proyecto grupo taz
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SERVICIO NACIONAL DE
ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO
INDUSTRIAL
MECANICA DE AUTOMOTORES DIESEL
PROYECTO DE INNOVACION
REPOTENCIACION DEL MOTOR DIESEL CUMMIS V8
AUTORES
ECHEVARRIA VALDERRAMA ALBERT KRISTOPHER
LESCANO CAMPOMANES EDWIN MANUEL
LOLI MOLINA IRVING WILLIANS
NEYRA ASIAN CHRISTIAN FERNANDO
REYES SANDOVAL ANNDY ERIK
VILLANUEVA GAMBOA MARVIN ALBERTO
CHIMBOTE –PERU2009
INDICE Página
I. CARATULA._______________________________________________ 1
II. INDICE. _______________________________________________ 2
III. PRESENTANCION DE PARTICIPANTES.______________________ 3
IV. AGRADECIMIENTO._______________________________________ 5
V. DEDICATORIA.____________________________________________ 7
VI. ANTECEDENTES.___________________________________________ 9
VII. OBJETIVOS.________________________________________________ 11
VIII. DENOMINACION DEL PROYECTO.___________________________ 13
IX. DESCRIPCION DE LA INNOVACION: REPOTENCIACION DEL MOTOR
CUMMIS V8.
X. PLANOS DEL TALLER.
XI. TIPOS Y COSTOS DE MATERIALES.
XII. TIEMPO EMPLEADO O ESTIMADO PARA LA APLICACIÓN.
XIII. CONCLUSIONES FINALES, CON INDICACION DE LOS BENEFICIOS
MEDIBLES QUE SE OBTENDRAN CON LA INNOVACION.
XIV. BIBLIOGRAFIA.
XV. ANEXOS.
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PRESENTACION
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PRESENTACION
Señores miembros del jurado
De conformidad con lo establecido:
El presente informe cuenta con la participación de los aprendices de la especialidad de
MECANICA DE AUTOMOTORES DIESEL y que tenemos por finalidad la
repotenciación del motor diesel cummis v8.
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AGRADECIMIENTO
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AGRADECIMIENTO
Agradecemos por este proyecto a mis padres que me brindaron su apoyo
emocional y económico y por la motivación para seguir este largo camino y
poder culminar con éxito.
De igual manera agradecer por este proyecto a mis instructores y monitores
que fueron un poyo fundamental en este tramo de la especialidad.
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DEDICATORIA
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DEDICATORIA
Dedicamos este proyecto a mi familia, amistades los cuales me ayudaron con su apoyo
incondicional a ampliar mis conocimientos y estar más cerca de mis metas
profesionales. Esto fue posible primero que nada con la ayuda de Dios, gracias por
otorgarme la sabiduría y la salud para lograrlo. Gracias a los intercambios y
exposiciones de ideas con mis compañeros y amigos de estudios durante el proceso de
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la carrera. No quisiera dejar a mi senati que gracias a ellos y nuestros padres pudimos
lograr todos nuestros objetivos trazados. Gracias
ANTECEDENTES
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ANTECEDENTES
La repotenciación de motor cummis v8 surgió, inicialmente, por la falta de un material
didáctico para el desarrollo de enseñanza-aprendizaje y práctica en el taller hacia los
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alumnos senatinos, por lo que surgió nuestra iniciativa de repotenciar el motor cummis
v8 y así poder contar con el motor en funcionamiento.
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OBJETIVOS
OBJETIVOS
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A. Repotenciación del motor cummis v8.
B. Obtener un material didáctico o maqueta didáctica para el aprendizaje acerca del
funcionamiento y mantenimiento del motor cummis.
C. Aumentar la capacidad de aprendizaje en los aprendices.
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DENOMINACION
DEL PROYECTO
DENOMINACION DEL PROYECTO DE INNOVACION
MANTENIMIENTO AL MOTOR CUMMIS V8
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EMPRESA:
SENATI-ZONAL ANCASH “CHIMBOTE”
AREA:
MECANICA DE AUTOMOTORES DIESEL
DIRECCION:
AV. UNIVERSITARIA S/N – BELLAMAR
TELEFONO:
043311764
FECHA DE INICIO:
07/09/09
FECHA DE TÉRMINO:
15/09/09
INSTRUCTOR:
JUAN RNRIQUE BRUNO CALVAY
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DESCRIPCION DE
LA INNOVACION
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SISTEMA DE INYECCION DIESEL
SISTEMA CUMMINS PT
El sistema de combustible PT estaba compuesto, en su primer momento, por el inyector
PT tipo pestaña y la bomba tipo PTR. El sistema de combustible PT un utiliza un
principio basado en la presión y en el tiempo. La presión suministrada al inyector
procede de una bomba de engranajes de baja presión. El tiempo utilizado para medir el
combustible es controlado por el embolo del inyector, que abre y cierra el orificio de
medición. Este tiempo es regulado por la velocidad del motor, ya que el embolo del
inyector es impulsado por el árbol de levas. Variando los dos elementos, la presión y el
tiempo, se controlan la velocidad y la potencia del motor. Puede verse que si la presión
aumenta y el tiempo se mantiene constante (rpm), se inyectara más combustible a los
cilindros. De la misma manera, cuando aumenta el tiempo de carga del motor y la
presión se mantiene constante, se entrega más combustible y el motor experimenta un
aumento en el par de torsión.
A lo largo de los años han cambiado los inyectores y las bombas, a las ves que han
cambiado los requerimientos en cuanto a la potencia de los motores y los relativos a las
emisiones de los escapes. Con base en el tipo inicial de inyector de pestaña se ha creado
otros tipos diferentes. El inyector cilíndrico PT presentado por primera vez con los
motores con línea interior de combustible, era un inyector cilíndrico (redondo) que
utilizaba el mismo principio básico que el de tipo de pestaña PT. Siguiendo al cilíndrico,
aparecieron los inyectores PTB y PTC. El PTC supuso un avance en relación con el
PTB, ya que usaba una copa o punta de inyección en dos partes que disminuyo el costo
de la copa. Las copas usadas originalmente en los PT y PTB eran mas grandes y de una
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pieza, requiriendo el reemplazo de toda la copa cuando los orificios estaban tapados o
gastados. Para reducir aun más los costos de cambio, se introdujo un inyector, el PTD,
el cual contaba con el conjunto de barril y embolo intercambiables. Sin la necesidad de
cambiar todo el cuerpo del inyector, podía sustituirse el embolo y el barril, evitando lo
que sucedía con los modelos anteriores. Además el inyector PTD emplea una tuerca de
ajuste que controla el viaje ascendente. Dicho inyector se llama inyector PTD con tope
superior.
El modelo original de la bomba PTR ha sido sustituido por el modelo PTG, que difiere
del PTR en varios aspectos. La diferencia mas importante es el método de regulación de
la presión en el múltiple de combustible. En la bomba PTR, la presión máxima del
combustible en el múltiple era controlado por medio de un regulador de presión
separado. En el PTG se ha eliminado el regulador y la presión máxima del combustible
en el múltiple es controlado por el gobernador, en donde procede la designación PTG.
El PTG fue, durante muchos años, el estándar de las bombas cummis. El reciente interés
acerca de las emisiones, propicio el desarrollo y uso de la bomba actual, la PTG AFC.
En esta bomba se cuanta con un dispositivo semejante a un aneroide. El aneroide es una
válvula de derivados de flujo y no flujo, operada por la presión del aire en el múltiple de
entrada. El dispositivo AFC difiere en la proporción de control de flujo y presión para
atender las demandas del motor durante los periodos de baja presión en el múltiple de
Addison.
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Sistema de combustible cummis PT
Partes del sistema Cummins PT
Este sistema lo componen varios elementos tales como:
La bomba de suministro de combustible.
El regulador.
El inyector.
Sistema de retorno.
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BOMBA DE SUMINISTRO SISTEMA CUMMIS P-T
La bomba de combustible esta formada de tres sub-conjuntos principales:
1. bomba de engranaje que absorbe combustible del tanque y lo reparte por medio
de la bomba y las conexiones de alimentación a los inyectores.
2. el regulador de presión que limita la presión del combustible de los inyectores.
3. el acelerador y el regulador que actúan independientemente del regulador de
presión para controlar la presión del combustible en los inyectores.
La bomba de combustible es conectada al regulador o a la transmisión de la bomba de
combustible, la cual recibe su movimiento del tren de engranajes del motor. El eje
principal de abomba de combustible da vueltas a la velocidades cigüeñal del motor y
mueve la bomba de engranajes, el regulador y el eje del taquímetro
Bomba de engranajes: La bomba de engranaje esta colocada en la parte trasera de la
bomba de combustible y es movida por el eje principal. Esta unidad consiste de un
equipo simple de engranajes para elevar y repartir el combustible a través del sistema de
combustible. El flujo de combustible viene de la bomba de combustible a través de la
malla del filtro del regulador de presión.
Regulador de presión: El regulador de presión es una válvula auxiliar para regular el
combustible, bajo presión, repartido a los inyectores. Combustible así derivado regresa
al lado de absorción de la bomba de engranaje.
Acelerador: El flujo de combustible para el motor pasa del regulador de presión al eje
de aceleración. Combustible a baja velocidad pasa alrededor del eje del surtidor de baja
velocidad en el regulador. En operaciones a más alta velocidad, el combustible pasa a
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través del agujero de aceleración en el eje y entra al regulador a través de surtidores
primarios.
Regulador: La fuerza centrífuga actúa sobre los contrapesos y los extiende hacia fuera,
este movimiento a su vez mueve el embolo longitudinalmente en contra de los resortes.
El émbolo actúa como una bomba hidráulica que gira con los contrapesos y también se
desliza en sentido axial dentro del manguito de gobernador. El movimiento abre o cierra
los orificios en el manguito para controlar el paso de combustible en el gobernador y de
esta forma la velocidad del motor.
Bomba PTG
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Localización de averías en la bomba de combustible cummis:
A. Si la bomba no envía combustible después de la instalación inicial en el banco
de prueba (no indica el medidor ningún flujo), siga el séte procedimiento:
1. Afloje el tubo de entrada de combustible, vuelva a revisar todos los
accesorios y apriételos de nuevo.
2. Determine si el solenoide de corte esta en la posición de marcha.
3. Asegúrese de que el giro de la bomba sea el correcto.
4. Revise el ajuste entre el embolo de resorte de marche en vacío y el
embolo de gobernador. Puede ser necesario cambiar uno o los dos para
obtener entre ellos un buen ajuste.
5. Verifique la succión de la bomba de engranes, para determinar si dicha
bomba no esta desgastada.
6. Asegúrese de que la bomba de engranes se encuentre bien instalada en el
cuerpo de la bomba principal.
B. Verifique si hay aireación de combustible en el medidor de flujo. Esto indica que
hay una fuga de aire en algún lugar del lado de succión de la bomba de engranes.
NOTA: cualquier fuga en distintos lugares del alojamiento PTG AFC puede dar
lugar a fugas de succión, ya que el alojamiento PTG AFC esta en el lado de succión
de la bomba de engranes durante la operación.
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1. Determine si el sello del impulsor del tacómetro tiene fugas. Verifíquelo
poniendo una pequeña cantidad de combustible diesel en el acoplamiento impulsor
del tacómetro, con la bomba funcionando. No deber absorberse hacia la bomba.
2. Revise todos los empaques del alojamiento de la bomba y vuelva a apretar
todos los tornillos prisioneros.
3. Quite el eje del estrangulador y verifique el arosello de dicho eje.
Cambiar el arosello si es necesario.
4. Compruebe los sellos del eje impulsor. Utilizando una lata con aceite,
ponga una pequeña cantidad del mismo en el agujero de drenaje que se encuentra
entre los sellos. El aceite no debe ser absorbido. Si es así, el sello interior o trasero
tiene fugas.
C. Si el corte del gobernador no es el correcto, examine lo siguiente:
1. Compruebe si el gobernador tiene desgaste. Cámbielo si es necesario.
2. Determine si el embolo del gobernador esta pegado en su barril.
3. Determine si en el resorte del gobernador hay en número adecuado de
calzas.
D. Si la fuga del estrangulador no puede ajustarse de manera que regrese al mismo
punto después de moverse, examine los siguientes puntos:
1. Determine si el eje del estrangulador esta gastado o escoriado.
2. Compruebe el embolo del gobernador para ver si tiene desgaste.
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E. Si la presión del múltiple de combustible no puede ajustarse correctamente,
determine si los siguientes puntos están en el orden correcto de trabajo:
1. Vea si el embolo del resorte de marcha en vacío se encuentra bien.
2. Verifique la succión de la bomba de engranes y determina si dicha
bomba presenta desgaste
3. Revise el embolo del gobernador, para ver si tiene desgaste.
4. Determine si el eje del estrangulador presenta desgaste.
F. Si la operación de la bomba es ruidosa, determine cual de las partes que siguen
presenta desgaste:
1. El gobernador.
2. El engrane impulsor del gobernador.
3. La bomba de engranes.
G. Si el motor no marcha verifique lo sgte:
1. La operación de la válvula eléctrica de corte.
2. El filtro de combustible, si hay alguna duda acerca de que puede ser
tapado.
3. Asegúrese de que todos los tubos que llegan a la bomba estén bien
apretados.
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4. El tubo de entrada de combustible, viendo si tiene alguna obstrucción,
soplándole aire con una manguera.
5. Quite el cable impulsor del tacómetro y de vuelta al motor; el impulsor del
tacómetro debe girar en ese momento. Lo anterior es una indicación de si la bomba
se encuentra o no girando.
6. Si la bomba no gira, revise la estrella impulsora o la chumacera ranurada.
H. Si el motor funciona, pero con baja potencia, examine los siguientes puntos:
1. Revise el filtro de combustible y cámbielo si es necesario.
2. Compruebe la presión del resorte.
3. Si la presión del resorte es baja, puede ser necesario cambiar la restricción
del estrangulador o el botón del embolo de resorte de marcha en vacío.
4. Si hay un ajuste de marcha en vacío alta incorrecto cambie las calzas del
resorte del gobernador.
5. Si el viaje del estrangulador no es correcto, revise para asegurarse de que
el estrangulador este en la posición totalmente abierto, con el pedal del acelerador
hasta el fondo.
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INYECTORES
Los inyectores cummis aparecen en varios modelos diferentes. Los antiguos inyectores
PT eran del tipo pestaña. Los posteriores eran cilíndricos (redondos) y se producían en 6
modelos, POT, PTB, PTC, PTD tope superior y PTD tope inferior DFF.
A) Identificación del inyector: cada inyector tiene una información estampada sobre
el mismo y que se requerirá durante las reparaciones y la calibración. Esta
información se encontrara en cualquier parte del cuerpo.
B) Partes componentes: los inyectores cummis PTD, PTC, PTD y PTD tope
superior, están formados por la sgtes partes:
1. Cuerpo.
2. Copa (sola en dos piezas).
3. Embolo.
4. Resorte de retorno del embolo.
5. Orificio de equilibrio.
6. Barril y embolo.
7. Articulación del inyector.
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Inyector cilíndrico PT
C) Operación del inyector y flujo de combustible (PTD y PTD tope superior). El
inyector del sistema de combustible cummis PT es operado por el árbol de levas
del motor por conducto de los seguidores de leva, los tubos de empuje y el brazo
del balancín inyector.
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Ciclo de inyección de combustible PT
NOTA: El los inyectores PTD se utilizan dos tipos de conjuntos de barril y embolo.
1) El PTD estándar, que se utiliza para describir el flujo de combustible.
Comparación de los barriles de inyección directa de combustible y estándar Pt
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2) El tipo de alimentación directa de combustible, que se utiliza para evitar el
carbonizado de la punta del embolo.
La función del inyector tiempo, medición, inyección (la presión) y atomización del
combustible. El combustible es suministrado al inyector, pasando por los conductos
de la cabeza de los cilindros. A continuación, el combustible fluye a través del
inyector en este orden (el orificio de combustible proporcionando corresponde al
inyector PTD)
A. El combustible se suministra al orificio de equilibrio del inyector desde los
conductos de combustible en la cabeza de cilindros.
B. A continuación, el combustible fluye por el inyector en la forma que se describe
en la sgte figura.
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Flujo de combustible en el inyector PTD
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Localización de averías en el inyector del cummis.
A. En el banco de prueba. La localización de averías que se menciona a continuación se
refiere solo al inyector:
1. Si el inyector no entrega combustible, determine cual de los sgtes elementos no
este bien limpio:
a. Orificio de equilibrio.
b. Orificio de restricción.
c. Conductos del cuerpo del inyector.
2. Si la entrega del inyector es baja, revise los elementos sgtes:
a. El tamaño del orificio de equilibrio.
b. El buen funcionamiento de los orificios de la copa del inyector.
c. El estado del embolo inyector y del cuerpo.
d. La presión de la abrazadera.
B. en el motor
1. Si el cilindro en que se encuentra el inyector esta fallando, revise las sgtes posibles
causas:
a. El ajuste del inyector.
b. La condición de operación del inyector y del orificio.
2. Si el inyector se pega en la posición baja, revise lo sgte:
a. La torsión correcta de la contratuerca de sujeción inferior del inyector.
b. La correcta alineación de la copa del inyector con el cuerpo.
3. Si hay humo excesivo en el motor:
a. Los orificios de la copa están tapados, por lo tanto, desmonte el inyector y limpie
o cambie las copas.
b. Un mal ajuste del brazo del balancín del inyector.
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PROTECCION PERSONAL AL MANIPULAR INYECTORES BOMBA:
Al trabajar con el equipo probador de inyectores bomba aparecen siempre altas
presiones, hay que tener mucho cuidado para evitar accidentes.
Reglas para el trabajo:
Atender que reine la máxima limpieza en el puesto de trabajo.
Evitar el uso de maquinas eléctricas, instalaciones eléctricas y el fuego cerca del área de
prueba.
Cuidar la ventilación del puesto de trabajo, ya que durante a prueba de pulverización, el
inyector emana gases como producto de la alta presión con que sale el combustible y
puede ser inhalado por la persona que esta efectuando la prueba, afectando su sistema
respiratorio y sanguíneo.
¡NUNCA PONGA LAS MANOS DELANTE DEL INYECTOR QUE ESTA
INYECTANDO CUANDO SE HALLE COLOCADO EN EL PROBADOR!
Esto trae como consecuencia la destrucción de la piel y el envenenamiento de la sangre.
MANGUERAS PARA COMBUSTIBLE
Las mangueras para transferencia de combustible deben ser de hules especiales, no
cualquier hule resiste el contacto directo con estos fluidos: gasolina y diesel.
Las mangueras están fabricadas con los mejores materiales para esta aplicación y
exceden los requerimientos normas de seguridad de la industria automotriz.
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FILTROS
Introducción:
Su función es proteger el motor y el sistema de inyección contra impurezas presentes en
el aire, en los aceites lubricantes y combustibles. Estas impurezas están formadas por
los residuos de combustión y abrasivos que causan elevado desgaste de las partes. Todo
eso aumenta el consumo de combustible, la emisión de contaminantes y fallas en
diversos componentes.
Filtro de combustible
Características y beneficios de los filtros
-Papel filtrante perfecto EE para una excelente filtración, propiciando elevado grado de
separación de impurezas y reducción de la resistencia al flujo.
- Mayor resistencia a la rotura y a la humedad.
- Mayor resistencia mecánica, química y térmica de la carcasa y del medio filtrante.
- Estabilidad y estanqueidad absolutas.
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- Protege a los componentes y garantiza excelente funcionamiento y larga vida útil para
el motor y el sistema de inyección.
- Asegura mejor rendimiento del motor, generando mayor ahorro de combustible.
- Mayor eficiencia de filtración y larga vida útil: mejor costo/beneficio.
Ventajas de los filtros
-Filtros desarrollados a medida para EE cada vehículo y de acuerdo con las
especificaciones de cada motor.
- Línea completa con amplia cobertura: más de 3.000 tipos de filtros abarcando un 90%
del mercado latinoamericano.
- Calidad asegurada por investigación y desarrollo continuo y tecnología de producción
de última generación.
- Equipo original en las principales ensambladoras europeas y asiáticas, atendiendo a
todas las exigencias de los fabricantes de vehículos.
- Garantía de quien es líder mundial en tecnología automotriz y desarrolla los más
avanzados sistemas de inyección.
Filtros con papel especial
El papel de filtración desarrollado por Bosch mezcla fibras sintéticas con las
tradicionales celulósicas, aumentando la capacidad de retención, proporcionando mayor
vida útil al filtro y, consecuentemente, mayor protección al motor. Además, el nuevo
papel está impregnado de resina fenólica, lo que garantiza hasta un 99% de separación
de suciedad y gran resistencia a roturas.
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Papel especial de filtro
Filtros de combustible
Más protección, mejor desempeño y menor consumo.
Los componentes de los modernos sistemas de inyección Diesel y gasolina son
proyectados con alta precisión. Por eso, para protegerlos efectivamente del desgaste
prematuro y asegurar un excelente desempeño del motor, el combustible tiene que ser
completamente filtrado. Por desarrollar los más avanzados sistemas de inyección de
combustible, Bosch tiene el know how necesario para ofrecer filtros que aseguran alta
protección y eficiencia a todos los componentes de estos sistemas.
Filtro de combustible y sedimentador
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Tipos de filtros de combustible
- Filtros de combustible gasolina/alcohol para vehículos carburados.
- Filtros Jetronic para vehículos a gasolina/alcohol con inyección electrónica.
- Filtros para vehículos Diesel con sistemas convencionales y Common Rail.
Beneficios
-Máxima vida EE útil y funcionalidad de los modernos sistemas de inyección a través
de la filtración confiable incluso de las menores partículas de impurezas.
- Filtración y suministro de combustible perfectos en función de los niveles ideales de
tamaño de poro, absorción de suciedad y capacidad de separación.
- Impermeabilidad absoluta del filtro a través de la alta calidad de encolado y
características especiales de la goma.
- Descarte de elementos del filtro ambientalmente correcto.
Beneficios
- Filtros desarrollados de acuerdo con las especificaciones de los sistemas de inyección.
- Alto grado de separación de impurezas.
- Alta capacidad de absorción de partículas.
- Protección de los componentes evitando desgaste prematuro.
Filtros de combustible Diesel
Tecnología del mayor especialista en sistemas Diesel
Los filtros Diesel se utilizan tanto para eliminación de impurezas como para separación
del agua existente en el combustible Diesel. Los filtros Bosch cumplen estas dos
funciones con la más alta eficiencia y calidad.
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Beneficios
Integración EE entre separación de agua, calentamiento y enfriamiento del combustible
en un único módulo.
-Material filtrante especial con alta capacidad de acumulación y separación de partículas
más pequeñas.
- Separación fiable del agua y del combustible para prevenir daños causados por
corrosión.
- Mantiene la estabilidad incluso con las altísimas presiones de inyección.
Filtros blindados y cartuchos filtrantes
Los filtros Diesel están disponibles en dos versiones: blindado o cartucho.
El filtro blindado es reemplazado completamente en el cambio del filtro.
En el caso de los cartuchos, que sufren menos contaminación ambiental, solamente el
elemento filtrante es reemplazado.
Filtro blindado de cartucho
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Elementos de filtro Diesel
Bosch ofrece la línea de elementos de filtro de combustible Diesel más completa del
mercado. Máxima eficiencia y desempeño del motor en las versiones con tapa plástica o
metálica y medio filtrante en lana natural o papel.
Filtros de combustible Diesel Common Rail Ideales para las mayores exigencias Bosch
ofrece soluciones innovadoras y económicas para tecnologías actuales como el sistema
Common Rail y Unit Pump.
Los filtros Diesel Bosch son optimizados para atender a las altas presiones de inyección
y componentes mecánicos de precisión de los sistemas Common Rail.
Beneficios
-Alta capacidad de absorción de impurezas y separación de contaminantes hecha por
una capa doble de material filtrante.
- Máxima separación de agua a causa de la construcción del elemento de filtro radial en
“V”.
- Excelente desempeño del motor.
TANQUE DE COMBUSTIBLE
Aloja en su interior el combustible necesario para el funcionamiento del motor.
Generalmente se ubica en el bastidor del vehiculo o cercano al motor, cuando se trata de
un grupo estacionario. Su capacidad es variable y depende fundamentalmente de la
aplicación que se le de.
Se construye de acero terminado y su forma puede ser rectangular o cilíndrica.
Es su parte superiores encuentra ubicado el tubo de llenado de combustible con su
respectiva tapa. La tapa del tanque tiene una perforación que actúa como respiradero y
permite que la presión en el interior del tanque sea igual a la presión atmosférica. En
uno de sus lados están ubicados las perforaciones y los nicles de conexión para las
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tuberías de aspiración y retorno del combustible. Generalmente, la perforación para la
conexión de la tubería de retorno, de combustible se encuentra en la parte superior del
tanque, a fin de facilitar la entrada de combustible de retorno.
La perforación para la conexión de la tubería de aspiración puede estar tanto en la parte
superior del tanque como en la parte inferior. Cuando esta en la parte superior, un tubo
interno llega casi al fondo del tanque, para que el combustible no se succionado
totalmente y evitar las aspiraciones de impurezas.
El tanque tiene una perforación en la parte superior que permite la ubicación de la
unidad emisora del indicador de ni el de combustible. En la parte inferior hay un tapón
que sirve para drenar el combustible, cuando se hace necesario.
Tanque de combustible
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EL PETROLEO
La palabra petróleo significa “aceite de piedra” este nombre lo recibió porque brotaba
en forma de aceite, espontáneamente del suelo, siendo utilizado para múltiples
aplicaciones desde tiempos remotos.
De esta forma "petróleo" es un nombre genérico, utilizado para nombrar una mezcla
combustible de textura oleaginosa de color casi negro, que se acepta en la actualidad, es
el resultado de un proceso de transformación a altas presiones de sustancias de origen
orgánico en el interior de la corteza terrestre, por eso el nombre de combustible fósil que
se usa en ocasiones.
El petróleo, tenemos entonces, que no es una sustancia única, si no, una mezcla de
cientos o miles de sustancias simples que pueden hacer que algunos “petróleos” sean
muy diferentes de otros en cuanto a composición textura y propiedades. De este hecho
se desprende que haya algunos petróleos naturales más valiosos que otros.
Los componentes mayoritarios del petróleo son los hidrocarburos, sustancias
compuestas de Carbono e Hidrógeno, que van desde gases (los mas simples), hasta
sólidos (los mas complejos).
La mayor parte del petróleo que se extrae en la actualidad no se utiliza “virgen” si no
que se somete a un proceso conocido como Destilación Fraccionada para separarlo en
otras mezclas mas simples con características estandarizadas de aplicaciones
especializadas.
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Las principales fracciones son:
1.- Gases
2.- Bencinas
3.- Gasolinas
4.- Queroseno
5.- Combustible Diesel
6.- Aceites Ligeros
7.- Aceites Pesados
8.- Asfaltos y Alquitranes
Gases derivados del petróleo
Durante la destilación fraccionada del petróleo las primeras fracciones que se obtienen
son gases que estaban disueltos en el producto original (igual que el dióxido de carbono
en las bebidas efervescentes), estos gases varían en naturaleza de acuerdo a la fuente,
pero los mas comunes son Metano, Etano, Butano, Propano, Etileno y Propileno los que
se utilizan en la industria para diversos fines.
Una mezcla de butano y propano con algunas adiciones de propileno (para hacer la
llama mas visible) y de Mercaptanos (sustancias de olor desagradables que se agregan
para su identificación en caso de escape) se licua y se utiliza como combustible
doméstico en recipientes a presión, muy usuales en los hogares para la cocina,
calefacción o agua caliente, conocida como LPG.
El propileno se usa para fabricar Polipropileno, polímero plástico que encuentra
aplicación en productos que serán sometidos a la radiación solar por su resistencia a
esta, tales como, mangueras de irrigación, calentadores solares etc.
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El etileno da lugar igualmente al Polietileno que es un plástico de uso general y muy
común.
Algunos países donde la industria de los derivados del petróleo no está desarrollada
estos gases no se aprovechan y parte de ellos se desechan quemándolos en la propia
instalación en una especie de “antorcha perpetua” que es visible como alta torre en las
refinerías de petróleo.
Bencinas
Durante la destilación fraccionada del petróleo y una vez extraída la fracción de gases,
se separan varios líquidos muy volátiles que no tienen aplicación práctica como
combustibles debido precisamente a la dificultad inherente al manejo de líquidos muy
volátiles y sumamente inflamables que los convierte en peligrosos para su uso como
tales, esta fracción se conoce como Bencinas. Aunque han tenido en el pasado
aplicaciones en pequeña escala como líquidos para encendedores su mayor aplicación es
en el campo de disolventes de uso industrial y de laboratorio.
Gasolinas
Durante la destilación fraccionada del petróleo y después de extraídas las fracciones de
gases y bencinas se separa la fracción de “Gasolinas” constituida por una mezcla
variable de hidrocarburos algo volátiles utilizable para motores de combustión
diseñados especialmente para ese combustible. Esta mezcla no tiene una “fórmula” fija
ni predeterminada, si no, unos índices estandarizados (con algunas variaciones de país a
país) por lo que puede estar formada por diferentes elementos en diferentes
proporciones, será “gasolina” siempre que cumpla con los estándares adecuados, los
índices básicos para una gasolina son:
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Valor calórico
El valor calórico es la cantidad de calor generado por unidad de masa del combustible
durante la combustión y se mide en Kcal/Kg.
Volatilidad
La volatilidad de una gasolina es el rango de temperaturas desde que comienza a hervir
la mezcla hasta que se evapora todo el líquido (normalmente hasta los 200 grados
Celsius)
Número de Octano (Octanaje)
Como durante el trabajo del motor una mezcla de aire y vapores de gasolina se
comprime y luego quema de manera controlada para sacarle energía mecánica, esta
mezcla de gasolina-aire debe resistir determinada compresión sin auto inflamarse o de
lo contrario la combustión será descontrolada e ineficiente y el rendimiento del motor
muy bajo, el número de Octano mide esa capacidad y se conoce como Octanaje de la
gasolina, de manera que mientras mayor sea el número de Octano mas alta es la
capacidad de comprimirse sin auto inflamación. Las gasolinas obtenidas directamente
de la fracción correspondiente al petróleo natural, tienen por lo general un Octanaje muy
bajo para el uso en los modernos motores de los automóviles, por lo que en la práctica
este índice se aumenta agregándole a las gasolinas naturales productos que elevan el
Octanaje (gasolinas etiladas), como estos productos son mas caros que la propia
gasolina el precio de las gasolinas tratadas es mayor a medida que aumenta el Octanaje
(mas aditivo incorporado). Existe la equivocada tendencia a pensar que las gasolinas de
mayor Octanaje son mejores y mas refinadas que las de menos Octanaje (error craso)
todas las gasolinas tienen la misma “base” a las que se ha agregado mas o menos
aditivos para darle resistencia a la auto inflamación.
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En el mercado existen generalmente tres tipos de gasolina de acuerdo a su Octanaje para
ser usadas de acuerdo a las características técnicas de los motores de serie (unos
comprimen mas la mezcla que otros), utilizar la gasolina de menor Octanaje en motores
de alta compresión deteriora el motor prematuramente, pero utilizar gasolinas de
Octanaje superior al necesario no le da mas potencia al motor ni le alarga la vida y
estamos “botando” el dinero como idiotas, la propaganda de las Empresas Petroleras
coqueteando con el fraude pero sin caer abiertamente en él, incentiva la idea de que
mientras mas Octanaje en la gasolina mejor para mi motor haciéndonos pasar por ello.
Todos los automóviles en el manual del propietario explican la gasolina apropiada.
Contenido de Azufre
Las gasolinas no deben contener Azufre ni sustancias sulfurosas en su composición,
pero como en los petróleos naturales el azufre está presente en mayor o menor cantidad,
siempre pasarán a la gasolina durante la destilación fraccionada algunos de ellos, de
forma tal que todas las gasolinas tendrán la posibilidad de contener Azufre. Lo que
establecen los estándares son los límites máximos de estos productos sulfurosos en las
gasolinas terminadas, debido a que durante el trabajo normal del motor se forma y
escapa entre otras cosas, Ácido Sulfúrico que es un contaminante agresivo en la
atmósfera y además corroe notablemente el motor.
Cenizas residuales
Cuando se quema un combustible queda un residuo sólido que conocemos como
“cenizas”. Aunque pocas, las gasolinas también tienen cenizas, estas cenizas son
fuertemente abrasivas y desgastan el motor rápidamente por eso se limita la cantidad
residual de ellas en las gasolinas.
En el oscuro mundo de la publicidad y el mercadeo hay toda clase de “aditivos
misteriosos” generalmente bautizados con nombres muy sugerentes para “elevar” la
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calidad de esta o la otra gasolina, puede que sea cierto o no, pero lo que si es seguro es
que nadie puede comercializar gasolina si no cumple con los estándares del país, y estos
son suficientes para el uso seguro y duradero del motor, así es que si usted ama el dinero
que ganó sudando la camisa cuidado con la publicidad.
Queroseno
Durante la destilación fraccionada del petróleo natural y después de haberles extraído
las fracciones de gases, bencinas y gasolina, comienza a destilar la fracción de
queroseno, mezcla de hidrocarburos menos volátiles que no tienen aplicación como
combustible en motores de gasolina ni en motores Diesel. Esta fracción varía
notablemente de un país a otro y de acuerdo al tipo de petróleo natural utilizado, se usa
como disolvente de pinturas, como combustible de propósito general en lámparas de
iluminación, estufas de cocción, calefacción etc. y además como combustible de las
turbinas de los aviones.
Combustible Diesel
Durante la destilación fraccionada del petróleo y después de haber extraído las
fracciones de gases, bencinas, gasolina y queroseno comienza a destilar la fracción
correspondiente al combustible Diesel, esta fracción está constituida principalmente por
hidrocarburos muy poco volátiles de carácter ligeramente aceitoso que se usa como
combustible para los motores Diesel y que varía de país en país de acuerdo a los
estándares nacionales y al petróleo natural utilizado como fuente de materia prima.
Pueden distinguirse en algunos países más de un tipo de combustible Diesel, los ligeros
que se usan para motores de transporte por carretera y los pesados que se usan en los
grandes motores de ferrocarril y navales. El índice que caracteriza al combustible Diesel
es el número de cetanos.
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Aceites
Durante la destilación fraccionada del petróleo, después de extraídas las fracciones de
gases, bencinas, gasolinas y Diesel comienzan a destilar hidrocarburos de carácter
aceitoso que constituyen las fracciones de aceites. Estas mezclas de hidrocarburos a su
vez pueden ser ligeras (aceites finos), o pesadas (aceites mas viscosos), los que se
utilizan como combustible industrial en grandes hornos y calderas de vapor, o como
lubricantes. Esta clasificación es muy general porque en la práctica y de acuerdo al uso
futuro, pueden extraerse varias fracciones intermedias que luego serán convertidas (con
ciertos aditivos) en la gran variedad de aceites y grasas lubricantes del mercado.
Asfaltos y Alquitranes
Durante la destilación fraccionada, la fracción de asfaltos y alquitranes quedan como
residuo extremadamente viscoso después de haber extraído del petróleo todas las
fracciones que son gaseosas, líquidas o semi líquidas del petróleo natural y resultan una
mezcla de una enorme cantidad de productos que es sólida o casi sólida a temperatura
ambiente de color negro y bastante olorosa. En su composición hay hidrocarburos
pesados, parafinas, cenizas, fenoles etc.
Estos asfaltos y alquitranes se tratan industrialmente para separar componentes muy
útiles de diversa naturaleza, sus usos mas importantes son, impermeabilizar techos y
cimientos, conservación de la madera, fabricación de carreteras y otros.
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SISTEMA DE DITRIBUCION
Introducción
Fundamentalmente, cuanto mayor es la cantidad de aire que penetra en el cilindro,
mayor será la potencia que desarrolla el motor, por eso es fundamental el sistema de
distribución que es el encargado regular los tiempos del funcionamiento del motor. La
distribución (respiración) del motor va estar controlada por el árbol de levas que es el
elemento fundamental junto con las válvulas.
Cuanto más rápido gira un motor, más difícil resulta llenar los cilindros, puesto que las
válvulas abren y cierran mucho más deprisa. Lo ideal es que la válvula de admisión se
abra un poco antes del inicio de la carrera de admisión, y la de escape un poco antes de
iniciarse la carrera de escape, para ayudar así al vaciado y llenado de los cilindros. El
inconveniente proviene de el momento óptimo de apertura de las válvulas es diferente
para cada régimen del motor, por lo que resulta imprescindible sacrificar rendimiento en
todos los regímenes de giro para obtener un resultado aceptable también en todos los
regímenes de giro. Lo que hace la distribución variable es precisamente cambiar el
momento de apertura y cierre de las válvulas en función del régimen del motor. Los
sistemas más sofisticados también pueden controlar el tiempo durante el que la válvula
permanece abierta
A la hora de cambiar los tiempos de distribución tenemos que hacer una serie de
consideraciones sobre los sistemas de distribución en general:
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Sincronización de las válvulas
En la figura inferior se ilustra un diagrama de distribución así como la apertura de las
válvulas y el llamado "cruce de válvulas". Hay que destacar los siguientes puntos:
- La válvula de admisión debe abrirse antes del P.M.S., es decir, antes de que el pistón
empiece a descender en el tiempo de admisión.
- La válvula de admisión permanece abierta mucho después del P.M.I., (en plena fase de
compresión) para aprovechar la velocidad de los gases entrantes, lo cual ayuda a
introducir una cantidad adicional de la mezcla de aire y combustible en el cilindro.
- La válvula de admisión regula el rango de revoluciones del motor. Si esta se cierra
mas tarde, entra mas combustible en el cilindro y, por lo tanto, las revoluciones
aumentan.
- El punto de cierre de la válvula de admisión también determina la relación de
compresión efectiva, opuesto a lo que ocurre con la relación de compresión estática. Si
la válvula se cierra mas tarde, la compresión real del motor será menor.
- La válvula de escape debe abrirse mucho antes de que termine el tiempo de explosión
para liberar la presión de los gases en expansión que están en el cilindro antes de que el
pistón suba en el tiempo de escape. La potencia del motor no se ve afectada por el hecho
de que las válvulas de escape se abran en ese punto, ya que la mayor parte de la
potencia de los gases en explosión ha sido transmitida al pistón durante el tiempo de
explosión. La válvula de escape debe estar casi totalmente abierta en el momento en el
que pistón alcance la velocidad máxima. De esta manera, no hay resistencia al
movimiento causada por la presión del gas de admisión, la cual produciría una perdida
de bombeo.
- La leva mantiene abierta la válvula de escape pasado el P.M.S. En regímenes elevados,
la inercia del gas que sale del cilindro crea un vacío tras de si, absorbiendo más mezcla
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de admisión. Al vaciar al máximo el cilindro de gases de escape, aumenta la capacidad
para alojar la mezcla fresca de aire y combustible, aumentado así la potencia del motor.
Sincronización de válvulas
Cruce de válvulas
El periodo de cruce de válvulas tiene lugar en el inicio del tiempo de admisión, cuando
la válvula de admisión ya esta abierta y la de escape no se ha cerrado por completo. Los
motores de serie tienen un cruce de válvulas de 15 a 30 grados de giro del cigüeñal. En
el ejemplo de la figura superior la magnitud del cruce es de 20 grados. Los árboles de
levas de los vehículos de carreras tienen cruces de válvulas que van de 60 a 100 grados.
Un cruce adicional proporciona un llenado de cilindro más eficaz a altas revoluciones,
pero produce un vacío en el motor mas bajo, así como una mayor pobreza en el
rendimiento en los bajos regímenes, en la calidad de marcha en ralentí y en la economía
de combustible a baja velocidad.
Si la válvula de admisión se abre demasiado pronto, la calidad de marcha en ralentí se
deteriora, mientras que el rendimiento en regímenes elevados no mejora demasiado. La
velocidad máxima del pistón en el tiempo de admisión se alcanza antes de la apertura
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máxima de válvula, por lo que si la válvula se abre antes, podría mejorar la respiración
del motor. El factor del cruce de válvulas que afecta al rendimiento en regímenes
elevados es el cierre de la válvula de escape. De hecho, aumentar el tamaño de la
válvula de escape y su orificio correspondiente no suele considerarse demasiado
adecuado para la obtención de más potencia, ya que la válvula de escape limita en
mayor medida el flujo procedente del cilindro a medida que se cierra.
Un cruce elevado de válvulas puede generar problemas de holguras entre la válvula y el
pistón, es decir, que podrían llegar a tocarse. La elevada alzada de las válvulas no causa
este problema, ya que el pistón esta en una posición baja dentro del cilindro cuando la
válvula se abre al máximo.
Un cruce válvulas mas reducido aumenta la presión en el cilindro a revoluciones mas
bajas.
Los diseñadores de árboles de levas intentan minimizar el cruce de válvulas al tiempo
que procuran maximizar el rendimiento en regímenes elevados.
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PARTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION
Engranajes de distribución.
Conduce los accesorios y mantienen la rotación del cigüeñal, árbol de levas, eje de leva
de la bomba de inyección ejes compensadores en la relación correcta de
desmultiplicación.
El engranaje del cigüeñal es el engranaje motriz para todos los demás que componen el
tren de distribución, por lo que deben de estar sincronizados entre si, de forma que
coincidan las marcas que llevan cada uno de ellos.
Distribución directa por engranajes
Árbol de levas.
Un árbol de levas es un mecanismo formado por un eje en el que se
colocan distintas levas, que pueden tener distintas formas y
tamaños y estar orientadas de diferente manera, siendo un
programador mecánico. Los usos de los árboles de levas son muy
variados, como en molinos, telares, sistemas de distribución de
agua o martillos hidráulicos, aunque su aplicación más
desarrollada es la relacionada con los motores de combustión
interna, en los que se encarga de regular la apertura y el cierre de
las válvulas, permitiendo la admisión y el escape de gases en los
cilindros.
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Se fabrican siempre mediante un proceso de forja, y luego suelen someterse a acabados
superficiales como cementados, para endurecer la superficie del árbol, pero no su
núcleo.
Descripción
Consiste en una barra cilíndrica que recorre la longitud del flanco de los cilindros con
una serie de levas sobresaliendo de él, una por cada válvula de motor. Las levas fuerzan
a las válvulas a abrirse por una presión ejercida por la leva mientras el árbol rota. Este
giro es producido porque el árbol de levas está conectado con el cigüeñal, que es el eje
motriz que sale del motor. La conexión entre cigüeñal y árbol de levas se puede realizar
directamente mediante un mecanismo de engranajes o indirectamente mediante una
correa o cadena, conocida como correa de distribución.
Levas en un motor.
Movimiento de una leva.
En ingeniería mecánica, una leva es un elemento
mecánico hecho de algún material (madera, metal,
plástico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene un
contorno con forma especial. De este modo, el giro
del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque,
mueva, empuje o conecte una pieza conocida como
seguidor. Existen dos tipos de seguidores, de
traslación y de rotación.
La unión de una leva se conoce como unión de punto
en caso de un plano o unión de línea en caso del
espacio. De ser necesario pueden agregarse dientes a la leva para aumentar el contacto.
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El diseño de una leva depende del tipo de movimiento que se desea imprimir en el
seguidor. Como ejemplos se tienen el árbol de levas del motor de combustión interna, el
programador de lavadoras, etc.
También se puede realizar una clasificación de las levas en cuanto a su naturaleza. Así,
las hay de revolución, de translación,
desmodrómicas (éstas son aquellas que
realizan una acción de doble efecto), etc.
La máquina que se usa para fabricar levas se
le conoce como generadora.
Diseño cinemático de la leva
La leva y el seguidor realizan un movimiento cíclico (360 grados). Durante un ciclo de
movimiento el seguidor se encuentra en una de tres fases:
Subida (Rise). Durante esta fase el seguidor asciende.
Reposo (Dwell). Durante esta fase el seguidor se mantiene a una misma altura.
Regreso (Return). Durante esta fase el seguidor desciende a su posición inicial.
Dependiendo del comportamiento que se le quiera dar al movimiento del seguidor
dentro de estas fases (duración, velocidad, aceleración), es la forma en la que se
construirá la leva. Y proporcionar un movimiento lineal
Ley fundamental del diseño de levas
Las ecuaciones que definen el contorno de la leva y por lo tanto el movimiento del
seguidor deben cumplir los siguientes requisitos, lo que es llamado la ley fundamental
del diseño de levas:
La ecuación de posición del seguidor debe ser continua durante todo el ciclo.
La primera y segunda derivadas de la ecuación de posición (velocidad y aceleración)
deben ser continuas.
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La tercera derivada de la ecuación (sobre aceleración o jerk) no necesariamente debe ser
continua, pero sus discontinuidades deben ser finitas.
Las condiciones anteriores deben cumplirse para evitar choques o agitaciones
innecesarias del seguidor y la leva, lo cual sería perjudicial para la estructura y el
sistema en general.
Diagramas SVAJ
Son gráficas que muestran la posición, velocidad, aceleración y sobre aceleración del
seguidor en un ciclo de rotación de la leva. Se utilizan para comprobar que el diseño
propuesto cumple con la ley fundamental del diseño de levas. svaj
Software para diseño de levas
Actualmente, existe un software desarrollado por [[]] llamado Dynacam, que de acuerdo
a los datos de subida, detenimiento y bajada permite seleccionar las ecuaciones de
movimiento y hace el dibujo de la leva junto a los diagramas SVAJ, además de calcular
las fuerzas dinámicas que actúan sobre la leva.
Buzos
Este componente va alojado en una cavidad especial del monoblock, existen 2 tipos
diferentes de buzos, los mecánicos y los hidráulicos para cada uno de ellos varia el tipo
de monoblock en el que se deben instalar.
Los buzos hidráulicos deben su nombre al hecho de utilizar el aceite del motor para
llenar su cavidad interna y mantener contacto permanente con las levas durante todo su
recorrido, los buzos mecánicos deben calibrarse periódicamente aunque funcionen de
similar forma.
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Existen en el mercado buzos especiales para árboles de mayor levante que los
originales, son de material más resistentes y ligeros, tienen la cabeza más chaparrita
para contrarrestar la altura de la leva sin tener que modificar el monoblock.
Cuando se instalan buzos originales con árboles de alto levante, se debe rebajar un poco
el monoblock e instalar un casquillo de bronce, (este refuerza el block), cuando el motor
debe sufrir grandes cargas de trabajo es recomendable instalarlos aun con buzos
chaparros.
Los buzos tienen como función de empujar la varilla de acuerdo con la configuración de
la leva enviándola hacia el brazo del balancín. (Para más información sobre las varillas,
consultar sección de válvulas en complemento de resorte)
El brazo del balancín se encuentra fijo en un eje por el centro, recibe la orden por el
extremo inferior y la transmite por el otro extremo empujando la válvula para así
abrirla.
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Balancines
El brazo del balancín puede cambiar en la relación de su radio de acción, existen varios
tipos en el mercado, aumentan el efecto de la leva en la proporción para que fueron
fabricados incluso existen árboles de levas específicos para cada tipo de balancín.
Los tipos de Balancín más comerciales son:
Balancines de 1.1:1 (Originales)
Balancines de 1.1:1 Rígidos
Balancines de 1.25:1
Balancines de 1.4:1
Balancines de 1.5:1
Brazo para la válvula de Escape
Brazo para la válvula de Admisión
Base.
Tuerca
Separador (se cambian para alinear
el brazo a la válvula)
Ajustador ó calibrador para puntería.
Cuerpo central
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Los balancines se deben alinear como la grafica de la izquierda, al estar un poco
desfasados hacen rotar la válvula en cada acción, esto es importante para conservar
lubricada la guía de la misma válvula y evitar daños.
El espacio que queda entre el ajustador y la válvula se debe calibrar periódicamente en
el caso de los buzos mecánicos a 0.005 milésimas interponiendo un calibrador de lainas
y girando el ajustador marcado con el # 6
Tuerca de sujeción
Eje de Balancín
Base.
Tornillo de la cabeza
Cabeza
Rondana de ajuste
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Todo esto se prepara con un micrómetro y en relación de los datos del árbol teniendo
que quedar el balancín en la posición correcta en la mitad de la carrera del levante del
árbol.,
Incorrecto
Cuando la geometría del motor no queda correctamente, causa que suenen las punterías
y hasta que se rompa un brazo del balancín, por esto te siempre te recomendamos que
esto sea calculado y armado por un experto en el ramo
Correcto
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Válvulas
Existen dos tipos de válvulas: las válvulas de admisión que admiten la mezcla de aire y
combustible, y las de escape o salida que liberan los gases de escape de la cámara de
combustión. Están situadas en la culata y son controlados por uno varios árboles de
levas (movimientos de abertura y cierre). Las válvulas de admisión suelen ser más
grandes que las de escape.
Trabajo de la válvulas de admisión y de escape
Las válvulas tienen la forma de un disco con un vástago. Cuando la válvula está cerrada,
un muelle mantiene el disco herméticamente contra la lumbrera de la culata. La
lumbrera tiene un asiento de metal especial en la superficie de contacto con la válvula.
El vástago se mueve en una guía que también es de un metal especial.
Las válvulas de escape deben soportar temperaturas muy elevadas, que a menudo
superan los 1000ºC, al paso de los gases de escape calientes.
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En algunos motores, en los que la exposición al calor puede ser muy elevada (en
especial en los motores turbo) los vástagos de las válvulas de escape son huecos y están
parcialmente rellenos de sodio para disipar más fácilmente el calor de la cara caliente de
la válvula hacia el vástago.
La solución más simple es tener una sola hilera de válvulas en la culata, pero esto
impide dar la forma óptima a la cámara de combustión, colocar la bujía en el centro y
crear el efecto de “circulación cruzada”.
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SISTEMA DE LUBRICACION
Finalidad de la lubricación
-La superficie metálica, por muy pulimentada que estén, no son completamente lisas, si
se frotan una contra otra sometiéndolas, además, a una elevada presión, se producirá un
gran desgaste de las mismas debido al rozamiento y a una elevación de la temperatura
con la que las moléculas de ambas piezas tienden a soltarse, dando origen al fenómeno
denominado comúnmente “agarrotamiento” o “gripado”.
-La lubricación del motor tiene por objeto impedir el agarrotamiento y disminuir el
trabajo perdido en rozamientos. Interponiendo entre las dos piezas metálicas una
película de lubricante, las moléculas del aceite se adhieren a ambas superficies, llenando
los huecos de las irregularidades, con lo cual, en el movimiento de ambas piezas, estas
arrastran consigo el aceite adherido a ellas y el rozamiento entre las piezas metálicas es
sustituido por un roce de deslizamiento interno del fluido, que es muy inferior y produce
menos calor. Si la película de lubricante interpuesta se renueva continuamente, el calor
producido con el rozamiento es evacuado con ella.
-Así pues la lubricación en los motores ha de cumplir los siguientes objetivos:
A) Lubricar las partes móviles con el fin de atenuar el desgaste, impidiendo el contacto
directo de las superficies metálicas
B) Refrigerar las partes lubricadas evacuando el calor de esta zona
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C) Aumentar la estanqueidad en los acoplamientos mecánicos. Con la película de aceite
interpuesta entre el pistón y el cilindro, mejora notablemente el “sellado” entre ambos
D) Amortiguar y absorber los choques de los cojinetes.
Sistema de lubricación
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Tipos de lubricación
La función principal de la lubricación en el motor es evitar el desgaste de las piezas
móviles. Para lograrlo se utilizan aceites de origen vegetal, mineral o sintético; todos
éstos con aditivos que mejoran sus características y funcionamiento. El aceite lubricante
debe responder de formas distintas a las cargas y presiones, con lo que es habitual
dividir el proceso de lubricación en varios grupos:
Lubricación Seca
En esta forma no debe haber aceite entre las partes móviles, ya que es utilizada entre el
cilindro y el pistón, el lubricante utilizado es el grafito contenido en las partes metálicas
(fundición, etc.) El lubricante seco está diseñado sólo para mecanismos expuestos a
contaminaciones sólidas abrasivas, otros usos de éste para ser aplicados en cadenas
transportadoras, guías excéntricas, juntas, y también para proteger los metales en la
soldadura eléctrica. Algunos de estos lubricantes actúan formando una película sólida y
seca que evita el contacto directo entre metales y dan protección al desgaste.
El rápido secado de esta lubricación ofrece ventajas inmediatas como es el rechazo de
materiales como son: polvo, arena y otros materiales volátiles abrasivos que atacan las
superficies metálicas. La película formada tiene alta resistencia a la temperatura de
hasta 410 °C (cuando se utiliza bisulfuro de molibdeno por ejemplo), no se carboniza y
resiste cargas de hasta 30.000 Kg / cm2.
Lubricación de proximidad
Consiste en colocar una resistente película de aceite sobre los picos relativamente
ásperos de las superficies de los cojinetes. Es decir lograr añadir agentes lubricantes en
los aceites para motores. Estos agentes lubricantes tienen un punto de fusión
relativamente bajo por lo que no es un método muy eficaz a altas temperaturas.
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Lubricación hidrodinámica
Consiste en una película fina de aceite que separa dos componentes como en el caso de
un eje apoyado en un cojinete circular. Cuando el eje se encuentra sin movimiento,
existe contacto metal con metal; cuando el eje comienza a girar el aceite entre el eje y el
cojinete produce una fuerza capaz de levantar el eje creando una capa entre estos que
los separa. La lubricación hidrodinámica depende de la velocidad de rotación del eje y
de la carga que se ejerce contra él, si la carga es grande y la velocidad baja es difícil
evitar el contacto metal-metal; este contacto se puede evitar mediante la lubricación de
proximidad.
Lubricación hidrodinámica
Lubricación de extrema presión
Consiste en la colocación de aditivos al lubricante básico, los cuales dan propiedades de
adherencia al aceite a las partes metálicas cuando funciona a temperaturas elevadas,
protegiendo las piezas y el aceite aplicado.
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Lubricación en el motor
Los componentes principales (cigüeñal, pistones y bielas) con movimientos de giro,
lineal y alternativo dentro del motor necesitan de cuidado especial al igual que los
elementos más críticos (los cojinetes de los codos del cigüeñal, en los cojinetes de sus
apoyos y en el bulón del pie de la biela, cilindros y sus pistones correspondientes) en
donde es aplicado el lubricante. Tanto los componentes principales como los elementos
críticos se encuentran sometidos a constante esfuerzo y requieren que su movimiento
sea homogéneo, sin golpeteo. Sin el uso de adecuados lubricantes el desgaste se
convierte en excesivo y perjudicial para el funcionamiento del motor. Otros elementos
como el árbol de levas que gira apoyado en los cojinetes, los engranajes y las cadenas
dentro del motor también requieren lubricación. Existen dos métodos comúnmente
usados como sistemas de lubricación dentro del motor de combustión interna, estos son:
Lubricación de cárter seco.
En la mayoría de los vehículos se utiliza un sistema de lubricación del motor que a
grandes rasgos consiste en llevar aceite a presión desde un depósito (Carter) por medio
de una bomba hasta los puntos en que la lubricación es necesaria. El aceite se almacena
en el carter y es tomado allí por medio de la bomba que lo impulsa a presión hasta los
puntos necesitados de lubricación. En algunas circunstancias no se puede asegurar que
la boca de la bomba de aceite este inmersa en el aceite de lubricación, por lo que es
necesario recurrir al sistema de lubricación con carter seco. Este sistema consiste en
disponer de un depósito auxiliar, externo al motor, donde se almacena el aceite. La tapa
inferior del motor es solamente una tapa donde se recoge el aceite una vez ha realizado
su tarea de lubricación; desde ahí, por medio de una bomba, el aceite se envía de nuevo
al depósito auxiliar, de donde, por medio de otra bomba se envía al circuito de
lubricación.
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Este sistema se utiliza cuando se trata de motores que cambian su posición durante el
funcionamiento, por ejemplo en motores de aviación, o también cuando se producen
aceleraciones tan fuertes, que por el efecto centrífugo y las fuerzas de inercia desplazan
la masa de aceite lejos de la boca de la bomba de lubricación en el carter.
Lubricación de cárter húmedo
El cárter está en la parte inferior de la carcasa del motor donde aloja el aceite (por esta
razón se denomina sistema de cárter húmedo) y una bomba con los que se lubrican las
partes del motor. La forma de lubricar es la siguiente: el aceite pasa del canal a los
cojinetes del cigüeñal a través de conductos perforados en el bloque; los cojinetes son
dos cascos semicirculares, uno de éstos tiene un agujero por donde pasa el aceite hacia
el bloque. El aceite pasa desde los cojinetes de los codos a los de los apoyos a través de
canales diagonales muy finos taladrados a través de los asientos y contrapesos del
cigüeñal hasta los codos.
El cojinete del pie de la biela se puede lubricar de dos formas, el primero utiliza un
agujero que atraviesa ésta, la segunda utiliza la salpicadura con los contrapesos del
cigüeñal que al sumergirse en el aceite arrojan cierta cantidad de éste a la biela y a su
pie. Con este método se lubrica la pared del cilindro. En algunos motores el aceite entra
al eje de levas por medio de un conducto central, de modo que lubrica directamente los
cojinetes y asientos. Para completar el sistema debe tenerse en cuenta la lubricación en
el eje de balancines y el tren de válvulas la cual se lleva a cabo mediante goteo directo.
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Lubricación con carter húmedo
Elementos de un circuito de lubricación
Bombas de aceite
Su misión es la de enviar el aceite a presión y el una cantidad determinada. Se sitúan en
el interior del cárter y toman movimiento por el árbol de levas mediante un engranaje o
cadena. Dentro de una bomba se pueden distinguir varias partes: colador de succión (es
el lugar por donde la bomba aspira el aceite del cárter, lleva una rejilla metálica que
impide que entren en la bomba restos o impurezas que arrastre el aceite), eje motriz (va
unido por un piñón al sistema de distribución del motor que hace funcionar la bomba,
arrastra una bomba de piñones que aspira por el colador de succión y envía el aceite por
la tubería de presión), tubería a presión (es la que lleva la presión de aceite al motor).
Existen distintos tipos de bombas de aceite:
Bomba de engranajes: es capaz de suministrar una gran presión, incluso a bajo
régimen del motor. Esta formada por dos engranajes situados en el interior de la misma,
toma movimiento una de ellas del árbol de levas y la otra gira impulsada por la otra.
Lleva una tubería de entrada proveniente del cárter y una salida a presión dirigida al
filtro de aceite.
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Bomba de aceite de engranajes
Bomba de lóbulos: también es un sistema de engranajes pero interno. Un piñón (rotor)
con cuatro dientes, el cual recibe movimiento del árbol de levas, arrastra un anillo
(rodete) de cinco dientes entrantes que gira en el mismo sentido que el piñón en el
interior del cuerpo de la bomba, aspira el aceite, lo comprime y lo envía a una gran
presión. La holgura que existe entre las partes no debe superar las tres décimas de
milímetro.
Bomba de aceite de rotor
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Bomba de paletas: tiene forma de cilindro, con dos orificios (uno de entrada y otro de
salida). En su interior se encuentra una excéntrica que gira en la dirección contraria de
la dirección del aceite, con dos paletas pegadas a las paredes del cilindro por medio de
dos muelles (las paletas succionan por su parte trasera y empujan por la delantera).
Bomba de aceite de paletas
Carter
Es el depósito de aceite lubricante, es la tapa inferior del motor, dentro de la cual se
mueve el cigüeñal
En su parte inferior está provisto de un tapón de vaciado, que es el lugar por donde e
extrae el aceite cuando es necesario su cambio. Generalmente esta tapa esta provista de
aletas en su parte externa y se emplean para mantener el aceite a una buena temperatura
de funcionamiento, que oscila generalmente entre los 80°C y los 90°C. Así mismo, para
los motores de vehículos (no motores estacionarios) en su parte interior debe estar
provisto de un sistema conocido como rompe olas, el cual consiste en una o unas placas
transversales que evitan que el aceite se acumule en los extremos cuando el motor se
inclina y provoque una deficiencia del mismo.
Existe un sistema de carter conocido como carter seco el cual únicamente actúa como
deposito independiente del motor y para poder lubricarlo se necesita del funcionamiento
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de una bomba que lo lleve a los ductos, la diferencia básica con el sistema común es que
en el segundo existe lubricación por salpicadura debida al movimiento del cigüeñal.
En conjunto con el cárter en la parte inferior del motor también se encuentran el
cigüeñal, los casquetes y el volante de inercia entre otros elementos.
Carter de aceite y colador de aceite
La válvula limitadora de presión
Válvula limitadora de presión
Dibujo y simulación de una válvula limitadora de presión de mando directo: izquierda:
válvula cerrada; medio: símbolo de una válvula limitadora de presión de mando directo
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de acuerdo a ISO 1219; derecha: simulación de una válvula limitadora de presión en
funcionamiento.
Descripción:
La válvula limitadora de presión esta montada en el lado de presión de la bomba
hidráulica. Su función es limitar la presión en el sistema a un valor adecuado. De hecho
la válvula limitadora de presión tiene la misma construcción que una válvula
antirretorno de muelle (resorte). Cuando el sistema se sobrecarga la válvula limitadora
de presión se abre y el flujo de la bomba se descarga directamente al depósito de aceite.
La presión en el sistema permanece en el valor determinado por el resorte de la válvula
limitadora de presión. En la válvula limitadora de presión, la presión (=energía) se
convertirá en calor. Por esta razón se deberán evitar largos periodos de operación de
esta válvula.
Filtro de Aceite
A medida que se usa el aceite del motor, este se contamina gradualmente con partículas
de metal, carbón, suciedad aerotransportada, etc. Si las piezas del motor que están en
movimiento fueran lubricadas por dicho aceite sucio, ellas se desgastarían rápidamente
y como resultado el motor podría agarrotarse. Para evitar esto, se fija un filtro de aceite
en el circuito de aceite que remueva esas sustancias indeseables. EI filtro de aceite es
montado a la mitad del camino del circuito de lubricación. Este remueve las partículas
de metal desgastadas de las piezas del motor por fricción, así como también la suciedad,
carbón y otras impurezas del aceite. Si el elemento del filtro de aceite (papel filtrante),
el cual remueve las impurezas, llega a obstruirse, una válvula de seguridad está
colocada en el filtro de aceite, luego este flujo de aceite no será bloqueado cuando
intente pasar a través del elemento obstruido.
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Construcción de filtro de aceite
Componentes del Filtro Sellado
Los más populares son los filtros de sellado atornillables y su ventaja sobre otros tipos
radica en su facilidad para instalarse. Estos litros vienen en una gran cantidad de
tamaños.
Las partes que conforman este tipo de filtros son las siguientes:
La coraza o casco de acero estañado diseñado para que pueda soportar las máximas
presiones normales de operación.
Una espoleta acerada permite mantener fijo el elemento filtrante contra la tapa de
montaje asegurando buenos sellos internos.
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El elemento interior o elemento filtrante está construido con tapas e acero estañado que
le permiten una resistencia superior a cualquier otro material.
Las tapas metálicas estañadas, le imparten alta resistencia a la oxidación y
estructuralmente al elemento filtrante, asegurando sellos perfectos con un adhesivo de
alta resistencia.
El papel micrónico o medio filtrante es el punto principal de un filtro; se plisa o se
embobina según el diseño para permitir una mayor área de filtración uniendo sus
extremos con un adhesivo capaz de soportar altas temperaturas y la acción química del
aceite y los subproductos de la combustión. Los bordes del papel están unidos a as tapas
con un adhesivo para garantizar un buen sello en todo el elemento filtrante.
En el interior del elemento el papel está soportado por un cilindro o tubo central de
acero perforado de alta resistencia, que gracias a su diseño acanalado le permite soportar
presiones superiores a la presión normal de operación.
La tapa de montaje roscada de gran calibre, está sujeta a la tapa
porta-empaque que se une mecánicamente al casco para darle hermeticidad y resistencia
a todo el ensamble.
El diafragma o válvula antiretorno puede soportar altas temperaturas va instalada entre
la tapa roscada y el elemento, este diafragma o válvula anti-drenaje, mantiene el aceite
dentro del filtro cuando el motor está apagado, evitando que regrese el carter, esto
previene el desgaste por arrancar el motor en seco. Por su diseño y la forma en la que va
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instalado el filtro en el motor, el uso del diafragma se limita sólo a aquellos filtros cuya
instalación es inclinada, horizontal o vertical con la rosca del filtro hacia abajo.
Una junta o empaque de neopreno de dureza controlada, acompaña al filtro, ésta
permite al unión hermética del filtro con la base de instalación del motor, evitando fugas
de aceite.
La válvula de alivio se instala sólo en aquellos filtros cuyas aplicaciones es requerida
por le diseño del motor.
Existen varios tipos de ensambles de válvulas de alivio, siendo el más recomendable el
instalado en la parte superior cercana a la rosca del filtro, la cual tiene la ventaja de que
una vez que opere, el contaminante permanecerá dentro del filtro evitando el arrastre de
contaminante y no como sucede cuando está instalada en el fondo del elemento, que
cuando la válvula opera el contaminante arrastrado por el flujo de aceite.
En ambos casos el filtro ya terminó su función la válvula trabaja de igual forma
permitiendo la lubricación continua. La ejecución de un buen programa de
mantenimiento para los cambios del filtro y aceite será decisiva para preservar la vida
del motor.
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Filtro sellado de aceite
Manómetro
Se encarga de medir la presión del aceite del circuito en tiempo real.
Mano contacto de presión de aceite
Interruptor accionado por la presión del aceite que abre o cierra un circuito eléctrico.
Cuando la presión del circuito es muy baja se enciende una luz.
Testigo luminoso
Indica la falta de presión en el circuito, y se enciende la luz cuando la presión baja de 0
´5 hg/cm2 e indica la falta de aceite.
Indicador de nivel
También se coloca un indicador de nivel que actúa antes de arrancar el motor y con el
contacto dado. La aguja marca cero con el motor en marcha.
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Válvula limitadora de presión
También se puede denominar válvula de descarga o reguladora, va colocada en la salida
de aceite de la bomba de aceite. Su misión es cuando existe demasiada presión en el
circuito abre y libera la presión. Consiste en un pequeño pistón de bola sobre le que
actúa un muelle. La resistencia del muelle va tarada a la presión máxima que soporte el
circuito.
Válvula limitadora de presión
Refrigeración del aceite
Debido a las altas temperatura el aceite pierde su viscosidad (se vuelve mas liquida) y
baja su poder de lubricación. Se emplean dos tipos de refrigeración:
Refrigeración por cárter
Refrigeración por radiador de aceite. El aceite pasa por un radiador controlado por una
válvula térmica, la cual cuando el aceite esta demasiada caliente deja pasar agua que
procede del radiador del sistema de refrigeración de agua (mientras esta fría el aceite no
deja pasar agua).
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Enfriador de aceite
Ventilación del sistema de lubricación
Durante el funcionamiento del motor, en los tiempos de compresión, explosión y
escape, se producen fugas de carburante y vapor de agua que se mezclan con el aceite.
Estos gases suben a la parte superior del motor (a la tapa de balancines), y de ahí son
aspirados por el colector de admisión de vuelta a los cilindros.
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LUBRICANTES
Los lubricantes son sustancias que gracias a sus propiedades viscosas se interponen
entre las superficies que por varias razones están en continuo trabajo de rodadura o
deslizamiento Por ello los lubricantes se utilizan a fin de ayudar a combatir el desgaste y
la toma de calor de estas delicadas piezas eso comporta claramente reducir el
rozamiento.
Los aceites pueden provenir de distinta fuente y desde ese punto de vista podemos
clasificarlos en:
ACEITES ORGANICOS
Estos aceites son de base vegetal o animal, siendo tratados debidamente y fueron los
pioneros en el arte de la lubricación, entre ellos tenemos el aceite de Ballena, este ya
extinguido por razones obvias, después tenemos el aceite de Girasol que actualmente se
ha utilizado incluso para hacer combustibles (de no mucha calidad). Tenemos otros
como el de colza, oliva, ricino, etc. Estos resisten bien la presión y el calor pero la
temperatura máxima que pueden alcanzar es de 300Cº y se congelan a temperaturas no
muy bajas.
Hagamos un alto en el aceite de ricino es un aceite muy viscoso, de una viscosidad 140
veces superior a la del agua, y tiene un poder adhesivo muy considerable.
ACEITES INORGANICOS
Son los mas empleados en la actualidad para la lubricación de los motores, pertenecen
al grupo de los aceites minerales procedentes de la destilación del petróleo,
prácticamente ya se han abandonado casi por completo el uso de los aceites de origen
vegetal o animal, aunque la innovación técnica de los últimos tiempos a creado motores
que pueden funcionar con esta clase de lubricantes pero sin obtener grandes resultados.
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Nuevos lubricantes trabajan bajo el principio de la película seca, siendo su activo
principal disulfuro de Molibdeno (MoS2), que es dispersado por una combinación de
aditivos y líquidos que facilitan su aplicación, y les permite trabajar en grandes
presiones y temperaturas.
Su funcionamiento se puede resumir de la siguiente manera:
El lubricante sólido (MoS2) se encuentra disperso en un líquido de baja viscosidad que
contiene agentes limpiadores, desoxidantes y humectantes.
Al aplicarse el agente limpiador elimina el polvo y la suciedad adherida a la parte a
lubricar. El desoxidante elimina la corrosión y el humectante prepara la superficie para
la adhesión del disulfuro de molibdeno a la superficie y así lograr su objetivo: formar
una película seca de 1 a 2 micrones que elimina la fricción entre las partes en
movimiento.
Una vez que actúan los agentes, el líquido se evapora totalmente evitando que se tenga
un medio al cual se le adhiera el polvo o partículas suspendidas en el ambiente o bien se
tenga el goteo de un material que pueda llegar a contaminar el proceso.
Estos lubricantes tienen la característica de que en altas temperaturas y cargas de trabajo
el disulfuro de molibdeno se difunde en el metal y forma carburos que incrementan las
propiedades de resistencia y dureza propias del material sobre el que se aplicó.
CLASES DE LUBRICANTES
La lubricación, se basa en evitar daños o roces entre los mecanismos mecánicos del
motor y así evitar costosas reparaciones o subidas importantes de temperatura del motor
o desgastes por fricción.
Los lubricantes usados actualmente se clasifican atendiendo a su viscosidad y sistema
de Sociedad de Ingenieros Automotrices en seis grupos: SAE. estos son numéricos y
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corresponden al grado de viscosidad de estos, siendo él más fluido los del número más
bajo y los más viscosos los de mayor viscosidad: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50
Estos lubricantes clasificados con arreglo al correspondiente número de SAE. son
luego reagrupados en cuatro clases diferentes:
REGULAR
Son los aceites mas utilizados en motores de moderadas condiciones de servicio en la
que la velocidad del motor y la carga son reducidas la mayor parte del tiempo.
PREMIUM
Estos ya se emplean en los motores con un rendimiento superior. Estos lubricantes ya
contienen anticorrosivos y aditivos para impedir el envejecimiento del motor, así como
para aumentar la adherencia de la película de aceite.
HEAVY DUTY
Es ideal para motores que están sometidos a grandes trabajos y condiciones muy
severas de funcionamiento, incluyendo con frecuencia paradas y arrancadas donde la
formación de sedimentos y el desgaste corrosivo producen problemas de
funcionamiento
MULTIGRADO
Son aceites que poseen la propiedad de aumentar la viscosidad de los aceites cuando el
motor funciona a elevadas temperaturas que no cuando lo hace a bajas; con ello se
disminuye el efecto que causa la temperatura en la viscosidad de los aceites normales
PROPIEDADES DE UN LUBRICANTE
La extraordinaria evolución que ha experimentado los actuales aceites lubricantes es el
resultado de la combinación adecuada de crudos cuidadosamente seleccionados, a los
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que se les adicionan muchos tipos de compuestos químicos especialmente elaborados
conocidos con el nombre de aditivos.
Cuando no se dispone de engrase separado para el cilindro, la alcalinidad necesaria debe
ser requerida en el aceite del sistema general de engrase, para cubrir esta necesidad
fueron desarrollados los llamados aceites alcalinos de doble propósito, los cuales
combinan las propiedades alcalinas y detergentes necesarias para la lubricación del
cilindro, las principales son las siguientes:
Alcalinidad: Suficiente alcalinidad como para neutralizar por completo los productos
ácidos de la combustión y así impedir durante un periodo considerable la corrosión y
oxidación de las paredes internas del cilindro y émbolo. Prácticamente todos los
modernos motores de alta y media velocidad requieren aceites de alcalinidad suficiente
para combatir el mayor contenido de azufre que tienen los combustibles residuales.
Dispersión: La excesiva formación de sedimentos puede originar la obstrucción de
los conductos de aceite, las rejillas de la bomba de lubricación, los filtros de aceite, etc.,
resultando imposible impedir que entren los productos que forman estos depósitos en el
cárter, lo mas aconsejable es evitar que se formen estos depósitos en el motor, esto se
consigue con el uso de dispersantes. Su función básica del aditivo es la de mantener
separadas las partículas insolubles en el aceite evitando que se aglomeren y depositen en
el cárter, hasta que puedan ser eliminadas durante el perdido regular de cambio de
aceite, además de controlar la formación de depósitos tanto en condiciones de alta como
de baja temperatura y arrastrar tales contaminaciones del aceite hasta que pueda ser
llevado al medio filtrante
Detergéncia: Se le dice al lubricante tiene la suficiente para asegurar la limpieza
del embolo y eliminar el atascamiento de los aros, así como evitar que las lumbreras de
los motores de dos tiempos se obstruyan. La detergencia implica que los aditivos
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limpiaran o eliminarán los sedimentos y depósitos de barniz que se hayan formado en el
motor además de mantener el material insoluble en suspensión.
Índice de viscosidad: La viscosidad de los aceites lubricantes cambia con respecto a
la temperatura y este grado de cambio varía con los distintos aceites, designándose con
el nombre de <<índice de viscosidad>> a esta característica.
La viscosidad de aceites de alto índice de viscosidad es menos sensible a los cambios
que la viscosidad de los aceites de bajo índice.
No hay que confundir la viscosidad con la untuosidad. La viscosidad es rozamiento
entre moléculas del lubricante. Untuosidad es adherencia en las moléculas del lubricante
a las superficies metálicas. Debido a su untuosidad, el aceite permanece sobre las
superficies de la maquinaria, después de que esta deje de funcionar y la protege en los
primeros momentos de arranque siguiente.
Inhibidores de oxidación Los aceites deben poseer una cierta resistencia a la oxidación
como para que permita su uso prolongado en el sistema de circulación de engrase.
La oxidación es la reacción química que se produce entre el lubricante y el oxígeno
del aire, favorecido por las altas temperaturas del aceite y por el contacto con los
metales catalizadores como el cobre, hierro y plomo. El resultado de esta oxidación es
el espesamiento del aceite y la formación de barniz, laca, sedimentos y materiales
corrosivos que pueden atacar los cojinetes y otros órganos del motor.
Inhibidores de corrosión Estos presentan la propiedad de actuar como agentes
protectores contra los contaminantes corrosivos del aceite, impidiendo el ataque
corrosivo de cualquiera de las piezas del motor. Estos inhibidores pueden ser usados en
combinación con otros aditivos para proporcionar una mayor protección contra los
ácidos orgánicos corrosivos del aceite. Presentan la propiedad de neutralizar los
materiales ácidos y forman una película química sobre las superficies de metal
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Agentes Anti-desgaste Esta función es una de las principales del aceite aparte, claro
esta, de la de refrigeración y así conseguir un menor desgaste y mayor rendimiento del
motor. Es desgaste puede ser causado por factores tales, como la corrosión, por el roce
del metal con otro metal o por la acción abrasiva causada por el polvo u otras partículas
que puedan originar desgaste.
El desgaste se puede comprobar por la pérdida gradual del metal por la acción de
pulimentación de las piezas con desprendimientos o rotura de este.
Inhibidores de herrumbre La herrumbre es la corrosión que sufren las piezas ferrosas
por la acción química del oxígeno o el agua del aire y los productos de la combustión
procedentes del combustible. Esta se forma se puede producir en las paredes internas del
cilindro u otras piezas del motor durante el tiempo que esta trabajando a poca carga.
Esta también se manifiesta en varillas de empuje, levanta válvulas y válvulas de la
bomba de aceite durante el funcionamiento del motor.
Depresores del punto de congelación La función de este aceite es la de bajar el punto
de congelación de este y su fluidez a temperaturas determinadas. Esta falta de fluidez se
debe al excesivo espesamiento o a la formación de cristales de cera. Aunque la cera en
los aceites no es perjudicial, su formación a bajas temperaturas pueda alterar las
propiedades de fluidez de los aceites, afectando así a la circulación del aceite en el
sistema general de engrase.
Inhibidores de espuma Este tipo presenta una gran resistencia a la emulsión de agua,
su utilización se debe a que cuando un líquido tan complejo como es el aceite se mezcla
con el aire en el interior de una bomba de aceite, o simplemente salpicado contra el
cárter por el cigüeñal, lo más probable es que se forme espuma. La espuma puede
convertirse en una gran molestia para la adecuada lubricación del motor
Características de los aceites
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Los más utilizados son los derivados del petróleo, por destilación (minerales) o por
procesos químicos (sintéticos).
Factores importantes:
Presión entre las piezas.
Canalizaciones (longitud y diámetro)
Revoluciones por minuto
Temperatura
Condiciones de uso
Características:
Viscosidad: El aceite se hace más espeso en frío y menos espeso en caliente. El
mejorador del índice de viscosidad reduce el régimen de cambio de viscosidad con la
temperatura permitiendo un fácil arranque en frío y mejor protección contra el desgaste
bajo altas temperaturas (la viscosidad es una medida de la facilidad con la cual fluye el
aceite).
Untuosidad: es la capacidad que tienen los fluidos de adherirse a la superficie, es
especialmente interesante para disminuir el desgaste en el momento de arranque.
Punto de congelación o inflamación: En todos los aceites la viscosidad cambia con la
temperatura, sin embargo no todos cambian de la misma manera, generalmente los
aceites monogrados son aquellos en los que estos cambios son más importantes. En los
aceites de tipo multigrado los cambios no son tan drásticos.
Detergencia: Impide la formación de lodo al mantener inocuamente suspendidos el lodo
y el carbón en el aceite.
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Estabilidad química: El aceite lubricante se encuentra en constante movimiento, arrastra
las partículas formadas por el desgaste propio de las partes, se contamina con: partículas
de polvo, agua, combustible y gases producto de la combustión. Es por esta razón que
debe tener una gran estabilidad química, de lo contrario se degradaría y formaría
compuestos agresivos para el motor como “lodos de alta y baja temperatura”.
Inhibidor de espuma: Reduce la producción de espuma en el cárter, un aceite espumoso
se oxida con mayor facilidad.
Anticorrosivos y antioxidantes: Ayuda a evitar el ataque por corrosión y oxidación de
los materiales de los diferentes componentes del motor.
Clasificación SAE
Los aceites monogrados tienen la característica de que su viscosidad cambia de manera
importante con la temperatura, cuando ésta baja, su viscosidad se incrementa y cuando
aumenta su viscosidad disminuye.
-
Entre los aceites monogrados se tienen:
SAE40 Usado en motores de trabajo pesado y en tiempo de mucho calor (verano)
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SAE30 Sirve para motores de automóviles en climas cálidos
SAE20 Empleado en climas templados o en lugares con temperaturas inferiores a 0°C,
antiguamente se utilizaba para asentamiento en motores nuevos. Actualmente esto no se
recomienda
SAE10 Empleado en climas con temperaturas menores de 0°C.
Los aceites multigrado tienen la característica de que su viscosidad también cambia con
la temperatura pero lo hacen de una manera menos drástica que los aceites monogrados.
Para los aceites multigrados se tienen algunas de las siguientes clasificaciones
SAE5W30, 10W40, 10W50, etc.
Clasificación API para servicio de los aceites: El Instituto Americano del Petróleo
clasifica a los aceites de acuerdo al tipo de motor en el cual será utilizado, los divide en
aceites para motores a gasolina o para diesel y les asigna dos letras: la primera indica el
tipo de motor; si es de gasolina, esta letra es una “S” del inglés spark (chispa) si la letra
es una “C” (del inglés compresión) el aceite es para un motor a diesel. La segunda letra
que forma la pareja indica la calidad del aceite.
Averías
Mano contacto marca cero:
Falta de aceite.
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Fallo en el manometro.
Bomba defectuosa.
Aceite muy diluido.
Manómetro marca baja presión:
Aceite muy diluido.
Aceite muy caliente.
Filtro sucio.
Cojinetes del cigüeñal gastados
Manómetro marca presión excesiva:
Aceite frió.
Aceite espeso.
Manómetro defectuoso.
Válvula de descarga mal reglada.
Manómetro con presión fluctuante:
Avería en el indicador.
Filtro obstruido.
Válvula de descarga mala.
Bajo nivel de aceite.
Pérdidas o fugas de aceite:
Escapes por las juntas.
Varilla floja.
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Reten defectuoso.
Segmentos malos (humos azulados).
Obstrucción del respiradero.
Mantenimiento básico
Comprobación del nivel en el cárter:
Vehículo en horizontal y motor frío. La mancha de aceite debe situarse entre las dos
marcas.
Sustitución periódica del aceite:
Los intervalos de sustitución van indicados por el fabricante.
Orden de preparación para el cambio de aceite:
Colocar bajo el vehículo un recipiente.
Quitar el tapón de llenado.
Quitar el tornillo de vaciado.
Escurrir.
Limpiar el asiento del tornillo de vaciado.
Llenar.
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Controlar el nivel.
Girar el motor.
Arrancar el motor.
Verificar el nivel y repetir mientras sea necesario.
Sustitución periódica del filtro de aceite:
Se aconseja cambiarlo cada dos cambios de aceite.
Limpieza del exterior del cárter.
Control diario del nivel de aceite.
Antes de arrancar:
Manchas en el suelo, e indicadores del cuadro.
Después de arrancar:
Los indicadores del cuadro.
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SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
GENERALIDADES
La temperatura alcanzada en el momento de la explosión ya se indicó que estaba
próxima a los 2,000ºC, es decir, superior al punto de fusión del metal de que están
hechos los cilindros, dado que el acero empieza a licuarse a los 1.400ºC. Es una
temperatura instantánea, rápidamente rebajada por la expansión de los gases y la entrada
de mezcla fresca en el tiempo de admisión siguiente; pero si no se dispusiera de un
enérgico sistema de enfriamiento de los metales, éstos se dilatarían en exceso, se
pondrían al rojo, descomponiendo el aceite de engrase, y el conjunto de piezas en
movimiento se agarrotaría. El procedimiento generalmente empleado es el de
refrigeración por agua. La culata, válvulas y cilindros están rodeados, por una envoltura
hueca llena de agua (camisa de agua). El agua se enfría en el radiador y en seguidas
vuelve a pasar por las camisas de los cilindros, a calentarse nuevamente para otra vez ir
a enfriarse al radiador, etc.
PROCEDIMIENTO PARA LA CIRCULACIÓN DEL AGUA
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La circulación del agua puede asegurarse por dos procedimientos por termosifón o por
bomba.
Refrigeración por termosifón. La refrigeración por termosifón está en desuso y es
producida por el diferente peso del agua caliente y el agua fría. La que se calienta en las
camisas se hace más ligera y sube a la parte alta del radiador, desciende a través éste a
medida que la refrigera la corriente de aire que pasa por entre los tubos llega a la parte
inferior, vuelve a las camisas de los cilindros, ocupando el sitio de la que sube por
haberse ya calentado, roba el calor de los cilindros, refrigerándolos, y de nuevo pasa al
radiador. La circulación queda asegurada. En la parte alta del radiador hay un tapón para
el orificio de llenado de agua, y desde el interior de aquélla sale un tubo de desagüe que
rebosa el exceso y da salida al vapor por debajo del tractor. En la parte inferior del
radiador es frecuente encontrar un grifo para vaciar el agua de todo el sistema (radiador
y camisas).
En el sistema de circulación por termosifón, la corriente de agua está asegurada pero el
caudal que circula lo hace de una forma muy lenta. Es por tanto necesario elevar mucho
el radiador respecto al bloque y llevar en el circuito gran cantidad de agua.
Este sistema ha caído en desuso perfeccionando la circulación por una bomba de alabes
que hace circular el agua fría de la parte inferior del radiador a refrigerar el bloque de
cilindros, saliendo caliente hacia la parte superior del radiador, circulando por él y
enfriándose con la corriente de aire del ventilador.
Refrigeración por bomba.
En la refrigeración por bomba la corriente de agua: es activada por una bomba
intercalada en el circuito que aquélla recorre, entre la parte baja más fría del radiador y
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las camisas del bloque. La bomba obliga a circular el agua a través de las camisas, tubos
y radiador y recibe movimiento del motor generalmente por medio de una correa que lo
trae desde la polea conductora montada en el extremo exterior del cigüeñal.
Cuando el motor de combustión funciona, solo una parte de la energía calorífica del
combustible se convierte en trabajo mecánico a la salida del cigüeñal, el resto se pierde
en calor. Una parte del calor perdido sale en los gases de escape pero otra se transfiere a
las paredes del cilindro, a la culata o tapa y a los pistones, por lo que la temperatura de
trabajo de estas piezas se incrementa notablemente y será necesario refrigerarlos para
mantener este incremento dentro de límites seguros que no los afecten. Además las
pérdidas por rozamiento calientan las piezas en movimiento, especialmente las rápidas,
como cojinetes de biela y puntos de apoyo del cigüeñal.
Para refrigerar las piezas involucradas se usan dos vías:
El aceite lubricante para las piezas en movimiento y la cabeza de los pistones.
Un sistema especialmente construido que usa un fluido en movimiento para
refrigerar camisas de cilindros y culata. Este fluido puede ser aire, o líquido.
PARTES DE SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
La bomba de agua.
El modelo más usado es del tipo centrífugo, cuya parte móvil está compuesta por un
plato con paletas; el agua llega por el tubo a la parte central de la bomba: las paletas, al
girar, impulsan el agua con fuerza hacia fuera, obligándola a pasar a las camisas del
bloque de cilindros.
El movimiento para la bomba se envía desde el cigüeñal por la correa a la polea que
acciona el ventilador, teniendo el mismo eje bomba y ventilador. Para que no haya fugas
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de agua por este eje, se rodea de una empaquetadura o prensa-estopas hecho de materia
plástica y resbaladiza que por medio de la tuerca se oprime contra el eje, impidiendo
escapes de agua. El eje de la bomba leva muchas veces un engrasador que debe
atenderse con frecuencia, haciéndolo funcionar diariamente (cada diez horas).
Modernamente se montan las bombas con engrase interno, para toda su vida, y con un
resorte que aprieta automáticamente la empaquetadura, por lo que no necesitan ocuparse
de engrase ni apriete.
Las paletas dejan entre ellas bastante espacio para que el agua circule por termosifón
aunque deje de funcionar la bomba, claro que de modo insuficiente, pero dando tiempo
a que el tractorista se percate de la avería por el calentamiento progresivo del motor.
Este tipo de bomba se llama también impulsor, que a veces tiene forma de hélice
sencilla.
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Mangueras de conexión
Las mangueras de conexión son todo el conjunto de tuberías de caucho que unen los
diferentes componentes de un circuito de refrigeración con agua entre sí por ejemplo:
radiador - culata o bomba de agua - radiador.
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Las mangueras del radiador pueden ser rectas, moldeadas y flexibles y se pueden
acomodar según las necesidades. El constante uso de las mangueras generan su
deterioro; una manguera deteriorada afecta el buen funcionamiento del sistema, se hace
necesario su reemplazo según el estado de estas.
Algunos de estos tipos de mangueras son:
Para asegurar las mangueras se utilizan diversos tipos de abrazaderas, la abrazadera tipo
tornillo proporciona una sujeción más efectiva y se puede retirar y utilizar varias veces.
El Ventilador
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El ventilador no solo envía una corriente de aire alrededor del motor, sino además
absorbe el aire de la atmósfera (fresco) y lo hace pasar a través del núcleo del radiador a
mayor velocidad proporcionando un adecuado enfriamiento.
El ventilador es accionado por el motor mediante un acople en el eje de la bomba de
agua y se impulsa con una correa (banda) desde la polea del cigüeñal. Algunos
ventiladores incorporan un embrague con fluido de impulsión para controlar las
velocidades respecto con las demandas de enfriamiento.
La capacidad del ventilador depende del número de aspas, el diámetro total y velocidad.
El pasó o ángulo de las aspas del ventilador también afecta su capacidad. Las aspas mas
planas mueven menos aire que las aspas con mayor ángulo. Los ventiladores con ángulo
variable tienen aspas flexibles que tienden a ser menos planas a medida que se
incrementa la velocidad del motor.
Con el aumento de velocidad se crea un flujo de aire suficiente. Las aspas son curvas en
las puntas y con frecuencia se encuentran espaciadas de manera no uniforme para
reducir el nivel de ruido.
La cubierta del ventilador evita una recirculación de aire alrededor de las puntas de las
aspas
Termostato
Se le llama termostato en el motor de combustión interna, a una válvula de control de
flujo del refrigerante colocada en la salida de este en el conducto hacia el radiador.
La función de esta válvula es controlar el paso del refrigerante hacia el radiador en
dependencia de la temperatura del motor, para mantenerla dentro del rango adecuado.
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Cuando el motor se arranca frío esta válvula está cerrada y se mantiene así hasta que el
refrigerante dentro del motor se acerque a la temperatura de trabajo (algo mas de 70
grados Celsius). En ese momento comienza a abrirse, permitiendo el paso al radiador y
estará completamente abierta unos grados mas arriba (alrededor de los 90 grados
Celsius).
Refrigerante del motor
Un motor no necesita solamente aceite, tan importante como éste es el refrigerante, que
permite mantener la temperatura adecuada en su operación.
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El sistema de enfriamiento del motor se debe llenar con un refrigerante que brinde
protección contra corrosión, erosión y picaduras en las camisas de cilindros, y que no se
congele en temperaturas frías.
Especificaciones del refrigerante
Los refrigerantes de motor diesel contienen una combinación de tres agentes químicos:
glicol etilénico (anticongelante), aditivos inhibidores y agua de buena calidad. Algunos
productos, son refrigerantes totalmente formulados que contienen los tres agentes en sus
concentraciones apropiadas; no debe añadirse a éstos ningún otro aditivo en la carga
inicial. El refrigerante concentrado contiene anticongelante y aditivos inhibidores, solo
es necesario agregar agua de buena calidad y no debe mezclarse ningún otro aditivo en
la carga inicial.
¿Por qué usar aditivos de refrigerante?
El uso de aditivos en el refrigerante reduce la corrosión, erosión y picaduras. Esto lo
hacen reduciendo la cantidad de burbujas de vapor en el refrigerante y forman una
película protectora en la superficie de las camisas de cilindros. La concentración de
aditivos del refrigerante disminuye gradualmente durante el funcionamiento del motor,
y es necesario restituirlos. Debe reabastecerse los aditivos cada 12 meses.
Importante:
Solamente en situaciones de emergencia se debe utilizar agua como refrigerante,
y debe reemplazarse por refrigerante adecuado lo antes posible.
Nunca usar aditivos anti fugas .
No utilizar refrigerante de tipo automotriz, ya que están formulados para una
función distinta de los requeridos por los motores diesel de uso pesado.
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No se deben utilizar glicol propilénico no acuoso en los motores diesel
John Deere. Este refrigerante trabaja a una temperatura superior a la
recomendada para los motores John Deere.
La utilización de aditivos no especificados o la mezcla de distintos refrigerantes
pueden ocasionar reacciones químicas entre éstos, resultando en la pérdida de las
propiedades requeridas por el motor.
Debe utilizarse refrigerante aunque el motor opere en climas cálidos, ya que la
protección contra congelamiento no es la única propiedad benéfica del
refrigerante.
Radiador
La parte del sistema de enfriamiento por líquido de los motores de combustión interna
encargada de disipar el calor al medio se conoce como radiador. Este radiador es un
intercambiador de calor de tubos y aletas, donde el refrigerante caliente procedente del
motor entrega el calor a la corriente de aire generada por el movimiento del vehículo o
forzada por la hélice del ventilador.
La figura de la derecha muestra un esquema de un radiador típico. Está constituido por
un grupo de tubos de cobre paralelos, separados, dotados de aletas, y colocados
conectando dos tanques y por cuyo interior circula el refrigerante. Las aletas aumentan
notablemente la superficie de disipación de calor de los tubos.
Por entre las aletas se fuerza una corriente de aire que las enfría y con ello también
enfría el refrigerante circulante en los tubos.
El refrigerante proveniente del motor entra al radiador por el tanque superior y regresa a
este desde el tanque inferior ya frío. Una tapa especial sirve para mantener el sistema
cerrado y presurizado para evitar que el refrigerante hierba cuando el motor se calienta
por trabajo intenso a temperaturas superiores a los 100 grados Celsius, y además para
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permitir que el líquido pueda pasar al tanque de reserva cuando se dilate al calentarse, y
regrese al radiador cuando se enfríe en las paradas.
El área frontal del radiador dependerá de la cantidad de calor que será necesaria disipar
y esta a su vez, de la potencia del motor, por lo que en un vehículo, el radiador está
especialmente diseñado para esto y sus dimensiones y características no deben
cambiarse.
Medición de temperatura
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La temperatura de un cuerpo produce diversas manifestaciones en él que guardan
estrecha relación con el valor de esta. Determinando las magnitudes de estas
manifestaciones con algún instrumento de medición podemos conocer de manera
indirecta el valor de la temperatura del cuerpo. Este instrumento se llama termómetro.
Los termómetros deben estar en la zona de medición el tiempo necesario para que
alcancen el valor de la temperatura a medir y su influencia en el medio debe ser lo
suficientemente pequeña para que no cambien de manera notable esta temperatura.
Tapa del radiador
La tapa del radiador juega un papel muy importante en el trabajo del sistema de
enfriamiento, esta tapa tiene las funciones siguientes:
Permite llenar el sistema con el refrigerante.
Permite la salida del refrigerante al tanque de reserva debido a la expansión del
líquido cuando se calienta.
Mantiene la presión del sistema a un valor adecuado para evitar la ebullición del
líquido, pero sin sobre-presiones peligrosas para la integridad de las partes.
Permite el retorno del refrigerante cuando el sistema se enfría y este se contrae
manteniéndolo completamente lleno.
Sirve como válvula de seguridad en los sobrecalentamientos.
La figura muestra de manera esquemática las partes de una tapa colocada en un
radiador.
En el dibujo pueden distinguirse las partes.
La parte denominada tapa, se aprieta de manera hermética a la boca del radiador a través
de un empaque (no representado) de manera que el refrigerante no puede derramarse al
exterior. A esta tapa esta acoplada una guía cilíndrica en cuya parte baja hay una válvula
101
deslizante en la guía denominada válvula principal, que se aprieta con el cuello de la
boca del radiador por la fuerza del resorte superior. Esta válvula principal a su vez, tiene
unos agujeros que están cerrados por otra válvula denominada válvula de retorno
apretada al asiento por un resorte más débil y colocado en sentido contrario al resorte
anterior. De esta forma se cierra el paso del refrigerante a la parte encima de la válvula.
Cuando se pone en marcha el motor frío, el sistema está completamente lleno de
refrigerante, este comienza a calentarse y con ello a dilatarse, esta dilatación incrementa
la presión. El
aumento de la presión termina por vencer la fuerza del resorte superior y la válvula
principal se levanta permitiendo el paso del refrigerante al tanque de reserva a través de
un conducto lateral que existe en la boca del radiador, pero manteniendo una presión
interior mayor que la atmosférica.
Tapa colocada en un radiador
La figura muestra como se produce el paso del refrigerante hacia el tanque de reserva.
Cuando se detiene el motor y el refrigerante comienza a bajar la temperatura y a
102
contraerse, en este caso la válvula principal se cierra y la de retorno se abre debido al
vacío producido por la contracción, y el refrigerante puede retornar por el mismo
conducto, para mantener siempre el sistema completamente lleno.
Paso del refrigerante hacia el tanque de reserva
Obsérvelo en la figura
Todo el conjunto de la tapa puede desmontarse como una sola pieza de la boca del
radiador para añadir refrigerante nuevo en caso de ser necesario.
Hay que tener siempre en cuenta que el sistema de enfriamiento es un circuito
presurizado cuando está caliente, por lo que nunca debe retirarse la tapa del radiador a la
temperatura de trabajo del motor y mucho menos cuando se ha recalentado. Algunas
tapas están provistas de una palanca en el exterior que sirve para aliviar la presión antes
de quitarse.
103
Abertura de la tapa de radiador
AVERÍAS EN EL SISTEMA DE REFRIGERACION
Normalmente, la temperatura del agua del radiador es inferior a los 100°C, es decir, que
no hierve. Pero son de tan graves consecuencias los "calentones", que deben observarse,
de cuando en cuando, tanto la temperatura del agua del motor como el nivel de agua del
radiador. Un consumo anormal de ésta o el olor a aceite quemado a la vez que el motor
humea, son síntomas alarmantes de avería.
Causas de un calentamiento anormal del motor.
Las causas más importantes de un calentamiento anormal del motor son las siguientes:
Poca agua en el sistema de refrigeración.
Descuido imperdonable, pues debe mirarse con frecuencia el nivel de agua en el
radiador.
El remedio es fácil: se añade agua, pero con la precaución de echarla muy poco a poco y
teniendo el motor en marcha, para evitar que una repentina entrada de agua fría en las
104
camisa muy calientes del bloque, produzca un enfriamiento brusco y se rajen los
cilindros o la culata. El nivel de agua debe ser hasta la boca del tubito descarga, y si éste
no se viera, no es perjudicial el llenar del todo el radiador.
Radiador sucio por el exterior
Cuando sea preciso limpiar el radiador por haberse adherido suciedades, barro, insectos,
etc., se puede lavar con una manga de riesgo, de dentro hacia afuera, a la vez que es
bueno ayudarse con un cepillo, no muy duro, para desincrustar la suciedad.
La correa del ventilador patina.
Ya se explicó cómo se efectúa el tensado, debiendo siempre existir una suavidad de
atirantado que se mide apretando fuerte, con el dedo pulgar entre la polea basculante del
generador y la más alejada (en este caso la del cigüeñal), o bien meter el mango
adecuado de un destornillador: la correa debe ceder unos dos centímetros.
A veces resulta incómodo atirantar la correa moviendo el generador; entonces se puede
impedir que patine, frotándola con resina o con papel de lija para quitarle el bri llo de la
zona de contacto.
El termostato funciona mal
Si el motor se calienta y no vemos otra causa, ha de comprobarse el estado del
termostato, desmontándolo con cuidado de su alojamiento, casi siempre la salida del
bloque hacia la parte alta del radiador. Pero antes de culpar al fuelle metálico, se debe
examinar el estado de ésta y su varilla de mando, posiblemente agarrotada por
incrustaciones, óxido o suciedad.
105
Después de limpiarlo se prueba el termostato. Se introduce en una cazuela con agua que
se pone a hervir, acompañado de un termómetro. En frío el termostato tendrá su válvula
totalmente cerrada y a los 85ºC , aproximadamente, la válvula debe alcanzar su plena
apertura. Los termostatos suelen tener grabada la temperatura a la que han de abrir.
Radiador y camisas obstruidos
Esta avería sólo se produce si no se usan anticongelantes-refrigerantes de buena calidad,
pues los que contienen inhibidores de óxidos y sales calcáreas mantienen el circuito
limpio y sin incrustaciones.
A la temperatura normal de funcionamiento del motor, el agua y el aire que lleva
disuelto atacan al hierro de las camisas, formándose una capa de óxido que, además de
estorbar la transmisión de calor del metal al agua, se va en forma de barro o en costras
hasta el radiador, obstruyendo sus conductos. El motor tiende a calentarse en exceso por
lo que conviene, de vez en cuando, lavar el circuito por dentro.
El lavado se hace previo vaciado al llegar al garaje, con el motor caliente. Se abren la
mayor parte posible de desagües y se introduce agua a presión con manguera.
Otra causa de perturbación es que el agua corriente lleva disueltas sales cálcicas, que
quedan adheridas a las paredes del recipiente donde se calienta. Esa costra, como la de
oxido, dificulta el paso del calor en las camisas y va estrechando los conductos del
radiador, aparte de lo que perjudica al funcionamiento del termostato.
Si no se emplean anticongelantes con inhibidores de óxidos y cales, habrá que hacer, de
tarde en tarde, una limpieza interna del circuito.
106
Actualmente se está extendiendo la colocación de un filtro para el líquido refrigerante
que, instalado en paralelo en el circuito, va reteniendo las incrustaciones, herrumbres y
partículas terrosas protegiendo el circuito de obstrucciones. A su vez el filtro, lleva una
pastilla de disolución lenta, que ablanda el agua manteniendo las condiciones ácido-
alcalinas adecuadas y formando una capa en las superficies da los metales
(especialmente en la zona de cilindros en contacto con el agua), impidiendo la
formación de burbujas de aire y cavitación. Este filtro se cambiará con la periodicidad
que marca el fabricante.
La cavitación es un fenómeno que se produce cuando, debido al movimiento relativo de
un líquido, la presión en el mismo resulta inferior a la tensión de vapor. Los resultados
son la formación de burbujas de vapor, adheridas a las paredes de las camisas, que a
causa del ataque químico del oxígeno, van destruyendo el material.
Radiador perforado o racores defectuosos
Si el radiador pierde agua, el tractorista sólo puede repararlo provisionalmente, tapando
con un cemento apropiado las hendiduras. No son recomendables los productos para
mezclar o echar en el agua de refrigeración, pues si bien pueden llegar a taponar las
pequeñas fugas con eficacia, en la misma forma se comportarán en los estrechamientos
de los tubos del radiador, por lo que el arreglo de la fuga nos costará el calentamiento
del motor al dificultarse la circulación de agua. Los que se venden en el mercado, para
uso externo pueden utilizarse como solución de emergencia aunque, en cuanto se pueda,
hay que realizar la soldadura en el taller que es la que dará garantía a la reparación. Si la
fuga es por un tubo de agua y está difícil llegar a él para estañarlo, se cortan las aletas de
refrigeración a su alrededor se anula el tubo, taponándolo en sus dos extremos.
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Bomba de agua averiada
Se nota mirando por el tapón del radiador y observando si el agua circula con el motor
en marcha. Las averías se reparan en el taller.
Fugas por el cárter de la bomba
Cuando la empaquetadura se afloja puede apretarse con la tuerca poco a poco, hasta que
no haya pérdidas de agua; en caso de agotarse la capacidad de apriete debe reponerse la
empaquetadura. El eje de la bomba suele llevar un engrasador que se lubricará
frecuentemente.
Actualmente las bombas usan como empaquetadura un disco de grafito oprimido por un
muelle; aquí no cabe el apriete, sino reposición.
Motor recién ajustado
Con los pistones y articulaciones, rozando, apretando en los cilindros y cojinetes, se
desarrolla una gran cantidad de calor. Por ello, el periodo de suavización del roce entre
metales recién ajustados (tractor nuevo o recién reparado), debe cuidarse con esmerado
engrase, cambio frecuente del aceite, y, sobre todo, llevando el motor siempre a marcha
moderada, pidiéndole poco esfuerzo y vigilando la temperatura para evitar calentones.
108
Motores
Tipos de motores:
Hay varias maneras de distinguir los motores:
Por el numero de cilindros:
Mono cilindros (1 solo cilindro)
Un cilindro
Poli cilindros (+ de 2).
Un bloque motor con 4 cilindros
Por la disposición de los cilindros: pueden ser en línea, en “V”, opuestos,
circulares (en estrella )
Un motor de 8 cilindros en V
Un motor de 4 cilindros en línea
Por el sistema de explosión o combustión:
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1. El motor diesel: es un motor de combustión de cuatro tiempos, inventado
por
R. Diesel, que se caracteriza por una elevada relación de compresión. El motor
Diesel es robusto, sencillo y económico.
Los motores diesel o de combustión; se caracterizan porque usan como
combustibles aceites pesados derivados del petróleo (gasoil, fuel-oil).
Es un motor endotérmico de combustión interna. Así como los motores de
gasolina producen su potencia con una mezcla de combustible, la cual enciende una
bujía, el motor diesel funciona
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El motor de 4 tiempos: se caracterizan por realizar cuatro periodos o fases diferentes:
admisión, compresión, explosión expansión, escape. Obteniendo un giro en el cigüeñal
de dos vueltas completas o lo que es igual de 720º.
El motor de 2 tiempos: se caracterizan porque hace un ciclo en dos tiempos durante un
giro del cigüeñal de 360º. En el primer tiempo realiza barrido de gases residuales,
compresión de la mezcla y admisión o llenado del carter. En el segundo tiempo se
realiza la explosión expansión, la precomprensión de la mezcla se produce en carter. Se
hace el escape y el llenado o carga del cilindro.
Por la forma de desplazamiento de los pistones:
1. Motores con movimiento radial: son los que convierten un movimiento
rotativo en otro movimiento lineal o viceversa. Estos motores consiguen este
movimiento gracias a la biela y al cigüeñal. De ellos hablo
2. Motores con movimiento rotativo: cada motor produce primero
potencia en un movimiento rectilíneo, de arriba abajo, que, posteriormente, es
transformado en un movimiento rotatorio. En el automóvil, este cambio se consigue
mediante el cigüeñal. La conversión implica un perdida de rendimiento a través de
vibraciones, rozamientos e inercias.
Por el contrario, un motor rotativo presenta una considerable reducción
en el tamaño y en el número de las partes en movimiento, dando un motor ligero, suave
en su funcionamiento y notable en su potencia.
La belleza de este tipo de motores reside en su esencial simplicidad. No
necesita pistones, culatas, válvulas, cigüeñales ni sistema de distribución. Un rotor de
tres caras se mueve dentro de una carter con una especial forma, de manera que el
111
volumen libre entre las caras del rotor y del carter varia a medida que gira el rotor. Esto
se consigue una ingeniosa combinación de engranajes y un árbol excéntrico, similar a
un cigüeñal clásico. El rotor se basa en un triangulo equilátero (los tres lados iguales),
aunque no lo es exactamente, al ser los lados ligeramente convexos. En su centro, el
rotor esta dentado interiormente.
El rotor gira alrededor de una rueda dentada sobre un árbol excéntrico.
Este árbol excéntrico principal también gira, haciendo que el rotor orbite sobre el; este
es el movimiento que da la clave para la operación de estos motores.
El movimiento orbital se produce porque el engranaje sobre el árbol
principal es más pequeño que el engranaje dentado sobre el centro del rotor. Por ello, al
girar el árbol principal, no solamente gira el rotor, sino que, además, también gira
alrededor del eje del árbol principal. La relación de transmisión del dentado interno al
engranaje del árbol principal es de 3:2, es decir que el rotor da dos vueltas por cada tres
del árbol principal.
Carrera de admisión Carrera de compresión
112
El movimiento orbital del rotor origina una notable vibración, por ello la mayoría de
los motores rotativos tienen dos rotores a 180º de desfase entre ellos, a fin de lograr un
motor perfectamente equilibrado.
Cuando el motor trabaja, las tres cimas del rotor deben estar en permanente contacto
con las paredes del carter, lo cual se consigue merced a la especial forma dada al carter,
la epitrocoide. Una epitrocoide es la curva descrita por un punto sobre la circunferencia
de un círculo cuando este gira alrededor de otro circulo de diámetro doble. Durante la
admisión combustible y aire son introducidos a través de la lumbrera de admisión. Al
igual que en un motor convencional, es necesario que exista un carburador o un sistema
de inyección de combustible.
Como el árbol principal gira, el rotor también gira y orbita dentro del carter. Debido a
la forma interna de este, la mezcla aire combustible se comprime tanto como cambia la
forma de la cámara. Como el rotor sigue girando, se alcanza el punto de máxima
compresión y es aquí donde se sitúa la bujía. Los primeros motores rotativos tenían una
sola bujía, pero actualmente se montan dos para conseguir una mayor eficacia (la
verdad es que se utilizan muy poco este tipo de motores porque tiene algunas
imperfecciones y dan algunos problemas a la hora de fabricar el material).
Una vez encendida la carga de aire-combustible, se produce la carrera de expansión,
fase durante la cual el rotor del ingenio sigue girando. Al final de la carrera de
expansión, los gases son expulsados fuera da la cámara de combustión a través de un
convencional sistema de escape. La mayor ventaja teórica de un motor rotativo sobre
un convencional motor con pistones, es que en aquel se producen tres fases activas por
revolución. Cada uno de los tres lóbulos o lados operando de forma totalmente
independiente en ciclos independientes, al mismo tiempo. Por esta razón se obtiene
mayor potencia por cada revolución del árbol principal.
113
Si se piensa que en un motor convencional de pistones el cigüeñal da dos vueltas por
cada carrera activa y que el motor rotativo tiene tres carreras activas por cada
revolución del rotor, es fácil deducir que la potencia rendida por un motor rotativo es
muy superior a la ofrecida por un motor convencional de pistones de la misma
cilindrada. En consecuencia, el volumen de un motor rotativo puede ser mucho más
pequeño para una potencia determinada. A pesar de estas ventajas, una serie de
problemas inherentes al diseño limitan su expansión. Estos son la estanqueidad entre el
rotor y el carter que lo aloja, y la forma de la cámara de combustión.
Carrera de explosión Carrera de escape
Partes del motor:
Bloque del motor
Funciones
Además de alojar los cilindros, donde se mueven los pistones, el bloque del motor
soporta dos otras piezas: la culata del motor en la parte superior y el cárter en la parte
inferior. La culata del motor está fijada al bloque a través de la junta de la culata, que es
atravesada por tornillos de fijación enroscados en el bloque.
114
En el interior del bloque existen también cavidades tubulares a través de las cuales
circula el agua de enfriamiento, así como el aceite de lubricación cuyo filtro también es
generalmente fijo a la estructura.
Cuando el árbol de levas no es colocado en la culata existen cavidades atravesadas por
las astas impulsoras de las válvulas.
El bloque tiene conexiones y aperturas a través de las cuales varios otros dispositivos
son controlados a través de la rotación del cigüeñal, expresamente la bomba de agua,
bomba de combustible y distribuidor (en los vehículos que los poseen).
Material
El material del que son construidos los bloques tiene que permitir el moldeado de todas
las aperturas y pasajes indispensables, como también soportar las elevadas temperaturas
generadas por la deflagración del combustible en el interior del bloque y permitir la
rápida disipación del calor.
Los materiales más usados son el hierro fundido y el aluminio, este último más leve y
con mejores propiedades disipadoras, pero de precio más elevado. Resistiendo peor al
roce de los pistones los bloques de aluminio tienen los cilindros normalmente revestidos
con camisas de acero.
Conjunto pistón- cilindro-anillos
La eficiencia en la generación de potencia de un motor de combustión interna depende
en gran medida de la hermeticidad de la cámara de trabajo sobre el pistón. Si la unión
entre el pistón y la camisa no es hermética, el trabajo con los gases tiene fugas y con
ello todos los ciclos de trabajo del motor se ve afectados, especialmente la carrera de
115
fuerza, que es aquella donde los valores de presión son mas altos y donde se produce la
potencia mecánica del motor.
La unión entre el pistón y su camisa es deslizante, y trabaja en condiciones mecánicas
bastante severas debido a la alta velocidad y temperatura de trabajo, así como a la
presencia de gases incandescentes en la cámara de combustión sobre el pistón en uno de
sus ciclos de trabajo, lo que a su vez impide la utilización de lubricación abundante so
pena de que se produzca el quemado del aceite y con ello la pérdida de lubricante.
De esta forma el mecanismo de sellado del conjunto pistón-camisa debe cumplir dos
tareas básicas:
1. Evitar la fuga de los gases de trabajo.
2. Evitar el paso del lubricante a la cámara de combustión.
Para cumplir estas tareas, en la unión participan tres elementos principales:
1. Las camisas cilíndricas.
2. El pistón, de dimensiones y forma adecuadas.
3. Los anillos o aros del pistón. Estos son de dos tipos; los de compresión, para
evitar la pérdida de gases de trabajo y los de aceite que tienen la función de
evitar el paso del aceite a la cámara de combustión.
En la figura 1 pueden verse típicos pistones, camisas y anillos de un motor de
enfriamiento por líquido, se incluye también la imagen de un pasador o bulón que une al
pistón con la biela del motor.
Las camisas de la imagen son las del tipo cambiable, es decir, construidas como un
cilindro hueco de paredes finas que puede instalarse en el bloque del motor.
En la mayor parte de los motores ligeros, estas camisas están maquinadas directamente
en el material del bloque y no son desmontables.
116
Características del trabajo de la unión.
Una de las características principales que deben tenerse en cuenta a la hora de estudiar
la unión pistón-camisa es la que se deriva del amplio rango de diferencia de
temperaturas entre el pistón y la camisa durante el trabajo.
Formas de pistones y de camisetas de motor
Formas Características del trabajo de la unión.
Una de las características principales que deben tenerse en cuenta a la hora de estudiar
la unión pistón-camisa es la que se deriva del amplio rango de diferencia de
temperaturas entre el pistón y la camisa durante el trabajo.
Cuando el motor se arranca en frío, ambas piezas tienen la misma temperatura, la que
puede ser muy baja en zonas geográficas frías, una vez iniciado el trabajo ambas piezas
comienzan a calentarse, y con ello a dilatarse de acuerdo al coeficiente de dilatación
térmica del material de cada una. Este proceso de calentamiento puede llevar a la
camisa a temperaturas algo mayores de los 100°C, mientras que los pistones en su parte
superior pueden sobrepasar los 400°C en condiciones severas de trabajo. Si sumamos a
117
esto que las camisas hechas de hierro fundido tienen un coeficiente de dilatación
térmica muy inferior a la de los pistones, generalmente construidos de aleaciones de
aluminio, salta a la vista que durante el montaje en frío tendrá que dejarse una
imprescindible holgura entre ellos, o de lo contrario la unión se atascará cuando ambas
piezas se dilaten por el calor.
Veamos ahora algunas características de estas piezas.
Camisas o cilindros.
Estas camisas están construidas de hierro fundido, muchas veces de estructura
cristalográfica especial y son de sección perfectamente circular.
El interior de la camisa está maquinado con exactitud para dar un buen acabado interno.
Pueden ser de dos tipos:
1. Camisas desmontables: Son aquellas que se maquinan como un cilindro de
paredes finas y luego se instalan en el bloque del motor.
2. Camisas embebidas: Son aquellas que han sido maquinadas directamente en el
material del bloque del motor y por lo tanto no pueden desmontarse.
Las camisas desmotables pueden dividirse a su vez en dos tipos:
1. Camisas húmedas: Son aquellas que una vez montadas en el bloque del motor
están rodeadas exteriormente por el refrigerante del sistema de enfriamiento.
2. Camisas secas: Estas camisas se montan en un cilindro previamente maquinado
en el material del bloque del motor de manera prensada y con interferencia, de
manera que no tienen contacto con el refrigerante.
118
Pistones.
A la hora de construir los pistones de un motor se han tenido en cuenta la influencia de
diversos factores que hacen de él una pieza bastante compleja aunque aparentemente
parezcan simples, veamos:
Influencia del peso del pistón.
Cuando el motor gira, los pistones adquieren un movimiento reciprocante, esto hace que
aceleren del estado de reposo en el punto muerto inferior, hasta adquirir la mayor
velocidad de translación cerca del recorrido medio de la carrera, para luego desacelerar,
y estar nuevamente detenidos en el punto muerto superior, proceso que se repite a la
inversa durante el movimiento descendente. Esto presupone que en ellos se generan
elevadas fuerzas de inercia, especialmente durante el giro del motor a altas velocidades.
Estas fuerzas de inercia producen cargas mecánicas elevadas en los elementos
involucrados del mecanismo de trabajo y en el propio material del pistón.
De esta situación se desprende que durante el diseño de un pistón es muy conveniente
reducir al máximo su peso y con ello reducir también las fuerzas de inercia, por eso los
pistones se construyen con la menor masa posible (figura2) y de aleaciones ligeras de
aluminio.
119
Figura 2
Influencia de la temperatura de trabajo.
Para el caso de altas cargas y velocidades del motor, la temperatura de los pistones
puede llegar a valores que superan los 400°C en la zona de la cabeza que está en
contacto con la cámara de combustión. Este calentamiento produce un incremento
notable de las dimensiones del pistón comparadas con las dimensiones del pistón frío,
mas aun, teniendo en cuenta que el coeficiente de dilatación térmica del aluminio es
relativamente elevado.
Para evitar que el pistón se apriete en el orificio de la camisa al calentarse, ambos
elementos se montan en frío con la holgura necesaria de manera que durante el trabajo,
aun en las peores condiciones de calentamiento, no se produzca ningún apriete
dimensional entre ambas piezas.
La necesidad estudiada anteriormente de hacer los pistones de la menor masa posible
hace que en general sean huecos y con su masa distribuida de forma no homogénea a lo
largo del pistón.
En la figura se muestra de manera esquemática la sección de un pistón, La línea H
120
representa el eje donde se monta el bulón que acopla el pistón con la biela. Observe
algunas cosas importantes:
1. La parte superior o cabeza del pistón es de sección sólida, mientras que el resto
es de sección hueca.
2. En la dirección radial la línea de montaje del bulón tiene más masa que el resto
de las direcciones en esa altura.
3. La oquedad interior no es de sección constante, las paredes del pistón son más
delgadas a medida que se desciende en altura.
4. El pistón puede tener diferentes alturas a lo largo de su perímetro. La gran
mayoría tienen dos bandas mas largas en la dirección perpendicular al eje del
bulón conocidas como faldas (figura2).
Esta distribución no homogénea de la masa en el cuerpo del pistón produce el efecto de
que su dilatación térmica a diferentes alturas es diferente, y además, en una misma
altura la dilatación no es igual en todas las direcciones radialmente.
Por ese motivo los pistones no son cilíndricos, lo mas común es su perímetro sea un
tanto ovalado y además su forma es algo cónica. Esta característica debe ser tomada en
cuenta a la hora de medir el diámetro nominal de un pistón, este diámetro generalmente
se toma en la parte inferior medido entre los centros de las faltas.
121
Sección esquemática de un pistón
Anillos.
Como ya hemos visto, los pistones se montan en los cilindros con una holgura
relativamente alta para permitir la dilatación térmica, esta condición indica que el
sellado de los gases de trabajo no puede realizarse con solo estas dos piezas. Para
garantizar este sellado se recurre a los anillos o aros, que se montan en ranuras
especialmente maquinadas en el cuerpo del pistón.
En la figura se muestra un juego de anillos típico.
Pueden diferenciarse por su forma básica dos tipos:
1. Los de compresión de sección sólida.
2. Los de aceite, formado por dos aros muy finos y un separador elástico entre
ellos.
122
Observe que estos anillos son abiertos para permitir el montaje en las ranuras del pistón
y que además los extremos de la abertura están separados un espacio, de manera que su
forma no es cilíndrica, por tal motivo para introducirlos dentro de las camisas una vez
montados en las ranuras del pistón, hay que forzarlos a cerrarse. La elasticidad del
material tenderá a producir una presión sobre la superficie cilíndrica de la camisa y con
ello lograr la hermeticidad del espacio entre pistones y cilindros.
Durante el trabajo del motor ya hemos visto que los pistones se calientan notablemente;
como los anillos están en contacto con ellos estos últimos también se calentarán, de
forma que resulta necesario dejar una cierta holgura en frío entre sus extremos una vez
montados dentro de las camisas, para permitir el crecimiento de su longitud al calentarse
sin que se atasquen.
Juego de anillos
123
Anillos de compresión
Los anillos de compresión se construyen de fundición de estructura cristalográfica
especial muchas veces aleados para lograr alta resistencia al desgaste, mientras los
anillos de aceite pueden ser del mismo material o de acero, según su construcción.
Es común que la superficie externa del anillo que estará en contacto con la camisa esté
especialmente recubierta con cromo electrolítico, la dureza y resistencia del cromo
superficial aumenta la durabilidad y mejora la capacidad de trabajo del anillo.
En la figura se muestra el esquema de un pistón con los anillos montados. Observe que
existe una holgura entre los anillos y las paredes de la ranura de sostén en todas
direcciones, está claro que esta holgura es necesaria para la dilatación térmica de las
piezas. Observe también que debajo de los aros de aceite hay unos agujeros que
comunican el fondo de la ranura con la oquedad interior del pistón, estos agujeros son
claves para el trabajo de los anillos de aceite como veremos mas adelante.
Estas holguras, a primera vista, permitirían a los gases a presión del ciclo de trabajo del
motor pasar de la cámara de combustión a la zona debajo del pistón produciendo fugas
indeseables, pero en la práctica no es así, y en realidad su existencia beneficia el sellado,
veamos por que:
Cuando el pistón se mueve en su carrera ascendente en la carrera de compresión, el
rozamiento entre las superficies en contacto de anillos y camisa produce una fuerza f1
sobre el anillo que tiende a apretar su cara inferior con la correspondiente de la ranura
del pistón, con ello la holgura entre ambas piezas se traslada a la parte superior del
anillo como puede verse en la figura 6.
El espacio libre correspondiente a la holgura se llena con los gases a presión que están
sobre el pistón, estos gases producen fuerzas adicionales, una que tiende a apretar mas
aun la cara inferior del anillo a su ranura o fuerza f2 y otra actuando desde el fondo del
124
anillo o fuerza f3, que se agrega a la fuerza de apriete del aro con la camisa debido a su
elasticidad.
Cuando el pistón desciende debido a los gases de la combustión, la fuerza f2 crece en
gran medida y aunque la fuerza de rozamiento f1 se invierte, no puede contrarrestar a
la f2 y se mantiene apretado el anillo contra el borde inferior de la ranura.
Luego en la carrera de escape se produce el mismo fenómeno que en la compresión, el
pistón sube y las fuerzas f1 y f2 se suman.
Esquema de un pistón montado con anillos
125
Figura 6
Podrá observar que durante la carrera de admisión, la fuerza de fricción f1 tiende a
apretar el anillo contra la superficie superior de la ranura del pistón cerrando el paso
entre ambas zonas.
De esta forma se garantiza que todos los pasos entre la cámara de combustión y la parte
inferior del pistón quedan cerrados y las fugas desaparecen.
Anillos de aceite.
Con el aceite no sucede los mismo, y las holguras mencionadas mas bien se convierten
en una "bomba de aceite" hacia la cámara de combustión.
Cuando el motor funciona, las partes en movimiento debajo de los pistones están siendo
lubricadas abundantemente, esta lubricación y la alta velocidad de giro producen una
niebla densa de gotitas de aceite que se proyectan en todas direcciones, de forma tal,
que alcanzan también a las paredes del cilindro por debajo del pistón. Cuando el pistón
desciende, los anillos de compresión barren ese aceite pero no pueden evitar que cierta
cantidad pase a la parte superior del pistón, veamos porqué:
Acudamos a las figuras 7 y 8 en ellas se ha ampliado el esquema de la figura 6 para
comprender por que el aceite no es retenido por los aros de compresión. Observe
126
primero la figura 7, cuando el pistón baja, y el anillo se pega al borde superior de la
ranura, el aceite que va barriendo tiene vía libre para llenar los espacios
correspondientes a las holguras, debajo y detrás del anillo. Luego si miramos la figura 8,
nos podremos dar cuenta que al invertirse el movimiento del pistón y este comenzar a
subir, el propio anillo al moverse en la ranura hacia el borde inferior, desplaza parte del
aceite al espacio encima de él. Note que ahora la holgura se ha colocado arriba del
anillo. Como este proceso de ascensos y descensos del pistón se repite constantemente,
el anillo de compresión "bombea" el aceite desde la zona de barrido hacia la cámara de
combustión.
Para resolver este asunto se colocan uno o dos aros de aceite por debajo de los anillos de
compresión.
Estos aros como puede verse en la figura 4, no son cuerpos sólidos, si no que están
formados por dos anillos muy delgados de barrido separados por un elemento elástico
independiente que mantiene ambos a distancia para ocupar la ranura del pistón.
También en la práctica se usan anillos de aceite de una sola pieza elaborada de forma
especial y perforada para hacer la misma función.
La ranura donde se aloja el aro de aceite tiene una peculiaridad especial que la distingue
de las de los anillos de compresión, y es que en el fondo tiene varias perforaciones que
comunican con el interior de la oquedad interna del pistón (figura5).
127
Figura 7
Figura 8
Estas diferencias hacen que:
1. El elemento elástico funcione como un resorte que trata de mantener siempre los
dos anillos de barrido, uno superior y otro inferior separados, y apretados contra
las caras correspondientes de la ranura del pisón, de manera que el efecto de
bombeo se vea notablemente reducido.
128
2. Que el aceite que logre penetrar a la zona por detrás del anillo, entre este y el
fondo de la ranura, pueda escapar al interior del pistón y con ello regresar al
cárter.
La figura 9 sirve para ilustrar como pasa el aceite barrido por el anillo al carter del
motor.
Figura 9
En la figura 10 se muestra un pistón con los orificios al fondo de la ranura de aceite
Figura 10
129
Bielas .
Este componente se encarga de convertir el movimiento rectilíneo del pistón en
movimiento rotatorio al centro del cigüeñal por medio de los muñones de biela del
mismo cigüeñal. Las Bielas están fabricadas en aleaciones muy resistentes debido a que
reciben gran presión por el empuje del pistón, como también fuerzas de estiramiento al
desacelerar el motor.
Es una biela para cada pistón y/o cilindro del motor, el caso del motor que nos ocupa
son 4 que para mejores resultados deben estar balanceadas, es decir pesar lo mismo.
A las bielas originales se les puede realizar un tratamiento de "Shot Pennin" que
consiste en bombardearlas con una especie de balines para endurecer el material con las
que fueron fabricadas.
El tipo de biela depende directamente de la carrera del cigüeñal y del diámetro del
muñón del mismo.
Bielas de motor
130
Cigüeñal.
Este componente como hemos mencionado antes, es el más importante de un motor
por ser la columna vertebral del mismo, además de transferir la fuerza del motor hacia la
caja de cambios.
El motor crea energía que se transforma en movimiento por la rotación de un eje
longitudinal denominado cigüeñal.
Partes de un cigüeñal
Como es lo más importante en un motor estándar, lo será aún más en un motor de alto
rendimiento, por esto te recomendamos que lo adquieras nuevo o con muy poco uso
comprobado y en poca medida de desgaste.
El cigüeñal gira sobre su propio eje, así como las bielas giran sobre el muñón del
mismo.
Para evitar desgaste en estas partes los motores llevan unos cojinetes fabricados en un
material suave llamados "metales" los cuales son lubricados continuamente con aceite.
En motores de alto rendimiento es recomendable utilizar metales alemanes o los
originales "de agencia".
131
Los metales tiene 2 medidas, la interior para el cigüeñal y la exterior para el block del
motor, y todo depende de la medida en que se encuentre cada uno de ellos.
Muñones de centro y biela
Metales o Cojinetes
Cuando falla un metal por desgaste o falta de lubricación se puede llegar a rayar algún
muñón, entonces se tienen que rectificar los muñones a la medida siguiente, claro que
dependiendo de la profundidad del rayado será la medida en que tenga que quedar. Los
cigüeñales originales (nuevos) vienen en medida estándar 0.00mm cuando lo rectifican
por primera vez queda en 0.010mm, la segunda en 0.020mm y así sucesivamente hasta
132
0.060mm que es la ultima medida utilizable del mismo. Esto se mide con un
micrómetro radial y lo tienen los talleres especializados en este tipo de trabajo.
Cuando sobrepasa la medida máxima, le instalan un carrete de bronce al block, lo cual
no es recomendable para motores con más potencia.
Los cigüeñales de alto rendimiento vienen en medida 0.010 mm.
Este tipo de cigüeñales generalmente tienen contrapesos que le dan múltiples beneficios
en cuestiones de balanceo y torque al motor, son comúnmente llamados contrapesados.
Contrapeso de un cigüeñal
Los Cigüeñales tienen varias maneras de medirse. Por la carrera y por el diámetro de los
muñones de las bielas. Esto último depende del tipo de bielas que se va a instalar. (ver
sección Bielas)
Como sabemos la cilindrada de un motor se define con las medidas de la carrera del
cigüeñal y el diámetro del pistón.
133
Motor original 1,600cc
Cilindrada= Pistón x Pistón x Carrera x 0.0031416
Ej. 85.5 x 85.5 x 69 x 0.0031416 = 1,584.64 CC
La carrera de un cigüeñal se obtiene por la distancia que hay entre el eje central del
cigüeñal y el eje de los muñones de biela multiplicado por 2.
Los Cigüeñales originales tienen carrera de 69 mm,
El cigüeñal con carrera más grande que se le puede instalar a un block de Tipo1 original
es de 84mm.
La diferencia de un cigüeñal original a uno de mayor carrera se puede notar
visiblemente un poco con respecto uno al otro.
Existen 3 tipos de muñones para biela en cigüeñales de alto rendimiento
Para biela Vw
Para biela Porshe
Para biela Chevrolet.
134
Para instalar un cigüeñal de más carrera, se tiene que preparar el monoblock para pasen
libremente las bielas así como los contrapesos.
135
Si vas a invertir tiempo y/o dinero en trabajar un block, es recomendable utilices uno
nuevo o en medidas no muy altas.
Los cigüeñales generalmente vienen marcados por su fabricante, sea su marca y/o la
medida, como el mostrado en la foto de abajo, por CB Performance con carrera de 78
mm
Los cigüeñales de alto rendimiento tienen 8 pernos para reforzar la unión con la
cremallera del Clucht a diferencia del original que solo trae 4 pernos
Cigüeñal original con 4 pernos
136
Cremallera original con trabajo para 8 pernos
También es recomendable instalar una tuerca de Cromomoly para la unión de la
Cremallera con el cigüeñal.
Para Imaginar.
En algunos motores de alto rendimiento esta pieza puede llegar a girar a más de 8,000
vueltas por minuto (RPM) sobre su propio eje
Notas. En motores de alto rendimiento es recomendable que este tipo de trabajos los
realice una persona experimentada en el ramo, para evitar dolores de cabeza
La culata de los motores Diesel.
En la panorámica desarrollada hasta aquí, o se ha hecho mención alguna acerca de la
rama de las culatas de los motores Diesel. Ese tipo de motor fue aplicado en el terreno
automovilístico a principios de los años treinta, por o que, de entrada, se adoptaron las
137
válvulas en cabeza. Por lo demás, la culata es de construcción diferente de la de un
motor de gasolina causa de la distinta forma de la cámara de combustión y debido a la
presencia del sistema e inyección.
En el caso de motores de 2 tiempos, la culata suele ser más sencilla, faltando, salvo
casos articulares, las válvulas de admisión y de escape.
Culata de motor
138
Construcción y materiales.
En el estudio de proyecto de una culata para un motor de combustión interna moderno
existen 3 objetivos principales que el proyectista trata de alcanzar: buen rendimiento,
poca contaminación y bajo costo de construcción. Estas 3 metas no siempre son
compatibles y, frecuentemente, obligan a soluciones de compromiso. En especial, es
probable que la introducción de normas anticontaminación cada vez más rigurosas,
conduzca a sacrificar el rendimiento y el valor de la potencia máxima. En general, se
estudian la forma y la inclinación de los conductos de admisión y de escape de forma
que se cree la mayor turbulencia inducida en la cámara de combustión, sin disminuir la
velocidad de la carga y, por tanto, el rendimiento volumétrico.
En particular, la sección transversal de los conductos debe conservarse constante
durante toda su longitud o, como máximo, con pequeñas conicidades.
Las dimensiones de la cámara de combustión y su forma están estrechamente
relacionadas con la elección de una relación carrera/diámetro adecuada. Precisamente el
problema de la contaminación parece favorecer un retorno a los motores de carrera
larga, es decir, con cámaras compactas, en las cuales la combustión se desarrolla mejor.
Como consecuencia de ello, se reduce el espacio disponible para las válvulas y, por
tanto, es preciso recurrir a una disposición que permita un mejor aprovechamiento del
espacio. Por lo normal, se considera que la superficie de la válvula de escape debe ser
aproximadamente igual al 60-80 % de la válvula de admisión. En el caso de motores de
prestaciones elevadas se suele recurrir a la complicada solución de adoptar tres o cuatro
válvulas por cilindro. En efecto, la sección efectiva de paso de dos válvulas pequeñas es
considerablemente superior, para una misma elevación, que la de una sola válvula de
superficie igual a la suma de las superficies de las dos válvulas de diámetro inferior.
139
Debido a que casi todo el espacio disponible en la cámara se emplea para colocar
convenientemente las válvulas, quedan pocas opciones para la situación de la bujía que,
por encima de todo, debe colocarse teniendo en cuenta al mismo tiempo la necesidad de
desmontaje para su mantenimiento. Sin embargo, su proximidad a una de las válvulas
depende también de las características de forma de la cámara.
Es preciso recordar que, con frecuencia, la forma de la cámara está condicionada por
exigencias de mecanizado y, por tanto, de economía de realización. Por ejemplo, para
simplificar la construcción en el Alfa Romeo Alfasud, la culata era plana y la cámara de
combustión se hallaba practicada totalmente en el pistón.
Tras la determinación de los conductos y de la cámara de combustión, el proyectista
efectúa la elección del tipo de mando de la distribución, por lo general relacionado con
consideraciones económicas. La solución con árbol de levas en cabeza complica la
fusión de manera considerable. En efecto, las almas interiores resultan más complicadas
o de construcción más Costosa. Por ello, en este caso la culata se descompone
frecuentemente en 2 partes: la inferior comprende las cámaras de combustión, los
conductos de admisión y escape y las válvulas, mientras que la superior lleva los
soportes del árbol de levas y las guías para los empujadores o los bulones de soporte de
los balancines.
Se pone un cuidado especial en el estudio de las canalizaciones para el paso del agua de
refrigeración, tanto para simplificar las realizaciones internas como para obtener un
intercambio térmico eficiente y evitar la formación de puntos calientes en la culata, con
las consiguientes deformaciones Y fenómenos de preencendido de la mezcla, que
pueden determinar la perforación de los pistones.
140
Un razonamiento análogo vale para el estudio de los conductos que llevan el aceite de
lubricación de las válvulas, balancines y árbol de levas en cabeza. El retorno de este
aceite al cárter tiene lugar a través de los orificios de las varillas (árbol de levas lateral)
o de canalizaciones adecuadas.
Las culatas se construyen tanto de fundición como de aleación de aluminio. En los
motores más modernos se prefieren generalmente las aleaciones ligeras, debido a la
notable ventaja en términos de reducción de peso y a las inmejorables características de
fusibilidad y disipación del calor. Los soportes de la distribución se obtienen mediante
fusión a presión, que permite realizar piezas con acabados óptimos y de paredes
delgadas. La parte inferior de la culata se realiza mediante colada en coquilla o, algunas
veces, en arena; experimentalmente se han realizado también por el método anterior.
Las guías de las válvulas se introducen a presión en la culata en el caso de que ésta sea
de fundición. Dichas guías se construyen de fundición, cuya composición debe
estudiarse de acuerdo con el material empleado para las válvulas, a fin de evitar el
peligro de agarrotamiento. Para las culatas de aleación ligera se emplean guías de
bronce, que se adaptan mejor a las dilataciones del material. También los asientos de las
válvulas se introducen a presión en la culata y, al igual que las guías, se les da su
medida definitiva mediante mecanizados sucesivos una vez introducidos. Dichos
asientos se construyen de fundición o de acero, con un aporte eventual de material
resistente a las temperaturas elevadas y a la corrosión (estelita) en el caso de los asientos
de las válvulas de escape.
141
Inconvenientes y mantenimiento.
Los inconvenientes que pueden derivar de un procedimiento de fabricación imperfecto
son de varios tipos.
Por defecto de fusión, las culatas pueden presentar grietas o sopladuras. Las grietas
pueden deberse a estados anormales de solicitación interna del material, motivados por
errores de proyecto de la pieza o por una refrigeración defectuosa del molde de fusión.
Las sopladuras o porosidades son imperfecciones de la colada debidas corrientemente a
malas características de la aleación. En ambos casos pueden producirse, durante el
funcionamiento, pasos de agua al aceite (a los conductos de lubricación) o viceversa, o
bien pasos de agua a la cámara de combustión.
Todos estos defectos son raros y normalmente requieren la substitución de la culata.
Otro defecto de fabricación, y también muy raro en los automóviles actuales, es el de un
mecanizado defectuoso de los planos de unión entre la enlata y el bloque. También en
este caso pueden existir filtraciones de agua y aceite, siendo además muy fácil quemar
la junta de la culata.
En cambio, hay otros defectos que son consecuencia de un mantenimiento inadecuado o
bien de averías producidas en otras partes del motor. En general, en todos lo motores,
después de los primeros 1.500-2.000 Km., es preciso verificar el apriete de las tuercas
de la culata. Esta operación es asimismo indispensable después dé toda revisión,
siempre que se haya substituido la junta de la culata. En efecto, la nueva junta, tras
cierto número de horas de funcionamiento, sufre un asentamiento, comprimiéndose por
efecto del golpeteo sobre la culata, debido a la fuerza de compresión desarrollada por
los gases durante la combustión.
142
Esta operación debe efectuarse con el motor frío, con una llave dinamométrica y con
una acción progresiva siguiendo el orden de apriete aconsejado por el fabricante.
En general, para los motores en línea, se comienza apretando las tuercas centra es y,
sucesiva y alternativamente, las situadas a la derecha y a la izquierda de las centrales.
Para evitar falsas lecturas provocadas por el rozamiento inicial, es preciso, una vez
efectuado el primer apriete, aflojar las tuercas un cuarto de vuelta y luego apretarlas
nuevamente con el par indicado. Cuando se efectúa esta operación, es preciso verificar y
eventualmente reponer el juego del sistema de distribución.
La ausencia de un control del apriete de las tuercas de la culata puede dar lugar a
deformaciones, que son más frecuentes en las culatas de fundición de hierro. El mismo
inconveniente puede producirse por sobrecalentamiento debido a la ausencia de agua o a
un funcionamiento defectuoso del termostato, o bien a la rotura de la bomba de agua, el
ventilador, etc. Como se ha indicado, con la deformación suele llegar a quemarse la
junta de la culata.
Para verificar el planeado de la culata, tras haber desmontado las válvulas, debe
disponerse de un plano de contraste apropiado. En este plano, sobre el que se habrá
esparcido negro de humo, se hace deslizar la culata. Si la superficie presenta estrías
irregulares, es preciso recurrir al rectificado de la culata. El planeado se efectúa con
máquinas especiales, las cuales arrancan poco material (0,2 mm como máximo).
Otro inconveniente típico que se produce durante el funcionamiento es el del desgaste
progresivo de las válvulas y de sus asientos, en especial las de escape, que se resienten
particularmente debido a la corrosión de los gases de escape.
143
También las guías pueden agarrotarse o desgastarse de forma excesiva con efectos
incluso sobre la estanquidad de las propias válvulas.
Además, con el uso progresivo del motor, se tiene un continuo depósito de
incrustaciones en la cámara de combustión, que a su vez, dejan sentir su efecto sobre el
rendimiento o pueden impedir el perfecto cierre de las válvulas.
En todos estos casos, el rendimiento del motor es imperfecto; en particular, cuando la
estanquidad de las válvulas, por varios motivos, deja de ser completa, se tienen
dificultades de las válvulas para el arranque en frío, ciclos irregulares, retornos de llama,
motor que no funciona bien al mínimo, etc. En cualquier caso se hace necesaria una
operación de revisión de culata.
Múltiples de admisión y de escape:
Son tubos con formas especiales que van montadas en la culata; el de Addison conduce
la mezcla de aire combustible al interior de los cilindros del motor y el de escape evacua
al exterior los gases quemados, productos de la combustión.
Construcción:
Los múltiples de admisión se fabrican de hierro fundido o aleaciones de aluminio; los de
escape, se fabrican de hierro fundido, y sus forman varían de acuerdo al del motor.
Descripción:
Múltiple de admisión: El múltiple de admisión se fija en la culata por medio de tornillos
o prisioneros con tuercas, entre ambos se coloca una empaquetadura para evitar la
entrada del aire que altere el buen funcionamiento del motor.
144
Múltiple de escape: Se une por medio de tornillos al múltiple de admisión, formando un
solo cuerpo, sin comunicarse entre si, esto permite aprovechar el calor de los gases para
transmitirlos al múltiple de admisión, ayudando a la gasificación de la mezcla.
145
PLANO DEL
TALLER
146
147
PLANOS DEL MOTOR
148
Inyector cummis
149
Pistón-biela
150
151
COSTODE
MATERIALES
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COSTOS DE PRODUCCION
Nº CANT. DESCRIPCION U/M COSTOUNIT
S/.
COSTOTOTAL
S/.01 1 Petróleo Galón 10.00 10.0002 1 Aceite Galón 60.00 60.0003 1/2 Pintura crema Galón 80.00 40.0004 1 Tiner Galón 15.00 15.0005 2 Empaque de tapa de balancín Unidad 5.00 10.0006 2 Empaque de múltiple de escape Unidad 10.00 20.0007 2 Empaque de múltiple de escape Unidad 10.00 10.0008 1 Empaque de bomba de transferencia Unidad 5.00 5.0009 1 Empaque de caja termostáticas Unidad 5.00 5.0010 2 Filtro de combustible Unidad 15.00 30.0011 1 Filtro de aceite Unidad 40.00 40.0012 2 siliconas Unidad 10.00 20.0013 2 Lija de fierro Unidad. 1.50 3.0014 1 Reloj de temperatura Unidad 120.00 120.0015 1 Reloj de presión de aceite Unidad 100.00 100.0016 2 Plástico negro Metros 1.50 3.0017 3 Trapo industrial Kg. 3.00 9.0018 2 Alquiler de baterías Unidad 10.00 20.0019 1 Mantenimiento de bomba de
transferenciaUnidad 100.00 100.00
20 8 Mantenimiento de inyectores bomba Unidad 15.00 120.0021 2 Cable de batería Unidad 12.50 25.00222324252627
TOTAL 765.00
153
COSTOS DE ADMINISTRACION
DESCRIPCION COSTOSTrabajo de innovación S/. 20Servicio técnico S/.70 Total S/. 90
Costo de mano de obraMES SETIEMBRE TOTAL
DIA 7 8 9 11 12 14 15 7
HORAS 8 8 8 8 8 8 8 56
Horas/ hombre Total de horas Total horas/ hombreS/. 2.50 56 S/.140
Total horas/hombre Nº trabajadores Total mano de obraS/.140 5 S/. 700
MOVILIDAD 5 S/.30 S/. 730
COSTO TOTAL
DESCRIPCION COSTOSCostos de materiales S/. 765Costos de servicio S/. 90Costos de mano de obra S/.730Costo total S/.1585
154
CONCLUSIONES FINALES
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CONCLUSIONES FINALES
Al finalizar el proyecto de innovación repotenciación de motor diesel cummis v8 se
obtendrá lo siguiente:
A) Se logro la repotenciación del motor cummis diesel v8.
B) Se aprendió a trabajar en equipo.
C) Se aumento la capacidad de aprendizaje en los aprendices.
El trabajo de innovación queda expuesto en el área de Automotores Diesel para el fin
que el Instructor a cargo crea conveniente.
156
BIBLIOGRAFIA
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BIBLIOGRAFIA
A. www.google.com
B. www.elrincondelvago.com
C. www.mecanicavirtual.com
D. Sistema de combustible cutis diesel PT
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ANEXOS
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ANEXOS
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