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Curso Fundamento de Motores Diesel Motores de Cuatro y Dos Tiempos

Sistemas de los Motores Diesel

Realizado por: Christian Campusano Olmos

Ingeniero en Maquinaria Pesada Instructor de Equipo Pesado

Empresa Vecchiola S.A Copiap III Regin - Chile.

Christian Campusano Olmos Ingeniero en Maquinaria Pesada

Introduccin

Material del Estudiante: Motores diesel y sus sistemas 1

al Curso Esta gua sobre fundamentos de motores diesel, explica los conceptos

de la combustin, el ciclo de dos y cuatro tiempos, los sistemas y componentes de los motores diesel y la forma en que funcionan. Esta seccin de introduccin explica los objetivos y la estructura general del curso.

Objetivos Este curso le ayudar a:

1. Entender los principios bsicos de operacin de los motores diesel de dos y cuatro tiempos de combustin interna.

2. Entender cmo funcionan los sistemas de Enfriamiento,

Lubricacin, Aire de Carga, Combustible y Arranque.

3. Efectuar los procedimientos de mantenimiento bsico de los motores diesel.

4. Si sabe cmo funciona normalmente el motor podr

reconocer el momento en que el motor o el sistema del motor no estn funcionando correctamente.


Como funcionan los motores diesel?

Para entender de mejor manera el como funcionan los motores diesel de 4 y 2 tiempos hablaremos de los siguientes temas:

1. Los elementos bsicos necesarios para la combustin. 2. La forma en que se transmite la energa mediante movimientos alternativos y

giratorios. 3. Los trminos comunes empleados para la descripcin de motores. 4. Las diferencias existentes entre los motores diesel y de gasolina.

Conceptos Bsicos

1. El proceso de combustin y la forma en que opera la cmara de combustin y sus componentes.

2. Forma en que el motor usa los movimientos alternativos y giratorios para transmitir energa.

3. Forma en que se produce la combustin durante un ciclo de dos y cuatro tiempos. 4. Punto muerto superior, punto muerto inferior, calibre y carrera de un cilindro.

Material del Estudiante: Motores diesel y sus sistemas

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Combustin

El calentamiento conjunto del aire y del combustible produce la combustin, lo que crea la fuerza necesaria para hacer funcionar el motor. El aire, que contiene oxgeno, es necesario para quemar el combustible. El combustible produce la fuerza. Cuando se atomiza, el combustible diesel se inflama fcilmente y se quema de manera eficiente. La combustin tiene lugar cuando la mezcla de aire y combustible se calienta lo suficiente como para inflamase. Debe quemarse rpidamente de forma controlada para producir la mxima energa trmica.

Aire + Combustible + Calor = Combustin Factores que Controlan la Combustin

La combustin se controla por medio de tres factores:

1. El volumen de aire comprimido. 2. El tipo de combustible usado. 3. La cantidad de combustible mezclada

con el aire.

Cmara de Combustin

La cmara de combustin esta formada por:

1. Camisa del Cilindro 2. Pistn 3. Vlvula de Admisin 4. Vlvula e Escape 5. Cabeza del Cilindro


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Compresin

Cuando se comprime el aire, se calienta. Cuanto ms se comprime el aire, mas se calienta. Si se comprime lo suficiente, se producen temperaturas superiores a la temperatura de inflamacin del combustible. Tipo de Combustible

El tipo de combustible usado en el motor afecta la combustin debido a que diferentes combustibles se consumen a diferentes temperaturas y algunos se queman se forma mas completa.

Cantidad de combustible La cantidad de combustible tambin es importante porque al aumentar la cantidad de combustible aumenta la fuerza producida. Cuando se inyecta en una zona cerrada que contiene una cantidad suficiente de aire, una pequea cantidad de combustible produce grandes cantidades de calor y fuerza.

Ms Combustible = Ms Fuerza Material del Estudiante: Motores diesel y sus sistemas

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Proceso de Combustin en un Motor Diesel

En un motor diesel, el aire se comprime dentro de la cmara de combustin hasta que este suficientemente caliente como para inflamar el combustible. Despus, el combustible se inyecta en la cmara caliente y se produce la combustin.

Proceso de Combustin en un Motor de Gasolina En un motor de gasolina, la mezcla comprimida no proporciona suficiente calor como para iniciar la combustin. La mezcla se inflama por medio de una buja que crea la combustin.


Transmisin de Energa Trmica

En ambos motores, la combustin produce energa trmica que hace que los gases atrapados en la cmara de combustin se expandan, empujando el pistn hacia abajo. A medida que el pistn se mueve hacia abajo, mueve otros componentes mecnicos que efectan el trabajo.


Movimientos Alternativos y Giratorios

El funcionamiento conjunto de los componentes transforma el movimiento alternativo en movimiento giratorio. Cuando se produce la combustin, produce un movimiento del pistn y de la biela de arriba abajo llamado alternativo. La biela hace girar el cigeal, que convierte el moviendo alternativo en un movimiento circular llamado movimiento giratorio. Esta es la forma en que el motor transforma el motor de la combustin en energa til.

Ciclo de Dos Tiempos y Cuatro Tiempos


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Ciclo de Dos Tiempos

Tiempo de admisin

Durante el ciclo de admisin el aire ingresa al interior del cilindro por medio de las lumbreras de admisin ubicadas en el interior del cilindro. Poco antes de que el pistn llegue a su punto mas bajo, llamado punto muerto inferior o PMI las vlvulas de escape se abren permitiendo la salida de los gases producidos por la combustin, el aire que ingresa al cilindro hace un barrido y fuerza a los gases a salir del cilindro por las vlvulas de escape.

Tiempo de Compresin

El pistn en su carrera ascendente cierra las lumbreras de admisin, las vlvulas de escape se cierran, el pistn llega a su punto muerto superior o PMS comprimiendo el aire alojado al interior del cilindro, aumentando su presin y temperatura. El cigeal a girado 180 grados o media vuelta.


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Tiempo de Combustin

El combustible diesel se inyecta cerca del final de la carrera de compresin. Esto produce la combustin y da comienzo al tiempo de

combustin. Las lumbreras de admisin y las vlvulas de escape permanecen cerradas para sellar la cmara de combustin. La fuerza de la combustin empuja el pistn hacia abajo, lo que hace girar el cigeal otros 180 grados.

Tiempo de Escape

Se abren las vlvulas de escape a medida que el pistn se mueve hacia abajo permitiendo el ingreso de aire por medio de la lumbreras de admisin que comienzan a abrirse, obligando a los gases quemados a salir el cilindro. El cigeal ha girado una vuelta completa o 360 grados al completar el ciclo.


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Ciclo de Cuatro Tiempos

Tiempo de Admisin El ciclo comienza con el tiempo de admisin. Primero, se abre la vlvula de admisin. Simultneamente, el pistn pasa a la posicin de punto muerto inferior, o PMI, su punto ms bajo, haciendo entrar aire en la cmara de combustin. El cigeal gira 180 grados o media vuelta. La vlvula de escape permanece cerrada. Tiempo de Compresin Se cierra la vlvula de admisin, sellando la cmara de combustin. El pistn se mueve hacia arriba, hasta su punto ms alto en la camisa del cilindro, llamado punto muerto superior o PMS. El aire atrapado est comprimido y muy caliente. El cigeal a girado 360 grados o una vuelta completa.


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Tiempo de Combustin El combustible diesel se inyecta cerca del final de la carrera de compresin. Esto produce la combustin y da comienzo al tiempo de combustin. Las vlvulas de admisin y escape permanecen cerradas para sellar la cmara de combustin. La fuerza de la combustin empuja el pistn hacia abajo, lo que hace girar el cigeal otros 180 grados. El cigeal ha girado una vuelta y media desde que empez el ciclo.

Tiempo de Escape El tiempo de escape es el tiempo final del ciclo. Durante el tiempo de escape se abre la vlvula de escape a medida que el pistn se mueve hacia arriba, obligando a los gases quemados a salir el cilindro. En el PMS, se cierra la vlvula de escape y se abre la vlvula de admisin. La biela hace girar el cigeal otros 180 grados. El cigeal ha girado dos vueltas al completar el ciclo.

Al final del tiempo de escape se completa todo el proceso. Durante este tiempo, el cigeal ha completado dos giros de 360 grados.

Cuatro Tiempos del Motor = Dos revoluciones del Cigeal


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En conjunto los tiempos de admisin, compresin, combustin y escape se denominan ciclo, de ah viene el nombre de Ciclo de Cuatro Tiempos. Los motores diesel usan el ciclo de cuatro tiempos, y el ciclo se repite una y otra vez, siempre que el motor est en marcha. El orden en que cada cilindro llegue al tiempo de combustin se llama orden de encendido del motor. Ejemplos: 1. Orden de encendido motor Caterpillar 3508B es: 1, 2, 7, 3, 4, 5, 6, 8.


2. Orden de encendido motor Caterpillar C-32 es: 1, 10, 9, 6, 5, 12, 11, 4, 3, 8, 7, 2.


Comparacin de los Motores Diesel con los Motores de Gasolina

Al igual que los motores, los motores de gasolina usan la combustin del ciclo de cuatro tiempos para producir la energa que efecta el trabajo. Sin embargo, existen algunas pequeas diferencias en el proceso.

Los motores diesel no requieren chispa

Probablemente la diferencia ms evidente entre los motores diesel y los motores de gasolina es que los motores diesel no requieren chispa para el encendido. En vez de eso, el aire es comprimido a una relacin tan alta que el aire de la cmara de combustin se calienta lo suficiente como para inflamar el combustible.

Diseo de la cmara de combustin del motor diesel

El diseo de la cmara de combustin tambin vara de los motores diesel a los motores de gasolina. En los motores diesel, hay muy poco espacio entre la cabeza del cilindro y el pistn en la posicin de punto muerto superior, produciendo una alta relacin de compresin.

Los pistones de la mayora de los motores diesel forman la cmara de combustin justo encima del pistn.


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Diseo de la cmara de combustin del motor de gasolina

En los motores de gasolina la cmara de combustin esta formada en la cabeza del cilindro. El espacio entre el pistn y la cabeza del cilindro es ms grande que en un motor diesel, produciendo una menor relacin de compresin.

Los motores diesel pueden efectuar mas trabajo

Otra diferencia importante es la cantidad de trabajo que es capaz de producir el motor a RPM inferiores. Por lo general, los motores diesel operan normalmente entre 800 y 2.200 RPM y proporcionan un par mayor y mas potencia para efectuar el trabajo.

Ciclo de cuatro tiempos

Ambos motores convierten la energa trmica en movimiento usando el ciclo de cuatro tiempos.


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Los motores diesel consumen combustible de forma ms eficiente

Los motores diesel, por lo general, consumen combustible de forma ms eficiente para la cantidad de trabajo producida que los motores de gasolina. Se necesitan cantidades relativamente pequeas de combustible para producir la potencia nominal de un motor diesel.

Los motores diesel son ms pesados

Los motores diesel son por lo general mas pesados que los motores de gasolina porque el motor diesel debe resistir presiones y temperaturas de combustin mucho mayores.

Relaciones de compresin

Los motores diesel, por lo general, usan mayores relaciones de compresin para calentar el aire a las temperaturas de combustin. La mayora de los motores diesel, por lo general, tienen una relacin de compresin de 13:1 a 20:1. Los motores de gasolina generalmente usan relaciones de compresin entre 8:1 y 11:1.


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Terminologa

En este segmento, trataremos de la terminologa comn usada para describir la forma en que funciona un motor y si lo hace de forma satisfactoria. Los motores se describen haciendo uso de muchos trminos y frases. Algunos describen la forma en que funciona un motor, mientras que los otros describen si lo hacen de forma satisfactoria.

Leyes Mecnicas

Los trminos de las leyes mecnicas describen el movimiento e los objetos y los efectos del mismo.

1. Friccin: Es la resistencia al movimiento entre dos superficies en contacto. Por ejemplo, existe friccin entre el pistn y la pared del cilindro al moverse el pistn hacia arriba y hacia abajo. La friccin produce calor, que es uno de os principales contribuyentes al desgaste y a los daos de los componentes.

2. Inercia: Es la tendencia de un objeto en reposo a mantenerse en reposo o de un

objeto en movimiento a mantenerse en movimiento. El motor usa la fuerza para superar la inercia.

3. Fuerza: Es un empuje o traccin que inicia, detiene o cambia el movimiento de un

objeto. La fuerza es producida por la combustin del motor. Cuando mayor sea la fuerza generada, mayor ser la potencia producida.

4. Presin: Es una medida de la fuerza producida por unidad de rea. Durante el ciclo

de cuatro tiempos, se produce mucha presin en la parte superior del pistn durante los tiempos de compresin y combustin.

Produccin de Presin: Existen tres formas de producir presin, aumentando la temperatura, disminuyendo el volumen o limitando el flujo. Muchos sistemas y componentes de los motores de combustin interna operan a presiones especficas o las generan. El conocimiento y la medicin de las presiones especficas en todo el motor pueden proporcionar mucha informacin sobre el estado general del motor.


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Trminos de Potencia Producida

La potencia del motor se describe segn la calidad y la cantidad de ciertas caractersticas.

Par Motor El par motor es una fuerza de giro o torsin. El cigeal ejerce un par motor para hacer girar volantes, convertidores de par u otros dispositivos mecnicos. El par motor tambin es una medida de la capacidad de transporte de carga del motor

Aumento de Par

El aumento de par se produce cuando se reduce la carga de un motor desde las rpm nominales. Este aumento de par se produce hasta lograr ciertas rpm, despus de las cuales el par disminuye rpidamente. El mximo nivel de par alcanzado se llama par motor mximo. TR: aumento de par HP+T: potencia y par motor TC: curva del par motor

HC: Curva de potencia PT: par motor mximo RT: par motor nominal


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Potencia: Es un valor nominal del motor que describe la cantidad de trabajo producido en un perodo o trabajo por unidad de tiempo. La potencia al volante es la potencia til disponible en el volante. La potencia al freno es menor que la potencia real porque se usa cierta energa para mover los componentes del motor.

La frmula para la potencia es:

Potencia (HP) = Torque (Lbpie) X RPM / 5252 Calor: El calor es una forma de energa producida por la combustin de combustible. La energa trmica se convierte en energa mecnica por medio del pistn y otros componentes del motor a fin de producir una potencia adecuada para el trabajo.

Temperatura: La temperatura es la medida de lo caliente o fro que esta un objeto. Normalmente se mide con una escala Fahrenheit o Centgrada.

Conversin de Temperaturas Celsius oC = (oF 32) / 1.8 Fahrenheit oF = (oC x 1.8) + 32 Unidad Trmica Britnica (BTU) La unidad trmica britnica o BTU, se usa para medir el poder calorfico de una cantidad especfica de combustible, o la cantidad de calor transferida de un objeto a otro. Una BTU es la cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libre de agua.


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BTU en el combustible

La BTU se usa para describir el poder calorfico de un combustible. Los combustibles con altos valores de BTU generan ms calor y, por lo tanto, ms potencia. En general, el combustible diesel tiene un mayor valor de BTU que la gasolina.

BTU en el sistema de enfriamiento La BTU tambin se usa para describir el funcionamiento de un sistema de enfriamiento. Cuantas ms BTU elimine el refrigerante, ms eficiente ser el sistema de enfriamiento.

Eficiencia del motor El diseo del motor afecta el rendimiento y la eficiencia del motor. Calibre

El calibre es el dimetro interior del cilindro medido en pulgadas o milmetros. El calibre del cilindro determina el volumen de aire disponible para la combustin. Siendo todo lo dems igual, cuanto mayor sea el calibre mayor ser la potencia del motor.


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Carrera

La carrera es la distancia que recorre el pistn desde el punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI). La longitud de la carrera viene determinada por el diseo del cigeal. Una mayor carrera permite la entrada de ms aire al cilindro, lo que ha su vez permite quemar ms combustible, produciendo ms potencia.

Cilindrada

La cilindrada es el volumen que posee el cilindro, existen la cilindrada unitaria (Cu) y la cilindrada total (Ct). Cilindrada Unitaria Cu = rea del calibre (BA) X Carrera (S) Cilindrada Total Ct = Cu X Nro. de cilindros

Relacin de Compresin

La relacin de compresin se refiere a los volmenes entre el punto muerto superior y punto muerto inferior. Rc = Volumen Compresin (PMS) / Volumen total (MI


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Sistema de los Motores Diesel

Sistemas del motor, trata de los diversos sistemas de los motores diesel, sus componentes y la forma en que operan. Entre estos sistemas se incluyen los sistemas enfriamiento, lubricacin, admisin de aire y escape, combustible y arranque.

Sistema de Enfriamiento Sistema de Lubricacin

Sistema de Combustible Sistema de Arranque Material del Estudiante: Motores diesel y sus sistemas

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Sistema de Enfriamiento

Despus de completar el captulo, podr identificar los componentes del sistema de enfriamiento y su funcin, el flujo de refrigerante por el sistema de enfriamiento y las caractersticas del refrigerante. Conceptos Bsicos En este capitulo trataremos de lo siguiente: 1. Identificacin de la finalidad principal del sistema de enfriamiento. 2. Recorrido del flujo de refrigerante por el sistema. 3. Ubicacin e identificacin de la funcin de cada uno de los componentes en un sistema de enfriamiento del motor. 4. Reconocimiento de los distintos tipos de sistemas de enfriamientos. Finalidad de un sistema de enfriamiento

El sistema de enfriamiento de un motor sirve para mantener las temperaturas del motor a un nivel adecuado. Si falla el sistema de enfriamiento, se pueden producir daos considerables en el motor.

Principio de operacin

El sistema de enfriamiento hace circular refrigerante por todo el motor para eliminar el calor producido por la combustin y la friccin. Hace uso del principio de transferencia trmica para realizar su funcin.


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Transferencia Trmica

El calor siempre se desplaza de un punto de origen caliente (1) a un punto de destino (2) mas fro. El punto de origen y el punto de destino pueden ser metal, fluido o aire. La clave es la diferencia de temperaturas relativas entre estos lugares. Cuanto mayor sea la deferencia, mayor ser la transferencia trmica.

Componentes de un sistema de enfriamiento

Los componentes principales de un sistema de enfriamiento son:

1. Bomba de agua. 2. Enfriador de aceite. 3. Conductos del bloque motor y culata. 4. Termostato. 5. Radiador. 6. Tapa de presin. 7. Mangueras y tuberas.

Adems, dispone de un ventilador, normalmente impulsado por correas, ubicado junto al radiador para aumentar el flujo de aire y mejorar la transferencia trmica.


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Bomba de agua: La bomba de agua consta de un rodete con paletas curvas dentro de una caja a medida que jira el rodete la curva e las paletas lanza el agua hacia el exterior hacia el orificio de salida formado por la caja. Esta es una bomba de agua tpica de un motor. Como puede ver, esta montada en la parte delantera del bloque.

Enfriador de aceite: Los enfriadores de aceite consisten en un haz de tubos dentro de una caja. El refrigerante circula por los tubos, eliminando el calor procedente del aceite del motor que rodea los tubos. El enfriador de aceite elimina el calor del aceite lubricante, lo que conserva las propiedades de lubricacin del aceite.

Posenfriador: El posenfriador elimina el calor del aire de admisin. Tiene una construccin similar a la de un radiador, con tubos y aletas. El aire comprimido calentado procedente del turbocompresor pasa por encima de las aletas y transfiere calor al refrigerante en los tubos.


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Camisa de agua: El refrigerante, procedente del enfriador de aceite o posenfriador, pasa al bloque del motor y circula alrededor de las camisas de los cilindros, eliminando el calor procedente de los pistones, anillos y camisas. Estas cavidades se denominan camisas de agua.

Culata: El refrigerante pasa de los conductos del bloque del motor a la culata, absorbiendo calor de los asientos y de las guas de las vlvulas.

Termostato: La funcin el termostato es mantener una gama apropiada de temperaturas de operacin. Para hacer esto, el termostato deriva el flujo del refrigerante por el radiador, por un tubo de derivacin y lo enva de vuelta a la bomba de agua.


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Radiador: En el radiador, el refrigerante circula de arriba abajo. Los tubos y las aletas funcionan juntas para disipar el calor. Los radiadores estn montados normalmente donde el flujo de aire es mximo y la transferencia trmica e mejor.

Tapa del Radiador: Esta determina la presin existente en el sistema de enfriamiento durante la operacin. Los sistemas de enfriamiento a presin permiten prevenir la ebullicin del agua a mayores altitudes.

Al subir por encima del nivel de mar, desciende la temperatura de ebullicin. Si el sistema de enfriamiento no esta a presin, el refrigerante puede hervir, produciendo daos considerables al motor.


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Ventiladores: La transferencia trmica a travs del radiador viene ayudada por un ventilador. Los ventiladores aumentan el flujo de aire que pasa por las aletas y los tubos del radiador.

Tipos de ventiladores: Los ventiladores pueden ser de dos tipos, de succin y sopladores. Los ventiladores de succin (1) extraen aire por el radiador, y los ventiladores sopladores (2) impulsan el aire por el radiador.

Correas de ventilador: Ciertos motores usan correas para impulsar el ventilador, la bomba de agua u otros componentes. Tensin de las correas: Si las correas del ventilador estn poco tensas, puede disminuir la velocidad del ventilador. Esto disminuye el flujo de aire a travs del radiador, y reduce la capacidad de enfriamiento total del sistema.


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Refrigerante

En este segmento, trataremos de lo siguiente:

1. Los tres ingredientes del refrigerante y como reconocer la finalidad de cada ingrediente.

2. Concentraciones recomendadas de anticongelante y acondicionador de refrigerante. 3. Tres factores que determinan la gama de operacin de un refrigerante.

Ingredientes del Refrigerante

El refrigerante es una mezcla de agua, anticongelante y acondicionador de refrigerante. Cada elemento tiene una finalidad distinta, y juntos protegen el motor contra el recalentamiento, la congelacin y la corrosin.

Agua: El agua es el ingrediente principal de todos los refrigerantes porque transfiere el calor mejor que cualquier otra sustancia.

El agua presenta varias desventajas como refrigerante: 1. Hierve con facilidad. 2. Se congela. 3. Es muy corrosiva para los metales. Se aade anticongelante, o etilenoglicol, y acondicionador de refrigerante para corregir dichas deficiencias.


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Anticongelante: Se usa anticongelante, o etilenoglicol para aumentar el punto de ebullicin y disminuir el punto de congelacin del agua.

Punto de ebullicin: La cantidad de etilenoglicol afecta el punto de ebullicin. Cuanto mas anticongelante, mayor ser el punto de ebullicin.

Proteccin contra la congelacin: Si se congela el refrigerante, no puede fluir. Por lo tanto, no se puede enfriar el motor. El refrigerante congelado tambin puede expandirse y rajar las piezas de fundicin. La proteccin contra la congelacin varia dependiendo de la concentracin de anticongelante.


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Acondicionador de refrigerante: El acondicionador impide la corrosin revistiendo todos los componentes del sistema de enfriamiento. El revestimiento fino impide que el agua y la erosin por cavitacin ataquen el metal.

Variables que afectan el enfriamiento Hay varias variables que pueden afectar la gama de operacin del refrigerante. La altitud de operacin y la presin del sistema afectan el punto de ebullicin del agua. 1. Al aumentarla altitud disminuye el punto de ebullicin del agua. 2. Al aumentarla presin del sistema aumenta el punto de ebullicin del agua. Esta es la razn por la que la mayora de los sistemas de enfriamiento funcionan a presin. Al someter el sistema a presin se aumenta el punto de ebullicin. Como la mayora de los motores operan por encima del nivel del mar, necesitan esta proteccin. Hay tres factores que influyen en la gama de temperaturas de operacin del refrigerante: 1. Altitud de operacin. 2. Presin del sistema. 3. Concentracin de anticongelante. Vapor de agua

Es crtico impedir la ebullicin del refrigerante. Si hierve el refrigerante, se forman burbujas de vapor. Estas bolsas de aire no transfieren bien el calor, lo que produce recalentamiento. Las burbujas de vapor tambin pueden interferir con la capacidad de la bomba de agua para circular refrigerante. Esto puede producir daos considerables en el motor.


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Sistema de Lubricacin

Despus de completrsete tema, entender la finalidad de un sistema de lubricacin y podr identificar los componentes del sistema y su funcin. Entender las propiedades clave del aceite del motor y el flujo del aceite por el sistema de lubricacin. Conceptos Bsicos En este segmento, trataremos de los componentes del sistema de lubricacin y su funcin. Tambin podr seguir el flujo de aceite por el motor. Finalidad de un sistema de lubricacin

La finalidad principal del sistema de lubricacin es hacer circular el aceite por todo el motor. El aceite limpia, enfra y protege las piezas mviles del motor contra el desgaste.

Componentes del sistema de lubricacin


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Los componentes principales de un sistema de lubricacin son:

1. Colector o sumidero de aceite. 2. Campana de succin. 3. Bomba de aceite. 4. Vlvula de alivio de presin. 5. Filtro de aceite con una vlvula de derivacin. 6. Enfriador de aceite motor con una vlvula de derivacin. 7. Canalizacin de aceite principal. 8. Surtidor de enfriamiento de los pistones. 9. Respiradero del crter, tuberas, tubos de conexin y el aceite mismo.

Colector de aceite

El colector o el sumidero de aceite se comporta como un depsito para el aceite del motor. El colector de aceite tambin disipa el calor de aceite a la atmsfera. El colector de aceite esta ubicado en la parte inferior del bloque motor.


Campana de Succin Del colector de aceite, el aceite atraviesa la rejilla de entrada y pasa a la campana de succin. La campana impide la entrada de piezas grandes en el sistema de aceite. La campana de succin transporta aceite a la bomba de aceite.


Bomba de Aceite y Vlvula de Alivio

La bomba de aceite produce flujo, que hace circular el aceite por todo el motor. La bomba de aceite est ubicada en el colector de aceite o en sus proximidades. La bomba es impulsada por el cigeal a travs de un engranaje de la bomba e aceite.

La vlvula de alivio de presin est ubicada normalmente cerca e la bomba de aceite. La vlvula de alivio protege el sistema de lubricacin contra las presiones elevadas. Enfriador de Aceite y Vlvula de Derivacin

El aceite atraviesa el enfriador de aceite procedente de la bomba de aceite. Los enfriadores de aceite eliminan el calor del aceite. El aceite llena la caja del enfriador de aceite. Dentro de la caja hay tubos que transportan refrigerante del motor. El calor se transfiere el aceite al refrigerante.

El enfriador de aceite tambin tiene una vlvula de derivacin. Filtro de Aceite y Vlvula de Derivacin

El aceite circula del enfriador de aceite al filtro de aceite. Los sistemas de lubricacin pueden usar uno o ms filtros de aceite, dependiendo del diseo. Los filtros eliminan los residuos y las partculas de metal del aceite. Los filtros poseen tambin vlvulas de derivacin.


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Sistema de filtracin de flujo completo

En un sistema de filtracin de flujo completo, el 100% del aceite atraviesa el filtro. Estos sistemas deben tener una vlvula de derivacin.

Sistema de filtracin de derivacin

El sistema de filtracin de derivacin usa dos filtros de aceite. El 90% del aceite atraviesa el filtro normal y el 10% atraviesa el filtro de derivacin. Normalmente el filtro de derivacin esta tejido de forma mas apretada, para atrapar partculas extremadamente pequeas.

Los sistemas de filtracin de derivacin tambin usan vlvulas de derivacin. 1. Filtro principal (normal) 3. Bomba de aceite 2. Filtro de derivacin 4. Motor o componente Canalizacin de aceite

En ciertos motores turbocomprimidos, el aceite pasa del filtro al turbocompresor por una tubera de entrada. El aceite vuelve al colector de aceite por una tubera de salida. En otros motores, el aceite limpio sale de los filtro de aceite y entra en la canalizacin de aceite principal.

La canalizacin de aceite principal esta ubicada en el bloque. Este es el conducto de aceite primario a travs del bloque. Material del Estudiante: Motores diesel y sus sistemas

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Flujo de aceite

Desde la canalizacin de aceite, el aceite circula por todas las piezas mviles del motor, incluidos los cojinetes de bancada y el cigeal. 1. Salida 2. Entrada

Cojinetes

El aceite circula desde la canalizacin al cigeal, que a continuacin lubrica los cojinetes de bancada y de las bielas. 1. Cojinetes de bancada del cigeal 2. Mltiple de aceite

Conductos de aceite perforados del cigeal

Los cigeales tienen conductos de aceite perforados que suministran aceite a los cojinetes de biela y bancada.


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Lubricacin de las paredes de los cilindros

El aceite llega a las paredes de los cilindros al salir proyectado de los cojinetes de las bielas y salpicarse en la parte inferior de la cabeza del pistn.

Como se crea presin de aceite

El aceite atraviesa conductos para lubricar todas las piezas mviles, incluidos el tren de vlvulas, la caja de la bomba inyectora, la unidad de avance de sincronizacin y otros componentes accesorios. El aceite se drena de vuelta al colector de aceite a travs de conductos.

Las tuberas de aceite, los conductos y los cojinetes limitan el flujo de aceite, que crea una presin de aceite. La mayor parte de la presin del sistema de aceite es creada por los cojinetes de bancada. La lectura de la presin de aceite en el indicador es consecuencia de esta restriccin normal. Surtidores de enfriamiento de los pistones

Los surtidores de enfriamiento de los pistones pulverizan aceite en la parte inferior de cada pistn, y contribuyen a la lubricacin de las paredes de los cilindros.


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Respiradero del Carter

Los respiraderos del crter ventean los gases de combustin que se fugan por los anillos de los pistones. Esto mantiene presiones estables dentro del carter. Los respiraderos a menudo estn montados encima del motor.

Esto iguala la presin dentro del carter del motor con la presin en el exterior y deja que el aceite se drene de vuelta al colector de aceite. Filtro de aceite

En el sistema de lubricacin, el filtro de aceite es lo que requiere ms mantenimiento. Se ensucia y, si no se efecta su mantenimiento apropiado, puede causar problemas del sistema de lubricacin.

Vlvulas de derivacin y de alivio

Los sistemas de lubricacin usan varias vlvulas de derivacin y alivio para proteger el motor. Las bombas de aceite (1) usan vlvulas de alivio de presin (2), mientras que los enfriadores de aceite (3) y los filtros de aceite (4) usan vlvulas de derivacin (5). El nombre de la vlvula describe como opera la vlvula. Las vlvulas de alivio de presin reducen la presin del sistema, y las vlvulas de derivacin permiten el paso de aceite

alrededor de un componente en vez de a travs de l mismo.


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Vlvula de alivio de presin

La vlvula de alivio de presin esta ubicada normalmente cerca de la bomba de aceite. La vlvula de alivio normalmente es una vlvula accionada por resorte. La vlvula de alivio se abre cuando las presiones del sistema exceden la fuerza del resorte de la vlvula. Siempre y cuando la presin sea alta, la vlvula permanece abierta.

Cuando se abre la vlvula de alivio, parte del aceite se drena de vuelta al colector de aceite. Cuando la presin de aceite desciende por debajo de la fuerza de apertura del resorte de la vlvula, la vlvula se cierra. Vlvula de derivacin del enfriador de aceite

La vlvula de derivacin del enfriador de aceite es una vlvula direccional que se abre cuando la diferencia de presin en el enfriador de aceite es mayor que la fuerza de apertura deseada para abrir la vlvula. Cuando se abre la vlvula, el aceite se desva al enfriador de aceite. Esto asegura que parte del aceite alcance las piezas vitales del motor incluso si hay un problema en el enfriador de aceite.

Cuando el aceite esta fro, tal vez no fluya bien. Esto abrir la vlvula. La vlvula de derivacin del enfriador de aceite a menudo forma parte del enfriador de aceite. Vlvula de derivacin del filtro de aceite

La vlvula de derivacin del filtro de aceite es una vlvula direccional que se abre cuando la diferencia de presin en el filtro de aceite excede la fuerza de apertura del resorte de la vlvula. Si el aceite es espeso, como al arrancar el motor, o si el filtro esta atascado, se abre la vlvula de derivacin del filtro.


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El aceite se desva alrededor del filtro, lo que asegura que parte del aceite alcance siempre los cojinetes y otros componentes del motor. Esto protege el motor contra los daos causados por el agotamiento de aceite.

Aceite de lubricacin


En este segmento, trataremos de la viscosidad, del ndice de viscosidad y del NBT. Los motores requieren el aceite adecuado, de la viscosidad adecuada y en una cantidad adecuada para poder operar bien. El aceite debe lubricar, limpiar y enfriar los componentes del motor en una variedad de condiciones de operacin. El aceite debe circular y lubricaren climas fros y poder resistir el calor sin diluirse ni descomponerse. Clasificacin de la SAE

La Society of Automotive Engineers (SAE) ha desarrollado un sistema de clasificacin para describir la capacidad de resistencia de un aceite en condiciones extremas sin descomponerse. El aceite se describe segn su tipo y viscosidad.


Identificacin del tipo de aceite

El tipo de aceite se identifica con letras alfabticas tales como CE o CF-4. Los distintos modelos de motor requieren diferentes tipos de aceite. Asegrese de usar el tipo de aceite recomendado para el motor. Consulte las publicaciones mas recientes para obtener las recomendaciones adecuadas.

Viscosidad

La viscosidad describe la resistencia al flujo de un aceite bsico. El flujo esta relacionado directamente con lo bien que el aceite recubre y protege las piezas. La viscosidad vara con la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, menor ser la viscosidad y mas diluido ser el aceite.

ndice de viscosidad

El ndice de viscosidad es una medida de la capacidad de un aceite bsico de resistir los cambios de viscosidad con los cambios de temperatura. 1. Un aceite con alto ndice de viscosidad cambia la viscosidad menos a medida que cambian las temperaturas.

2. Un aceite con bajo ndice de viscosidad cambia la viscosidad ms a medida que cambian las temperaturas. Es importante que el aceite no se diluya demasiado a altas temperaturas. Los aceites diluidos no proporcionan suficiente proteccin contra el desgaste.


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Aceite de mltiples viscosidades

Los aceites de mltiples viscosidades han sido alterados qumicamente para ampliar su gama de operacin. Se mezcla una base de menor viscosidad con un aditivo que espesa el aceite a medida que aumenta la temperatura.

A medida que se deterioran los aceites de mltiples viscosidades, la viscosidad vuelve a la menor viscosidad del aceite bsico. La etiqueta de un aceite indica informacin sobre el tipo y la viscosidad del aceite. Peso o grado de viscosidad

La Society of Automotive Engineers clasifica el aceite segn las letras SAE seguidas por un nmero. El nmero describe el grado de viscosidad. Los aceites de una sola viscosidad tienen un solo nmero. Los aceites de mltiples viscosidades tienen dos nmeros.

Los nmeros inferiores significan que el aceite es menos espeso, y los nmeros mayores significan que el aceite es mas espeso. Para los aceites de mltiples viscosidades: - El primer nmero es el grado de viscosidad fro. - El segundo nmero es el grado de viscosidad para climas calidos.


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Aceites para invierno y verano

Los nmeros de los grados de viscosidad con una W se consideran aceites de invierno, probados para tener la viscosidad correcta a 80 F (-130 C). Los nmeros sin W se consideran aceites para climas calidos, probados para tenerla viscosidad correcta a 2100 F (1000 C).

Aditivos de aceite Los aceites bsicos son producidos normalmente refinando petrleos crudos. El aceite base no proporciona suficiente proteccin y lubricacin para los motores actuales de alto rendimiento. Se han formulado ciertos aditivos de aceite para mejorar y reforzar el aceite. Estos son los aditivos de aceite comunes: 1. Los detergentes, que ayudan a mantener limpio el motor. 2. Los agentes antidesgaste, que reducen la friccin. 3. Los dispersantes, que mantienen las partculas contaminantes en suspensin. 4. Los agentes de alcalinidad, que neutralizan los cidos en los aceites. 5. Los inhibidores de oxidacin, que impiden que se oxide el aceite al estar expuesto al aire. La oxidacin produce cidos orgnicos y materia carbonosa. 6. Los disminuidotes del punto de fluidez, que mantienen el aceite fluido a bajas temperaturas. Los aceites derivados del petrleo contienen cera, que cristaliza a bajas temperaturas. Estos compuestos impiden la formacin de cristales de cera. 7. Los mejoradores de viscosidad, que impiden que el aceite se diluya demasiado a altas temperaturas. El aditivo de aceite ms comn es el Nmero de Base Total, o NBT. El NBT se produce aadiendo agentes alcalinos a la base. Cuanto ms alcalino sea el aceite, mayor ser el NBT y ms cido tendr que neutralizar.


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Azufre

La cantidad de aditivo alcalino en un aceite viene indicada por el nmero de base total, o NBT. Los combustibles diesel pueden contener azufre. Cuando se consumen estos combustibles, el azufre contribuye a formar cidos. Estos cidos altamente corrosivos contaminan el aceite.

Neutralizacin del azufre

Los aditivos de alcalinidad contenidos en le aceite neutralizan estos cidos. Esto impide que el acido sulfrico corroa las piezas de metal. El numero de NBT del aceite indica lo bien que neutraliza los cidos. Como distintos combustibles contienen cantidades diferentes de azufre, es importante usar un aceite con un NBT suficientemente alto. Siga las recomendaciones del fabricante del motor.

Agotamiento de los aditivos

Con el tiempo, los aditivos de aceite se degradan, y disminuye la capacidad de lubricar del aceite. Si no cambia el aceite con frecuencia suficiente, el aceite se oxidara, los aditivos se agotaran y se pueden formar lodos.


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Sistema de Admisin de Aire/Escape

Despus de completar este tema, podr identificar los componentes principales en el sistema de admisin de aire/escape y describir como funcionan. Conceptos Bsicos En este segmento, trataremos de los componentes del sistema de admisin de aire/escape e identificaremos la finalidad de cada uno. Podr identificar distintos sistemas de admisin de aire como NA (aspiracin natural), T (turbocomprimido), TA (turbocomprimido y posenfriado), ATAAC (posenfriado aire a aire), JWAC (posenfriado del agua de las camisas) y SCAC (posenfriado de circuito independiente). Finalidad de un sistema de admisin de aire/escape

Los motores diesel requieren grandes cantidades de aire para quemar el combustible. El sistema de admisin de aire debe proporcionar suficiente aire limpio para la combustin. El sistema de escape debe eliminar el calor y los gases de la combustin. Cualquier reduccin del flujo de aire o de los gases de combustin por el sistema disminuye el rendimiento del motor.


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Componentes del sistema de admisin de aire/escape

Los componentes principales de un sistema de Admisin/Escape son:

1. Antefiltro. 2. Filtro de Aire. 3. Turbocompresor. 4. Mltiple de Admisin. 5. Posenfriador. 6. Mltiple de Escape. 7. Tubo vertical de Escape. 8. Silenciador y tuberas de conexin.

Antefiltros

Los antefiltros se usan a menudo en los sistemas de aire de los motores diesel. El antefiltro elimina los contaminantes mas pesados y mas grandes suspendidos en el aire. El aire limpio es crtico para obtener un rendimiento mximo del motor. La suciedad puede desgastar y daarlos componentes del motor.


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Filtro de Aire

El aire sale del antefiltro y entra en el filtro de aire. El filtro de aire impide la entrada de polvo y partculas ms pequeas en el motor. El empleo de aire limpio es crtico para obtener un rendimiento mximo del motor. El aire sucio puede aumentar el desgaste y daar los componentes del motor.

La caja del filtro de aire sujeta el elemento del filtro. Turbocompresor

El aire pasa al turbocompresor procedente del filtro de aire, su funcin es suministrar ms aire al motor, permitiendo que se queme ms combustible, logrando as: 1. Aumentar la potencia del motor. 2. Mantener la potencia a altitudes elevadas.

Diseo del turbocompresor

Un turbocompresor consta de dos partes: 1. Lado de admisin de aire o compresor. 2. Lado de escape o turbina. Los gases de escape procedentes del mltiple de escape hacen girar La turbina de escape del turbocompresor.


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Como funcionan los turbocompresores

Los gases de escape hacen girar el lado de la turbina. Como las ruedas del compresor y de la turbina estn en el mismo eje, el compresor tambin gira. Cuanto ms rpido gira el compresor, ms aire se comprime en el sistema de aire, aumentando la presin y la densidad del aire. El aumento de la presin del aire se denomina presin de refuerzo.

Vlvula de derivacin de los gases de escape

Las vlvulas de derivacin de los gases de escape forman parte de los turbocompresores. Si la presin de refuerzo es mayor que la presin recomendada, la vlvula se abre para expulsar los gases de escape alrededor de la turbina. El flujo reducido de los gases de escape disminuye la velocidad de la turbina y del compresor, controlando la presin de refuerzo.

Los turbocompresores calientan el aire

El turbocompresor suministra mas aire para mejorar la combustin. A medida que se comprime el aire, se calienta y se expande, disminuyendo su densidad. Esto significa que talvez no haya suficiente aire para producir una buena combustin para unos ajustes de combustible mas elevados. La mayora de los motores turbocomprimidos usan un posenfriador para reducir la temperatura del aire de admisin.


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Posenfriador

Los turbocompresores aumentan la temperatura del aire de admisin a unos 3000 F (1490 C). El aire de admisin caliente es menos denso. El posenfriador elimina el calor del aire de admisin.

Ventaja de un posenfriador

A medida que se enfra el aire, se hace ms denso. Esto significa que hay ms aire comprimido en cada cilindro.

Ubicacin del posenfriador

Los posenfriadores se llaman as por que enfran el aire despus de atravesar un turbocompresor. Ciertos posenfriadores estn ubicados entre el turbocompresor y el mltiple de admisin. Otros se encuentran en el interior del mltiple de admisin.


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Mltiple de admisin

Del posenfriador, el aire pasa al mltiple de admisin y a las lumbreras de las vlvulas de admisin de cada cilindro. El mltiple de admisin esta montado en la culata.

Mltiple de escape

El aire entra a la cmara de combustin donde se quema. Los gases de combustin salen de las lumbreras de escape y entran en el mltiple de escape. El mltiple de escape esta montado en la culata y encaja sobre los orificios de escape.

Silenciador

Los gases de escape, procedentes del turbocompresor, atraviesan el silenciador y la tubera vertical de escape. El silenciador amortigua el ruido de los gases de escape y hace que la mquina sea ms silenciosa.


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Tubo de Escape

Despus de que los gases de escape atraviesan el silenciador, entran en el tubo vertical de escape. El tubo vertical de escape expulsa los gases de escape en direccin opuesta al operador. Los gases de escape pasan a la atmsfera desde el tubo vertical.

Configuraciones marinas/industriales

Adems de los componentes bsicos tratados, los motores marinos e industriales pueden usar (1) un mltiple de escape enfriado por agua y (2) un turbocompresor enfriado por agua.


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Tipos de Sistemas de Admisin de Aire

Hay varios tipos de sistemas de admisin de aire.

1. Aspiracin Natural (NA) 2. Turbocomprimido (T) 3. Turbocomprimido y Posenfriado (TA)

1. Sistema de Aspiracin Natural Los sistemas de admisin de aire que no tienen ni turbocompresor ni posenfriador se llaman sistema de aspiracin natural. Tambin se conocen como sistemas de admisin NA.

2. Sistema Turbocomprimido

Ciertos sistemas de admisin de aire/escape disponen de turbocompresores pero no tienen posenfriadores. Estos se llaman sistemas turbocomprimidos o T.


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3. Sistema Turbocomprimido y Posenfriado

Uno de los sistemas de admisin de aire ms comunes es el sistema turbocomprimido y posenfriado. Este tipo de sistema tambin se denomina TA. Los sistemas TA tienen un turbocompresor y un posenfriador. Se pueden usar distintos tipos de posenfriadores.

Sistemas Posenfriados

Hay varios tipos de sistemas posenfriados:

1. Posenfriador del agua de las camisas. 2. Posenfriado aire a aire. 3. Posenfriador de circuito independiente.

1. Sistema de Posenfriador del Agua de las Camisas (JWAC)

Un sistema con posenfriador del agua de las camisas, o JWAC, usa refrigerante del motor para enfriar el aire de admisin. La caja del posenfriador cabe dentro del mltiple de admisin. El refrigerante del motor circula y elimina el calor del aire de admisin antes de llegar al mltiple de admisin.

Los sistemas JWAC se usan en muchas aplicaciones mviles.



2. Sistema de Posenfriador de Aire a Aire (ATAAC)

Ciertos sistemas de admisin de aire usan aire exterior para enfriar el aire de admisin. Este sistema se llama con posenfriador de aire a aire o ATAAC. El posenfriador se parece a un pequeo radiador montado en la parte delantera del radiador de refrigerante. El aire del ambiente pasa por el posenfriador, enfriando el aire de admisin templado.

3. Sistema con Posenfriador de Circuito Independiente (SCAC).

Los sistemas con posenfriador de circuito independiente o SCAC son los ms comunes en aplicaciones marinas. El agua enfra el aire de admisin, pero los sistemas SCAC y de enfriamiento del motor son separados. Un sistema SCAC dispone de su propio intercambiador de calor, bomba y agua de suministro.


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Sistema de Combustible

Despus de completar este tema, podr identificar los componentes del sistema de combustible y su operacin. Conceptos Bsicos En este segmento, trataremos sobre la finalidad del sistema de combustible y como funciona. Aprender a identificar los componentes usados en un sistema de bomba y tuberas y un sistema de inyectores electrnicos, y a identificar la funcin de cada uno de los componentes. Podr seguir el flujo de combustible por el sistema Finalidad de un sistema de combustible

La cantidad de combustible que consume el motor est relacionada directamente con la cantidad de potencia y el par motor necesarios. En general, cuanto ms combustible llegue a un motor, mayor ser el par motor disponible en el volante.

El sistema de combustible suministra combustible limpio, en el momento adecuado y en la cantidad adecuada, para satisfacer la demanda de potencia. Los componentes del sistema de combustible hacen corresponder el suministro de combustible con la demanda de potencia del motor alterando la cantidad de combustible inyectada, y el momento de la inyeccin. Estas funciones son manipuladas por la bomba inyectora. Existen dos grandes categoras de sistemas de combustible:

1. Sistema de Bomba y Tuberas. 2. Sistema de Inyectores Electrnicos.


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Componentes de un sistema de bomba y tuberas

Un sistema de bomba y tuberas consta de lo siguiente:

1. Tanque de Combustible 2. Filtros de Combustible 3. Bomba de Transferencia 4. Bomba Inyectora 5. Regulador 6. Mecanismo de Avance de sincronizacin 7. Control de Relacin de combustible 8. Tuberas de Combustible de alta presion 9. Tuberas de Combustible de baja presin 10. Inyectores 11. Tuberas de retorno

Tanque de Combustible

El tanque de combustible almacena combustible. Los tanques de combustible pueden ser de distintos tamaos Los tanques de combustible pueden estar en distintos lugares dependiendo de su aplicacin.


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Flujo de combustible

El combustible empieza a circular al girar la llave para arrancar el motor. Al girar la llave, se activa un solenoide que permite la circulacin de la bomba de transferencia a la bomba inyectora.

Filtro Principal de Combustible

La bomba de transferencia de combustible extrae combustible del tanque, a travs del filtro de combustible. El filtro de combustible principal elimina partculas grandes del combustible.

Separador de Agua Ciertos sistemas de combustibles disponen tambin de un separador de agua. El separador de agua permite el asentamiento del agua condensada o atrapada. La presencia de agua en el combustible puede causar daos importantes en el motor.


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Bomba de Transferencia de Combustible

El combustible entra en la bomba de transferencia procedente del filtro primario. La bomba de transferencia suministra flujo por la parte de baja presin del sistema de combustible. La finalidad principal de la bomba e transferencia de combustible es mantener un suministro adecuado de combustible limpio en

la bomba inyectora. Filtro de Combustible Final

El combustible sale de la bomba de transferencia de combustible y entra en el filtro de combustible secundario o final. Este filtro elimina partculas y contaminantes diminutos del combustible, que pueden daar las boquillas o taponar los inyectores. Los filtros finales estn ubicados entre la bomba de transferencia y la caja e la bomba

inyectora. Los filtros de combustible no tienen vlvula de derivacin

A diferencia de los filtros de aceite, los filtros de combustible no tienen vlvula de derivacin. Si se atascan los filtros, el combustible deja de fluir y el motor no funciona. Esto protege el motor contra el combustible sucio.


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Cebado de la bomba

La mayora de los filtros de combustible disponen de una bomba de cebado de combustible en la base. Se puede usar la bomba para cebar el sistema si se ha quitado la caja de la bomba de combustible para una tarea de servicio importante.

La bomba tambin se usa para cebar el sistema de combustible despus de cambiar el filtro de combustible. Caja de la bomba inyectora

El combustible sale del filtro final y pasa a la canalizacin de combustible dentro de la caja de la bomba inyectora. Las bombas de la caja miden y someten el combustible a presin. La caja est ubicada por lo general cerca de la parte delantera del motor, ya que la bomba es impulsada por un engranaje a partir del rbol

de levas. Existe una unidad de avance de sincronizacin, un regulador mecnico y un control de relacin de relacin de combustible conectado a la caja. Tuberas de combustible de alta presin

En los sistemas de bomba y tuberas, las tuberas de combustible de alta presin hechas de acero conectan las bombas inyectoras con las boquillas. El lado de alta presin del sistema de combustible consta de tuberas de alta presin y boquillas. Por las tuberas de combustible de alta presin

circulas cantidades adecuadas de combustible a presin hasta las boquillas de combustible.


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Boquillas

El combustible circula por tuberas de combustible de alta presin hasta los inyectores. Las boquillas estn ubicadas en la culata.

Como funcionan las boquillas

Las boquillas disponen de vlvulas que se abren cuando la presin de combustible es suficientemente alta. Cuando se abre la vlvula, el combustible se atomiza y se pulveriza en la cmara de combustin. Al final de la inyeccin, se produce una cada rpida de presin que cierra la vlvula.

Tubera de retorno de combustible

Se dispone de ms combustible en la caja de la bomba inyectora que la que puede usar el motor. La tubera de retorno:

1. Dirige el exceso de combustible de vuelta al tanque.

2. Elimina el aire del combustible. 3. Enfra el combustible mantenindolo

en movimiento. El sistema de combustible no funcionar correctamente sin una tubera de retorno de combustible.


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Dispositivo de Corte de Combustible

Todos los sistemas de combustible disponen de mtodos electrnicos o manuales para cortar el suministro de combustible.

Componentes de un sistema de inyeccin electrnico Los Sistemas de Inyeccin Electrnicos (EUI) usan algunos de los mismos componentes que el sistema de bomba y tuberas. Los sistemas EUI estn formados por:

1. Tanque de combustible 2. Filtro de combustible primario 3. Bomba de transferencia de combustible 4. Filtro de combustible final 5. Tubera de retorno

La bomba inyectora es el punto en que los sistemas EUI difieren de los sistemas de bomba y tuberas.


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Mltiple de combustible

El combustible sale del filtro de combustible final y entra en el mltiple de combustible. El mltiple de combustible normalmente forma parte del bloque del motor. El mltiple esta lleno de combustible.

Inyector electrnico

La bomba inyectora, las tuberas de alta presin y los inyectores son reemplazados por un solo componente llamado inyector. Los inyectores electrnicos estn montados en la culata El combustible del mltiple entra en el inyector, que mide, somete a presin e inyecta el combustible.

Los inyectores electrnicos pueden reconocerse por el solenoide conectado cerca e la parte superior. Mdulo de control electrnico

En un sistema de inyeccin electrnico, el regulador mecnico, el avance de sincronizacin y el control de la relacin de combustible son reemplazados por componentes electrnicos. Los sistemas EUI usan un mdulo de control electrnico (ECM) para contener algunos de los componentes electrnicos e informacin de programacin.


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Diseo de la cmara de combustin

El diseo de la cmara de combustin afecta la eficiencia del combustible y el rendimiento del motor. El diseo del pistn y el mtodo usado para inyectar combustible en el cilindro determinan la rapidez con que el combustible se quema por completo. En los sistemas de bomba y tuberas, hay dos tipos de diseo de cmara de combustin:

1. Cmara de Precombustin (PC) 2. Inyeccin Directa (DI)

En los sistemas de combustible EUI solo hay un tipo bsico de cmara de combustin, Inyeccin Directa.


Inyeccin Directa En un diseo de cmara de combustin directa, el combustible se inyecta directamente en el cilindro por la boquilla.

Precombustin

En un sistema de PC, la boquilla inyecta combustible en una cmara de precombustin donde se inflama. Esto obliga al resto del combustible a pasar a la cmara principal, donde tiene lugar la combustin completa. En algunos motores, se usan bujas incandescentes para calentar el aire al arrancar el motor.


Pistn de Precombustin

Para impedir que se perfore un agujero en la parte superior del pistn, los pistones de precombustin tienen una buja incandescente de acero montada cerca del control.

Conceptos de inyeccin En este segmento, trataremos de la forma en que funcionan una bomba inyectora, un regulador y una unidad de avance de sincronizacin. Trataremos de las ventajas de un sistema de inyeccin. Y, entender el significado de velocidad baja en vaco, velocidad alta en vaco, exceso de velocidad, velocidad a plena carga y capacidad de sobrecarga del motor.


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Sistemas mecnicos

Con el tiempo, se ha efectuado cambios de diseo importante en el sistema de combustible. Los nuevos diseos han mejorado el rendimiento del motor y han reducido las emisiones. Este segmento explica dos mtodos bsicos de inyeccin de combustible: sistemas mecnicos (izquierda) que usan un regulador, una unidad de avance de sincronizacin y un control de

relacin de combustible, y (derecha) sistemas de inyeccin electrnica. Momento en que se produce la inyeccin de combustible

En motores diesel, el combustible se inyecta durante el tiempo de compresin, antes de que el pistn llegue al punto muerto superior. El principio bsico de inyeccin de combustible es que se debe inyectar la cantidad apropiada de combustible en el momento oportuno para satisfacer las demandas de potencia.

Ventana de Quemado

El combustible requiere tiempo para quemarse. Se debe inyectar la cantidad adecuada de combustible en el momento apropiado del tiempo de compresin para que se queme completamente. Esto se denomina Ventana de Quemado (1), y se mide en grados de giro del cigeal. Los grados de giro significan el nmero de grados que gira el cigeal durante la inyeccin de combustible.


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La ventana de quemado se define por el punto inicial de la inyeccin, o sincronizacin, y la duracin de la inyeccin. Tanto la sincronizacin (2) como la duracin (3) se miden en grados de giro del cigeal.

Componentes del sistema mecnico


Un sistema de combustible mecnico est formado por:

1. Bomba inyectora 2. Avance de sincronizacin 3. Regulador 4. Control relacin de combustible

Estos funcionan en conjunto para controlar la inyeccin de combustible. Estos componentes tienen un efecto directo en el rendimiento del motor. A medida que cambia la carga del motor y la velocidad del motor, se debe inyectar cantidades variables de combustible en momentos diferentes para mantener las ventanas de quemado apropiadas. El momento en que se inyecta el combustible es controlado por una unidad de avance de sincronizacin, y el regulador controla la cantidad de combustible suministrada al motor, o duracin.


Bomba inyectora

La bomba inyectora es el ncleo del sistema de combustible. Entender la forma en que opera la bomba es un primer paso crtico para entender la inyeccin de combustible. En sistema de bomba y tuberas, las bombas inyectoras normalmente tienen:

1. Embolo 2. Cuerpo Cilndrico 3. Canalizacin de baja presin 4. Orificios 5. Espiral o Ranura 6. Cmara de Bombeo

El mbolo (1) se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro del cuerpo cilndrico (2), siguiendo el movimiento del rbol de levas de la bomba de combustible. El combustible de baja presin en la canalizacin (3) entra y sale del cuerpo cilndrico por orificios (4). El mbolo tiene una ranura o espiral maquinada (5). Cuando esta espiral se alinea con los orificios, el combustible puede pasar del orificio de entrada, por la cmara e bombeo (6), al orificio de salida. Comienzo de la inyeccin de combustible

Cuando la espiral bloquea los orificios, el combustible de la cmara de bombeo queda atrapado y forzado contra la boquilla. Es en este momento en que empieza la inyeccin. Este punto se llama sincronizacin de inyeccin y se controla cambiando la posicin del rbol de levas de la bomba de combustible. Es el principio de la ventana de quemado.


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Duracin de la inyeccin de combustible

La inyeccin se produce durante el tiempo en que las lumbreras estn cerradas por la espiral. Este perodo se llama duracin (1). Cuanto mayor sea la duracin, mayor ser la cantidad de combustible inyectada. La duracin viene controlada girando el mbolo en su interior. Esto cambia la cantidad de espiral que existe entre las lumbreras. Las lumbreras se cierran antes (corte de combustible) o se dejan

abiertas ms tiempo (suministro de combustible). La duracin de la inyeccin viene controlada por el regulador y la cremallera. Todas las bombas de combustible estn conectadas al regulador por medio de la cremallera de control de combustible. Cuando el motor requiere ms combustible, solo puede conseguirlo si aumenta la duracin de la inyeccin. El regulador detecta la necesidad e combustible y mueve la cremallera. Cremallera de control de combustible

La cremallera es un engranaje recto que se engrana con los engranajes de cada mbolo. El moviendo de la cremallera hace girar los mbolos.


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Posicin de la espiral

Los mbolos pueden girar ligeramente en sus interiores de modo que la espiral mantenga cerradas las lumbreras ms tiempo, aumentando la duracin. Esta es la posicin de SUMINISTRO DE COMBUSTIBLE (1). A medida que disminuye la demanda de combustible, la cremallera se mueve hacia la posicin de CORTE DE COMBUSTIBLE (2) y las lumbreras se abren antes.

Como Funcionan los Reguladores Mecnicos

Los reguladores mecnicos usan un sistema de pesas y resortes para mover la cremallera de control. Los resortes siempre tratan de mover la cremallera a la posicin de combustible activado. Las pesas siempre tratan de mover la cremallera hacia la posicin de corte de combustible Cuando las fuerzas se equilibran, el motor opera a unas rpm estables.

Los reguladores controlan el suministro de combustible

El suministro de combustible afecta directamente la velocidad del motor y la potencia producida. El mayor suministro de combustible aumenta la potencia del motor. Los reguladores regulan el suministro de combustible para controlar la velocidad el motor entre un ajuste de bajas rpm y un ajuste de altas rpm, llamado velocidad baja y alta en vaco respectivamente. Los reguladores estn montados normalmente en la parte trasera e la

bomba inyectora.


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Avance de sincronizacin

A medida que cambian la carga y la velocidad del motor, se debe inyectar combustible en momentos diferentes para mantenerle tiempo apropiado para la combustin. A medida que aumenta la velocidad del motor, el combustible debe inyectarse antes. Esto es el avance de sincronizacin. A medida que disminuye la velocidad del motor, el combustible debe inyectarse mas adelante.

Unidad de avance de sincronizacin

La unidad de avance de sincronizacin Avanza o Retrasa la inyeccin e combustible alterando el giro del rbol de levas e la bomba de combustible. La sincronizacin de la inyeccin de combustible puede avanzarse o retrasarse. La sincronizacin de avance significa que el combustible se inyecta antes.

La sincronizacin de retraso significa que el combustible se inyecta ms adelante.


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Control de la relacin de combustible

El sistema de combustible no puede operar aislado de otros sistemas del motor. En particular, el sistema de admisin de aire es crtico. El combustible no se quema completamente a menos que haya suficiente aire.

El control de la relacin de combustible asegura que haya la cantidad apropiada de combustible inyectada para la cantidad de aire presente en el cilindro. Detecta la presin de refuerzo, y anular la accin del regulador para impedir que se inyecte un exceso de combustible. Esto puede ayudar a controlar las emisiones y mejorar la eficiencia del combustible. El control de la relacin de combustible est montado en el regulador.

Sistemas de inyeccin electrnicos En un sistema EUI, la cremallera, el regulador mecnico, el avance de sincronizacin y el control de la relacin de combustible son reemplazados por el mdulo de control electrnico (ECM) y varios solenoides y sensores.


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Rueda de sincronizacin y sensor

En lugar de un mecanismo de avance de sincronizacin, hay una rueda de sincronizacin y un sensor que vigilan electrnicamente la velocidad del motor.

Componentes electrnicos del sistema EUI Todas las funciones realizadas por las unidades mecnicas se controlan electrnicamente, dando una mayor precisin y fiabilidad. El ECM detecta la velocidad y la carga el motor y ajusta automticamente la sincronizacin y la duracin. Ventajas de la inyeccin electrnica

1. Mayores Presiones de Inyeccin 2. Rociado Uniforme 3. Mejor Atomizacin de Combustible 4. Mejor Combustin 5. Mayor Eficiencia del Combustible 6. Menos Emisiones 7. Mayor Fiabilidad


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Sistema de combustible durante la operacin del motor

Durante la operacin real, el motor normalmente funciona bajo carga. El regulador determina cuales son las rpm correctas del motor para la carga aplicada y mueve la cremallera a la posicin de SUMINISTRO DE COMBUSTIBLE o CORTE DE COMBUSTIBLE para establecer las rpm adecuadas. El mecanismo de avance de sincronizacin detecta el aumento o la disminucin de las rpm y vara la sincronizacin de la inyeccin para empezar la ventana de quemado en la posicin correcta. Velocidad de baja en vaco

La velocidad de baja en vaco es la mnima velocidad a la que se permite que funcione el motor sin carga. Las bombas inyectoras estn colocadas de modo que se suministren cantidades mnimas de combustible al motor.

Velocidad alta en vaco

La velocidad alta en vaco son las rpm mximas que se permite que gire el motor sin carga.


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Velocidad nominal

Todos los motores diesel tienen una clasificacin llamada plena carga a la velocidad nominal. Estas son las rpm a las que el motor suministra una potencia nominal a plena carga. El motor funciona baja carga, y las pesas y los resortes del regulador estn estabilizados para

proporcionar unas rpm constantes. Exceso de velocidad

A veces los motores son operados de tal forma que las rpm son superiores a las rpm altas en vaco. El regulador corta el suministro de combustible pero el motor sigue excediendo la velocidad alta en vaco. Esto se llama velocidad excesiva o empalamiento y normalmente es consecuencia

de un error del operador. Sobrecarga del motor

A veces los motores estn muy cargados, y aun cuando el regulador mueva la cremallera hasta la posicin de SUMINISTRO COMPLETO DE COMBUSTIBLE, las rpm del motor no aumentarn. Esta operacin se denomina operacin de sobrecarga del motor. En estas circunstancias, el regulador no puede igualar los requisitos de potencia, ya que no se dispone de ms combustible.


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Combustible Diesel

En este segmento, trataremos sobre el peso especifico, viscosidad, punto de enturbiamiento, azufre y contaminantes. Trataremos de la clasificacin API y de la forma que influye en el rendimiento del motor. Tambin trataremos del ndice de cetano y de la forma en que una clasificacin baja afecta el encendido del motor. Fundamentos del combustible diesel

El combustible produce potencia en un motor diesel cuando se atomiza y se mezcla con aire en la cmara de combustin. La presin causada por el anillo del pistn al subir en el cilindro produce un aumento rpido de temperatura. Cuando se inyecta combustible, se inflama la mezcla de combustible/aire y se desprende la energa del combustible. Un combustible perfecto se quemara completamente, sin dejar residuos o humos. Sin embargo, no existen combustibles perfectos.

Propiedades del combustible que afectan la calidad La calidad del combustible afecta el rendimiento y el mantenimiento de cualquier motor diesel. Es importante entenderlas propiedades bsicas del combustible para poder juzgarla calidad del combustible. Estas propiedades tienen un impacto en la operacin de un motor diesel y sus sistemas de manipulacin y tratamiento de combustible. Material del Estudiante: Motores diesel y sus sistemas

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Peso especfico

El peso especfico del combustible diesel (1) es el peso de un volumen fijo de combustible comparado con el peso del mismo volumen de agua (2), a una misma temperatura. Cuanto mayor sea el peso especfico, ms pesado ser el combustible. Los combustibles ms pesados tienen ms energa o potencia por volumen para la utilizacin del motor.

Escala API

El peso especfico puede medirse en la escala del American Petroleum Institute (API). La escala es inversa al peso especfico. Cuanto mayor sea el nmero API, ms ligero ser el combustible. El combustible con un nmero API bajo proporciona ms potencia.

Caterpillar recomienda combustible de 35 grados API (mnimo). El queroseno puede tener una medida de 40 44 grados API. Columnas 1 y 2 (peso especfico) (1) mide grados API a 150 C (600 F) (2) mide el peso especfico a 150 C (600 F) Columna 3 (densidad) (3) mide libras por galn.


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Viscosidad

La viscosidad es una medida de la resistencia a fluir de un lquido. Una viscosidad alta significa que el combustible es espeso y no fluye fcilmente. El combustible con una viscosidad indebida, ya sea demasiado alta o demasiado baja, puede causar dao en el motor.

Punto de enturbiamiento

El punto de enturbiamiento es aquella temperatura a la que aparece una nube o niebla en el combustible. Este aspecto es causado por el descenso de temperaturas por debajo del punto de fusin de las ceras o parafinas que se producen naturalmente en los productos derivados del petrleo.

El punto de enturbiamiento del combustible debe ser inferior a la temperatura minima exterior, o ambiental, para impedir el taponamiento de los filtros. El punto de enturbiamiento viene determinado por la refinera. Azufre

El azufre es un elemento natural en todos los petrleos crudos. Debe ser conciente del contenido de azufre del petrleo. Las concentraciones de azufre superiores al 0,5% pueden reducir considerablemente la duracin del motor a menos que se tomen las medidas apropiadas.


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Formacin de acido sulfrico

Cuando se quema combustible diesel con azufre en la cmara de combustin de un motor, se forman xidos de azufre que reaccionan con el vapor de agua para formar acido sulfrico. Si se condensan estos vapores cidos, atacan qumicamente las superficies de metal de las guas de las vlvulas, camisas de los cilindros y pueden afectar los cojinetes.

Limitacin de la formacin de acido sulfrico

Para limitar la formacin de acido sulfrico: 1. Mantenga la temperatura del motor a ms de 1750 F u 800 C, para limitar la condensacin. 2. Use aceite con un NBT suficiente para contrarrestar la formacin de acido.


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ndice de cetano


El ndice de cetano es una medida de la calidad de inflamacin del combustible que afecta el arranque y la aceleracin del motor. Cuanto mayor sea el ndice de cetano, mayor ser la rapidez con que se inflama. El cetano se clasifica usando un ndice. Caterpillar recomienda: Cetano 35 para sistemas de combustible con cmara de combustin. Cetano 40 para sistemas de combustible de inyeccin directa. Efectos de un numero de cetano bajo

Los combustibles de bajo nmero de cetano pueden causar: 1. retraso del encendido, dificultades de arranque y detonaciones del motor. 2. Elevado consumo de combustible, perdida de potencia y a veces daos en el motor. 3. Humo blanco y olor durante el arranque en

das ms fros. Los aditivos de mejora de cetano pueden reducir a menudo la cantidad de humo blanco durante el arranque del motor en tiempo fro.


Contaminacin de agua

Los contaminantes del combustible tambin pueden afectar el rendimiento del motor. Los contaminantes son elementos extraos que pueden introducirse en el combustible y causar problemas. Los dos contaminantes ms comunes son el agua y los sedimentos.

El agua puede convertirse en un contaminante: 1. Si se introduce en el combustible durante el envo. 2. Si se produce condensacin. El exceso de agua en el combustible puede causar: 1. Daos en la bomba de combustible si el combustible se usa para lubricar la bomba. Contaminacin de sedimentos

Los sedimentos consisten en: 1. Oxido 2. Incrustaciones 3. Escoria de soldadura 4. Polvo 5. Otros residuos que se introducen a menudo en los tanques de combustible y causan problemas.

Todos los combustibles deben ser limpiados por los filtros de combustible primario y final del motor.


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Sistema de Arranque

Despus de completar este tema, podr entenderlos sistemas de arranque comunes de los motores diesel, e identificar los componentes de cada sistema. Conceptos bsicos En este segmento, ver que la velocidad de arranque es ms importante que la duracin del arranque para un motor diesel. Trataremos sobre los sistemas de arranques elctricos y neumticos, y sobre los componentes exclusivos usados en cada uno de los sistemas. Sistemas de arranque

Los sistemas de arranque funcionan haciendo girar el motor para producir una compresin y un calentamiento suficientes para inflamar el combustible. En todos los sistemas de arranque, el motor de arranque hace girar la corona y el volante. A medida que gira el volante, se comprime el aire dentro de los cilindros.

La velocidad de arranque es ms crtica para el arranque que la duracin del arranque del motor, ya que la velocidad determina la cantidad de calor generada en el cilindro. Los motores de arranque son impulsados por electricidad o aire.


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Sistema de arranque elctrico

Un sistema de arranque elctrico tiene:

1. Bateras 2. Motor de Arranque con interruptor de

Solenoide 3. Interruptor del Motor de Arranque 4. Conexiones y Cables

Como funciona un sistema de arranque elctrico Cuando la llave del interruptor de arranque est en la posicin de encendido, la batera suministra energa elctrica a los componentes en el sistema de arranque. El motor de arranque convierte la energa elctrica en energa mecnica. Tambin puede haber un interruptor principal, que desconecta las bateras, o un interruptor en neutral, que impide el cierre de los circuitos de arranque cuando la transmisin esta en una marcha.


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Sistema de Arranque Neumtico

Un sistema de arranque neumtico consta de:

1. Tanque de Aire 2. Vlvula de Pulsador 3. Vlvula de Rel 4. Motor de Giro 5. Pin

Como funciona un sistema de arranque neumtico Un sistema de arranque neumtico usa aire comprimido para hacer funcionar el motor de giro. Tiene una velocidad de arranque mayor que los sistemas de arranque elctricos. Los sistemas neumticos son comunes en los camiones de transporte por carretera. La desventaja de un sistema neumtico es que solo se dispone de uno o dos intentos antes de agotar el suministro de aire.


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Tanque de aire

El tanque aire contiene el aire comprimido. Las vlvulas de control o de rel se abren y se cierran, dejando pasar el aire al motor de arranque.

Vlvula de pulsador

Hay una vlvula de pulsador que inicia el flujo de aire al diafragma de la vlvula de rel.

Vlvula de rel

La vlvula de rel se abre, enviando aire del tanque de aire al motor de arranque.


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Motor de arranque

El aire comprimido entra en el motor de arranque hacindolo girar.

Pin

El aire tambin se dirige a un servo, que engrana el pin con la corona, hacindola girar.


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Referencias: Multimedia Information Manager (MIM) Caterpillar Basics Fundamentos de Motores Diesel Realizado Por: Christian Campusano Olmos Ingeniero en Maquinaria Pesada Antofagasta Chile Fono: (+56) 82946756 Email: [email protected] http://christiancampusano.jimdo.com


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