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8/13/2019 MOTORES BASICO
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MANUAL DEL ESTUDIANTE
INSTRUCCION TECNICA
CURSO : MOTORES GAT 4
TEMA : SISTEMAS DE MOTORES
DESARROLLO TECNICO
OCTUBRE -2005
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INDICE GENERAL
AGENDA .......................... ................................................................................................... 5
DESCRIPCION DEL CURSO........................................................................................... 7
MDULO 1: INTRODUCCIN A LOS MOTORES CATERPILLAR................................. 11
LECCIN 1.1: CONCEPTOS INICIALES/CICLO DE FUNCIONAMIENTO
DE UN MOTOR ..............................................................................13
LECCIN 1.2: TERMINOLOGIA Y PRINCIPIOS BASICOS ................................... 19
LECCIN 1.3: COMPONENTES BSICOS DEL MOTOR ....................................30
MDULO 2: SISTEMA DE ADMISIN Y ESCAPE .......................................................... 53
LECCIN 2.1: COMPONENTES DEL SIST. DE ADMISIN Y ESCAPE ...............55LECCIN 2.2: FLUJO ............................................................................................ 61
MDULO 3: SISTEMA DE LUBRICACIN ..................................................................... 65
LECCIN 3.1: CONCEPTOS BASICOS ................................................................ 67
LECCIN 3.2: CARACTERISTICAS DEL ACEITE ................................................69
LECCIN 3.3: COMPONENTES DEL SISTEMA DE LUBRICACIN ................... 79
LECCIN 3.4: FLUJO ............................................................................................ 81
MDULO 4: SISTEMA DE ENFRIAMIENTO ...................................................................87
LECCIN 4.1: FUNCION DEL SIST. DE ENFRIAMIENTO .................................... 89
LECCIN 4.2: COMPONENTES DEL SIST. DE ENFRIAMIENTO ........................ 90
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AGENDA DEL CURSO
PRIMER DIA Maana Presentacin Inicial, Expectativas.
Pre-Test.
Modulo 1
Modulo 2
Tarde Modulo 2 (Continuacin)
SEGUNDO DIA Maana Modulo 3
Tarde Modulo 3 (Continuacin)
Modulo 4
TERCER DIA Maana Modulo 4 (Continuacin)
Tarde Repaso
Examen Final
Encuesta.
Horario de clase : de 8:10 a.m. a 5:00 p.m.
Horario de Intermedios : 10:30 a.m. y 3:30 p.m. Duracin : 15 minutos
Horario de Almuerzo : 1:30 p.m. Duracin : 45 minutos
Las horas de intermedio y de almuerzo son recomendadas.
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FERREYROS S.A.A.
CAPACITACION LOYOVAL-OCT-05
Desarrollo Tcnico
CURSO : MOTORES GAT3aFSAA - GAT3aM00-2005
- 7 - Material del Estudiante
DESCRIPCION DEL CURSO
MOTORES: NIVEL IV
El curso consiste de los conocimientos fundamentales para el
entendimiento del funcionamiento de un motor de combustin interna,
tiene la meta de sentar las bases para una capacitacin ms avanzada
y describir los diferentes motores CAT, as como sus caractersticas y
aplicaciones.
El contenido del curso a sido separado en 4 modulos, el contenido de
cada modulo es detallado a continuacin.
MDULO 1: INTRODUCCIN A LOS MOTORES
CATERPILLARLeccin 1.1: Conceptos Iniciales/ Ciclo de funcionamiento de
un motor.
Leccin 1.2: Terminologa y Principios bsicos.
Leccin 1.3: Componentes bsicos de un motor Diesel.
MDULO 2: SISTEMA DE ADMISIN Y ESCAPE DE AIRE
Leccin 2.1: Componentes del sist. de admisin y escape.Leccin 2.2: Flujo.
MDULO 3: SISTEMA DE LUBRICACIN.Leccin 3.1: Conceptos Bsicos.
Leccin 3.2: Caractersticas del aceite.
Leccin 3.3:Componentes del sist. de lubricacin.
Leccin 3.4: Flujo.
MDULO 4: SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.Leccin 4.1: Funcin del sist. de enfriamiento.
Leccin 4.2: Componentes del sist. de enfriamiento.
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DESARROLLO TECNICOOCTUBRE -2005
MODULO 1
INTRODUCCIN A LOSMOTORES CATERPILLAR
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CAPACITACION LOYOVAL-OCT-05
Desarrollo Tcnico
CURSO : MOTORES GAT4aFSAA - GAT4aM00-2005
- 11 - Material del Estudiante
MDULO 1: INTRODUCCIN A LOS MOTORES
CATERPILLAR
El propsito de este mdulo es permitir al estudiante entender el fun-
cionamiento de un motor Diesel as como cada uno de los componen-tes que lo conforman. Distinguir los procesos requeridos en un motor
para la genercin de potencia
OBJETIVOS
Al trmino de este mdulo, el estudiante estar en la capacidad de:
1. Explicar la teora bsica del funcionamiento de un motor diesel .
2. Utilizacin de termnologia tcnica adecuada.
3. Identificacin de los componentes bsicos que conforman un
motor Diesel y su funcin.
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Desarrollo Tcnico
CURSO : MOTORES GAT4aFSAA - GAT4aM00-2005
- 13 - Material del Estudiante
LECCIN 1.1 : CONCEPTOS INICIALES / CICLO DE
FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR
Imagnese que el motor es un reloj.Todas las piezas funcionan de formasincronizada para marcarpuntualmente la hora. En un motordiesel, todos los componentesfuncionan juntos para convertirenerga trmica en energa mecnica.
Combustin:
El calentamiento conjunto del aire ydel combustible produce la
combustin, lo que crea la fuerzanecesaria para hacer funcionar elmotor. El aire, que contiene oxgeno,es necesario para quemar el combustible. El combustible produce lafuerza. Cuando se atomiza, el combustible diesel se inflama fcilmentey se quema de manera eficiente. La combustin tiene lugar cuando lamezcla de aire y combustible se calienta lo suficiente como parainflamarse. Debe quemarse rpidamente de forma controlada paraproducir la mxima energa trmica.
Factores que controlan la combustin:
La combustin se controla por medio de tres factores:
1. El volumen de aire comprimido.2. El tipo de combustible usado.3. La cantidad de combustible mezclada con el aire.
Cmara de combustin:
La cmara de combustin est formada por:
1. Camisa del cilindro.2. Pistn.3. Vlvula de admisin.4. Vlvula de escape.5. Cabeza del cilindro.
Compresin:
Cuando se comprime el aire, se calienta. Cuanto ms se comprime elaire, ms se calienta. Si se comprime lo suficiente, se producentemperaturas superiores a la temperatura de inflamacin delcombustible.
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- 14 - Material del Estudiante
Tipo de combustible:
El tipo de combustible usadoen el motor afecta lacombustin debido a quediferentes combustibles seconsumen a diferentestemperaturas, y algunos sequeman de forma mscompleta.
Cantidad de combustible:
La cantidad de combustible tambin es importante porque al aumentarla cantidad de combus-tible aumenta la fuerza producida. Cuando seinyecta en una zona cerrada que contiene una cantidad suficiente deaire, una pequea cantidad de combustible produce grandes cantidadesde calor y fuerza.
Ms combustible = Ms fuerza
En un motor diesel, el aire se comprime dentro de la cmara decombustin hasta que est suficientemente caliente como para inflamarel combustible. Despus, el combustible se inyecta en la cmaracaliente y se produce la combustin.
Proceso de combustin en un motor de gasolina:
En un motor de gasolina, el aire comprimido no proporciona suficientecalor como para iniciar la combustin. La mezcla se inflama por mediode una buja que crea la combustin.
Transformacion de energa trmica:
En ambos motores, la combustin produce energa trmica que haceque los gases atrapados en la cmara de combustin se expandan,empujando el pistn hacia abajo. A medida que el pistn se muevehacia abajo, mueve otros componentes mecnicos que efectan el
trabajo.
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Desarrollo Tcnico
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- 15 - Material del Estudiante
Movimientos alternativos y giratorios:
El funcionamiento conjunto de los componentes transforma elmovimiento alternativo en movimiento giratorio. Cuando se produce lacombustin, se produce un movimiento del pistn y de la biela de arribaa abajo llamado alternativo. La biela hace girar el cigeal, que convierteel movimiento alternativo en un movimiento circular llamado movimientogiratorio. Esta es la forma en que el motor transforma el calor de lacombustin en energa til.
Tiempo de admisin:
El ciclo empieza con el tiempo de admisin. Primero, se abre la vlvulade admisin. Simultneamente, el pistn se mueve hacia abajo a la
posicin de PMI.Tiempo de compresin:
Durante el tiempo de compresin,se cierra la vlvula, sellando lacmara de combustin. El pistnse mueve hacia arriba, hasta supunto ms alto en la camisa delcilindro, llamado punto muertosuperior o PMS. El aire atrapadoest comprimido y muy caliente.El ratio entre el volumen de aireque ingresa (cuando el pistn estaen el PMI) versus el volumen queocupa el aire cuando el pistn estaen el PMS se denomina relacinde ciompresin. La mayora de losmotores diesel tienen una relacin de compresin comprendida entre13 a 1 y 22 a 1. El cigeal ha girado 360grados o una vuelta completa.
Relacin de compresin = Volumen en PMI / Volumen en PMS
Admision Compresin Potencia Escape
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Desarrollo Tcnico
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- 16 - Material del Estudiante
Tiempo de potencia:
El combustible diesel se inyecta cerca del final de la carrera de
compresin. Esto produce la combustin y da comienzo al tiempo de
potencia. Las vlvulas de admisin y escape permanecen cerradas
para sellar la cmara de combustin. La fuerza de la combustin empuja
el pistn hacia abajo, lo que hace que la biela haga girar el cigeal
otros 180 grados. el cigeal ha girado una vuelta y media desde que
empez el ciclo.
Tiempo de escape:
El tiempo de escape es el tiempo final del ciclo. Durante el tiempo de
escape se abre la vlvula de escape a medida que el pistn se mueve
hacia arriba, obliga a los gases quemados a salir del cilindro. En el
PMS, se cierra la vlvula de escape y se abre la vlvula de admisin, el
cigeal a girado otros 180 y el ciclo vuelve a empezar. El cigeal ha
girado dos vueltas al completar el ciclo.
Ciclo de cuatro tiempos:
Al final del tiempo de escape se completa todo el proceso. Despus de
este tiempo, el cigeal ha completado dos giros de 360 grados. En
conjunto, los tiempos de admisin, compresin, potencia y escape se
denominan ciclo, de ah viene el nombre de ciclo de cuatro tiempos.
Los motores CAT usan el ciclo de cuatro tiempos, y el ciclo se repite
una y otra vez siempre que el motor est en marcha. El orden en que
cada cilindro llega al tiempo de combustin se llama orden de encendido
del motor.
Cuatro tiempos del motor = Dos revoluciones del cigeal
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Comparacin de los motores diesel con los motores de gasolina
En este segmento trataremos las diferencias entre los motores diesely los motores de gasolina.
Los motores diesel no requieren chispa:
Probablemente la diferencia ms evidente entre los motores diesel ylos motores de gasolina es que los motores diesel no requieren chispapara el encendido. En vez de eso, el aire es comprimido a una relacintan alta que el aire de la cmara de combustin se calienta lo suficientecomo para inflamar el combustible.
Diseo de la cmara de combust in del motor diesel:El diseo de la cmara decombustin tambin vara delos motores diesel a losmotores de gasolina.En losmotores diesel, hay muy pocoespacio entre la cabeza delcilindro y el pistn en la posicinde punto muerto superior,produciendo una alta relacinde compresin.Los pistonesde la mayora de los motores diesel forman la cmara de combustinjusto encima del pistn.
Diseo de la cmara de combust in de motor de gasolina:
En los motores de gasolina la cmara de combustin est formada enla cabeza del cilindro.
Los motores diesel pueden efectuar ms trabajo:
Otra diferencia importante es la cantidad de trabajo que es capaz de
producir el motor diesel a RPM inferiores. Por lo general, los motores
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diesel operan normalmente entre 800 y 2200 RPM y proporcionan unpar motor mayor, y ms potencia para efectuar el trabajo.
Ciclo de cuatro tiempos:
Ambos motores convierten la energa trmica en movimiento usandoel ciclo de cuatro tiempos.
Los motores diesel consumen combustible de forma ms eficiente:
Los motores diesel, por lo general, consumen combustible de formams eficiente para la cantidad de trabajo producida, que los motoresde gasolina. Se necesitan cantidades relativamente pequeas decombustible para producir la potencia nominal de un motor diesel.
Los motores diesel son ms pesados:
Los motores diesel son por lo general ms pesados que los motoresde gasolina porque el motor diesel debe resistir presiones y temperaturasde combustin mucho mayores.
Relaciones de compresin:
Los motores diesel, por lo general, usan mayores relaciones decompresin para calentar el aire a las temperaturas de combustin. Lamayora de los motores diesel, por lo general, tienen una relacin decompresin de 13:1 a 22:1. Los motores de gasolina generalmenteusan relaciones de compresin entre 8:1 y 11:1.
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- 19 - Material del Estudiante
Hay muchos factores que determinan el comportamiento de un motor.Las condiciones de operacin y donde va a funcionar el motor puedenafectar el rendimiento de un motor. Muchos de los factoresdeterminantes para el rendimiento, sin embargo, son determinados porel fabricante del motor. Algunas de las especificaciones bsicas queun fabricante hace en un motor que afectan el rendimiento del motorson:
Calibre Carrera Desplazamiento Relacin de compresin.
El comportamiento de un motor es tpicamente catalogado mediante
comparacin de la potencia de salida o eficiencia del motor. Esasevaluaciones pueden ser medidas en muchos casos. Lo bsico deesas medidas y las especificaciones del fabricante deben ser conocidaspara mejorar el entendimiento de los efectos que todos esos factoresy medidas tienen en el comportamiento del motor.
LECCIN 1.2 : TERMINOLOGA Y PRINCIPIOS BSICOS
PUNTO MUERTO SUPERIOR, PMS (TOP DEAD CENTER).
El punto muerto superior (PMS), es un trmino usado para describir laposicin del pistn, cuando el pistn est en su ms alto punto dentrodel cilindro. Esto ocurre cuando el cigeal y la biela estn totalmenteextendidos y alineados uno con otro. Muchos eventos en la operacin
del motor estn identificados por la posicin del cigeal medida engrados, ya sea antes o despus del PMS.
PUNTO MUERTO INFERIOR, PMI (BOTTOM DEAD CENTER)
El punto muerto inferior (PMI) es el trmino usado para describir laposicin del pistn cuando el pistn est en el punto ms bajo dentrodel cilindro. Esto ocurre cuando el cigeal y la biela estn totalmenteretrados y alineados uno con otro.
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- 21 - Material del Estudiante
La relacion de compresin de un motor est determinado por eldesplazamiento del cilindro y el volumen de la cmara de combustin.Para calcular la relacion de compresin use la expresin superior.Lastpicos relaciones de compresin de motores Diesel estn entre 11:1 a22:1. Esto es significativamente ms alto que la relacion de compresinde un motor tpico de gasolina. Motores diesel utilizan relaciones decompresin ms altos para incrementar la presin dentro de la cmarade combustin.Presiones ms altas causarn un incremento en latemperatura del aire y el combustible en la cmara de combustin.Esta alta temperatura (aproximadamente1000 F) causar la ignicindel combustible Diesel sin el uso de Chispa.
TRABAJO
El trabajo es definido como una fuerza que es aplicado sobre unadistancia.
W = F x D
POTENCIA
La potencia es definida como la relacion del trabajo realizado respectoal tiempo utilizado para realizar dicho trabajo.
P = F x D/ T
o
P= W/T
Donde T es el tiempo en el que el trabajo es realizado
La unidad establecida en el sistema mtrico es el Kilowatt ( kW) y en elsistema Ingls es el caballo de fuerza (HP).
1 HP = 0.746 kW1kW= 1.340 HP
El trmino de Caballo de Fuerza fue originalmente derivado por JamesWatt, un Inventor escocs. Watt observ la habilidad de un caballo ,enuna mina de carbn, elevando carbn. El defini 1HP ser igual a lahabilidad de un caballo a elevar 33000 lb de carbn una distancia de unpie en un minuto.
Hay muchos trminos que determinan ciertos tipos de potencia queson frecuentemente discutidos.
Potencia Indicada (Indicated horsepower, IP)
Es la potencia que un motor est tericamente hbil de producir. Estees encontrado multiplicando el desplazamiento de un motor por lapresin media efectiva en psi y dividindola por 33000.
La potencia es unvalor nominal delmotor que describela cantidad detrabajo producidoen un perodo otrabajo por unidad
de tiempo.HP = T x RPM/5252T (ft lb)1 ftlb = 1.3558 Nm1Nm= 0.7376 ft lb
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Potencia al freno (Brake engine horsepower, BHP)
Es la potencia que es encontrada mediante una prueba fsica en undinammetro. Un dinammetro es un dispositivo que es acoplado a unmotor para el propsito de medir el torque y la potencia de salida delmotor.
Potencia de Friccin (FP)
Es la potencia que un motor requiere para vencer las prdidas originadaspor friccin de rodamientos, engranajes, y otras partes mviles del motor.La potencia de friccin se incrementa por el incremento del tamao delmotor, tambin se incrementa por el aumento de la velocidad de unmotor.
FP = IP - BHP
Par motor:
El par motor es una fuerza de giro o torsin. El cigeal ejerce un parmotor para hacer girar volantes, convertidores de par u otros dispositivosmecnicos.
Par motor con capacidad de transporte de carga:El par motor tambines una medida de la capacidad de transporte de carga del motor.
La frmula del par motor es:
Par motor (lb-pie) = (5252 x potencia en hp) / (rpm)
La potencia al frenoes la potencia tildisponible en lavolante. La potenciaal freno es menorque la potencia realporque se usacierta energa paramover loscomponentes delmotor.
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- 23 - Material del Estudiante
Aumento de par :
El aumento de par se produce cuando se reduce la carga de un motordesde las RPM nominales. Este aumento de par se produce hastalograr ciertas RPM, despus de las cuales el par disminuye rpidamente.El mximo nivel de par alcanzado se llama par motor mximo.
TR: Aumento de par TC: Curva de TorqueHP&T=Potencia y par motor HC: Curva de PotenciaPT: Par motor mximo RT: Punto de torque nominal
Presin:
La presin es una medida de la fuerza ejercida por unidad de rea.Durante el ciclo de cuatro tiempos, se produce mucha presin en laparte superior del pistn durante los tiempos de compresin ycombustin.Produccin de Presin:Hay tres formas de producir presin:aumentando la temperatura, disminuyendo el volumen o incrementandoel flujo. Muchos sistemas y componentes de los motores de combustininterna operan a presiones especficas o las generan. El conocimientoy la medicin de las presiones especficas en todo el motor puedenproporcionar mucha informacin sobre el estado general del motor.
Friccin
Un cierto monto de fuerza es requerido para hacer deslizar lassuperficies de dos objetos una contra otra. La resistencia de estemovimiento es llamada friccin. Mientras la carga es incrementada, lafriccin es incrementada. Por ejemplo : se requiere ms esfuerzo paradeslizar un objeto pesado que para un objeto ligero. La condicin delas dos superficies en contacto tambin hace la diferencia. Esto es elporqu de que un sistema de lubricacin sea tan importante. La pelculade aceite entre las partes mviles de un motor mantiene la friccin muybaja entre dos cuerpos deslizantes. Esto no slo da al motor una vidamayor de servicio, tambin crea menos friccin en el motor, reduciendo
la cantidad de potencia friccional. Esto permite que el motor produzcams potencia al freno.
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- 24 - Material del Estudiante
Inercia
Inercia es la tendencia de un objeto en reposo a mantenerse en reposoo de un objeto en movimiento a mantenerse en movimiento. El motorusa fuerza para superar la inercia.
Eficiencia
La eficiencia que tiene un motor en particular es expresado como unporcentaje de la actual potencia producida de la potencia terica de unmotor.La potencia actual producida por un motor es siempre menorque la potencia terica. Hay muchas maneras de describir la eficienciade un motor.
Eficiencia Volumtrica : Es definida como cun capaz es unmotor de llenar el cilindro con aire en la carrera de admisincomparado al cilindro siendo completamente llenado con aire a
presin atmosfrica. Pues el aire debe ser succionado dentro delcilindro con el movimiento hacia abajo del pistn, el motor nuncaes capaz de llenar el cilindro al 100%.
Eficiencia Mecnica: La potencia al freno (BHP) es el monto depotencia disponible que un motor actualmente produce. PotenciaIndicada (IP) es el monto de potencia terica que un motor deberaser capaz de producir. La eficiencia mecnica representa:
Eficiencia Mecnica= BHP/IP
Eficiencia trmica: es el grado al cual un motor es capaz paraconvertir exitosamente la energa dentro del combustible en energacalorfica para causar que los pistones giren el cigeal.
Eficiencia de combustible (fuel efficient): Est definido demuchas diferentes maneras. La ms comn de ellas es kilmetrospor litro (km/L) o millas por galn (mpg), la cual podra ser usadapara describir la eficiencia de combustible de un motor en unaaplicacin sobre carretera tal como un camin. La eficiencia decombustible para aplicaciones marinas o industriales podran serexpresadas en Litro por hora (Lph) o galones por hora (gph) a una
velocidad dada. La eficiencia de combustible podra tambin estarexpresada como consumo especfico de combustible al freno(brake specific fuel consumption, BSFC). BSFC es definido comoel monto de combustible usado por unidad de potencia y tiempo.El bsfc de un motor es expresado ya sea en gramos/(kWhr) o lb/(hphr).
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- 25 - Material del Estudiante
Condiciones Atmosfricas
Para producir los deseados niveles de potencia, los motores Dieselrequieren un volumen de aire. As entonces la presin atmosfrica, latemperatura del aire del ambiente y la humedad relativa del aire jueganun gran rol en las caractersticas del comportamiento del motor.Es lapresin atmosfrica presente que fuerza el aire dentro del motor. Presinatmosfrica es la presin que es ejercida en la superficie de la tierradebido al peso de la atmsfera ( el aire rodea la tierra). La presinatmosfrica es ms grande al nivel del mar porque hay ms aire sobreel nivel del mar que sobre pico de una montaa.Como un ejemplo,debido a la presin incrementada a nivel del mar el aire es ms densoque el aire en la cima de una montaa. La densidad de aire permite quems molculas de aire fluyan dentro del cilindro. Esto permite que elcombustible sea quemado completamente, lo cual produce mspotencia. Esto es el porqu los motores se comportan mejor a bajasaltitudes, dado que el aire es ms denso.
La temperatura ambientaltambin juega un rol de cunto aire puedefluir dentro del motor. La temperatura ms baja del aire, y la mayor
densidad pueden producir mayor potencia y tambin una combustinms eficiente en el motor.
La Humedad es tambin importante en la combustin de un motorDiesel. La humedad es una medida relativa del monto de mezcla deagua que est suspendida en el aire. La mezcla suspendida tiene unefecto refrigerante en el aire que ingresa al motor. Por lo tanto , la mayorhumedad del aire y el aire mas frio producen la mayor densidad del airey la mayor potencia que pueden ser producidos eficientemente en elmotor.
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- 26 - Material del Estudiante
Presin Atmosferica
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- 27 - Material del Estudiante
Ejercicio 1.1
Defina los siguientes trminos:
Calibre:
Carrera:
TDC:
BDC:
Desplazamiento:
Relacin de Compresin:
Trabajo:
Presin atmosfrica:
Potencia:
Eficiencia Mecnica:
Caballo de Fuerza:
Eficiencia trmica:
KiloWatt:
Potencia Indicada:
Friccin
Torque
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- 28 - Material del Estudiante
Dinamometro:
Eficiencia volumetrica:
Inercia:
Eficiencia de Combustible
Fuerza
Calor
BTU
Escriba las ecuaciones para calcular:
Desplazamiento
Potencia
Llene los espacios en blanco
1) Tres factores para la combustin
2) Cmo difiere un motor a gasolina de uno diesel
3) Nombre los cuatro ciclos de la operacin de un motorCaterpillar
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- 29 - Material del Estudiante
4)Cuando el pistn realiza 4 carreras, Cuntas revolucionesgira el cigeal?
5) En el ciclo de 4 tiempos, el pistn se mueve hacia el TDCdurante cules dos carreras?
6) A cuntos HP equivalen 317 kW
a. 400b. 425c. 236
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- 30 - Material del Estudiante
Despus de completar este tema, podr identificar los componentesde los conjuntos de bloque, culata y tren de engranajes y entender lafuncin de cada uno de ellos.Para realizar un diagnstico eficaz, reparar
y dar servicio a los motores, es necesario tener un completoentendimiento de los principios de operacin y construccin de losmotores Diesel.
Conjunto de bloque
En este segmento trataremos sobre cada componente del conjunto debloque y describiremos la funcin de cada uno.
El conjunto de bloque es donde se produce la potencia. Fijmonos encada uno de los componentes del conjunto de bloque y la forma en que
funcionan para operar el motor.El conjunto de bloque es donde seproduce la potencia. Fijmonos e cada uno de los componentes delconjunto de bloque y la forma en que funcionan para operar el motor.
Bloque del motor:
El bloque del motor es la estructura que soporta todos los componentesdel motor.
Cilindros:
Los cilindros son agujeros en el bloque del motor. Efectan una seriede tareas:
Contienen los pistones. Forman las cmaras de combustin. Disipan el calor de los pistones.
Pistones:
Los pistones realizan tres trabajos principales:
Transmiten lafuerza decombustin a labiela y al cigeal.
Sellan la cmarade combustin.
Disipan el calorexcesivo de lacmara decombustin.
LECCIN 1.3 : COMPONENTES BSICOS DEL MOTOR
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Anil los de los pistones:
Cada uno de los pistones tiene dos o ms anillos que encajan en ranurasen el pistn.
Tienen tres funciones principales:
Sellan la cmara de combustin. Controlan la lubricacin de la paredes de los cilindros. Enfran el pistn transfiriendo el calor generado por la combustin.
Bielas:
Las bielas estn conectadas a cada uno de los pistones por medio deun pasador de biela. La biela transmite la fuerza de combustin delpistn al cigeal.
Cigeal:
El otro extremo de la biela hace girar el cigeal, que est ubicado en laparte inferior del bloque de motor. El cigeal transmite el movimientogiratorio al volante proporcionando energa adecuada para el trabajo.
rbol de levas:
El rbol de levas est impulsado por un engranaje del cigeal. El rbolde levas controla la apertura y el cierre de las vlvulas y puede controlarla inyeccin de combustible cuando se usan unidades inyectoras. ELrbol de levas recibe su nombre de los lbulos ovalados o levas quetiene. A medida que gira el rbol de levas, giran los lbulos. Loscomponentes del tren de vlvulas unidos al rbol de levas siguen elmovimiento, movindose hacia arriba y hacia abajo. Cuando la punta
del lbulo mira hacia arriba, la vlvula est completamente abierta.
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Conjunto de volante:
El conjunto de volante es la unin entre el motor y la carga. Estempernado a la parte trasera del cigeal.
El volante efecta tres funciones:
Almacena energa para ganar momento entre tiempos decombustin.
Hace que la velocidad del cigeal sea uniforme. Transmite potencia.
Varillas de empuje:
Las varillas de empuje son tubos de acero con asientos en ambosextremos. El rbol de levas mueve la varilla de empuje levantando losbalancines.
Levanta vlvulas:
Hay un levanta vlvulas o seguidor de levas apoyado en el lbulo decada una de las levas. A medida que gira el rbol de levas, el levantavlvulas se mueve, siguiendo la forma del lbulo.
Bloque del motor:El bloque del motor es laestructura que soporta todoslos componentes delmotor.Los bloques de motortienen diseos diferentes.Los motores en lnea tienentodos los cilindros en fila. Losmotores en V separan loscilindros en dos filas, y elbloque tiene forma de V.
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Diseo del bloque:
Los bloques son normalmente de hierro colado gris. Con conductos derefrigeracin y galeras de lubricacin forman parte integral del bloquecolado del motor.
Conjunto de culata:
En este segmento, trataremos de los componentes de la culata y de lafuncin de cada componente. Tambin trataremos de la forma en queopera un motor de rbol de levas superpuesto y la forma en que el trende vlvulas difiere de un motor de varillas de empuje.
La culata y sus componentes estn diseados para asegurarse deque se abran y se cierren las vlvulas, y de que el combustible seinyecte en el momento apropiado para lograr un rendimiento mximodel motor.
Conjunto del tren de vlvulas:
El conjunto de tren de vlvulas incluye:
1. Culata2. Tapa de vlvulas3. Puentes4. Conjuntos de resortes de vlvula5. Guas de vlvulas6. Casquillos de vlvula
7. Vlvulas8. Balancines
Culata:
La culata es una pieza de fundicin separada que sella la parte superiordel bloque del motor y sujeta las vlvulas, el inyector o la cmara deprecombustin en su lugar.Tambin contiene el tren de vlvulas, ciertoscompo-nentes del sistema de combustible y conductos de agua paraenfriar las piezas.
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Empaquetadura y placa espaciadora:
La culata est asentada en el bloque del motor con empaquetaduras,
una placa espaciadora y pernos o esprragos.Piezas de fundicin de la culata:
Dependiendo del diseo del motor, la culata puede ser de una solapieza de fundicin que cubre la parte superior del bloque, o de variaspiezas de fundicin que cubren uno o ms cilindros cada una.
Tapas de las vlvulas:
Las tapa de las vlvulas encajan en la parte de arriba de la culata y lasellan. Muchos motores tienen ms de una tapa de vlvulas.
Desmontaje de la tapa de las vlvulas:
Se deben quitar las tapas de las vlvulas para llegar a los componentesdel tren de vlvulas.
Balancines:
Los balancines conectan las vlvulas con el rbol de levas, y conviertenel movimiento giratorio del rbol de levas en un movimiento alternativoen las vlvulas. A medida que la varilla de empuje del bloque empuja
hacia arriba un extremo del balancn, pivota en el eje del balancn yempuja hacia abajo el mecanismo de la vlvula haciendo que se abra.Amedida que gira el rbol de levas, la varilla de empuje baja, y la fuerzadel resorte de la vlvula cierra la misma. Hay un balancn separadopara las vlvulas de admisin y escape de cada cilindro.
Componentes de los Balancines:
Un balancn consta de lo siguiente:
1. Tornillo de ajuste - ajusta la luz de las vlvulas
2. Tuerca de traba traba el tornillo para mantener la luz
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3. Asiento de desgaste - inserto endurecido para aminorar eldesgaste.
4. Buje del eje de los balancines proporciona un apoyo entre elbalancn y el eje
Diseo del cigeal:
Los cigeales para los motores en lnea generalmente slo tienen unmun de cojinetes de biela por cada cilindro, mientras que los motoresen V comparten un solo mun de cojinetes de biela entre doscilindros.
Cigeal:
El cigeal transforma el movimiento alternativo del pistn en unmovimiento giratorio usado para efectuar trabajo. El cigeal constaprincipalmente de las siguientes piezas
1.-Muones de cojinetes de biela.2.-Contrapesas.3.-Muones de cojinetes de bancada.
4.-Nervadura.
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Muones de cojinetes de biela:
Los muones de los cojinetes de bieladeterminan la posicin de lospistones. Cuando los muones estnarriba, los pistones estn en el puntomuerto superior. Cuando losmuones estn abajo, los pistonesestn en el punto muerto inferior. Elorden de encendido del motordetermina el momento en que cadamun de cojinete de biela llega alpunto muerto superior.
Agujeros de aligeramiento:
Ciertos muones de cojinetes debiela tienen agujeros dealigeramiento para reducir el pesodel cigeal y ayudar a equilibrarel cigeal.
Conductos de aceite:
Estos conductos internos en el cigeal del motor permiten la lubricacinen cojinetes de bancada como los cojinetes de biela
Tapn del conducto de aceite:
Los conductos perforados de aceiteestn taponados en un extremo porun tapn cncavo o un tornillo deajuste.
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Nervadura:
Los muones de los cojinetes de bancada (1) y los muones de loscojinetes de biela (2) estn sujetos por medio de nervaduras (3). Elradio entre la nervadura y el mun se denomina curva de unin cncava(4).
Contrapesas:
Ciertas nervadurastienen contrapesaspara equilibrar elcigeal. Estas
contrapesas puedenformar parte delforjado del cigeal oen ciertos casosestn empernadas.
Muones de los cojinetes de bancada:
Los cigeales usancojinetes de bancada,para sujetar el cigealal bloque. Los cojinetesestn alineados entre s
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Muones de los cojinetes de bancada de empuje:
ste es un mun decojinete de bancada deempuje. Es uno de losmuones de los cojinetesde bancada. Su nervaduratiene flancos pulidosanchos. Funciona con elcojinete de bancada deempuje para limitar elmovimiento hacia adelantey hacia atrs del cigealllamado juego longitudinal oaxial.
Orificios de los cojinetes de bancada:
El cigeal gira dentro de los cojinetes de bancada, que estn biensujetos en orificios ubicados en la parte inferior del bloque.
Casquil los de los cojinetes de bancada:
Cada cojinete de bancada est compuesto por dos mitades llamadas
casquillos. La mitad de casquillo inferior encaja en la tapa del cojinetede bancada, y la mitad de casquillos superior encaja en el orificio delcojinete de bancada del bloque. Por lo general, la mitad de casquilloinferior soporta ms carga y se desgasta ms rpido.
Conjuntos de cojinete de bancada:
Los conjuntos de cojinetes de bancada consisten en los orificios de loscojinetes de bancada del bloque del motor, las tapas de los cojinetesde bancada, que estn sujetas por medio de pernos o esprragos, ylos cojinetes de bancada propios.
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Lubricacin de los cojinetes:
Las mitades superiores de los cojinetes de bancada tienen un orificiode engrase y, normalmente, una ranura, de modo que el aceite lubricantese alimente continuamente por el orificio de engrase del mun delcojinete de bancada.
Biela:
Las bielas conectan el pistn con el cigeal.
Una biela consta de varias piezas:
1.-Agujero de biela2.-Buje de pasador de biela3.-Vstago
4.- Tapa5.-Pernos y tuerca de biela6.-Cojinete de biela
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Agujero del pie de biela y bu je del pasador de biela:
El agujero del pie de biela contiene el buje del pasador de biela. Estebuje est dentro del agujero del pie de biela. Los bujes son una clasede cojinete que distribuyen la carga y pueden repararse cuando estndesgastados.
Vstago:
El vstago se extiende a lo largo de la biela. Tiene forma de viga enT para una mayor resistencia y rigidez.
Orificio y tapa del cigeal:
El orificio y la tapa del cigeal estn en el extremo grande de la biela.
Rodean el mun del cojinete de biela del cigeal y conectan la bielacon el cigeal.
Pernos y tuercas de biela:
El perno y la tuerca de la biela sujetan la biela y la tapa al cigeal. stees el extremo del cigeal o el extremo grande de la biela.
Cojinetes de biela:
Los cojinetes de biela estn en el extremo del cigeal de la biela. El
cigeal gira dentro de los cojinetes de biela que soportan la carga.
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Tipos de pistn:
Los pistones se construyen de diversas maneras; por ejemplo la cabezade aluminio colado con faldn de aluminio forjado, soldada por hazelectrnico.
Compuestos: Formado por una cabeza de acero y un faldn dealuminio forjado empernados entre si.
Ar ticulados:Cabeza de acero forjado con orificios de pasador y bujes,y un faldn separado de aluminio colado. Las dos piezas estnconectadas por medio de un pasador de biela.
El tipo ms comn es el pistn de aluminio colado de una sola piezacon una banda de hierro (inserto) que lleva los anillos de los pistones.
Pistones:
Se ajusta un pistn dentro de cada camisa de cilindro y se mueve haciaarriba y hacia abajo durante la combustin. La parte superior del pistnforma la parte inferior de la cmara de combustin.
Partes de un pistn:
El pistn, que transmite la fuerza de combustin, est compuesto pormuchas piezas:
1.-Cabeza; contiene la cmara de combustin2.-Ranura y resaltos de los anillos; sujetan los anillos3.-Orificio del pasador de biela; contiene un pasador4.-Anillo de retencin; mantiene el pasador de biela dentro del orificio5.-Faldn de tope; soportan las presiones laterales
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Estilos de los pistones:
Los pistones de precombustin tienen un tapn trmico en la cabeza.Los pistones de inyeccin directa no tienen tapones trmicos.
Tipos de anillos de pistn:
Hay dos tipos de anillos de pistn: (1) anillos de compresin y (2) decontrol de aceite. Los anillos de compresin sellan la parte inferior de lacmara de combustin impidiendo que los gases de combustin sefuguen por los pistones.
Anil lo de control de aceite:Normalmente hay un anillo de control de aceite debajo de los anillos decompresin. Los anillos de control de aceite lubrican las paredes de lacamisa del cilindro al moverse el pistn hacia arriba y hacia abajo. Lapelcula de aceite reduce el desgaste en la camisa del cilindro y en el
pistn.
Resorte de expansin:Detrs del anillo de control de aceite hay un resorte de expansin quepermite mantener una pelcula uniforme de aceite en la pared del cilindro.
Superficies endurecidas:Todos los anillos tienen una superficie endurecida para prolongar laduracin de los anillos.
Separacin entre puntas de anillo:
Todos los anillos de los pistones tiene una separacin entre las dospuntas. Para impedir fugas, las separaciones entre puntas, no debenestar alineadas al instalarse.
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Camisas de Cilindros:
Debido a las altas temperaturas y a las presiones extremas generadaspor la combustin, las camisas de los cilindros se desgastan por lospistones y anillos, por esa razn stas estn creadas para serreemplazadas.El interior de las camisas estn bruidas para la mejorutilizacin del aceite como lubricador.
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Vlvulas:
Las vlvulas controlan el flujo de aire desde el mltiple de admisin ala cmara de combustin y de los gases despues de la combustinhacia el mltiple de escape.
Componentes de una vlvula
1.-Ranuras de cazoleta2.-Vstago de la vlvula3.-Filete de la vlvula; une el vstago con la cabeza de la vlvula4.-Asiento de la vlvula ; sella la cmara de combustin
5.-Cara de la vlvula; parte plana de la vlvula
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Insertos o casquillo de Vlvula
Para sellar completamente la cmara de combustin, todas las vlvulastiene un casquillo ubicada en la parte superior de la cmara decombustin (culata). Cuando se cierra la vlvula, el asiento de la mismahace contacto con el casquillo de la vlvula.
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Componentes del rbol de levas:
La finalidad del rbol de levas es controlar la operacin de las vlvulasde admisin y escape. Todos los rboles de levas tienen muones decojinetes y lbulos.
Lbulos del rbol de levas:
Las vlvulas de admisin y escape son operadas por lbulos separadospara cada cilindro. Algunos rboles de levas tienen lbulos de inyeccinde combustible que operan los inyectores. stos controlan el momentoen que se inyecta el combustible en el cilindro.
Partes del lbulo de una leva:
Los lbulos constan de tres partes principales:
1.-Crculo de base.2.-Rampas.3.-Punta.
rbol de levas:
El rbol de levas es impulsado por un engranaje en el cigeal. A medidaque gira el rbol de levas, giran los lbulos de las levas. Loscomponentes del tren de vlvulas conectados al rbol de levas siguenel movimiento hacia arriba y hacia abajo. Cuando la punta del lbulomira hacia arriba, la vlvula est completamente abierta. El rbol delevas gira a un medio de la velocidad del cigeal, de modo que lasvlvulas se abren y se cierran en el momento correcto durante el ciclode cuatro tiempos.
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Alzada de las levas:
La distancia del dimetro del crculo de la base a la parte superior de lapunta se llama alzada. La alzada de las levas determina cunto seabren la vlvulas.
Forma de los lbulos de las levas:
La forma de las rampas de apertura y cierre determina la rapidez conque se abren y se cierran las vlvulas.
La forma de la punta determina el tiempo que esta abiertacompletamente la vlvula.
Apertura rpida.
Perodo de apertura largo. Cierre rpido. Cierre lento.
Cojinetes de rbol de levas:
Los muones del rbol de levas giran en los cojinetes del rbol de levas.Los cojinetes del rbol de levas estn encajados a presin en los orificiosdel bloque del motor. Contienen un agujero de engrase alineado con unconducto de aceite en el bloque.
Levanta vlvulas:En cada uno de los lbulos del rbol de levas hay apoyado un levantavlvulas o seguidor de levas. A medida que gira el rbol de levas, ellevanta vlvulas sigue la forma del lbulo. El levanta vlvulas transmiteel movimiento del rbol de levas a la varilla de empuje. La varilla deempuje transmite ese movimiento al balancn para abrir y cerrar lavlvula.
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Tipos de levanta vlvulas:
Hay dos clases de levanta vlvulas, seguidores de patn (derecha) yseguidores de rodillo.
Seguidores de rodillo:
Los seguidores de rodillo tienen un rodillo de acero endurecido querueda sobre l lbulo del rbol de levas.
Movimiento de los seguidores de rodillos:
Los seguidores de rodillo se deslizan hacia arriba y hacia abajo enorificios del bloque del motor y se mantienen alineados por medio deabrazaderas especiales.
Seguidor de patn:
Los seguidores de patn normalmente son piezas de fundicin de unapieza con una cara de desgaste que hace contacto con el lbulo.
Movimiento del seguidor de patn:
Los seguidores de patn se deslizan hacia arriba y hacia abajo en orificiosdel bloque del motor. Estos seguidores giran lentamente con el motoren marcha.
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- 49 - Material del Estudiante
Componentes del tren de engranajes:
El tren de engranajes mostrado en la figura superior esta en la partedelantera del motor
Los componentes de un tren de engranajes tpico son:
1.-Engranaje del cigeal2.-Engranaje loco3.-Engranaje del rbol de levas4.-Engranaje de la bomba inyectora5.-Engranaje de la bomba de aceite6.-Engranaje de la bomba de agua
7.-Engranaje del compresor de aireEl conjunto de tren de engranajes es una serie de engranajes quetransfieren la potencia del cigeal a otros componentes principalesdel motor. L os trenes de engranajes pueden estar en la parte delanteray trasera del motor .
FINALIDAD:
El tren de engranajes sincroniza todos los componentes del motor, demodo que funcionen juntos durante cada tiempo del ciclo de combustin.
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MODULO 2
SISTEMA DE ADMISIN YESCAPE
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- 53 - Material del Estudiante
MDULO 2: SISTEMA DE ADMISIN Y ESCAPE
El propsito de este mdulo es permitir al estudiante explicar la opera-
cin del sistema de admisin y escape e identificar los componentesrelacionados.
OBJETIVOS
Al trmino de este mdulo, el estudiante estar en la capacidad de:
1. Identificar los componenetes en un sistema de admisin y escape
en la instalacin de un motor.
2. Describir el funcionamiento del sistema de admisin y escape.
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LECCIN 2.1 : COMPONENTES DEL SISTEMA DE
ADMISIN Y ESCAPE.
Un sistema de admisin/escape comn incluye un antefiltro (1), un filtro
de aire (2), un turbocompresor (3), un mltiple de escape (6) un tubovertical de escape (7), un silenciador y tuberas de conexin (8).
Para efectuar el servicio y localizar y reparar las fallas de un sistema
de aire en un motor, es importante entender el flujo de aire que atraviesa
el sistema y la funcin de cada uno de los componentes. Tambin es
importante saber cmo son los componentes y cmo funcionan.
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- 56 - Material del Estudiante
Este tipo de filtro requiere
reemplazo cuando el indicador
de servicio es disparado.
Filtro
Los filtros son tpicamente compuestos de papel plegado que es usadopara retirar suciedad del aire entrante.
Siempre refirase al manual de
operacin y mantenimiento de los
motores para una informacin
ms precisa
Antef il tro
El aire es arrastrado dentro
del motor a travs de un
antefiltro, este contiene un
elemento filtrante el cual
retira elementos extraos
del aire antes de que estos
ingresen al motor, hay
muchos tipos de antefiltros
actualmente disponibles en
los motores Caterpillar.
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- 57 - Material del Estudiante
VENTAJA DETURBOCARGADORES
Potencia
Eficiencia
Ventajas del uso de turbocargadores
El incremento de ingreso de aire es beneficioso para el motor, porque
alcanzara niveles mas elevados de potencia si es que se encuentra a
nivel del mar , en condiciones de altitud servir como un compensador
a la perdida de potencia natural por altura.
Cmo funcionan los turbocompresores
Los gases de escape hacen girar el lado de la turbina. Como las ruedas
del compresor y de la turbina estn en el mismo eje, el compresor
tambin gira. Cuanto ms rpido gira el compresor, ms aire se
comprime en el sistema de aire, aumentando la presin y la densidad
del aire. El aumento de presin del aire se denomina presin de refuerzo
(boost).
Diseo del turbocompresor
Un turbocompresor consta de dos partes:
1. Rodete del compresor
2. Rodete de la turbina
Turbocompresor
El aire pasa al turbocompresor procedente del filtro de aire. Los
turbocompresores:
Ayudan a mantener la potencia a altitudes elevadas. Aumentan la potencia.
Los turbocompresores suministran ms aire al motor, permitiendo que
se queme ms combustible.
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- 58 - Material del Estudiante
Posenfriador
Los turbocompresores aumentan la temperatura del aire de admisin
a unos 300F. El aire de admisin caliente es menos denso. El
posenfriador elimina el calor del aire de admisin
Sistema turbocomprimido
Ciertos sistemas de admisin de aire/escape disponen de
turbocompresores pero no tienen posenfriadores. Estos se llaman
sistemas turbocomprimidos o T.
Sistema turbocomprimido y posenfriado
Uno de los sistemas de admisin de aire ms comunes es el sistema
turbocomprimido y posenfriado. Este tipo de sistema tambin se
denomina TA. Los sistemaas TA tienen un turbocompresor y un
posenfriador. se pueden usar distintos tipos de posenfriadores.
Sistemas posenfriados
Hay varios tipos de sistemas posenfriados: posenfriamiento por agua
de las camisas (JWAC), posenfriado aire a aire (ATAAC), y posenfriador
de circuito independiente (SCAC).
Sistema de posenfriador de aire a aire (ATAAC)
Ciertos sistemas de admisin de aire usan aire exterior para enfriar el
aire de admisin, este sistema se llama ATAAC.El posenfriador se parece aun pequeo radiador montado delante del
radiador del refrigerante.
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- 59 - Material del Estudiante
Sistema con posenfriador independiente (SCAC)
Los sistemas con posenfriador de circuito independiente o SCAC son
los mas comunes en las aplicaciones marinas. En este sistema el
enfriamiento del motor y del aire de admisin son separados al igual
que en los camiones de obra OHT
Sistema de posenfriador por agua de las camisas (JWAC)
Este sistema utiliza el agua de las camisas del motor para enfriar el
aire de admisin, la caja del posenfriador cabe dentro del mltiple de
admisin. Hay casos en los cuales el posenfriador esta montado por
encima del mltiple de admisin; el refrigerante del motor circula y
elimina el calor del aire de admisin antes que llegue al mltiple de
admisin.
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Mltiple de escape
El aire entra en la cmara de combustin donde se quema. Los gases
de combustin salen de las lumbreras de escape y entran en el multiple
de escape. El mltiple de escape est montado en la culata y encaja
sobre los orificios de escape.
Mltiple de admisin ( inlet manifold)
Del posenfriador, el aire pasa al mltiple de admisin y a las lumbreras
de las vlvulas de admisin de cada cilindro. El mltiple de admisin
est montado en la culata.
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Presin de Boost:
La presin de BOOST, es la presin del aire de entrada al mltiple de
admisin del motor, debido al incremento de cantidad masa de aire en
el mltiple de admisin.
A medida que el motor necesite mayor potencia los gases de escape
productos de la combustin llegan al rodete de la turbina del
turbocargador hacindolo girar a mayor velocidad esta accin, producir
el mismo incremento de velocidad del rodete del compresor delturbocompresor, consiguiendo comprimir una mayor cantidad de aire
que ser derivado al mltiple de admisin para luego ser quemado con
el combustible en la cmara de combustin.
Esta figura representa el funcionamiento del sistema de admisin/
escape, la implementacin de este sistema en especial (TA)permiteconcentrar una mayor cantidad de masa aire en el mltiple de admisin
respecto los sistemas T , NA lo cual permitir a este motor quemaruna mayor cantidad de combustible obteniendo mayor potencia.
LECCIN 2.2 : FLUJO
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DESARROLLO TECNICO
OCTUBRE -2005
MODULO 3
SISTEMA DE LUBRICACION
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MDULO 3: SISTEMA DE LUBRICACIN
El propsito de este mdulo es hacer al participante capaz de explicar
la operacin del sistema de lubricacin e identificar los componentesrelacionados.
El sistema de lubricacin en un motor diesel es mas importante que
nunca debido a las demandas de alto rendimiento y baja emisin de
gases de ahora. El sistema de lubricacin no es slo requerido para
proveer aceite limpio a los adecuados lugares en el motor, debe sopor-
tar altas temperaturas, extender el tiempo de cambio de aceite, mante-
niendo bajos niveles de consumo.
OBJETIVOS
Al trmino de este mdulo, el estudiante estar en la capacidad de:
1. Explicar la funcin del sistema de lubricacin del motor y sus
componentes.
2. Identificar adecuadamente las clasificaciones del aceite para
motores Diesel.
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LECCIN 3.1: CONCEPTOS BSICOS
Caterpillar desea clientes que reciban el mximo servicio con el mnimo
tiempo perdido. Adecuado mantenimiento es importante para asegurar
una operacin continua, libre de problemas. La seleccin del correcto
aceite lubricante es vital. Cuando la falla de un motor ocurre el sistemade lubricacin est frecuentemente involucrado.
Al pasar de los aos, los aceites Diesel han venido a ser ms y ms
sofisticados para responder a las demandas incrementadas . Esta
leccin describe las caractersticas del aceite y sus propiedades.
Fundamentos de la lubri cacin.
VISCOSIDAD
Viscosidad es la resistencia del aceite a fluir y es la cualidad singular
ms importante a tener en cuenta para la seleccin del aceite para
elementos de mquina diseados para lubricacin por pelcula fluida.
Los aceites delgados fluyen libremente; se dice que son de poco cuerpo,
y tienen baja viscosidad.
Los aceites espesos tienen alta resistencia a fluir, se dice que son de
mucho cuerpo, y tiene alta viscosidad.
Funciones Bsicas del aceite:
Funcion
Primaria- Lubricacin, removedor de calor y
limpiador Secundaria
- Sellado, aislador, proteccin cont rala corrosin, control de formacinde espuma.
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Los lubricantes actan separando superficies en movimiento y
reduciendo la friccin.Si las partes mviles vienen a estar en contacto
sin un lubricante, una perdida de material ocurrira. Esta reaccin puedeser controlada con el uso de un lubricante.
Sistema de clasificacin de aceite
La diferencia bsica entre los aceites no radica en la viscosidad, sino
en que los aditivos que contienen son diferentes segn las funciones a
desempear.
Con arreglo a su utilizacin podemos distinguir tres tipos de aceites:
Aceites para motores. Aceites para transmisiones.
Aceites para sistemas hidrulicos.
Propsito de la lubricacin
EL PROPOSITO DE LA LUBRICACION
Separar las superfic ies en contacto medianteuna lamina la cual permite minimizar la friccin.
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Ejemplo: 10W40, indican la
viscosidad del
aceite medida a -
18 grados y a
100 grados, en
ese orden. Slo
hace referencia
a que el producto
se comporta en
fro como un
SAE 10 y en
caliente como un
SAE 40. Por lo
tanto, para una
mayor
proteccin en fro
se deber
recurrir a un
aceite que tenga
el primer nmero
lo ms bajo
posible. Para
obtener unmayor grado de
proteccin en
caliente, se
deber
incorporar un
aceite que posea
un elevado
nmero para la
segunda.
Clasificacin API/SAE
Los aceites lubricantes para motores se clasifican segn el combustible
empleado, (gasolina, gasleo o gases licuados del petrleo), por el
funcionamiento, (cuatro tiempos o dos tiempos), y por la clase de trabajo
o servicios a prestar (suave, medio o duro)Las clasificaciones ms
importantes y utilizadas son las siguientes:
S.A.E. (Sociedad de Ingenieros de Automocin).
A.P.I. (Instituto Norteamericano del petrleo).
La clasificacin S.A.E. est basada en la viscosidad del aceite a dos
temperatura 0F y 210F, estableciendo ocho grados S.A.E. para los
monogrados y seis para los multigrados.
En algunos de los grados aparece detrs del numero S.A.E. la letra
W (Winter= invierno), que se refiere especialmente a los aceites
para clima fro, fijndose la temperatura para la determinacin de la
viscosidad en 0F (-18C), mientras que en los nmeros S.A.E. sin
letra W se aplican a aceites usados en climas semejantes a los de
Europa Occidental, basndose en la viscosidad a 210F (99C).En la
actualidad slo se utilizan aceites multigrado, que se basan en aceites
monogrado tipo W que adems incorporan aditivos.
En conclusin, la numeracin SAE para estos lubricantes usualmente
est compuesta por dos nmeros separados por la letra W. Adiferencia de lo que ocurre con la clasificacin API, la viscosidad SAE
no indica la calidad del lubricante.
LECCIN 3.2 : CARACTERISTICAS DEL ACEITE
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En cuanto a los aceites para motores diesel, la nomenclatura utiliza la
letra C de la palabra inglesa Compression por tratarse de aceites
para motores cuyo principio de ignicin es por compresin y una letra
en serie alfabtica que representa la evolucin del nivel de calidad. Esta
evolucin se expone en la siguiente tabla:
Para establecer un sistema de clasificacin segn la calidad, la A.P.I
ha diseado una nomenclatura segn el tipo de motor al que se le va a
aplicar el lubricante. De esta forma, para motores a gasolina se
estableci la letra S de Spark (buja en ingls) para relacionar con el
principio de ignicin por chispa que se utiliza en este tipo de motores,
seguida de las letras A hasta la L para representar la evolucin en
orden alfabtico de los grados de clasificacin que se han desarrollado
en forma sucesiva, siendo mayores los requerimientos por calidad a
medida que progresa la letra del alfabeto. En la siguiente tabla, se puede
apreciar la evolucin de la clasificacin API de los aceites para motores
a gasolina.
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En esta figura puede apreciar el comportamiento del aceite respecto la
temperatura, el aceite que se encuentra a la izquierda se encuentra a
menos temperatura por lo tanto esta mas viscoso y el que se encuentra
a la derecha esta mas ligero por estar a mayor temperatura
Dos de las funciones del aceite son proveer soporte y lubricacin, el
propsito bsico de la lubricacin es separar las superficies en
movimiento con reduccin de friccin entre las pelculas de aceite.
Darle la importancia a las etiquetas en los contenedores de aceite es
de suma importancia, estas etiquetas nos indican las clasificaciones
SAE y API de esta manera Ud. sabr si esta trabajando con un
aceite adecuado para su motor.
REQUERIMIENTOS DEL ACEITE DEL MOTOR
CG-4/SH - bajas emisiones y alto rendimiento enmotores donde los pistones alcancen altas tem-peraturas.
CG-4 - Recomendado para todos los motoresCaterpil lar excepto la famil ia 3600.
CF - Mejora del CD; usado en motores 3600 debi-do a su alta detergencia.
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VISCOSIDAD
Viscosidad es la
resistencia del
aceite a fluir y es lacualidad singular
ms importante a
tener en cuenta
para la seleccin
del aceite para
elementos de
mquina diseados
para lubricacin por
pelcula fluida.
Los aceites
delgados fluyen
libremente; se dice
que son de poco
cuerpo, y tienen
baja viscosidad.
Los aceites
espesos tienen alta
resistencia a fluir,
se dice que son de
mucho cuerpo, y
tiene alta
viscosidad.
Los aceites monogrados tienen una gama de temperaturas
medioambientales reducida comparada con los aceites multigrado
como podemos ver en esta ilustracin ejemplo 10W-30.
Los motores requieren el aceite adecuado, la viscosidad adecuada y la
cantidad adecuada para poder operar bien. El aceite debe lubricar,
limpiar y enfriar los componentes del motor en una variacin de
condiciones operacin. El aceite debe de lubricar y circular en climas
fros y poder resistir el calor sin diluirse ni descomponerse, por eso
existen distintas clasificaciones SAE como se aprecian
TEMPERATURA AMBIENTE
TEMPERATURA AMBIENTE
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La espuma
contamina loslubricantes,
causa prdida de
lubricacin e
incrementa la
oxidacin.
FUNCION ANTIESPUMANTE
OXIDACION
Cuando se calienta el aceite en presencia de aire y otros contaminantes
sufre un cambio qumico para formar cidos orgnicos. El aceite se
oscurece; huele a quemado y se espesa.
La velocidad de oxidacin se duplica con cada incremento de 18F. La
prueba de laboratorio indicadora de oxidacin/estabilidad es TOST
(Turbine Oxidation Stability Test).
ADITIVOS : CORROSION/OXIDACION
Ayudan a prevenir Oxidacin. Agotamiento del adi tivo catalizador. Corrosin.
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Los aditivos y
dispersantes
neutralizan los
cidos, protegen las
superficies de metal
GRAVEDAD API
Escala de gravedad establecida por el Instituido Americano de
Petrleo (API) para indicar un peso por unidad de volumen de
aceites de petrleo.
Usa el peso especfico en su determinacin.
Peso especfico = peso de igual volumen de aceite y agua.
Gravedad API = (141.5 / Peso especfico) - 131.5
Los aceites en su mayora son ms livianos que el agua, con
nmero API por arriba de 10, y generalmente en el rango de 20 a
3 0. Por lo tanto, cuanto ms alto el valor API, tanto ms liviano es
el fluido.
Funcion de Detergentes
Neutralizar Acidos. Proteger superficies. Mantener contaminantes en
suspension
Los aceites bsicos son producidos normalmente de refinando petrleos
crudos. Un aceite base no proporciona suficiente proteccin y
lubricacin para los motores actuales de alto rendimiento, este es el
motivo por el cual se han formulado ciertos aditivos para mejorar y
reforzar el aceite.
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RANGOS DE AZUFRE EN LOS COMBUSTIBLES POR REGIONES:
La cantidad de azufre presente originalmente en el petrleo crudo
depende principalmente de la regin o zona de extraccin, cada uno deellos necesitara un proceso de separacin del azufre del combustible
para minimizar la formacin de cido sulfrico durante la combustin
para evitar una reduccin en la vida til del motor
Azufre en el combustible
Un factor crtico en la determinacin de comportamiento del motor y su
vida media es relacionado al monto de azufre en el combustible. El
cido sulfrico es un subproducto de la combustin del combustible
Diesel en un motor que no es consumido en la combustin.
Muy aparte de la formacin de cidos despus de la combustin, los
rangos permitidos de azufre en los combustibles estn siendo
estandarizados por organismos internacionales, por tener un efecto
nocivo a la salud y medio ambiente las emisiones de gases de escape.
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El azufre en el
combustible
reacciona durante
la combustin yentonces se
combina con el
agua disponible
para formar cido
sulfrico
Factores que afectan la formacin de cido
Contenido de azufre
Temperatura del refrigerante del motor
Combustin y humedad
Altos niveles de humedad en el suministro de aire de la combustin es
el agua necesaria para promover formacin de cido corrosivo. Un
operador no puede controlar su ambiente de trabajo
Sin embargo cuando opera en alta humedad, el necesita ms cuidado
con el combustible y la seleccin de combustible. Otro factor que
determina la cantidad de cido formado es el monto de combustible
quemado durante un intervalo de cambio.
FACTORES QUE AFECTAN LA FORMACIN DE CIDOS
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NUMERO BASE TOTAL:
El NBT representa la
alcalinidad presente en el
aceite, estos agentes
alcalinos son los encargados
de neutralizan los cidos.
El trmino bsico se aplica
a cualquier aditivos
detergente que tenga
disponible alcalinidad para neutralizar material cido formado de la
oxidacin del aceite, del combustible parcialmente quemado o del azufre
contenido en el combustible
NBT
(Nmero de Base Total)
DESGASTE CORROSIVO:
Es la remocin progresiva de material de una superficie de frotacin
producida por la combinacin de un ataque qumico y una accin
mecnica.
Algunos indicadores son :
Incremento de consumo de aceite
Salida en exceso de gases por los respiraderos del carter
Humos de color azul en los gases de escape
Indicadores como los mencionados arriba sern los primeros indicios
que un desgaste corrosivo esta presente en el sistema, pero no el nico,
trate de tomar siempre las muestras de aceite a las horas programadas
para establecer el progreso del desgaste presente en la maquina y de
esa manera mejorar el mantenimiento preventivo de dicha Maquina.
Mantener la temperatura del motor dentro de un rango establecido tiene
como objetivo principal mantener al motor con un alto rendimiento en
operacin, el sistema de enfriamiento es responsable en la mayora de
los casos del 40% de problemas presentes en el motor, en este caso
particular ayuda a evitar la condensacin del vapor de agua presente
en los gases de la combustin y de esta manera evita la formacin de
ACIDO SULFURICO.
Temperatura en las Camisas
Una temperatura mnima del motor de80C (175F) es necesaria para combatirla formacin de cido sulfrico.
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- 78 - Material del Estudiante
DEGRADACION DEL ACEITE
Con el tiempo, los aditivos de aceite se degradan, y disminuyen la
capacidad de lubricacin del aceite.
Si no cambia el aceite con frecuencia suficiente, el aceite se oxidara,
los aditivos se agotaran o degradaran y como consecuencias se
formaran lodos en el sistema.
Una degradacin acelerada del aceite del motor es causado
principalmente por:
Baja temperatura del refrigerante del motor
Elevada humedad del aire
Sobrecargar la maquina
Programas de mantenimiento inadecuadas
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Pasajes de aceite
Suministro frontal deaceite para Varillas
Componentes del sistema de lubricacin.
1.- Campana de succin.
2.- Bomba de aceite.
3.- Vlvula de alivio de presin.
4.- Enfriador de aceite.
5.- Vlvula de derivacin del enfriador de aceite
6.- Filtro de aceite
7.- Vlvula de derivacin del filtro de aceite
8.- Suministro de aceite al turbocargador
9.- Suministro de aceite al motor.
Suministro Posterior deaceite para Varillas
Manifold deaceite
Esta vista
representativadel flujo del
a c e i t e
pertenece a
un 3406B o
3406C.
LECCIN 3.3 : COMPONENTES DEL SISTEMA DE
LUBRICACION.
1
2
3
4
56
7
8
9
1
3
2
4
5
9
76
8
1.- Galeria principal de aceite.
2.- Pasaje de aceite a cojinetes de bancada y del arbol de levas.
3.- Hacia los jet de enfriamiento de los pistones.
4.- Pasaje de aceite al arbol de levas y a los cojinetes de bancada.
5.- Suministro de aceite hacia el eje de balancines delantero.
6.- Suministro frontal de aceite para los levantadores.
7.- Suministro de aceite hacia el eje de balancines delantero.
8.- Suministro a la bomba de combustible.9.- Suministro posterior de aceite para levantadores.
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Bomba de engranajes
Bomba de de rotor
Flujo de la bomba de aceite
Bomba deAceite
Campanade succin
EngranajeInterior
EngranajeExterior
Lumbrerade Salida
Lumbrerade Entrada
Carcasa
EngranajeImpulsor
EngranajeImpulsado
Salidade Aceite
Entradade Aceite
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Aceite limpio es enviado desde los filtros al mltiple en el bloque del
motor. Los Surtidores de Enfriamiento o Jets son conectados al mltiple
de aceite y dirigen un pequeo chorro debajo de los pistones. Esto le
otorga una vida mayor a los pistones.
Surtidores de Enfriamiento de Pistones
Lubricacin de los turbos
LECCIN 3.4 : FLUJOS.
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- 82 - Material del Estudiante
Suministro de aceite a cojinetes de cigeal
Suministro principal de Bancada y de Biela
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- 83 - Material del Estudiante
Lubricacin del tren de engranajes
Lubricacin de eje de balancines
Lubricacin de levantavlvulas
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- 87 - Material del Estudiante
MDULO 4: SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
El propsito de este mdulo es permitir al estudiante explicar la opera-
cin del sistema de enfriamiento e identificar los componentes relacio-nados la funcin de cada uno de ellos, reconocer el flujo de refrigerante
por el sistema de enfriamiento y las caractersticas del refrigerante.
OBJETIVOS
Al trmino de este mdulo, el estudiante estar en la capacidad de:
1. Identificar los componenetes del sistema de enfriamiento del
motor y explicar su funcin.
2. Explicar el mantenimiento del sistema de enfriamiento y lascaracteristicas del refrigerante de un motor Diesel.
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LECCIN 4.1 : FUNCION DEL SISTEMA DE
ENFRIAMIENTO.
El sistema de enfriamiento de un motor sirve para mantener las
temperaturas del motor a un nivel adecuado. Si falla el sistema de
enfriamiento, se pueden producir daos considerables en el motor.
Principio de Operacin
El sistema de enfriamiento hace circular refrigerante por todo el motor
para eliminar el calor producido por la combustin y la friccin. Hace
uso del principio de transferencia trmica para realizar su funcin.
Transferencia trmica
El calor siempre se desplaza de un punto de origen caliente (1) a un
punto de destino (2) ms fro. El punto de origen y el punto de destino
puede ser metal, fluido o aire. La clave es la diferencia de temperaturas
relativas entre estos dos lugares. Cuanto mayor sea la diferencia, mayor
ser la transferencia trmica. Todos los componentes de un sistema
de enfriamiento desempean una funcin en la transferencia trmica.
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LECCIN 4.2 : COMPONENTES DEL SISTEMA DE
ENFRIAMIENTO.
Los componentes principales de un sistema de enfriamiento son (1)
una bomba de agua, (2) un enfriador de aceite, (3) conductos queatraviesan el bloque del motor y la culata, (4) un termostato con caja,
(5) un radiador, (6) una tapa de presin y (7) mangueras y tuberas de
conexin. Adems, dispone de un ventilador, normalmente impulsado
por correas, ubicado junto al radiador para aumentar el flujo de aire y
mejorar la transferencia trmica.
Bomba de agua
La bomba de agua consta de un rodete con paletas curvas dentro de
una caja. A medida que gira el rodete, la curva de las paletas lanza elagua hacia el exterior, hacia el orificio de salida formado por la caja.
Est montada en la parte delantera del bloque.
El aceite va del orificio de salida de la bomba de agua al enfriador de
aceite. Los enfriadores de aceite consisten en un haz de tubos
dentro de una caja. El enfriador de aceite elimina el calor del aceite
lubricante, lo que conserva las propiedades de lubricacin del aceite.
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Posenfriador
El refrigerante circula del enfriador de aceite al bloque del motor o, si el
motor est equipado con un turbocompresor, puede pasar a un
posenfriador. Ciertos motores turbocomprimidos usan un posenfriador
para el agua de las camisas. Si es as, el refrigerante pasa a
continuacin a dicho aparato.
El posenfriador elimina el calor del aire de admisin. En un posenfriador
del agua de las camisas, el sistema de enfriamiento elimina el calos
del aire. El posenfriador tiene una construccin similar a la de un radiador,
con tubos y aletas. El aire comprimido calentado procedente del
turbocompresor pasa por encima de las aletas y transfiere calor al
refrigerante en los tubos.
Camisa de agua
El refrigerante, procedente del enfriador de aceite o posenfriador, pasaal bloque del motor y circula alrededor de las camisas de los cilindros,
eliminando el calor procedente de los pistones, anillos y camisas. Estas
cavidades se denominan camisas de agua.
Culata
El refrigerante pasa de los conductos del bloque del motor a la culata,
absorbiendo el calor de los asientos de las guas de las vlvulas.
Termostato
Una vez que salga de la culata, el refrigerante entra en la caja del
termostato. El termostato est montado dentro de la caja.
El termostato hace de polica de trfico del sistema de enfriamiento.
La funcin del termostatoes mantener una gama apropiada de
temperaturas de operacin. Para hacer esto, el termostato deriva el
flujo de refrigerante por el radiador, o por un tubo de derivacin y lo
enva de vuelta a la bomba de agua.
Cmo funciona el termostato
Cuando el motor est fro, el termostato est cerrado. El refrigerante
vuelve a la bomba, sin pasar por el radiador.
Pruebas del termostato
Se debe probar el termostato durante el mantenimiento del sistema de
enfriamiento, y reemplazarse si es necesario. Las temperaturas de
apertura estn estampadas en el termostato. Si hay que reemplazar el
termostato, asegrese de usar el recomendado para el motor, o de lo
contrario el sistema no funcionar de forma apropiada.
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FERREYROS S.A.A.
CAPACITACION LOYOVAL-OCT-05
Desarrollo Tcnico
CURSO : MOTORES GAT4aFSAA - GAT4aM00-2005
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Radiador
Si se abre el termostato, el refrigerante circula por tubos o mangueras
hasta la parte de arriba del radiador. Hasta ese momento, el refrigerante
ha estado absorbiendo calor de todas las piezas del motor. El radiador
es la situacin opuesta. El refrigerante transfiere calor a la atmsfera,que est ms fra.
Cmo funciona el radiador
En el radiador, el refrigerante circula de arriba a abajo. Los tubos y
aletas funcionan juntos para disipar el calor. Los radiadores estn
montados normalmente donde el flujo de aire es mximo y la
transferencia de calor es mejor.
Tapa del radiador
Los radiadores tambin tienen tapas de presin. La tapa determina la
presin existente en el sistema de enfriamiento durante la operacin.
Los sistemas de enfriamiento a presin permiten prevenir la ebullicin
del agua a mayores altitudes. Al subir por encima del nivel del mar,
desciende la temperatura de ebullicin. Si el sistema de enfriamiento
no estaba a presin, el refrigerante puede hervir, produciendo daos
considerables en el motor.
Cmo funciona la tapa del radiador
La tapa del radiador mantiene la presin en el sistema de enfriamiento
por medio de dos vlvulas. Si la diferencia entre la presin del sistema
de enfriamiento y la presin atmosfrica exceda la presin de aperturade la tapa, se abre la vlvula de salida. Esto deja escapar una pequea
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cantidad de aire, reducindose la presin en el sistema. El sistema se
estabiliza. Al parar el motor y empezarse a enfriar, la presin dentro del
sistema de enfriamiento disminuye por debajo de la presin atmosfrica.
la vlvula de entrada de la tapa se abre, dejando pasar aire al radiador.
Esto iguala y estabiliza las dos presiones.
Ventiladores
La transferencia trmica a travs del radiador viene ayudada por un
ventilador. Los ventiladores aumentan el flujo de aire que pasa por las
aletass y los tubos del radiador.
Tipos de ventiladores
Los ventiladores pueden ser de dos tipos: de succin y sopladores.
Los ventiladores de succin extraen aire por el radiador, y los
ventiladores sopladores impulsan aire por el radiador.
Correas de ventilador
Ciertos motores usan correas para impulsar el
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