4. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DIESEL El sistema de alimentación incluye los sistemas de admisión de aire, de escape de gases y de combustible. 4.1 SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE
Figura 1. Circuito de control de la presión del turbocompresor.
Su función es suministrar grandes cantidades de aire limpio al motor. Funciona bajo el principio de la sobrealimentación. En el caso de los motores Diesel; la sobrealimentación no es una causa de problemas sino todo lo contrario, es beneficioso para un rendimiento óptimo del motor. El hecho de utilizar solamente aire en el proceso de compresión y no introducir el combustible hasta el momento final de la carrera compresión, no puede crear problemas de "picado" en el motor. Al introducir un exceso de aire en el cilindro aumenta la compresión, lo que facilita el encendido y el quemado completo del combustible inyectado, lo que se traduce en un aumento de potencia del motor. Por otro lado la mayor presión de entrada de aire favorece la expulsión de los gases de escape y el llenado del cilindro con aire fresco, con lo que se consigue un aumento del rendimiento volumétrico o lo que es lo mismo el motor "respira mejor".
Figura 2. La sobrealimentación en motores diesel. No hay que olvidar que todo el aire que entra en el cilindro del motor diesel hay que comprimirlo, cuanto más sea el volumen de aire de admisión, mayor será la presión en el interior de los cilindros. Esto trae como consecuencia unos esfuerzos mecánicos mecánicos en el motor que tienen t ienen un límite para no poner en peligro la integridad de los elementos que forman el motor. La forma de conseguir un aumento de la presión del aire necesario para la sobrealimentación es mediante la utilización de compresores; estos a su vez pueden ser turbocompresores (accionados por los gases de escape), y
compresores de mando mecánico (accionados por el cigüeñal mediante piñones o correa). Las partes que componen el sistema de admisión de aire son:
Filtro de aire. Turbocargador Intercooler Múltiple de admisión Cámaras de combustión Sistema de precalentamiento precalentamiento
4.1.1 Turbocompresores. El uso del turbo en los motores viene dada por la necesidad de aumentar la potencia sin tener que aumentar la cilindrada. Aumentar la potencia depende de la cantidad de combustible quemado en cada ciclo de trabajo y del número de revoluciones.
Figura 3. Ubicación del turbocompresor turbocompresor en el motor diesel. En motores diesel por mucho que se aumente el combustible que se hace llegar al interior de la cámara de combustión, no se consigue aumentar su potencia si este combustible no encuentra aire suficiente para quemarse. Así pues, solo se consigue aumentar la potencia, sin variar la cilindrada ni el régimen del motor, si se consigue colocar en el interior del cilindro un volumen de aire. En países situados a grandes altitudes o con climas muy calurosos, existe la necesidad de compensar la disminución de la densidad de aire producida por una disminución de la presión ocasionada por la altitud y una disminución de las moléculas de oxigeno por el aumento de temperatura. Para todos ello la sobrealimentación sobrealimentación es la solución que se puede aportar. Hay dos fabricantes principales a la hora de construir turbocompresores que son Garret y kkk , también están IHI , MHI (Mitsubishi) y Holset .
Figura 4. Sección de un turbocompresor. 4.1.1.1 Turbocompresores Turbocompresores de geometría variable.
Figura 5. Sección de un turbocompresor turbocompresor de geometría variable. En el funcionamiento del Turbo VTG o de geometría variable, el control de la cápsula manométrica, lo mismo que en los turbos convencionales más modernos, se hace mediante una gestión electrónica que se encarga de regular la presión que llega a la cápsula manométrica en los turbos VTG y a la válvula wastegate en los turbos convencionales, en todos los márgenes de funcionamiento del motor y teniendo en cuenta otros factores como son la temperatura del aire de admisión, la presión atmosférica (altitud sobre el nivel del mar) y las exigencias del conductor.
Las ventajas del turbocompresor VTG vienen dadas por que se consigue un funcionamiento más progresivo del motor sobrealimentado. A diferencia de los primeros motores dotados con turbocompresor convencional donde había un gran salto de potencia de bajas revoluciones a altas, el comportamiento ha dejado de ser brusco para conseguir una curva de potencia muy progresiva con gran cantidad de par desde muy pocas vueltas y mantenido durante una amplia zona del número de revoluciones del motor. El inconveniente que presenta este sistema es su mayor complejidad, y por tanto, precio con respecto a un turbocompresor convencional. Así como el sistema de engrase que necesita usar aceites de mayor calidad y cambios más frecuentes. Hasta ahora, el turbocompresor VTG sólo se puede utilizar en motores diesel, ya que en los de gasolina la temperatura de los gases de escape es demasiado alta (entre 200ºC y 300 ºC más alta) para admitir sistemas como éstos. 4.1.1.2 Válvula de desahogo o wastegate. Al ir cambiando de velocidad, crece el caudal de gases y la turbina se embalaría demasiado y sin utilidad, pues no interesa que aumente el par ya que el vehículo ya se ha acelerado. Para evitarlo, los turbocompresores suelen llevar una válvula reguladora o válvula de descarga que libera directamente a la atmósfera los gases de escape. Esta válvula está gobernada directamente por una cápsula manométrica manométrica sometida a la presión de admisión. Primero la válvula está cerrada y la presión de sobrealimentación obedece a la ley de funcionamiento natural de turbocompresor. Luego la válvula se abre y la turbina queda cortocircuitada, pasando parte de lo gases de escape directamente al tubo de escape, con lo que la presión de sobrealimentación queda limitada. Como es natural, en estos casos la dosificación de la bomba de inyección de combustible se debe ajustar de acuerdo con las presiones de aspiración que permite la válvula reguladora en cada momento Las fallas que puede presentar esta válvula, con las consecuencias que traería son: Si la válvula se pega abierta, se produce Humo negro Disminución de la potencia Si la válvula se pega cerrada Mínima inestable Altas inestable
Figura 6. Funcionamiento Funcionamiento de la válvula wastegate. 4.1.1.3 Recomendaciones de inspección y cuidado para los turbocompresores. El turbocompresor está diseñado para durar lo mismo que el motor. No precisa de mantenimiento especial; limitándose sus inspecciones a unas comprobaciones periódicas. Para garantizar que la vida útil del turbocompresor se corresponda con la del motor, deben cumplirse de forma estricta las siguientes instrucciones de mantenimiento del motor que proporciona proporciona el fabricante:
Intervalos de cambio de aceite
Mantenimiento del sistema de filtro de aceite
Control de la presión de aceite
Mantenimiento del sistema de filtro de aire
El 90% de todos los fallos que se producen en turbocompresores se debe a las siguientes causas:
Penetración de cuerpos extraños en la turbina o en el compresor
Suciedad en el aceite
Suministro de aceite poco adecuado (presión de aceite/sistema de filtro)
Altas temperaturas de gases de escape (sistema de alimentación).
Estos fallos se pueden evitar con un mantenimiento frecuente. Cuando, por ejemplo, se efectúe el mantenimiento del sistema de filtro de aire se debe tener cuidado de que no se introduzcan fragmentos de material en el turbocompresor. 4.1.1.4 ¿Por qué se daña el turbo?
Falta de mantenimiento mantenimiento (mucho carbón)
Vibraciones: Resortes. Láminas de sufrimiento (Puntos de vibración).
Técnicas de conducción Sobre-revoluciones en neutro. Sobre-revoluciones en frío. Apagarlo muy caliente
Abuso de freno de ahogo.
Aceite de mala calidad.
Aditivo de agua no especificado.
Filtro de aire obstruido (es la mayor causa de daño).
Tubo de admisión obstruido o con muchas vueltas
Tubo de escape obstruido.
Calibre de válvulas.
Problemas del intercooler.
Problemas de refrigeración.
Tapa del radiador.
4.1.2 Intercooler. Para evitar el problema del aire calentado al pasar por el rodete compresor del turbo, se han tenido que incorporar sistemas de enfriamiento del aire a partir de intercambiadores de calor (intercooler). El intercooler es un radiador que es enfriado por el aire que incide sobre el coche en su marcha normal. Por lo tanto se trata de un intercambiador de calor aire/aire a diferencia del sistema de refrigeración del motor que se trataría de un intercambiador agua/aire. Con el Intercooler (se consigue refrigerar el aire aproximadamente un 40% desde 100°C-105°C hasta 60°C- 65°C). El resultado es una notable mejora de la potencia y del par motor gracias al aumento de la masa de aire (aproximadamente del 25% al 30%). Además de reducir el consumo y la contaminación.
Figura 7. Funcionamiento del intercooler. 4.1.3 Múltiple de admisión. Es un colector de aire, ttiene iene forma especial para compensar orden de encendido y distancias, alojan bujías de precalentamiento, precalentamiento, que son resistencias para calentar el aire en frío.
Figura 8. Múltiple de admisión. 4.1.3.1 Sistema de arranque en frío. Del control de arranque en frío del motor se encarga la unidad de control. 4.1.3.2 Fase de preincandescencia. Gracias a la buena respuesta de los motores de inyección directa al arranque en frío, la fase de preincandescencia solo es necesaria para temperaturas ambiente menores de +9ºC, la unidad de control recibe la correspondiente temperatura del sensor de temperatura del motor. La duración del período de preincandescencia depende del valor de la temperatura que envía este sensor. Un testigo en el panel de instrumentos indica al conductor cuando se termina la fase de preincandescencia.
Figura 9. Sistema para el arranque en frío. 4.1.4 Filtro de aire. Su función es retener impurezas de aire, para que abrasivos como el polvo no produzca daños prematuros en anillos, pistones y paredes del cilindro. Existen diversos tipos de filtros de aire: 4.1.4.1 Filtro de tipo baño de aceite. El aire que entra al filtro pasa sobre la superficie y a través del aceite en donde se retienen las partículas de polvo. Las partículas de polvo que son más densas que el aire no pueden hacer un cambio rápido en su movimiento, sino que continúan en línea recta hacia el baño de aceite. Las partículas quedan atrapadas en el aceite y caen al fondo del depósito. Tiene como principales ventajas las siguientes: - Gran cantidad de polvo queda en el aceite. - Son lavables Sus desventajas son: - Área de filtrado muy pequeña. - A alta velocidades del aire se pierde aceite
Figura 10. Filtro de tipo baño de aceite. 4.1.4.2 Filtro de aire seco. Es un filtro para trabajo pesado que tiene recipiente para polvo y elemento de filtro. Pude ser de montaje horizontal o vertical. Si se daña el elemento elemento primario, primario, el de seguridad seguridad protege el el motor. Este elemento de seguridad no se puede limpiar, solo se reemplaza a intervalos periódicos.
Figura 11. Filtro de aire seco. Para probar este tipo de filtro se introduce una lámpara en el extremo. Si la luz pasa a través del filtro, éste está bueno; si no pasa hay que cambiar el filtro. 4.1.4.3
Filtro húmedo (mixto). Tienen las siguientes características:
- Son impregnados de aceite de motor. - No tienen papel seco. - Son lavables. 4.1.4.4 Indicadores de restricción de aire. Están instalados en el lado limpio filtro de aire o en los ductos entre el filtro y el motor para indicar cuando se necesita limpiar o remplazar el elemento del filtro. El indicador funciona cuando hay diferencia de presión entre el filtro de aire y el motor. Cualquier restricción al paso de aire por el filtro produce cierta cantidad de vacío en ductos entre el filtro y el e l motor. Cuando aparece la señal roja hay que sacar el filtro para limpiarlo o reemplazarlo. Cuando aparece la señal verde el filtro esta limpio.
Figura 12. Indicador de restricción de aire. Los valores restrictores de aire son:
Filtro limpio normal: 3-15 psi Filtro obstruido: 25 psi
Figura 13. Valores de restricción de aire. Los indicadores de restricción de aire también pueden ir montados en el tablero de control, como el que se muestra en la siguiente figura:
Figura 14. Indicador de restricción de aire de tablero. 4.1.4.5 Válvula de descarga del filtro. Esta válvula expulsa en forma continua el polvo y la humedad conforme se acumulan y por ello impide en forma automática cualquier acumulación de polvo en el filtro de aire. Hay que mantener limpia la válvula e inspeccionarla con regularidad para comprobar que las pestañas se cierren pero no queden pegadas.
Figura 15. Ubicación de la válvula de descarga del filtro. 1) Sombrero Sombrero para lluvia lluvia 2) filtro de aire. aire. 3) válvula de descarga. descarga. 4) codo 5) indicador de restricción 6) ductos. 4.2 SISTEMA DE ESCAPE DE GASES. Su función es evacuar gases quemados que no sean muy tóxicos a la atmósfera ni nocivos a las personas. Las partes que conforman este sistema son:
Múltiple de escape Válvula EGR Exhosto Freno de ahogo Tubo de salida
4.2.1 Sistema EGR. En los gases de escape de los motores diesel se encuentran los siguientes contaminantes:
Los hidrocarburos (HC). El oxido de carbono (CO). Las partículas por reacción química de oxidación. El oxido de nitrógeno (NOx).
Figura 16. Sistema EGR. De los tres primeros contaminantes se encarga de reducirlos el catalizador de oxidación. El oxido de nitrógeno no se ve afectado por la instalación de un catalizador por lo que dicho contaminante hay que tratarlo antes de que llegue al escape. Ésta es la razón por la que se utiliza el sistema s istema EGR en los motores. Para reducir las emisiones de gases de escape, principalmente el oxido de nitrógeno (NOx), se utiliza el sistema EGR (Exhaust Gas Recirculation) que reenvía una parte de los gases de escape al colector de admisión, con ello se consigue que descienda el contenido de oxigeno en el aire de admisión que provoca un descenso en la temperatura de combustión que reduce el oxido de nitrógeno (NOx). Un exceso de gases de escape en el colector de admisión, aumentaría aumentaría la emisión de carbonilla. El momento en el que debe activarse el sistema EGR y la cantidad de gases de escape que deben ser enviados al colector de admisión, son calculado por la
Unidad de control (ECU), teniendo en cuenta el régimen motor (rpm), el caudal de combustible inyectado, el caudal de aire aspirado, la temperatura del motor y la presión atmosférica reinante. Normalmente el sistema EGR solamente está activado a una carga parcial y temperatura normal del motor. 4.2.2 Múltiple de escape. Está fabricado de hierro fundido o acero, con bridas de montaje planas para fijarlo a la culata de cilindros. Para evitar que existan fugas se utiliza un empaque entre el múltiple de escape y la culata de cilindros. La salida se conecta a la tubería de escape mediante tornillos de presión. 4.2.3 Silenciador, mofle o exhosto. Consiste en un cuerpo redondo u ovalado que contiene placas desviadoras y tubos perforados. Los gases del escape salen del motor en una serie de pulsaciones, la expansión del gas dentro del silenciador y el efecto de las placas desviadoras y tubos perforados sobre el gas, reduce el ruido de las pulsaciones.
Figura 17. Silenciador. La inspección que se hace al silenciador es visual y simplemente consiste en observar la cantidad y el color del humo que sale por el escape: si es de color gris o blanco pueden existir problemas con el sistema de refrigeración o la culata por fugas de agua. Si el humo es de color negro pueden existir problemas en el sistema de combustible, filtro de aire o turbo. 4.2.4 Inspección al sistema de admisión y escape. Las filtraciones pequeñas en el lado de aire limpio del sistema influirán en el funcionamiento del motor y ocasionará sobrecalentamiento del turbo. Se succionará polvo al sistema que se depositará en el rotor del turbo. Las fugas en el sistema de escape reducirán la velocidad de la turbina y la potencia del motor. motor.
Para realizar una inspección adecuada del sistema de admisión y escape se debe hacer lo siguiente:
Inspeccionar si el sistema de admisión está limpio o si tiene cuerpos extraños.
Inspeccionar si hay cuerpos extraños en el múltiple de escape.
Comprobar que el tubo del retorno de aceite no esté obstruido.
Inspeccionar si el tubo de suministro de aceite está limpio, si hay o no desperfectos desperfectos o si hay posibilidad de fugas.
Debido a las condiciones en que trabaja, tenga en cuenta que el conjunto móvil puede girar a velocidades comprendidas entre las 80.000 y 120.000 rpm, e incluso más, y que la temperatura de los gases de escape alcanza los 750ºC. Para evitar posibles fallas en el conjunto móvil, evitar la entrada de polvo a través del aire o del aceite y, además, como norma general, se han de realizar las siguientes inspecciones: 1) Cada vez que se cambia el aceite se ha de comprobar:
El nivel de aceite del filtro de aire, si es de este tipo.
La estanqueidad de las juntas y conductos de aire y aceite.
Que el respiradero del motor no este obstruido.
Que el grupo no presente ruidos o vibraciones anormales.
2) Si el escape se produce con normalidad o da síntomas de exceso de combustible o falta de aire (obstrucción del filtro), o de que el grupo ande frenado (esto se observará mejor por su ruido de sirena). 3) Se inspeccionará el estado de cada una de las piezas para saber si han sufrido deformaciones, deformaciones, desgastes, roturas o agrietamientos. agrietamientos. Especialmente el cuerpo central, y en él, la zona de apoyo de los cojinetes y la zona de roce de la turbina. 4.2.4.1
Inspección y limpieza al filtro de tipo seco.
Figura 18. Inspección y limpieza al filtro de tipo seco. Los elementos del filtro deben ser objeto de servicio solo cuando la obstrucción alcance el límite máximo permisible, la obstrucción es la resistencia a fluir del aire hacia el motor. Por lo general, la restricción se mide con marcha acelerada en vacío en los motores diesel de aspiración natural o supercargados, y con acelerador totalmente abierto y a plena carga en motores turbocargados. Las obstrucciones se miden en la toma (si la hay) de la salida del filtro, en una toma en el paso del aire o dentro del múltiple de admisión. Si el usuario no posee un manómetro de agua o de carátula se deberá poner un indicador de restricción en el compartimiento del filtro para observarlo periódicamente. El filtro de aire solo se debe revisar cuando se haya alcanzado la máxima restricción, el servicio excesivo puede ser causa de:
Daño al elemento. Instalación inadecuada del elemento. Contaminación Contaminación de polvo ambiental. Costo, tiempo y materiales mayores.
4.3 SISTEMA DE COMBUSTIBLE DIESEL 4.3.1 Tipos de sistemas de combustible. Existen cuatro tipos de sistemas de combustible:
Sistema con bomba rotativa. Sistema con bomba de inyección en línea
Sistema de combustible cummins pt
Sistema de inyección por acumulador y rampa común “common -rail”
4.3.1.1
Sistema con bomba rotativa.
Figura 19. Sistema de combustible con bomba rotativa.
Figura 20. Bomba rotativa. El acpm que se encuentra en el depósito de combustible o tanque, es succionado por una bomba de paletas que lo envía al interior de la bomba de inyección bajo una determinada presión, llamada presión de transferencia.
Después el combustible debe ser purificado y se envía a los filtros y sedimentadores sedimentadores encargados de retener impurezas. La bomba de transferencia suministra una presión y un caudal de combustible superior al que necesita la bomba para alimentar los diferentes inyectores, regulándose regulándose esta presión de transferencia por una válvula. La presión, una vez regulada es enviada a la válvula dosificadora de caudal y de allí a llí al elemento de bombeo a través del cabezal hidráulico. Antes de llegar a éste, se monta una electroválvula de paro que obstruirá este paso de combustible al querer detener el motor. Las bombas rotativas se adaptan mejor al mayor número de revoluciones de los motores de los automóviles y tienen con respecto a las bombas en línea las siguientes ventajas: -
Menor peso y volumen. Los caudales inyectados en cada cilindro son iguales. La velocidad de rotación máxima es elevada. La inversión del giro del motor es imposible. Menor precio.
4.3.1.2
Sistema con bomba de inyección en línea.
Figura 21. Sistema de combustible con bomba de inyección en línea.
Figura 22. Bomba de inyección en línea. Las bombas de inyección en línea basan su principio de funcionamiento en el desplazamiento de un émbolo de carrera total constante pero con una carrera de trabajo regulable. El control cronológico de la alimentación de combustible corre a cargo del árbol de levas que juntamente con el resto de componentes forman el grupo de inyección y están constituidos por: -
La bomba de inyección que se encarga de generar la alta presión.
-
El regulador mecánico que se encarga de regular el régimen del motor.
-
El variador de avance regula el comienzo de la inyección.
-
La bomba de alimentación mecánica que se encarga de aspirar e impulsar el combustible desde el depósito hacia la cámara de inyección de la bomba.
4.3.1.3
Sistema de combustible Cummins PT.
Figura 23. Sistema de combustible Cummins PT. El sistema Cummins PT es exclusivamente para motores Cummins Diesel y actualmente actualmente está en desuso, pero aún se conserva en algunos vehículos. Basa su principio de funcionamiento en que el volumen de circulación del
combustible es proporcional a su presión y al tiempo que se concede para circular. Forma parte de este sistema una bomba de engranes que absorbe el combustible del tanque y lo hace llegar a los inyectores individuales de cada cilindro. 4.3.1.4
Sistema de inyección por acumulador y rampa común “Common-rail”.
Figura 24. Sistema de inyección por acumulador y rampa común “Common -rail”. A diferencia de los sistemas convencionales con bombas individuales de accionamiento directo, en este tipo de inyecciones queda separada la generación de la presión y la inyección. La presión de inyección se puede generar independientemente del número de revoluciones del motor y de la cantidad del combustible a inyectar, pudiendo ser elegida libremente dentro de determinados límites. Durante la inyección, ésta es prácticamente constante delante del inyector, alcanzando un máximo de 1600 bar. Estas circunstancias permiten y hacen necesarias otras posibilidades en la configuración del proceso de inyección, en la dosificación de la cantidad de inyección y en la pulverización del combustible. El sistema “Common -rail”, puede ocupar el lugar de las instalaciones de inyección convencionales sin tener que realizar modificaciones importantes en el motor.
4.3.2 Partes del sistema de combustible. 4.3.2.1 Inyectores. La misión del inyector es introducir el combustible alimentado a alta presión por la bomba de inyección a la cámara de combustión del motor. El inyector consta de cuerpo y aguja. Ambos están ensamblados con una precisión de ajuste del orden de 2 a 4 micrómetros y solo deben utilizarse como unidad completa.
Figura 24. Inyector de tetón.
El conjunto inyector/portainyector va montado en la culata del motor. El portainyector sirve para fijar el inyector en la culata, y para retenerlo frente a la cámara de combustión. El tubo de alimentación desemboca en el portainyector. Éste tiene, además, una conexión para la fuga de combustible. Se distinguen dos tipos de inyectores:
Inyectores de orificios para motores de inyección directa. Inyectores de tetón para motores con precámara de combustión y cámara de turbulencia.
Dentro de estos dos tipos de inyectores existe, sin embargo, diversidad de variantes previstas para los diferentes tipos de motores.
Figura 25. Conjunto de inyectores. 4.3.2.2
Cámaras de combustión.
Figura 26. Cámara de combustión. La cámara de combustión de un motor Diesel es el espacio dentro del cual el inyector atomiza el combustible. Incluye un espacio formado por la corona del pistón o dentro de ella, así como parte de la culata de cilindros. Para tener la certeza de que se quema el combustible atomizado, se emplean distintos tipos de cámara de combustión que tienen las siguientes características:
Producir elevadas presiones de compresión requeridas para ocasionar las altas temperaturas necesarias para la inflamación. inflamación. Hacer que el combustible inyectado se mezcle por completo con el aire dentro de la cámara de combustión para obtener máxima potencia.
Existen dos tipos de cámara de combustión:
Las de inyección directa que se utilizan en motores grandes de dos y cuatro tiempos. Las de inyección indirecta que se emplea en motores pequeños de cuatro tiempos.
4.3.2.2.1
Inyección directa.
Figura 27. Inyección directa. 4.3.2.2.2
Inyección indirecta
Figura 28. Inyección indirecta.
4.3.2.3 Tanques de combustible. Los tanques de combustible son los encargados de almacenar el a.c.p.m. Estos deben inspeccionarse minuciosamente cada tres meses, haciendo una limpieza perfecta. Todos los combustibles para motores diesel, contienen algunas impurezas, todo lo cual se depositará en el el tanque de consumo y en los codos y uniones uniones de los tubos de alimentación. El tanque se debe llenar al terminar la jornada y no debe quedar parcialmente vacío durante la noche, porque se condensará la humedad en las superficies metálicas internas y entrarán gotas de agua al combustible. Cuando los tanques de almacenamiento están sobre el nivel del piso, se utiliza un grifo de drenaje en el punto más bajo para eliminar el agua que se condense. También es deseable un período de asentamiento después de llenar esos tanques, a fin de tener tiempo para que el agua agitada con el llenado se vuelva a sedimentar. 4.3.2.4 Filtros de combustible. Uno de los mayores requerimientos para el perfecto funcionamiento de los motores diesel lo representa el filtrado de combustible. Si se tienen en cuenta que las tolerancias entre los elementos móviles en las bombas de inyección y los propios inyectores llega a ser del orden de tres milésimas de milímetro y que sus superficies lisas deben asegurar la estanqueidad, se comprenderá que las menores partículas pueden provocar depósitos, erosiones y en definitiva deterioros capaces de perjudicar sensiblemente el equipo de inyección y consecuentemente el buen funcionamiento del motor. El agua puede causar oxidación, y mezclada con el azufre del combustible produce ácidos corrosivos posteriores a la combustión. También se deben eliminar del sistema el aire y los vapores de combustible.
Figura 29. Filtro de combustible. combustible. 4.3.2.4.1 Características y exigencias del filtrado. El buen filtrado del combustible es uno de los factores que más influyen para conseguir un buen funcionamiento del motor diesel con largos períodos sin averías ni revisiones y sobre todo para lograr una larga vida del motor El filtrado de combustible debe ser lo más exigente posible, pues, como entre los elementos móviles de las bombas e inyectores los juegos son muy reducidos, llegan a ser del orden de tres milésimas de milímetro, y además es preciso que las superficies de contacto entre las válvulas y sus asientos permanezcan perfectamente lisas para lograr y mantener cierres totalmente estancos; debe evitarse totalmente la presencia de partículas y de suciedad en el combustible que llega a la bomba de inyección, pues, incluso las partículas de menor tamaño, pueden producir incrustaciones, rayones, deterioros, etc., que perjudican sensiblemente las condiciones de funcionamiento del equipo de inyección y, por tanto del motor. También resulta perjudicial para el equipo de inyección la presencia de agua y aire en el combustible. Por su parte, el aire, que se ha mezclado con el combustible en el depósito y anteriores manipulaciones, puede perturbar el funcionamiento del sistema de inyección y en casos extremos puede paralizar el suministro, por la forma de
bolsas de aire que se comprimen y expansionan alternativamente sin llegar a salir. Todo ello hace que en el motor diesel sea imprescindible la existencia de un filtrado de combustible lo más riguroso posible, desde luego bastante más exigente que en un motor a gasolina, a fin eliminar no solo la suciedad y el agua que ha podido recoger en sus sucesivas manipulaciones, sino también toda una serie de partículas abrasivas sólidas de gran dureza que no han sido eliminadas en las refinerías. Conviene señalar que, debido a la mayor viscosidad del gasoil las impurezas se mantienen en suspensión en el carburante y el proceso de sedimentación es bastante lento, con lo que el gasoil que llega a los depósitos de los vehículos tiene abundancia de partículas de tamaño apreciable sino se ha sometido a un proceso lento de sedimentación en depósitos auxiliares que se pueden tener en el garaje. En los motores diesel normalmente el combustible pasa a través de dos filtros. El primero, que está situado entre el depósito y la bomba de alimentación, realiza un filtrado previo o prefiltrado de las partículas de mayor tamaño y retiene parte del agua, sirviendo de protección a la bomba de alimentación. Y el segundo, formado por el filtro principal, está situado antes de la bomba de inyección y realiza el filtrado definitivo y la separación total del agua y del aire. La eliminación del aire, operación que se llama normalmente purgado o desaireación, se realiza generalmente en la válvula de descarga, situada en el filtro principal, de una forma continua durante el funcionamiento del motor. El aire y el combustible sobrante retornan juntos al depósito. En ciertos casos se realiza también un purgado permanente a través de la válvula de retorno de la bomba de inyección. Además, existen en el circuito unos tornillos de purga de aire para realizar un purgado manual cuando sea preciso. 4.3.2.4.2 Prefiltros. El prefiltro está colocado antes de la bomba de alimentación, a la que protege, y va instalado en el cuerpo de la misma si es de embolo, o separado parcialmente en los casos de la bomba de membrana. Su misión es separar del combustible las partículas de mayor tamaño, del orden de una centésima de milímetro, y parte del agua, por decantación en la campana. El agua es más pesada que el gasoil y se va quedando en el fondo de la campana, de donde se saca periódicamente desmontando la campana o simplemente simplemente quitando el tornillo de vaciado o de drenaje.
4.3.2.4.3 Tipos de filtros. Existe gran variedad de tipos de filtros aunque se pueden clasificar en cuatro grupos principales:
Filtros simples, con elemento filtrador de papel. Filtros con elemento de tela metálica. Filtros de cartucho con elementos de materiales especiales. Filtros dobles o escalonados. escalonados.
Figura 30. Filtro de papel fabricado por BOSCH El papel retiene las impurezas y permite pasar el gasoil y a las pequeñas gotas que lleva disueltas. Estas gotas, al pasar por elemento de finura y porosidad adecuadas, se reúnen para formar gotas mayores, y debido a la mayor densidad del agua, estas gotas se sedimentan, se depositan en el fondo de la cuba. En el fondo de la cuba se observan perfectamente separados el gasoil filtrado, que circula por la parte superior, y el agua acumulada en el fondo, que permanece en él y deberá sacarse periódicamente (drenaje) abriendo el tornillo de drenaje que tiene la cuba en su parte inferior.
Figura 31. Filtros dobles o escalonados En motores sometidos a un trabajo de filtrado duro, se utilizan filtros dobles o dos que pueden ser de igual o de diferente naturaleza. El segundo fuerza la acción del primero y su montaje puede hacerse en paralelo o en serie. Los cartuchos cuando están sucios se tiran, y se sustituyen por otros nuevos, uno de los filtros o los dos disponen de cuba de decantación que se vacía por el tornillo correspondiente. Cuando la bomba de inyección es rotativa. En la tapa de uno de los dos filtros va instalada una bomba de cebado manual. Como los filtros alcanzan su máxima eficacia después de la formación de una ligera capa de impurezas sobre la superficie de filtrado, en el caso de filtros gemelos no se debe reemplazar simultáneamente los dos filtros. El segundo solo es preciso cambiarlo solo cuando se reemplace tres o cuatro veces el primero. Después de sustituir un cartucho hay que rellenarlo de combustible y realizar la purga de aire de todo el circuito.
Figura 32. Ubicación de los filtros dentro del circuito En consecuencia, se hace evidente la necesidad de utilizar filtros muy finos si se tiene en cuenta las holguras entre las piezas movibles del equipo para inyección de combustible. combustible. 4.3.2.4.4 Limpieza de filtros. Los filtros se obstruyen con la suciedad y deben revisarse periódicamente. En los filtros con decantación hay que revisar diariamente el nivel del agua de la cuba de decantación y vaciarlo cuando sea excesivo. Cada 200 o 300 horas de funcionamiento en motores de tracción agrícola o estacionarios, o cada 10.000 a 20.000 Km de recorrido en vehículos, deberán desmontarse y limpiarse, cambiando el cartucho filtrante por otro nuevo si no es lavable.
Figura 33. Comparación Comparación del tamaño de las partículas de polvo con un cabello humano. 4.3.2.5 Tuberías de combustible. Se distinguen dos tipos de tuberías en el circuito de alimentación:
a) Tuberías de baja presión, que son las que conducen el combustible desde el depósito hasta la bomba de inyección y también las tuberías de retorno. Estas tuberías trabajan a depresión es decir a una presión inferior a 1 atmósfera por lo que en el caso de fallo de estanqueidad entrará aire mientras el motor está en funcionamiento. Estos tubos son generalmente de cobre y pueden combarse en frío, los codos deben ser anchos y las conexiones se hacen por bicono, no deben estar cerca los conductos de escape para evitar que se caliente y evapore parcialmente el gasoil. b) Tuberías de alta presión, que conducen el combustible desde la bomba a los inyectores. Deben tener todas la misma longitud y sección, pues de lo contrario no se mantendría la exactitud de las inyecciones, provocando retraso en la inyección y difícil puesta en marcha. Por ello en motores con varios cilindros las tuberías forman curvas o bucles. Se construyen de materiales especiales, acero o aleaciones ligeras especiales, para soportar las fuertes presiones de unos 400 kg/m 2 a 600 kg/m2, y los golpes de ariete (ondas de sobrepresión) sobrepresión) que se producen producen al principio principio de de la impulsión de la bomba.
Figura 34. Detalle de la unión de las tuberías.
Figura 35. Tuberías de combustible. 4.3.2.5.1 Inspección a las tuberías. Para evitar las vibraciones que producirán las ondas en la tubería se agrupan entre sí y se sujetan al bloque de cilindros con bridas y soportes forrados de caucho. Las tuberías de alta presión no deben tener codos esquinados. Cualquier tubería con defectos, por pequeños que sean, deformada o que no ajusten bien debe sustituirse y es preciso hacerlo con otra idéntica, de igual longitud, forma, material y sección y que esté perfectamente limpia. Al hacer hacer una revisión general, es preciso limpiar las tuberías con con ácido ácido clorhídrico diluido. Si están obstruidas, hay que pasar un alambre de cobre o hierro por su interior, pues con aire comprimido no se desatascan. Las conexiones de las tuberías deben realizarse con racores (conectores especiales) que aseguran una unión resistente, una ausencia total de fugas y evitan la reducción de diámetro interior del tubo. No son recomendables las soldaduras, aunque éstas se utilizan solo como solución de emergencia y haciéndolas cuidadosamente. Antes de la conexión deben limpiarse bien las superficies de unión y luego apretarse a la presión indicada por el constructor, que suele ser un par de 3 kg-m a 5 kg-m. El corte y abrocado de los tubos debe realizarse con herramientas especiales. Siempre que se desconecte algún extremo de la tubería, es aconsejable tapar con tapones de plástico o cualquier otro medio que impida penetrar polvo o suciedad. Es una práctica recomendada para estas partes que requieren una
limpieza extrema, el proceder a realizar una limpieza exterior antes de desmontarlas.
Figura 36. Inspección de las uniones de las tuberías 4.3.2.6 Combustibles para motores diesel. Consisten principalmente en algunas de las partes más densas del petróleo crudo refinado. Hay dos clases principales: a) Destilado: utilizado en motores de alta velocidad como camiones y tractores. b) Combustible Combustible diesel: es mucho más viscoso que el destilado y no se debe utilizar en motores diesel de alta velocidad en lugar del destilado, salvo que lo especifique el fabricante. 4.3.2.6.1
Propiedades de los combustibles diesel.
a) Viscosidad: debe ser lo bastante baja para la atomización fácil al pulverizarlo en la cámara de combustión. combustión.
b) Punto de inflamación: es la temperatura a la cual el combustible empieza a despedir un vapor, ocurre alrededor de 55ºC en motores diesel. c) Contenido de azufre: si es demasiado alto produce desgaste de cilindros por la formación de ácidos. Los combustibles no deben contener más de 0,5 %.
