medidas, en
libras, kilos, Newton etc., después de fijar la presión que se quiere medir, la fuerza debe
ser aplicada sin jalones, en un impulso sostenido hasta que suene el tic o la aguja señale
la medida, hay torques análogos como el de la gráfica, digitales, de reloj, el par debe ser
aplicado por una sola persona, sin palanca extra.
La siguiente tabla ha sido calculada de acuerdo con el diámetro, la clase de rosca
(ordinaria o fina), el grado de dureza del perno, si es lubricado o no - estos valores
pueden variar en algunos casos donde los torques son especiales. (Tabla 4)
Id e n t i f i c a c i ó n d e P e r no s
Grado de
Dureza
SAE 2
SAE 5
SAE 7
SAE 8
Marcas
Sin Marcas
3 líneas
5 líneas
6 líneas
Material
Acero al
carbono
Acero al
carbono
Acero al carbono
templado
Acero al carbono
templado
74 libras por
pulgada
120 lbs. por
pulgada
133 libras por
pulgada
150 libras por
pulgada
Cap. Tensión
Mínima
Apriete de Pernos
Diámetro
Pulgadas
1/4
1/4
5/16
5/16
3/8
3/8
7/16
7/16
1/2
1/2
9/16
9/16
5/8
5/8
3/4
3/4
7/8
7/8
1
1
Grado
Hilos por
pulgada
20
28
18
24
16
24
14
20
13
20
12
18
11
18
10
16
9
14
8
12
2
2
5
5
7
7
8
con
con
con
SECO
SECO
SECO
SECO
Aceite
Aceite
Aceite
4
3
8
6
10
8
12
6
4
10
7
12
9
14
9
7
17
13
21
16
25
12
9
19
14
24
18
29
16
12
30
23
40
30
45
22
16
35
25
45
35
50
24
17
50
35
60
45
70
34
26
55
40
70
50
80
38
31
75
55
95
70
110
52
42
90
65
100
80
120
52
42
110
80
135
100
150
71
57
120
90
150
110
170
98
78
150
110
140
140
220
115
93
180
130
210
160
240
157
121
260
200
320
240
380
180
133
300
220
360
280
420
210
160
430
320
520
400
600
230
177
470
360
580
440
660
320
240
640
480
800
600
900
350
265
710
530
860
666
990
8
con
Aceite
9
10
18
20
35
40
55
60
80
90
110
130
170
180
280
320
460
500
680
740
Tabla 4
46
Motores Diesel
Problemas frecuentes
Humo negro
Los humos negros son producidos por combustiones incompletas. Estas combustiones
producen residuos carbonosos que, al ser expulsados por el tubo de escape, originan un
humo cuyo color oscila del gris oscuro al negro, según la densidad u opacidad de los
residuos. El humo negro en el escape se debe principalmente a las siguientes causas:
- Combustible con bajo índice de cetano.
- Filtro de aire sucio.
- Mal reglaje de la bomba, con un caudal excesivo en la inyección.
- Holgura insuficiente en el reglaje de válvulas.
- Sobrecargas excesivas del motor.
- Baja compresión en los cilindros.
- Inyectores sucios u obstruidos.
- Fugas por la válvula de escape.
- Cámaras de combustión sucias.
Humo azul
El humo azul indica generalmente combustible sin quemar o aceite lubricante en la
combustión el color va del blanco grisáceo al azul.
Las causas que originan este color del humo en el escape son las siguientes:
- Alguna tobera de inyector abierta.
- Presión deficiente en la calibración de los inyectores.
- Asiento o guías de válvulas de escape en mal estado.
- Anillos de pistones gastados o rotos
- Mal reglaje de la bomba con caudal bajo en la inyección
- Sello del turbo-compresor dañado o gastado
Humo blanco
El humo blanco es debido a baja temperatura dentro del cilindro que puede ser originada
por agua en la combustión, la cual forma vapor de agua que se mezcla con los gases de
escape o por deficiencia del cilindro
Las causas principales son:
- Rotura de la junta de culata
- Culata agrietada o alabeada
- Asiento o guía de válvula de admisión averiada
- Pistón o camisa averiada
El humo en los gases de escape no debe tener coloración cuando el motor está en su
temperatura de trabajo.
La responsabilidad de reparar una máquina es enorme, no solamente por el valor de ésta,
las consecuencias presentadas por la demora en la reparación o daño mayor por un mal
procedimiento, pueden significar pérdidas económicas y de imagen, mayores para el
cliente, para afrontarla con éxito debemos practicar con el apoyo de una buena guía, lo
que hemos aprendido.
47
Motores Diesel
Bibliografía
DIFUSORA PANAMERICANA
COMUNIDAD EXCELENTE.NET – (Jesús Arauz)
http://www.naikontuning.com/articulos/motor-wankel/
http://www.todomotores.cl/mecanica/torque_pernos.htm
http://www.mecanicavirtual.org/diagnosis
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_del_di%C3%A9sel
http://www.sigweb.cl/biblioteca/DisipacionEnergia.pdf
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http://es.wikipedia.org/wiki/Nicol%C3%A1s_Otto
http://es.wikipedia.org/wiki/Rudolf_Diesel
Derechos de Autor
Libro:
10
Tomo:
290
Partida: 119
Fecha:
21-06-2011
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