Taller de Laboratorio N 1
FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA
INDUSTRIALINGENIERIA DE METODOS II
INGENIERIA INDUSTRIALINDUSTRIAL ENGINEERINGENGENHARIA
INDUSTRIAL
REPORTE TCNICO N5TECHNICAL WORKSHOP N5RELATRIO TCNICO COURSE :
Industrial Equipment and MaintenancePROFESSOR : Eng. Tinoco Rondan
AndrsE-MAIL : [email protected] : Eng. Orellana Ferro,
RobertoE-MAIL : [email protected]
Motor a Combustin InternaInternal Combustion MotorMotor de
Combusto Interna
LIMA, 02 de Mayo 2015
MEMO N 001-EIM-2015
A:Ing. Tinoco Rondan AndrsDe :Ing. Orellana Ferro,
RobertoAsunto:Motor de Combustin InternaFecha :02de Mayo del
2015
El siguiente informe que tiene como finalidad el dar a conocer
lo investigado en el taller de metalmecnica con respecto a los
motores de combustin interna. En el informe se mostrar las
proyecciones isomtricas y as como tambin la ficha tcnica; en donde
se describe las especificaciones de fabricacin, diseo y los costos
de operacin. Sin nada ms que agregar, se agradece la revisin de
este informe.
Atentamente
________________________________Ing. Orellana Ferro, Roberto
INTRODUCCION
La tendencia en la industria es construir plantas cada vez ms
grandes con equipos de un solo componente, ms grande y
confiable.
La confiabilidad del equipo rotatorio siempre se debe definir en
trminos de la duracin esperada de la planta y el tiempo de
amortizacin requerido para producir utilidades al propietario. Por
ejemplo, muchas plantas de productos qumicos tienen una duracin de
cinco aos o menos, pues el proceso ya ser anticuado al cabo de ese
tiempo, mientras que las refineras o las plantas petroqumicas
tienen un tiempo de amortizacin de diez a quince aos o ms.
El corazn de muchos procesos y el que ms problemas puede
ocasionar es el motor de combustin interna. Cuando se selecciona un
motor, es indispensable contar con todas las condiciones del
proceso para su examen. Si hay algn especialista en la planta, debe
estar informado de esas condiciones; de no hacerlo, ha de ocasionar
infinidad de problemas.
MARCO TEORICO
El motor de combustin interna funciona con base a los siguientes
principios: Primera ley de la termodinmica: de acuerdo con esta
Ley, el motor de combustin interna convierte la energa calorfica
producida en la explosin de la mezcla aire combustible, en energa
mecnica. Segunda Ley de la Termodinmica: El motor slo puede
convertir una parte del calor en esfuerzo mecnico til, las
restantes partes se disipan en otras formas no aprovechables de
energa, este fenmeno se conoce como eficiencia trmica del motor.
Ley combinada de Boyle-Charles: Esta Ley considera que la combustin
debe realizarse en condiciones de alta presin para que la energa
liberada en la explosin produzca fuerza expansiva suficiente y este
proceso tenga mayor eficiencia.
Un motor de combustin interna basa su funcionamiento, como su
nombre lo indica, en el quemado de una mezcla comprimida de aire y
combustible dentro de una cmara cerrada o cilindro, con el fin de
incrementar la presin y generar con suficiente potencia el
movimiento lineal alternativo del pistn.
Este movimiento es transmitido por medio de la biela al eje
principal del motor o cigeal, donde se convierte en movimiento
rotativo, el cual se transmite a los mecanismos de transmisin de
potencia (caja de velocidades, ejes, diferencial, etc.) y
finalmente a las ruedas, con la potencia necesaria para desplazar
el vehculo a la velocidad deseada y con la carga que se necesite
transportar.
Mediante el proceso de la combustin desarrollado en el cilindro,
la energa qumica contenida en el combustible es transformada
primero en energa calorfica, parte de la cual se transforma en
energa cintica (movimiento), la que a su vez se convierte en
trabajo til aplicable a las ruedas propulsoras; la otra parte se
disipa en el sistema de refrigeracin y el sistema de escape, en el
accionamiento de accesorios y en prdidas por friccin.
TIPOS
MOTORES DE DOS TIEMPOS
El motor de dos tiempos fue el primer motor de combustin interna
que se construy. La fabricacin, mantenimiento y funcionamiento es
mucho ms sencillo que el motor de cuatro tiempos, a continuacin
explicaremos sus partes bsicas y el ciclo de funcionamiento. Para
la construccin de un motor de dos tiempos nos podemos basar en dos
ciclos, el Otto y el Disel. En este apartado solo citaremos el
motor de dos tiempos de Otto, ya que el Disel no se utiliza hoy en
da.
Compresin: el pistn cierra las lumbreras de admisin y escape y
comprime la mezcla de aire gasolina aceite dentro del cilindro.
Preadmisin: la lumbrera de admisin es descubierta por el pistn y la
succin creada ste en su carrera de ascenso obligando a la mezcla
del carburador a ingresar al crter. El pistn llega al PMS
completando una carrera en tanto el cigeal ha girado 180. Carrera
descendente de PMS a PMI.Explosin: en el momento de mxima
compresin, la buja produce una chispa, que hace explosionar la
mezcla como en el motor de cuatro tiempos a gasolina. Fuerza: la
fuerza expansiva de la explosin obliga al pistn a descender, esta
fuerza se transmite al cigeal y a la volante, en donde se acumula
por unos instantes y contina la preadmisin. Pre compresin: Al
descender el pistn cierra la lumbrera de preadmisin y comprime la
mezcla que se encuentra en el crter. Escape: Al continuar
descendiendo el pistn, se descubre la lumbrera de escape y la
presin remanente en el cilindro inicia la evacuacin de gases
quemados Admisin: Finalmente, el pistn llega a PMI y descubre la
lumbrera de admisin, la mezcla del crter entra al cilindro
impulsada por la compresin previa y ayuda a terminar la evacuacin
de los gases quemados. El pistn ha girado otros 180 completando
360.
MOTOR DE 4 TIEMPOS
El movimiento de los pistones por el interior del cilindro se
divide en 4 tiempos diferentes y cada uno de ellos con una misin.
Los cuatro tiempos de motor :
Primer Tiempo Admisin: entra la mezcla de gasolina y aire. Baja
el pistn. Segundo Tiempo Compresin-ignicin: se comprime la mezcla
al subir el pistn. Explota por la chispa de una buja (los de
gasolina) o por comprimirlo mucho (diesel). Tercer Tiempo Expansin:
la explosin hace bajar fuertemente el pistn, produciendo trabajo.
Cuarto Tiempo Escape: al subir el pistn por inercia manda los gases
de la explosin al exterior (por el tubo de escape).El pistn sube y
baja por los cilindros y se trata de un mbolo que se ajusta al
interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles
llamados segmentos. Los pistones se colocan en el interior del
cilindro. A travs de la articulacin de biela y cigeal, su
movimiento alternativo se transforma en rotativo en el cigeal.
FUNCIONAMIENTO
CICLOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR MCI Como ya lo mencionamos
arriba los MCI, funcionan gracias al movimiento de rotacin del
cigeal, el cual es originado por el movimiento rectilneo hacia
abajo y arriba del pistn dentro del cilindro denominado carrera,
que hace girar el cigeal por medio de las bielas; durante estas
carreras se suceden una serie de Ciclos (admisin, comprensin,
fuerza y escape) estos ciclos pueden llevarse a cabo en cuatro
carreras del pistn, en este caso el motor se denomina de cuatro
tiempo; o en dos carreras de pistn y a este tipo de motor se les
conoce como motores de dos tiempos. Dependiendo del tipo de
combustible utilizado los motores pueden ser: a gasolina de cuatro
tiempos, Diesel cuatro tiempo, gasolina dos tiempos y Diesel dos
tiempos. Los MCI no importan del tipo que sean, presentan una
estructura elemental constituida por: cilindro, pistn o embolo,
biela, cigeal, volante, crter, vlvulas de admisin y escape,
mltiples de admisin y escape. Para que los ciclos del motor puedan
llevarse a cabo es necesario que haya un impulso inicial, el cual
puede ser ocasionado por diferentes mecanismos dependiendo del
tamao o complejidad del motor (palanca, resorte, cuerda, motor de
arranque); siguen despus los ciclos sucesivos de la explosin sobre
la cabeza del pistn, cuyo golpe por la volante y contrapeso
facilita el movimiento giratorio uniforme del eje del cigeal; esto
permite el paso de los otros tres ciclos del pistn los cuales se
describen a continuacin para los cuatro clase de motores de
combustin interna que hemos mencionado.
En este tipo de motor es preciso preparar la mezcla de aire y
combustible convenientemente dosificada, lo cual se realizaba antes
en el carburador y en la actualidad con los inyectores en los
sistemas con control electrnico. Despus de introducir la mezcla en
el cilindro, es necesario provocar la combustin en la cmara de del
cilindro por medio de una chispa de alta tensin que la proporciona
el sistema de encendido. En un motor el pistn se encuentra ubicado
dentro del cilindro, cuyas paredes le restringen el movimiento
lateral, permitiendo solamente un desplazamiento lineal alternativo
entre el punto muerto superior (PMS) y el punto muerto inferior
(PMI); a dicho desplazamiento se le denomina carrera.
Tanto el movimiento del pistn como la presin ejercida por la
energa liberada en el proceso de combustin son transmitidos por la
biela al cigeal. Este ltimo es un eje asegurado por los apoyos de
bancada al bloque del motor, y con unos descentramientos en cuales
se apoyan las bielas, que son los que permiten que el movimiento
lineal del pistn transmitido por la biela se transforme en un
movimiento circular del cigeal.
Este movimiento circular debe estar sincronizado principalmente
con el sistema de encendido y con el sistema valvular, compuesto
principalmente por el conjunto de vlvulas de admisin y de escape,
cuya funcin es la de servir de compuerta para permitir la entrada
de mezcla y la salida de gases de escape.
Normalmente las vlvulas de escape son aleadas con cromo con
pequeas adiciones de nquel, manganeso y nitrgeno, para incrementar
la resistencia a la oxidacin debido a las altas temperaturas a las
que trabajan y al contacto corrosivo de los gases de escape.
EL CICLO DE FUNCIONAMIENTO TERICO DE CUATRO TIEMPOS
La mayora de los motores de combustin interna trabajan con base
en un ciclo de cuatro tiempos, cuyo principio es el ciclo
termodinmico de Otto (con combustible gasolina o gas) y el ciclo
termodinmico de Diesel (con combustible A.C.P.M.). Por lo tanto, su
eficiencia est basada en la variacin de la temperatura tanto en el
proceso de compresin isentrpico1, como en el calentamiento a
volumen (Otto) o presin constante (Diesel).
El ciclo consiste en dos carreras ascendentes y dos carreras
descendentes del pistn. Cada carrera coincide con una fase del
ciclo de trabajo, y recibe el nombre de la accin que se realiza en
el momento, as:
Fases de funcionamiento del motor
ISOMETRICO
BASIC TECHNICAL FILE / FICHA TCNICA EQUIPMENT/EQUIPO:Internal
Combustion Motor/Motor de combustin internaDesign Eng/Ing. Diseo :
Orellana Ferro, Roberto Date / Fecha : 02/05/2015Location/ Lugar:
Metal mechanic Workshop
I. DESIGN/ DISEODimension/Dimension54x45x39cmWeight: 30kg
Brand/MarcaMPOWER
Components/ ComponentesCilindro, cigeal, pistn, biela, carter,
culata.
Model/ Modelo188FD-6500E
Capacity/ Capacidad3600 rpm
II. OPERATION/OPERACIONEngine/ Motor13 hp
Rpm 3600
Voltage/ Voltaje220v
Useful Life /Vida Util50 000 hrs
III. CONSTRUCTION / CONSTRUCCION
Components / PartsMaterial
CilindroIron/Fierro
CigealBronze/Bonce
MonoblockIron/Fierro
BielaBronze/Bonce
PistnAluminio
CarterIron/Fierro
CulataIron/Fierro
IV. MAINTENANCE / MANTENIMIENTO
PreventiveCleaningLubrication
PredictiveCavitation
DetectiveNoiseHeat
TPM (Total Productive Maintenance)
CorrectiveAxisDriving
V. PADRO ISA / NTP (Peruvian Standars)
EN 60 335-1; IEC 335-1; CEI 61-150Cdigo: NT 360.011:1976 ICS-
23.08 Precio : 90
VI. PRICE (Transaction / Valuation )
Entre $1000 y $3000
VII. OPERATIVE COST (US$/Hr.-mont)MATERIALS / MATERIALES 2
INSTALATION / INSTALACIN 6
SPART PARTS / REPUESTOS 2
LABOR/ MANO DE OBRA 20
ANOTHERS / OTROS 5
TOTAL COST / COSTO TOTAL $35 / hour -month
VIII. TECHNOLOGY OF ORIGIN
Country/ Pas GERMANY
FICHA DE DADOSEQUIPAMENTO: Motor de Combusto InternaDesign Eng:
Orellana Ferro, Roberto Fecha: 02/05/2015Localizao : Metal mechanic
Workshop
I. DESENHODimension54x45x39 cmPeso: 30kg
MarcaMPOWER
ComponentesCilindro, cigeal, pistn, biela, carter, culata
Modelo188FD-6500E
Capacidade13 hp
II. OPERACIONMotor:13hp
Rpm:3600 rpm
Voltage:220V
Vida Util:50 000 horas
III. CONSTRUCCION Componentes/PartesMaterial
CilindroIron/Fierro
CigealBronze/Bonce
MonoblockIron/Fierro
BielaBronze/Bonce
PistnAluminio
CarterIron/Fierro
CulataIron/Fierro
IV. MANUTENOPreventivaLimpezaLubrificao
PredictivoCavitacin
DetectivoPor rudoPor calor
TPM (Total Productive Maintenance)
CorretivoEixoImpulsor
V. PADRO ISA / NTP (Peruvian Standars)
EN 60 335-1; IEC 335-1; CEI 61-150Cdigo: NT 360.011:1976 ICS-
23.08 Precio : 90
VI. PREO (Transao/Valuacin)Entre $1000 y $3000
VII. CUSTO OPERATIVO (US$/Hr.-mont)MATERIAIS 2
INSTALAO 6
PARTS 2
LABOR 20
OUTRAS 5
TOTAL $ 35 / Hr-mes
VIII. TECNOLOGIA DE ORIGEMPas: GERMANY
EXPLOSIONADO DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA
DIAGRAMA DE GOZINTOMotor de combustin interna
CilindroCarter
Monoblock
Biela
Pistn
Cigeal
Manivela
DIAGRAMA DE BLOQUES
DIAGRAMA TECNOLGICO
MATERIAL CILINDROPISTONMANIVELABIELA CIGEAL
100ACEROALUMINIO SILICOSOACERO TEMPLADOACEROACERO
90
80ALUMINIOFIERRO FUNDIDO
70NIQUEL MAGNESIOACERO- CARBONOFIERRO FUNDIDO
60
50
40
30
20
10
DIAGRAMA DE OPERACIONES DE PROCESO DEL ENSAMBLE
DEN
MotorPISTNBIELA
ANEXOS
PROBLEMAS RESUELTOS
PROBLEMA 1
PROBLEMA 2
Laboratorio n3pg. 35 Ing. Tinoco Rondn, Andrs Reporte Tcnico N 1
Pg. 18