INTRODUCCION

El presente informe, presenta los objetivos y el desarrollo del desmontaje y montaje de un motor a combustión interna alternativo de cuatro cilindros con encendido por chispa, llevada a cabo con la asesoría del académico de la Escuela de Ingeniería en Energía de la Universidad Nacional del Santa, Denis Arangurí C., Ingeniero en Energía, para el desarrollo del curso de Ingeniería en Energía.

El desarrollo del presente informe se llevó a cabo con el objetivo de complementar de manera real en laboratorio, el estudio teórico de los motores de combustión interna alternativo para contrastar así lo real de lo ideal en cuanto a este tema.

Para la puesta en marcha del estudio, se procedió, con la asesoría del Ingeniero Arangurí Denis, al desmontaje del motor lineal de cuatro cilindros para que luego el ingeniero procediera al reconocimiento y explicación de las funciones que cumplen cada parte del motor.

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MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales:

Llave plana fija #14 y #15

Esta herramienta se utilizó para el desmontaje de la culata y todo lo que en ella ocupa un lugar, como es el caso del árbol de levas.

También se utilizó para el desmontaje del Cárter, del liberamiento del cigüeñal, de los pistones.

Llave inglesa ajustable

Utilizada como herramienta de apoyo para el desmontaje íntegro del motor, para el cado en que no se tenga la herramienta de medida requerida.

Llaves de dos bocas

Esta herramienta, con medida igual a la de la llave plana fija, se utilizó al igual que las Herramientas anteriormente mencionadas, para el desmontaje de la culata, árbol de levas, Carter, cigüeñal, pistones, con la diferencia de que esta herramienta se utilizó solo para casos de difícil acceso para las herramientas ya mencionadas

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Vernier

Este instrumento se utilizó para realizar la medición del diámetro de cilindro en donde combustionan los combustibles, la medición de la carrera del pistón y el volumen muerto.

Métodos de cálculo:

Para obtener el resultado del volumen muerto superior, volumen muerto inferior y la cilindrada, se utilizó el método científico, reemplazando en las fórmulas dadas en clase con los datos obtenidos mediante la medición directa a través del vernier.

DESARROLLO DEL CONTENIDO

Motor lineal de 4 pistones

El motor de combustión interna, como toda máquina, es un transformador de energía, en este caso de energía química almacenado en el combustible y este lo transforma en energía mecánica.

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El material que se utiliza en los motores de combustión interna esta dado según la función que cumplan, debido a que algunas partes del motor cumplirán tareas de mayor exigencia física.

PRINCIPALES PARTES DE UN MOTOR A COMBUSTION INTERNA ALTERNATIVO

Casi la totalidad de los motores refrigerados por agua están provistos de una culata independiente. Se une a él por medio de tornillos dispuestos de forma adecuada. Estos aseguran la unión e impiden deformaciones por la acción del calor y de la presión

Culata acoplada al monobloque

La culata acopla al MONOBLOQUE una junta de amianto. Esta realiza una unión entre ambos que impide la fuga de gases de la compresión o del líquido refrigerante.

Las cavidades que se observan están diseñadas para albergar la continuación de la cámara de combustión en la culata, forman las cámaras de combustión, que es donde están los gases o residuos de la combustión al final de la compresión. Rodeando a estas cámaras hay unas cavidades, que comunican con las camisas de agua del bloque a través de orificios, por los que llega el líquido refrigerante. En la cámara de combustión, se dispone un orificio roscado en el que se aloja la bujía.

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En los motores diesel se prevé el acoplamiento del inyector y en algunos una pre cámara. También en la cámara de combustión, se sitúan las válvulas de escape y de admisión, labrándose en la culata los oportunos conductos de llegada y evacuación de gases.

Foto de la disposición orificios

Materiales de Fabricación de las culatas. Ventajas e inconvenientes

Se fabrica generalmente de fundición aleada con otros materiales; actualmente (aluminio de aleación molibdeno y vanadio); que añaden características de resistencia, rigidez y conductividad térmica.

En otras ocasiones se usan aleaciones de aluminio. Este material combina la ligereza con un alto grado de conductividad térmica. Esta característica es muy deseable. Asegura que el calor de la combustión sea evacuado al exterior, evitándose la formación de puntos calientes que pueden ocasionar la detonación. Se logra con estas culatas elevar la relación de compresión, con la mejora del rendimiento del motor. En los motores refrigerados por aire, la culata suele formar parte del mismo cilindro y en ocasiones es desmontable.

Desmontaje de la culata en el motor y fuera de él

El conjunto de los mecanismos que integran un motor se ve sometido en su funcionamiento a un trabajo considerable, en cuanto a dureza del mismo se refiere. Los rozamientos entre las piezas móviles se traducen en desgastes, que generan holguras en el acoplamiento de los distintos componentes. Es lógico pensar que en el transcurso del tiempo, los desgastes de las piezas móviles de un motor y las holguras aparecidas a consecuencia de ello, modifiquen substancialmente el

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funcionamiento del mismo. Cuando el motor no desarrolla la potencia debida, funciona incorrectamente o se producen ruidos anormales en su funcionamiento, deberá procederse a su verificación, con el fin de determinar las posibles causas de la anomalía.

En el desmontaje, se irán soltando del conjunto todos los órganos auxiliares como: distribuidor de encendido, alternador, carburador, etc., y posteriormente se retirarán la culata, cárter inferior, piñones de distribución, cigüeñal y pistones. El desmontaje de estos componentes se efectuará siguiendo un orden lógico, en función de la accesibilidad de cada uno de ellos, comenzando generalmente por los más voluminosos, corno el alternador, los colectores, la bomba de inyección, etc. El despiece de los componentes internos se inicia generalmente con la tapa de distribución, piñones, cadena y tensor de la misma, todo ello emplazado en la cara delantera del motor. Seguidamente se desmontan la tapa de balancines, árbol de levas, balancines, culata, volante motor y cárter, finalizando la operación con el desmontaje del cigüeñal, pistones y bielas.

En el desmontaje de la culata es necesario tener presente que en la mayor parte de los casos ésta se encuentra pegada al bloque, con interposición de la junta correspondiente. Para despegarla no deben utilizarse destornilladores ni cualquiera otra herramienta que pueda ser introducida entre ambas. El despegado se consigue golpeando ligeramente en una de las esquinas de la culata con un martillo de plástico, intentando hacerla girar sobre su propio plano de apoyo en el bloque. También puede despegarse la culata haciendo girar el cigüeñal, para que sea la presión generada en el interior de los cilindros la encargada de realizar esa función. En este caso, los tornillos de fijación no se retiran totalmente, sino que se aflojan sólo algunas vueltas, generalmente en forma de espiral.

Como norma general, se marcará la posición de cada una de las piezas que se van desmontando, con el fin de asegurar el posterior montaje correcto de las mismas.

Árbol de levas

Se conoce como árbol de levas, a la flecha, eje, barra, etc. parte de un motor, que sirve para recibir las vueltas del cigüeñal; esta parte se encuentra instalada en la cabeza (culata) o en el bloque del motor .y su función principal es la de abrir y cerrar las válvulas de la cabeza.

Para hacer esto solo necesita dar vueltas sincronizadas con el cigüeñal.

El árbol de levas está diseñado con muñones o jorobas, que al dar vueltas empujan las válvulas contra la resistencia de sus resortes.

El árbol de levas, cumple la misma función en todo tipo de motor, equipado con cualquier tipo de encendido

La conexión, árbol de levas con cigüeñal, se hace por medio de engranes, cadenas, piñones, bandas o correa de distribución.

Un motor de cuatro cilindros gira 180° y sucede que el árbol de levas gira 90°.

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MONTAJE DE LOS ELEMENTOS DE LA CULATA Y MONTAJE EN EL BLOQUE MOTOR

En el montaje de la culata sobre el bloque de cilindros, es necesario resaltar que el apriete de los tomillos de fijación debe realizarse en dos fases como mínimo, siguiendo un determinado orden, partiendo de los centrales hasta ambos extremos, siguiendo un orden de rotación. Con ello se consigue un buen acoplamiento y que no se produzcan deformaciones en la culata en la operación de montaje.

MONOBLOQUE

El bloque soporta, mediante los cojinetes, el cigüeñal y sirve para unir los varios grupos mecánicos además de encerrar y proteger en su parte interior los órganos rotantes y el aceite lubricante.

El bloque está previsto de enganches para fijar el motor a las estructuras de sujeción, por lo tanto debe soportar, además de los esfuerzos internos de las bielas, cigüeñal y pistones, también la fuerza aplicada a los soportes y estructuras.

Monobloque con el cigüeñal y los pistones en su interior

Monobloque ya sin el cigüeñal

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CIGÜEÑAL

El cigüeñal, llamado también árbol de codos, árbol de motor o de cuello de oca, es el órgano del motor que tiene por misión recoger la potencia producida en los cilindros y transmitirla a través de los pistones y las bielas. Esta potencia es enviada a la rueda a través de la trasmisión, mientras que una parte de la misma potencia se aprovecha para los servicios del motor , es decir para accionar el mecanismo de la distribución, la bomba de aceite, la dinamo o alternador, y eventualmente otros mecanismos.

Todos estos elementos adquieren su propio movimiento gracias al motor y por medio de engranajes, correas o cadenas.

El cigüeñal está constituido por dos o más pernos de banco que se apoyan en unos alojamientos especiales situados en la base del motor (llamado también cárter) y que constituye los soportes del árbol; por uno o más pernos de cigüeñal, según sea el número de cilindros, sobre los cuales va montado el Terminal o cabeza de la biela o bielas; por los brazos del cigüeñal que conectan los diversos pernos; por los contrapesos que sirven para equilibrar el árbol reduciendo, en todo lo posible, las vibraciones debidas a las masas en movimiento alterno de los pistones y pies de biela así como a las fuerzas centrifugas debidas a los pernos de cigüeñal y cabeza de biela. Estos contrapesos crean a su alrededor fuerzas centrifugas que contrarrestan las anteriores, permitiendo un funcionamiento más suave del motor y reducen en gran manera los esfuerzos que se ejercen sobre el árbol y los soportes del banco.

Desde el punto de vista de la construcción, el árbol de la motocicleta o ciclomotor pueden clasificarse en dos grandes familias: árbol de una sola pieza y árboles compuestos de varias piezas ensambladas unas con otras y desmontables.

Árbol de levas

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CÁRTER

El Cárter aloja al tren alternativo constituido por cigüeñal, pistón, y biela, cierra al bloque por la parte del cigüeñal, la opuesta a la culata , y tradicionalmente su función es, además de cerrar el bloque y aislarlo del exterior (aunque teóricamente podría funcionar sin él), cumplir con la importantísima misión de albergar el aceite de lubricación del motor.

En ciertos diseños, con objeto de aumentar la rigidez del motor, evitando vibraciones (diesel potentes o motores con el bloque de aleación de aluminio) y a la vez reducir el peso del mismo, la fabricación del cárter se realiza con aleaciones de aluminio o magnesio.

CILINDRO:

Pieza exterior fija, dentro de la cual se realiza la explosión de la mezcla de aire y combustible.

PISTÓN:

Pieza móvil, que se desliza, en sentido ascendente / descendente, por el interior del cilindro. Su misión es convertir la energía térmica en energía cinética, ya que cuando se produce la combustión, los gases hacen que éste se desplace con fuerza hacia abajo y mediante un mecanismo (biela-manivela-cigüeñal) vuelve de nuevo hacia arriba produciéndose un movimiento rectilíneo.

Foto del pistón y el cilindro

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MEDIDAS DE UN MOTOR

Datos obtenidos en laboratorio:

PMS + PMI = 69 mm

CARRERA = 62.5 mm

PMS = 6.5 mm

DIÁMETRO DEL CILINDRO = 85.1 mm

Resolución de ecuaciones

Área = ∏(85.1)2/4

= 5687.861353 mm2

VM = (5687.861353 mm2)(6.5 mm)

= 36971.0988 mm3

= 36.9710988 cm3

VTOTAL = (5687.861353 mm2)(69 mm)

= 392462.4334 mm3

= 392.4624334 cm3

VD = (392.4624334 cm3) – ( 36.9710988 cm3)

= 355.4913346 cm3

CILINDRADA = (355.4913346 cm3)(4)

= 1421.965338 cc

C= (36.9710988 cm3)/( 355.4913346 cm3))

C= 0.104

RELACION DE COMPRESION = (392.4624334 cm3)/( 36.9710988 cm3)

= 10.61538461

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DISCUSIONES

Los datos obtenidos a través de la práctica y al ser reemplazados en las ecuaciones coinciden, con un pequeño margen de error el cual es aceptable, con las especificaciones técnicas que posee el motor en su manual.

Al estar el motor incompleto, el estudio de este se hace incompleto.

CONCLUSIONES

Se concluye que las ecuaciones dadas en clase son de mucha utilidad para poder conocer las características del motor.

El estudio en laboratorio en clase fue beneficioso para los estudiantes, que a pesar de que el motor estaba incompleto, este fue suficiente para poder conocer las partes principales del motor, conociendo así como actúa el ciclo Otto real en los cilindros, ayudado por las partes del motor para que este se pueda realizar.

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BIBLIOGRAFÍA

Motores de combustión interna alternativo Prof. F. Payri - Prof. J. M. Desantes

Internet

http://www.bgstechnic.com/searchresults.php?search=vernier

http://www.salesianosburgos.com/DEPARTAMENTOS/Autos/apuntes/Apuntes%20de%20Motores/motores/06Elementos%20del%20motor.pdf

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