UNIDAD IINTRODUCCION A LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

CLASIFICACION Y FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA.

MOTOR: Es un conjunto de piezas móviles y fijas que trabajan sincronizadamente transformando la energía química del combustible en energía calorífica y luego en fuerza mecánica útil.

CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

1. Según su destino: Básicos y auxiliares.2. Por el ciclo termodinámico: Ciclo Diesel y ciclo Otto (Gasolina).3. Según el N0 de Cilindros: De 1, 2, 4, 3, 6, 8, etc.4. Por el ciclo de trabajo: De 2 tiempos y de 4 tiempos.5. Según la posición de los cilindros: En línea, en V, opuestos, radiales, bóxer, etc.6. Por el tipo de enfriamiento: Enfriados por aire y por agua.7. Según la de formación de la mezcla: Formación externa de la mezcla: Ej. Motores de

gasolina (Carburador, Fuel inyección), formación interna de la mezcla: Ej. Motores Diesel.

8. Según el tipo de Combustible: Combustible líquido, Ej. Gasolina, Diesel, Biodiesel Combustible gaseoso, Ej. Gas comprimido, gas licuado, gas natural.

9. Por la inflamación de la mezcla carburante: Por compresión y por chispa.10. Según el modo de transformar la energía calorífica en mecánica: De combustión

interna y externa. 11. Por el numero de válvulas: Sencillo y multiválvulas. 12. Según la posición del árbol de levas: OHV y OHC. 13. Por el método de aspiración: Atmosférica y forzada.

FUNCION DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNALa función del motor de combustión interna es transformar la energía calorífica producida por la combustión del combustible en energía mecánica de movimiento del cigüeñal.

CONCEPTOS BASICOS SOBRE LOS MECANISMOS Y SISTEMAS DEL MOTOR.

PMS: Distancia máxima entre el pistón y el eje del cigüeñalPMI: Distancia mínima entre el pistón y el eje del cigüeñal

CARRERA DEL PISTON (S): Distancia que recorre el pistón durante su movimiento entre el PMS y PMI. Cada carrera del pistón corresponde a media vuelta del cigüeñal o sea 1800 de giro del mismo.

VOLUMEN DE LA CAMARA DE COMPRESION (Vc): Es la distancia que existe entre el pistón y la pared del cilindro cuando éste se encuentra en el PMS.

Vc= Vh/( – 1) [cm3, Lts.]

CILINDRADA DEL CILINDRO (Vh): Es el volumen desplazado por el pistón al desplazarse del PMS al PMI.

Vh= d2/4 * S [cm3, Lts] Donde: d2/4 = Área del cilindro [cm2]S = Carrera del pistón [cm]d = Diámetro del cilindro [cm]

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CILINDRADA DEL MOTOR (VH)La cilindrada es el espacio comprendido en el cilindro entre el PMS y el PMI. Osea el espacio que recorre al trasladarse de un punto muerto a otro y se calcula como el volumen de un cilindro.

VH = Vh * i ( cm3, Lts)

VH = d2/4 * S * i [cm3, Lts]

VOLUMEN TOTAL (VT): Es la suma del volumen de la cámara de compresión y la cilindrada.

VT = Vh + Vc ( cm3, Lts)RELACION DE COMPRESSION (): Es la relación entre el volumen total del cilindro y el volumen de la cámara de combustión.

ε = VT/VC = (Vh + Vc)/Vc

: Es un número abstracto, que indica cuantas veces el volumen total del cilindro es mayor que el volumen de la cámara de compresión.

CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR: Es el conjunto de procesos (Admisión, Compresión, Expansión y Escape) sucesivos que se repiten cíclicamente en cada cilindro y que determinan el funcionamiento del motor.

TIEMPO: Es la parte del ciclo de trabajo que sucede durante el recorrido del pistón de un punto muerto a otro.

MOTORES DE CUATRO TIEMPOS: Son aquellos que completan su ciclo de trabajo en cuatro carreras del pistón, dos ascendentes y dos descendentes cada una de ellas, describe un desplazamiento de media vuelta del cigüeñal. Por tanto para que en estos motores se complete el ciclo de trabajo; se requieren dos vueltas del cigüeñal.

CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS DE GASOLINA

TIEMPO DE ADMISION: Este proceso se realiza durante el movimiento del pistón desde el PMS hasta el PMI. Cuando la “Válvula de Admisión” está abierta, este movimiento provoca en el cilindro una depresión y bajo la acción de la diferencia de presiones la mezcla aire – combustible entra en el cilindro.

PARAMETROS GASOLINAPRESION [MPa] 0.08 – 0.09TEMPERATURA [0C] 30 - 50

TIEMPO DE COMPRESION: En este proceso ambas válvulas están cerradas y el cigüeñal hace medio giro de vueltas más. El pistón hace su carrera del PMI al PMS comprimiendo la mezcla.

PARAMETROS GASOLINAPRESION [Mpa] 0.7 – 1.2TEMPERATURA [0C] 350 - 450

TIEMPO DE EXPANSION: El pistón hace su recorrido del PMS al PMI, en este momento se desprende mucho calor producto de la combustión de la mezcla y los gases producen

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en el fondo del pistón un movimiento de vaivén con ayuda de la biela y se crea el movimiento giratorio del cigüeñal. Es en este proceso donde se realiza el trabajo útil del motor.

PARAMETROS GASOLINAPRESION [Mpa] 4-6TEMPERATURA [0C] 2300-2700

TIEMPO DE ESCAPE: Este proceso tiene lugar, cuando el pistón hace su carrera del PMI hasta el PMS, estando la válvula de escape abierta y expulsa del cilindro los gases de escape.

NOTA: Cuando el pistón está a punto de llegar al PMI (final de la expansión) se abre la válvula de escape y los gases de escape que tienen una presión excesiva, comienzan a salir del cilindro a la atmósfera a través del tubo de escape.

PARAMETROS GASOLINAPRESION [Mpa] 0.2TEMPERATURA [0C] 500 – 600

CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS DE DIESEL.A diferencia del Motor de Carburador, en el cilindro del motor Diesel el aire y el combustible entran por separado. Primeramente el cilindro del Motor Diesel se llena de aire. Luego el aire se somete a la compresión por cuyo efecto su temperatura y presión se elevan sensiblemente. Al final del tiempo de compresión en el cilindro se inyecta el combustible líquido atomizado que se inflama espontáneamente al entrar en contacto con el aire caliente.

El ciclo de trabajo de un motor Diesel de cuatro tiempos sin compresor transcurre del siguiente modo:

TIEMPO DE ADMISION:El pistón se traslada del PMS al PMI, la válvula de Admisión está abierta y en el cilindro entra el aire.PARAMETROS DIESELPRESION [MPa] 0.08 – 0.095TEMPERATURA [0C] 30 - 50

TIEMPO DE COMPRESION:Las dos válvulas están cerradas. El pistón se desplaza del PMI al PMS y comprime el aire. Debido a un alto grado de compresión (del orden de 5 a 20) la presión y la temperatura del aire suben fuertemente al final del tiempo de compresión. La temperatura del aire comprimido llega a ser superior que la temperatura de inflamación del combustible.Al final del tiempo de compresión (cuando el pistón se encuentra en la posición próxima al PMS) en el cilindro, a través del inyector, se inyecta un combustible líquido atomizado.El combustible suministrado al cilindro se mezcla con el aire calentado y los gases residuales, formando la mezcla de Trabajo que se inflama. Una parte del combustible se quema rápidamente al quedar el volumen constante.

PARAMETROS DIESELPRESION [Mpa] 4TEMPERATURA [0C] 600 - 700

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TIEMPO DE EXPANSION:Ambas válvulas están cerradas. El pistón se desplaza del PMS al PMI. Al principio del movimiento del pistón se quema la demás parte del combustible, por eso en el cilindro durante un corto rato se mantiene una presión casi constante. Luego, al continuar el pistón su movimiento al PMI, la presión de los gases en el cilindro se reduce debido al aumento del volumen.

PARAMETROS DIESELPRESION [Mpa] 6-8TEMPERATURA [0C] 2000-2500

TIEMPO DE ESCAPELa válvula de escape se abre. El pistón se traslada del PMI al PMS y a través de la válvula de Escape abierta expulsa los gases de escape a la atmósfera.

PARAMETROS DIESELPRESION [Mpa] 0.1TEMPERATURA [0C] 500 – 600

Nota: En los motores de ambos tipos (Diesel y Gasolina) durante el ciclo de trabajo, el pistón se traslada bajo la presión de los gases sólo en el tiempo de Expansión y mediante la biela se produce el movimiento giratorio el cigüeñal. Al efectuarse los demás tiempos (preparatorios), o sea, el escape, la admisión y la compresión, el movimiento del pistón se realiza a cuenta de la “Energía Mecánica Acumulada” por la volante en el transcurso del tiempo de expansión.

CICLO DE TRABAJO DE LOS MOTORES DE DOS TIEMPOS.Los motores de dos tiempos pueden ser de Diesel o de Gasolina. Lo común para todos los tipos de motores de dos tiempos es el uso de la corriente de la mezcla fresca o del aire para expulsar los gases de combustión del cilindro, o sea, el así llamado barrido que se lleva a cabo por diferentes procedimientos.

MOTORES DE DOS TIEMPOS:Son aquellos motores cuyo ciclo de trabajo se efectúa cada dos carreras del pistón, una ascendente y otra descendente, cada una de ellas describe un desplazamiento de media vuelta del cigüeñal. Por lo tanto, para que en estos motores se complete su ciclo de trabajo, se requiere una vuelta del cigüeñal.

Funcionamiento:Durante el funcionamiento de estos motores, ocurren sucesivamente los siguientes tiempos:

Primer tiempo:El pistón sube y en su recorrido cierra las lumbreras de escape y de admisión al cilindro.La mezcla que ha entrado a la cámara del cilindro se comprime, al mismo tiempo se abre la lumbrera de admisión del carter, entrando la mezcla fresca.

Segundo tiempo:Al estar comprimida la mezcla, la bujía hace saltar la chispa produciéndose la combustión, que obliga al pistón a bajar y en su recorrido abre la lumbrera del escape, para que salgan los gases quemados. Al mismo tiempo, el pistón, destapa la lumbrera de barrido, la cual alimenta la mezcla fresca del carter a la parte superior del pistón y de aquí en adelante el ciclo se repite.

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CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR DE CARBURADOR DE DOS TIEMPOS (CON BARRIDO DEL CARTER).En los motores de este tipo la pared del cilindro lleva prácticamente 3 lumbreras: admisión, barrido y escape. El carter (caja del cigüeñal) del motor está aislado de la atmósfera. La lumbrera de admisión va unida al carburador. La lumbrera de barrido se comunica a través de un canal con el carter del motor.

El ciclo de trabajo en el motor se desarrolla del modo siguiente:

El pistón sube del PMI al PMS cerrando al principio de la carrera la lumbrera de barrido y luego la lumbrera de escape. Entonces en el cilindro comienza la compresión de la mezcla carburante antes suministrada. En este lapso en la caja del cigüeñal se crea una depresión. Tan pronto como el borde de la parte guía (falda) del pistón abre la lumbrera de admisión, a través de ella se aspira al carter la mezcla carburante procedente del carburador.

Cuando el pistón se encuentra en la posición próxima al PMS, la mezcla de trabajo comprimida se inflama por la chispa eléctrica del chispero. Al quemarse la mezcla la presión de los gases (productos de la combustión) crece bruscamente. Bajo la presión de los gases el pistón baja al PMI. En el cilindro ocurre la expansión de los gases. Tan pronto como el pistón, al desplazarse hacia abajo, cierre la lumbrera de admisión, en el carter comenzará la compresión de la mezcla antes suministrada.

Al final de su carrera el pistón abre la lumbrera de escape y luego también la lumbrera de barrido.A través de la lumbrera de escape abierta, los gases de escape salen con gran velocidad a la atmósfera. La presión en el cilindro baja rápidamente.

Para el instante en que se abre la lumbrera de barrido la presión de la mezcla carburante comprimida en la caja del cigüeñal será más alta que la de los gases quemados en el cilindro. Por eso la mezcla carburante de la caja del cigüeñal entra por el canal en el cilindro y, llenándolo, expulsa los restos de gases de escape hacia fuera a través de la lumbrera de escape.

CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR DIESEL DE DOS TIEMPOS.

El ciclo es análogo al del motor de carburador de dos tiempos y se diferencia en que en el motor Diesel, al cilindro no llega la mezcla carburante, sino que el aire.

Para asegurar una buena purga y llenado del cilindro la mayoría de los motores modernos Diesel de altas revoluciones llevan instaladas “bombas de Barrido Especiales” (sobre alimentadores).Cuando el pistón se encuentra cerca del PMI, los orificios de barrido (lumbreras) se abren y a través de ellos el aire proveniente de la cámara de aire que circunda al cilindro llega bajo la presión de 1.5 Kgf/cm2 a este último. El aire se suministra a la cámara por el sobre alimentador. A este lapso de tiempo está abierta la válvula de escape, y del aire, expulsando del cilindro los gases quemados, llena éste último. El barrido continúa hasta que el pistón, trasladándose hacia el PMS, cierre los orificios de barrido.Luego se cierra la válvula de escape y el pistón comprime al aire.

Cuando el pistón se halla junto al PMS, en el cilindro se inyecta a través del inyector el combustible atomizado; que se inflama al ponerse en contacto con el aire comprimido. Una parte del combustible se quema rápidamente al quedar constante el volumen. La parte restante del combustible se quema al comenzar el pistón su movimiento del PMS al PMI, por eso en el cilindro durante un pequeño lapso de tiempo se mantiene una presión

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casi constante. Luego, al desplazarse el pistón hacia el PMI, la presión desciende y sucede la expansión posterior de los gases.

Al final del recorrido del pistón hacia el PMI, se abre la válvula de escape y comienza la salida de los gases de escape.

Para el instante en que el pistón abra los orificios de barrido, una parte de los gases de combustible ya ha salido fuera, la presión en el cilindro baja y comienza el barrido del cilindro por el aire. La purga del cilindro continúa también durante la subida del pistón.Posteriormente todos los procesos se repiten en la misma sucesión.

En los motores de dos tiempos los esquemas de barrido se subdividen en: barrido de contorno y unidireccionales.

En los esquemas de contorno el flujo de la mezcla carburante o de aire se mueve por el contorno del cilindro. Estos esquemas pueden ser: transversal o de bucle.

El mando de los órganos de distribución del Barrido y del Escape está vinculado con el movimiento del pistón.

En los esquemas unidireccionales la mezcla carburante, o el aire, se mueve en paralelo al eje del cilindro sin cambiar su dirección. El barrido unidireccional asegura una purga mejor del cilindro que el de contorno.

ORDEN DE ENCENDIDOEs el orden en que ocurre el proceso de expansión de los gases en cada cilindro del motor, sirve para reducir las cargas dinámicas y también para equilibrar el cigüeñal y las partes móviles del motor. El orden de encendido varia para cada motor y viene especificado en la placa de datos del mismo

Ejemplos de orden de encendido de algunos motores:

1. Motor en línea, de cuatro cilindros y de cuatro tiempos: 1-3-4-21-2-4-3

2. Motor en línea, de seis cilindros de cuatro tiempos: 1-5-3-6-2-41-2-4-6-5-31-4-2-6-3-51-4-5-6-3-2

3. Motor en línea, ocho cilindros de cuatro tiempos: 1-6-2-5-8-3-7-41-3-6-8-4-2-7-51-4-7-3-8-5-2-61-3-2-5-8-6-7-4

4. Motor en “V”, de cuatro cilindros y cuatro tiempos. 1-2-4-31-3-4-2

5. Motor en “V”, de seis cilindros y cuatro tiempos: 1-4-2-5-3-6

6. Motor en “V”, de ocho cilindros y cuatro tiempos: 1-6-3-5-4-7-2-81-5-4-8-6-3-7-21-8-3-6-4-5-2-7

7. Motor de pistones opuestos, de cuatro cilindros y cuatro tiempos: 1-4-3-2

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8. Motor en estrella, de cinco cilindros y cuatro tiempos: 1-3-5-2-4

9. Motor en estrella, de siete cilindros y cuatro tiempos: 1-3-5-7-2-4-6

TABLAMOTOR DE 4 CILINDROS, 4 TIEMPOS

ORDEN DE ENCENDIDO: 1-3-4-2

½ giro del cigüeñal

Ángulo de vuelta del cigüeñal

Tiempo en los cilindros1 2 3 4

I 0 – 1800 Explosión Escape Compresión AdmisiónII 1800 – 3600 Escape Admisión Explosión CompresiónIII 3600 – 5400 Admisión Compresión Escape ExplosiónIV 5400 – 7200 Compres. Explosión Admisión Escape

En los motores poli cilíndricos los tiempos de trabajo los tiempos de trabajo se suceden unos a otros con intervalos pequeños ya que se distribuyen estos tiempos o “encendidos” de los distintos cilindros uniformemente a lo largo de las dos revoluciones (7200) del cigüeñal de un ciclo de trabajo.

De acuerdo con esto la distancia entre encendidos de un Motor de “dos cilindros” será 3600, en un Motor de “cuatro cilindros será 1800, en un Motor de “seis cilindros” será 1200, en un Motor de “ocho cilindros” será de 900, etc. Esto significa que entre más cilindros tenga el motor, la distancia y el tiempo de encendido serán menores.

COMPARACION DE LOS MOTORES DE 2T Vs 4T Motor de 2T Motor de 4TConstrucción simple y liviano. Construcción complicadaNo usa válvulas. Mayor peso.Encendido cada vuelta. Mayor eficiencia.Mayor potencia (60-75%). Menor consumo de combustible.Menor eficiencia. No usa mezcla combustible-aceite.Ciclo una vuelta. Ciclo dos vueltas.Funcionamiento más uniforme. Funcionamiento menos uniforme.Volante más ligera. Volante más pesada.Mayor consumo de combustible. Usa válvulas.

COMPARACION ENTRE MOTORES DIESEL Y GASOLINA

VENTAJAS DEL MOTOR DIESEL

Mayor economía de combustible.Mayor relación de compresión.El Diesel es más barato.El Diesel es menos peligroso en cuanto a incendios.El Diesel produce un mayor rendimiento térmico (38% Diesel y 30% en gasolina).Trabajo útil 32% Diesel (24% Gasolina).Menor temperatura de los gases de escape 500 – 6000C (700 – 10000C).Genera menos gases contaminantes.Menores pérdidas por gases de escape (29%) y 36% (gasolina).

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DESVENTAJAS DEL MOTOR DIESELLos motores Diesel son más grandes por diseño.Mezcla aire-combustible no es uniforme.Menor numero de revoluciones.Menor potencia por cilindrada.Mayores pérdidas por rozamiento.Mayores pérdidas por enfriamiento.Mayores vibraciones.Mayor ruido.El arranque del motor Diesel es más complicado (porque el encendido es espontáneo).Mantenimiento más costoso.

UNIDAD II

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MECANISMO DE DISTRIBICION DE LOS GASES DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

FUNCIONEl proceso de intercambio de gases en los motores de cuatro tiempos se asegura por el funcionamiento del conjunto de las válvulas de admisión y de escape, sus mecanismos de mando y el árbol de levas el cual es accionado por un mecanismo de transmisión accionado por el piñón motriz del cigüeñal.

En los motores actuales se utilizan exclusivamente mecanismos de válvulas, pues éstas aseguran un proceso de intercambio de gases lo suficientemente perfecto a elevadas velocidades y con alta precisión de sobrealimentación.

En los motores de carburador se usan principalmente mecanismos de distribución de los gases con disposición superior de las válvulas. En los motores Diesel se utilizan mecanismos de distribución de los gases con válvulas en la cabeza del cilindro.

CONCEPTOS TEORICOS SOBRE LA DISTRIBUCION DE GASES.

RECARGA:El período durante el cual la presión en los conductos de la admisión es mayor que la presión dentro del cilindro durante el tiempo de compresión se llama “Recarga”. En este momento ingresa una cantidad auxiliar de combustible al cilindro. La recarga prolonga el tiempo de admisión y aumenta la cantidad de combustible que ingresa al cilindro.

En todos los motores hay un período en que válvula de Admisión y la de Escape están abiertas al mismo tiempo. A este período de tiempo se le llama “traslape de valvulas” y es en este momento en que ocurre el proceso de intercambio de gases. Durante el traslape de válvulas las pérdidas de la carga que se va con los gases de combustión son insignificantes, puesto que el intervalo de tiempo de traslape de válvulas no es grande y las secciones de paso son pequeñas.

El ajuste correcto de las fases de distribución de los gases del motor se logra durante el montaje del mismo haciendo coincidir las marcas especiales hechas en los piñones del árbol de levas y del cigüeñal.

LIMPIEZA DE LOS CILINDROS (γ1), (cuatro tiempos).Es la relación entre la cantidad de Kmol de gases residuales (M r) y la cantidad de Kmol de carga fresca que ingresa al cilindro en el proceso de Admisión (M1).

γ 1= Mr/M1

Donde: γ1= Coeficiente de gases residualesMr= Cantidad de gases residualesM1 = Cantidad de cargas fresca

Si suponemos que el proceso de Escape termina en el MPS; entonces, la cantidad de Kmol de gases residuales se calcula por:

Mr = Pr * Vc/8314 * Tr

Donde: Mr = Cantidad de gases residuales [Kmol]Pr = Presión de gases residuales [Mpa]Tr = Temperatura en los gases residuales [0K]

El coeficiente de gases residuales (γ1) caracteriza qué cantidad de gases residuales participa en el ciclo de trabajo siguiente, sobre este coeficiente influyen: La resistencia en

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los conductos de escape, la resistencia en la válvula de escape. (Si esta resistencia aumenta, aumenta la presión de los gases residuales) y la cantidad de Kmol de gases residuales en el cilindro.

Con el objetivo de disminuir la cantidad de gases residuales en el cilindro se crearon los “Angulos de Adelanto y atraso en la aperura y cierre de la válvula de admisión y de escape”.

COEFICIENTE DE LLENADO DE LOS CILINDROS (ηv) (4 TIEMPOS).Este coeficiente representa la relación entre la cantidad de carga fresca que ingresa al cilindro en el período de Admisión y la cantidad de carga fresca que teóricamente podría llenar el volumen de trabajo del cilindro.

ηs = M1/Mr

Donde: ηs = Coeficiente de llenado de los cilindrosM1= Cantidad de carga frescaMr= Cantidad teórica que llenaría el volumen de trabajo

En los Motores de dos tiempos durante el Barrido se pierde cierta cantidad de Carga fresca a través del sistema de Escape; esto se calcula por el coeficiente B.

ηB = φB = Mk/M1

Donde: φB = Coeficiente de Barrido de motores de 2TMk= Cantidad de carga fresca suministrada

LIMPIEZA EN LOS CILINDROS (Motores de dos tiempos).En los motores de dos tiempos la calidad de limpieza en los cilindros se evalúa por el “coeficiente o rendimiento de Barrido” (ηs)

ηs = M1/(M1+ Mr) = 1/(1 + γr)

Donde: ηs = Coeficiente de Barridoγr = Coeficiente de gases residualesM1= Cantidad de carga frescaMr = Cantidad de gases residuales

COEFICIENTE DE BARRIDO DE MOTORES DE DOS TIEMPOS.Es la relación entre la cantidad de aire o mezcla aire – combustible suministrada al cilindro en el período de barrido respecto a la cantidad de carga fresca que queda en el cilindro después del barrido.

TABLA DE PARAMETROS DEL MOTOR DIESEL Y GASOLINA

Parámetros delProceso inter. de gases

Motor de carburadorCoches

Camiones

Motor Diesel4T sin S/A 4T con S/A

γ1 (coef. gases Resid.) 0.05 – 0.10

0.07 - .010

0.03 – 0.06 0.01-0.05 0.04 – 0.1

ηs (rendim. Barrido) - - - - 0.9 – 0.96Pr(Pr. gas. Resid Mpa) 0.11 –

0.120.11 – 0.12

0.105 - 0.125

0.75 – 0.95

0.105- 0.120

Tr(Temp.gasResid 0K) 800 – 1000

900 –1000

600 - 900 600 - 900 600 – 900

ηv(Coef.llenado cilin.) 0.8 – 0.9 0.75 – 0.8 0.8 – 0.9 0.8 – 0.95 0.75 – 0.85

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φB (Coef. Barrido) - - - - 1.2 – 1.4∆T (dif. T .carg f/ cond. de admisión 0K)

5 - 20 10 – 25 20 - 40 0 – 10 5 – 10

INFLUENCIA DE LOS DIFERENTES FACTORES SOBRE EL COEFICIENTE DE LLENADO.

1. El calentamiento de la carga fresca. Esto aumenta el volumen de la carga del cilindro y al aumentar el volumen de la carga el coeficiente de llenado disminuye.

2. La carga del motor. La carga del motor está dada por la apertura o cierre de la mariposa de los gases. Con el aumento de la apertura de la mariposa de los gases aumenta el coeficiente de llenado y se reduce la cantidad de gases residuales en el cilindro. Si aumenta, esto depende de cada motor en partículas.

3. Los parámetros geométricos del pistón. El aumento del diámetro del pistón permite reducir la resistencia en los conductos de admisión los cuales serán más grandes, esto posibilita usar válvulas de admisión de mayor diámetro, lo que aumenta el coeficiente de llenado.

4. Las fases de distribución de los gases. La mayor influencia la ejerce el “Ángulo de retraso de la admisión”, ya que con el aumento de la velocidad angular del cigüeñal del motor, la presión al final del tiempo de admisión se aumenta y como durante el retraso de la válvula de Admisión tenemos la recarga del cilindro por lo tanto se aumenta el coeficiente de llenado.

NOTA: En los motores modernos hay mayor ∆T en los conductos de admisión esto permite mayor vaporización de la gasolina.

FUNCIONAMIENTO DEL MECANISMO DE DISTRIBUCION DE GASES.Este sistema hace funcionar las válvulas de admisión y de escape, o sea hace posible la admisión de los gases frescos en los cilindros y la expulsión de los gases quemados. Se acciona el sistema de distribución de gases desde la rueda del cigüeñal, este movimiento, el cual puede tener forma de (ser por medio de) rueda de cadena, rueda dentada y rueda de correa dentada hasta el árbol de levas.

Las levas abren las válvulas de admisión y de escape contra las fuerzas de resortes por medio de elementos de transmisión de fuerzas como puede ser: Tanques o botadores de aceite; debido a las fuerzas de los resortes de válvulas, éstas se cierran nuevamente en sus asientos.COMPONENTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION DE GASES.Árbol de levas, válvulas, resortes de válvulas, varillas de empuje, guías de válvulas, tanques o levantadores de válvulas, eje de balancines, balancines, múltiple de admisión y de escape.

NOTA: Algunas válvulas son huecas en el vástago y se llenan en su interior con un (50 – 60) % de su volumen de sodio metálico para ayudarle a disipar calor. Ej. ZIL – 130

ARBOL O EJES DE LEVAS.Es accionado por los engranajes de distribución, esta provisto de las levas para accionar los botadores, varillas de empuje y balancines. Lleva soportes para en el bloque de cilindros por intermedio de casquillos de fricción, en algunos casos lleva una excéntrica para accionar la bomba de alimentación de combustible. Tiene que efectuar el movimiento de carrera de las válvulas en el momento correcto y en el orden debido; esto

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quiere decir que sigue el orden de trabajo del motor. El accionamiento del árbol de levas es por medio del cigüeñal a través de cadenas, correas y ruedas dentadas.

El árbol de levas transmite la energía por medio de las varillas de empuje y los balancines y éstos abren o cierran las válvulas.

Cada leva del árbol de levas gobierna una válvula (admisión o escape). La disposición de las levas sobre el eje determina, el orden de encendido del motor. Suelen ser fabricados de una sola pieza de fundición o forjados de aceros de con bajo contenido de carbono y las superficies de las levas y soportes se carburizan para que sean mas resistentes. Los muñones de apoyo, excéntricos y levas del árbol de levas, se someten a tratamiento térmico y rectificación. El perfil de las levas asegura un desplazamiento suave de la válvula y a la vez, apertura y cierre lo suficientemente rápido. Los cojinetes del árbol de levas son de fundición antifricción o acero aleado con babbit.

La relación de transmisión entre el árbol de levas y el cigüeñal de un motor de cuatro tiempos, es de 2:1; mientras que en el motor de dos tiempos el árbol de levas realiza el mismo número de vueltas que el cigüeñal o sea su relación de transmisión es de 1:1.

Los piñones que transmiten la rotación del cigüeñal al árbol de levas, se ubican en la parte delantera del motor en un carter especial, que se cierra por medio de una tapa. Pueden acoplarse directamente o pueden llevar piñones intermedios.

Para que la marcha de los piñones sea suave y con menor ruido, ellos están provistos de dientes oblicuos. Los piñones del árbol de levas y cigüeñal se fabrican de acero, fundición y a veces hasta plástico.

Los piñones van sujetos al árbol de levas y cigüeñal por medio de chavetas o pernos en posiciones estrictamente determinadas. Durante el montaje del motor los dientes de los piñones, se acoplan según las marcas hechas en los mismos. Tal colocación de los piñones, asegura un movimiento sincronizado del cigüeñal y el árbol de levas, así como el árbol de mando de la bomba de inyectora en los motores Diesel.

LAS VALVULASSon las encargadas de abrir y cerrar los conductos de admisión y escape en la culata del motor; formando un sello con su cara y el asiento en la culata, para evitar perdidas de compresión. Son abiertas por la acción de un balancín y se cierran por la acción de un resorte. Cuando se abre la válvula de admisión, permite la entrada de aire o mezcla fresca al motor, generalmente su platillo es de mayor diámetro y trabaja a menor temperatura.Cuando se abre la válvula de escape, permite la salida de los gases quemados. Generalmente es de menor diámetro y trabaja a una mayor temperatura.

Se componen del platillo con asiento cónico de 450 y del vástago. Puesto que el platillo cónico junto con el asiento de válvula de la culata debe cerrar herméticamente, la cámara de combustión tiene un torneado o rectificado fino. El extremo del vástago posee una entalla (ranura) con uno ó más canales en los cuales, encajan las piezas cónicas o chavetas de válvulas. Mediante los platos de resortes de válvula, se comprimen las piezas cónicas de sujeción en los canales del cuerpo de la válvula. Las válvulas están sometidas a trabajos extremadamente altos, se levantan aproximadamente 3000 veces/minuto y son impulsadas de nuevo a sus asientos por los resortes de válvulas.

Las válvulas de admisión se fabrican generalmente de acero al Cr – Ni, o acero al Cr – Si, la zona del asiento y el vástago pueden templarse para reducir su desgaste.

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Las válvulas de escape trabajan temperaturas extremas, por lo que son sometidas, corrosión y desgaste por rozamiento, se fabrican generalmente de dos metales, la parte inferior del vástago y el platillo se fabrica de acero al Cr – Mn. o acero al Cr – Ni – Mn, para darle resistencia al calor y a la corrosión. La parte superior del vástago de la válvula de escape se fabrica de acero al Cr – Si templado; ambas partes del vástago se unen por soldadura a tope o por fricción.

Las válvulas tienen la particularidad de que giran durante su funcionamiento, para tener un desgaste uniforme y así aumentar su vida útil.

EJE DE BALANCINESRecompone de las siguientes partes: balancines, eje, resortes y soporte.Es un elemento del motor, que se encuentra ubicado en la parte superior de la culata. Su función es la de abrir y cerrar las válvulas en el momento preciso a través del movimiento que la transmite el eje de lavas por medio de los botadores y varillas de empuje.

MULTIPLE DE ADMISIÓN Y DE ESCAPESon los conductos que tiene el motor, que conducen los gases frescos para haya una buena admisión y expulsan los gases quemados de forma optima para que el motor funcione correctamente.

AVERIAS, CAUSAS Y SOLUCIONES DEL MECANISMO DE DISTRIBUCION DE GASES.

N0 AVERIAS CAUSAS SOLUCIONES1 Válvulas deteriorada Por cualquier causa Cambiarla

2 Asiento de válvula quemada o desgastada

Por la adición de los de gases de escape

Maquinados de nuevo

3 Resorte de válvula con baja tensión o roto.

Debido al uso y esfuerzos

Cambiarlas

4 Superficie de contacto de los taqués gastadas

Acción de la levas sobre ellos.

Cambiar taqués

5 Varilla de empujedoblada.

Por los esfuerzos de trabajo

Cambiar las varillas de empuje

6 Árbol de levas con demasiado juego en los soportes.

Debido a los esfuerzos de trabajo

Rectificar el árbol o soportes de ser posible

7 Escape de compresión al exterior

Guías de válvulas dañadas.

Reparar guías de válvulas de ser posible

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Pasa compresión a los conductos de admisión y de escape

Válvulas con poca tolerancia.Asientos o caras de válvulas defectuosos.Resortes de válvulas dañados.

Ajustar la tolerancia

Rectificar los asientos de válvulas.

Cambiar los resortes dañados.

9Paso de gases de escape a los balancines

Desgaste en guías de válvulas.Desgaste en el vástago de las válvulas.

Rectificar las guías o cambiarlas.Cambiar las válvulas.

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Pasa aceite por guías de válvulas de admisión

Sellos de guías de válvulas dañados

Cambiar los sellos de guías de válvulas.

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UNIDAD IIIMECANISMO BIELA – MANIVELA DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

CARACTERISTICAS DEL MECANISMO BIELA MANIVELA.Las condiciones de trabajo de las piezas del sistema biela – manivela se caracteriza por ser considerables y variables rápidamente, las fuerzas que surgen en ellas durante los diferentes regímenes de funcionamiento del motor. La magnitud y el carácter con que varían las cargas mecánicas, que soportan estas piezas, se determinan a base de la investigación cinemática y dinámica del mecanismo Biela – Manivela.

El análisis de las fuerzas que actúan en el mecanismo Biela – Manivela es indispensable para calcular la resistencia mecánica de las piezas del motor y para determinar las cargas sobre los cojinetes. Este análisis se efectúa para un determinado régimen de funcionamiento del motor en concordancia con el método “Cineto – Estático”.

Al calcular el mecanismo Biela – Manivela del motor se consideran las cargas provenientes de las fuerzas de presión de los gases en el cilindro y las fuerzas de inercia de las masas en movimiento; mientras que las fuerzas de fricción se desprecian. El carter del motor se considera inmóvil y se adopta que el cigüeñal gira con velocidad angular constante.

FUNCIONAMIENTO DEL MECANISMO BIELA – MANIVELA.El mecanismo Biela-Manivela, es el principal sistema del motor ya que a este se acoplan los demás sistemas del motor, consta de piezas móviles e inmóviles. Las piezas inmóviles son: carter, culata, cilindro, bloque y bandeja (donde se deposita el aceite) y las piezas móviles son: pistón, anillos, cigüeñal, volante y biela.

PISTON: Es el que recibe la fuerza de la combustión, trasmitiendo al cigüeñal por medio de la biela, en el van montados los anillos. Debe estar fabricado con presiones para que ajuste adecuadamente en el cilindro, también debe ser de construcción robusta para que resista la fuerza de combustión.

Tiene tres funciones que cumplir.

1. Tiene que recibir la presión de los gases formados en la combustión del motor, y a través de la biela transmitirla al cigüeñal como fuerza de torsión.

2. Tiene que cerrar y obturar de modo móvil la cámara de combustión del motor, respecto al carter o caja del cigüeñal.

3. Tiene que transmitir el calor cedido por los gases de combustión a la cabeza del pistón en su mayor parte; y tan rápidamente como sea posible a las paredes del cilindro y con ellos al medio refrigerante empleado.

PARTES DEL PISTONFondo, cabeza, zona de anillo, falda.

FONDO: Recibe la presión de los gases, se fabrican plano o forma perfilada (Diesel). Según el tipo de motor el fondo del pistón puede ser: de cámara centrada, cámara descendente y planoDebido a la combustión de la mezcla aire – combustible se producen en la cámara de combustión temperaturas que oscilan entre (2000 – 2500)0C, una gran parte del calor de

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la combustión pasa a través de la cabeza del pistón, a la zona de anillos y a través de éstos pasa al cilindro y de allí al sistema de enfriamiento. El calentamiento produce una dilatación del material lo que puede provocar el trabado de los pistones, por medio de una adecuada conformación de los pistones se puede evitar este problema. El material del pistón debe poseer una buena conductividad térmica con el objeto de que el calor sea disipado rápidamente y además debe ser resistente a la acción del calor.

CABEZA DEL PISTON:La cabeza del pistón puede ser: plana, cóncava e irregular. Las diferentes formas tienen por objeto conseguir mayor o menor turbulencia de los gases según el tipo del motor.

Los materiales para pistones deben poseer las siguientes propiedades:1.- Elevada resistencia incluso a altas temperaturas.2.- Buena conductividad térmica.3.- Baja dilatación térmica.4.- Poca resistencia al rozamiento.5.- Gran resistencia al desgaste.

El material que reúne estas propiedades es la Aleación de Aluminio con Tratamiento Térmico para aumentar sus propiedades mecánicas. Ejemplo: En pistones forjados (AlSi17CuNi) y en pistones fundidos (AlSi12CuNi).

El material del pistón debe poder colarse y estamparse bien y ser fácilmente mecanizadas por medio de arranque de virutas.

Para obtener una unión resbaladiza, el cilindro y el pistón son ajustados uno a otro en estado frío conservando un pequeño juego entre ellos en diámetro entre el cilindro y la falda del pistón. El juego evita que el pistón al calentarse se atasque en el cilindro y asegura la formación de una película de aceite entre los mismos.

El calentamiento y por consiguiente, la dilatación de las partes del pistón son diferentes y dependen de la altura y de la disposición de las mismas (son mayores en el fondo y menores en la falda). Por eso el pistón tiene en la cabeza un diámetro menor que en la falda.

El juego entre el cilindro y la falda del pistón de forma ovalada o ranurada es igual a (0.05 – 0.10) mm y en la falda de forma cilíndrica es de (0.18 – 0.30) mm.

ANILLOS DEL PISTON:Son los encargados de efectuar un cierre hermético entre el pistón y el cilindro, así como barrer el aceite de lubricación de la pared del cilindro. Existen dos clases de anillos: Anillos de compresión y anillos de barrido de aceite.Los anillos de compresión sirven para eliminar el juego entre el pistón y la pared del cilindro; evitan que los gases pasen al cárter en los tiempos de compresión y expansión, evitando que entre aceite a la cámara de combustión. Además transfieren el calor de la cabeza del pistón a las paredes del cilindro y también realizan la acción de bombeo del aceite.Los Anillos de Barrido de aceite sirven para recoger y eliminar los excesos de aceite entre el pistón y la pared del cilindro por medio de una ranura para evitar que este suba a la cámara de combustión. Los anillos se fabrican de aleaciones de acero y fundición gris, algunas veces llevan revestimiento de cromo.Los anillos deben adherirse estrechamente, sin paso de luz, a la superficie del espejo del cilindro en toda la circunferencia. El juego en la ranura es de (0.20 – 0.36) mm.

El diámetro del anillo en estado libre, es un poco mayor que el diámetro interior del

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cilindro. Una parte del anillo está cortada por lo cual el anillo es elástico y se adhiere bien a la pared del cilindro y al mismo tiempo esto le permite delatarse con la temperatura.

FORMA DE UNION DE LOS ANILLOS: La forma de la unión de los añillos puede ser cualquiera de las siguientes: En diagonal, en tope (la más usada), en tope con tornillo de retén.

Si los anillos no sellan la pared del cilindro, entran los gases de combustión, los cuales oxidan al cilindro, queman el aceite y forman la carbonilla, esto baja la potencia del motor y aumenta el consumo del combustible del mismo.

SECCION TRANSVERSAL DE LOS ANILLOSLa sección transversal de los anillos de compresión puede ser: Rectangular, cónica, con chaflán en la parte interior, con bisel interno y externo, con entalladura en la parte interior y en forma de trapecio unilateral. La superficie del anillo de compresión de la superficie que está en roce con el cilindro se somete al Cromado hasta un espesor de (0.10 – 0.15) mm la vida de servicio de todos los demás anillos.

En muchos motores la superficie de roce de los anillos se cubre con una capa de Estaño con espesor de (0.004 – 0.010)mm, esto mejora su ajuste y aumenta la duración de anillos y cilindro.

Motor de Carburador: 2 – 3 anillos de compresión.1 – 2 anillos de barrido de aceite.

Motor Diesel: 3 – 4 anillos de compresión.1 – 2 anillos de barrido de aceite.

Los motores más rápidos llevan menor cantidad de anillos de compresión que los motores más lentos.

Con el fin de conservar por largo tiempo la adherencia estrecha a la superficie del cilindro, incluso al estar desgastados, a veces entre el anillo de aceite y la ranura se instala, un anillo elástico de Acero llamado expansor.

BULON DEL PISTON: Sirve para unir el pistón con la biela. Es un segmento de tubo de Acero 40 ó 45 con paredes gruesas, sometido a tratamiento térmico también la superficie del bulón se somete a pulido.

En los motores modernos el bulón, durante el trabajo gira libremente en el agujero del pistón y el pie de Biela; a éste se le llama bulon flotante.

Para facilitar la instalación del bulón, el pistón se calienta hasta (85 – 150)0C y luego se coloca el bulón. Éste se lubrica por el aceite que arrastran los anillos de barrido de aceite.

BIELA: La biela es la encargada de transmitir al cigüeñal la fuerza de empuje del pistón. En el pie de biela generalmente lleva un buje que une la biela al pistón por medio de un bulón. La cabeza de biela esta partida para facilitar su unión con el cigüeñal por intermedio de los cojinetes de fricción. Tiene que ser liviana y robusta, para que pueda resistir la fuerza de empuje del pistón. La biela se fabrica de acero al carbono o acero aleado de alta calidad el cual se somete a tratamiento térmico y tratamiento mecánico. La biela tiene tres funciones que cumplir:

1.- Sirve de unión entre el pistón y el cigüeñal.2.- Transmite la fuerza del pistón al cigüeñal.

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3.- Transforma el movimiento rectilíneo o de vaivén en movimiento rotativo del cigüeñal.

PARTES DE LA BIELA: Buje, cuerpo de biela, cojinete de biela, ojo de la biela, pie de la biela, cabeza de biela, tapa de biela. El pie de la biela lleva colocado a presión el casquillo de latón o bronce con orificio para la lubricación del pasador.

Para evitar que el pie de biela roce con el agujero del pistón éste tiene una longitud menor de (2 – 4) mm que los topes. Los pernos y tuercas de las Bielas se fabrican de Acero Aleado y se someten a Tratamiento Térmico (Temple y Revenido).

Las bielas tienen en la cabeza un orificio a través de cual chorrea periódicamente el aceite que viene suministrado al cojinete de Biela. Este aceite lubrica la superficie de espejo del cilindro, las levas del árbol de levas y empujadores de válvulas.

La parte superficial de la cabeza de biela y la tapa se elaboran en conjunto pero no son intercambiables. En las superficies de ambas mitades de la cabeza de biela se anotan los números o marcas conforme las cuales la tapa se acopla a la biela y al pistón respectivo.

En las cabezas de la bielas se instalan los cojinetes de bielas, los cuales son casquillos de paredes finas fabricadas de cintas de Acero de (1 – 3) mm de espesor cuya superficie interior está revestida con una capa fina de aleación antifricción (Babbit, Bronce plomado y otras) con espesor de (0.08 – 0.70) mm.

Los casquillos de las bielas son intercambiables, se instalan sin ajustes, asegurando el juego requerido entre el cojinete de biela y el muñón del cigüeñal.

CIGÜEÑAL: Este tiene la función principal de transformar el movimiento alternativo del pistón en movimiento rotatorio, recibe la fuerza desarrollada por todos los pistones para mandarlas al volante del motor, la fuerza del pistón transmitida por la biela en un par de fuerzas creando un momento de giro. El cigüeñal se fabrica de una sola pieza, se forjan o se funden de hierro o acero al carbono. Va instalado al bloque de los cilindros, medio de las tapaderas en los muñones de bancadas, entre los cuales se colocan cojinete para deducir la fricción y el desgaste.

Todo cigüeñal posee las siguientes partes: Muñones dispuestos en forma de línea para su apoyo en Bloque – Carter del motor y los muñones para los cojinetes de Biela. Ambos tipos de muñones están unidos por medio de los brazos del cigüeñal. Por el lado de la salida de fuerzas del cigüeñal está fijada la volante del motor y al lado contrario del cigüeñal están colocados los engranajes de accionamiento del árbol de levas; de la bomba de aceite del distribuidor del encendido y el trinquete para hacer girar el cigüeñal y la correa de transmisión.

Todas las superficies del cigüeñal que están en contacto con otras piezas se someten a la elaboración Mecánica, los muñones se elaboran con gran precisión. La ovalación y conicidad de los muñones en cigüeñal nuevos no debe exceder de 0.015mm.

Para aumentar la dureza y resistencia al desgaste, los muñones de Apoyo del cigüeñal y los muñones de Biela se someten a temple superficial por corriente de alta frecuencia a una profundidad de (1.5 – 5.0)mm.

Los cigüeñales de muchos motores tienen contrapesos como continuación de los brazos en solo conjunto o pueden ir apernados. En los motores de una biela de cilindros el número de muñones de Biela es igual al número de cilindros. En los motores en V en cada muñón de Biela se sujetan dos Bielas; una de la hilera derecha y otra de la hilera izquierda.

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En los cigüeñales de los motores Diesel y de los motores en V la cantidad de muñones de apoyo es mayor en uno a la cantidad de muñones de Biela.

El cigüeñal de la mayoría de motores tiene orificios para suministrar el aceite a los cojinetes principales y a los cojinetes de Biela.

Los cojinetes de biela y de bancada del cigüeñal de los motores son usados para soportar cargas mayores y altas velocidades de giro, pueden ser de deslizamiento y de contacto rodante y son fabricados generalmente de latón (cobre + zinc) o acero revestido con un metal antifricción a base de estaño y plomo.

La forma del cigüeñal depende del número de apoyos, de la longitud de la carrera del pistón; del orden de encendido; de la alternancia uniforme de tiempos de expansión y del equilibrio del motor.Los cigüeñales pueden rectificarse normalmente hasta cuatro veces para cojinetes de sobre medida.

VOLANTE: Es una masa cilíndrica, equilibrada, ubicada en el extremos trasero del cigüeñal, la cual lleva una corona dentada puesta a presión o apernada, donde se acopla el motor de arranque para el arranque inicial del motor de combustión interna . Es un almacenador de energía, con la cual se salvan los tiempos de vacío del motor, los puntos muertos y se equilibran las oscilaciones en el número de revoluciones del motor. El cigüeñal y la volante deben estar equilibradas para que a altos números de revoluciones no se presenten vibraciones ni desequilibrio. Además en la volante va montado el embrague del vehículo. Entre más cilindros o más rapidez tenga el motor más ligera será la volante del mismo.

En la mayoría de los motores de volante lleva unas marcas que sirven para determinar los puntos muertos de los cilindros del motor, para establecer el tiempo de suministro de combustible o el tiempo de encendido.

La volante en conjunto con el cigüeñal y el embrague se someten a equilibrio dinámico para que durante la rotación no aparezca momentos procedentes de las fuerzas centrífugas de inercia de las piezas desequilibradas. Al efectuar este equilibrado se elimina el metal excesivo de los brazos y contrapesos del cigüeñal o de la volante.

CILINDRO: El cilindro tiene tres funciones que cumplir.1.- Formar junto con el pistón la cámara de Combustión.2.- Soportar las presiones de combustión y transmitir rápidamente al refrigerante el calor absorbido por ellos durante la combustión.3.- Servir como guía del pistón, por lo tanto debe poseer una gran resistencia mecánica y una gran rigidez.

Las propiedades más importantes de los materiales para cilindrar son:- Poca dilatación térmica.- Buena conductividad térmica.- Alta resistencia al desgaste.- Buenas propiedades de deslizamiento.

TIPOS DE CILINDROS.Cilindros fundidos en el bloque.Cilindros encamisados.Cilindros enfriados por aire.

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CILINDROS FUNDIDOS EN EL BLOQUE: Son los que forman partes integral del mismo bloque y no son recambiable, cuando es necesario reparar con pistones sobre medidas, pueden rectificarse normalmente en cuatro etapas. En la mayoría de los motores cuando se ha rectificado en su últimas etapa puede encamisarse para volver tener la medida standard.

CILINDROS ENCAMISADOS:Son independiente del bloque de cilindros y son recambiables, estos pueden ser: camisas secas y camisas húmedas.Camisas Secas:Son las que van ensambladas a presión dentro de cada cilindro del bloque, haciendo en este caso de superficie de fricción para el pistón. Se llaman camisas secas porque no están en contacto directo con el líquido refrigerante. Se caracterizan por ser mas delgada, por esta razón no es conveniente rectificarlas para pistones de sobre medidas, salvo de recomendaciones del fabricante.Camisas Húmedas:Son las que se ensambla en el bloque de cilindro, haciendo de superficie de fricción para el pistón. Se les llaman camisas húmedas porque están en contacto directo con el líquido refrigerante, razón por la cual llevan sellos o juntas para evitar el paso de agua al aceite lubricante. Tienen buena disipación de calor. Se caracterizan por ser mas gruesas, en algunos casos se pueden rectificar para pistones de sobre medida, siguiendo la recomendaciones del fabricante. Este tipo de camisa tiene la ventaja de que durante una reparación del motor el cambio de camisa es bien sencillo y luego solo hace falta usar el pistón adecuado para el nuevo diámetro de camisa.

CILINDROS ENFRIADOS POR AIRE: Estos cilindros están provistos de aletas con el fin de aumentar el área de transferencia de calor y de este modo mejorar el efecto de enfriamiento. Algunos de estos cilindros se sujetan por espárragos al carter y a veces están provistos de camisas.

CULATA DE CILINDROS: Es una pieza de forma compleja que se instala por encima del grupo de cilindro o por encima del bloque – carter. Por lo general se fabrica de aleaciones de hierro, cobre y de aluminio (más usada en automóviles). Su función es hacer un cierre hermético sobre el bloque de cilindros por medio de un empaque. La culata lleva un empaque de acero forrado con amianto. Se sujeta por medio de espárragos y tuercas al bloque – carter, los cuales deben apretarse cuidadosamente para evitar su deformación y que se produzcan perdidas de compresión y de potencia del motor.

En la culata de cilindros están ubicados los siguientes componentes: Cámaras de Combustión, conductos de admisión y de escape, asientos y guías de válvulas, válvulas y balancines, bujías de encendido o inyectores, precamaras de combustión y en ella se sujetan los múltiples de admisión y de escape.

La estructura de la culata depende del tipo de motor, del sistema de Enfriamiento usado y de la disposición de las válvulas. La culata lleva los canales (guías) de la válvula de Admisión y la de Escape, así mismo los asientos de las válvulas con ángulo de 450. También lleva los canales para el agua de enfriamiento en los puntos más calientes de la misma.

PROBLEMAS, CAUSAS Y SOLUCIONES DE LA CULATA DEL MOTOR

1. Pasa aceite al agua de enfriamiento, paso de agua al aceite de lubricación,

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paso de Compresión al agua de refrigeración. Causas posibles: Tornillos de culata flojos, empaque de culata dañado, culata torcida, culata rajada

2. Escape de compresión al exterior. Causas posibles: Las mismas causas del anterior, inyectores o bujías flojas.

3. Pasa compresión a los conductos de admisión y escape. Causas posibles: Válvula con poca tolerancia, asientos o caras de válvulas defectuosos, resortes de válvulas dañados.

4. Pasos de gases de escape a los balancines. Causas posibles: Desgate en guías y vástago de válvulas.

5. Pasa aceite por guías de válvulas de admisión. Causas posibles: Sellos de válvulas dañados.

6. Paso de compresión de un cilindro a otro. Causas posibles: Empaque de culata dañado, culata torcida, culata floja.

BLOQUE:El bloque de cilindros es el soporte principal para los, componentes básicos del motor. El bloque se fabrica de una sola pieza generalmente de hierro y de aleación de aluminio (el más costoso).

El bloque suele llevar bancadas para alojar al cigüeñal y a veces también el árbol de levas. Además en el bloque están atornillados los cilindros (para el caso de los cilindros enfriados por aire) o van ubicados dentro de éste (en el caso del monobloque), además lleva canalizaciones interiores para el paso del aceite lubricante y el líquido refrigerante. La parte superior del bloque es plana y mecanizada donde se sujeta la culata para efectuar un sello hermético

El bloque está generalmente partido a la altura de los apoyos del cigüeñal. La parte inferior del bloque es el “carter de aceite” la cual va unida por medio de pernos de manera herméticamente con la parte superior del bloque.

Del bloque no debe salir ni gases ni niebla de aceite. Cuando el bloque y el carter forman una sola pieza se le llama bloque – carter.

DESPERFECTOS DEL BLOQUE DE CILINDROS Y SUS PARTES

1. Perdida de compresión en el motor.Causas posibles:Desgaste en los cilindros, desgaste o quebraduras de añillos, añillos inadecuados o pegados, biela doblada.

2. Consumo excesivo de aceite.Causas posibles:Añillos pegados o gastados, desgate en el cilindro.

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3. Paso de agua al aceite.Causas posibles:Sellos de camisas húmedas dañadas, cilindro o camisa rajada.

4. Golpes en el motor.Causas posibles:Desgaste de casquillo y bulon en el pie de biela, seguro suelto en el bulon, excesivo juego axial en el cigüeñal, tornillos de biela y bancada flojos o dañados, quebraduras en algunas partes móviles del motor

5. La presión de aceite del motor baja.Causas posibles:Desgaste de casquillos de bielas, bancadas y ejes de levas.

EQUILIBRADO DEL MECANISMO BIELA – MANIVELA DEL MOTOR.El motor equilibrado cuando en un régimen estacionario de funcionamiento sobre sus soportes se transmiten fuerzas cuya magnitud y dirección son constantes. En un motor no equilibrado la presión sobre sus soportes varía continuamente y origina vibraciones sobre el bastidor y sobre el vehículo en su conjunto.

La primera causa de desequilibrio en el motor consiste en la existencia de la “Fuerzas de inercia” que varían en signo y magnitud, así como las “Fuerzas centrífugas de las masas giratorias”.

Para obtener el equilibrado previsto se deben cumplir una serie de requisitos en la producción de las piezas individuales del motor en cuanto a las tolerancias de sus masas y dimensiones. En otras palabras son masas metálicas que ayudan a reducir las fuerzas que tienden a desequilibrar el motor, estas son las fuerzas centrífugas que se producen al girar el cigüeñal con la volante y la inercia de los pistones que suben y bajan. En motores con más de cuatro cilindros se equilibran disponiendo adecuadamente los contrapesos del cigüeñal. En cambio con cuatro o menos cilindros se equilibran por medio de ejes o contrapesos eqilibradores móvilesPor eso es que existen diferentes modelos y formas de motores.

La fijación de estas tolerancias está condicionada por la necesidad de cumplir las siguientes condiciones:1. Igualdad de masas en las bielas e idéntica posición de su centro de gravedad.2. Igualdad de masas en los juegos de piezas del pistón.3. Equilibrado dinámico del cigüeñal y equilibrado de las fuerzas de inercia de las masas giratorias del mecanismo Biela – Manivela. El cual se consigue poniendo contrapesos en las manivelas, esto quiere decir que los cuerpos que giran a gran velocidad deben estar equilibrados. Por ejemplo: Cigüeñal, volante, árbol de levas, etc.La segunda causa de desequilibrio es por la irregularidad del torque o momento, que origina la variación periódica de la carga sobre los soportes. Por efecto de estas irregularidades en un cigüeñal se originan oscilaciones torsionales las cuales incrementan la irregularidad de Rotación del cigüeñal y pueden provocar su destrucción.

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UNIDAD IVPROCESOS REALES EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

GENERALIDADES.Los motores de automóviles trabajan en una amplia zona de velocidades. La frecuencia de rotación del cigüeñal en el régimen de funcionamiento depende del tipo de motor. Por ejemplo, para un camión Diesel (800 – 3000) r.p.m, un carro Diesel (4500 – 5000) r.p.m, un carro de gasolina (800 – 9000) r.p.m. Para estas r.p.m. indicadas en los motores de cuatro tiempos cada ciclo de trabajo se efectúa en (0.15 – 0.20) seg. y en los motores de dos tiempos dura dos veces menos. En este intervalo de tiempo deberán efectuarse los siguientes procesos: El suministro del combustible y aire al cilindro, la compresión, la evaporación del combustible y su mezcla con el aire, la ignición de la mezcla aire – combustible y su combustión que eleva la temperatura y presión de los gases quemados, la expansión y el escape.

La mayor parte del tiempo; especialmente en los motores de cuatro tiempos, se concede a los procesos de admisión, escape y el menor tiempo es para el proceso de combustión.

En los motores de encendido por chispa el proceso de formación de la mezcla aire – combustible comienza anticipadamente en el proceso de Admisión. En los motores de gasolina al flujo de aire en movimiento se le introducen gotas de combustible del chorro que sale del surtidor. En el motor de carburador a mayor velocidad de movimiento del aire en el difusor del carburador, mejor será la pulverización. La disminución de las gotas, es decir, una pulverización más fina tiene gran importancia en los motores con formación externa de la mezcla, ya que acelera el proceso de vaporización del combustible.

La combustión ocurre sólo en la fase gaseosa del combustible. La vaporización del combustible en los motores con formación externa de la mezcla transcurre en un lapso relativamente largo en el proceso de admisión y compresión y finaliza en el instante en que aparece la chispa eléctrica (cuando el pistón está cerca del PMS). El calor necesario para evaporar el combustible en el conducto de admisión se transmite de la carga de aire. La tubería de admisión se calienta con agua caliente que circula en el motor o con los gases de escape.

En el motor Diesel la mezcla aire – combustible se forma en corto tiempo. La duración de este proceso es 20 – 30 veces menor que en el motor de carburador. El combustible se inyecta a la cámara de combustión al final de la compresión, cuando la posición del pistón es aproximadamente (20 – 25)0 del PMS y un poco antes de la inflamación de la mezcla aire – combustible y de su combustión. La duración total de la inyección alcanza (20 – 35)0 del ángulo de rotación del cigüeñal.

Para evaporar rápidamente el combustible en el aire al final del inyector el combustible a alta presión a la cámara de combustión aproximadamente (20 – 80) Mpa.

El rendimiento del ciclo real de un motor siempre es menor que el rendimiento térmico.

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DIFERENCIAS ENTRE EL CICLO REAL Y EL IDEAL.1. En el ciclo real la sustitución de trabajo o carga fresca no permanece constante como considera en el ciclo ideal.2. Los procesos de compresión y expansión se efectúan con intercambio de calor con el medio ambiente. Además durante la expulsión térmica de arder el combustible, estas circunstancias influyen en la pérdida de calor y potencia.3. En el ciclo real el calor específico de la sustancia el trabajo cambia con la variación de la temperatura y presión.

CICLOS REALES DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE DOS Y CUATRO TIEMPOS.

DIAGRAMA INDICADOR DEL MOTOR DE CARBURADOR DE 4T (CICLO OTTO)En el diagrama indicado del motor de carburador de cuatro tiempos se distinguen los siguientes puntos:

Del punto r → a = Tiempo admisión Del punto a → c = Tiempo de compresión Del punto z → b = Tiempo de expansión Del punto b → r = Tiempo de escape

Sin embargo debido al aumento de las revoluciones que ha venido teniendo el motor, producto de su desarrollo a través del tiempo, se hizo necesario aumentar el tiempo en que la válvula de admisión y de escape están abiertas, esto se logro cambiando el perfil de ataque de la leva para que permanezca mas tiempo en contacto con la válvula, con esto se logro que el motor funcionara eficientemente a altas revoluciones. Por lo tanto, en el diagrama indicado estos ángulos de adelanto y retraso en el cierre de la válvula de admisión y de escape se representan por los siguientes puntos:

Del punto a’→ r = Angulo de adelanto en la apertura de la válvula de admisión.Del punto a → a’’= Angulo de retraso en el cierre de la válvula de admisión.Del punto d → z = Angulo de adelanto del encendido.Del punto b’→ b = Angulo de adelanto en la apertura de la válvula de escape.Del punto r → b’’= Angulo de retraso en el cierre de la válvula de escape.Del punto a’→ r → b’’= Traslape de válvulas o balance de válvulas o equilibrio de válvulas; es el periodo de tiempo en que ambas válvulas están abiertas al mismo tiempo.

DIAGRAMA INDICADOR DEL MOTOR DIESEL DE 4T (CICLO DIESEL)En el diagrama indicado del motor Diesel de cuatro tiempos se distinguen los siguientes puntos:

Del punto r → a = Tiempo admisión Del punto a → c = Tiempo de compresión Del punto z → b = Tiempo de expansión Del punto b → r = Tiempo de escape

Sin embargo debido al aumento de las revoluciones que ha venido teniendo el motor, producto de su desarrollo a través del tiempo, se hizo necesario aumentar el tiempo en que la válvula de admisión y de escape están abiertas, esto se logro cambiando el perfil de ataque de la leva para que permanezca mas tiempo en contacto con la válvula, con esto se logro que el motor funcionara eficientemente a altas revoluciones. Por lo tanto, en el diagrama indicado estos ángulos de adelanto y retraso en el cierre de la válvula de admisión y de escape se representan por los siguientes puntos:

Del punto a’→ r = Angulo de adelanto en la apertura de la válvula de admisión.

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Del punto a → a’’= Angulo de retraso en el cierre de la válvula de admisión.Del punto z→ z’ = Periodo de auto inflamación.Del punto b’→ b = Angulo de adelanto en la apertura de la válvula de escape.Del punto r → b’’= Angulo de retraso en el cierre de la válvula de escape.Del punto a’→ r → b’’= Traslape de válvulas o balance de válvulas o equilibrio de válvulas; es el periodo de tiempo en que ambas válvulas están abiertas al mismo tiempo aquí se produce el intercambio de gases.

DIAGRAMA INDICADOR DEL MOTOR DE CARBURADOR DOS TIEMPOS En el diagrama indicado del motor de carburador de dos tiempos se distinguen los siguientes puntos:

Punto K2 = Cierre de la lumbrera de barridoPunto b’ = Cierre de la lumbrera de escape.Punto d = Apertura de la lumbrera de admisión.Punto c = Salto de la chispa que da inicio al encendido.Punto b = Apertura de la lumbrera de escape.Punto k1= Apertura de lumbrera de barrido.De punto b → k1 = Se produce el escape libre.De punto k2 → b’ = Reproduce el escape después del soplado.

En los motores de dos tiempos el intercambio de gases ocurre en un período corto de tiempo en comparación con los de cuatro tiempos.

Vp: Es el volumen perdido, es el que corresponde a la parte de la carrera del pistón donde ocurre el intercambio de gases.

Vh: Es el volumen real de trabajo del motor de dos tiempos. La compresión de la carga fresca se realiza durante la variación del volumen en una magnitud Vh’.

Vh’ = Vh – Vp

Ψ = Fracción de volumen perdido.Ψ = Vp/Vh

Relación de compresión para dos tiempos.

ε = VT/Vc = (Vh + Vc)/Vc Teórico (1)

ε’ = (Vh’ + Vc)/Vc Realmente (2)

Relacionando la ecuación (1) y (2)

ε = (ε’ – Ψ)/(1 – Ψ)

DIAGRAMA INDICADOR DEL MOTOR DIESEL DE DOS TIEMPOS (CON BOMBA DE BARRIDO)En el diagrama indicado del motor Diesel de dos tiempos con bomba de barrido, se distinguen los siguientes puntos:

Punto K2 = Cierre de la lumbrera de barridoPunto f = Cierre de la lumbrera de escape.Punto d = Comienzo de la inyección.Punto c = Combustión principal.Punto b = Apertura de la válvula de escape.Punto k1= Apertura de la lumbrera de barrido.De punto f → c = Se produce la compresión de la mezcla.

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De punto z → z’ = Periodo de auto inflamación.De punto c → b = Proceso de expansión.Del punto k1→a’→ K2 = Periodo de barridoDel punto b→k1→a’→ K2→f = Periodo de intercambio de gases.De punto b→k1 = Periodo de escape puro.

En los motores de dos tiempos el intercambio de gases ocurre en un período corto de tiempo en comparación con los de cuatro tiempos.

Vp: Es el volumen perdido, es el que corresponde a la parte de la carrera del pistón donde ocurre el intercambio de gases.

Vh: Es el volumen real de trabajo del motor de dos tiempos. La compresión de la carga fresca se realiza durante la variación del volumen en una magnitud Vh’.

Vh’ = Vh – Vp

Ψ = Fracción de volumen perdido.Ψ = Vp/Vh

Relación de compresión para dos tiempos.

ε = VT/Vc = (Vh + Vc)/Vc Teórico (1)

ε’ = (Vh’ + Vc)/Vc Realmente (2)

Relacionando la ecuación (1) y (2)

ε = (ε’ – Ψ)/(1 – Ψ)

DIAGRAMA DEL PROCESO DE COMBUSTION EN EL MOTOR DE CARBURADOR.El proceso de combustión es un proceso físico – químico complejo ya que sobre el desarrollo de este influyen las leyes termodinámicas e influyen también las variaciones de presiones, para obtener los índices favorables de trabajo del motor, se asegura que el proceso de combustión sea antes que el pistón llegue al PMS.

Pz = (25 – 45)Kgf/cm2

Tz = (2300 – 2700)0K

Analizando el diagrama se distinguen tres fases de la combustión ¸ θ1¸ y θ2¸ θ3.θ c = ángulo de adelanto al encendido.

PRIMERA FASE DE COMBUSTION “θ1”Comienza en el momento de la aparición de la chispa (punto “m” del diagrama) y termina cuando la presión en el cilindro como resultado del termo – desprendimiento se hace más alta (punto “n” del diagrama) que durante la compresión de la mezcla sin combustión; a estas fase se le denomina “Fase inicial de combustión”.La combustión en el transcurso de la primera fase se desarrolla a pequeña escala.

En la duración de esta primera fase influyen los siguientes factores:1. La composición de la mezcla aire-combustible.2. La relación de compresión del motor. Si aumenta la relación de compresión, aumenta la temperatura y la presión de la mezcla y esto provoca un aumento de la velocidad de combustión y se reduce la de duración de la primera fase de combustión.3. El N0 de revoluciones del motor.4. La carga del motor. Ésta depende de la posición de la mariposa de los gases, entre más

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abierta esté la mariposa habrá más mezcla rica en el cilindro lo cual afecta el proceso de combustión.

5. La característica de descarga de la chispa.

SEGUNDA FASE DE COMBUSTION “θ2”Esta se denomina “Fase principal de la combustión”. La duración de esta fase se calcula desde el momento en que termina la primera fase (punto “n” del diagrama), hasta el momento en que se alcanza la presión máxima (punto “z” del diagrama) ciertos grados después del PMS, esto es debido a que en los ciclos reales, existe un pequeño desplazamiento y la presión máxima se alcanza después de que el pistón pase por el PMS.

TERCERA FASE DE COMBUSTION “θ3”A ésta se le llama “Fase de post combustión”. Esta fase se inicia cuando comienza a bajar la presión en el cilindro (después del punto “z” del diagrama) hasta que el pistón se aproxima al PMI.

En esta tercera fase la mezcla se quema en las capas cercanas a la pared del cilindro ya que la turbulencia en estas capas es peor que las turbulencias en la cámara de combustión. La relación de compresión influye sobre la duración de esta tercera fase.

DIAGRAMA DEL PROCESO DE COMBUSTION EN EL MOTOR DIESEL.El proceso de combustión es un proceso físico – químico complejo ya que sobre el desarrollo de este, influyen las leyes termodinámicas e influyen también las variaciones de presiones, para obtener los índices favorables de trabajo del motor, se asegura que el proceso de combustión sea antes el mas perfecto posible. En el diagrama de combustión del motor Diesel se distinguen las siguientes fases:

PRIMERA FASE DE COMBUSTION “θ1”Esta fase ocurre desde el inicio de la inyección (punto “1” del diagrama) hasta el momento en que la presión en el cilindro empieza a aumentar rápidamente bajo la acción del termo desprendimiento de calor (punto “2” del diagrama).En la duración de esta primera fase de combustión influyen los siguientes factores:1. La inflamación del combustible.2. La presión y la temperatura.3. La intensidad del movimiento de la carga fresca.4. Variedad de la carga del motor.5. El tipo de pulverización de los inyectores.

SEGUNDA FASE DE COMBUSTION “θ2”La segunda fase de la combustión se llama “Fase de la combustión rápida”, comienza desde momento en que la presión aumenta rápidamente (punto “2” del diagrama) hasta el momento en que el pistón rebasa el PMS (punto “3” del diagrama).Sobre la duración de esta influyen los siguientes factores:

1. El coeficiente de exceso de aire.2. La cantidad de combustible.3. El estado de la mezcla del combustible.4. La variación de la carga del motor. 5. El # de revoluciones del motor.

TERCERA FASE DE COMBUSTION “θ3”

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Esta fase dura desde el punto “3” hasta el punto “4” del diagrama, en esta fase es donde se alcanza la presion y temperatura máxima durante el proceso de la combustión. Esta tercera fase de combustión se desarrolla con un aumento del volumen, por esta razón la presión en el cilindro disminuye lentamente, a esta tercera fase se llama “Fase de la combustión difusa rápida”.Sobre el desarrollo de esta tercera fase de combustión influyen los siguientes factores:1. La cantidad de combustible y la calidad de pulverización.2. La velocidad del movimiento de la carga de aire.3. La frecuencia de giro del cigüeñal.

CUARTA FASE DE COMBUSTION “θ4”A esta se le llama “Fase de la post combustión”, dura desde el punto 4 al punto 5 del diagrama, ósea donde se termina el desprendimiento de calor.

Sobre el desarrollo de esta tercera fase de combustión influyen los siguientes factores:1. La calidad de pulverización de los inyectores. 2. El estado de calentamiento del motor.

PROCESO DE ESCAPE REAL EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.Según las investigaciones el proceso real de escape en los motores de combustión interna se puede dividir en dos fases:En la primera fase los gases de escape salen fuera del cilindro por la diferencia de presiones que existe entre el cilindro y los ductos de escape.

En los motores reales la válvula de escape se abre (40 – 70)0 antes de que el pistón llegue al PMI en la carrera de expansión y se cierra (10 – 25)0 después que el pistón pasa por el PMS en la carrera de admisión. La velocidad del flujo de gases de escape es muy grande y oscila entre (500 – 700) m/seg. La mayoría de los gases logra salir fuera del cilindro durante la primera fase en un (60 – 70) % y queda aproximadamente un 30% de gases residuales dentro del cilindro; los cuales no logran salir y pasan a formar parte del siguiente ciclo de trabajo.

Los gases residuales que quedan en el cilindro y forman parte del siguiente ciclo de trabajo, se calcula por el coeficiente de gases residuales con la formula siguiente:

γr = Mr/M1

Donde: Mr = cantidad de gases residuales.M1 = cantidad de carga fresca.γr = Coeficiente de gases residuales.

Cuanto menor es el coeficiente de gases residuales (γr), más completo es el llenado del cilindro y por lo tanto mayor es la potencia que desarrolla el motor. El coeficiente de gases residuales (γr) en los motores de dos tiempos, es mayor que en los motores de cuatro tiempos, debido al barrido no perfecto que ocurre en los motores de dos tiempos y además al tiempo limitado que se concede al proceso de escape.

TABLA DE COEFICIENTE DE GASES RESIDUALES REAL EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

MOTOR COEFICIENTE DE GASES RESIDUALES

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“γr”Motor de 4T de carburador 0.06 – 0.18Motor de 4T Diesel 0.03 – 0.06Motor de 2T de carburador 0.25 – 0.35Motor de 2T Diesel (Bomba barrido) 0.02 – 0.08

UNIDAD VSISTEMA DE LUBRICACION DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

FUNCION DEL SISTEMA DE LUBRICACION DEL MOTORLa función de la lubricación es reducir por aplicación de un aceite lubricante el rozamiento entre las piezas del motor que tienen movimiento y que se deslizan unas sobre otras para evitar su fricción y desgaste, lo cual provocaría averías en el motor acortando su vida útil.

Además ayuda al enfriamiento de las partes del motor que no pueden ceder su calor directamente al líquido refrigerante o al aire de enfriamiento y también limpiar el motor llevándose las partículas que produce la abrasión. También contribuye a reducir el ruido y ayuda a sellar la pared del cilindro por medio de loa añillos.

COMPOSICION DE LOS ACEITES LUBRICANTES DEL MOTOR.Los aceites lubricantes del motor están compuestos de dos partes:

Materia prima básica ( 80% a 90%):Básicos vegetales, minerales y sintéticos.

Aditivos 10% al 20% :Entre los aditivos que usan los aceites lubricantes del motor se encuentran los siguientes:

Detergentes: limpian el motor y trabajan mejor a altas temperaturas.Dispersantes: mantienen en suspensión los insolubles. Trabajan mejor a bajas temperaturas.Antioxidantes: previene la formación de lodos, barnices, etc. Que resultan de la oxidación del aceite.Antidesgaste: forma una película que se mantiene unida al metal, evitando el posible desgaste acelerado.Antiespumante: previene la formación de espuma estable, evitando la falta de lubricación por la presencia de burbujas y el consiguiente desgaste y oxidación.Mejorador del índice de viscosidad: disminuye la relación de cambio de viscosidad con la temperatura.

PROPIEDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES DEL MOTORLas propiedades de los aceites lubricantes usados en los motores de combustión interna son las siguientes: viscosidad, anticorrosión, estabilidad, propiedad detergente, resistencia al desgaste, presencia de aditivos y oleacidad.

VISCOSIDAD: Es la magnitud que representa la capacidad para fluir de un aceite. Alta viscosidad significa fluido espeso. Baja viscosidad fluido delgado. Se distinguen la viscosidad cinemática cuyas unidades son centistokes (cSt) y la dinámica con unidades centipoise (cP).La viscosidad del aceite depende de la presión y de la temperatura; cuanto mas alta es la temperatura mas fluido es le aceite. El comportamiento viscosidad-temperatura es indicado por el índice de viscosidad (I.V). Cuanto más alto es el índice, más estable con la temperatura la viscosidad del aceite.

ANTICORROSION: Propiedad del aceite de no causar corrosión en la superficie además

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de proteger la superficie de contacto contra la acción de otras sustancias agresivas, en particular contra el Azufre.

ESTABILIDAD: Es la propiedad de resistirse a la oxidación y la polimerización oxidable, es decir, a la formación del aceite en productos de oxidación, la formación de estos productos conlleva al ensuciamiento del motor, provoca el quemado de los anillos y el estropeamiento de los canales de Aceite.

RESISTENCIA AL DESGASTE: Es la posibilidad de formar la capa defensiva del aceite en las superficies de las piezas que permite protegerlas contra el contacto inmediato de los metales durante las altas cargas.

OLEACIDAD: Es la capacidad del aceite de formar una gota estable durante un tiempo determinado osea la capacidad del aceite de fluir por la superficie del metal y formar una película adherida a ésta(continua e inseparable).

CLASIFICACION DE LOS ACEITES LUBRICANTES DEL MOTOR

La sociedad de ingenieros automotrices (SAE), clasifica los aceites como:

Monogrados: Son de un solo grado y se especifican para temperaturas de 1000 C. Ejemplo: SAE-20, SAE-30, SAE-40. SAE-50, SAE-60.

Multigrados: Trabajan a temperaturas positivas (1000C, igual que los monogrados) y temperaturas negativas de hasta -300C.Ejemplo: SAE-0W, SAE-5W, SAE-10W, SAE-15W, SAE-20W, SAE-25W.El aceite SAE 15W/40; trabaja como multigrado hasta -150C y como un monogrado SAE- 40 hasta 1000C.

El instituto americano del petróleo (API) clasifica los aceites en dos grupos:

Aceites para gasolina “S” (Spark Plug)Por ejemplo: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ.

Aceites para Diesel “C” (Compressión).Por ejemplo: CA, CB CC, CD, CE, CF CG.

TIPOS DE ROZAMIENTOS POR DESLIZAMIENTO.Cuando dos cuerpos sólidos por ejemplo: el pistón y cilindro se deslizan entre sí, aparece el rozamiento. Éste es tanto mayor cuanto más fuerte sea el contacto de los cuerpos y más ásperas sus superficies de contacto.

Existen tres tipos de rozamiento por deslizamiento: seco, semilíquido y liquido.En el caso del rozamiento seco por causa del contacto duro de las partes que se deslizan, se presentan crestas de temperaturas elevadas.

El rozamiento semilíquido se presenta donde, a pesar de la lubricación no puede formarse una película de aceite uniforme.

El rozamiento líquido es el más eficiente porque la capa de aceite que se adhiere, (por ejemplo: el árbol de levas, se desliza sobre la capa de aceite adherida al cojinete). Con esto resulta que solo hay rozamiento entre líquidos, por esto el rozamiento es muy pequeño y el desgaste de las piezas es muy reducido.

TIPOS DE SISTEMAS DE LUBRICACION USADOS EN EL MOTOR.

MOTORES DE DOS TIEMPOS

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1. Lubricación por mezcla 1:20…..1:40 la cual se agrega cada vez que se llena el tanque de combustible, como en las motocicletas.2. Lubricación por dosificación automática de aceite fresco por medio de una bomba.

MOTORES DE CUATRO TIEMPOS1. Lubricación por circulación a presión.2. Lubricación por carter seco.3. Lubricación por inmersión o centrifugación.4. Lubricación por aditivos en el combustible.

LUBRICACION POR SALPICADURA.Este sistema es utilizado generalmente en motores de un pistón y motores estacionarios.Las tapas de bielas y los muñones del cigüeñal están sumergidos en el tanque de aceite del carter y con su movimiento giratorio por medio de una cuchara ubicada en el cigüeñal, lanzan el aceite, salpicando diferentes puntos del motor. Este sistema de lubricación por salpicadura se utiliza como un complemento del circuito de lubricación por presión.

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE LUBRICACION POR CIRCULACION A PRESION En este sistema, una bomba impulsada por el mismo motor (cigüeñal o árbol de levas) aspira aceite del carter generalmente a través de un pascon y luego lo impulsa con suficiente presión a través de los filtros, luego a los conductos del circuito de lubricación del motor y de aquí a los diferentes puntos que hay que lubricar en el motor y de estos puntos el aceite cae por goteo nuevamente al tanque (carter de aceite).

Los puntos de lubricación más importantes del motor son: Los cojinetes del cigüeñal, los cojinetes de biela, bulón del pistón, cojinetes del árbol de levas, empujadores de válvulas, cadena, tensor de cadena, mecanismo de accionamiento del distribuidor y los cilindros.

La capacidad del sistema de lubricación del motor depende del volumen del carter, de los filtros y de los conductos principales del sistema de lubricación.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE LUBRICACION POR CIRCULACION A PRESION.El sistema de lubricación por circulación a presion del motor consta de los siguientes componentes: tapón de drenaje, carter, pascon, varilla de nivel de aceite, bomba, válvula de alivio, filtro, manómetro indicador de presión, luz de aviso de baja presion, taladros de lubricación en el cigüeñal, conducto de lubricación en el árbol de levas, conducto de lubricación en el eje de balancines, tapón de llenado.

BOMBA DE ACEITE.Es la encargada de poner en circulación el aceite por todo el sistema. Ésta se instala tanto dentro del motor (sin acceso directo) como fuera de él. El accionamiento de la bomba se realiza desde el piñón motriz ubicado en el extremo delantero del cigüeñal o desde el árbol de levas. La presión máxima que desarrolla la bomba es de 25 a 75 PSI. La presión más baja que puede entregar el suficiente aceite para lubricar todas las partes del motor es aproximadamente 15 PSI cuando el motor está caliente y en mínimo. La bomba consta de una válvula de seguridad que evita el exceso de presión que puede dañar los sellos y tuberías del sistema de lubricación. Se estima que para lubricar el motor se requiere un flujo de aceite de (3 – 6) gal/min. Existen diferentes tipos de bombas, tales como: de engranajes, de Rotor (ambas son las más usadas), de hoz, embolo, excéntrica, etc.

FILTROS DE ACEITE

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Los filtros se instalan en el sistema de lubricación para evitar que el aceite se contamine debido a las impurezas tales como: hollín, limaduras metálicas, polvo, etc. Los filtros pueden ser para filtraje áspero y fino, desde 15 a 25 micrones, los cuales se construyen de: laminillas, de tamiz, estrella de fieltro (tubular), de papel (forma de estrella), magnéticos, combinados (tamiz-papel-profundidad), de profundidad (textil, celulosa), banda de latón y lámina metálica con agujeros calibrados o filtros de cartón con agujeros bien finos.

Los filtros constan con válvula desviadora la cual actúa a una presión (5 – 15) PSI, la cual permite el paso del aceite sin pasar por el filtro para garantizar siempre la lubricación del motor aun que sea con aceite sucio.

Algunos filtros tienen válvulas de no retorno diseñado para mantener el filtro de aceite lleno cuando se para el motor. Esto mantiene cargada la bomba de aceite de manera que se incrementará la presión de aceite tan pronto arranca el motor.

CARTER DE ACEITEEsta ubicado en la parte inferior del motor, atornillado al bloque de cilindros, sirve de depósito de aceite, almacenando la cantidad necesaria para garantizar la lubricación del motor.

FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES DEL ACEITE LUBRICANTE DEL MOTORMaterial de construcción del motor. Condiciones de servicio.Calidad del combustible. Contaminación con gasolina o agua.Calidad del filtro. Cantidad de llenado.Calidad del aceite. Kilometraje acumulado del motor.Estación climática.

INTERVALOS DE CAMBIO DE ACEITE DEL MOTORA continuación se especifican algunos intervalos de cambio de aceite lubricante del motor como referencia. Motor ciclo Otto (gasolina) 5,000-10,000 Km.Motor ciclo Diesel (Diesel o Biodiesel) 2,500-5,000 Km.Nota: Algunos fabricantes establecen el cambio de aceite como minino una vez al año.

CONSUMO NORMAL Y EXCESIVO DE ACEITE DEL MOTORTodo motor tiene un consumo de aceite normal, se consume aceite porque parte de éste llega a la cámara de combustión y se quema, parte se evapora y se pierde a través de la ventilación del carter del cigüeñal (0.1 litro/100km).

El consumo excesivo de aceite puede deberse a: Anillos del pistón pegados, superficies de deslizamiento de los cilindros y guías de válvulas gastadas, uso de aceite con muy poca viscosidad, sellos dañados (Ejemplo: en el carter), etc.

El tipo de cantidad de aceite que usa el motor en particular viene prescrito por el fabricante del mismo.

Si el nivel de aceite está muy bajo peligra la lubricación y si está demasiado alto puede producirse una sobre presión la cual puede dañar los sellos del sistema de lubricación o al propio motor. Por tal razón, se deben usar siempre los aceites prescritos, limpiar y cambiar los filtros en los períodos prescritos, vigilar siempre que el nivel de aceite sea el correcto (con la varilla de medición) y cambiar el aceite con el motor caliente

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AVERIAS EN EL SISTEMA DE LUBRICACION POR CIRCULACION A PRESION

1. Baja presión de aceite.Causas posibles:Bajo nivel de aceite en el carter, poca viscosidad del aceite, pascon de la bomba de aceite obstruido, válvula de seguridad pegada en posición abierta o resorte vencido o quebrado, fuga en el sistema, bomba de aceite defectuosa, cojinetes del motor

gastados.

2. Alta presión de aceite.Causas posibles:Manómetro defectuoso, aceite con mucha viscosidad, válvula de seguridad pegada en posición cerrada, filtro o conductos obstruidos.

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UNIDAD VISISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE DE LOS MOTORES

GENERALIDADESEn los motores de combustión interna la energía térmica necesaria para realizar el trabajo mecánico se obtiene como resultado de las reacciones químicas entre el combustible introducido al cilindro y el oxigeno del aire por medio de la combustión, en la cual se transforma la energía química del combustible en energía calorífica y luego en energía mecánica.

FUNCION DEL SISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE DEL MOTOREn general la instalación de alimentación de combustible tiene la función de alimentar suficientemente al carburador o la bomba inyectora; en todos lo estados de funcionamiento del motor. El sistema de alimentación de combustible del motor sirve para preparar del combustible y del aire la mezcla carburante deseada y suministrarla a los cilindros del motor en la cantidad requerida.Este sistema opera de la manera siguiente:El combustible procedente del tanque es succionado a través del filtro y la tubería de combustible por la bomba y ésta suministra el combustible al carburador o la bomba inyectora.Durante el tiempo de admisión el aire proveniente de la atmósfera, después de pasar el filtro de aire, se purifica, eliminándose las impurezas extrañas y llega al carburador o directamente al cilindro en el caso del motor diesel. En el motor de gasolina de carburador el combustible se pulveriza en este, se mezcla con el aire y empieza a evaporarse, mientras que en el motor de gasolina “fuel injection”, la mezcla del combustible con el aire ocurre en el ducto de admisión antes de la válvula de admisión de cada cilindro. La preparación de la mezcla carburante también ocurre en el tubo de admisión ya que al moverse el combustible por éste, continúa evaporándose y mezclándose con el aire.En el caso del motor diesel la mezcla aire combustible ocurre en el instante en que la bomba inyectora descarga el combustible a alta presion dentro del cilindro.

Este proceso se finaliza en los cilindros del motor durante los ciclos de admisión y compresión. Una vez quemada la mezcla de trabajo, los gases de combustión se evacuan a través del tubo de escape y el silenciador, hacia la atmósfera.

CLASIFICACION DE LOS COMBUSTIBLES USADOS EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.En general en los combustibles se clasifican como: sólido, líquido y gaseoso.

Los combustibles pueden ser. Minerales, vegetales y sintéticos.

Los motores de combustión interna utilizan combustibles líquidos o gaseosos. El combustible líquido se obtiene de petróleo natural, el cual atraves de un proceso de refinación (destilación atmosférica, cracking, reforming, destilación al vacío, refinado, y

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desparafinado) se obtiene la gasolina, Diesel, gas natural, los cuales se usan como combustible del motor de combustión interna.

También en los últimos tiempos se han estado usando en los motores de combustión interna combustibles alternativos tales como: Biodiesel (de semilla de soya, palma africana, semilla de tempate, grasa animal); etanol (de caña de azúcar, maíz, remolacha), hidróxido de etanol (etanol mas agua), metanol (alcohol de madera), etc.

COMBUSTIBLE LÍQUIDO USADO EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNAEl combustible líquido usado en los motores, generalmente es un derivado del petróleo, el cual consiste fundamentalmente de una mezcla de carbono e hidrogeno (hidrocarburos), que se diferencian entre sí por su estructura molecular. Algunos tipos de hidrocarburos son los siguientes: Parafina, olefina, naftenos y aromáticos.

La parafina, tiene una estructura lineal en forma de cadena, entre ellas tenemos el metano (CH4) componente fundamental del gas natural, propano (C3H8), butano (C4H10), octano (C8H18) sin ramificaciones es poco resistente al autoencendido, isooctano (C8H18) con tres ramificaciones en su estructura, se usa como combustible para determinar el índice de octano de la gasolina.

La olefina es un hidrocarburo gaseoso no saturado con doble enlace entre los átomos de carbono, por ejemplo el butadieno (C4H6), se usa para la elaboración del caucho sintético se encuentra poco en el petróleo, pero se obtiene en el cracking.

Los naftenos hidrocarburos saturados con estructura de añillo, ejemplo el ciclohexano (C6H12).

Los aromáticos (C6H6), hidrocarburos no saturados de estructura anular y enlaces dobles, por ejemplo el benceno (C6H6), mezclado con el tolueno y xileno, se obtiene el llamado benceno para motores, este hidrocarburo transmite a la gasolina buenas propiedades (alta potencia y resistencia al autoencendido), se encuentra poco en el petróleo, pero se obtiene en el proceso de reformado.

El contenido de diferentes mezclas de hidrocarburos en el combustible determina las propiedades fisicoquímicas del combustible, las cuales influyen en los procesos de evaporación, inflamación y combustión del combustible.

El combustible usado en los motores, está compuesto por los siguientes elementos:84 – 85% Carbono, 12 – 14% Hidrogeno, 1 – 4% Oxigeno, Azufre y otras impurezas. De estos componentes, la parte inflamable son: Carbono, Hidrogeno, Azufre y Oxigeno y la parte no inflamables son: el vapor de agua y otras impurezas.

El poder calorífico de la gasolina 44 MJ/Kg = 10,400 Kcal/Kg. (146, 000 BTU/gal) y el poder calorífico del Diesel 43,5 MJ/Kg = 10,000Kcal/Kg.(162,000 BTU/gal).

Ejemplo de la composición química del diesel y la gasolina:Gasolina DieselC = 0.855 C = 0.870H = 0.145 H = 0.126O = 000 O = 0.004C9H20 C14H30

PROPIEDADES FISICAS DEL COMBUSTIBLE DE LOS MOTORES.

Las propiedades físicas del combustible usado en los motores son: viscosidad, densidad, tensión superficial, compresibilidad, composición fraccionaria,

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volatilidad, inflamabilidad, resistencia a la detonación, éstas propiedades influyen en los procesos de alimentación del combustible, pulverización y formación de la mezcla aire-combustible.

Volatilidad: Es la capacidad del combustible de evaporarse. Esta capacidad depende de su composición fraccionaria, la tensión de los vapores, la tensión superficial y del calor de vaporización. La volatilidad se determina con un aparato especial calentando el combustible y seleccionando las fracciones que se volatilizan en determinados intervalos de temperatura.

Inflamabilidad:Es la capacidad que tiene un combustible de producir una llama ante la exposición a una fuente de calor, esta propiedad es muy importante especialmente en el Diesel y se representa por el número de cetano, el cual es una medida de la susceptibilidad al autoencendido de un carburante, cuanto mayor es el índice de cetano, mas fácilmente se inflama el carburante.El combustible con el número de cetano más alto, es el que produce menos detonaciones en los motores Diesel. El retraso largo o corta del encendido, se expresa mediante el número de cetano. El número de cetano se determina de la siguiente manera, el cetano normal (C16H34), con un retraso de encendido corto tiene asignado el numero de cetano 100, mientras que el alfa metil naftaleno, (C11H10) con un retraso de encendido largo, tiene asignado un numero de cetano 000.Por lo tanto se utiliza como combustible Diesel Standard, una mezcla de los dos productos anteriores y se realizan pruebas mediante un motor CFR (relación de compresión variable).

El valor del volumen en % de cetano normal, en el combustible mezclado, equivalente en inflamabilidad a la muestra, se considera como el número de cetano.

Los números de cetano de los combustibles Diesel que actualmente disponibles en el mercado, esta comprendidos entre 45 y 50.

Resistencia a la detonación: La estabilidad detonante de la gasolina se evalúa por el número de octano. A mayor número de octano mayor estabilidad detonante y mayor grado de compresión máximo admisible tendrá la gasolina.El índice de octano es la medida de la resistencia a la inflamación por autoencendido (pistoneo) de una gasolina. Las gasolinas con alto índice de octano son más resistentes al pistoneo (golpeteos metálicos sonoros, humo negro en el escape, sobre calentamiento del motor, pérdida de potencia y economía de combustible del motor).

El índice de octano se determina de la siguiente manera, el heptano normal con poder antidetonante cero, tiene asignado el numero de octano 000, mientras que el isooctano (C8H18), con alto poder antidetonante, tiene asignado un numero de octano 100.

Por lo tanto, el índice de octano de la gasolina, es el porcentaje en volumen de isooctano en mezcla con normal heptano.

Si el combustible es propenso a la detonación se le agrega una cantidad pequeña de antidetonantes. Los cuales no alteran las propiedades físicas del combustible. Entre los antidetonantes más comunes usados en los motores está el “Tetraetilato de Plomo”, sin embargo por ser este muy dañino para la salud recientemente se ha sustituido por otros aditivos antidetonantes que no son a base de plomo y menos contaminantes. El

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octanaje de la gasolina varia de 86 a 97 octanos.

Estabilidad del combustible:Es la capacidad del combustible de conservar sus propiedades fisicoquímicas iniciales durante el almacenamiento, el transporte y el bombeo del mismo.

Viscosidad:Es la propiedad de una sustancia líquida o gaseosa de oponer una resistencia al roce interno, al desplazarse una parte del mismo respecto a la otra. La viscosidad es la propiedad principal en el Diesel. La viscosidad puede ser dinámica o cinemática, las unidades de la viscosidad dinámica son Poise o centipoise (cP). Mientras que las unidades de la viscosidad cinemática son los stokes o centistokes (cSt).

Índice de carbonización: Indica la cantidad de choque que se quema como resultado de la vaporización y descomposición del resto de combustible al calentarlo sin acceso de aire. Osea es propensión del combustible para la formación de carbonilla especialmente en Diesel.

REACCIONES DE COMBUSTION DE LOS COMBUSTIBLES

C + O2 = CO2, libera 8100Kcal/Kg.(el carbono se quemó totalmente debido a la combustión completa).

C+ O2 = CO, libera 2550 Kcal/Kg. (el carbono no se quemó totalmente debido a la combustión incompleta).

CALCULO DEL OXIGENO MINIMO PARA LA COMBUSTIONSabiendo que el peso atómico de cada elemento que participa en la combustión es el siguiente:

C = 12, O = 16, S = 32, H = 1

C + O2 = CO2

12 Kg. +32 Kg.= 44Kg. de CO2 , 32/12 =8/3 = 2.66 Kg. de O2 por Kg. de C.

S+ O2 = SO2

32 Kg. +32 Kg.= 64Kg. de SO2, 32/32 =1 = 1 Kg. de O2 por Kg. de S.

H2+ O = H2O2 Kg. +16 Kg.= 18Kg. de H2O, 16/2 =8 = 8 Kg. de O2 por Kg. de H.

Por lo tanto la fórmula para el cálculo del oxigeno mínimo es la siguiente:

Omin = 2.66 C + (1*S) + 8H (Kg. de O/ Kg. de combustible)

Nota: En el caso del combustible sólido mineral, al oxigeno mínimo se le debe descontar el oxigeno de composición.

CALCULO DEL AIRE MINIMO PARA LA COMBUSTION

Amin =100/23 ( (2.66 C + (1*S) + (8H-O) ) (Kg. de Aire/ Kg. de combustible)

Nota: En el aire ambiente, a 100 Kg. de aire le corresponden 23 Kg. de oxigeno en términos de peso.

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CALCULO DEL VOLUMEN DE AIRE MINIMO PARA LA COMBUSTION

V airemin =100/(23*α) ( (2.66 C + (1*S) + (8H-O) ) (Kg. de Aire/ Kg. de combustible)

Donde: α es el peso especifico del aire, el cual depende de la temperatura del mismo, dado en (Kg./m3).

CALCULO DEL VOLUMEN DE AIRE EFECTIVO PARA LA COMBUSTION

V aireefectivo = V airemin *β (Kg. de Aire/ Kg. de combustible)

Donde: β = coeficiente de exceso de aire

Valores de β (coeficiente de exceso de aire) para distintos tipos de combustibles:

Combustible gaseoso β = 1.05 a 1.10Combustible liquido β = 1.15 a 1.30Combustible sólido en trozos β = 1.50 a 1.80Combustible sólido en polvo β = 1.25 a 1.40

TABLA DE COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE PARA DISTINTOS MOTORES

TIPO DE MOTORES β (coeficiente de exceso de aire)Carburador 0.80 – 0.96Diesel 1.5 - 1.70Diesel con turbocompresor 1.30 – 2.50

COMPONENTES DEL SISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR.El sistema de alimentación de combustible del motor se compone de las siguientes partes: Depósito o tanque de combustible, bomba, tuberías de aspiración, filtros, carburador, depurador de aire, múltiple de admisión, múltiple de escape y silenciadores.

A continuación se detallan cada uno de los componentes del sistema de combustible:

Tanque: Éste se fabrica generalmente de chapa de acero, y para evitar la corrosión tiene un baño de zinc, por el interior puede estar emplomado o recubierto con una laca especial, también pueden usarse tanques de plástico o de aleación de aluminio.

Los tanques grandes de subdividen generalmente con tabiques estabilizadores que actúan contra el movimiento del combustible durante el frenado del vehículo o en las curvas.

En las partes más bajas del tanque se dispone de un orificio con tapón roscado para vaciarlo. El tubo de aspiración entra en el tanque hasta una profundidad tal que pueda aspirarse casi todo el combustible del mismo. El tanque está ventilado para permitir que los vapores y el aire entren y salgan del tanque para mantener la presión interior igual a la extrema.El tapón de llenado del tanque, en los vehículos con control de emisiones, tiene una válvula de presión y una de vacío que permiten igualar las presiones y evitar las presiones excesivas. Esto evitará daño al tanque en caso de falla del sistema de ventilación para control de emisión evaporativo normal.

El tapón de llenado del tanque de combustible en los vehículos que usan combustible

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(gasolina sin plomo) es más pequeño, de manera que la boquilla para llenar las bombas de gasolina con plomo no puede adaptarse.

Bomba de gasolina: Ésta impulsa la gasolina desde el tanque hasta el carburador o hasta el sistema de inyección de combustible a una presión de 5 a 8 bar.

La mayor parte de las bombas de combustible son del tipo diafragma 8membrana) o tipo pistón, las cuales van montadas en el motor y son operadas por medio de un lóbulo excéntrico colocado en el árbol de levas. Un brazo con carga de resorte se sostiene todo el tiempo contra el lóbulo excéntrico.

En algunos sistemas una varilla corta de empuje, se adapta entre el lóbulo excéntrico y el brazo con carga de resorte. La leva opera el brazo de palanca para halar el diafragma del lado de la cámara de combustible. Un resorte sobre el lado del diafragma empuja contra el diafragma.

La bomba de combustible tiene dos válvulas de retención. La válvula de retención en el lado del tanque de la bomba solamente dejará entrar gasolina a la bomba (válvula de retención de admisión).

La válvula de retención en el lado del motor solamente dejará salir gasolina (válvula de retención de descarga). A medida que el diafragma de la bomba de combustible es tirado por el varillaje, la gasolina se succiona dentro de la bomba a través de la válvula de retención – admisión. El resorte de la bomba hacia el motor a través de la válvula de descarga.

Existe también la bomba de combustible tipo turbina, la cual va ubicada dentro del tanque de combustible y pone presión en todas las líneas de combustible para minimizar la probabilidad de formación de bolsas de vapor. Ninguna bomba de combustible impulsada por el motor se necesita cuando se usa la bomba de combustible tipo turbina.

Tuberías:Las líneas de conexión del sistema de combustible generalmente son de tuberías de acero o cobre y también mangueras de hule sintético.

Las tuberías de acero usan accesorios standard del tipo de bocina invertida para conectarse las partes metálicas entre sí y rebordes para conectarse con las mangueras de combustible.

Las mangueras hechas de hule sintético se adaptan apropiadamente a las secciones agrandadas, llamadas rebordes, sobre los extremos de la tubería o sobre boquillas de cualquier parte del sistema.

Generalmente se mantienen en su lugar por medio de abrazaderas. En algunos casos la manguera está provista con un accesorio metálico con extremo tipo abocinado. La tubería o manguera debe estar en buena condición de modo que no halla fuga de gasolina o para evitar que ingrese aire al sistema de combustible. La tubería se coloca de manera que vaya ascendiendo gradualmente, desde el tanque hasta el carburador o la bomba inyectora.Se recomienda que las tuberías no deben pasar por superficies calientes y si han de hacerlo se deben aislar en los puntos expuestas al calor.

Filtros de combustible: Sirven para eliminar tanto las impurezas mecánicas como el agua del combustible. Los

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filtros se construyen generalmente de tamiz o de papel y en el caso del motor Diesel los filtros son de malla de acero con orificios finos.

El filtro de tamiz está construido de un alambre de malla fina y puede ir instalado en el tanque, en la bomba de combustible o en el propio carburador.

Los filtros de papel son recambiables y se utilizan en la tubería ubicada entre la bomba de combustible y el carburador.

En el motor Diesel los filtros se colocan entre el tanque y la bomba de cebado y entre la bomba de cebado y la bomba inyectora (en este caso se usan filtros de filtraje mas fino).

Depurador de aire: El polvo contenido en el aire está formado principalmente por partículas finísimas de bióxido de Silicio (conocido como sílice). La dureza de los granos de polvo de sílice supera la dureza del acero y de otros metales que se usan en la construcción de motores. El estado polvoriento del aire se mide por la cantidad de granos de polvo contenidos en 1 m3 de aire.El polvo que penetra al motor, se mezcla con el aceite, formando una mezcla abrasiva que provoca un desgaste rápido de las piezas rozantes del motor. Por eso el aire que se utiliza para preparar la mezcla carburante se debe limpiar esmeradamente del polvo. Por esta razón es que los motores se proveen de filtros de aire.

El funcionamiento de los depuradores de aire modernos usados en los motores de automóviles puede usar cualquiera de los siguientes métodos: Por inercia, húmedo (por contacto) y filtrante.Para aumentar el grado de depuración, en cada uno de los procedimientos antes indicados puede utilizarse el aceite para humectar los elementos filtrantes.

En algunos depuradores de aire se emplean al mismo tiempo varios métodos de filtrantes del aire, a tales depuradores de aire se les llama “depuradores combinados” y debido a que éstos proporcionan la mejor limpieza del aire son los que más utilizados.

Los depuradores de aire de algunos motores de automóviles llevan instalado unos dispositivos especiales que sirven para reducir el ruido que se produce debido a la succión del aire.Muchos motores Diesel llevan instalados depuradores de aire combinados, en los cuales se emplea en conjunto el método de depuración por inercia seco y el de depuración por inercia húmedo.También algunos motores Diesel llevan instalado el depurador de aire combinado con dos escalones de purificación. En el primer escalón se usa el método de depuración por inercia seco con eliminación eyectora del polvo por medio de los gases de escape del motor y en el segundo escalón, se usan los métodos filtrante y húmedo.

Nota:Si al filtro de aire está sucio puede provocar un enriquecimiento innecesario de la mezcla aire – combustible y en casos severos puede provocar un escape humoso el cual causa demasiada contaminación, así mismo también puede provocar una falla en los chisperos del motor.Una forma simple de chequear el filtro de aire es alumbrando con un foco a través de su sección central. Si la luz no atraviesa el elemento del filtro significa que se debe limpiarlo o reemplazarlo.

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Para limpiar el filtro de aire se sopletea con aire a presión para sacar la suciedad acumulada.Nunca opere un motor sin el filtro de aire, ya que puede ingresar contaminantes tanto al carburador como al propio motor.

Carburador.Consiste fundamentalmente de un tubo que funciona mediante una diferencia de presion.El carburador mezcla el aire con el combustible en la proporción precisa para el funcionamiento del motor en las diversas condiciones de operación.Para hacer esta mezcla, el carburador tiene que pulverizar finamente el combustible, lo cual se consigue por medio de un surtidor que asoma dentro de la tobera, por la que pasa la corriente de aire aspirado por el motor.

Funciones del carburador: Asegurar la preparación de la mezcla aire – combustible (15:1) con una buena

pulverización y vaporización del combustible. Variar la calidad de la mezcla aire – combustible en dependencia de la carga y

velocidad del motor. O sea garantizar que el coeficiente de exceso de aire sea el óptimo en todos los regímenes de trabajo del motor.

Garantizar una transición rápida de uno a otro régimen de trabajo del motor. Asegurar el arranque del motor bajo cualquier condición atmosférica. Garantizar el funcionamiento estable en mínimo del motor. Tener una estructura simple, confiable y que el mantenimiento de todos sus elementos

sea sencillo.

Nota:Si la mezcla es demasiado rica, se desperdicia combustible y se producen emisiones de escape muy dañinas. Por otro lado, las mezcla muy pobres pueden no encender o pueden sólo encenderse en parte lo cual también es malo, ya que produce emisiones de Hidrocarburos no quemados en los gases de Escape los cuales también contaminan el medio ambiente.Las mezcla aire – combustible varían desde 8:1 hasta 20:1 en relación de peso de aire/gasolina.

La mezcla ideal para una gasolina promedio, es la cantidad correcta requerida para que se queme todo el combustible. Esta es la mezcla llamada ESTEQUIMETRICA, es decir que el aire y el combustible están en las proporciones requeridas (exactas) para que se complete la reacción química durante la combustión.

Los motores de combustión interna operan mejor con relaciones de aire – combustible de entre 11.5:1 (mezclas ricas) y de 20:1 (mezclas pobres).Los motores que tienen control de Emisiones trabajan con mezclas en vacío desde aproximadamente 14:1 hasta 16:1 y con mezclas de crucero tan pobres de hasta 18:1 cuando estos motores operan cerca del nivel del mar.Independientemente del sistema de suministro de combustible que se utilice en el motor, la relación de aire – combustible siempre debe mantenerse en forma adecuada.

Tipos de carburadores:

1. Por el tipo de tiro:Carburador de tiro natural (horizontal), tiro hacia arriba y de tiro invertido.

2. Según la disposición del canal de admisión:Corriente ascendente, corriente descendente y corriente horizontal.

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3. Por el número de canales de admisión:Carburador sencillo (de una garganta), de dos cuerpos (gargantas), escalonado.

4. Según la regulación del nivel de combustible:Carburador con flotador, sin flotador (con membrana de depresión y válvula de aguja) y carburador de rebose.

5. Según la preparación del combustible: Carburador de evaporación, de pulverización y de presión constante.

DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO DE UN CARBURADOR SENCILLO.Al proceso de preparación de la mezcla carburante se llama carburación y el aparato en que tiene lugar este proceso se denomina carburador. El funcionamiento de los carburadores modernos se basa en el principio de pulverización (atomización del líquido).

Un carburador sencillo contiene las siguientes partes: La cuba con el flotador, la aguja de cierre, el surtidor con el pulverizador, el difusor, las mariposas de gasolina y de aire y la cámara de carburación.La cuba, el flotador y la aguja de cierre se necesitan para mantener el nivel constante del combustible contenido en el pulverizador. A través de un orificio la cuba se comunica con la atmósfera. El surtidor no es más que un orificio calibrado dispuesto en el tapón o en el tubo. En los carburadores este orificio sirve para dosificar el combustible, el aire o la emulsión, o sea, el combustible saturado de burbujas de aire.

El difusor es un sector de la tubuladura del carburador, cuya sección primeramente disminuye gradualmente y luego se aumenta.

El pulverizador es un tubo que une el Difusor con la cuba. La cámara de carburador no es más que una parte de la tubuladura del carburador comprendida entre el Difusor y el eje de la mariposa de gasolina.

En un carburador sencillo el combustible procedente del tanque pasa por la tubuladura de combustible a la cuba llenándola.

Cuando el nivel de combustible proveniente de la bomba, alcanza el límite deseado, el flotador aprieta la aguja de cierre contra su asiento, haciendo cesar el suministro de combustible de la bomba a la cuba. Siempre que desciende el nivel, el flotador baja y la aguja vuelve a abrir el paso al combustible de la bomba hacia la cuba.El combustible procedente de la cuba, pasa a través del surtidor, al pulverizador, cuyo orificio de salida se encuentra en la parte estrecha (garganta) del difusor. Para que el combustible no salga del pulverizador cuando el motor está apagado, el orificio de salida del mismo se encuentra de (1 – 2) mm por encima del nivel del combustible que se halla en la cuba.

Durante el tiempo de admisión, estando abierta la mariposa de aire, la depresión (succión) creada en el cilindro en la carrera de admisión se transmite a través de la tubería de admisión a la cámara de carburación y al difusor, provocando en ellos el movimiento del aire. La depresión producida en la cámara de carburación y en el difusor se puede regular por la posición de la mariposa de la gasolina y la del aire.

El aire que va aspirado al cilindro atraviesa sucesivamente el depurador de aire, la tubería y el difusor. Como la sección de paso en la garganta del difusor disminuye, en ella aumenta la velocidad del aire y aumenta la depresión. Debido a la diferencia entre la presión atmosférica existente en la cuba y la depresión creada en el difusor, el

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combustible fluye del pulverizador.

Los chorros de aire se mueven a través del difusor con una velocidad que supera en 25 veces, aproximadamente a la velocidad de las gotas del combustible que llegan al pulverizador. Por eso las gotas de combustible se pulverizan formando partículas más pequeñas y, mezclándose con el aire, lo que produce una mezcla carburante que se suministra al cilindro del motor.

Debido a la pulverización se aumenta la superficie de contacto de las partículas de combustible con el aire y el combustible se vaporizan intensamente.

La mezcla carburante preparada por el carburador no es homogénea: Se compone de la mezcla de vapores y gotas de combustible no vaporizado mezcladas con el aire.Para asegurar una vaporización más completa del combustible se suele calentar la tubería de admisión por medio de los gases de combustión o por medio del líquido caliente procedente del sistema de Enfriamiento.El ensuciamiento del depurador de aire provoca el incremento de la diferencia de las presiones existentes en la cuba y el difusor (crecimiento de la depresión en el difusor) y por consiguiente se aumenta el gasto del combustible que pasa a través del surtidor.Para eliminar este inconveniente, en muchos carburadores la cuba no se comunica con la atmósfera directamente sino con la tubería de entrada del carburador. A tal cuba se le llama “cuba equilibrada”.

SISTEMAS COMPONENTES DE UN CARBURADOR SENCILLO.

Sistema de nivel constante:Es el encargado de mantener un nivel de combustible adecuado para las necesidades de consumo del motor, este consta de la cuba, el flotador y una válvula.

Sistema de arranque en frío:Es el mecanismo que permite proporcionar una mezcla más rica para el arranque del motor cuando este se encuentra frío. Consta de una mariposa instalada en la boca de entrada del carburador que obstruye parcialmente el paso del aire.

Sistema de mínimo o ralenti:Este sistema proporciona al motor la cantidad de suficiente de mezcla para que funcione a bajas revoluciones o en vacío, consta de surtidores calibrados o chicleres, que proporcionan combustible a los conductos en que circula el aire que entra al exterior, donde se mezclan y salen por los orificios de descarga bajo la mariposa de aceleración.

Sistema dosificador principal: Éste sistema asegura una composición empobrecida (económica constante) de la mezcla en una amplia gama de cargas medianas del motor..Sistema economizador: Es un dispositivo que sirve para enriquecer la mezcla al trabajar el motor con grandes cargas, suministrando una cantidad adicional de combustible a la cámara de carburación.

Sistema de alta velocidad:Este sistema proporciona una mayor cantidad de mezcla para aumentar las revoluciones del motor. Consta de surtidores calibrados instalados en los conductos entre la cuba y la boquilla de descarga del venturi y de la mariposa de aceleración.

Sistema de inyección (bomba de aceleración): Es un dispositivo introduce una cantidad adicional de combustible en el momento de

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acelerar bruscamente el motor, para compensar la mayor cantidad de aire que entra al abrir la mariposa de aceleración.

Sistema de potencia:Este sistema permite compensar el empobrecimiento de la mezcla por el menor vacío en el interior del motor, proporcionando una cantidad adicional de combustible al surtidor principal de alta velocidad, consta de una válvula accionada por un pistón o membrana con resorte calibrado.

AVERIAS EN EL SISTEMA DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR DE GASOLINA

1. El motor no enciende o al encender se apaga. Causas posibles:

Falta de gasolina, suciedad en las líneas, aguja del flotador del carburador pegada, carburador mal ajustado.

2. Humo excesivo en el escape.Causas posibles:Flotador del carburador mal ajustado, agujas del carburador mal ajustadas.

3. Funcionamiento irregular del motor.Causas posibles:Filtro de aire sucio, carburador mal ajustado.

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR DIESEL.

La función principal del sistema de combustible del motor Diesel, es la de inyectar pulverizado a una gran presion una cantidad determinada de combustible en cada cilindro del motor en el momento preciso.

El sistema de alimentación del motor Diesel suministra el combustible líquido (bajo presión) y el aire, a los cilindros. En la cámara de combustión en el instante preciso y en cantidades perfectamente determinadas de acuerdo con el régimen de carga del motor y en la forma adecuada al procedimiento de combustión de cada caso (orden de trabajo) y durante un espacio de tiempo exactamente prefijado.

El combustible es aspirado del tanque a través del filtro del tanque por medio de la bomba de alimentación o (cebado) la cual lo impulsa a través de la tubería de combustible bajo presión al filtro de depuración fina: en el cual, el combustible se purifica, eliminándose las impurezas como polvo y agua, luego el combustible pasa por la tubería hacia la bomba de inyección de la cual, bajo una gran presión, se envía a los inyectores por las tuberías de alta presión. Estos inyectan el combustible en las cámaras de combustión de los distintos cilindros. El exceso de combustible proveniente de la bomba inyectora, regresa por la tubería de retorno a la bomba de alimentación (cebado) y de allí al tanque.

El aire se suministra a los cilindros del motor Diesel a través del depurador de aire y la tubería de admisión. Los gases de combustión procedentes de los cilindros son evacuados a la atmósfera a través de los tubos de escape y el silenciador.

TIPOS DE BOMBAS INYECTORAS USADAS EN EL MOTOR DIESEL

La bomba de Inyección de Diesel, sirve para suministrar, bajo presión, al inyector de cada cilindro una porción igual y exactamente dosificada del combustible, correspondiente a la

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carga dada del motor Diesel, efectuándose este suministro en un momento determinado y dentro de un lapso de tiempo determinado según el orden de encendido del motor.

Según su principio de funcionamiento estas bombas son:Bomba inyectora lineal (unitaria), bomba rotativa y bomba tipo distribuidor.

Bomba inyectora lineal:Esta bomba inyectora como su nombre lo indica, su salida hacia los inyectores es en forma lineal, tiene tantos elementos bombeantes como cilindros tiene el motor, son accionadas de forma alterna, siguiendo el orden de encendido del motor, son lubricadas con el aceite de lubricación del motor suministrado a presion o pueden ser lubricadas de forma independiente.El funcionamiento de la bomba es el siguiente, el combustible que llega ala bomba entra a una cámara común para todos los elementos bombeantes.Cuando se acciona el dispositivo de aceleración, la cremallera hace girar los pistones que tienen una ranura helicoidal, los cuales al coincidir con los agujeros de alimentación permiten la entrada de mayor o menor cantidad de combustible proporcionalmente a las exigencias del motor.Cuando la leva del eje de accionamiento esta en su posición mas baja, los agujeros y también el pistón baja por acción de un resorte permitiendo la entrada de combustible a la cámara del cilindro.Cuando la leva de accionamiento sube empuja el pistón que tapa los agujeros de alimentación y el combustible enviado a presion abre la válvula de descarga para mandarlo a los inyectores.

Bomba inyectora rotativa:Estas bombas tienen las salidas hacia los inyectores dispuestas en forma circular, son mas simples, pues un solo elemento bombeante por medio de un distribuidor, manda el combustible de acuerdo al orden de encendido del motor a todos los inyectores. Estas bombas son lubricadas por el mismo combustible con el que trabajan.

El combustible que llega a la bomba de inyección pasa por un pequeño filtro en la boca de entrada y de allí va a la bomba de transferencia (generalmente tipo paletas).La bomba de transferencia envía el combustible, por un lado a la válvula dosificadora que es accionada por el mecanismo de aceleración y por otro lado al mecanismo de avance. Cuando hay exceso de presion esta se alivia por medio de la válvula de transferencia.

Al accionar el acelerador, el rotor de la bomba gira, entonces hay una posición en que los pistones se separan y la válvula dosificadora deja entrar mayor o menor cantidad de combustible a la cámara.A medida que el rotor va girando, se cierra la entrada de alimentación, los pistones se juntan y el combustible es enviado a presion al distribuidor, para de aquí ser impulsado hacia los inyectores.

FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE INYECCION DE DIESEL TIPO EMBOLOS BUZOS MULTIPLES.

La aspiración e impulsión del combustible se lleva a cabo por medio del embolo buzo que efectúa el movimiento alternativo en la camisa. El cigüeñal del motor Diesel acciona, por medio de los piñones de distribución, el “árbol de levas de la bomba inyectora”.

En este caso la parte saliente de la leva, chocando con el rodillo que rueda por la superficie de la leva, desplaza hacia arriba al empujador. Junto con el empujador sube el embolo comprimido por medio de un resorte al tope del perno de regulación del empujador. Cuando el saliente de la leva salga de por debajo del rodillo, el émbolo y el

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empujador, bajo la acción del resorte comprimido, bajarán y ocuparán la posición inicial.

Cuando el émbolo buzo tiene lugar la carrera de impulsión del combustible y cuando el émbolo baja, la carrera de aspiración.

El recorrido del embolo es igual a 10 mm y su diámetro = 8.5 mm. La camisa tiene dos orificios pasantes: uno de admisión y otro de derivación. El orificio de admisión está ubicado un poco más arriba que el de derivación. Las camisas de las secciones de la bomba inyectora están instaladas en una cabeza común, cuyos canales longitudinales están llenos de combustible que viene del filtro de depuración fina. El orificio de admisión de cada camisa está unido al canal longitudinal de Admisión y el orificio de derivación de cada camisa está unido al canal de derivación. El orificio superficial de la camisa se cierra por la válvula impelente puesta en su asiento. El asiento está apretado a la camisa por medio del racor enroscado en la cabeza y la válvula impelente, por medio de un resorte insertado en el racor.Cuando el pistón de la bomba inyectora se mueve hacia abajo, el combustible, a partir del momento en que se abre el orificio de admisión llega del canal de admisión y llena la cavidad dispuesta en la camisa por encima del émbolo buzo tape el orificio de admisión, empezará la carrera activa del émbolo buzo durante la cual, en la cavidad de la camisa que está por encima del émbolo buzo se eleva la presión. Bajo el efecto de la presión la válvula se abrirá y el combustible irá impulsando por la tubería de alta presión al inyector (P = 200 Kgf/cm2 y más).

Al efectuar el émbolo buzo el movimiento de compresión (hacia arriba), el borde de corte abrirá el orificio de derivación. Debido a la gran presión creada en la cavidad por encima del émbolo buzo, el combustible, a través del orificio vertical central, el orificio radial y la ranura vertical dentro del émbolo buzo, comenzará a pasar por el orificio de Derivación al canal de la cabeza. Dado que la presión residual presente en la tubería de combustible apretarán la válvula impelente contra su asiento y la válvula cerrada desconectará la cavidad de la camisa dispuesta por encima del pistón y la tubería de combustible en el período de derivación y de aspiración. Durante la bajada de la válvula impelente hacia su asiento primero entra un reborde cilíndrico de la camisa llamado “reborde de descarga”.

Accionando como un pistón, el reborde de descarga libera una parte de la tubería de combustible de alta presión en virtud de su volumen. Como resultado de esto la presión ejercida por el combustible en la tubería de alta presión, baja bruscamente hasta llegar a (20 – 25)Kgf/cm2 y el inyector cesa exacta y rápidamente el suministro de combustible al cilindro del motor Diesel.

En el momento en que el borde de corte del pistón abre el orificio de derivación, finaliza la carrera activa, o sea, la impulsión. El movimiento posterior del émbolo buzo hacia arriba ocurre en vacío, ya que el combustible se trasiega a través de los orificios vertical y horizontal del émbolo buzo y el orificio de derivación al canal de la cabeza de la bomba de Inyección. A medida que el saliente de la leva del árbol de levas sale de por debajo del rodillo, el resorte se dilata y hace bajar el émbolo buzo abriendo el orificio de admisión. Luego todo el proceso se repite.

La variación de la potencia del motor Diesel se lleva a cabo aumentando o disminuyendo la cantidad de combustible que llega a los cilindros del mismo. Para variar el suministro de la cantidad de combustible a los cilindros, es necesario cambiar la carrera activa del émbolo buzo de la bomba inyectora dándole vuelta al mismo con ayuda de la palanca de arrastre.

Al hacer girar el émbolo buzo en el sentido anti horario (con la palanca), se desconectan

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los orificios del émbolo buzo del orificio de derivación, por lo tanto, empieza el suministro de combustible hacia los inyectores.Cuando el émbolo buzo se hace girar con ayuda de la palanca de arrastre en el sentido horario, se vuelven a conectar los orificios del pistón con el orificio de derivación de combustible y el suministro de combustible hacia los inyectores disminuye y por consiguiente se disminuye la potencia del motor Diesel.

En el motor Diesel de cuatro tiempos la bomba de inyección debe suministrar el combustible a cada cilindro, cada dos revoluciones del cigüeñal. Por eso las revoluciones del árbol de levas de la bomba inyectora deben de ser dos veces menores que las revoluciones del cigüeñal.

TIPOS DE PROCEDIMIENTOS DE INYECCION USADOS EN LOS MOTORES DIESELEn los motores diesel se usan los siguientes procedimientos de inyección:Inyección directa e indirecta, en las indirectas tenemos las siguientes: antecámara, cámara de turbulencia, acumulador de aire, esfera central (cámara en el pistón), motor cabeza caliente.

Inyección directa:En los motores de inyección directa, el inyector dispara el combustible directamente a la cámara de combustión. Estos son motores con una relación de compresión mas alta, debido a esto el aire en la carrera de compresión se calienta lo suficiente para encender el combustible, sin necesidad de bujías de precalentamiento.Las diferentes formas de pistones y posiciones del inyector producen una mejor turbulencia.Características: Presion de inyección más o menos 200 bar, bajas pérdidas de calor, buenas propiedades de arranque, bajo consumo de combustible, retardo de encendido grande, marcha dura del motor.

Inyección indirecta:En los motores de inyección indirecta la relación de compresión es mas baja, por lo tanto, en la carrera de compresión el aire no se calienta lo suficiente para producir la combustión, por esta razón, estos motores están dotados de precamaras, donde llevan instaladas las bujías de precalentamiento, las cuales ayudan cuando el motor esta frío, para aumentar la temperatura del aire y así lograr un encendido mas rápido.El inyector dispara el combustible en la precamara, produciéndose allí una pequeña expansión de gases que después pasa a la cámara de combustión principal.

Inyección de antecámara:Es una cámara de combustión subdividida, el combustible se inyecta en una antecámara mediante un inyector de tetón, la antecámara esta comunicada con la cámara principal del cilindro por varios taladros estrechos.Para arrancar el motor son necesarias bujías de incandescencia ya que la superficie de enfriamiento es grande.Características: Presion de inyección 90-120 bar, marcha suave y silenciosa del motor, formación de mezcla homogénea, alto consumo de combustible, pequeño retardo de encendido.

Inyección de cámara de turbulencia:Es una cámara de combustión subdividida, el combustible se inyecta mediante un inyector de tetón de chorro ancho, en una cámara de turbulencia generalmente esférica. El orificio de comunicación con el cilindro es amplio y ocurre por lo general tangencialmente. Se produce un buen arremolinamiento del combustible y del aire, para

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el arranque son necesarias bujías de incandescenciaCaracterísticas: Presion de inyección 100-125 bar, marcha suave y silenciosa del motor, buena formación de la mezcla, alto consumo de combustible, pequeño retardo de encendido.

Inyección de acumulador de aire:Es una cámara de combustión subdividida, el combustible se inyecta en los cilindros hacia la desembocadura del acumulador (lugar de estrangulación). Una pequeña parte del combustible llega al acumulador de aire, la combustión se aviva por medio del aire del acumulador que sale durante la carrera de trabajo o explosión. No son absolutamente necesarias las bujías de incandescenciaCaracterísticas: Presion de inyección 120 bar, marcha suave y silenciosa del motor, alto consumo de combustible, pequeño retardo de encendido, combustión incompleta.

Inyección de esfera central (cámara en el pistón):Es una cámara de combustión subdividida y en forma de esfera en el centro del pistón, un canal deflector en el conducto de admisión produce una intensa turbulencia. El combustible se inyecta casi sin pulverizar sobre la superficie de la cámara de combustión mediante inyectores de un o varios agujeros. Debido a los remolinos de aire caliente, se evapora la película de combustible, la mezcla de combustible y aire arde por capas.Características: Presion de inyección 175 bar, marcha elástica y silenciosa del motor, bajo consumo de combustible, pequeño retardo de encendido, combustión suave.

Inyección de motor cabeza caliente:El combustible se inyecta en la cámara de combustión durante la carrera de compresión, encendiéndose en esta por medio de un bulbo incandescente, porque la temperatura de compresión es demasiado para un autoencendido. El calentamiento del bulbo de incandescencia se realiza con una lámpara de calefacción. Algunos motores disponen de un dispositivo de arranque eléctrico con bujía de encendido y mezcla de gasolina y aceite pesado.Características: Presion de inyección 80 bar, temperatura del bulbo 700-8000C, relación de compresión 6…10:1, numero de revoluciones 500…600, ciclo de dos tiempos.

INYECTORESSon los encargados de descargar el combustible a una determinada presion y en forma pulverizada en la cámara de combustión del motor, para que se mezcle con el aire comprimido y se produzca la combustión.El combustible proveniente de la bomba de inyección entra al inyector pasando por un canal interno hasta llegar a la parte inferior de la aguja inyectora que se mantiene cerrada por la presion de un resorte. En que la presion del combustible es mayor que la tensión del resorte, la aguja inyectora se levanta dejando entrar el combustible a la cámara de combustión del motor.La presion de inyección depende de la tensión del resorte, la cual puede ser ajustada por medio del tornillo de ajuste o chines, esta presion debe ser mayor que la presion de compresión del motor. La presion de los inyectores en condiciones de operación debe ser mayor de 4000 PSI.Existen varios tipos de inyectores usados en el motor Diesel, entre los cuales tenemos los siguientes: Inyector de un agujero, de varios agujeros, tipo tobera y tipo tetón.

Generalmente los inyectores de un agujero se usan en los motores de inyección indirecta y los de varios agujeros en los motores de inyección directa.

Inyector de varios agujeros:Este tiene orificios de 0.2 mm de diámetro, los cuales están taladrados en la punta de

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manera que el combustible se rociara dentro de la parte abierta de la cámara de combustión, los agujeros están espaciados a igual distancia alrededor de la punta. El resorte que sostiene cerrada la válvula del inyector se calibra de modo que la válvula empiece a abrir cuando la presion de inyección este entre 2,100-3,600 PSI. Debido a que los agujeros son tan pequeños la presion puede seguir aumentando hasta los 30,000 PSI durante la inyección. Cuando cesa el bombeo la presion caerá rápidamente debajo de la presion de calibración de la válvula del inyector, esto hace que la válvula cierre bruscamente, entonces el combustible es atrapado en las líneas de modo que no goteara del inyector.

Inyector tipo tobera:Es un pasador de un agujero, la punte tiene solo un agujero con un pasador dentro de el, la presion proveniente de la bomba inyectora levanta la tobera cargada con resorte para realizar la inyección, entonces el combustible se rocía por el espacio que existe entre la tobera y el agujero en un patrón de rociado angosto en forma de cono.La forma de la tobera determina la forma del modelo de inyección de combustible, algunas boquillas tienen sistema de estrangulación. La boquilla tipo tobera tiene una abertura mas grande que la de tipo agujero de manera que opera a una presion menor, entre 1,100- 1,800 PSI. Una válvula cargada con resorte que es parte de la tobera se abre por la presión del combustible y se cierra por la fuerza de un resorte.

SERVICIO A LOS INYECTORESMarcha en vació áspera, golpeteo en uno o mas cilindros, escape humoso y perdida de potencia del motor pueden deberse a fallas en los inyectores.Un inyector puede pegarse, tener fugas, la punta se puede taquear o estar cubierta parcialmente con carbón.Es necesario primero el inyector que uno sospecha que tiene falla, esto se puede lograr aflojando la tuerca de la línea de alta presion para averiguar si el inyector esta trabajando o no.Con el motor en mínimo se va aflojando cada inyector uno a la vez, el inyector tiene falla si la velocidad del motor no cambia cuando se afloje el mismo.El inyector que tiene falla deberá removerse y revisarse. Antes de removerse el inyector debe limpiarse bien alrededor.Recuerde que las partes del inyector no son intercambiables de modo que se desmontan, se limpian y se vuelven a montar uno cada vez, las partes del inyector se limpian con diesel, el carbón duro se puede limpiar de la punta del inyector con un cepillo de alambre de latón suave. Se usan pasadores especiales para limpiar los agujeros de los inyectores. La válvula y el asiento del inyector en cuanto a daño y desgaste del vástago.Si las partes del inyector están en buen estado el inyector es armado, luego se revisa en un probador de inyectores, el cual es una bomba manual de alta presion para combustible diesel.La prueba consiste en bombear presion al inyector conectado, se observa la presion de apertura y se ajusta de ser necesario, también se observa el patrón de rocío que sale por la punta, el cual debe estar en forma correcta y el combustible debe atomizar apropiadamente.Las líneas de combustible deben purgarse después de reemplazar el inyector, para esto se afloja la tuerca y se deja salir el combustible hasta que haya salido todo el aire, luego se aprieta la turca nuevamente al torque correcto y se pone en marcha el motor para revisar su operación normal.

AVERIAS PRESENTADAS EN EL SISTEMA DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR DIESEL

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1. El motor no enciende o lo hace retardado. Causas posibles:

Falta de combustible, aire en el sistema, suciedad o agua en el sistema, bomba trasegadora dañada, apagador bloqueado, válvulas de descarga defectuosas, punto de inyección incorrecto, inyectores mal ajustados o dañados, bomba de inyección mal sincronizada, bomba de inyección dañada.

2. Excesivo humo negro en el escape.Causas posibles:Punto de inyección incorrecto, inyectores mal ajustados o dañados, manguera de aceleración por vacío dañada, membrana de vacío rota, bomba de inyección dañada.

3. El motor pierde potencia.Causas posibles:Poca alimentación de combustible, punto de inyección incorrecto, bomba trasegadora defectuosa, inyectores mal ajustados o dañados, bomba de inyección mal sincronizada o defectuosa.

4. Funcionamiento irregular del motor.Causas posibles:Tuberías de alta presion obstruidas, inyectores mal ajustados o dañados, bomba de inyección dañada, gobernador de la bomba dañada.

5. El motor enciende pero se apaga.Causas posibles:Aire en le sistema, suciedad o agua en el sistema, conductos de retorno obstruidos, mínimo mal ajustado.

6. El motor golpea.Causas posibles:Combustible inadecuado, punto de inyección adelantado, goteo en el inyector.

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UNIDAD VIISOBREALIMENTACION DE LOS MOTORES A COMBUSTION INTERNA.

GENERALIDADESUna de las principales metas buscadas en el desarrollo de los motores de combustión interna, es el aumento de la potencia absoluta del motor. El camino mas fácil para el aumento de la potencia del motor es aumentar el volumen de litraje, es decir atraves del aumento del numero de cilindros, aumento del diámetro del cilindro, aumento de la carrera del pistón, pero el aumento del número de los parámetros antes descritos, nos daría motores muy grandes y pesados.

Por lo tanto el método mas usado para el aumento de la potencia efectiva del motor, es aumentando la potencia de litraje del motor, a lo que se le denomina sobrealimentación de los motores.

Ne= Pe .Vh. i. n. (Kw/lt, Cv/l) Nlt= Ne = Pe.n (Kw/lt, Cv/l) 225 Vlt 225

Donde: Pe = Presion media efectiva. n = Numero de revoluciones del motor.Vh = Cilindrada del cilindro. i = Numero de cilindros. = 2 para motor de dos tiempos y 4 para el motor de cuatro tiempos.

Como se puede observar en la formula anterior, la sobrealimentación del motor, se puede llevar acabo, aumentando el numero de revoluciones “n” o aumentando la presion media efectiva “Pe”.

Sobrealimentación por medio del aumento del número de revoluciones “n”.

En los últimos 30 años, el número de revoluciones de los motores Diesel aumentó de 1,500 a 5,000 rpm y en el motor de gasolina aumentó de 2,000 a 10,000 rpm.

Nlt= A l Hi ηi ηm ηV γ0 n (Kw/lt, Cv/l) l0 Donde: A = Constante en función de las unidades utilizadas. = 2 para motor de dos tiempos y 4 para el motor de cuatro tiempos. = Coeficiente de exceso de aire.

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ηi = Coeficiente de rendimiento indicado.ηm = Coeficiente de perdidas mecánicas.ηV = Coeficiente de llenado.γ0 = n = Numero de revoluciones del motor.l0 =Hi =

De esta expresión vemos que la potencia de litraje, alcanza su valor máximo, al aumentar “n”, cuando la multiplicación de ηi ηm ηV γ0 son constantes para un motor dado.

Sin embargo, si continuamos aumentando “n”, la potencia de litraje tiende a disminuir debido a la disminución de ηi ηm ηV, por lo tanto se deben tomar las siguientes medidas para evitar esta disminución.

1. Para evitar la disminución del coeficiente de llenado “ηV”

Se aumenta la sección de paso de de las válvulas de admisión (multiválvulas). Se seleccionan los valores óptimos de la distribución de gases para aprovechar mejor

la recarga. Se disminuye la resistencia hidráulica de los conductos de admisión y de escape. 2. Para evitar la disminución del coeficiente de rendimiento indicado “ηi” Se selecciona la cámara de combustión y se organiza la dirección de los torbellinos. Se selecciona los agregados del suministro de combustible ( se usan tuberías cortas,

se aumenta la presion de inyección, se mejoran los inyectores y acoplamientos) para variar el ángulo de avance de la inyección de combustible acorde al aumento de las revoluciones.

3. Para evitar la disminución del coeficiente de pérdidas mecánicas “ηm” Se disminuye el peso del conjunto del pistón. Se disminuye la relación carrera- diámetro (limita el aumento de la velocidad media

del pistón). Motores Diesel S/D= 1, Motores gasolina S/D= 0.7.

Nota: En la sobrealimentación por medio del aumento de “n”, es necesario tener en cuenta que esto implica, una disminución de la reserva de resistencia de las piezas del motor, debido al aumento de las fuerzas de inercia, además que aumenta la carga térmica debido a que se aumenta el numero de ciclos en la unidad de tiempo.

Sobrealimentación por medio del aumento de la presion media efectiva “Pe”

De la siguiente ecuación:

Pe = 0.0427 Hu ηi ηm ηV , se desprende que el aumento de “Pe”, es posible mediante

l0 la disminución de “” o por el aumento de ηi, ηm , ηV, γ0

1. Aumento de la presion media efectiva “Pe” por la disminución del coef. de exceso de aire

La disminución de “” es uno de los métodos usados para aumentar “Pe” en los motores Diesel. El menor valor de “” para estos motores se debe al método de formación de la mezcla que estos usan.

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En los motores Diesel con cámara de turbulencia = 1.5….1.7.En los motores Diesel con precamaras = 1.15….1.20.

Este método no se usa en los motores de gasolina ya que la mezcla se empobrecería demasiado y esto provocaría una combustión inadecuada, en este caso = 0.8…0.9 y no conviene cambiarlo.

2. Aumento de la presion media efectiva “Pe” por el aumento del coef. de llenado “ηV”.

El aumento del coeficiente de llenado origina un aumento directamente proporcional de la presion media efectiva, solamente en los motores de gasolina, puesto que en este caso el aumento de ηV determina el aumento de la cantidad de mezcla de trabajo.En los motores Diesel, debido a la separación entre el suministro del combustible y del aire, el aumento de ηV sin aumentar el suministro de combustible, no origina aumento de Pe, puesto que esto trae como consecuencia un aumento directamente proporcional de .El aumento de Pe, en este caso, puede ser posible solamente si la magnitud inicial de proporciona una de combustión calidad del combustible.

3. Aumento de la presion media efectiva “Pe” por el aumento del coeficiente de rendimiento indicado “ηi”.El aumento de ηi en los motores Diesel, se alcanza por medio del mejoramiento del proceso de formación de la mezcla y en los motores de gasolina por medio del aumento de la relación de compresión “Є”.El aumento de Є, conjuntamente con el aumento del número de revoluciones, constituye uno de los fundamentales medios de sobrealimentación en los motores de gasolina. En los motores Diesel la influencia en el aumento de Є es mucho menor, debido a que el Є inicial es alto. El aumento de Є en los motores Diesel es conveniente para aumentar la seguridad en el arranque y suavizar la rudeza de su trabajo.El mayor aumento de Pe, se puede alcanzar por medio del aumento del peso de la cantidad de carga fresca que penetra al cilindro, la cual esta caracterizada por la multiplicación de ηV .γ0.

Para aumentar la densidad de la carga que penetra al cilindro del motor, se lleva a cabo una sobrealimentación, es decir, se llena el cilindro del motor con carga fresca con una mayor presion. Pk ≥ P0 donde Pk = 1.5….2.5 kg/cm2.

La compresión de la carga fresca se lleva a cabo en un compresor. En los motores Diesel el aumento de γ permite aumentar la cantidad de combustible que se quema.

En los motores de gasolina, la sobrealimentación origina un aumento del peso de la mezcla de combustible que penetra al cilindro.La sobrealimentación es uno de los métodos mas racionales para aumentar la potencia indicada en los motores Diesel.

Sin embargo en los motores de carburación debido al peligro de la detonación y a las dificultades en la instalación del carburador y del compresor, la sobrealimentación no ha tenido una amplia difusión.Para concluirse puede afirmar que la sobrealimentación en los motores Diesel se puede lograr por medio de la utilización de sobrealimentadores y disminuyendo el coeficiente de exceso de aire.

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En el caso de los motores de gasolina la sobrealimentación se logra por medio del aumento del coeficiente de llenado y el coeficiente de rendimiento indicado.

FUNCION DEL SISTEMA DE SOBREALIMENTACION DEL MOTOREl sistema de sobrealimentación, sirve para aumentar la potencia del motor sin variar el tamaño del cilindro ni el número de revoluciones del cigüeñal, por medio del aumento de la cantidad de aire y combustible en la admisión. Esto aumenta el rendimiento mecánico del motor.La elevación de la presión del aire se realiza en un compresor, el cual puede ser accionado por el motor. En el compresor el aire se comprime a baja temperatura, mientras que en el cilindro del motor el aire se expande alta temperatura y por lo tanto, se produce mayor trabajo que el que se gasta en la compresión del mismo aire.

En la sobrealimentación se elevan la presión y la temperatura del aire al final de la compresión, esto limita el grado de sobrealimentación en los motores de carburador debido a la aparición de la detonación.

A la velocidad de rotación nominal del árbol del motor Diesel, el rotor del turbocompresor desarrolla una velocidad de 40,000 r.p.m.Girando la rueda del compresor succiona el aire a través del depurador y lo impulsa por la tubería de admisión a los cilindros del motor Diesel bajo una presión de 0.4 – 0.5 Kgf/cm2.

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE SOBRE ALIMENTACION.El accionamiento del compresor de puede llevar a cabo desde el cigüeñal del motor atraves de un multiplicador y se denomina compresor accionado o por medio de una turbina de gas, en este caso el compresor se instala en el mismo eje que la turbina la cual es movida por la energía de los gases de escape. Los tipos de sobrealimentación usados en los motores de combustión interna son los siguientes:

1. Sobrealimentación por compresor acoplado mecánicamente al cigüeñal.2. Sobrealimentación por turbocompresor.3. Sobrealimentación mixta (mezcla de los anteriores).

El compresor accionado por el motor aquel se acopla, a través de una transmisión de velocidad, al cigüeñal del motor.

Para el caso del sistema combinado, el primer eslabón lo constituye el compresor accionado por el motor y el segundo eslabón, el turbocompresor (accionado por los gases).

Al emplear la sobre alimentación en los motores de carburador, el compresor puede instalarse tanto delante como detrás del carburador.

CONSTRUCCION Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE SOBREALIMENTACION.En el motor con turbocompresor, los gases de escape calientes, mueven la turbina y ésta a su vez hace girar al compresor, el compresor efectúa la aspiración del aire y entrega al motor una carga fresca de aire precomprimida.

El turbocompresor consta de las siguientes partes: El conjunto giratorio, la caja de cojinetes, la caja de turbina ,la caja del compresor, escudo aislador, conexión al sistema de lubricación, rueda del compresor, tubería de admisión, sistema de enfriamiento de carga fresca, válvula de admisión, válvula de escape, colector de gases de escape, rueda de la turbina.

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El conjunto giratorio está formado por la rueda de la turbina, el eje y la rueda del compresor. La rueda de la turbina está unida al eje por medio de soldadura de fricción.A la rueda de la turbina con el eje se denomina rotor. La rueda compresora está unida al eje del rotor por medio de tuercas.

Al conjunto giratorio, se le imponen exigencias muy rigurosas con respecto a la precisión de la forma y a la calidad de la superficie, al equilibrio dinámico y la lubricación.

El conjunto giratorio va apoyado en cojinetes de fricción rotativos en la caja de cojinetes; en el apoyo rotativo, los cojinetes de fricción giran dentro de la caja de cojinetes en el mismo sentido de giro del rotor, de esta manera se reduce la velocidad relativa; es decir, la diferencia entre los números de revoluciones entre el eje del rotor y el cojinete, con lo que se reduce también el rozamiento y el desgaste.

La lubricación de los cojinetes, se efectúa por medio de una conexión al circuito principal de lubricación del motor.Entre la turbina y el compresor, se coloca un escudo aislador de calor, para mantener en un valor lo más pequeño posible, la transmisión de calor de la turbina al compresor.

COLOCACION DEL TURBOCOMPRESOR EN LOS MOTORES DE CARBURADOREn los motores de carburador, según donde se coloque el sistema de sobrealimentación se distinguen dos casos:Carburador soplado y carburador aspirado.

Carburador soplado:En este caso el carburador se sitúa entre el compresor y el colector de admisión. De esta forma el aire que entra en el compresor es aire limpio directamente del exterior.

Carburador aspirado:En este motor, el carburador se monta antes del compresor, por lo que, en este caso lo que se comprime es la mezcla aire-gasolina.Este ultimo sistema, fue el mas utilizado en las primeras aplicaciones de la sobrealimentación, por su sencillez y porque proporciona una mezcla aire-gasolina de temperatura mas baja que en el sistema de carburador soplado.Sin embargo actualmente se usa más el sistema de carburador soplado, ya que este, permite la utilización de un intercambiador de calor o intercooler.Para los motores Diesel o fuel injection, esta clasificación no tiene sentido ya que los inyectores de combustible, se colocan siempre después del sistema de sobrealimentación.

Sistema intercooler:El sistema intercooler, consiste en un intercambiador de calor, en el que se introduce el aire que sale del turbocompresor, para enfriarlo, antes de introducirlo en los cilindros del motor.Al enfriar el aire, disminuye la densidad de este, por lo que para el mismo volumen de los cilindros, se puede introducir mayor masa de aire y así mejorar el rendimiento del motor.

VENTAJAS DE LA SOBRE ALIMENTACION POR TURBOCOMPRESOR. Obtención de elevadas potencias a partir de cilindradas reducidas. Reducción del consumo de combustible. Reducción del peso y volumen del motor, en comparación con motores de aspiración

atmosférica de similar potencia, ya que los cilindros de estos últimos serán de mayores dimensiones.

Ruidos de funcionamiento relativamente menores, que en los motores de aspiración

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atmosférica, ya que el turbocompresor actúa como silenciador de los gases de escape y del aire o mezcla aire - combustible.

DESVENTAJAS DE LA SOBRE ALIMENTACION POR TURBOCOMPRESOR. Potencias reducidas a bajas revoluciones. Cuando se lleva poco pisado el acelerador y

por lo tanto un régimen de vueltas bajo, en este caso los gases de escape se reducen considerablemente y esto provoca que el turbo apenas trabaje. La respuesta del motor entonces es poca, salvo que se utilice una marcha convenientemente corta, que aumente el régimen de giro.

Mantenimiento más exigente que el motor de aspiración atmosférica. Los motores con turbo, requieren de un aceite de mayor calidad y cambios de aceite

mas frecuentes, ya que este se encuentra sometido a condiciones de trabajo mas duras, al tener que lubricar los cojinetes de la turbina y del compresor, los cuales se encuentra frecuentemente a muy altas temperaturas.

Los motores turboalimentados requieren mejores materiales. Los motores turboalimentados requieren sistemas de lubricación más eficientes. Los motores turboalimentados necesitan sistemas de enfriamiento más eficientes.

GRADO DE SOBREALIMENTACION DEL MOTOREl grado de sobrealimentación da una idea del aumento de la potencia, que se logra en este tipo de motores, este se calcula por medio de la siguiente ecuación:

Gsa = Pk/P0

Donde, Pk = Presion a la salida del compresor de aire.P0 = Presion a la entrada del compresor de aire.Gsa = Grado de sobrealimentación.

El grado de sobrealimentación varía con las revoluciones del motor, asegurando un aumento de la presion media efectiva “Pe”; por supuesto también aumentan las perdidas y disminuye el rendimiento del compresor, por esto al aumentar demasiado el grado de sobrealimentación la potencia efectiva entregada puede disminuir.

Los valores de sobrealimentación que se usan son los siguientes:

1. Sobrealimentación baja: Gsa < 1.5 La potencia se aumenta en un 20…30%.2. Sobrealimentación media: Gsa = 1.5….2.2 La potencia se aumenta en un 30…40%.3. Sobrealimentación alta: Gsa = 2.2….2.5 La potencia se aumenta arriba del 40…45%.

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UNIDAD VIIISISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA.

FUNCION DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR.Durante el funcionamiento del motor es necesario tener un sistema capaz de sacar el calor excesivo (un tercio del calor de combustión), manteniendo la temperatura normal de operación (80…950C), para así aprovechar al máximo su potencia y vida útil. El enfriamiento tiene la función de ceder a un medio refrigerante el calor que debido al proceso de combustión, se ha transmitido a partes del motor como: cilindros, pistones, culatas y al aceite mismo del motor. Esto es necesario ya que tanto los materiales como el aceite tienen limitada resistencia al calor. Cuando se inicia la expansión de la mezcla hay una temperatura promedio de 15000C en la cámara de combustión y si no se evacua este calor las piezas se dañarían.

Un buen enfriamiento posibilita un aumento de la potencia ya que se mejora la carga de los cilindros y en los motores de carburador permite que la mezcla combustible – aire pueda comprimirse más fuertemente sin que autoinflame, lo cual evita el encendido superficial y el picado.

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR.

1.- Enfriamiento por aire: a) Por el viento de marcha. b) Por medio de un ventilador.2.- Enfriamiento por agua o líquido: a) Circulación a presion por una bomba (por sobre presión o por vaso de expansión). b) Por circulación térmica (termosifón). c) Circulación por evaporación o sobre presión. d) Por aditivos (glicol).

ENFRIAMIENTO POR AIRE DEL MOTOR.Es un sistema de enfriamiento sencillo, donde el aire fresco del exterior es impulsado por medio de una turbina a través de las aletas de enfriamiento en el bloque de los cilindros y culata del motor. En este caso se cede calor sobrante directamente al aire de la atmósfera.

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Con objeto de mejorar la conductividad de los cilindros y las culatas, éstos se fabrican de aleaciones de material ligero y se proveen de aletas con el fin de aumentar el área de Enfriamiento.

Se distinguen los siguientes tipos de enfriamiento por aire: Enfriamiento por viento de marcha y enfriamiento por ventilador o turbina.

Enfriamiento por el viento de marcha.Es la forma más sencilla de enfriamiento por aire, ésta suele emplearse en motocicletas y motores destapados. Los cilindros, la culata de los cilindros y en algunos casos el carter, llevan aletas de enfriamiento. El enfriamiento por el viento de marcha es irregular ya que depende de la velocidad del vehículo y de la temperatura del aire exterior.

Enfriamiento por Ventilador o turbina de Aire.Es un sistema de enfriamiento sencillo, donde el aire fresco del exterior es impulsado por medio de una turbina a través de las aletas de enfriamiento en el bloque de los cilindros y culata del motor. Un ventilador aspira el aire axialmente y lo expulsa hacia el interior del motor, el aire se conduce desde la caja del ventilador a través de conductos y las aletas de los cilindros, entre los cuales se distribuye uniformemente y luego sale al exterior.Por la forma en como se efectúa el enfriamiento, estos motores trabajan a una temperatura de operación más alta entre 90 y 950C.Nota: Para un buen enfriamiento es necesario que las aletas estén completamente limpias.

Características del enfriamiento por ventilador:Soplante axial o radial.Conducción del aire por caperuzas y chapas.Corriente de aire radial o axial respecto a los cilindros.Regulación de la temperatura constante o variable según el número de revoluciones del ventilador.Consume del 4…6% de la potencia del motor para mover el ventilador.

VENTAJAS DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR AIRE.Tiempo reducido de calentamiento del motor.Tolera pequeñas fugas de aire.Menor probabilidad de sobre enfriamiento del motor (países fríos).Explotación más cómoda del motor en zonas de escasez de agua.Construcción sencilla.No necesita anticongelante.

DESVENTAJAS DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR AIRE.Mayores dimensiones del motor.Mayor temperatura de operación del motor.Exigencias elevadas a los aceites lubricantes.Enfriamiento irregular de las piezas del motor.Pérdida de potencia para mover el ventilador ( 10%).Mala regulación de la temperatura.Produce mayor ruido.

ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO DEL MOTOR.En este caso tanto los cilindros como la culata tienen una cámara intermedia la cual está conformada de modo que se forme un circuito cerrado de circulación del líquido de enfriamiento del motor.

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El agua que se encuentra en el radiador es impulsada a gran velocidad por medio de una bomba a todos los pasajes de enfriamiento que tiene el motor en un circuito cerrado, absorbiendo el exceso de calor producido durante el funcionamiento del motor.

Cuando el motor no ha alcanzado su temperatura de operación, la bomba de agua movida por el motor, impulsa al líquido por la cámara intermedia de los cilindros, los enfría y llega a la culata a través de orificios de paso y después regresa hasta el termostato el cual inicialmente cierra el paso del líquido de enfriamiento hacia el radiador por lo cual, el líquido llega a través de un conducto, directamente a la entrada de la bomba. Sin embargo, cuando el motor alcanza su temperatura de operación (80 a 85 0C); el termostato empieza a abrirse permitiendo que el líquido pase por el radiador donde es enfriado y devuelto hasta la entrada de la bomba y luego este proceso se repite cíclicamente.

PARTES DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO. Bomba, radiador, ventilador, banda, polea, termostato, pasajes de enfriamiento en el bloque y culata, mangueras, tapón del radiador, indicador de temperatura, luz de aviso de recalentamiento.

Bomba de agua:Generalmente esta bomba es de tipo centrífuga; es accionada por una correa trapezoidal la cual recibe movimiento a través de una polea montada en el propio cigüeñal del motor.

En el cuerpo de la bomba que está siempre lleno de líquido gira una rueda de aletas la cual impulsa el líquido hacia el exterior de la cámara y lo pone en circulación. Desde el radiador (circuito principal) o desde el termostato; el líquido refrigerante retorna constantemente hasta la toma de entrada de la bomba y de aquí el proceso se repite.

Radiador:Tiene por función, ceder al aire circundante, el calor que ha sustraído del motor por medio del líquido de enfriamiento. El radiador está formado por una caja superior y una caja inferior y entre ambas cajas está colocada la parrilla o panal, la cual tiene aletas de enfriamiento. En la caja superior va instalado el tubo de entrada del líquido y en la caja inferior va colocado el tubo de salida del líquido, así como el grifo de vaciado del radiador. El radiador se fija por medio de uniones elásticas al chasis del vehículo esto es con el objetivo de absorber las vibraciones del motor.

El radiador va conectado al circuito de enfriamiento del motor por medio de mangueras especiales resistentes al calor. El radiador debe poder eliminar la energía de calor en una cantidad aproximadamente igual a la energía de calor usada para generar la potencia requerida del motor.

El radiador se construye de materiales tales como: Latón, cobre y algunas veces de aluminio.Se estima que cada HP de potencia del motor, utiliza 42.2 BTU (10,800 Cal/min). Conforme se aumenta la potencia del motor se incrementa la cantidad de calor que tendrá que eliminar el sistema de enfriamiento.

Los radiadores pueden ser: Tipo flujo hacia abajo o flujo transversal, sin embargo ambos poseen aproximadamente la misma eficiencia.

Tipos de radiadores:Radiador de tubos de agua o tubos de aletas (aletas paralelas o perpendiculares).

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Radiador de tubos de aire y radiador de láminas.

Tapón del radiador:La boca de llenado del radiador tiene un tapón a presión con una válvula de resorte que cierra el respiradero del sistema de enfriamiento. Esto hace que se acumule presión de manera que no se dañe el sistema. Se presurizan los sistemas de enfriamiento para elevar la temperatura de ebullición del líquido enfriado. La temperatura de ebullición aumentará aproximadamente a 1.60C por cada libra de presión incrementada.

Ejemplo: A presión atmosférica normal (14.7 PSI), el agua, hierve a 1000C, sin embargo a una presión igual a 15 PSI, el agua hervirá a 1250C; temperatura que es más alta que la temperatura de operación de un motor. Una presión más alta en el sistema de enfriamiento tiene dos ventajas:

1.- Hace que el motor marche a una temperatura eficiente cercana a 930C, sin peligro de que hierva el líquido enfriador.

2.-Mientras más alta sea la temperatura del enfriador, mayor calor podrá transferir en el sistema de enfriamiento.

Ya que calor transferido por el sistema de enfriamiento es proporcional a la diferencia de temperatura entre el líquido de enfriamiento y el aire exterior, esto condujo al diseño de radiadores pequeños, de alta presión, que manejan grandes cantidades de calor. Para que se produzca el enfriamiento apropiado se ha de tener correctamente instalada la tapa a presión adecuada.

El tapón del radiador esta provisto de dos válvulas: Una válvula de alivio y una válvula de vacío.

Válvula de alivio:Es la que ayuda a mantener la presión correcta en el sistema, se abre cuando hay exceso de presión y se cierra cuando la presión se normaliza.

Válvula de vacío:Esta válvula, permite la entrada de la presion atmosférica, para evitar que se formen vacíos en el radiador que lo puedan deformar.

Termostato:Es una válvula térmica accionada por temperatura. Sirve para garantizar que el motor alcance más rápido su temperatura de operación, cerrando el paso del agua por el radiador, cuando el motor esta frío. En operación normal, el termostato está parcialmente abierto de manera que cierta cantidad de agua pase por el radiador y otra parte vaya directamente a la bomba y se abre en su totalidad sólo en condiciones térmicas extremas, por ejemplo, cuando el motor lleva una carga pesada o al subir una cuesta un día caluroso.Nota: Generalmente los grados de temperatura a que abre el termostato vienen grabados en el cuerpo del mismo.

Tipos de termostatos:Capsula de dilatación con líquido.De material dilatable (cera).

Termostato con material de dilatación: Consta de una caja metálica cerrada y resistente a la presión y temperatura. El elemento de dilatación, está lleno de un material ceroso dilatable, en el cual se coloca un émbolo embutido en una membrana de goma. Cuando la temperatura del líquido llega hasta

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800C, el material de relleno se funde, por lo que se aumenta el volumen interno y esto desplaza la caja metálica sobre el émbolo, el cual empieza a abrir la válvula del termostato. Cuando la temperatura llega a 850C, la válvula del termostato se encuentra completamente abierta. Si la temperatura del líquido baja; un resorte oprime la caja metálica, moviendo el émbolo en sentido contrario, lo cual cierra la válvula del termostato.

Chequeo del termostato:Ponga a calentar agua en una porra (hasta hervirla) y coloque el termostato dentro de ésta y observe la válvula del termostato. Ésta deberá empezar a abrir a la temperatura indicada en el cuerpo del termostato. Si la válvula no abre, reemplace el termostato.

Ventilador:Los automóviles con motores transversales accionan el ventilador por medio de un motor eléctrico; lo mismo que algunos vehículos de último modelo con motores longitudinales.Sin embargo la mayoría de los ventiladores son accionados por medio de correas desde la polea del cigüeñal a la polea de la bomba de agua.

El ventilador está diseñado, para que mueva el suficiente aire a la velocidad más baja de ventilación, para enfriar el motor cuando éste se encuentre, en su más alta temperatura de operación, se consume de 3….5% de potencia para mover al ventilador.Las aspas de los ventiladores se fabrican de hojas de acero flexibles o de plástico.Estos ventiladores tienen ángulos altos de aspas, par que impulsen un volumen alto de aire cuando den vueltas a bajas velocidades.Conforme aumenta la velocidad del ventilador, se aplana el ángulo del aspa, reduciendo los caballos de potencia requeridos para hacerlo girar a altas velocidades.

Tipos de ventiladores.Ventilador no desconectable.Ventilador desconectable con embrague electromagnético, hidráulico o viscoso.Ventilador con motor eléctrico gobernado por termosonda.

Nota:Los sistemas de enfriamiento tienen una carga de calor añadida cuando se usa aire acondicionado. El condensador del aire acondicionado está montado normalmente frente al radiador y este opera muy caliente, lo cual sube la temperatura del aire que entra al radiador en unos (6 – 11)0C. Debido a esto, los vehículos con aire acondicionado, tienen un radiador y un ventilador de capacidad mayor que los vehículos sin aire acondicionado.Los sistemas de enfriamiento de alta capacidad, se usan también en vehículos equipados para remolcar cargas de arrastre.

VENTAJAS DEL ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO.Mejor enfriamiento de las piezas del motor.Menor ruido producido por el motor.Menor temperatura de operación del motor.Menor exigencias al aceite lubricante.Menor tamaño del motor.

DESVENTAJAS DEL ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO.Mayor sensibilidad a las fugas de agua.Probabilidad de sobre enfriamiento (en países fríos).Necesita anticongelante.Requiere más mantenimiento.

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AVERIAS, CAUSAS Y SOLUCIONES DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.

Sobrecalentamiento del motorCausas posibles:Bajo nivel de agua en el radiador.Tapón del radiador defectuoso o inadecuado.Banda del ventilador floja dañada o bañada de aceite.Termostato defectuoso.Mangueras dañadas.Panal del radiador obstruido.Bomba de agua defectuosa.Exceso de corrosión o suciedades en los conductos de enfriamiento del bloque o culata. Ventilador inadecuado o en posición invertida.Motor sobrecargado.

UNIDAD IXSISTEMA DE ENCENDIDO Y ARRANQUE DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA.

SISTEMA DE ENCENDIDO DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

FUNCIONEste sistema sirve para producir la chispa eléctrica entre los electrodos de los chisperos y distribuir esta en el orden de trabajo del motor, es decir, en el momento y cilindro necesario.

En todos los motores de carburador la mezcla de combustible – aire se enciende por acción externa, esta acción se realiza por medio de una chispa eléctrica que produce el sistema de encendido. La chispa eléctrica ha de encender la mezcla en el instante preciso en todas las condiciones de funcionamiento del motor. Para esto la baja tensión de la batería de 12 V, se transforma en alta tensión de encendido de 8,000 a 15,000V (encendido convencional) con el fin de que pueda saltar una chispa entre los electrodos de los chisperos.

Cuando las revoluciones del cigüeñal son altas, el tiempo de la combustión se reduce y el punto de encendido tiene que ajustarse automáticamente a las condiciones de revoluciones y de carga del motor.

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE ENCENDIDOEncendido con batería (convencional): Por bobina, transistorizado, por condensador de alta tensión, sin distribuidor.Encendido por magneto: Por magneto, volante dinamo-magneto, condensador y magneto de alta tensión.Encendido electrónico: Por bobina transistorizada (sin contactos), magneto transistorizado, condensador de alta tensión, volante dinamo-magneto.

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ELEMENTOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE ENCENDIDO CONVENCIONALBatería, llave de encendido, bobina, distribuidor (tapa, rotor, platinos), condensador, cables de encendido de baja tensión y alta tensión, chisperos, resistencias.

BATERÍALa funciones de la batería son: Activar el motor de arranque, proporcionar corriente y energía para el encendido, la computadora y sistemas recontrol de la combustión del motor, servir de reserva eléctrica para el sistema, proporcionar energía para las luces y accesorios cuando el motor esta apagado, auxiliar al sistema de carga en caso de demandas excesivas, proporcionar energía en caso de falla del sistema de carga.

La batería almacena energía en forma química la cual puede convertirse en eléctrica y viceversa, hasta que se conecta a un circuito externo. La electroquímica de una batería trabaja sobre la reacción que se da cuando dos materiales disímiles o electrodos están colocados en una solución conductora y reactiva llamada electrodo. La reacción química hace que los terminales de la batería tengan cargas opuestas, positivas y negativas.

Componentes de la batería.La batería esta separada en unidades activas llamadas celdas que contienen un grupo de placas negativas de Plomo (Pb) en forma de esponja metálica, grupo de placas positivas de Dióxido de Plomo (PbO2), separadores (madera, hule papel, fibra de vidrio, cloruro de polivinilo)y el electrolito que es una mezcla de acido sulfúrico (H2SO4) en un 35% a 39% y agua (H2O) en un 61% a 65%, cuando la batería esta cargada. Cuando la batería esta descargada tiene un máximo de sulfato de plomo y un mínimo de acido sulfúrico con un máximo de agua.Además tiene la carcasa o caja (hule, plástico duro), tapones de llenado, respiraderos, dos terminales o bornes generalmente cónicos, uno positivo ligeramente mas grande y el otro negativo y pantallas térmicas.Cada celda produce 2.1 voltios y se conectan en serie, de modo que seis celdas generan 12.6V cuando esta totalmente cargada.

Selección y sustitución de batería.Los factores más importantes para elegir una batería son los siguientes:El tipo, la clasificación nominal de capacidad de corriente, las dimensiones y numero de grupo de la misma.Un vehiculo utiliza una batería secundaria de 12V, de plomo y celda húmeda.

Nota: Si se conectan en serie dos o más baterías, los voltajes se suman y se conectan en paralelo el voltaje es el mismo pero se aumenta la capacidad de corriente.

Tipos de batería.Batería primaria:La acción electroquímica no se puede revertir, ósea no se puede recargar Ej. Baterías de lámpara de mano, radios, etc.

Batería secundaria:La acción electroquímica se puede revertir, se pueden recargar. Entre ellas están las siguientes:

Batería de puesta en marcha o para arrancar:Cargada en seco (conserva indefinidamente la carga) o cargada con electrolitoCorriente de arranque 300A, tiempo típico de arranque 4 segundos, consumo típico de corriente (300A * 4 s) = 1200 amperes-segundos, capacidad nominal = 62 ampres- hora.

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Batería para funcionamiento cíclico:Consumo típico constante de corriente de un motor eléctrico fuera de borda = 10 amperes. El funcionamiento típico es descarga de batería, tiempo para un viaje de pesca = 3 horas.Consumo típico de corriente de la batería = 30 amperes – hora.Capacidad nominal = 80 amperes – hora.

Clasificación de las baterías.Las baterías automotrices se clasifican según los siguientes parámetros:

Capacidad de arranque en frío.Indica la corriente que una batería puede entregar en 30 segundos a O OF antes que el voltaje de la celda caiga por debajo de los 1.2V (7.2V para una batería de 12V).

Capacidad de reserva:Indica el numero de minutos que una batería cargada totalmente puede entregar 25A antes que el voltaje de celda caiga por debajo de los 1.75V (10.5V para una batería de 12V), esto se especifica en minutos. Ejemplo: 60,110, 120 minutos.

Capacidad de Ampere-horaTambién se llama velocidad de descarga en 20 horas. Indica el flujo constante de corriente que una batería puede entregar por un espacio de 20 horas a 80 OF antes que el voltaje de celda caiga por debajo de los 1.75V (10.5V para una batería de 12V). Ejemplo una batería que entrega 4 amperes por 20 horas= 80 amperes-hora.Es el método más antiguo de clasificar las baterías y es el mejor modo de clasificar las baterías de funcionamiento cíclico.

Mantenimiento de las baterías.Inspeccionar visualmente la batería para detectar cualquier daño físico. Revisar el nivel del electrolito al menos una vez por semana (nivel correcto de 6 a 13 mm sobre los separadores de las placas). La densidad del electrolito para una batería cargada es de 1260 a 1280 (esto equivale a 35 a 39% de solución acida).Rellenar la batería únicamente con agua destilada.Limpiar las abrazaderas y los terminales de los cables con un cepillo de púas de acero.Aplicar vaselina a los cables para impedir la corrosión.Nunca pintar los terminales.Eliminar el sulfato del borde superior de las placas, los postes y terminales (unas seis veces al año), con agua, jabón, cepillo de metal y solución antisulfatante.

Nota: Cada arranque del motor consume 100-150A de la batería y se necesita aproximadamente 20 minutos de marcha para que el alternador reponga la carga de la batería.

Recomendaciones sobre la instalación de la batería:Debe estar cerca del motor y el alternador (evitar cables largos).Alejada del sistema de escape.Montarse con seguridad (evitar vibraciones).Tener fácil acceso para su mantenimiento.Para retirar la batería desconectar primero el cable negativo y al instalarla conectarlo de ultimo para evitar cortocircuitos.

Comprobaciones de las baterías.Prueba de descarga: Se realiza con un aparato para este fin para medir la condición interna de la batería (debe indicar 9.5V para una batería de 12V).

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Prueba de deferencia de potencial entre celdas: Medir el voltaje de cada celda (2.1V), la lectura no debe indicar una diferencia mayor a los 0.05V entre cada celda.

Prueba de densidad máxima ρ= 0.04. Se toma la lectura de densidad más alta y se resta de la más baja y el resultado no debe ser mayor que 0.04. Prueba de caída de voltaje en arranque (batería instalada): En este caso el voltaje debe ser mayor de 9.6V.

Nota: Sin ignición el voltaje no debe ser menor de 12V y con ignición no menor de 8V.

Factores que afectan la vida de la batería.Los factores que afectan la vida de la batería son: nivel del electrolito (excesivo o poco), la sobrecarga, carga insuficiente, uso excesivo, suciedad, corrosión, partes dañadas (estribo flojo, cables en mal estado, fugas, caja agrietada).

Las señales de sobrecarga son: placas deformadas, quebradas o redondeadas, rejillas rotas, electrolito color marrón oscuro y consumo exagerado de este. Las causas pueden ser falla del alternador o del regulador de voltaje.Las causas más comunes de descarga de la batería son: Fuga de corriente, consumo excesivo, falla del alternador, correa floja, cable a tierra en falso contacto.

El tiempo de descarga de la batería es el siguiente:12 meses si está almacenada en un lugar y a una temperatura de 24-26 OCInstalada en el vehiculo: de 18 a 24 horas si se deja encendida la luz de la cajuela, radio o cualquier otro accesorio, de 2 a 3 horas con las luces encendidas, 20 a 30 días con el vehiculo estacionado sin usarse.Si al almacenarla se deja la batería en el suelo esta se descarga más rápido.Reglas de seguridad en la manipulación de las baterías.Antes de realizar cualquier trabajo en la batería desconectar el cable a masa.No acercar llamas ni chispas a la batería ya que el gas que esta genera es inflamable.El acido de la batería daña la piel, los ojos y la ropa, evite su contacto.Use siempre antejos de seguridad al manipular baterías.El acido derramado se neutraliza con una solución de bicarbonato sódico o amoníaco mas agua.El acido de la batería daña la pintura o los metales, evite derrames de este.Para retirar la batería del vehiculo, apague el motor y todas las cargas posibles (luces, radio, etc.) y a continuación desconecte el cable negativo y por ultimo el positivo.Al instalar la batería conecte primero el terminal positivo (rojo) y después el negativo (negro).

Cables para las baterías.En general las baterías de 12V usan cables número 4 o 6. Los cables que se conectan a masa llevan bajo voltaje y no necesitan aislante, y estos se conectan ya sea al motor o al chasis del vehiculo.

INTERRUPTOR DE ENCENDIDOEs el dispositivo de contacto que interrumpe la corriente de la batería al circuito primario con el motor parado y conecta además los instrumentos de medida y de control del panel, así como el arrancador.El interruptor de encendido va ubicado en el timón de la dirección y tiene varias posiciones: LOCK, ACC, ON, RUN, START. En la posición “ON”, distribuye energía para varios circuitos ósea permite el paso de corriente de la batería al encendido, instrumentos y luces, en la posición “ACC”, suministra corriente a algunos accesorios como ciertas luces, radio, etc., pero no al encendido ni a los circuitos de control del motor. En las posiciones “LOCK y OFF”, se abren todos los circuitos en el interruptor y

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bloquea mecánicamente el timón del vehiculo.En la posición “RUN”, suministra energía al encendido, los circuitos de control del motor y otros. Mientras que en la posición “START”, este suministra corriente al circuito de control del arrancador, al encendido y otros circuitos de control del motor.

BOBINALa bobina es un autotransformador, pues eleva varias veces la tensión que se le aplica. Acumula la energía de encendido y la transmite en forma de un impulso de corriente de alta tensión para hacer saltar la chispa entre los electrodos de la bujía provocando la inflamación de la mezcla comprimida entre el cilindro.Construida en una carcaza metálica posee en su interior un núcleo de hierro laminado y dos enrollamientos conocidos como primario y secundario.El primario tiene aproximadamente 350 espiras de alambre más grueso que el secundario y están conectadas a las terminales positiva y negativa. El secundario tiene alrededor de 20,000 espiras de alambre más delgado con un extremo conectado a la salida de alta tensión y el otro conectado internamente en el primario.

Nota: En un sistema de encendido nuevo y en buen estado, la bobina produce 10,000V. Sin embargo en un sistema viejo el voltaje requerido puede aumentar hasta los 28,000V.

Los nuevos motores, mas optimizados y de altas revoluciones, necesitan de sistemas de encendido mas potentes, para estos fueron diseñadas nuevas bobinas de encendido con diferentes formas geométricas conocidas como “bobinas plásticas”.Estas poseen las siguientes ventajas: mayor tensión de encendido, mayor disponibilidad de chispas por minuto, ocupa poco espacio, menor peso, menor tamaño y diversas formas geométricas para adaptarse al espacio disponible en el compartimiento del motor.DISTRIBUIDORLa alta tensión inducida en el secundario de la bobina, debe llegar hasta cada una de las bujías del motor en las que saltara en forma de chispa. Por tanto el distribuidor de encendido reparte el impulso de alta tensión entre las bujías en el instante preciso y según el orden de encendido del motor.Este es movido por el árbol de levas y gira a la mitad de las revoluciones del cigüeñal.Los platinos, el sincronizador inductivo, el sincronizador de efecto Hall, el condensador, el rotor, la tapa y los mecanismos de avance, debido a la sincronización que debe llevar con el giro del motor, se montan en una sola unidad de construcción.

Tapa del distribuidor.Recibe la corriente de alto que viene del secundario de la bobina y la envía al rotor del distribuidor de donde se distribuye a las bujías.La corriente entra a la tapa atraves de la terminal central, pasa por el rotor, cruza un entrehierro de la punta del rotor a una terminal en el interior de la tapa y luego viaja por un cable a cada bujía.La tapa del distribuidor es de plástico, baquelita o de un material aislante similar. La terminal central para el cable de la bobina y los insertos de metal en las torres de las bujías, son conexiones del circuito para los cables y el rotor.

Rotor.Su función es rotar dentro de la tapa del distribuidor y distribuir la alta tensión. Por lo tanto cuando rota la corriente salta entre la punta de este y el terminal de la tapa. Ese salto de chispa provoca desgaste del material de la punta del rotor y de los terminales de la tapa.Cuando mayor es la distancia entre los dos puntos mayor es la alta tensión que tiene que producir la bobina.

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Condensador.La función del condensador es aumentar la rapidez del corte de la corriente del primario y evitar el salto de chispa entre los contactos del ruptor.Esta formado por dos superficies conductoras hechas de placas de laminas de papel de estaño o aluminio aisladas entre si por papel parafinado.

Resistencia en el rotor:En los rotores existe un resistor supresivo o resistencia que tiene la función de atenuar las interferencias electromagnéticas producidas por la chispa. Estas interferencias afectan el funcionamiento del radio, sistema de inyección y otros componentes electrónicos del vehiculo.

BUJÍASVan enroscadas dentro de la cámara de combustión y son las que reciben la alta tensión del circuito secundario de la bobina, la cual provoca el salto de la chispa entre los electrodos de la misma, produciendo la energía calorífica que provoca la inflamación de la mezcla comprimida del cilindro.Esta tiene tres partes principales: casquillo o forro, aislante y electrodos. A la longitud del roscado se le llama alcance de la bujía.Si una bujía trabaja demasiado fría, se ensuciará con depósitos los que provocaran fuga a tierra de la energía eléctrica secundaria o formarán una pantalla que aíslen los electrodos de manera que no disparará la bujía.Por otro lado si funciona demasiado caliente, los electrodos se quemaran con rapidez, provocando el preencendido y el consiguiente daño físico del motor. La temperatura mínima de operación de la bujía es de 340 OC.

Los tipos de bujías de encendido son: Caliente (disipan más lentamente el calor), frías (disipan rápidamente el calor) e inteligentes (pueden regular la intensidad de la chispa según la operación del motor).Los motores de alta compresión usan bujías frías para evitar que se calienten y los motores de baja compresión las calientes.

Servicio a las bujías.Cuando quite las bujías obsérvelas detenidamente para diagnosticar el funcionamiento del motor, comparándolas con las fotografías del estado de las bujías suministradas por el fabricante.

Color de depósito del electrodo Funcionamiento del motorClaro gris Operación normal Blanco Operación calienteCon hollín Mezcla ricaHúmedo Alto consumo de aceiteSecos y blancuzcos Combustión incompleta

Cables del sistema de encendido:Estos conducen la alta tensión producida por la bobina hasta las bujías de encendido, sin permitir fuga de corriente, garantizando que ocurra una combustión sin fallas. Al mismo tiempo la resistencia del rotor y los cables de encendido, poseen la característica de eliminar las interferencias electromagnéticas producidas por la chispa de alta tensión. Estas interferencias pueden perjudicar el funcionamiento de los componentes electrónicos del vehiculo tales como: radio, unidad de comando o la inyección electrónica.

Estos cables se clasifican como terminal supresivo (TS), en el cual la resistencia

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supresora esta instalada dentro de los terminales que están sobre las bujías, la tapa del distribuidor o la bobina y el cable supresivo (CS), donde el supresor esta instalado a lo largo del cable como parte del mismo y su resistencia depende del largo de este (a mayor largo mayor resistencia). La resistencia recomendada es 6 a 10 KΩ..

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO DE ENCENDIDO CONVENCIONALCuando se conecta la llave de encendido y se da el arranque, el platino abre y cierra. Con el platino cerrado, el enrollamiento primario recibe una corriente de alrededor de cuatro amperios que sale de la batería por el polo negativo, viaja por el chasis del vehiculo, pasa por el distribuidor, el platino y circula por el primario.Durante el tiempo que el platino se queda cerrado, esta produciéndose un campo magnético en el núcleo de hierro de la bobina. Este campo magnético sigue aumentando hasta que alcance su punto máximo.En ese momento el platino se abre (accionado por el árbol de levas), interrumpiendo la circulación de corriente por el circuito primario de la bobina, lo cual induce una corriente de alto voltaje en el circuito secundario, que llega luego al distribuidor, el cual se encarga de enviarla a cada bujía, según el orden de trabajo del motor, para salte la chispa que incendia la mezcla aire-combustible dentro del cilindro.En el instante de la apertura del platino, la corriente eléctrica que esta circulando debe ser interrumpida inmediatamente, entonces el condensador actúa como un acumulador, absorbiendo la corriente que podría saltar una chispa entre los platinos, para evitarles daños tales como quemaduras o interferencias en la formación de la alta tensión.

TIPOS DE AVANCE DEL ENCENDIDO

Avance mecánico (centrifugo).Consiste de un mecanismo de contrapesos centrífugos contenido por un resorte. Conforme el motor gira mas rápido al distribuidor, los contrapesos oscilan hacia afuera contra la fuerza del resorte, este movimiento cambia la posición de giro del árbol del distribuidor lo cual avanza la sincronización del encendido, adelantando o retrasando la chispa según el régimen de trabajo del motor.

Avance al vacío.La depresión que se produce dentro del cilindro en la carrera de admisión, es usada por la unidad de avance al vacío para halar la placa móvil en la dirección de avance, lo cual abre el grado de sincronización básica del encendido para lograr la combustión mas eficiente según el régimen de operación del motor.

Avance controlado por computadora.Este utiliza un disparador de sincronización de estado sólido el cual puede ir ubicado en el distribuidor o sobre el cigüeñal. La señal básica del disparador se envía a la computadora, la cual recibe además otras señales como la temperatura del refrigerante, rpm, velocidad del vehiculo, posición del acelerador, presion atmosférica, etc.La computadora compara estas señales con un programa incorporado, demora la señal de encendido al punto justo, dispara una unidad de control electrónico y esta a su vez dispara la bobina primaria.

TIPOS DE SINCRONIZADORES DE ENCENDIDO

Sincronizador tipo puntas (platinos).Son movidos por la acción de una leva y deben estar lo suficientemente abiertos para

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minimizar la formación de un arco eléctrico entre las puntas lo cual dañaría los platinos.

Sincronizador inductivo.Este se usa en el distribuidor de sistemas de encendido de estado sólido, y su función es disparar la unidad de control electrónico de este. El control electrónico es el que abre el circuito primario de la bobina, para interrumpir el flujo de corriente primaria.

Sincronizador de efecto Hall.Este es uno de los sincronizadores más modernos usados actualmente. Consiste en un obturador que al pasar enfrente de un sensor produce en cambio en el campo magnético entre un imán y el sensor, a su vez un circuito semiconductor que hay en el sensor, lee este cambio del campo magnético, lo amplifica y en forma de una señal cuadrada, lo envíe al modulo de control electrónico, para que este controle la corriente primaria.

FACTORES QUE AFECTAN LA CHISPA EN UN ENCENDIDO CONVENCIONALDesgaste de las bujías (apertura entre los electrodos).Resistencia de los cables del encendido.Distancia entre la salida de alta tensión del rotor y los terminales de la tapa del distribuidor.Punto de encendido desajustado (tiempo del motor).Compresión de los cilindros.Calidad de la mezcla aire – combustible.Temperatura del motor.

COMPROBACION DEL SISTEMA DE ENCENDIDO CONVENCIONALComprobar la carga de la batería, chequear el nivel de electrolito, así como el estado de sus bornes. Revisar el estado de los platinos y el condensador.Limpiar y revisar periódicamente el chispero de cada cilindro, eliminar la carbonilla y ajustar el espacio entre electrodos. La carbonilla se elimina sumergiendo el chispero en gasolina y limpiarlas luego con una brocha suave de alambre de cobre. El espacio de chispa se regula doblando el electrodo lateral.

SISTEMAS DE ENCENDIDO ELECTRONICOEl sistema de encendido electrónico tiene varias ventajas respecto al de platino:No usa platino y condensador principales causantes de problemas.Mantiene la tensión de encendido siempre constante.Garantiza mayor potencia de la chispa en altas revoluciones.Mantiene el punto de encendido siempre ajustado.

TIPOS DE ENCENDIDO ELECTRONICO

Sistema de encendido por impulsos inductivos (TZS-I) Bosch.En este sistema el control y el momento de la chispa se realiza por medio de un generador de señal inductivo, conocido como bobina impulsora o impulsor magnético, el cual va instalado dentro del distribuidor. Este produce una señal alterna que se capta con un osciloscopio.La prueba de este sistema se realiza con un osciloscopio, voltímetro y un ohmiómetro.

Sistema transistor de encendido Hall (TZ-H) Bosch.Este sistema posee un sin numero de ventajas al compararlo con el sistema mencionado anteriormente, principalmente por tener en la unidad de comando un limitador de corriente además del “CCR” que sirve para proteger la bobina.

En la unidad de comando el ángulo de cierre es en función de las revoluciones, lo que garantiza uniformidad de la chispa en cualquier régimen de carga del motor.

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Las unidades de comando se prueban generalmente en el vehiculo con osciloscopios.La prueba del sensor Hall también se efectúa en el vehiculo usando osciloscopio pero la señal captada es diferente, esta es tipo cuadrada y la tensión varia de 5 a 12V.

Sistema de encendido de sensor óptico.Este sistema utiliza un diodo emisor de luz (LED) de Arsénico o Galio, para producir una fuente de luz infrarroja dirigida verticalmente a un fototransistor o a un elemento fotosensible. Asimismo un disco segmentado (interruptor rotativo) accionado por el eje del distribuidor, interrumpe el haz luminoso, esta señal es enviada a una computadora externa (sistema Feed Back o EFI) para que esta controle la ignición, ya sea por medio de un modulo de ignición, transistor de potencia o directamente la bobina de ignición. Estos sensores ópticos generan dos señales que son aplicadas al distribuidor, una para indicar el PMS del cilindro numero uno y otra para el número de revoluciones del motor. Estos sistemas incorporan además como parte de la activación de la bomba un transistor de potencia.Son usados en motores con carburadores electrónicos (Feed Back) y sistemas EFI de distintas marcas de vehículos.

Sistema de encendido sin distribuidor (DIS).Este sistema tienen una bobina para cada par de bujías y en ciertos casos una por bujía, todas controladas por un modulo de ignición y una computadora central, que en todos los casos es la misma del sistema de inyección, se usa solo en vehículos inyectados. El modulo define a cual bobina activar y la computadora dice cuando hacerlo. Ósea que el adelanto o retardo del tiempo de encendido es comandado por la computadora.El modulo recibe señales de los sensores del cigüeñal y árbol de levas, los cuales pueden ser bobinas captadoras, sensor de efecto Hall (mas usado) y sensor óptico.En este sistema cada extremo del secundario de la bobina esta conectado a una bujía. Las que se encuentran en los cilindros compañeros, los cuales se encuentran en el PMS al mismo tiempo. Al que esta en compresión se le llama “cilindro evento” y al que esta en escape “cilindro desecho”. La bobina dispara ambas bujías al mismo tiempo para completar el circuito en serie. Debido a que la polaridad de las espiras del primario y secundario están sincronizadas, una bujía siempre dispara hacia adelante y la otra en sentido contrario.Debido a la demanda adicional de energía, el diseño de la bobina, el tiempo de saturación y el flujo de corriente primaria son diferentes, estas generan más de 40,000V en todos los rangos de revoluciones del motor.

AVERIAS DEL SISTEMA DE ENCENDIDO DEL MOTOR DE GASOLINA

1. El motor no enciende o al encender se apaga. Causas posibles:

Bujía defectuosa o incorrecta, platinos mal ajustados o dañados, condensador defectuoso, bobina mal ajustada o dañada, falla en los cables de alta y baja tensión.

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SISTEMA DE ARRANQUE DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA.

FUNCIONSu función es proveer movimiento al motor hasta que alcance el número de revoluciones mínimas que reúna dentro del cilindro una mezcla capaz de inflamarse.

CLASIFICACION DEL SISTEMA DE ARRANQUE DEL MOTORArranque a Mano.Arranque por motor eléctrico.Arranque por un motor de Gasolina Auxiliar.

ARRANQUE A MANOEn este procedimiento el cigüeñal del motor es accionado por la fuerza muscular del hombre. Este gira el cigüeñal aplicando el esfuerzo a la manivela de arranque, cuyo pasador se engancha con el acople en el extremo delantero del cigüeñal o con ayuda de un cordón que se enrolla en la volante. Este tipo de arranque se usa en los motores de fuera deborda, motosierras, plantas eléctricas, podadoras, etc.

ARRANQUE POR MOTOR ELÉCTRICOEs el más aplicado. Se usa en todos los motores de automóviles Diesel y gasolina. El arrancador eléctrico es alimentado por la batería con corriente de baja tensión. Al ponerse en marcha, el piñón del arrancador entre en engrane con la corona de la volante del motor. La relación de transmisión entre el piñón del arrancador y la corona del volante se escoge de modo que el número de revoluciones comunicado al cigüeñal sea suficiente para poner en marcha el motor.

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El arrancador se conecta para efectuar la puesta en marcha y se desconecta después del arranque por medio de un mecanismo especial de retracción. Los motores dotados de un arrancador eléctrico tienen, además, una manivela de arranque. Ésta se usa para hacer girar el cigüeñal antes de arrancar el motor en frío y durante el mantenimiento técnico.

Antes de parar el motor, dejarlo en mínimo de 1 a 2 minutos para que las piezas del mismo se enfríen paulatinamente y uniformemente.

CIRCUITO DEL SISTEMA DE ARRANQUE POR MOTOR ELÉCTRICOEl sistema de arranque consta de dos circuitos relacionados: el circuito de control y el circuito del motor.El motor de arranque hala corriente muy intensa durante pocos segundos para poder hacer andar al motor. La velocidad de arranque en la mayor parte de los motores es de 200rpm. Si el motor de arranque a esta velocidad no hecha a andar el motor, se producirá un arranque difícil o no arranque del motor.La corriente del arrancador varía de 150 a 200A en motores de 4 a 6 cilindros y hasta 300A en motores de gasolina más grandes. Algunos motores Diesel requieren de 500 a 600A para arrancar el motor frío.Un motor de gasolina que funciona adecuadamente debe arrancar a los 2 0 3 segundos de funcionamiento del arrancador.Los cables más gruesos conectan el motor de arranque a la batería lo más directamente posible.El circuito del motor utiliza un relevador para conectar momentáneamente el motor de arranque a la batería.El interruptor de encendido energiza el relevador o solenoide para activar el motor de arranque.El circuito del motor conduce la corriente intensa de varios cientos de Amperes por unos cuantos segundos, de la batería atraves del interruptor magnético (relevador o solenoide) hasta el motor y el circuito de control energiza el relevador o solenoide atraves del interruptor de encendido y el interruptor de seguridad del arranque.

El circuito de control de contiene: el interruptor de encendido, el interruptor de seguridad del arranque y el control lateral (bobina) del relevador o solenoide.

Estos componentes se conectan a la batería por medio del alambrado primario. El interruptor de encendido recibe generalmente el voltaje de la batería atraves de la terminal que está en el relevador o solenoide a la cual se conecta el cable positivo de la batería.El interruptor de encendido y el de seguridad del encendido, están conectados en serie.Cuando ambos interruptores cierran, la corriente fluye por la bobina del relevador o solenoide, entonces la acción electromagnética cierra los gruesos contactos de estos y conecta el motor de arranque a la batería por medio de los cables gruesos.

COMPONENTES DEL ARRANQUE POR MOTOR ELÉCTRICOBatería, llave de encendido, interruptor de encendido, interruptor de seguridad del arranque, relevador o solenoide, motor de arranque, piñón del arrancador y volante del motor con corona dentada.

Interruptor de encendido en la posición “start”.Este interruptor en la posición “START”, este suministra corriente al circuito de control del arrancador, al encendido y otros circuitos de control del motor.La posición de “START”, es de contacto momentáneo, activada por un resorte, de modo que cuando el conductor suelta la llave, automáticamente el interruptor queda en la posición “ON”. Todas las otras son posiciones son con reten, ósea que el interruptor se

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queda en la posición seleccionada hasta que lo giren a otra.

Interruptor de seguridad del arranque.El interruptor de seguridad del arranque o interruptor neutral de arranque, cierra el circuito de control solamente cuando la transmisión automática está en la posición parqueo o neutral, o la transmisión manual está en neutral y el embrague esta desacoplado.Este interruptor normalmente abierto, esta en serie con la posición “START” del interruptor de encendido. La ubicación física de este interruptor depende del tipo de transmisión y de la localización de la palanca de cambios. En la transmisión automática puede estar colocado en la columna de la dirección o en la consola de cambios de velocidades montada en el piso.Algunas transmisiones automáticas tienen un dispositivo mecánico para bloquear el movimiento de la llave de encendido, hasta que el selector de engranes esté en la posición parqueo o neutral. Por otro lado ciertas cajas manuales tienen interruptores de seguridad activados por acoplamiento del cambio, estos son semejantes a los usados en las cajas automáticas. Este interruptor cierra solamente cuando la palanca de velocidades esta en neutro. Sin embargo la mayoría de los vehículos usan interruptores de seguridad tipo embrague-arranque, en el cual el acoplamiento del embrague cierra el circuito cuando se oprime el pedal.

RELEVADORES O SOLENOIDESSon dispositivos que utilizan corriente atraves de una bobina electromagnética para mover una armadura o un núcleo móvil de hierro. Cuando el circuito de control se cierra, la corriente que hay en el relevador o en la bobina del solenoide, forma un campo magnético que mueve la armadura o el núcleo. Este movimiento cierra los contactos del motor de arranque, de este modo los relevadores y solenoides pueden actuar como interruptores magnéticos para el motor de arranque. Además el movimiento del núcleo opera el acople que activa el mecanismo impulsor del arrancador para que éste engrane con la corona dentada de la volante del motor.

En un circuito básico activado por solenoide, el cable positivo (+) de la batería se conecta a la terminal denominada “BAT” de este. Entonces el circuito de control energiza los devanados del solenoide atraves del interruptor de encendido y el de seguridad. El campo magnético de los devanados mueve el núcleo del solenoide o el embolo. Este embolo mueve luego el piñón diferencial del arranque automático y también cierra los contactos para el circuito del motor.

A su vez en un circuito activado por relevador, cable positivo (+) de la batería se conecta a la terminal “BAT” de este, un cable conecta ésta terminal al motor de arranque. Luego el circuito de control activa al relevador. Entonces el solenoide engrana el arranque automático y completa el circuito del motor. Ósea este sistema tiene un relevador en el circuito de control del motor para energizar un solenoide el cual activa el motor de arranque.

MOTOR DE ARRANQUE ELECTRICOEs un motor eléctrico que funciona con los principios del electromagnetismo, el cual consiste en que todo conductor de corriente desarrolla un campo magnético alrededor de si mismo. La intensidad de este campo depende de la cantidad de corriente circulante y la polaridad magnética depende de la dirección del flujo de ésta.Si se toman dos conductores vivos y se juntan, sus campos magnéticos interactúan de manera que los polos opuestos se atraen y los iguales se rechazan. Esta acción puede cambiar la energía eléctrica a mecánica.Entonces el principio del motor eléctrico consiste en que si se pone un conductor vivo en

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un campo magnético intenso, el campo creado por la corriente del conductor trata de alejar a este del campo circundante, en otras palabras el conductor trata de pasar de un campo intenso a uno más débil.La reacción continua de los campos magnéticos hace que gire el eje de la armadura del arrancador. Los polos magnéticos que rodean los conductores vivos pueden ser imanes permanentes o electroimanes.

Las partes de un motor de arranque son: armazón de campo con zapatas, devanados de campos electromagnéticos, armadura giratoria, eje con conductores vivos, extremo de escobillas, caja que contiene las terminales eléctricas, escobillas, bastidor para el extremo de la transmisión y solenoide.

El motor de arranque se puede conectar en: serie (desarrolla máxima torsión a cero velocidad de arranque y la torsión decrece a medida que la velocidad del motor aumenta), paralelo (las bobinas de campo están en paralelo con la armadura, la torsión es baja en velocidad de arranque y aumenta al incrementarse la velocidad del motor) y serie-paralelo (tiene bobinas de campo en serie y otras en paralelo con la armadura, produce torsión elevada después de arrancar y la mantiene así al incrementarse la velocidad).

La mayor parte de los motores de arranque para vehículos son de cuatro polos con cuatro escobillas.Un motor de arranque sencillo en serie puede conectarse con los cuatro devanados de campo en serie y luego con conexiones en paralelo a las dos escobillas aisladas.

El mecanismo de accionamiento del motor de arranque hace girar un piñón diferencial a una velocidad entre 3000 a 4000 rpm, el cual pone en movimiento una corona dentada de 150 a 200 dientes ubicada en la volante del motor a una velocidad de 200rpm. La proporción entre el piñón y la corona es aproximadamente de 15:1 hasta 20:1.Este mecanismo además debe desacoplarse automáticamente de la corona una vez que el motor del vehiculo se ponga en marcha. Asimismo debe desarrollar la potencia necesaria para arrancar el motor en diferentes condiciones de temperatura y no conectarse durante el funcionamiento del motor.Los motores de arranque pueden ser de acoplamiento positivo o tipo Bendix, los primeros son los más comunes. Estos a su vez pueden ser: accionado por solenoide (ya sea mando directo o por reducción) y de zapata móvil.Todos los mandos del motor de arranque usan un embrague de rueda libre de una dirección para desacoplar el piñón una vez que el motor esta en marcha.

ARRANQUE CON MOTOR AUXILIAR DE GASOLINAEste se utiliza para comunicar la rotación inicial de arranque al árbol de motores Diesel de gran tamaño, este sistema está conectado a la transmisión de fuerza. Una vez que el motor principal comienza a funcionar, el motor auxiliar de arranque junto con la transmisión de fuerza se desconecta automáticamente del árbol de éste. Para facilitar la puesta en marcha del motor antes mencionado, los sistemas de enfriamiento del motor de arranque auxiliar y del motor principal están unidos entre sí, lo que asegura el calentamiento del motor principal.

COMPROBACIÓN DE LA INSTALACIÓN DE ARRANQUELas quejas de arranque difícil del motor son problemas comunes. Las causas pueden ser fallas en los componentes del sistema de arranque, en los circuitos del mismo, defectos en el sistema de encendido o batería baja.

Prueba preliminar del motor de arranque.

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Realice una inspección detenida del arrancador instalado en el motor. Escuche si hay ruidos anormales que puedan indicar que esta seco o gastado. Busque tornillos flojos.Desmóntelo e inspeccione las escobillas y elimine la suciedad, observe que el piñón gire libremente, si esta duro revise los rodamientos, el eje y las piezas polares por flojedad.

Prueba del motor de arranque en vacío.Con una batería bien cargada, conecte el voltímetro al terminal de la batería y a masa. Puentear el terminal de la batería y el terminal “S” del electroimán contactor para cerrar el circuito, luego aplicar un cuenta revoluciones al eje del inducido.Al conectar los cables a la batería el motor recibe corriente, con la resistencia variable se ajusta la tensión de trabajo especificada. Se anota la corriente que indica el amperímetro y las revoluciones del motor y estos datos se comparan con las indicadas el manual.

En el mantenimiento del sistema se debe comprobar la fijación de sus conjuntos y piezas, así como engrasar periódicamente sus mecanismos.

Además se debe operar adecuadamente el arrancador conectándolo no mas de 15 segundos y los intervalos entre conexión del arrancador deben ser por lo menos de 30 segundos cada vez. Si después de efectuadas tres conexiones seguidas el motor no arranca, hace falta comprobar el buen estado de los sistemas de encendido y alimentación del motor.

AVERIAS, CAUSAS Y SOLUCIONES DE LA INSTALACIÓN DE ARRANQUE

1. Al mover la llave a la posición Start” no pasa nada. Causas posibles:

Circuito abierto, llave defectuosa, interruptor de seguridad no cierra, conexiones malas, bobinas cortadas en el electroimán, núcleo o piñón agarrotadas.

2. El contactor cierra el circuito pero el motor de arranque no responde. Causas posibles:

Escobillas agarrotadas, gastadas o muelles flojos, delgas del colector sucias, quemadas, gastadas, picadas o deformadas, rodamientos en mal estado, espiras del inducido y bobinas de campo en mal estado.

3. El motor de arranque funciona pero no hace que gire el motor. Causas posibles:

El piñón no engrana con la corona, mecanismo de acoplamiento sucio o averiado, corona de la volante o piñón dañado, eje del inducido averiado.

4. Baja velocidad y alta corriente en la prueba de vacío. Causas posibles:

Mucha fricción (rodamientos atascados, sucios o gastados, eje del inducido doblado, piezas polares flojas que rozan el inducido), inducido en cortocircuito, inducido o bobinas de campo derivadas a masa.

5. El motor no gira y consume mucha corriente en la prueba de vacío. Causas posibles:

Derivaron a masa en alguna terminal, rodamientos bloqueados.

6. El motor no gira y no consume corriente en la prueba de vacío.Causas posibles:Bobinas de campo abierto, bobinas del inducido abiertas, muelles de escobillas rotos o escobillas gastadas que hacen mal contacto.

7. El motor gira despacio y consume poca corriente en la prueba de vacío.

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Causas posibles:Alta resistencia interna por malas conexiones, colector sucio o circuito de campo abierto.

8. Gran velocidad y alta corriente en la prueba de vacío.Causas posibles:Bobinas de campo abierto con espiras en cortocircuito, para comprobarlo se cambian estas y se repite la prueba.

SISTEMA DE CARGA ELECTRICA DEL MOTORFUNCIONEl alternador es la parte principal del sistema de carga. Este genera corriente por medio de la inducción electromagnética y entrega ésta a la batería con un voltaje de 12.6 a 14.5V. Además mientras está funcionando suministra corriente y voltaje al resto de consumidores del sistema eléctrico del vehiculo. Por lo tanto todo el sistema depende del funcionamiento correcto del alternador.La batería y el alternador dependen el uno del otro para funcionar adecuadamente. El alternador tiene que mantener el estado de carga de ella, sin embargo, este no puede funcionar si tener la corriente inicial de campo proveniente de la misma. Así mismo el sistema de carga también afecta otros circuitos del vehiculo tales como luces, climatización, accesorios, encendido y el sistema de control del motor. Por eso el voltaje de carga debe mantenerse dentro de límites regulados. Si el voltaje de carga es mas bajo que el de la batería, entonces no podría cargarla ni entregaría suficiente corriente a los otros circuitos. Por otro lado si éste es muy alto, puede dañar la batería, partes del encendido y otros componentes electrónicos del vehiculo.

Circuitos del sistema de carga.Los circuitos del sistema de carga son: el circuito de salida (que entrega voltaje y corriente a la batería y otras cargas) y el circuito de campo (el cual entrega corriente al

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campo del alternador).En general el sistema de carga consta de los siguientes elementos:La batería, que es cargada por el alternador y proporciona la corriente inicial de campo al mismo.EL alternador, que gira impulsado por la banda de transmisión del motor y que es la fuente del voltaje y corriente de carga del sistema.El regulador, que limita el voltaje máximo de carga.Un indicador de carga, el cual puede ser un voltímetro, amperímetro o una lámpara indicadora.

ALTERNADOREste genera corriente y voltaje según el principio de inducción electromagnética. Un modo de inducir voltaje y generar corriente alterna, es haciendo girar un imán dentro de un conductor estacionario en un circuito cerrado. Cuando el imán gira, su campo magnético induce un voltaje variable en el conductor.La cantidad de corriente y la polaridad de la misma depende de:La dirección de la polaridad magnética.La intensidad del campo magnético.El numero de conductores.El numero de líneas de flujo magnético de cada conductor.La velocidad del movimiento relativo entre el campo magnético y los conductores.

El alternador tiene las siguientes partes:La caja, sostiene los devanados del conductor estacionario de salida y el campo giratorio.El rotor, que es el campo magnético giratorio.Los anillos colectores y escobillas que conducen la corriente de campo al rotor.Un estator, que contiene los devanados de salida.Los diodos o puentes rectificadores de una pieza, para cambiar la corriente alterna de salida en corriente directa que usa el sistema.

Los primeros alternadores usaban reguladores de voltaje electromagnéticos semejantes a los que utilizan los generadores viejos de corriente directa, los cuales van montados lejos del alternador. Sin embargo la mayor parte de los alternadores de último modelo tienen reguladores electrónicos de voltaje de estado sólido, muchos de ellos están montados sobre o dentro de la caja del alternador.

Caja o cubierta.Gran parte de los alternadores para automóviles tienen cubiertas de dos piezas hechas de aluminio, las cuales van unidas por pernos y conectadas a masa. También llevan el rotor con su eje en cuyo extremo se coloca el ventilador de enfriamiento y el cojinete.

Rotor.El rotor es el campo magnético del alternador, este contiene dos polos magnéticos, un devanado de campo, un núcleo de aire y un par de añillos colectores. Todo esto va montado sobre el eje del rotor. Las piezas del polo opuesto tienen dedos o polos de oreja que se ajustan o entrelazan uno con el otro. Los dedos son los polos magnéticos del campo, una pieza tiene todos los polos norte y la otra todos los sur.Por lo general los alternadores para automóvil tienen rotores con 8, 10,12 o 14 polos (la mayoría son de 12 o 14) y cada una de las piezas polares cuenta con 4, 5,6 o 7 dedos.

Cuando el alternador no esta girando los polos retienen poco magnetismo el cual no es suficiente para inducir voltaje en el estator, por lo que el devanado de campo debe recibir corriente y voltaje de la batería. A esta corriente se le llama a menudo “corriente de excitación” y al devanado de campo se le llama “devanado de excitación”.

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Después que el alternador comienza a generar la corriente de campo proviene de las conexiones de salida del estator, mientras que el voltaje que entrega la corriente de campo, proviene de la batería o de la salida del estator y es llamado “voltaje de excitación”.

Anillos colectores y escobillas.El devanado de campo recibe corriente atraves de un par de anillos colectores ubicados en el eje del rotor, un extremo del devanado se conecta a cada uno de los anillos colectores, los cuales están aislados uno del otro y del eje. Los añillos de campo reciben corriente por medio de un par de escobillas, de las cuales la que va aislada se conecta a la fuente de corriente, batería o estator y la otra se conecta a tierra ya sea en la cubierta del estator o atraves del regulador de voltaje para completar el circuito de campo.Los añillos colectores son suaves y la corriente de campo que conducen las escobillas es de 1.5 a 3 A.

EstatorEl estator tiene tres conductores de salida colocados en múltiples devanados sobre su núcleo de secciones laminadas que reducen las corrientes parasitas. Cada uno de los conductores mencionados anteriormente, tiene el mismo número de bobinas que pares de polos norte y sur del rotor. Por ejemplo un alternador de siete pares de polos N-S (un rotor de 14 polos), tiene un estator de siete bobinas en cada devanado. Las bobinas de cada estator están a igual separación alrededor del núcleo.Los tres conductores o juegos de devanados, alternan y se traslapan para producir los ángulos de fase requeridos.Los tres devanados del estator se conectan entre si, a los diodos rectificadores en dos formas: Estator en estrella, donde un extremo de cada devanado se conecta a una unión neutral y el otro se conecta entre un diodo positivo y otro negativo. Estos producen alto voltaje a baja velocidad del estator, son usados en muchos vehículos de pasajeros.Estator en delta, en este caso los tres devanados se conectan extremo a extremo y luego cada punto de conexión se conecta también a un par de diodos positivos y negativos, no hay unión neutral en este caso. Estos producen una corriente máxima mas intensa que el anterior y se usan en vehículos grandes donde se requieren altas cargas de corriente de 100A o más.Diodos o puente rectificador.Los alternadores trifásicos ya sean con conexión estrella o delta, producen una corriente alterna trifásica la cual tiene que rectificarse a corriente directa de salida, porque es la que utiliza el sistema eléctrico del vehiculo. Para esto ellos usan tres pares de diodos para rectificarla.Los primeros alternadores tenían seis diodos separadores presionados en la cubierta del extremo del añillo colector y un disipador térmico aislado. Sin embargo con el avance de los semiconductores los modernos tienen seis diodos colocados en un puente rectificador pequeño montados en la cubierta del extremo. Así mismo la cubierta del extremo o la del puente rectificador o ambas, actúan como disipadores de calor para evitar que los diodos se calienten demasiado por la elevada corriente de carga.Los tres diodos positivos se aíslan de la cubierta del alternador y se conectan a la terminal de salida la cual a su vez se conecta a la terminal positiva de la batería y al resto del sistema eléctrico. La batería no puede descargar por la conexión del alternador porque la polinización del diodo bloquea la corriente de descarga. Los diodos positivos conducen corriente únicamente del alternador a la batería. Los diodos negativos son una conexión a tierra para el circuito de salida del alternador y estos se conectan a tierra por cualquiera de los siguientes formas: a presion o roscados en la cubierta del alternador, cubierta a tierra atraves del puente rectificador o atraves

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del regulador de voltaje.

REGULADOR DE VOLTAJEEl voltaje del alternador depende de la corriente de campo y de la velocidad del rotor. A baja velocidad el regulador permite que la corriente pase al campo y el voltaje se eleve rápidamente hasta su nivel regulado. A medida que la velocidad aumente, el regulador reduce la corriente de campo para mantener el voltaje de salida a un máximo regulado, aun cuando aumente la velocidad del rotor.El aumento de carga en la corriente de salida en un alternador, provoca una caída en el voltaje de salida. Esto ocurre por ejemplo, cuando se encienden los faros delanteros o al activar el aire acondicionado, en este caso el regulador permite que la corriente de campo aumente, lo cual a su vez aumenta el voltaje de salida hasta su valor máximo regulado.

A baja velocidad, el regulador deja que la corriente de campo fluya por periodos relativamente largos y la reduce por periodos cortos, esto produce una corriente de campo promedio elevada.A altas velocidades el regulador deja que la corriente de campo fluya por periodos cortos y la reduce por periodos mas largos, esto produce una corriente de campo promedio baja.

Los primeros alternadores usaban reguladores electromecánicos de contacto vibrante, semejantes a los que se usaron con generadores de corriente directa. Desde principios de los sesentas, muchos sistemas de carga han usado reguladores de voltaje electrónicos de estado sólido, estos no tienen partes móviles, son compactos y se ven poco afectados por las temperaturas extremas. Estos reguladores electrónicos controlan la corriente de campo y el voltaje de salida con diodos, transistores, capacitores y otros dispositivos electrónicos.

Las formas y tamaños del regulador varia de un fabricante a otro, algunas unidades pequeñas se instalan en la cubierta del alternador, otras se fijan al exterior del mismo también hay otros que se montan lejos de este y se conectan con una momia.

INDICADORES DE CARGATodos los sistemas de carga de un vehiculo tienen un indicador que informa el funcionamiento del sistema, este puede ser un amperímetro, un voltímetro, una lámpara indicadora o una combinación de estos.

Cuando la corriente de la batería fluye al campo del alternador y a cualquier otra parte del sistema eléctrico, el amperímetro muestra una descarga (corriente negativa) y cuando este genera corriente indica una carga (corriente positiva).

En el caso de la lámpara esta se enciende cuando la corriente de campo fluye atraves de ella desde la batería. Cuando el alternador produce voltaje de salida este se aplica al lado opuesto del circuito de la lámpara. Esta se apaga porque no hay una diferencia de voltaje atraves de ella. Esta no indica un alto voltaje de carga, pero si el bajo voltaje del alternador, lo cual conduce a una batería descargada. Una lámpara tiene a menudo un resistor en paralelo para conduce corriente al alternador si el foco de esta no enciende.

COMPROBACION DEL SISTEMA DE CARGAAntes de revisar el sistema de carga, inspeccione el estado de la batería y corrija cualquier defecto que encuentre.Inspeccione visualmente la correa para detectar grietas, manchas de aceite o desgaste, si tiene defectos cámbiela.Verifique visualmente el cableado del alternador para ver si esta en buen estado y

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observe cualquier ruido anormal de este mientras esta en funcionamiento el motor.

Prueba de la luz de alarma de descarga.Caliente el motor y luego apáguelo.Ponga en “OFF” todos los accesorios.Coloque el interruptor de arranque en “ON” y confirme que se enciende la luz de alarma de descarga.Arranque el motor y cerciórese que la luz se apaga.Si la luz no se apaga, localice la falla en el circuito de la luz y corríjala.

Prueba del circuito de carga sin carga.Desconecte el cable de la terminal “B” del alternador y conecte éste a la sonda negativa del amperímetro.Conecte la sonda positiva del amperímetro al terminal “B” del alternador.Conecte la sonda positiva del voltímetro al terminal “B” del alternador y la negativa a tierra.Con el motor en marcha a 2000rpm, la lectura del amperímetro debe ser 10A o menos y el voltaje entre 13.8 a 14.8V a un temperatura de 25 OC. Si el voltaje no es el especificado ajuste el regulador o reemplácelo si es necesario.

Prueba del circuito de carga con carga.Con el motor en marcha a 2000rpm, encienda las luces altas y ponga el interruptor del soplador del calefactor en “HI”, la lectura del amperímetro debe ser 30A o mayor. Si el amperaje es inferior al especificado repare el alternador.

AVERIAS DEL SISTEMA DE CARGA

1. No se enciende la luz de alarma de descarga con el interruptor de arranque en “ON” y el motor apagado.

Causas posibles:Fusible quemado, luz fundida, conexión floja del cableado, regulador defectuoso.

2. No se apaga la luz de alarma de descarga con el motor funcionando.Causas posibles:Correa floja o desgastada, cables de batería flojos, corroídos o desgastados, fusible quemado, regulador defectuoso, cableado defectuoso.

UNIDAD XINDICES Y CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

En los motores de combustión interna se distingue entre dos de potencias: la potencia indicada (en la cámara de combustión) y la efectiva que se entrega a la volante de impulsión.

Potencia indicada o interna (Pi).Es la potencia que genera el motor durante la combustión.

π d 2 * 10* Pm * i * 2.s.n 4 60

Pi =________________________ (KW)1000

Donde:d = diámetro del pistón (cm)Pm = presion media de trabajo o presion media de combustión (bar)i = numero de cilindros.

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s = carrera (m)n = número de revoluciones (1/min) Ae = superficie del pistón (cm2)PIV = potencia indicada para un motor de cuatro tiempos (KW)PII = potencia indicada para un motor de dos tiempos (KW)VH = cilindrada del motor (lt o dm3)

Nota: para un motor de cuatro y dos tiempos hay que dividir la formula anterior por 4 o 2 respectivamente.

PIV= Ae * Pm * i. s.n (KW) PII= Ae * Pm * i. s.n (KW) 12000 6000

PIV= VH * Pm * n (KW) PII= VH * Pm * n (KW) 1200 600

Presion media de trabajo o presion media de combustión (Pm).Debido a que durante el ciclo de trabajo del motor, en cada tiempo se generan diferentes valores de presion, entonces usando el diagrama de trabajo y para fines de cálculo, se determina la presion media de trabajo con el promedio de todas las presiones.

Potencia efectiva o útil (Pe).Es la que llega a la volante de impulsión una vez restadas la perdidas (rozamiento, accionamiento de componentes auxiliares como la bomba de aceite, árbol de levas, etc.). Esta es aproximadamente un 10% menor que la indicada.

Pe = FT* VT (KW) FT = MM * 2 (N) VT = π d n (m/s) 1000 d 60

Sustituyendo estas expresiones, nos queda que la potencia efectiva es igual a:

Pe = MM * n (KW) 9550

FT = fuerza tangencial (N).VT = velocidad tangencial (m/s).d = diámetro del circulo del cigüeñal o la volante (m).MM = momento torsor del motor (Nm o mN).

Potencia por cilindrada o unitaria (PH).Es la relación entre la potencia efectiva y la cilindrada total. Sirve para comparar entre si motores de distinta cubicación. Por ejemplo una potencia por cilindrada de 20KW/lt, significa que el motor desarrolla una potencia efectiva de 20KW por cada litro de cilindrada.

PH = Pe (KW/lt) Donde: VH = cilindrada total (lt). VH Pe = potencia efectiva (KW).

Peso por unidad de potencia.Es igualmente un número para comparar motores y vehículos de distinto tamaño. Pueden ser:Peso por unidad de potencia del motor (Gp motor).Peso por unidad de potencia del vehiculo (Gp vehiculo).

Gp motor = Gmotor (Kg/KW) Gp vehiculo = Gvehiculo (Kg/KW) Pe Pe

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Donde:Gmotor = peso del motor (Kg).Gvehiculo = peso del vehiculo (Kg).Pe = potencia efectiva (KW).

Presion media efectiva (Pe)

Pe = Pi – Pm [Kgf/cm2].

Donde:Pi = presion media indicada [Kgf/cm2].Pm= presion consumida en las pérdidas mecánicas debido al rozamiento [Kgf/cm2].

También se puede calcular por medio de la formula siguiente:

Pe = Fmpistón [Kgf/cm2]. 10 * Ae

Donde:Fmpistón = presión del gas sobre la superficie del cilindro, multiplicado por la superficie

presionada.Ae = área del pistón [cm2].

Fuerza del embolo (Fe)

Fe = 10 *p * Ae (N)

Donde:P = presion del gas (bar o daN/cm2)Ae = superficie de la cabeza del embolo [cm2].

Fuerza máxima del embolo (Femax)

Femax =10 *pmax * Ae (N)

Donde:pmax = presion máxima de la combustión (bar)Ae = superficie de la cabeza del embolo [cm2].

Fuerza media del pistón (Fmpistón)

Fmembolo =10 *pm * Ae (N)

Fmpistón = (Pgas) (Ae) (Kgf)

Donde:Pgas = presion del gas sobre la superficie del cilindro (Kgf/ cm2)Ae = área del embolo [cm2].Pm = presion media de la combustión (bar).

Fuerza media del motor (Fmmotor).

Fm motor = Fmpistón*i [Kgf].

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Donde:i = número de cilindros.Fmpistón = fuerza media del pistón (Kgf).

Velocidad media del pistón (Vmpistón).La velocidad media del pistón es la que corresponde a un movimiento uniforme supuesto con el cual éste tardaría lo mismo en hacer la carrera que con su velocidad variable. Esa velocidad media es pues la velocidad promedio del pistón.

Vmpistón = 2 *s * n (m/s) (1000)(60)

Donde:s = carrera del pistón (mm).n = número de revoluciones (1/min).

Velocidad máxima del pistón (Vmáxpistón).

Vmáxpistón ≈ (Vmpistón)(1.7) [m/s]

Nota: La velocidad máxima del pistón en los motores de combustión interna varia de 8 – 15) m/s

Rendimiento útil (ηm).No es más que la energía aprovechable o entregada, entre la energía suministrada al

pistón.

ηm = PePi

Rendimiento útil (ηe). Se calcula por medio del poder calorífico que proporciona el combustible y es la relación que existe entre el trabajo útil y la energía térmica total desarrollada.

ηe = Pe * 36000B * Hu

Donde:Pe = potencia efectiva (KW).B = consumo de combustible por hora (kg/h).Hu = poder calorífico del combustible por kilo (KJ/Kg o KJ/m3).

Potencia efectiva (Pe).

Pe = Pi - Pmec [cv]

Donde: Pi = Potencia indicada [cv].Pmec = Potencia que se pierde por pérdidas [cv].

Nota: La potencia efectiva es aproximadamente 10% menor que la potencia indicada y es la potencia que llega al cigüeñal del motor y se mide en él.

También la potencia efectiva se puede calcular usando las ecuaciones siguientes:

Pe = FT* VT (KW) FT = MM * 2 (N) VT = π d n (m/s)

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1000 d 60

Sustituyendo estas expresiones, nos queda que la potencia efectiva es igual a:

Pe = MM * n (KW) 9550

FT = fuerza tangencial (N).VT = velocidad tangencial (m/s).d = diámetro del circulo del cigüeñal o la volante (m).MM = momento torsor del motor (Nm).

Consumo especifico efectivo (b).Consumo específico es la cantidad de combustible que necesita un motor para que el banco de pruebas funcione una hora con una potencia de 1KW.

b = B [g/KWh] PeDonde: B = consumo por hora [g/h].Pe = potencia efectiva [KW].

Consumo por hora (B):

B = k*ρ *3,600 (g/h) t

Donde: k = combustible consumido [cm3, dm3 o lt).ρ = densidad de combustible [g/cm3].t = tiempo continuo de duración de la prueba (s).

Cálculo del enfriamiento del motor.La temperatura es la energía que tiene cada una de las moléculas concretas de un cuerpo, mientras que el calor o energía térmica es la suma de las energías de todas las moléculas de ese cuerpo en particular. La cantidad de calor depende pues, de la energía de las distintas moléculas (temperatura) y del número total de moléculas (masa).Por otro lado la cantidad de calor que se necesita para aumentar la temperatura de una materia, depende de la magnitud del aumento de la temperatura, la cantidad de materia y la capacidad calorífica especifica de la sustancia.

En el motor, de la cantidad de calor que se produce en la combustión, aproximadamente un tercio de este se entrega a la atmósfera por medio del sistema de enfriamiento. Esa cantidad de calor en un vehiculo de turismo, que consume por ejemplo, 10 litros a los 100 km de un combustible con una densidad de 0.75 kg/dm3 y un poder calorífico de 42 MJ/Kg.

Q = (cantidad de comb.)(densidad)(poder calorífico) (MJ) 3Q = (10 dm 3 )(0.75 kg/dm 3 )(42 MJ/Kg ) = 105MJ.

31lt = 1dm3

Por lo tanto la cantidad de agua del sistema de enfriamiento, el número de veces que pasa por el radiador y con ello la cantidad de agua que circula, determinan la magnitud

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de la cantidad de calor que se pierde o cede.

Q = m * Cp * (T2 – T1) (J o KJ)

Sabiendo que: m = V * i Donde: V = volumen de agua del sistema de enfriamiento (lt).

i= número de veces que circula el refrigerante (1/h). Cp agua = 4.19 KJ/Kg. 0K).

Entonces al sustituir estos valores en la formula anterior, nos queda que el calor que extrae el sistema de enfriamiento del motor se calcula con la ecuación:

Q = V *i * 4.19 * (T2 – T1) (KJ/h).

Donde: V = volumen de agua del sistema de enfriamiento (lt). i = número de veces que circula el refrigerante (1/h).Cp agua = 4.19 KJ/Kg. 0K).T2 = temperatura superior del sistema (0K).T1 = temperatura inferior del sistema (0K).

Cálculo de la cantidad inyectada en los motores Diesel.Para la determinación de la cantidad inyectada en el cilindro para cada ciclo de trabajo se utiliza la siguiente formula:

Para el motor Diesel de dos tiempos

KII= b * Pe (g) KII= b*Pe*1000 (mm3) i*n*60 i*n*60*ρ Donde:KII = cantidad inyectada en los motores Diesel de dos tiempos (g o mm3).b = consumo especifico de combustible (g/KWh).Pe = potencia efectiva del motor (KW).i = numero de cilindros.n = numero de revoluciones (1/min).ρ = densidad del combustible (g o mm3).KIV = cantidad inyectada en los motores Diesel de cuatro tiempos (g o mm3).

Para el motor Diesel de cuatro tiempos:

KIV= b * Pe *2 (g) por inyección ; KIV= b*Pe*2*1000 (mm3) por inyección.i*n*60 i*n*60*ρ

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UNIDAD XITOXICIDAD AMBIENTAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

INTRODUCCIONLa atmósfera terrestre esta formada por lo que llamamos aire, el cual está constituido básicamente por 21% de Oxigeno, 78% de Nitrógeno y el 1% del volumen restante, está formado por una mezcla gases como: Argón, Dióxido de Carbono y algunos sólidos entre las que están el polvo, polen, etc.

Cualquier sustancia emitida en exceso, altera la composición natural del aire y se le conoce como contaminante, algunas de estas son el CO, CO2, NOX, SOX, etc. Estos contaminantes son emitidos por diferentes industrias creadas por el hombre, entre las que se encuentra la industria automotriz, como una de las grandes responsables de la contaminación atmosférica, debido a la gran cantidad de vehículos que circulan en el mundo actualmente.Es por esta razón que existen estrictas regulaciones en diferentes países para tratar de reducirlas las emisiones de gases contaminantes por parte de los vehículos.

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TIPOS DE EMISIONES DE GASES DE LOS VEHICULOSLa contaminación producida por los automóviles es creada por la combustión y la evaporación del combustible.Por lo tanto se distinguen las emisiones siguientes: vapores del carter, del tanque, carburador y los gases de escape.

TIPOS DE CONTROLES DE LAS EMISIONES DE GASES DE LOS VEHICULOSLos vehículos traen incorporados obligados por las leyes ambientales de los países fabricantes una serie de dispositivos para reducir las emisiones de gases contaminantes de los mismos, entre las cuales están: control de emisiones evaporativas y dispositivos para limpiar los gases de escape.Entre los controles de emisiones evaporativas están: la válvula de ventilación positiva del carter (PCV), depósito de carbón activado para controlar las evaporaciones del tanque de combustible y del carburador.Asimismo, para limpiar los gases de escape se usan métodos como: regulación del proceso de combustión del motor, control de la mezcla aire-combustible, regulación de la carga del motor, mejora del diseño de la cámara de combustión, control del tiempo y avance del encendido, válvulas inteligentes para mejorar el traslape de válvulas, recirculación de los gases de escape, convertidor catalítico, entre otros.

DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES DEL VEHICULO

Sistema de ventilación del carter.Del 70 al 80% de los gases que fluyen en el carter del motor están formados por hidrocarburos no quemados (HC) y entre un 20 a 30% de vapor de agua y además diferentes tipos de ácidos formados en la combustión. Estos gases pueden deteriorar el aceite del motor, formando lodo o creando corrosión y moho en el carter.Con el fin de reducir la expulsión de sustancias tóxicas a la atmósfera, los vehículos tienen instalada una válvula PCV entre el carter (cubierta de la culata del cilindro) y el múltiple de admisión, la cual actúa con el vacío del múltiple de admisión y por medio de un tubo dirige estos gases para que sean recombustionados.

Sistema de control de emisión del combustible evaporado. La evaporación del combustible a la atmósfera puede emitir hidrocarburos no quemados (HC). Su magnitud depende de las características del vehículo, factores operacionales como el número y frecuencia de detenciones, factores geográficos y meteorológicos, como la altura y temperatura ambiente, y principalmente, la presión de vapor del combustible.Para evitar esto se usa un dispositivo de carbón activado para absorber la gasolina evaporada del tanque de combustible y del flotador del carburador, la cual con el vacío del múltiple de admisión es succionada para la cámara de combustión.

Combustión “Perfecta” Combustible (los hidrocarburos) + el aire (oxígeno y nitrógeno) ==> Dióxido de Carbono + Agua + el Nitrógeno Sencillo. Combustión Típica del Motor:

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Combustible + Aire ==>Hidrocarburos (no quemados)+ Oxidos de Nitrógeno+ Monóxido de Carbono+ Agua.

Hidrocarburos  Las emisiones de los hidrocarburos resultan cuando las moléculas de la gasolina en el motor no se queman o sólo se queman parcialmente. Los hidrocarburos reaccionan en la presencia de nitrógeno, óxidos y luz del sol para formar el ozono, el componente mayor del humo.Los contaminantes del hidrocarburo también escapan al aire a través de la evaporación del combustible por tanto las emisiones evaporativas ocurren de varias maneras: DiurnasLa evaporación de gasolina aumenta cuando la temperatura aumenta durante el día, mientras se calienta el tanque de combustible, da salida a los vapores de gasolina.

Pérdidas cuando en el motor está en marchaLos motores calientes y los sistemas de escape vaporizar la gasolina cuando el automóvil está en marcha. Hot SoakLos motores se quedan caliente luego de que son apagados esto produce que la evaporación de la gasolina continúe aún cuando el carro esté estacionado. RepostandoLos vapores de gasolina siempre están presentes en los tanques de combustible. Estos vapores son empujados hacia fuera cuando el tanque está lleno con el combustible líquido.

Control de emisiones evaporativas

Vienen del circuito de gasolina, el aceite del motor y de las fugas de gases a través de los anillos de los pistones.  Su control se hace a través de:                                    

PVC (Válvula de ventilación positiva del carter).

Aspira los gases que se filtran por los anillos de los pistones y los vapores del aceite caliente para introducirlos nuevamente a la cámara de combustión.

Canister:

Es un filtro de carbón activado que retiene los hidrocarburos que se evaporan en el tanque de gasolina.

Reformulación de gasolinaEn la reformulación de gasolinas se reducen los constituyentes del combustible, que tienen un impacto adverso en el medio ambiente. Los estudios han mostrado que existe una correlación entre la composición química del combustible y los hidrocarburos evaporados o no quemados, por lo que se reconoce que la reformulación de la gasolina es una estrategia efectiva para el control de las emisiones evaporativas.

En esencia la reformulación implica la reducción de componentes en la gasolina que tiene un impacto adverso en el medio ambiente. Estos componentes incluyen al butano, que provoca que se incremente la volatilidad de gasolina, lo que a su vez incide en la pérdida de hidrocarburos del tanque o el carburador, los aromáticos (en especial el benceno por su toxicidad y los xilenos, por su potencialidad para formar ozono) y las olefinas.

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Reducir las olefinas resulta muy efectivo para aminorar la formación potencial de smog de las emisiones evaporativas, debido a su alta potencialidad fotoquímica para formar ozono. Para mantener el octano se deben reemplazar por otros componentes con cualidades equivalentes o mejores para combustión. Los alquilados y los oxigenados pueden servir para estepropósito.

Evaluación de emisiones evaporativas

Las gráficas no. 11 y 12, ilustran los resultados de las evaluaciones de la generación de emisiones evaporativas tanto en frío (Diurnal) como en caliente (Hot Soak).

La prueba en frío (Diurnal), determina las emisiones que se generan como resultado de la evaporación del combustible, producto de los componentes ligeros presentes en la gasolina, mismo que se liberan del tanque y el carburador del vehículo.

Para llevar a cabo la prueba en frío se deja en reposo por espacio de 12 horas el vehículo con la gasolina bajo estudio, previo a la realización de ésta, se drena el combustible acumulado en el tanque y se adiciona la misma gasolina pero refrigerada a 241°F (65°C), se coloca el automóvil en la cabina de prueba, se le instala chaquetas de calentamiento abajo del tanque hasta que alcanzar una temperatura de 337°F (117°C), la determinación dura una hora y al término de este tiempo se calcula los gramos de emisiones generadas por prueba.

Las emisiones evaporativas en caliente, tiene el mismo objetivo que las anteriores pero la diferencia de la determinación estriba en que éstas se miden una vez concluidas el ciclo FTP, colocando el vehículo en la misma cámara y determinado en el período de una hora la cantidad en gramos de emisiones generadas por prueba.

Nuevamente se observa la importancia de la tecnología de control de emisiones del vehículo, con relación a la cantidad de emisiones generadas.

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Emisiones de la evaporación del combustible:Los vapores de la gasolina procedentes del tanque del vehículo y del carburador forman alrededor de l 20% de las emisiones automotrices. En los vehículos modernos los tanques para el combustible y los depósitos de los carburadores se envían a recipientes que tienen carbón activado, Esta carbón absorbe los vapores de la gasolina que después los absorbe y quema el motor.

Emisiones de vapor del carter:Durante la carrera de potencia una pequeña cantidad de combustible sin quemarse y algunos gases quemados se pasan alrededor del pistón y entran al carter del motor. Esta fuga es conocida como escape de gases. En la mayoría de los vehículos el combustible no quemado y los gases quemados se eliminan por medio de la Ventilación Positiva del Carter (VPC), Esta válvula absorbe aire fresco a través del carter y dirige los peligrosos gases al interior del motor en donde se queman.

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