FUNCIONAMIENTO DE UNA MÁQUINA DE COMBUSTIÓN INTERNA Un motor de combustión interna basa su funcionamiento, como su nombre lo indica, en el quemado de d e una mezcla comprimida de aire ai re y combustóleo dentro de una cámara cámara cerr cerrada ada o cilin cilindr dro, o, con con el n de incre increme ment ntar ar la pres presió ión n y generar con suciente potencia el movimiento lineal alternativo del pistón.
son son moto motore res s térm térmic icos os en los los que que los gase gases s resu resulta ltant ntes es de un proc proceso eso de combustión empujan un émbolo o pistón, desplazándolo en el interior de un cilindro y haciendo girar un cige!al, obteniendo nalmente un movimiento de rotación.
"n un motor motor el pistón se encuentra encuentra ubicado dentro del cilindro, cuyas paredes paredes le restringen el movimiento lateral, permitiendo solamente un desplazamiento lineal lineal alter alternat nativo ivo entre el punto punto muerto muerto superio superiorr #$%&' #$%&' y el punto punto muerto muerto inferior #$%(') a dicho desplazamiento se le denomina carrera.
ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN CICLO DIESEL BLOQUE: "s la estructura básica del motor, en el mismo van alojados los cilindros, cige!al, árbol de levas, etc. *odas las demás partes del motor se montan en él. +eneralmente son de fundición de hierro o aluminio y $ueden llevar los cilindros en lnea o en forma de -.
CIGÜEÑAL: Es el componente mecánico que cambia el movimiento alternativo en movimiento rotativo. "sta montado en el bloque en los cojinetes principales los cuales están lubricados.
CULATA: "s el elemento del motor que cierra los cilindros por la parte superior. $ueden ser de fundición de hierro o aluminio. &irve de soporte para otros elementos del motor como son -álvulas, balancines, inyectores, etc.
PISTÓN: "s un embolo cilndrico que sube y baja deslizándose por el interior de un cilindro del motor. &on generalmente de aluminio, cada uno tiene por lo general de dos a cuatro segmentos. "l segmento superior es el de compresión, dise!ado para evitar fugas de gases. "l segmento inferior es el de engrase y esta dise!ado para limpiar las paredes del cilindro.
CAMISAS: &on los cilindros por cuyo interior circulan los pistones. &uelen ser de hierro fundido y tienen la supercie interior endurecida por inducción y pulida.
BIELAS: /as bielas son las que conectan el pistón y el cige!al, transmitiendo la fuerza de uno al otro. *ienen dos casquillos para poder girar libremente alrededor del cige!al y del bulón que las conecta al pistón.
COJINETES: &e puede denir como un apoyo para una mu!equilla. 0ebe ser lo sucientemente robusto para resistir los esfuerzos a que estará sometido en la carrera de e1plosión. /os cojinetes de bancada van lubricados a presión y llevan un oricio en su mitad superior.
ENGRANAJE DE DISTRIBUCIÓN: 2onduce los accesorios y mantienen la rotación del cige!al, árbol de levas, eje de leva de la bomba de inyección ejes compensadores en la relación correcta de desmultiplicación.
BOMBA DE ACEITE: "stá localizada en el fondo del motor en el cárter del aceite. &u misión es bombear aceite para lubricar cojinetes y partes móviles del motor.
VÁLVULAS: /as válvulas abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el momento oportuno de cada ciclo. /a de admisión suele ser de mayor tama!o que la de escape.
SISTEMA DE ARRANQUE "l arranque de los motores 0iesel se produce por la autoin3amación del combustible inyectado como un aerosol en el cilindro cuando el pistón se acerca al punto muerto superior. $ara garantizar esta autoin3amación el aire en el interior del cilindro al momento de la inyección debe estar lo sucientemente caliente para evaporar el combustible e incendiarlo. "n los casos de temperaturas e1teriores bastante por debajo de 45c el combustible 0iesel puede adquirir cierto carácter de gel, lo que impide su adecuado paso por los ltros, no llega a la bomba de inyección e imposibilita el arranque. 6un cuando el combustible no esté gelicado en el tanque, puede hacerlo al ser inyectado en aerosol dentro del cilindro.
Forma ! "a #$mara ! #om%&s'()* 0urante la carrera de compresión el aire contenido en el cilindro se comprime fuertemente y esta compresión hace que aumente su temperatura. "ste aire comprimido está connado al volumen sobre el pistón y en contacto con las supercies que forman este volumen.
T!m+!ra'&ra !" mo'or 7esulta evidente que las pérdidas de calor a través de las paredes de la cámara de combustión durante la compresión tratadas en el punto anterior, son mayores a medida que el cuerpo del motor esté más fro, por eso, el arranque del motor que ha permanecido en reposo durante muchas horas se diculta un tanto más que el del que está a8n caliente por el trabajo previo.
T!m+!ra'&ra !" a(r! ! am(s()*
2uando el aire de admisión está muy fro, la temperatura nal de este en el momento de la inyección no llega a los valores que se alcanzan con el aire de admisión más cálido. /a temperatura nal puede no ser suciente para la in3amación del combustible.
SISTEMA DE ENCENDIDO "l sistema de encendido funciona mediante la ignición #encendido' del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en una cámara #o pre cámara, en el caso de inyección indirecta' de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de autocombustión, sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. /a e1pansión, a diferencia del motor de gasolina es adiabática generando un movimiento rectilneo a través de la carrera del pistón. /a biela transmite este movimiento al cige!al, al que hace girar, transformando el movimiento rectilneo alternativo #de va y viene, ida y vuelta' del pistón en un movimiento de rotación.
$ara que se produzca la autoin3amación es necesario alcanzar la temperatura de in3amación espontánea del diesel. "n fro es necesario pre9calentar el diesel o emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo 3uctuando entre los ::4 52 y ;<4 52, y que reciben la denominación de gasóleo.
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO /a función principal del sistema de enfriamiento es mantener la temperatura correcta del motor sacando el calor e1cesivo generado por la combustión y la fricción.
6pro1imadamente, el ;;= de la energa térmica que se desarrolla durante la combustión se convierte en potencia utilizable, el >= se irradia directamente desde las supercies del motor y el ;4= se saca por el escape. "l ;4=restante lo disipa el sistema de enfriamiento. "l refrigerante circula por los pasajes del motor llamados camisas de refrigerante o de agua. "l refrigerante absorbe el calor de las supercies calientes del motor y lo lleva al radiador, donde se transere a la atmósfera. "l sistema de enfriamiento también ayuda a mantener la temperatura correcta del motor, de la transmisión y del sistema mediante el uso de enfriadores de aceite.
SISTEMA DE CONTROL "s una unidad de control electrónico que administra varios aspectos de la operación de combustión interna del motor. /as unidades de control más avanzadas controlan el punto de ignición, el tiempo de apertura?cierre de las válvulas, el nivel de impulso mantenido por el turbocompresor, y control de otros periféricos. 6lgunos motores poseen distribución de válvulas. "n estos motores la "2U controla el tiempo en el ciclo de motor en el que las válvulas se deben abrir. /as válvulas se abren normalmente más tarde a mayores velocidades que a menores velocidades. /a relación estequiometrica para un combustible diesel com8n es igual a @A.B Un motor 0iesel trabaja normalmente con mezcla pobre porque el proceso de combustión del gasóleo no requiere una mezcla estequiometrica.
SISTEMA DE COMBUSTIBLE "l sistema de combustible de un motor diesel tiene como misión el entregar la cantidad correcta de combustible limpio a su debido tiempo en la cámara de combustión del motor. "s el encargado de suministrar funcionamiento del motor.
el
combustible
necesario
para
el
&uelen ser parecidos en todos los fabricante de motores diesel, sin embargo puede ser que en alg8n caso no estén todos en un motor determinado. a'. 2ircuito de alta presión, encargado de impulsar el combustible a una presión determinada para ser introducido en las cámaras de combustión. b'. 2ircuito de baja presión, encargado de enviar el combustible desde el depósito en que se encuentra almacenado a la bomba de inyección.
D!+)s('o ! #om%&s'(%"!: "s el elemento donde se guarda el combustible para el gasto habitual del motor. +eneralmente suele estar calculado para una jornada de @4 horas de trabajo teniendo en cuenta el consumo normal del motor.
L,*!as ! #om%&s'(%"!: &on las tuberas por donde circula el combustible en todo el circuito.
F("'ro +r(mar(o: +eneralmente a la salida del depósito de combustible, suele ser de rejilla y solamente ltra impurezas gruesas.
Bom%a ! #!%ao: &irve para purgar el sistema cuando se cambian los ltros o se desceban las tuberas. $uede ser manual y en motores más modernos eléctrica.
F("'ro s!#&*ar(o: "s el principal ltro de combustible, tiene el paso más no, por lo que generalmente es el que se tiene que cambiar más habitualmente.
V$"-&"a ! +&r.a: -a situada generalmente en el ltro secundario y sirve para purgar el sistema, es decir, e1pulsar el aire cuando se está actuando sobre la bomba de cebado.
SISTEMA DE LUBRICACIÓN "l aceite lubricante en el motor tiene como nalidad lubricarlas distintas partes que requieren esta acción por razón de su trabajo. "n general las piezas que tienen movimiento y contacto con otras necesitan la acción lubricante de los aceites.
Bom%a ! a#!('!: funciona cada vez que el motor está girando para proveer circulación continua del aceite a través del motor.
E*/r(aor ! a#!('!: circula a través del enfriador de aceite proporcionando transferencia de calor desde el aceite hasta el refrigerante. "sto baja la temperatura del aceite y mantiene sus propiedades.
F("'ro ! a#!('!: limpia el aceite recogiendo las partculas de metal y basura que pueden da!ar las piezas del motor.
Co"!#'or !" #$r'!r: se emperna en el fondo del motor y es el depósito para el aceite del motor.
CICLO DIESEL DE 0 TIEMPOS "n los motores diesel de dos tiempos, el ciclo se realiza en dos carreras de pistón. 6 primera vista se puede pensar que de esta forma se gana tiempo, sin embargo, en realidad no es as, debido a que, por lo general, este tipo de motores son lentos) en cualquier caso, más lentos que los cuatro tiempos. "n un motor de dos tiempos, cada vez que el pistón llega a su punto muerto superior, se lleva a cabo la combustión y la e1pansión de la mezcla aire?gasoil. "l primer tiempo se inicia con el pistón en su punto muerto superior, la mezcla aire?gasoil acaba de e1plotar. 6l e1pandirse vuelve a empujar al pistón hacia abajo. "l cige!al gira y el pistón al bajar comprime el aire aprisionado en el cárter por una simple válvula.
CICLO DIESEL 1 TIEMPOS
"l motor diesel de A tiempos tiene una estructura semejante a los motores de e1plosión, salvo ciertas caractersticas particulares. "l pistón desarrolla cuatro carreras mientras el cige!al gira >:45. 7ealiza el llenado y evacuación de gases a través de dos válvulas en la culata.
23 Pr(m!r '(!m+o o am(s()*: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. 03 S!.&*o '(!m+o o #om+r!s()*: al llegar al nal de la carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. 43 T!r#!r '(!m+o o !5+"os()*6!5+a*s()*: al llegar al nal de la carrera superior el gas ha alcanzado la presión má1ima. 13 C&ar'o '(!m+o o !s#a+!: en esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta.
GRAFICA DE COMPORTAMIENTO P7V Un ciclo 0iesel ideal es un modelo simplicado de lo que ocurre en un motor diesel. "n un motor de esta clase, a diferencia de lo que ocurre en un motor de gasolina la combustión no se produce por la ignición de una chispa en el interior de la cámara.
6dmisión "C6 "l pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de aire en la cámara. "sto se modela como una e1pansión a presión constante #ya que al estar la válvula abierta la presión es igual a la e1terior'. "n el diagrama $- aparece como una recta horizontal. 2ompresión 6CD "l pistón sube comprimiendo el aire. 0ada la velocidad del proceso se supone que el aire no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el proceso es adiabático. 2ombustión DC2 Un poco antes de que el pistón llegue a su punto más alto y continuando hasta un poco después de que empiece a bajar, el inyector introduce el combustible en la cámara. "1pansión 2C0 /a alta temperatura del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él.
GRAFICA DE COMPORTAMIENTO T7S "l ciclo se compone de cuatro pasos 2C0 6bsorción de calor Qc en un proceso isotermo a temperatura T c, que corresponde a un segmento horizontal hacia la derecha. 0C6 "nfriamiento adiabático hasta la temperatura representable por un segmento vertical hacia abajo.
del
foco
fro, T f,
6CD 2esión de calor E Qf E al foco fro a temperatura T f , que corresponde a un segmento horizontal hacia la izquierda. DC2 2alentamiento adiabático desde la temperatura del foco fro, T f a la temperatura del foco caliente, T c. 0e nuevo obtenemos un segmento vertical, ahora hacia arriba.
MANTENIMIENTO A MÁQUINAS DE COMBUSTIÓN INTERNA A(r! arra*8&!39 -ericar el correcto funcionamiento de los presostatos de control de los compresores.
S!#aor a(r! ! arra*8&!39 /impiar el radiador del condensador frigorco y 2ontrolar la presión de salida de aire de los manoreductores.
Ram+a ! .as39 2ontrol de las fugas de gas en la rampa. 2ontrol de la temperatura de gas en la entrada del motor. 2ircuito de lubricación -aciar los depósitos de recogida del aceite del detector de niebla en cárter. -aciar los depósitos de recogida del aceite de drenaje de los canalones de las bancadas del bloque motor.