mecanica automotriz - motores de combustion interna
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MOTORES DE COMBUSTION INTERNA IAUTOR: Ing. Jim Palomares Anselmo.Foto Cartula: Jaime Oscco Paredes
Oficina de Derechos del Autor.INDECOPI.Partida Registral N 00268 - 2007
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INTRODUCCIONLos Motores de Combustin Interna (M.C.I.),
generan aproximadamente el 85% de la energaproducida en el mundo. Con la experiencia de diez aos
como docente en un Instituto Superior Tecnolgico
Pblico me he visto en la necesidad de editar este libro
como complemento terico y prctico de la asignaturaMotores de Combustin Interna I.
Se parte mencionando los sistemas del vehculo
con sus respectivos mecanismos y circuitos.Posteriormente recorriendo varios captulos de
importancia llegamos al noveno donde se desarrolla una
prctica de especificaciones genricas y se propone una
gua de prctica para que el estudiante pueda llenar losdatos que tome al momento de realizar las
especificaciones del motor. Debido a las normas
ecolgicas introducimos el captulo diez y once para que
tanto el dueo del vehculo como el mecnico seaconsciente de realizar un buen trabajo de
mantenimiento preventivo y correctivo del motor.
EL AUTOR.
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CAPITULO IEL MOTOR
PRUEBA DE COMPRESION
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SISTEMAS DEL VEHICULO AUTOMOTRIZ
1.- Sistema de Suspensin2.- Sistema de Direccin3.- Sistema de Frenos4.- Sistema de Transmisin:
4.1. Mecanismo de Embrague4.2. Mecanismo de Caja o Transeje4.3. Mecanismo del Eje Cardam4.4. Mecanismo del Diferencial4.5. Mecanismo de Palieres y Semiejes
5.- Sistema Elctrico:5.1. Circuito de Carga5.2. Circuito de Arranque5.3. Circuito de Encendido5.4. Circuito de Luces
5.5. Circuito de Accesorios (radio, trico, etc)6.- Motor:6.1. Sistema de Alimentacin
En gasolinao Carburadoro
Fuel Inyection
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En petrleoo
Inyectoreso Bomba Inyector
6.2. Sistema de Lubricacin6.3. Sistema de Refrigeracin6.4. Sistema de Sincronizacin o Valvular
6.5. Sistema de Escape6.6. Sistema de Ventilacin del Crter
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EL MOTOR
Es el conjunto de mecanismos quetransforma una determinada energa en energamecnica.
CLASES1.- MOTOR ELECTRICO: es aquel que transformala energa elctrica en energa mecnica, ejemplo:el arrancador, el ventilador, la licuadora, el taladro,el esmeril, etc.
2.- MOTOR TERMICO: es aquel que transforma laenerga trmica (proporcionada por la combustin)en energa mecnica, ejemplos: motores deautomviles, grupos electrgenos, etc.
2.1. MOTOR DE COMBUSTION EXTERNA:
en este motor la combustin se realiza enuna cmara aparte, luego comunica el calorhacia la parte interna para el desplazamientode los pistones, ejemplo: motor delocomotoras y barcos a vapor.
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2.2. MOTOR DE COMBUSTION INTERNA:
es el mecanismo o conjunto de mecanismosy sistemas completamente sincronizadospara que la combustin se realice dentro delmotor de esta manera se transforma laenerga trmica en mecnica.
CLASIFICACION DE LOS MOTORES DE
COMBUSTION INTERNA
1.- DE ACUERDO AL COMBUSTIBLE QUE
EMPLEA:1.1. Motor Gasolinero1.2. Motor Petrolero1.3. Motor a Gas1.4. Motor a Alcohol
1.5. Motor a Hidrgeno.
2.- DE ACUERDO A SU CICLO DE TRABAJO:2.1. Motor de dos tiempos.2.2. Motor de cuatro tiempos.
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3.- DE ACUERDO AL MOVIMIENTO DEL
PISTON:3.1. Motor Alternativo3.2. Motor Rotativo
4.- DE ACUERDO AL NUMERO DE
CILINDROS:4.1. Motor Monocilindro4.2. Motor Policilindro
5.- DE ACUERDO A LA DISPOSICION DE LOSCILINDROS:5.1. Motor en Lnea5.2. Motor en V5.3. Motor con cilindros opuestos5.4. Motor Radial
6.- DE ACUERDO A LA UBICACIN DEL EJEDE LEVAS:6.1. Con eje de Levas en el Bloque6.2. Con eje de Levas en la Culata.
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7.- DE ACUERDO AL SISTEMA DE
REFRIGERACION:7.1. Refrigeracin con agua7.2. Refrigeracin con aire
8.- DE ACUERDO A SU SISTEMA DE
ASPIRACION:8.2. De Aspiracin Natural8.3. De Aspiracin Forzada (con turbo)
9.- DE ACUERDO A SU POSICION EN ELVEHICULO:9.3. Motor Longitudinal9.4. Motor Transversal
10.- DE ACUERDO A LA UBICACIN EN ELVEHICULO:10.1. Motor en la parte delantera10.2. Motor en la parte trasera
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11.- DE ACUERDO AL CIRCUITO DE
ENCENDIDO:11.1. Sistema Convencional11.2. Sistema Electrnico
12.- DE ACUERDO AL SISTEMA DE
ALIMENTACION:12.1. Gasolinero:
Carburador
Fuel Inyection12.2. Petrolero:
Inyectores Bomba Inyector
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PSI).
Bomba de Inyeccin Lineal
700 800 ATM (10290
11760 PSI)Bomba Inyector 1000 1500
ATM. (14700 22050 PSI).
Presin de Apertura delInyector 80 250 ATM. (1176
3675 PSI).
Compresin en el E.CH.
(encendido por chispa)
es de 11 12.3 ATM.
(160 180 PSI)llegando en la explosin
a 1000C.
En la compresin el aire se
reduce hasta una veinte ava
parte de su volumen original.
En la compresin la
mezcla es reducida
hasta una novena parte
de su volumen original.
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DIAGNOSTICO EN BASE AL RESULTADO DE LA
PRUEBA DE COMPRESION
PRUEBA DE COMPRESION EN SECO
1.- Si las lecturas que arrojan los cilindros es mayor que
las especificadas por el fabricante, esto indicara que la
cmara de combustin contiene gran cantidad decarbn (cmara de combustin reducida).
2.- Si la diferencia de lecturas entre el cilindro que arroja
mayor compresin y el cilindro que arroja menor
compresin es ms de:o 25 PSI para motores a gasolina.o 15% para motores a petrleo.
Se debe proceder a realizar la prueba de
compresin con aceite.En el caso del motor a petrleo no se realiza la
prueba de compresin con aceite por ser muyalta su compresin.
Si la diferencia en ambos casos es menor seprocede al afinamiento.
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3.- Si la lectura es baja en dos cilindros vecinos se debe:o Empaquetadura quemada debido aun ajuste
incorrecto del torque o a un incorrecto orden de
ajuste del torque.o Culata torcida.
4.- Si el instrumento no indica lectura se debe:o Vlvulas mal calibradas.o Vlvulas pegadas a sus guas, quedando
abiertas.o Vlvulas quemadas o torcidas.o Vlvulas del compresmetro en mal estado.
PRUEBA DE COMPRESION CON ACEITE
1.- Si la lectura de compresin con aceite que arroja uncilindro es mucho mayor en 5 PSI con respecto a la
lectura de compresin en seco del mismo cilindro,
entonces el problema es cilindro o anillos.Tomar la medida de CONICIDAD y
OVALIZACION en los cilindros para ver si requiere
rectificado de cilindros o si se requiere cambio de anillos.
2.- Si la diferencia de lectura de compresin con aceitede un cilindro con respecto a la lectura de compresin
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en seco del mismo cilindro es menor o igual que 5 PSI,entonces el problema es vlvula.
o Vlvulas mal calibradas.o Vlvulas quemadas o torcidas.o Vlvulas pegadas en sus guas.
3.- Si la lectura sigue siendo baja en dos cilindros
vecinos el problema es la empaquetadura.
NOTA: En el tem 2 de la prueba de compresin enseco, si es ms del 15% la diferencia de lecturas entre elcilindro de mayor compresin y el cilindro de menor
compresin para motores a petrleo se deduce de
inmediato que el problema es el cilindro o los anillos.
Tomar la medida de CONICIDAD y OVALIZACION enlos cilindros.
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CAPITULO IICICLO TERMODINAMICOS DE
LOS MOTORES DECOMBUSTION INTERNA
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A D M I S I O N
C O M P R E S I O N
E X P L O S I O N
E S C A P E
B I E L A
C I G U E A L
P I S T O N
M U L T I P L E D E
A D M I S I O N
B U J I A
V A L V U L A D E
A D M I S I O N
M U L T I P L E
D E
E S C A P E
V A L V U L A
D E E S C A P E
C I C L O
D
E C U A T R O
T
I E M P O S
- M O T O R O T T O
A D M I S I O N
C O M P R E S I O N
E X P L O S I O N
E S C A P E
B I E L A
C I G U E A L
P I S T O N
M U L T I P L E D E
A D M I S I O N
B U J I A
V A L V U L A D E
A D M I S I O N
M U L T I P L E
D E
E S C A P E
V A L V U L A
D E E S C A P E
C I C L O
D
E C U A T R O
T
I E M P O S
- M O T O R O T T O
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CICLO OTTO
Es el ciclo Terico de los motores de CombustinInterna denominados:
Motores de explosin. De ciclo Otto.
De encendido por chispa.
De combustin a volumen constante.
P.M.S. P.M. I.
P
V
0 1
2
3
4
P.M.S.
P
V
0 1
2
3
4
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Si en este esquema, el proceso 0 1 (linea), querepresenta el tiempo de admisin, lo interceptamos
horizontalmente con el eje (P) que representa la presin,
veremos que no hay variaciones de valores ni para
arriba ni para abajo con respecto al eje (P) de la presin,por lo que se dice que el proceso 0 1 es a presin
constante.
El proceso 2 3, que representa la combustinque en los motores gasolineros se conoce comoexplosin, lo interceptamos verticalmente con el eje (V)
que representa el volumen, veremos que no hay
variacin de valores ni para la izquierda ni para la
derecha con respecto al eje (V) de volumen, por lo quese dice que el proceso 2 3 es a volumen constante.
De aqu se deduce que la explosin se realiza a
volumen constante.
En el proceso 2 3, la combustin se encuentra
a volumen constante (mezcla sin variar volumen) yteniendo en cuenta que la manivela tiene velocidad
angular constante ( ), este proceso debe efectuarse en
un tiempo nulo.
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Notas:
Por lo general Combustin y expansin que
comprenden los dos procesos termodinmicos
de 2-3 y 3-4 se considera en un solo tiempo, el
III. El proceso de 4-1 representa un enfriamiento de
la mezcla a volumen constante.
Pist
n
Vlvula
Abierta
Descripcin Denomin
acin
Proceso
Termo.
Tiem
po
Revol.Cige
alPMS-PMI
V.A Se admite lamezcla de aire-
combustible
Admisin 0-1 I
PMI-PMS
- Eldesplazamiento
del pistncomprime la
mezcla
Compresin
1-2 II 1
PMS - El combustiblese quema
instantneamente (explota)
Combustin o
Explosin
2-3 - -
PMS-PMI
- Los gases seexpanden
Expansin.
3-4 III 1
PMI-PMS
V.E. Se expulsan losgases al exterior.
Escape 1-0 IV 2
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CICLO DIESEL
Es el ciclo ideal o terico de los motores decombustin interna denominados:
De encendido por comprensin. Motores Diesel.
Combustin a presin constante.
P.M.S. P.M. I.
P
V
0 1
4
P.M.S.
P
V
0 1
2
4
3
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Al igual que en el esquema anterior, si al proceso(0 1) que representa el tiempo de admisin, lo
interceptamos horizontalmente con el eje (P) que
representa la Presin, veremos que no hay variaciones
de valores ni para arriba ni para abajo con respecto aleje (P) de la Presin, por lo que se dice que el proceso
0 1 es a presin constante.
El proceso 2 3 que representa la combustin,lo interceptamos horizontalmente con el eje (P) querepresenta la Presin, veremos que no hay variaciones
ni para arriba ni para abajo con respecto al eje (P) de la
Presin, por lo que se dice que el proceso 2 3 de la
combustin es a Presin constante.
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Notas
Los procesos Termodinmicos de 2-3 y 3-4 seconsideran en el III tiempo.
El proceso de 4-1 representa un enfriamiento avolumen constante.
La temperatura en 3 es la temperatura mxima
dentro del proceso de combustin a presin
constante P2 = P3 y sucede cuando el mbolo
alcanza la posicin P.C. (Punto de corte o cierre delinyector)
Pistn VlvulaAbierta DenominacinProcesoTermo.
Tiempo
RevolucinCigeal
PMS PMI V.A. Admisin 0 1 I PMI PMS --- Compresin 1 2 II 1
PMShastaantes
del PMI
--- Combustin 2 3 --- --
Despusdel PMShasta el
PMI
--- Expansion 3 - 4 III 1
PMI -PMS V.E. Escape 1 - 0 IV 2
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TABLA DE TEMPERATURAS Y PRESIONES DEL MOTORDIESEL Y OTTO.
Motor Diesel (E.C) Motor aCarburador4 Tiempos
Sin sobrealim.
Con sobrealim.
4 tiemposPresin al final deadmisin (psi) 11.6 -
13.06
(0.9 ...0.96)X PC
PC. 29.01 PSI
11.6 -13.06
Temperatura al finalde admisin C 37 77 47 127 47 107Presin al final decompresin (psi)
507.74 797.88
hasta1160.56
130.56 -217.60
Temperatura al finalde la comp. C 427 - 627 > 727 277 477
Presin mxima en lacombustin (psi)
725.35 -1305.63
362.67 725.35
Temperatura mximaen la combustin C
1627 1927 2227 2427
Presin al final de laexpansin (psi)
29.014 58.028 50.77
Temperatura al finalde la expansin C 727 977 927 1227
Presin al final delescape (psi)
15.23 18.13
108.80 137.81
14.79 17.40
Temperatura al finaldel escape C 327 - 627 327 627 627 - 727
Nota:
1 ATM = 760 mm. Hg = 14.7 PSI = 29.9 pulg. Hg =10.33 m. H20 = 101.33 KPa
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PRESIONES MAXIMAS EN LA BOMBA DE
INYECCION
1.- Bomba de Inyeccin rotativa : 7350 8820 PSI
2.- Bomba de Inyeccin lineal : 10290 11760 PSI3.- Bomba de Inyector : 14700 22050 PSI
4.- Presin de apertura de Inyector : 1176 3675 PSI
VOLMENES EN LA COMPRENSIN
1.- Diesel: En la comprensin el aire se reduce hastauna veinteava parte de su volumen original.
2.- E. CH. En la compresin la mezcla es reducida hasta
una novena parte de su volumen original.
Nmero de Cetano
NC = 60 NO/2
NC = Nmero de Cetano.
NO = Nmero de Octano.
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EJERCICIOS
1.- Se toma la compresin a un cilindro de unvehculo automotriz de motor Otto y da como resultado
P2 = 170 PSI (11.72 bar) (P2: Presin al final de la
carrera de compresin). La relacin de compresin r ces de 8 y el calor con que el pistn llega al P.M.S.instantneamente en el proceso de combustin ( 2 3 ),
es de 2Q3 = 1650K Kg.
KJ . Hallar la mxima
temperatura (T3) al final de la explosin y la mximapresin (P3) al final de la explosin, del ciclo Otto.
SOLUCION
P.M.S. P.M. I.
P
V
0 1
2
3
4
P.M.S.
P
V
0 1
2
3
4
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DATOS
P2 = 170 PSI = 11.72 bar Segn grfico, P2 es lapresin al final de la carrera de compresin.
T1 = 15C = 15 + 273 = 288K Segn grfico, T1 es la
temperatura al final de la carrera de admisin o inicio de
la carrera de compresin.
r c = 21
VV = 8 Segn grfico V1: volumen al final de la
carrera de admisin o inicio de la carrera de
compresin. Segn grfico V2: volumen al final de la
carrera de compresin o inicio del proceso de explosin.
2Q3 = 1650 K Kg.KJ (KJ = KiloJoule) Calor con que el
pistn llega al Punto Muerto Superior en formainstantnea en el proceso de explosin ( 2 3 ).
T3: Temperatura pedida al final del proceso de la
explosin.P3: Presin pedida al final del proceso de la explosin.
CALCULO DE T3
Cuando el proceso es a entropa constante (disipacin
de calor) se cumple:
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1
2
TT = (
2
1
VV ) 1-K K: Coeficiente politrpico
K = 1.4
K 288
2T = ( 8 ) 1.4 1 = ( 8 ) 0.4
T2 = 288 K x 2.30
T2 = 662.4 K
T2 = 662.4 273 = 389.4CEn el proceso de explosin ( 2 3 ), llamada tambin de
combustin al llegar el pistn al Punto Muerto Superior
en forma instantnea debe transferir calor hasta
alcanzar la temperatura T 3 ( no confundir con el Poder
Calorfico de la gasolina), se tiene como frmula:
2Q3 = Cv (T3 T2)Cv: Coeficiente a volumen constante
Cv = 0.717K Kg.
KJ
Reemplazando valores:
1650K Kg.
KJ = 0.717K Kg.
KJ (T3 662.4 K)
2301.1 = T3 662.4 K
T3 = 2964K
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T3 = 2964 273 = 2691 CEn los motores Otto la mxima temperatura del proceso
de explosin es aproximadamente 2700 C.
CALCULO DE P3
Por la Ley General de los Gases en el proceso deexplosin ( 2 3 )
3
33
T
VP
= 222
T
VP
Como en este proceso el volumen es constante V 3 = V2,entonces la ecuacin queda:
3
3
TP =
2
2
TP
K29643P =
K 662.411.72bar
P3 = 52.4 barP3 = 52.4 x 14.7 = 770.3 PSI
-
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2.- Se toma la compresin a un cilindro de unvehculo automotriz de motor Diesel y da como
resultado P2 = 420 PSI (28.95 bar) (P2: Presin al final
de la carrera de compresin), y una temperatura al final
de admisin T1 = 17 C. La relacin de compresin esde 18 y una relacin de aire combustible de 15, siendo
el Poder calorfico del combustible de 40 000 Kg.KJ
.
Encontrar la temperatura en 2, 3 y 4?SOLUCION
P.M.S. P.M. I.
P
V
0 1
4
P.M.S.
P
V
0 1
2
4
3
-
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DATOS
P2 = 420 PSI = 28.95 bar Segn grfico, P2 es lapresin al final de la carrera de compresin.
T1 = 17C = 17 + 273 = 290 K Segn grfico, T1 es la
temperatura al final de la carrera de admisin o inicio de
la carrera de compresin.
r c = 21
VV = 18 Segn grfico V1: volumen al final de la
carrera de admisin o inicio de la carrera de
compresin. Segn grfico V2: volumen al final de la
carrera de compresin o inicio del proceso de explosin.
r a/c = 15 Relacin aire combustible. Quince partesde aire por una parte de combustible Diesel.
P.C. = 40 000Kg.KJ Poder Calorfico, es la energa
producida por el combustible para deslizar el pistn
hacia el Punto Muerto Inferior y producir el movimiento
de la volante. Mueve el motor.DESARROLLO
Se sabe:
r c =2V
V1 = 18
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T1 = 17C = 17 + 273 = 290 K
CALCULO DE T2 Se sabe que en un proceso a entropa constante
(disipacin de calor), se cumple:
1
2
TT = (
2
1
VV ) 1-K K: Coeficiente politrpico
K = 1.4
K 290
2T = ( 18 ) 1.4 1 = ( 18 ) 0.4
K 290
2T = 3.18
T2 = 290 K x 3.18
T2 = 922.2 KCALCULO DE T3
Se cumple la siguiente frmula:
r c/a x P.C. = Cp (T3 T2) . ( I ) r c/a: relacin combustible aire.Cp: Coeficiente a presin constante cuyo valor es
1.0035K Kg.
KJ
Se tiene: r a/c = 15
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r c/a =151
Reemplazando datos en la frmula ( I ):
151 x 40 000
Kg.KJ = 1.0035
K Kg.KJ ( T3 922.2)
2657.4 = T3 922.2 K
T3 = 3579.6 KCALCULO DE T4
Por la Ley General de los Gases en el proceso de
combustin ( 2 3 )
2
22
T
VP =
3
33
T
VP
Como en este proceso la presin es constante P 3 = P2,entonces la ecuacin queda:
2
2
TV =
3
3
TV
2
3
TT =
2
3
VV
K2.922
K 3579.6 =2
3
VV
2
3
VV = 3.88 .. ( II )
De:
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r c =2V
V1 = 18 entonces V2 =18
1V . ( III )
( III ) en ( II ):
3.88 = 181
3
VV
1
3
VV =
18
3.88 entonces1
3
VV = 0.22 .. ( IV )
Se sabe por relacin:
3
4
TT = (
1
3
VV ) 1-K .. ( V )
( IV ) en ( V ):
K 3579.6
4T = ( 0.22 ) 0.4
T4 = 0.55 x 3579.6 KT4 = 1968.8 K
Nota: Las dos tablas de los ciclos tericos Otto y Diesel
de este captulo han sido extrados del libroTermodinmica Aplicada de Jaime Postigo y Juan
Cruz
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CAPITULO III COMBUSTION
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INTRODUCCION A LA COMBUSTIN
El proceso de la combustin que se desarrolla
en los motores de combustin interna (M.C.I.) es unproceso fsico-qumico completo, sin embargo la
potencia del motor, el rendimiento econmico
(consumo) se ven afectados por la regularidad deldesprendimiento del calor y el cambio de presin y
temperatura dentro del cilindro afectado por dicho
desprendimiento.
Cx Hy + (O2 + 3.76 N2) CO2 + H2O + N2 + NOx +
SOx + Q
Si Temp. >= 2700C, posee entonces
combustin anormal (incompleta).
Origina: mala detonacin, pre-encendido, post-
encendido, autoencendido.Durante la combustin, cuando una parte de la
mezcla de aire combustible no se ha quemado, esta
queda sometida a presiones y temperaturas
extremadamente altas como consecuencia de la fuerzaexpansiva de los gases de la parte que ya se ha
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quemado, y bajo tales condiciones se produce otraexplosin en el resto de la mezcla, este efecto es
conocido post-encendido . Esta explosin provoca un
sonido agudo y metlico (cascabeleo), tiene como
consecuencias principales: perdida de potencia y
sobrecalentamiento del motor. Si este efecto semantiene durante largo tiempo y bajo condiciones
extremas, puede llegar incluso a perforar los pistones.Cuando los depsitos de carbono que se forman
en el interior de la cmara de combustin permanecen
incandescentes, parte de la mezcla aire combustible
entra en combustin antes de que prenda la chispa de
la buja, este efecto es conocido como preignicin o pre-encendido y tambin provoca ruidos caractersticos.
Ambos casos el post-encendido y el pre-encendido se le denominan tambin autoencendido.
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Lograr que se cumpla con la cilindrada sealograr que ingrese una adecuada cantidad de mezcla.
COMBUSTION
Los siguientes conceptos son extrados del libro
Termodinmica Aplicada, de Jaime Postigo y Juan
Cruz:
Combustin consiste en quemar un combustible
con el oxigeno del aire.
Tipos de combustin:
Combustin completa: es aquella en quetodos los elementos oxidables del combustible se oxidan
(se combinan con el oxigeno) completamente, esto es el
C se oxida hasta CO 2 y el H hasta H2O.
Ej. : la ecuacin completa de la gasolina es:
C8 H18 + 12.5 (O2 + 3.76 N2) 8CO2 + 9H2O + 47
N2 ........... (B)
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Hidrocarburo : C8 H18 (gasolina) Aire Atmosfrico : O2 + 3.76 N2
Combustin ideal : es aquella combustincompleta (los elementos del hidrocarburo se oxidan
completamente) en la que el oxigeno suministrado es el
mnimo indispensable.
Ej. : la ecuacin de combustin ideal del gas
propano
C3 H8 + 5 [O2 + 3.76 N2] 3 CO2 + 4 H2O +18.8 N2 ......... ( )
Hidrocarburo : C3 H8 (propano) Aire atmosfrico : 5 [O2 + 3.76 N2]
En este caso se suministra solamente 5
molculas de O2 (mnimo indispensable), en lacombustin completa (anterior), haba 12,5 molculas
de O2.
Combustin incompleta (real): es aquellacuando el O2 no oxida totalmente a los elementos del
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hidrocarburo, luego en los productos pueden existir
combustibles como CO o combustible vivo
Ej. : la siguiente es una ecuacin de combustin
incompleta de un Hidrocarburo genrico:
Cx Hy + b (O2 + 3.76 N2) m CO2 + n H2O + q
O2 + r CO + p N2 + otros productos.
Hidrocarburo genrico : Cx Hy
Aire atmosfrico : b (O2 + 3.76 N2)
Aparecen en los productos : q O2 + r CO + otros
Nota: Es importante que la combustin seacompleta porque:
Si aparece en los productos de la combustin el
CO se producir la carbonilla y por consiguiente
el pre encendido. Si aparece en los productos de la combustin el
O2, producir oxidacin en el mltiple de escape
y tubo de escape.
Si aparecen otros productos son materia deestudio en el captulo de toxicidad de los M.C.I.
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Cuando un Kmol de C reacciona totalmentehacia CO2, libera 3.5 veces ms energa cuando
el Kmol de C reacciona totalmente hacia CO.
La accin del CO sobre el organismo humano se
manifiesta en las perturbaciones funcionales delsistema nervioso central, dolores de cabeza,
enflaquecimiento, sensaciones dolorosas en el
corazn, nuseas y vmitos, consecuencias dela subalimentacin de oxigeno. Esto ocurre porque el CO altera la composicin de la sangre,
reduce la formacin de la hemoglobina, entrando
en reaccin con esta, y perturba el proceso de
oxigenacin del organismo (la absorcin de COen la sangre es 240 veces mas que la del
oxigeno).
Con concentraciones de CO en el aire
superiores a 0.01... 0.02% (por volumen) se
observan sntomas de intoxicacin y, cuandollega a 0.2... 0.25% viene el desmayo en unos 25
a 30 minutos. El lmite mximo de concentracin
de CO en el aire es de 1mg/m 3.
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CAPITULO IV CILINDRADA
RELACION DE COMPRESION
PAR MOTOR POTENCIA
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CILINDRADA DE UN MOTOR
Se entiende por cilindrada de un motor alvolumen de mezcla de aire gasolina que ingresa a los
cilindros del motor en el tiempo de admisin.
Cuando se dice que un motor de 4 cilindros tiene
una cilindrada de 1,6 litros, es decir de 1 600
centmetros cbicos, quiere decir que en cada uno delos cilindros puede ingresar 400 centmetros cbicos de
mezcla en el tiempo de admisin.
Para calcular la cilindrada de un motor se emplea
la siguiente frmula:
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Ct = A x C x N
Ct: cilindrada total del motor.
A: rea del cilindro.
C: carrera del pistn.N: nmero de cilindros.
EJEMPLOS:Cul es la cilindrada de un motor de 4 cilindros
que tiene 8,79 cm. de dimetro del cilindro y el pistn
hace un recorrido de 8,24 cm.?
SOLUCION
Ct = A x C x NC = 8,24 cm.
N = 4
4xd
A =4
79,81416,3 x = 60,68 cm2
Ct = 60,68 cm2 x 8,24 cm x 4
Ct = 2 000 cm3 = 2 litros.
Cul es la cilindrada de un motor de 4 cilindros
que tiene 9,31 cm. de dimetro del cilindro y el pistn
hace un recorrido de 9,18 cm.?
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SOLUCIONCt = A x C x N
C = 9,18 cm.
N = 4
4xd
A =4
31,91416,3 x = 68,08 cm2
Ct = 68,08 cm2 x 9,18 cm x 4
Ct = 2 500 cm3 = 2,5 litros.
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RELACION DE COMPRESION
Es la relacin que existe entre el volumen queocupa la mezcla de gasolina y aire que ha ingresado en
el cilindro en el tiempo de admisin cuando el pistn
est en el P.M.I. y el volumen en que ha quedado
reducida al terminar el tiempo de compresin cuando el
pistn est en el P.M.S.
Vcc
Vcc VcRc
Rc: relacin de compresin.Vc: volumen del cilindro (cilindrada unitaria).
Vcc: volumen de la cmara de combustin.
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EJEMPLO:Cul es la relacin de compresin de un motor
que tiene cilindros de 9,5 cm de dimetro y los pistones
realizan una carrera de 9 cm. y la cmara de
combustin tiene un volumen de 82 cm3?SOLUCION
DATOS:
D = 9,5 cm.C = 9 cm.Vcc = 82 cm3
4xd
A =4
5,91416,3 x = 70,88 cm2
Vc = A x CC: carrera
Vc = 70,88 cm2 x 9 cm. = 637,9 cm3
VccVcc Vc
Rc
cm82cm82 cm637,9
Rc
Rc = 8,77
Relacin de compresin: 8,77 veces a una.
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PAR MOTOR TORQUE
El torque depende de la fuerza que logran losgases en el tiempo de expansin.
El torque mximo se consigue cuando el llenado
de los cilindros es mximo, lo que equivale a quemar
mayor cantidad de combustible para expandir mejor los
gases y por ende desplazar con mayor fuerza lospistones.
El torque tambin depende del largo del brazo
del cigeal, por ejemplo en los motores de mayortamao, estos estn diseados con los brazos del
cigeal ms largo lo que ocasiona mayor torque.El torque del motor se mide en el extremo del
cigeal al lado de la volante. Se instala un embraguede friccin sujetando un extremo del cigueal al lado de
la volante y el otro extremo conectado a una bscula.
Se aprieta el embrague de friccin de 0,6 m. delargo (radio) y marca una fuerza sobre la bscula,
obteniendo de esta manera un torque a una
determinada RPM (Revoluciones Por Minuto)
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T = F x rT: torque del motor en kg m.
F: fuerza medida en la bscula.
r: radio del embrague desde la volante a la bscula.
De la figura se tiene:F = 91 kg.
r = 0,6 m.
T = F x r = 91 kg x 0,6 m = 54,6 kg m.
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Si para este caso el motor trabaja a 2000 RPM yapretamos el embrague de friccin de modo que el
motor con el acelerador a fondo casi se detenga,
podemos decir que el torque de 54,6 kg m, es el
torque mximo a 2000 RPM.
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POTENCIA
Es el torque y la velocidad a la vez, serepresenta por la frmula siguiente:
P = T x
P: potencia del motor en HP (Hourse Power).T: torque del motor en kg m.
: velocidad angular de la volante (RPM).
En los vehculos pesados como son los mnibus
y camiones lo que interesa es el torque, para lo cual el
brazo del cigeal y dems dimensiones del motor son
mayores. Para vehculos livianos como los vehculos defrmula 1, lo que interesa es la velocidad (RPM).
Esto significa que los vehculos pesados y los
livianos pueden tener la misma potencia, as por
ejemplo tomando la frmula:
727,7RPMxT P
P: potencia del motor en HP.
T: torque del motor en kg m.
RPM: Revoluciones Por Minuto.
727,7: constante de conversin.
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Tenemos para el vehculo liviano Ferrari 575 MManarello con un torque mximo: Tmx. = 60 kg m,
una cilindrada de 5,8 litros, 12 cilindros en V, derivado
de la frmula 1 y tomando dentro del rango una
velocidad de 6246 RPM, calculamos la potenciamxima:
727,7RPM6246xm-kg60
727,7RPMxT
P
P = 515 HP.
Tenemos para el vehculo pesado camin Volvo
FH12 con un torque mximo: Tmx. = 225 kg m, una
cilindrada 12 litros, 6 cilindros y tomando dentro delrango una velocidad de 1468 RPM, calculamos la
potencia mxima:
727,7RPM1468xm-kg225
727,7RPMxT
P
P = 454 HP.
Podemos comprobar que para el vehculo liviano
Ferrari que posee una potencia casi similar al vehculopesado Volvo FH12, tiene un torque mximo pequeo y
una velocidad sumamente alta, lo contrario ocurre con el
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motor volvo FH12 que posee un torque mximo alto yuna velocidad baja.
Para los cambios de motores en un determinado
automvil no solo se debe considerar la cilindrada sino
tambin el torque y la velocidad.De los siguientes datos:
Camin Volvo FH12
D12D380 D12D420Potencia (HP RPM) 375(1450 1800) 415(1500 1800)Torque (Kgm-RPM) 189(1050-1450) 204(1050-1480)
Cilindrada cm3 12 100 12 100
Dimetro del cil. cm 13,1 13,1
Carrera del pistn. cm 15,0 15,0
Comprobar aproximadamente la potencia y la
cilindrada de los modelos D12D380 y D12D420. Tomar
una adecuada velocidad del rango de velocidades del
torque.SOLUCIN
Para el modelo D12D380 tenemos:
Tmx. = 189 kg mDel rango de velocidades del torque tomamos
1444 RPM.
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Lc = 2 x r = 3.1416
r = 0,6 m
Lc = 2 x 3,1416 x 0,6 m.
Lc = 3,77 m.Tc = Lc x F
Tc = 3,77 m. x 91 kg.
Tc = 343 kg m.P = 343 kg m x 2000 RPM
P = 686 000.min
m-kg
Se sabe: 1 HP = 4,572.min
m-kg
P = 686 000.min
m-kg x.m)/min-(kg4572
HP1
P = 150 HP
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CAPITULO V
ANALISIS DE LATEMPERATURA DELMOTOR
FUNCIONES DELLUBRICANTE
ADITIVOS
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ANALISIS DE LA TEMPERATURA DEL MOTOR
Los procesos de compresin y de expansindentro del cilindro son procesos con intercambio de
calor hacia el medio exterior; esto obliga a contar con un
sistema de refrigeracin que permita mantener latemperatura del motor dentro de lmites en los cuales el
aceite lubricante tenga una viscosidad adecuada.Se sabe;
La viscosidad del aceite es elevada (ms espeso) si
la temperatura del motor es baja. La viscosidad del aceite es baja (ms delgado) si la
temperatura del motor es alta.
Si el motor trabaja muy fro o muy caliente la
combustin por lo general ser incompleta.
ANALISIS DE LA TEMPERATURA DEL MOTOR DE
ACUERDO A LA COMBUSTION (COMBUSTIBLE)
Si el motor TRABAJA POR DEBAJO DE LA
TEMPERATURA NORMAL DE FUNCIONAMIENTO
(fro) se producir acumulacin de agua en el crter
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debido al pase del combustible vivo sin combustionar alcrter, con peligro a corroer las piezas debido a la
combustin incompleta.
Si el motor TRABAJA POR ENCIMA DE LA
TEMPERATURA NORMAL DE FUNCIONAMIENTO(muy caliente) se producir el fenmeno de disociacin
que consiste:
El CO2 se disocia en CO + O 2 qEl H2O se disocia en H 2 + O2 q.Por lo general en ambos estados, motor fro o
muy caliente la combustin incompleta ser:
CxHy + b (O2 + 3.76N2) CO2 + H2O + O2 +CO + N2
Hidrocarburo genrico : CxHy
Aire atmosfrico : b (O2 + 3.76N2)
Productos resultantes de la combustin : CO 2 + H2O + O2 + CO + N2
En los productos resultantes de la combustinincompleta aparecen:
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El CO que producir la carbonilla. El O2 que producir oxidacin.
ANALISIS DE LA TEMPERATURA DEL MOTOR DE
ACUERDO A LA LUBRICACION
Segn Lastra Espinoza y otros (1991) en su libro
Experimentacin y Clculo de Motores de Combustin
Interna: Si el motor trabaja con temperaturas muy bajas
la viscosidad del aceite ser alta (mas espeso) y por lo
tanto no lubricar adecuadamente, aumentando lafriccin entre las piezas en movimiento generando
mayores prdidas mecnicas, haciendo que el motordesarrolle menor potencia y rendimiento (mayor
consumo).El funcionamiento del motor con temperaturas
muy altas tambin es perjudicial; por cuanto tambin
aumenta bruscamente la friccin entra las piezas debidoa la prdida de viscosidad del aceite (ms delgado),
muchas veces diluyndose (convirtindose en vapor de
agua), y aumentando tambin el estrechamiento del
juego entre las piezas. As por ejemplo si la temperaturadel motor sube demasiado, el juego entre la pared del
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cilindro y el pistn puede disminuir hasta hacerse cero, ysi ha esto agregamos que el aceite empeora su
viscosidad, entonces bajo estas condiciones lo ms
probable es que el pistn trate de agarrotarse.
ANALISIS DE LA TEMPERATURA DEL MOTOR DE
ACUERDO AL REFRIGERANTE
Segn Lastra Espinoza y otros (1991) en su libroExperimentacin y Clculo de Motores de Combustin
Interna:
El estado trmico del motor (principalmente delgrupo pistn cilindro), depende en gran medida de la
temperatura del lquido refrigerante y de la magnitud delcoeficiente de conductividad trmica de las paredes del
motor (chaquetas de agua), al lquido refrigerante.El rgimen ptimo de funcionamiento de los
sistemas de refrigeracin depende tambin de muchos
factores, como son: temperatura sobre el material delmotor, presin en el circuito de refrigeracin,
temperatura del lquido refrigerante, carcter del
movimiento del lquido refrigerante.
Esta demostrado que la temperatura del lquidorefrigerante dentro del motor depende del grado de
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forzamiento del motor (funcionamiento), as, para unnivel bajo de exigencia del motor (de carga), la
temperatura de las paredes de las chaquetas de agua,
que son baadas por el lquido refrigerante
generalmente es menor que la temperatura desaturacin del lquido. En esta fase, la conduccin del
calor de las paredes al lquido no va acompaada de
cambio de fase. Al aumentar la magnitud de forzamiento del
motor, hace que aumente la temperatura del lquido
refrigerante, el proceso se caracteriza porque la
temperatura de las paredes de las chaquetas de agua
es mayor que la temperatura de saturacin del lquidorefrigerante. En este caso el lquido refrigerante se
adhiere directamente a la superficie caliente, se calienta
y hierve, formando burbujas de vapor, que al ingresar al
ncleo fro del flujo (radiador), se condensa. En este
caso se produce un determinado cambio de fase(obviamente que no es visible), pero si crece
bruscamente la conductividad trmica.
Si se contina exigiendo al motor sufuncionamiento puede llevar a que todo el lquido
refrigerante adquiera la temperatura de saturacin.
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Durante este proceso prevalece la ebullicin, por lo queno es conveniente el funcionamiento del motor bajo
estas condiciones, ya que producira el
sobrecalentamiento y una probable fundicin de los
elementos del motor.Del total de la Energa Trmica que produce la
combustin de la mezcla en los cilindros, el motor solo
aprovecha aproximadamente una tercera parte paraconvertirla en energa mecnica (movimiento), otratercera parte sale por el tubo de escape y el resto
eliminado con el sistema de refrigeracin.
Si todos los elementos que forman el sistema de
refrigeracin operan en ptimas condiciones, latemperatura del lquido refrigerante se mantendr entre
los 70 y 90 centgrados.
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balancines, estn recibiendo constantemente lubricacincuando se encuentran en movimiento.
2.- REFRIGERAR
Durante el funcionamiento normal del motor,
fuentes de calor tales como: el calor de la combustindel combustible y el calor generado por la friccin,
tienden a provocar un recalentamiento. El aceitelubricante absorbe parte de ese calor y lo disipa alexterior a travs del crter del motor.
3.- SELLAR
El aceite al lubricar los cilindros forma unapelcula que impide el paso al crter de la mezcla de aire
combustible, productos de combustin y combustiblesno quemados.
4.- LIMPIAR
Todos los contaminantes que por diversosmotivos consiguen penetrar al motor del automvil y
terminan mezclndose con el aceite lubricante, que a su
vez debe conducirlos a los filtros donde son retenidos.
An as, las partculas de menores dimensiones
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consiguen atravesar los filtros y tienden ha aglomerarseformando lodos. De la misma forma, los residuos de la
combustin como holln, residuos carbonosos, etc.
tienden tambin ha aglutinarse especialmente en las
partes ms calientes del motor formando depsitoscarbonosos.
Para evitar la formacin de estos depsitos
carbonosos y de lodos los aceites lubricantes debenestar formulados con aditivos dispersantes detergentes, los que actan sobre estas partculas
contaminantes cuando estn en tamao microscpico,
evitando que ellas se aglomeren, y mantenindolas
finamente dispersas en el cuerpo mismo del aceite.Esta funcin, conocida como dispersante
detergencia, es de mxima importancia en los
lubricantes de motores, pues esos contaminantes
(carbn, resinas, lacas), pueden obstrur parcial o
totalmente los orificios del sistema de circulacin delaceite ocasionando pegaduras de anillos, etc.
Por este motivo, es lgico que un aceite que
posee estas propiedades se oscurezca mientras est enservicio, esto significa que esta cumpliendo con su
funcin de mantener en suspensin las partculas
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contaminantes, evitando que estas se depositen en lasuperficie del motor y por lo tanto manteniendo a este
interiormente limpio.
5.- PROTECCION CONTRA LA CORROSION Y
HERRUMBE
En la combustin de la gasolina y del petrleo
diesel, el azufre y otros compuestos que contienen danorigen a cidos altamente corrosivos. El aceite
lubricante debe neutralizar estos cidos, evitando que
ellos puedan corroer interiormente el motor.El aceite lubricante debe proteger tambin las
partes metlicas contra la herrumbe provocada por elagua o la humedad.
6.- PROTECCIN CONTRA EL DESGASTE
En determinadas bancadas, como por ejemplo
los de biela, la pelcula de aceite sufre peridicamente
grandes aumentos de presin. La propiedad deresistencia de pelcula del aceite debera ser capaz de
soportar estos aumentos de presin de modo de impedir
el contacto metlico directo entre el metal y la biela. De
igual forma, los mecanismos de busos estn sometidos
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a altas presiones que tienden a provocar su desgaste sies que el aceite no brinda una adecuada proteccin.
ADITIVOS
Son sustancias qumicas que adicionadas a los
aceites les confieren ciertas propiedades nuevas o le
refuerzan propiedades ya existentes.Es importante sealar que cada productor de
lubricantes tiene sus propias formulaciones y emplea
sus propios aditivos. Tiene las siguientes propiedades:
DISPERSANTES DETERGENTESSon sustancias qumicas adicionadas a los
aceites con la finalidad de mantener en suspensin yfinamente disperso el carbn formado por la combustin
de la gasolina o del petrleo diesel. Es debido a este
hecho que el aceite se oscurece despus de algn
tiempo de uso.
Otras sustancias tales como: productos de
oxidacin y otros contaminantes, son igualmente
mantenidos en suspensin en el aceite, asegurando as,
la limpieza interna del motor.
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ANTI OXIDANTES
Todos los aceites lubricantes minerales son
derivados del petrleo y constituidos por molculas dehidrocarburos, cuyos elementos principales son carbono
e hidrogeno.
Estas molculas en presencia de aire y porefecto de las altas temperaturas tienden a reaccionar
con el oxigeno, oxidndose y dando origen a productosnocivos como lodos, gomas y barnices (lacas), queadems de perjudicar la lubricacin aumentan la cidez
del aceite y pueden provocar corrosin a las partes
metlicas.
As, el aceite lubricante al efectuar su trabajo enel motor de combustin interna queda sometido a
condiciones que favorecen su oxidacin, pues como se
sabe, su agitacin a altas temperaturas en presencia de
oxigeno y metales contribuyen a provocar deterioro.
Para retardar este proceso se adicionan a los
lubricantes los aditivos anti oxidantes.
Al comenzar la oxidacin de las molculas del
aceite, stas adquieren la propiedad de acelerar la
oxidacin de sus propias molculas vecinas,provocando as una reaccin en cadena. Los anti
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oxidantes inhiben la accin de las molculas yaoxidadas, aumentando as el perodo de vida til de
aceite, pues evitan la formacin de productos
indeseables para la lubricacin.
ANTI HERRUMBE
Son agentes qumicos que evitan la accin de la
humedad sobre los metales ferrosos. Son usados paramotores de combustin interna, aceites para turbinas ysistemas hidrulicos.
ANTI ESPUMANTE
Los aceites lubricantes tienden a formarespumas cuando son agitados en presencia de aire. Las
burbujas entrampadas en el aceite tienden a reducir lacapacidad soportante de carga de la pelcula lubricante,
por este motivo, se agregan a los aceites los aditivos
anti espumantes.
EXTREMA PRESION
Cuando las superficies lubricadas son sometidas
a elevadas cargas, la pelcula de aceite se rompe, con
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lo cual se produce un contactote metal con metal y porlo tanto, un desgaste con generacin de calor.
Tal efecto se evita dosificando los aceites con
aditivos de extrema presin, los cuales son sustancias
que reaccionan con los metales, dando origen acompuestos que funcionan como lubricantes slidos.
Para la lubricacin de engranajes, y
especialmente para diferenciales de automviles, esesencial que los lubricantes contengan aditivos deextrema presin.
ANTI DESGASTE
Los aditivos anti desgaste son usados cuandolas condiciones de lubricacin son tales que existen un
acentuado desgaste abrasivo. Estos aditivos son
usados comnmente en aceites para motor de
combustin interna y sistemas hidrulicos.
ANTI CORROSIVOS
Los agentes corrosivos presentes en el aceite
provienen en general de su propia oxidacin, pero en el
caso de los motores proviene principalmente de loscidos formados en la combustin. Los aditivos
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anticorrosivos neutralizan tales cidos tomndolosinocuos y protegiendo as, de ese efecto, las superficies
metlicas, especialmente las aleaciones especiales de
los metales de bancada y de biela.
MEJORADORES DEL INDICE DE VISCOSIDAD
Los aditivos mejoradotes del ndice de
viscosidad son sustancias que agregadas a los aceiteshacen que su viscosidad varen menos con las distintastemperaturas, aumentando consecuentemente su
INDICE DE VISCOCIDAD. En otras palabras, tales
aditivos permiten que un aceite pueda ser utilizado en
diferentes condiciones de climas o distintastemperaturas de funcionamiento del motor. Tales
aceites son denominados multigrados. As tenemos, un
SAE 20W 40 equivale a un SAE 20W, aun SAE 20, a
un SAE 30 y aun SAE 40; lo que tambin equivale a
decir que a bajas temperaturas se comporta como unSAE 20W (W = winter = fro), y a altas temperaturas se
comporta como un SAE 40.
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DEPRESORES DEL PUNTO DE
ESCURRIMIENTO O FLUIDEZ
Son agentes qumicos que disminuyen el puntode fluidez de los lubricantes mediante la modificacin de
la estructura de los cristales de cera parafnica que se
van formando en el aceite cuando ste se encuentra
sometido a condiciones de muy baja temperatura.
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CAPITULO VI
SISTEMA DE ALIMENTACION
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CARBURADOR
DEFINICION: Es la parte principal del sistema de
alimentacin de un motor a gasolina, cuya finalidad es:- Garantizar que la formacin de la mezcla sea
la ms homognea posible y que se vaporice
la mayor cantidad de combustible.- Garantizar una composicin adecuada de la
mezcla para cada rgimen de carga del
motor (cantidad de gasolina), como develocidad.
- Asegurar que la distribucin de la mezcla por
cilindro sea la ms homognea posible.La mezcla estequiomtrica (ideal) esta
compuesta por 14.7 partes de aire y 1 parte de gasolina
en peso.
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CIRCUITOS DEL CARBURADOR
1.- CIRCUITO DE CONTROL DE AIRE O DEL
EXTRANGULADOR
Este circuito conformado por la vlvula de
estrangulacin llamado tambin Choke, se emplea en el
momento de hacer arrancar un motor que esta fro.La finalidad de este circuito es disminuir la
entrada de aire hacia el carburador y de esta manera
enriquecer la mezcla para que el motor arranque
rpidamente.
El Choke puede ser accionado a mano desde eltablero del instrumento o automticamente.
A continuacin en la siguiente figura, se observa
un Choke que aprovecha el calor del escape y el vacodel motor.
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2.- CIRCUITO DE LA CMARA DEL FLOTADOR
Este circuito tiene por objetivo mantener un nivel
fijo de gasolina en la cmara del flotador (cuba) adiferentes velocidades del motor. Tambin tiene por
objetivo mantener una inyeccin adecuada de gasolina.
Cuando el nivel del flotador es muy alto, el
arranque del motor es difcil, el carburador se inunda (seahoga). Cuando el nivel del flotador tiene un nivel bajoocasionar falta de gasolina, el motor trabajar con una
mezcla muy pobre y recalentara.
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3.- CIRCUITO DE BAJA VELOCIDAD
Este circuito entrega la mezcla aire gasolina
hasta una velocidad aproximada de 30 Km/hr. Luegotrabajar conjuntamente con el circuito de alta
velocidad. Este circuito deja de funcionar cuando el
vehculo se desplaza a ms de 45 Km/hr.aproximadamente.
Cuando el motor esta en ralent es decir
funcionando en velocidad mnima (sin pisar el
acelerador) la mariposa de aceleracin est en estado
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semicerrada. El vaco generado es bajo y se extraecombustible de la cuba que pasa por el surtidor principal
pasa por el surtidor de baja, se mezcla con el aire y
desciende por el conducto de baja para salir por el
agujero (A), situado debajo de la mariposa deaceleracin. Este agujero posee un tornillo de mnimo
para regular la mezcla en baja velocidad.
Al presionar el pedal del acelerador, la mariposade aceleracin se abre ms y descubre el agujero (B),aumentando la velocidad del motor hasta lo
mencionado.
4.- CIRCUITO DE ALTA VELOCIDAD Al aumentar la velocidad, la mariposa de
aceleracin se abre ms y por el tubo ventury crea un
vaco en el pulverizador y la gasolina empieza a salir de
la cuba a travs del surtidor principal (ver figura).
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Alrededor de los 45 Km/hr. (aproximadamente),
el circuito de baja deja de funcionar, y de aqu enadelante la alimentacin se realiza por el tubo
pulverizador.
En algunos carburadores la variacin desuministro de cantidad de gasolina a los cilindros del
motor, se hace por medio del surtidor principal y unavarilla limitadora. En otros se consigue por medio del
surtidor de baja velocidad y el surtidor principal.
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5.- CIRCUITO DE LA BOMBA DE ACELERACION
Si se requiere que el motor aumente su
aceleracin instantneamente en forma considerable, senecesita una cantidad adicional de gasolina, que lo
consigue a travs del circuito de la bomba de
aceleracin.
Al pisar el pedal de aceleracin, la varilla delpistn ejerce presin sobre la gasolina dentro del
cilindro, este desplazamiento del pistn hacia abajo
cierra la vlvula de admisin y abre la vlvula dedescarga para que el chorro de gasolina sea
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pulverizado por el surtidor de descarga. Al soltar el pedaldel acelerador la varilla jala al pistn y este sube
provocando una succin que cierra la vlvula de
descarga, abre la vlvula de admisin y regresa la
gasolina a la cmara del flotador (cuba).Cuando el pedal de aceleracin se mantiene sin
variaciones no habr inyeccin adicional de gasolina y
aumento instantneo de la aceleracin.
6.- COMPENSADORES
Se encargan de formar mezclas prximas a la
estequiomtrica 14.7 a 1 corrigiendo las deficiencias del
funcionamiento del carburador.
COMPENSADOR DE ALTA VELOCIDAD (aire
antagonista)
A moderadas revoluciones del motor el
carburador da una mezcla correcta. Cuando el motor
gira ms de prisa es necesario que el compensadorempobrezca la mezcla.
En la siguiente figura se ve este tipo de
compensador.
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En un depsito similar a la de la cuba existe un
tubo con un orificio calibrado por donde penetra el aire y
en la parte sumergida en gasolina posee varios orificioslaterales.
Cuando la velocidad la velocidad del aire en eltubo ventury no es grande, la gasolina es absorbida de
la superficie y la mezcla resulta adecuada.Cuando la succin es mayor (mayor velocidad de
aire) la mezcla tiende a enriquecerse, dejando los
orificios laterales del tubo al descubierto, con lo que la
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succin se hace tambin sobre el aire del soplador(orificio superior), consiguiendo una mezcla
empobrecida.
COMPENSADOR DE BAJA Y ALTAVELOCIDAD (calibre complementario)
( 1 ) Surtidor principal; ( 2 ) Calibre principal; ( 3 ) Calibre
auxiliar; ( 4 ) Soplador; ( 5 ) Surtidor compensador.
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Es un compensador para enriquecer la mezcla abajas revoluciones y empobrecer la mezcla a altas
revoluciones.
El surtidor principal ( 1 ), tambin se denomina
pulverizador. A bajas revoluciones, el motor se alimenta de
gasolina del surtidor principal ( 1 ), mas la que fluye del
calibre auxiliar ( 3 ), enriqueciendo la mezcla. A medida que sube las revoluciones se va
agotando la gasolina en el depsito adyacente de la
cuba por lo que el aire que entra por el soplador ( 4 ), se
mezcla con la gasolina empobreciendo la mezcla.
Cuando el motor gira a altas revoluciones yagotada la gasolina del deposito adyacente, la succin
de aire se hace directamente del soplador ( 4 ),
empobreciendo aun ms la mezcla.
7.- ECONOMIZADORES (Econostatos)
Hay situaciones que es posible ahorrar gasolina
sin perjudicar la buena marcha del vehculo.
Rebajar la riqueza de la mezcla se puede
conseguir de dos maneras aumentando el aire odisminuyendo la gasolina.
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ECONOMIZADOR CON REGULACION DE AIRE
( 1 ) Calibre auxiliar; ( 2 ) Pozo; ( 3 ) Vlvula de
membrana; ( 4 ) Surtidor auxiliar; ( 5 ) Taladro; ( 6 )
Toma de vaco.
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Con la mariposa de aceleracin cerrada y elmotor en ralent, el sistema no funciona por no haber
succin por la toma de vaco ( 6 ).
Con la mariposa de aceleracin un poco abierta
y el motor girando de prisa (caso del motor actuandocomo freno, no muy presionado el pedal de
aceleracin), la succin en la toma de vaco ( 6 ), es
grande y la fuerza de vaco levanta la membrana de lavlvula ( 3 ), dejando el paso del aire al pozo ( 2 ),empobreciendo la mezcla.
Con la mariposa de aceleracin parcialmente
abierta (caso velocidad de crucero: mximo ahorro de
combustible), el vaco en ( 6 ), decrece y mantiene lavlvula ( 3 ), mas o menos abierta, empobreciendo un
poco la mezcla.
Con la mariposa de aceleracin totalmente
abierta, la fuerza del vaco es prcticamente nula y la
vlvula ( 3 ), se cierra (baja su membrana), entrandonicamente aire por el orificio ( 5 ), que funciona como
compensador mnimo.
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ECONOMIZADOR CON REGULACION DE
GASOLINA
( 1 ) Pozo; ( 2 ) Calibre auxiliar; ( 3 ) Vlvula demembrana; ( 4 ) Toma de vaco.
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Con la mariposa de aceleracin totalmenteabierta (alta velocidad) la toma de vaco ( 4 ), es casi
nula, la membrana de la vlvula ( 3 ), esta hacia arriba y
deja el paso de gasolina a travs del calibre auxiliar ( 2 ).
Con la mariposa parcialmente abierta (medianavelocidad), la toma de vaco ( 4 ), aumenta y baja la
membrana de la vlvula ( 3 ), dejando pasar menos
gasolina, con lo que se empobrece la mezcla y seeconomiza.
Cuando el motor acta como freno (no muy
presionado el pedal de aceleracin), la toma de vaco ( 4
), es grande y la membrana de la vlvula baja an ms,
cerrando la subida de combustible y empobreciendo lamezcla.
8.- SISTEMA DE ARRANQUE EN FRIO
El arrancador que mueve al motor de explosin
para el arranque, lo hace girar hasta 150 y 200 R.P.M. Aeste nmero de revoluciones es posible el arranque en
caliente. Pero cuando el motor esta fro, hace falta una
mezcla rica y se hace necesario instalar un circuito
especial para el arranque en estas circunstancias.
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( 1 ) Estrangulador; ( 2 ) Palanca; ( 3 ) Varilla de
accionamiento de la mariposa; ( 4 ) Palanca de lamariposa; ( 5 ) Mariposa; ( 6 ) Toma de aire; ( 7 )
Tubo de emulsin; ( 8 ) Surtidor principal; ( 9 )Eje de estrangulador
El estrangulador ( 1 ), esta cerrado por que
desde el tablero de instrumentos, mediante un cable de
acero enfundado y sujeto a la palanca ( 2 ), con un
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tornillo prisionero en ( A ), ha trasladado la palancadesde la posicin ( B ), a la posicin ( A ), al mismo
tiempo la varilla ( 3 ), actuando sobre el brazo ( 4 ), ha
abierto un poco la mariposa de aceleracin ( 5 ), para
que la succin de los cilindros se haga sobre el surtidorprincipal ( 8 ) (pulverizador). El aire entra por el orificio (
6 ), se mezcla con la gasolina del tubo emulsionador ( 7
), y sale por el pulverizador ( 8 ). Al aumentar las revoluciones y con mezcla rica el
motor tendera a ahogarse. La succin hace ms fuerza
sobre el estrangulador ( 1 ), y la abre parcialmente.
Al anular el estrangulador del tablero la palanca (
2 ), regresa de la posicin ( A ), a la posicin ( B ), paralo cual se ha activado la leva ( 9 ), con el resorte
adjunto, moviendo tambin la varilla ( 3 ), quien cierra la
mariposa de gases ( 5 ).NOTA:
- Los compensadores en la mayora de casosenriquece la mezcla en baja velocidad y
empobrece la mezcla en alta velocidad o
segn sea el caso en mayor succin (vaco).- Los economizadores en la mayora de casos
empobrece la mezcla a baja velocidades.
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- Los economizadores poseen diafragma quefuncionan con la succin.
- Los economizadores van conectado a un
orificio debajo de la mariposa de aceleracin
para la succin respectiva del diafragma.
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CAPITULO VIICIRCUITO DE ENCENDIDO
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Consta tambin de un arrollamiento primario
formado por centenares de espiras de hilo gruesoaisladas del secundario. La cantidad del nmero de
espiras del arrollamiento primario esta comprendido
entre 250 y 500 vueltas.Un extremo del arrollamiento primario se conecta
al borne B, 15, +, que va conectado al positivo de
la batera.
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CONJUNTO DISTRIBUIDOR
1.- Tapa que se sujeta con una brida
2.- Condensador3.- Contactos del ruptor
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4.- Placa5.- Cpsula del sistema de avance del encendido
por vaco
6.- Carcasa o cuerpo o cabeza delco
7.- Rotor o dedo distribuidor8.- Leva
9.- Muelles
10.- Contrapesos11.- Eje12.- Pasador
13.- Pin de engrane
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RUPTOR
1.- Placa2.- Leva
3.- Placa portacontactos
4.- Yunque (contacto deslizable)
5.- Contacto6.- Martillo
7.- Tornillo
8.- Taln del martillo
Cuando los platinos estn cerrados la corrienteprimaria (bajo voltaje), pasa y carga la bobina con
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leva es de 55, el ngulo de chispa ser 90 - 55 = 35,
y el ngulo Dwell ser %6161,09055
.
Cuando la separacin del contacto (5), es muy
grande (ngulo de leva pequeo), significa que el tiempoque est cerrado el contacto (5), es escaso y, por ello, el
tiempo que est pasando corriente por el primario de la
bobina se reduce en exceso, no cargndoseadecuadamente con energa magntica y provocando
que la tensin inducida en el secundario disminuya.
Cuando la separacin del contacto (5), es muy
pequea (ngulo de leva grande), significa que el tiempo
que est abierto el contacto (5), es escaso, ocasionandodificultades en las cargas y descargas del condensador
en perjuicio de la chispa de la buja.
La separacin genrica aproximada entrecontactos (5), correcta, est entre 0,30 y 0,40 mm,.
En un motor de cuatro cilindros, el ngulo de leva
de los contactos (5), es aproximadamente de 55, en el
de seis, 40 y, en el de ocho, 34.Los contactos entre el martillo (5) y el yunque (4),
son de acero al tungsteno, material este con alto punto
de fusin y elevada dureza. Antiguamente se fabricaban
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de platino, por cuya causa se le llamaba platinos a loscontactos (4) y (5) del ruptor.
CONDENSADOR DE ENCENDIDO
Sus misiones fundamentales son:
1.- Aumentar la rapidez en el corte de la corrienteprimaria.
2.- Evitar la chispa entre los contactos (4) y (5), delruptor.
Los condensadores estn formados por lminasde metal, aisladas entre si por un material aislante
(dielctrico). Las lminas de metal suelen ser lminas de
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papel de estao o aluminio y el aislante papelparafinado.
El conjunto se enrolla formando un cilindro
slido, en el que se efectan las conexiones elctricas,
de tal forma que un conjunto de lminas quedaconectado al borne de masa y el otro conjunto de
lminas queda conectado a un cable que sobresale al
exterior y forma el borne positivo.
DISTRIBUIDOR DE ENCENDIDO
Reparte entre todas las bujas que llegan a la
cmara de combustin en forma de chispa, la alta
tensin proveniente del secundario de la bobina deencendido. El distribuidor de encendido reparte
siguiendo un orden determinado (orden de encendido)
de acuerdo al nmero de cilindros y en el instante
preciso.
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A.- Rotor B.- Lmina metlicaC.- Borne central D.- Contactos lateralesE.- Carboncillo F.- Bornes laterales
Cuando la leva abre los contactos del ruptor,
llega al borne central C un impulso de alta tensin, que
pasa al rotor A a travs del carboncillo E y, por mediode la lmina B (que en ese momento apunta a uno de
los bornes laterales F), se transmite a uno de los bornes
D, mandando a la buja correspondiente el alto voltaje
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de encendido. Entre la punta de la lmina B y loscontactos laterales D, queda un espacio comprendido
entre 0,25 y 0,5 mm, que evita el desgate y friccin entre
ambos.
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SISTEMA DE AVANCE CENTRIFUGO
A.- Leva B.- Plato de LevaC.- Ventana D.- Tetones contrapesoE.- Extremo del eje F.- Tetones plataformaG.- Saliente contrapesos H.- Saliente plataformaI.- Muelles J.- Eje del distribuidorK.- Plataforma
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Los muelles I se fijan entre los salientes H de la
plataforma y los salientes G de los contrapesos. Seacopla el plato B de la leva, en cuyas ventanas C
encajan los tetones D de los contrapesos. En su giro, el
eje arrastra al plato B, que a su vez obliga a girar a todoel conjunto. Cuando la velocidad de rotacin es grande,
los contrapesos G, se separan empujando al conjunto
de leva A, que se adelanta en su propio sentido de giro,
con cuya accin se consigue que comiencen a abrirseun poco antes los contactos del ruptor, lo que supone un
avance del encendido. Los muelles I se oponen a este
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movimiento y las tensiones de los muelles I se oponende modo que el avance resulte excesivo.
En las posiciones de reposo (a) y de mximo
desplazamiento (b) de los contrapesos, a la cual se llega
cuando la velocidad de rotacin es elevada,separndose los contrapesos por accin de la fuerza
centrfuga, contra la oposicin que presentan los
muelles. Este desplazamiento de los contrapesosimplica que el conjunto de leva se adelanta unos gradosen el giro con respecto a la placa portadora, lo cual
supone que el martillo y el yunque contactos del ruptor
empiecen abrirse un poco antes de la posicin de
reposo, logrndose con ello un avance al encendido.
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SISTEMA DE AVANCE POR VACIO
El avance por vaco adelanta el instante de
encendido, en funcin de la carga del motor, actuando
sobre el plato portarruptor A, al cual hace girar en
sentido contrario al giro de la levaEn la figura puede verse que el plato portarruptor
A, se une a la biela, y por su extremo opuesto va fijada a
la membrana de una cavidad de vaco, que es
mantenida en posicin por el muelle. Cuando el gradode vaco que ingresa por la conexin es grande, tira de
la membrana hacia la derecha y, por medio de la biela
se hace girar un cierto ngulo al plato portarruptor A, en
sentido contrario al giro de la leva, obtenindose un
avance del encendido.
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AVANCE Y RETARDO DE ENCENDIDO
A.- Plato portarruptor B.- Brazo de mandoC.- Membrana secundaria D.- Membrana primariaE.- Cavidad F.- MuelleG.- Tubo (avance) H.- MuelleI.- Tubo (retardo)
En este caso se dispone de una segunda
cavidad llamada de retardo, junto a la de avance y encombinacin con ella. La cavidad de retardo se conecta
por el tubo I al colector de admisin por debajo de la
mariposa de gases, mientras la de avance lo hace (pormedio del tubo G), por encima.
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B A T E R I A
M O T O R D E
A R R A N Q U E
B O B I N A
D I S T R I B U I D O R
B U J I A
C H A P A D E C O N T A C T O
S T A R
I G N
B A T
1 5
1
+
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C I R C U I T O
D E E N C E N D I D O
C O N V E N C I O N A L
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CALIBRACION DE VALVULAS
Es el mantenimiento que se realiza al sistema
valvular. Se realiza bsicamente por dos motivos:1.- Debido al desgaste que sufren todos los
componentes.2.- Cuando vara la distancia entre sus ejes de levas
(cuando estn ubicadas en el bloque) y las vlvulas,sea cuando se ajustan los pernos de las culatas o se
afloja la cadena o faja de sincronizacin.
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La calibracin de vlvulas se va ha realizarperidicamente como parte del programa de
mantenimiento preventivo; y consiste en la regulacin
de la luz.
LUZ
Es la distancia entre el vstago de la vlvula y el
balancn, sirve para compensar la dilatacin de todos loscomponentes y adems para permitir que las vlvulasse abran y se cierren en momentos precisos con
relacin al movimiento del pistn.
En motores que cuentan con busos hidrulicos
no se realiza la calibracin debido a que la luz escompensada por el propio buso.
La luz lo determina el fabricante y al calibrarla se
debe tener en cuenta las especificaciones, las cuales