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Fundamentos de operacinde motor a diesel.
Fuente: entrenamiento para Mantenimiento de Motores Cummins
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El origen del motor diesel guarda relacin
con el seor Rudolf Diesel, quien
en el ao 1892, invent y luego patent este motor. Su primera
aparicin fue en la Feria Internacional de Pars en 1900,y fue presentado
como el primer motor para biocombustibles;
fue diseado para la combustin
de aceite de palma con un 100% de pureza.
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Teora Bsica en Motores deCombustin Interna
Un motorTrmico esuna maquinaqueconvierte laenergatrmica , enenergamecnica.
Es un tipo demaquina que
obtiene energamecnicadirectamentede la energaqumicaproducida porun combustibleque arde dentrode una cmarade combustin,la parteprincipal de unmotor.
Los motores de combustin internasegn su funcionamiento pueden ser:
Rotativos
AlternativosReaccin
Motores de
Combustin Interna
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/4-Stroke-Engine.gif7/22/2019 Motores Diesel (Wiki)
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Tipos de Motores
Motor Otto: Es el mas empleado en la actualidad y realiza latransformacin de energa calorfica en mecnica fcilmente
utilizable en cuatro fases.
Motor Diesel: En teora, el ciclo Diesel difiere del ciclo Otto en que lacombustin tiene lugar a volumen constante en lugar de producirsea presin constante.
Motor Wanquel: Este utiliza un rotor triangular lobular dentro de unacmara ovalada, en lugar de un pistn y un cilindro
Motor de 4 tiemposMotor Wanquel
Motor Radial
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Radial_engine.gifhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/4-Stroke-Engine.gifhttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Wankel_Cycle_anim_en.gif7/22/2019 Motores Diesel (Wiki)
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Diagramas de motores de combustin interna
Ciclo ideal de Otto
Ciclo ideal del Diesel
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Motor Wanquel
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Es necesario conocer la terminologauniversalmente usada hoy para indicaralgunas dimensiones y valoresfundamentales:
Punto muerto superior (P.M.S.)Punto Muerto Inferior (P.M.I.)
Dimetro (en ingles Bore)
Carrera (en ingles Stroke)
Volumen Total del cilindro (V1)
Volumen de la cmara de combustin (V2)
Volumen desalojado por el pistn ocilindrada (V1-V2)
Relacin Volumtrica de compresin l =V1/V2
P.M.I.
P.M.S.
CarreraV1
V2
D
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Principio de funcionamientode un Motor Diesel
Un motor diesel funciona mediante la ignicin del combustible alser inyectado en una cmara de combustin que contiene aire a unatemperatura superior a la temperatura de autocombustin, seproduce la combustin sin necesidad de chispa.
La temperatura que inicia la combustin procede de la elevacin dela presin que se produce en el segundo tiempo motor, lacompresin.
El combustible se inyecta en la parte superior de la cmara decompresin a gran presin, de forma que se atomiza y se mezcla conel aire a alta temperatura y presin. Como resultado, la mezcla se
quema muy rpidamente. Esta combustin ocasiona que el gascontenido en la cmara se expanda, impulsando el pistn haciaabajo.
La biela transmite este movimiento al cigeal, al que hace girar,transformando el movimiento lineal del pistn en un movimiento derotacin.
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Tiempos de unmotor a Diesel
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Admisin
Primer Tiempo: AdmisinEn este primer tiempo
el pistn efecta su primeracarrera desde el P.M.S. al
P.M.I., aspirando aire de laatmsfera debidamentepurificado a travsdel filtro
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Del Mltiple de admisin
Al Mltiple deAdmisin
al Post-enfriador
Escape
Del Filtrode aire
El Sistema de Admisin
Unacombustincompleta
depende dela cantidadde oxigeno
Eficiencia Volumtrica
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Vlvulas de
Admisin
Vlvulas de
Escape
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Compresin
Segundo Tiempo:Compresin
En este segundotiempo y con las dos
vlvulas completamentecerradas el pistncomprime el aire a granpresin, quedando solo
aire alojado en la cmarade combustin.
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Sellado de la combustin
Pelicula
lubricante
Anillos
Proceso del Sistema de Compresin
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Tiempo de compresin / inyeccin
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Presin x rea =Fuerza
Presin
rea
Fuerza
Tercer Tiempo: Trabajo,explosin o combustin
Al final de la compresincon el pistn en el PMS se
inyecta el combustible en elinterior del cilindro, en unacantidad que es reguladapor la bomba de inyeccin.
Explosin
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Fuerza
Calor Generado por la compresin
Reaccin Qumica
Accin
Mecnica
TermodinmicaCalor - Combustin
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Escape
Cuarto Tiempo: EscapeDurante este cuarto
tiempo se abreinstantneamente la vlvula
de escape, el pistn durantesu recorrido ascendente,expulsa a la atmosfera losgases remanentes
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Traslape Valvular
La carrera de escape comienza
poco antes de qu el pistn llegue
al PMI, en ese instante las vlvulas
de escape abren, esto para asegurar
qu los gases de la combustinsern expulsados por completo y
eficazmente.
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Principio de funcionamiento de unMotor Diesel
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Principales Sistemasde un motor a Diesel.
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Sistemas de un motor
Un motor diesel tiene cuatro sistemas queson necesarios para sostener el movimientorotatorio y la vida til del motor estos son:
Sistema de Aire
Sistema de Combustible
Sistema de Refrigeracin
Sistema de Lubricacin
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Sistemas de Aire
Las funciones son
suministrar el oxgeno a los
cilindros para que el
combustible pueda quemarse
y sacar los gases gastados
dejados por la combustin.
El aire seco es compuestode nitrgeno
aproximadamente del 78% y
de oxgeno del 21 % sobre el
volumen. El nitrgeno es un
elemento inactivo y no sirveningn propsito til pero este
hace calentar la compresin
con el oxgeno.
El sistema de aire tiene un
filtro por lo general se
localiza donde el aire entra ela tubera y debe ser revisado
de vez en cuando para
mantener la restriccin a un
mnimo, quitar el polvo y
otras partculas .
Filtro de aire: Retiene
impurezas del aire deadmisin
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Sistemas de Aire: Componentes
Objetivos de un
turbocompresor son
(1) Llenar de ms aire el
cilindro entonces ms
combustible puede ser
quemado as aumenta la
potencia
(2) para compensar la presin
de aire en altitudes mayoresas el motor no pierde
energa. El turbocompresor
aumenta considerablemente
la eficiencia volumtrica.
TurbocargadorAprovecha laenerga de los
gases de
escape
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Sistemas de Combustible
1.- Suministro de combustible limpio al resto del sistema dondeser regulado.
2.- Medicin de la cantidad de combustible exacta que serinyectado en toda las condiciones de velocidad y carga
3.- La sincronizacin de la inyeccin de combustible para que elcombustible sea quemado en el perodo ptimo del ciclo.
4.- Inyectar, atomizar, y distribuir el combustible en la cmara decombustin
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Sistemas de Inyeccin en motores Diesel y
su regulacin
Componentes mecnicos principales de un Sistema de Inyeccin:
- Filtro de combustible.
- Bomba de alimentacin de combustible.
- Bomba de inyeccin.
- Inyector.
- Porta-inyector.
- Regulador.
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Sistemas de Combustible:Componentes
En el sistema de
combustible en la mayor
parte de sistemas de
gasoil, el combustible es
suministrado por una
bomba de tipo engranaje
de desplazamiento
positiva.
El periodo del
tiempo de inyeccin
esta determinado por la
configuracin de la
excntrica del lbulo
de inyeccin en el
rbol de levas.
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Sistemas de Combustible
Algunos motores usan el sistema de bomba mltiple. En este
sistema, combustible es suministrado a un alojamiento que
incorpora un grupo de bombas de presin altas. En este sistema,
el inyector no es manejado por el rbol de levas de motor. Las
funciones de medir, sincronizar, y controlar son realizadas dentrodel alojamiento de la bomba
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Diagrama de flujo Cummins PT
Inyectores
Inyector: Atomiza elcombustible que entraa la cmara decombustin.
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Sistemas de Combustible
1/3 de la energa calorficas del combustible es
aprovechada para hacer el trabajo sobre los pistones. El resto
del calor que es generado sale al sistema de escape o
transferido a un lquido o el medio de aire y luego a laatmsfera.
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Sistemas de Refrigeracin
Absorber el exceso de
calor del motor y
disiparlo a la atmsfera
es el trabajo del sistema
de refrigeracin.El quitar del calor impide
1.- La interrupcin de la pelcula de
aceite lubricante que separa partes
que rozan
2.-Que se debilite el metal por el
calor
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La mayora de los motoresutiliza lquido de enfriamiento y
tiene el molde de pasos de
refrigerante en el bloque, cabezas, y
algunas veces colectores de escapes.
Sistemas de Refrigeracin
Los pistones transfieren un poco
del calor de combustin a paredes
de cilindro y un poco de ello al
aceite lubricante. El refrigeranteque se circula en las chaquetas de
agua absorbe la mayor parte de este
calor y lo lleva de distancia al
radiador donde este es transferido a
la atmsfera.
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Ventilador deenfriamiento:Aumenta flujo yvelocidad del aireque pasa a travsdel radiador
Radiador: Dispersa el
calor del refrigerante
Sistemas de Refrigeracin
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Sistemas de Refrigeracin
La mayora de los
motores diesel usan un
enfriador de aceite especial
para reducir la temperatura
del aceite lubricante. El
enfriador del aceite es un
transformador de calor de
tipo de tubo- y- cscara con
el refrigerante que pasa atravs de los tubos y recoger
el calor del aceite que pasa
por la cscara.
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Sistemas de Refrigeracin
El refrigerante circula
todas partes del sistema
por la bomba de agua que
trabaja por la fuerza
centrfuga. La bombaconsigue su poder del
cigeal de motor y puede
ser engranaje conducido
por una banda.
La pureza delrefrigerante es un factor
muy importante para el
enfriamiento eficiente del
motor, El agua es elprincipal componente del
refrigerante y usualmente
lleva a la formacin de
escalas e impurezas
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Sistemas de Lubricacin
El aceite lubricante
es bombeado a travs
de pasajes internos
en el bloque por la
bomba de aceite deengranaje. El trabajo que debe
realizar el aceite es permitir
el deslizamiento entre
superficies de metal, para
ello debe poseer
propiedades para soportartemperaturas extremas y
cargas sin fracturarse.
El sistema desempea
bsicamentecuatro funciones:
Lubricar, Sellar,
Limpiar, Enfriar
partes en
movimiento.
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La pelcula de
aceite entre los aros
del pistn y la pareddel cilindro debe ser
lo suficiente delgada
y mantener la
viscosidad paraproveer el sellado,
as el pistn se
desplaza con mnimo
de friccin del fluido
Sistemas de Lubricacin
Para cumplir la
funcin de limpieza el
aceite debe ser capaz
de mantener las
partculas slidas en
suspensin, y as el
filtro de aceite pueda
retenerlas por ms
tiempo
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Aunque los sistemas estn separados se afectan unos con otroscuando realizan sus funciones. Considere por ejemplo, una fuga
en el sistema de admisin de aire, suficientes partculas de sucio
pueden entrar al cilindro eventualmente y hacer pequeas rayas en
la pared del cilindro. As se rompe el sellado de la combustin y
vapores de agua se mezclan con el aceite formando cidos
corrosivos, adems que afecta la perdida de presin en el cilindro
incrementando el consumo de combustible. Como una
consecuencia adicional, los gases de escape ms caliente
sobrecargan el sistema de enfriamiento.
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Principales componentes
de un motor a Diesel.
Para facilitar la comprensin de este tema hemos
distribuido los principales componentes de motor en 5grupos diferentes.
1) Grupo del Block.
2) Grupo de la Cabeza de Cilindros.
3) Grupo de las Cubiertas
4) Grupo del Carter.
5) Grupo de los Accesorios.
Fundamentos de Operacin delMotor a Diesel.
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1) Grupo del Block.
Monoblock del motorCamisas de cilindros
Pistones y anillos
Bielas de pistn
Cigeal
rbol de levas
Seguidores de levas
Fundamentos de Operacin delMotor a Diesel.
2) Grupo de la Cabeza de Cilindros.
Cabeza de cilindrosVlvulas
Los inyectores
Ensamble de la carcaza
de balancines.
Cubierta de la carcaza
de balancines.
Multiples de admisin y
escape
Pares de cada Grupo.
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3) Grupo de las cubiertasCubierta frontal de engranes.Amortiguador de vibraciones.Carcasa del volanteCubierta trasera
Volante
Fundamentos de Operacin delMotor a Diesel.
4) Grupo del Carter.CarterEnsamble de la tuberade succinEmpaques
5) Grupo de los accesorios.Bomba. De Agua.Ventilador.
Bomba de AceiteEnsamble del filtro enfriador de aceiteCompresor de AireBomba se CombustibleFrenos de MotorTurbocargador
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Partes y piezasFundamentales
Cigeal Amortiguador devibraciones o Dmper:Absorbe vibraciones
torsionales del cigeal.
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Tipos de accionamiento devlvulas
(1)Regulacin por varilla de empuje, (2)Regulacin por ciclo oscilante,
(3)Regulacin por balancn, (4) regulacin por empujadores planos
Vlvularbol de Levas
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Bandas: Medio detransmisin demovimientos porpoleas
Soporte del motor:
Soporta y absorbevibraciones del motor
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Muchas racias
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