JEFE DE INGENIERIAMg. CARLOS BORJA GARCIA

COMMPE 0215c10164@grupoutp.edu.pe

cborja.cbg@gmail.com

MOTORES I

SEMANA 6

Mecanismo de distribucin de gases. Finalidad. Componentes de mecanismos de

distribucin de gases: Lumbreras yvlvulas, ejes de Levas. Elementos de accionamiento de vlvulas.

DEFINICIONLa combinacin de los aparatos a travs de los cuales los gases de escapesalen del motor Diesel se llama el sistema de escape.

Generalmente se emplea dos sistemas: el escape seco y el escape hmedo.Los dos cumplen el mismo propsito, la diferencia es que, en el escapehmedo se utiliza agua para enfriar el escape, a fin de que el ducto deescape se enfre y pueda atravesar reas donde una tubera caliente nopuede admitirse.

OBJETIVOEl primordial objetivo de un sistema de escape esconducir los gases de escape desde los cilindros delmotor hacia la atmosfera con un mnimo de resistencia alflujo.

FUNCIONESLos sistemas de escape usualmente desempean una ovarias de las siguientes funciones:

1. Silenciar el ruido de escape ,confort acstico.2. Apagar las chispas.3. Eliminar las chispas y otras materias solidas en los

gases de escape.4. Suministrar energa a los sobre alimentadores

accionados por turbinas de gases de escape.5. Suministrar calor a los evaporadores para obtener

agua dulce o para fines de calefaccin.6. Prestaciones del motor (potencia, par, consumo)

PARTES DE UN SISTEMA DE ESCAPEComnmente, los sistemas de escape consisten de las siguientes partes dispuestas:

1. Vlvula de escape o lumbreras.

2. Mltiple de escape.

3. Tubera de escape.

4. Silenciador.

5. Tubera de salida.

Las instalaciones de sistemas de escape para motores marinos pueden tener una o varias de las siguientes partes adicionales:

1. Para llamas

2. Turbo- sobrealimentadores.

3. Evaporador o calentador de gases de escape.

VLVULAS DE ESCAPE

Los gases resultantes de la combustin deben salir al exterior y esa es la funcin bsicamente de esta vlvula.

Facilitar el escape y la evacuacin de los gases quemados en el interior del motor.

La vlvula es accionada por el rbol de levas del motor situado en la culata que es la parte superior de ste.

La vlvula de escape juega un papel fundamental debido a que debe permanecer cerrada durante todas las carreras que realiza el pistn excepto en la ltima fase, en la de escape.

Es entonces cuando accionada por una leva se abre hacia dentro del pistn permitiendo as la evacuacin de todos los gases quemados al desplazarse el pistn hacia arriba.

En los motores se necesita de unas piezas que permitan la evacuacin de los gases quemados en el interior del motor. La vlvula de escape cumple con esta funcin.

Est programada para que la leva la abra y cierre en un momento determinado para que el funcionamiento del motor sea el ptimo.

Una pieza de gran importancia dentro del funcionamiento del sistema de alimentacin del motor.

MULTIPLE DE ESCAPE Se usan en las maquinas multicilindricas para recoger los gases de escape

de los cilindros.

Un mltiple es un receptor de gas al cual esta conectado cada cilindro. Losmltiples de escape generalmente son enfriados con agua que fluye atravs de una camisa de agua que rodea al mismo.

TUBERIAS DE ESCAPE

La tubera de escape conecta el mltiple de escape con el silenciador. Parareducir la transmisin de las vibraciones del motor, evitar los esfuerzosque se forman por la expansin de la tubera caliente y simplificar lainstalacin del silenciador, la tubera de escape, o por lo menos parte deella se hace de tubera flexible.

Tubo de escape para barcosNautiflex acanal el tubo de escape del silicn tiene un tubo y una cubierta azules del silicn con un final liso para la limpieza fcil. La manguera es alambre reforzado y no se derrumbar bajo succin o en una curva. La cubierta acanalada permite que la manguera doble para la instalacin fcil. El Nautiflex, construccin de dos capas, tiene alambre capturado entre las capas de la tela. Esta manguera se utiliza sobre todo para el extractor principal del motor, el extractor del generador, la circulacin del lquido refrigerador del motor, el producto de motor y el producto del generador. Es resistente a los humos de extractor, al ozono, a los productos qumicos suaves, al anticongelante y al agua salada. La manguera sigue siendo estable en las temperaturas elevadas. Gama de temperaturas de -20F - +350F. Esta manguera resuelve SAEJ2006 el tipo R2 y 13362:2004 de la ISO - tipo 1 - clasificar los estndares de B.

TUBERIA DE SALIDA La tubera de salida esta conectada al

silenciador por el lado de descarga y da salida a los gases de escape hacia la atmosfera.

SILENCIADORESLos silenciadores son artefactos que se usan para hacer menos ruidoso elescape. Hay dos tipos de silenciadores usados en los motores marinos: lostipos secos y hmedos.

SILENCIADOR HUMEDOEn estos, el agua se mezcla con los gases de escape.El humedecer los gases de escape sirve para apagar las chispas, contribuyendoal silenciamiento y enfriando el escape; con ello se elimina la necesidad deaislamiento. La desventaja del tipo hmedo es que usualmente ofrecen unamayor contrapresin y tienen una vida mas corta, debido a la corrosin,comparados con los silenciadores secos. Mediante un diseo adecuado y conel uso de materiales convenientes, pueden reducirse estas ventajas.En estos silenciadores el agua adicional es admitida a la tubera de salida ytoda el agua es drenada a travs de ella. En algunos silenciadores hmedos seproveen drenajes separados.

SILENCIADORESSILENCIADOR HUMEDO

Silenciador de escape para barcosDEMPMP: 40->100MM

Para tubo de escape de 40 mm, 45 mm, 51mm, 60 mm, 75 mm, 90 mm 102 mm dedimetro interior. Este silencioso ocasionanuevos remolinos al agua del interior delescape con lo que incrementa la accinsilenciadora. El diseo es tal que permiteel paso casi libre de los gases de escapesin que apenas encuentren resistencia.

SILENCIADORESSILENCIADOR SECO

Los silenciadores secos deben tener tapones en lugares apropiados para drenar el agua en el caso de que ella se condense en los gases de escape, los cuales pueden contener hasta un 10% de vapor formado por la combustin del hidrogeno del gas ol.

Hay muchos silenciadores diferentes en uso, hmedos y secos, y ningn diseo se acepta todava como patrn en los motores.

EFECTO DE SILENCIAMIENTOEl sonido es una vibracin producida por el desahogo de gases de alta presinque salen de los cilindros de la maquina en cada tiempo de escape.

Mientras mayor sea la frecuencia de vibracin, mayor ser el sonido y sermas perceptible al odo. Cuando esta vibracin alta y frecuente se suprime, elruido se reduce. La alta velocidad de los gases de escape tienen poco que vercon el ruido.

El efecto de silenciamiento se obtiene en los silenciadores modernosatrapando las vibraciones de alta frecuencia sin intervenir con el flujo de losgases de escape. Esto puede ser hecho proporcionando adecuadamente lascmaras del silenciador y los pasajes internos.

Algunos sistemas de escape de tipo hmedo usados en algunas embarcacionesconsisten de tuberas de escape en la cual se admite agua.

EFECTO PARALLAMASSe usa un artefacto que es instaladoen los sistemas de escape seco paraseparar y recoger las chispas yotras materias solidas.

La separacin se obtiene a travsde un abrupto cambio en ladireccin del flujo de los gases.Muchos para llamas incluyentambin algn artefacto para inducirun movimiento de torbellino a losgases de escape, tal como los alabesespiral mostrado en la imagen:

EFECTO PARALLAMASLa fuerza centrifuga desarrollada por la accin del torbellino arroja laspartculas solidas contra la pared interior de la envolvente cilndrica .

Desde all ellas se deslizan hacia abajo y caen dentro de una cmaracolectora en forma cnica desde donde son removidasperidicamente.

Los gases de escape generalmente son admitidos descentradamente,pero son llevados hacia afuera a travs del pasaje central.

Los para llamas a menudo se incluyen como parte de los silenciadoressecos.

CONSIDERACIONES DE INSTALACION La tubera del escape debe conectarse al motor utilizando una conexin flexible, la

cual debe estar colocada lo ms cerca del motor como sea posible. La conexinflexible tiene un doble propsito: El uno es aliviar o reducir los esfuerzos de fatiga delos componentes del escape, que se producen debido a las vibraciones del motor. Elsegundo propsito es absorber la dilatacin de los componentes del escape, paraminimizar las cargas que se producen por los cambios de temperatura.

Para los dos casos la suavidad o flexibilidad de la conexin es muy importante.

Los tramos largos de tubera pueden estar sujetos a muy severos esfuerzos, debido ala expansin y contraccin que se producen al cambiar de caliente a fro.

Al cambiar de fro a caliente (aproximadamente 400 C) un tramo de tubera de acero de 3,0 m se expandir 1,50 cm. Esta expansin puede afectar al motor, a los componentes del escape y/o a la estructura de la embarcacin.

Los tramos largos deben ser seccionados, teniendo juntas de expansin entre secciones. Cada seccin debe estar fijada en un extremo y debe permitrsele expandir al otro.

SISTEMA DE ESCAPE SECO USANDO TRAMOS CORTOS DE

TUBERIA

1. Salida del escape de la mquina. 2. Tubo flexible de Conexin. 3. Codo. 4. Soporte fijo de tubera. 5. Soporte de tubera lateral (permite la expansin longitudinal). 6. Punto de anclaje para tubera vertical. NOTA: Debe permitirse la expansin a cada lado del punto de anclaje. Si se usa silenciador debera instalarse como una seccin de tubera. 7. Camisa de expansin. 8. Trampa de condensado (removible para limpieza).

SISTEMA DE ESCAPE HUMEDO UTILIZANDO CODOS DE ESCAPE SECO EN LA DESCARGA DE ESCAPE DE LA MAQUINA

1. Guarda carga del tubo cargador. 2. Tubera flexible de Conexin. 3. Codo con radio de curvatura mayor que el dimetro. 4. Aislamiento. 5. Codo (15 mnimo) con anillo de descarga de agua. 6. Manguera de escape resistente al aceite, vapor y el calor. 7. Tubera de Conexin del escape. 8. Segmento para permitir el reflujo de agua. 9. Tubera de descarga. 10. Conexin de descarga de agua de enfriamiento. 11. Soporte desde la estructura.

Sistema de Escape

GASES DE ESCAPE Y CONTAMINACIN

Sistema de Escape Emisiones del escape

Carbonilla: no es nociva, pero acta como condensador de sustancias ms perjudiciales. Los motores que producen humos con gran cantidad de carbonilla son molestos y polucionantes y dificultan la visibilidad.Hidrocarburos: (HC) combustible incompletamente quemado. La mayor parte no son nocivos, pero algunos de ellos huelen mal e irritan los ojos y mucosas. Una elevada temperatura reduce el contenido de HC. Las emisiones de hidrocarburos contribuyen a la formacin de la niebla fotoqumica.xidos de nitrgeno: (NO) aparecen en los gases de escape de motores diesel. Son principalmente el NO, incoloro e inodoro, y el NO2, de color rojizo y de olor picante e irritante. El NO2 ocasiona daos en los pulmones y se combina fcilmente con la hemoglobina de la sangre e impide que sta transporte el oxgeno. Existen posibilidades de eliminarlos, pero debe ser a base de construcciones de motor ms caras y consumos de combustible mayores.Monxido de carbono: (CO) es incoloro e inodoro. Es nocivo debido a que se combina muy fcilmente con la hemoglobina de la sangre e impide que transporte el oxgeno. La consecuencia ltima es la asfixia.

Sistema de Escape Motor Disel y contaminacin

La regulacin o el reglaje electrnico de las bombas inyectoras de gasoil, o el comando de los conjuntos inyectores-bombas se torna cada da ms importante sobre los vehculos Disel en general

Estos dispositivos presentan las siguientes particularidades:1) Los mismos disponen de una extensa gama de "programas", que permiten una adaptacin del

sistema de inyeccin a las normas vigentes en cada pas, y a los distintos tipos de vehculos y aplicaciones.

2) Estos realizan el reglaje o la regulacin de la inyeccin en funcin de criterios ya determinados. La optimizacin casi instantnea de las cantidades de gasoil inyectado, en funcin del estado de carga del motor, contribuye a la disminucin de las emisiones contaminantes tales como; los xidos de nitrgeno; las partculas y los hidrocarburos no quemados.

3) La unidad de control electrnico o calculador, corazn del sistema, recibe las seales o pulsos elctricos enviadas por las distintos "sensores" o sondas; de temperatura de aire de admisin y del circuito de enfriamiento del motor; de la presin de sobrealimentacin; de la velocidad del motor; de la posicin o relacin de caja de velocidades colocada; de la posicin de la mariposa de aceleracin; etc. Estos comandos electrnicos de inyeccin, evitan las variaciones demasiado importantes de los niveles de contaminacin en funcin del funcionamiento

Sistema de Escape

Motor Otto y Contaminacin

Gases de escape menos contaminantes. La concentracin de los elementos contaminantes en los gases de escape depende directamente de la proporcin aire/gasolina. Para reducir la emisin de contaminantes es necesario preparar una mezcla de una determinada proporcin. Los sistemas de inyeccin permiten ajustar en todo momento la cantidad necesaria de combustible respecto a la cantidad de aire que entra en el motor.

Sistema de EscapeRecirculacin de los gases (EGR)El reciclado de los gases de escape, debido a la reduccin de la temperatura de combustin que produce, obtiene un efecto positivo sobre las emisiones de xidos de nitrgeno.Como contrapartida podemos decir que una "relacin" demasiado alta de recirculacin, puede ser negativa respecto a la vida til del motor, la cual puede verse disminuida por polucin interna y desgaste

Sistema de EscapePara disminuir la contaminacin, los constructores de automviles orientan su accin en torno a cuatro ejes principales: 1. La utilizacin de dispositivos de alimentacin de combustible y de encendido precisos y estables.

2. La reduccin de los contaminantes no quemados por medio del catalizador.

3. El reciclaje de los hidrocarburos procedentes de los gases del crter motor.

4. La absorcin de los vapores de gasolina del depsito

Sistema de Escape

POSIBLES AVERAS EN EL SISTEMA DE

ESCAPE

Sistema de Escape Obstruccin del Sistema de Escape

Bsicamente la obstruccin del sistema de escape se explica por una sedimentacin de la carbonilla que llevan los gases de escape en las distintas partes del sistema de escape.Esto puede provocar en el motor anomalas como un aumento de consumo de combustible, aumento de la velocidad de salida de dichos gases, ms dificultad para evacuar los gases (lo que propicia una corrosin)...

Sistema de Escape

Desgaste del Silencioso

La circulacin en medio urbano es el principal factor de desgaste del silencioso.

Contrariamente a lo que podra pensarse, no son los largos recorridos por autopista los que aceleran el deterioro de los silenciosos.

Los daos ms graves se producen en circulacin urbana. Dado que la lnea de escape slo alcanza su temperatura normal de funcionamiento despus de un mnimo de 5 kilmetros, los pequeos recorridos urbanos son propicios para la condensacin de los gases. Los silenciosos se llenan con agua cargada de cido que ataca las chapas del interior. A esto se aaden las descargas trmicas debidas a la sucesin de puestas en marcha y paradas frecuentes del motor.

En cambio, cuando nieva, la sal extendida en las carreteras genera una corrosin exterior.

Tampoco hay que olvidar los eventuales golpes que recibe el silencioso bajo la caja del vehculo.

Sistema de Escape Averas en el catalizador

La vida media de un catalizador son 80.000 Kms. 1) Los fallos en el encendido o una inadecuada regulacin de la mezcla de admisin pueden provocar que llegue combustible sin quemar al catalizador. Al encontrarse a una gran temperatura, puede llegar a producirse una combustin no deseada de la gasolina, provocando que el monolito se funda. Esta fusin puede ocasionar un taponamiento del tubo de escape, que se acusara por una repentina prdida de potencia del motor, adems de que es posible una rotura de la cermica. Un exceso de carbonilla debida a una mezcla excesivamente rica podra provocar, igualmente, una obstruccin del monolito al taponarse sus estrechos canales.

2) El consumo de aceite, si es excesivo, puede ocasionar tambin una obstruccin del monolito, al generarse un exceso de partculas en el motor. Igualmente, si se agota en exceso el nivel de combustible, puede producirse un suministro irregular, que provoque un envo irregular al catalizador.

Sistema de Escape

Otra prctica que puede generar avera en el catalizador es el tradicional intento de arrancar el motor empujando el vehculo, o insistiendo en exceso sobre el contacto. Esta prctica genera que pueda llegar tambin combustible sin quemar al monolito pudindose, igualmente, fundir por combustin. Asimismo, un golpe en los bajos del vehculo puede provocar la rotura del monolito cermico, ya que est realizado en un material muy duro, pero muy frgil.

Por ltimo, una de las causas ms frecuentes, pero que tiende a desaparecer, es la utilizacin de gasolina con plomo, que afortunadamente ya ha desaparecido. La presencia de plomo en el catalizador neutraliza los metales activos que contiene (platino, radio y paladio).

Sistema de EscapeIndicadores de Avera del Catalizador:

- Prdida acusada de potencia a altas revoluciones.- Pobre aceleracin (debido a la obstruccin del

catalizador)- Ruidos extraos en el tubo de escape y el

funcionamiento anmalo del motor, que nos avisa de la posible rotura del monolito cermico debido a algn golpe.La forma de comprobacin de un catalizador es mediante el analizador de gases, que permite medir convenientemente las concentraciones de elementos polucionantes emitidas por el escape, que deben ser contrastadas con las recomendadas por el fabricante del vehculo.

ENFRIADOR DE AIRE DE SOBREALIMENTACION

El enfriador de aire de sobrealimentacin es del tipo tubular, con una gran superficie de refrigeracin.

Los tubos de agua de refrigeracin van mandrilados en la placa de tubos.

Durante el funcionamiento, debe cuidarse de que la temperatura del aire se Mantenga dentro de los lmites requeridos. Si el agua de refrigeracin y por tanto, el aire de sobrealimentacin, se vuelven demasiados fros, se formarn condensaciones en el enfriador y en la cmara de aire de sobrealimentacin. El agua arrastrada por el

aire daar la pelcula de aceite de la pared del cilindro, lo que puede causar el agarrotamiento de los aros de pistn. Adems, las vlvulas pueden pegarse debido a una inadecuada lubricacin.

Si el aire de sobrealimentacin se vuelve demasiado caliente, la causa puede ser debida a que circula una cantidad insuficiente de agua de refrigeracin en relacin con Ia temperatura del agua, por haberse depositado una capa aislante en los tubos del agua de refrigeracin, que produce un insuficiente intercambio de calor. Una temperatura demasiado elevada del aire de sobrealimentacin puede causar que las temperaturas de escape sean excesivas, lo que puede producir averas en las vlvulas de escape y, en casos extremos, en la turbosoplante.

Preguntas

Gracias