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Motor diesel
El motor disel es un motor trmico de combustin interna
alternativo en el cual el encendido del combustible se logra por la
temperatura elevada que produce la compresin del aire en el
interior del cilindro, segn el principio del ciclo del disel.
Tambin llamado motor de combustin interna, a diferencia del motor
de explosin interna comnmente conocido como motor de gasolina.
Historia Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1892,
del cual deriva su nombre. Fue diseado inicialmente y presentado en
la feria internacional de 1900 en Pars como el primer motor para
"biocombustible", como aceite puro de palma o de coco. Diesel
tambin reivindic en su patente el uso de polvo de carbn como
combustible, aunque no se utiliza por lo abrasivo que es. El motor
disel existe tanto en el ciclo de 4 tiempos (4T - aplicaciones de
vehculos terrestres por carretera como automviles, camiones y
autobuses) como de 2 tiempos (2T - grandes motores de traccin
ferroviaria, de propulsin naval, y algunos camiones y autobuses en
EE.UU.).
ELEMENTOS FUNDAMENTALES
Se describimos a continuacin los elementos que componen los
motores:
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Culata: Es el elemento que protege la parte superior del
motor.
Bloque: Se encuentra entre la culata y el crter. Es la parte ms
pesada del motor. En el se encuentran los cilindros, los orificios
de refrigeracin y lubricacin, as como los soportes de diferentes
piezas del motor.
Crter: es el elemento que protege la parte inferior del motor a
la vez que sirve para depsito de lubricante.
Cilindro: Es un espacio con forma cilndrica practicado en el
bloque en l que se realiza la combustin y sobre el que se desplaza
el pistn.
mbolo o pistn: se encuentra en el cilindro y puede desplazarse
sobre l, transformando la energa trmica de la combustin.
Segmentos: Son aros de un material muy duro y resistente que
redean al pistn y cierran la cmara de combustin on el cilindro,
disminuyendo el rozamiento en cada carrera.
Buln: es el elemento de unin del pistn con la biela.
Biela: junto con el cigeal, transforma el movimiento rectilneo
del pistn en rotativo.
Cigeal: en l estn conectadas todas las bielas del motor y
transfiere la energa rotativa a la caja de cambios del motor.
Volante de inercia: acumula energa en forma de momento de
inercia cuando se realiza una combustin, para cederla al motor
cuando la precise, dando la sensacin de un movimiento continuo.
Vlvula de admisin: es la vlvula que deja pasar los gases de la
combustin al cilindro.
Vlvula de escape: es la vlvula que deja salir los gases de la
combustin al exterior.
Boba de inyeccin: es el elemento que proporciona al combustible
la presin necesaria para entrar en el cilindro.
Inyector: es el elemento encargado de introducir el combustible
dentro del cilindro en la proporcin y presin determinada.
Cojinetes: son elementos dispuestos entre dos piezas, un fija y
otra giratoria para reducir el rozamiento entre ellas, aumentando
el rendimiento de la mquina y su vida til.
rbol de levas: es un elemento perfectamente sincronizado con el
cigeas que permite apertura y cierre de las distintas vlvulas del
motor controlando sus fluidos.
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DESCRIPCION DE LOS ORGANOS MAS IMPORTANTES QUE INTEGRAN UN MOTOR
DIESEL Y MATERIAL DE QUE ESTAN CONSTRUIDOS.- Las diferentes partes
que constituyen el conjunto motor, presentan una estructura
perfectamente diferenciable que permite realizar su clasificacin en
tres grandes grupos. El primer grupo est constituido por la
estructura esttica de sostn, al cual pertenecen: la cimentacin o
fundacin, la bancada, el bastidor, los cilindros, etc. El segundo
grupo comprende todos aquellos rganos mviles que dan lugar al
desarrollo del ciclo de trabajo, tales como: el mbolo, las vlvulas,
los rganos de alimentacin y distribucin, el manivelismo de
transformacin del movimiento alternativo en circular, etc. Y por
ltimo, al tercer grupo corresponden los accesorios indispensables
para el funcionamiento del motor, como son las bombas de
refrigeracin, de lubricacin, de barrido, etc.
Base de sustentacin o fundacin. Es el elemento sobre el cual se
realiza la afirmacin de la bancada del motor.
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Bancada. Es una pieza nica y slida, construida con robustos
tabiques transversales que constituyen, como se aprecia en las
figuras anteriores, la base de asentamiento de los cojinetes para
el cigeal. La bancada a travs del manivelismo de transformacin,
soporta todos los esfuerzos desarrollados en los diferentes
cilindros, los fuertes momentos de torsin provocados por el par
motor y las fuerzas de traccin de la hlice. Normalmente, toda la
estructura de la bancada se construye de fundicin de hierro o
acero. La parte inferior o fondo de la bancada, hermticamente
cerrada con la estructura resistente, se utiliza como recipiente
colector de aceite de engrase. La parte superior est perfectamente
maquinada aquellos sitios donde espera anclarse los bastidores o
columnas.
Bastidor. El bastidor descansa sobre la bancada y soporta a su
vez los cilindros motrices, ver fig. El espacio sobre la bancada,
en el que se mueven los trenes alternativos, recibe el nombre de
crter.
En los motores de elevadas potencias, los bastidores se disponen
entre cada dos cilindros convenientemente unidos entre s, formando
un conjunto perfectamente slido. Generalmente estos bastidores
tienen la forma de una gran A, que van sujetas por pernos a la
bancada. Entre dichas columnas en A van sujetas las guas de las
crucetas. Tanto estas como las barraguas, son de hierro fundido de
grano fino alisado para el buen deslizamiento del patn de la
cruceta. En los motores de pequeas potencias, el conjunto del
bastidor se construye de una sola pieza al objeto de eliminar las
deformaciones propias de los servicios duros, y obtener una mejor
facilidad de construccin. En algunos casos el bastidor forma parte
de la bancada o bien del bloque de cilindros, en cuyo caso el
bastidor contiene los alojamientos que van a ocupar los Cilindros,
dejando entre estos y el bastidor la camisa de agua de
refrigeracin. Actualmente los motores Diesel se construyen con
crter cerrado, estanco a las salpicaduras
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de aceite. Las paredes laterales estn provistas de grandes
aberturas con sus correspondientes tapas que facilitan el acceso al
mecanismo de accionamiento y a los cojinetes.
Las tapas de acceso al crter estn provistas de vlvulas de
seguridad que se abren automticamente cuando se produce cualquier
elevacin anormal de la presin en el interior del crter, a
consecuencia del carcter explosivo de la combustin del aceite.
Cilindro y camisa.
El cilindro es el rgano fijo del motor en cuyo interior se
producen las combustiones que han de originar el movimiento
alternativo del mbolo, estando por ello sometido a un intenso
rozamiento, motivo por el cual el cilindro debe de estar
perfectamente alisado. El cilindro es, en general, de fundicin de
grano fino con aleaciones de cromo u otras composiciones
patentadas.
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Generalmente, en los motores de medianas y grandes potencias,
los cilindros se construyen individuales, empernados robustamente
formando rgido quedando sujetos por un reborde del bastidor. El
empleo de la camisa en los motores de combustin interna, constituye
un medio fcil y econmico de sustituir la superficie gastada del
cilindro sin necesidad de tener que recurrir a la renovacin del
mismo. En la figura se ve un espacio que queda entre ambos
constituye la cmara de refrigeracin.
Embolo. Es el rgano mvil del cilindro que recibe el empuje de
los gases durante el perodo de combustin y expansin. Se construyen,
por lo general, de hierro fundido especial que rene las propiedades
que se exigen para resistir el calor y el desgaste. El mbolo toma
formas muy diversas con objeto de transmitir eficazmente el calor y
evitar dilataciones peligrosas, pero siempre de manera que la cmara
de combustin que forma, asegure una perfecta combustin. En la
figura se representa un mbolo con su biela de transmisin de
movimiento, aprecindose en a las ranuras para el alojamiento de los
aros destinados a interceptar la fuga del aire durante la compresin
y a los gases durante la comprensin y expansin, el ltimo aro b, de
forma apropiada, acta como rascador de aceite, y el aro c de la
parte baja
controla el aceite para no dejarlo pasar al carter. El pie de
biela d se articula al mbolo a travs del buln correspondiente, e
representa la cabeza de biela, f el eje de la muequilla del cigeal
y g el conducto de aceite de lubricacin. En los motores rpidos
interesa una activa agitacin del aire para producir una
compenetracin ntima de los elementos combustible y aire, a fin de
originar una pronta y total combustin del combustible inyectado.
Para ello, se recurre a variadas formas de la cabeza del mbolo Y de
la cmara de combustin. Los aros, alejados cada uno de ellos en una
ranura circular alrededor del mbolo, desempean un importante papel.
Aros de mbolo rotos, desgastados o agarrotados pueden ocasionar
fugas de gases entre el mbolo y la camisa, lo que significa una
reduccin de la cantidad de aire para la combustin y de las
presiones de compresin mxima, as como un incremento de las
temperaturas de combustin y de expansin, con un calentamiento
anormal de los mbolos, lo que aumenta el riesgo de agarrotamiento
de los mismos.
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Los aros se construyen de hierro fundido comn; despliegan
estando libres un dimetro mayor que en el cilindro, de forma que
cuando estn en funciones operen una fuerte y uniforme presin contra
las paredes del cilindro. El aro se desliza a lo largo de la pared
del cilindro y sus extremidades no han de llegar nunca a tocarse,
porque se podra temer un acuamiento que ocasionara una ruptura
inmediata. Para asegurar la estanqueidad, el aro debe tener: a) Un
contacto riguroso en toda su superficie exterior con el cilindro.
b) Un apoyo perfecto sobre el mbolo.
Los aros han de ser de un material ms blando que el de la camisa
o cilindro, ya que indudablemente, es preferible que se desgasten
los aros a que se gasten las camisas.
Culata. Se llama tambin cabeza del cilindro, son de hierro
fundido de aleacin especial para obtener una buena resistencia al
calor, provistas de resistentes refuerzos para evitar
deformaciones. Cada cilindro est dotado de una culata propia, a fin
de facilitar la posible extraccin del mbolo y la biela. En la
culata van alojadas las vlvulas de aspiracin, escape y arranque, as
como la tobera de inyeccin de combustible, a las que se agrega una
vlvula de seguridad; debe ser por tanto la parte ms refrigerada,
por ser tambin la pieza que ha de soportar las altas temperaturas
de compresin y combustin. En los motores de cuatro tiempos, las
culatas son ms complicadas por ser mayor el nmero de vlvulas que
en ella se alojan. En la figura, se representa una seccin de la
culata en la que pueden apreciarse las vlvulas de aspiracin y
escape, as como la oquedad para las galeras de refrigeracin.
VALVULAS Las vlvulas son los mecanismos utilizados en los
motores de combustin interna para la realizacin del ciclo de
trabajo, contribuyendo a que las distintas fases se verifiquen en
los momentos precisos. Las funciones desempeadas por cada una de
ellas difiere de unas a otras, motivo por el cual reciben diferente
denominaciones.
Vlvula de aspiracin. Solamente se utilizan en los motores de
cuatro tiempos, estn constituidas por discos troncocmicos que
ajustan perfectamente sobre su asiento prctico generalmente en la
culata. Se construyen de acero especial resistente al calor;
algunas de ellas poseen pantallas detectoras con objeto de orientar
al aire en direccin tangencial a la camisa y originar un fuerte
torbellino dentro del cilindro, facilitando con ello una buena
combustin. Las vlvulas de aspiracin aprovechan el aire, que pasa
tocando el cuerpo, vstago y plato
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de la vlvula, como elemento refrigerante, no siendo necesario
que estas sean refrigeradas por agua. Desde el punto de vista
termodinmico, la vlvula debe estar dotada de la mayor seccin de
paso posible, de manera que los fenmenos de estrangulamiento que se
producen durante los perodos de aspiracin y escape queden
notablemente reducidos, y consiguientemente el rea negativa del
diagrama de trabajo que como sabemos disminuye enormemente el
rendimiento prctico. En accionamiento de las vlvulas slo se produce
en la apertura, mantenindose cerradas mediante resortes
helicoidales.
Vlvula de escape. La vlvula de escape constituye con la de
aspiracin, los mecanismos precisos Para realizar las fases de
intercambio entre el exterior y el interior del cilindro. As como
hemos dicho que las vlvulas de aspiracin no precisan refrigeracin,
no sucede lo mismo con las vlvulas de escape que estn sujetas a las
elevadas temperaturas propias de los gases de escape, siendo
preciso en los motores de medianas y elevadas potencias una
adecuada refrigeracin. Para ello las vlvulas de escape estn
provistas de galeras interiores por donde circula el agua de
refrigeracin que se toma del circuito general del motor. En la
figura, representamos los dos tipos de 'vlvulas con cuerpos
independientes de la culata para su fcil renovacin. La vlvula de
escape descrita, posee conductos y galeras de refrigeracin, la
entrada del agua se efecta por E y la salida por un conducto no
perceptible en la figura.
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Cigeal. El cigeal recibe los impulsos motrices de los mbolos a
travs de las bielas, transmitindolos al eje motor. Adems asegura la
continuidad de funcionamiento del mbolo durante los perodos
resistentes.
El eje cigeal se apoya sobre los cojinetes de bancada en un
determinado nmero de ellos. Es el rgano ms perfectamente construido
y sometido a pruebas dinmicas y de inercia. Se construye de acero
forjado de alta calidad y mecanizado con los calibrados ms
exigentes, est provisto de unos contrapesos dispuestos en los codos
con objeto de equilibrar las masas en movimiento, as como tambin se
le dota en el extremo libre de un amortiguador de vibraciones. En
los motores de medianas y elevadas potencias, el eje de cigeal se
construye en piezas separadas que luego son armadas en caliente,
perforndose los muones de apoyo y de manivela para permitir el paso
del aceite lubricante a la biela. El accionamiento de las bombas de
lubricacin y refrigeracin incorporadas al motor, se realiza por lo
general mediante ruedas dentadas, una de las cuales se monta en el
extremo libre del eje cigeal y que sirve a su vez para el
accionam4'ento del eje de camones. En la figura se presenta un eje
de cigeal, y en la otra figura un eje de camones (levas).
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Recuerda:
EL SER EXCELENTE ES HACER LAS COSAS Y NO MOSTRAR RAZONES PARA
MOSTRAR
QUE NO SE PUEDE HACER.