Potencia nominalLapotencia nominales lapotenciamxima que demanda
unamquinaoaparatoen condiciones de uso normales; esto quiere decir
que el aparato est diseado para soportar esa cantidad de potencia,
sin embargo debido a fluctuaciones en la corriente, al uso excesivo
o continuo, o en situaciones de uso distintas a las del diseo, la
potencia real puede diferir de la nominal, siendo ms alta o ms
baja.
Potencia indicada, efectiva, absorbida, terica, fiscal,..
El combustible que se introduce en el interior de los cilindros
posee una energa qumica que con la combustin se transforma en
energa calorfica, de la cual una parte es convertida en trabajo
mecnico.
Este trabajo es el producto de la fuerza aplicada al pistn por
el espacio recorrido bajo la aplicacin de la misma.
A su vez, la fuerza actuante sobre el pistn es el producto de la
presin (P) aplicada, por la superficie (S) del mismo:
F = P x S
siendo P la presin interna lograda en la cmara de compresin como
consecuencia de la combustin del gas.
Por ejemplo, si se empuja a un pistn desde el P.M.S. al P.M.I.
con una fuerza F constante de 1.000 N y la carrera (L) del mismo es
de 80 mm, el trabajo desarrollado es:
W = F x L
W = F x L = 1.000 N x 0,08 m = 80 Nm = 80 Julios
Suponiendo que este trabajo se realice en una dcima de segundo,
la potencia desarrollada es:
P = W / t
P = W/t = 80J/0,1 s = 800 Watios
La potencia mxima que puede desarrollar un motor depende de
diversos factores, entre ellos:
la relacin de compresin yla cilindrada,de la carrera, del nmero
de cilindros y rgimen de giro, etc
La potencia desarrollada en el interior de los cilindros de un
motor no est aplicada ntegramente al cigeal, pues una parte de ella
es absorbida por las resistencias pasivas (calor, rozamientos,
etc.).
Fundamentalmente podemos distinguir tres clases de potencia en
un motor:
lapotencia indicada, lapotenciaefectivay
lapotenciaabsorbida.Lapotencia indicadapuede calcularse partiendo
del ciclo indicado, cuyo rea del diagrama representa el trabajo
realizado en el cilindro durante un ciclo.
Lapotenciaefectivase obtiene midiendo con mquinas apropiadas el
trabajo que est desarrollando el motor.
Lapotencia absorbidaes la diferencia entre las dos anteriores,
que puede ser medida tambin por el trabajo necesario para hacer
girar el motor, sin que ste funcione.
POTENCIA INDICADA
Se llama potencia indicada a la que realmente se desarrolla en
el cilindro por el proceso de la combustin. Una de las formas de
determinarla es a travs del valor de la presin media indicada (pi)
del ciclo, que como ya se ha visto, viene determinada por la altura
del rectngulo de rea equivalente a la del ciclo, y representa la
relacin existente entre el rea del ciclo A y la cilindrada unitaria
V:
pi =A / VRecordatorio:La figura siguiente representa dos ciclos
reales tpicos de motores Otto y Diesel de igual cilindrada
unitaria.Para facilitar la comparacin entre los dos ciclos, los
diagramas se han dibujado superpuestos. El eje de las presiones
para el ciclo Otto, como consecuencia de la diferencia de volumen
Vc de la cmara de combustin. En efecto, a igualdad de cilindrada
unitaria Vp, siendo ms elevada la relacin de compresin del motor
Diesel que la del motor Otto, resulta menor el volumen Vc, de la
cmara de combustin.
La superficie 1 2 6 1' 1 representa eltrabajo negativodebido al
bombeo en la fase de aspiracin y de escape; la superficie 2 3 4 5 6
2 representa eltrabajo positivo. Su diferencia es eltrabajo
til.
Dividiendo el rea correspondiente al trabajo til efectuado por
el fluido, por la longitud de la carrera, o por la cilindrada Vp
con arreglo a la escala elegida para el eje de las abscisas, se
obtiene el valor de la presin media indicada (Pi) (p.m.i.).
Se entiende por presin media a la presin constante con que sera
preciso impulsar al pistn durante su carrera de trabajo para que,
en estas condiciones ideales, la potencia desarrollada fuera igual
que la debida a la combustin. La presin media vara con la velocidad
del motor y la relacin de compresin.
Como el rea del ciclo (A) es equivalente al trabajo desarrollado
en el cilindro, podemos decir que ste es el producto de la
cilindrada unitaria (cm3) por la presin media indicada
(Kg/cm2):
W = A = pi * V
Puede llegarse tambin a esta misma conclusin razonando de la
forma siguiente:
Sean D y L el dimetro y la carrera del pistn. La fuerza total F
que acta sobre l es el producto de la presin media pi por la
superficie a la que se aplica:
F = pi * (p*D2/4)
El trabajo realizado por esta fuerza durante la carrera til
es:
W = F * L =pi * (p*D2/4) * L
y teniendo en cuenta que(p*D2/4) * L, es igual a la cilindrada
unitaria y, queda:
W = pi *V
El trabajo desarrollado por un motor puede ser calculado tambin
a partir de la cantidad de calor aportada, teniendo en cuenta,
adems, el rendimiento trmico del ciclo. La energa mecnica obtenida
por transformacin directa del calor viene dada por la expresin:
W = 427*Q
Siendo la cifra 427 el equivalente trmico del trabajo.
Teniendo en cuenta que no todo el calor aportado es transformado
en trabajo, dado que existen prdidas de calor, el trabajo
desarrollado es:
W = 427 *Q*ht
Siendoht, el rendimiento termodinmico.
Ejemplo:
Sea un motor que genera una cantidad de calor Q de 1.500 caloras
por ciclo, siendo su rendimiento trmico del 40%.
El trabajo desarrollado es:
W = 427 *Q*ht
W = 427 Kgm/Kcal * 1,5 Kcal * 0,4 = 256,2 Kgm.
Lapotencia indicada Pies el producto del trabajo desarrollado
durante una carrera til, por el nmero de ellas realizadas en la
unidad de tiempo (n). As pues,en un motor de cuatro tiempos, dado
que el ciclo se realiza en dos vueltas completas o revoluciones del
motor, tendremos:
Pi = (Wi/2)*(n/60) = (pi*V*n/120), siendo n el nmero de
revoluciones del motor.
Expresandola cilindrada en litros y las presiones en Kg/cm2,
para obtener lapotencia en CVharemos:
Pi= (pi*V*n/120*75) = (pi*V*n)/900
ypara el motor de dos tiemposquedara:
Pi = pi*V*n / 450.
En funcionamiento, una parte de la potencia desarrollada por el
motor es empleada en vencer los rozamientos en el interior del
mismo. Por esta causa, la potencia indicada es siempre mayor que la
efectiva.
Lapotencia indicada puede ser calculada tambin partiendo del
calor aportado por ciclo (Qj)y viene dada por la expresin:
Pi = W/t = (427 *Q*ht*n)/60*75 CV
POTENCIA EFECTIVA
La fuerza de la explosin aplicada a la biela y transmitida por
sta al codo del cigeal para hacerle girar, produce un esfuerzo de
rotacin que se conoce con el nombre de "par motor". As pues, el par
motor es un esfuerzo de giro.
El cigeal de un motor gira debido a la fuerza E aplicada al
pistn (Fig. 2.3) en el tiempo de explosin, la cual es transferida
al cigeal por medio de la biela (esfuerzo F).
Para la velocidad de rotacin del motor a la cual la presin en el
cilindro es mxima, se obtiene el mayor esfuerzo de giro en el
cigeal, que es producto de la fuerza F, por la longitud L de la
muequilla.
Debido a diferentes causas, el mayor valor de la presin en el
cilindro no se da en el mximo rgimen de giro del motor, sino a una
velocidad mucho mas reducida, en la que el llenado del cilindro es
mejor y se obtienen explosiones ms fuertes, por lo cual el par
motor mximo no se obtiene al rgimen ms alto, sino a una velocidad
mucho menor.
El par motor, multiplicado por el rgimen de giro, da la potencia
del motor.
As pues, mientras que el par motor ser menor que el mximo a las
ms elevadas revoluciones del motor, el factor de velocidad se
traducir en potencia, que ser mxima o cercana a ella a las ms
elevadas revoluciones del motor.
Lapotencia efectivaes generada por este par y se conoce tambin
comopotencia al freno,ya que se mide empleando un dispositivo
frenante, que aplicado al eje del motor, se opone al par motor
permitiendo medir su valor.
Uno de los primeros dispositivos empleados fue el "freno de
Prony", actualmente en desuso por haber sido superado por otros ms
sofisticados; no obstante, para aclarar el concepto aplicado a la
determinacin de la potencia efectiva, recurriremos al freno Prony,
constituido por un gran tambor de radio r, solidario al eje del
motor, que es abrazado por las zapatas regulables del freno. Forma
parte de ellas el brazo de longitudl, de cuyo extremo libre pende
un pesoF.
Cuando el eje motor gira arrastrando al tambor, el rozamiento de
ste contra las zapatas del freno genera un momento que tiende a
hacer girar el brazo, el cual es mantenido en equilibrio por el
peso F que pende del extremo libre.Cuando se consigue el equilibrio
del sistema, puede decirse que el trabajo absorbido por la fuerza
tangencial de rozamiento o de freno en cada revolucin del eje motor
es:
W = 2*p*l*F.
Este es el trabajo efectivo desarrollado por el motor, en el que
estn incluidas las prdidas por rendimiento mecnico debidas a
rozamientos internos, y el trabajo absorbido por los rganos
auxiliares, como las bombas de agua y aceite, el generador,
etc.
El trabajo til (Wu) desarrollado por un motor es el producto del
trabajo indicado (Wi) por el rendimiento mecnico (hm). Wu = Wi
*hm
Expresando n en revoluciones por minuto, F en Kg ylen metros, la
potencia efectiva en CV viene dada por la expresin:
Pe =(2*p*l*F*n)/(75*60) (l*F*n)/716
,dondel*Fes el par motor y el smbolo indica aproximadamente
igual.
El ensayo con el freno de Prony se realiza cuando el motor ya
est girando a una velocidad uniforme. En estas condiciones se van
apretando regularmente las zapatas contra el tambor, frenando el
motor hasta conseguir el rgimen al que se desea medir el par.
Motor en bastidor para conectar a banco de potencia.
El par motor representa la capacidad del motor para producir
trabajo, mientras que la potencia es la medida de la cantidad de
trabajo realizado por el motor en un tiempo determinado.
Software para crear diagramas p-V en banco de potencia.
Diagrama p-V motor diesel obtenido del banco de potencia.
Diagrama p-V motor ciclo Otto obtenido del banco de
potencia.
POTENCIA ABSORBIDA
Se denomina as a la diferencia entre la potencia indicada y la
efectiva:
Pa = Pi - Pe.Una parte de la potencia desarrollada por un motor
(potencia indicada) es utilizada para vencer los rozamientos entre
las partes mecnicas en movimiento (pistones, cojinetes, etc.), para
accionar los diferentes rganos que reciben movimiento del motor
(generador elctrico, bomba de agua, etc.) y para realizar el
trabajo de bombeo del fluido en el cilindro.
La potencia absorbida resulta difcil de medir, dada la
diversidad de las causas de prdidas por rozamientos y las
alteraciones de su valor al variar las condiciones de
funcionamiento del motor. Puede obtenerse su valor total midiendo
la potencia efectiva y restndola de la indicada, previamente
calculada. Como este procedimiento resulta complejo, la
determinacin de la potencia absorbida suele hacerse obligando a
girar al motor sin que ste funcione, midiendo al mismo tiempo la
potencia que es necesario emplear. Todo ello despus de haber estado
funcionando el motor y una vez alcanzada la temperatura de
rgimen.
Este procedimiento da origen a ciertos errores, pero los efectos
que ellos causan en un sentido son contrarrestados por los que
producen en sentido opuesto. Conociendo la potencia indicada y la
efectiva puede obtenerseel rendimiento mecnicodel motor: hm= Pe /
Pi
, que es un ndice de la potencia absorbida por las resistencias
pasivas.
La experiencia demuestra que las prdidas de potencia por
rozamiento son proporcionales a la velocidad de rotacin del motor.
Una de las causas ms notables de estas prdidas es el rozamiento de
los segmentos contra las paredes de los cilindros, que en
determinadas condiciones representan hasta un 75% del total de la
potencia absorbida, lo que justifica la tendencia al empleo de
motores de carrera corta.
OTRAS CLASES DE POTENCIA
Adems de las ya tratadas, pueden ser consideradas las siguientes
clases de potencia:
Potencia terica
Es la relativa al combustible, es decir, la que debera
suministrar el motor si toda la energa calorfica del combustible se
transformara en energa mecnica.
La potencia terica est determinada por el nmero de caloras
contenidas en el peso del combustible consumido. Conociendo tambin
el tiempo empleado en su consumo se obtiene la potencia.
Ejemplo:
Sea un motor que consume 20 litros de gasolina en una hora,
siendo 0,7 la densidad de la gasolina y 11.000 Kcal/Kg su energa
interna.
20 litros x 0,7 Kg/litro = 14 Kg
14 Kg x 11.000 Kcal/Kg = 154.000 Kcal.
Teniendo en cuenta que 1 Kcal = 427 Kgm, la potencia terica del
motor es:
(154.000 x 427) / (3.600 x 75) = 243 CV
Potencia fiscal
La potencia fiscal es aquella por la que tributan al Estado los
vehculos automviles y nada tiene que ver con la desarrollada por el
motor. La determinacin de esta potencia difiere de unos pases a
otros. En Espaa se determina con las siguientes expresiones:
a)Para los motores de explosin o de combustin interna de cuatro
tiempos:
Potencia fiscal enCVF = 0,08 . (0,785 . D . L)0,6. N(1)
b)Para los motores de explosin o de combustin interna de dos
tiempos:
Potencia fiscal enCVF = 0,11 . (0,785 . D . L)0,6. N(2)
En las frmulas (1) y (2) se representa por:
D = el dimetro del cilindro en centmetros. L = el recorrido del
pistn en centmetros. N = el nmero de cilindros de que consta el
motor.
c)Para los motores de explosin rotativos:Potencia fiscal enCVF =
Pe/5,152(3)
d)Para los motores elctricos:
Potencia fiscal enCVF = Pe/5,152(4)
La potencia efectiva Pe que se utiliza en las frmulas (3) y (4),
expresada en kilovatios (kW), ser la que determine el Laboratorio
Oficial que el Ministerio de Industria y Energa designe aplicando
los mtodos de ensayo que dicho Ministerio establezca.En cualquier
caso, la potencia fiscal del motor a consignar en la tarjeta de
inspeccin tcnica o en el certificado de caractersticas del vehculo,
ser la que resulte de aplicar la frmula correspondiente, segn el
tipo del motor, expresada con dos cifras decimales aproximada por
defecto.
Potencia msica
Es la relacin existente entre la potencia efectiva y el peso del
motor:
Pm = Pe / m.
Actualmente, la potencia msica est muy considerada en la
fabricacin de motores, en los que se tiende a disminuir el peso
mediante el empleo de materiales como el aluminio.
Potencia volumtrica o potencia especfica
Es la relacin entre la potencia efectiva y la cilindrada
unitaria:
Pv = Pe / VLa potencia especfica de un motor se expresa en CV
por litro de cilindrada, o en Kw por litro de cilindrada, y se
obtiene dividiendo la potencia al freno por la cilindrada en
litros. La potencia por litro de cilindrada son netamente mayores
en los motores de gasolina, consecuencia de una presin media
efectiva ms fuerte.
4. POTENCIA INDICADA.La potencia desarrollada dentro del
cilindro del motor por la expansin de los gases de la combustin se
conoce como potencia indicada y la designamos como Ni. Parte de
esta potencia es necesaria para vencer la friccin de las partes
mviles de la mquina (perdidas mecnicas), mover los elementos y
accesorios, cargar el aire fresco dentro del cilindro en la carrera
de admisin y expulsar los gases residuales en la carrera de escape
(trabajo de bombeo) . Por lo tanto la potencia disponible en el eje
En es inferior a la potencia desarrollada dentro del cilindro Ni .
Siendo Nf la potencia de friccin. Ni ser igual a:
La potencia de friccin Nf es la suma de las prdidas mecnicas y
el trabajo de bombeo. Esta potencia varia segn las condiciones de
operacin del motor y es difcil de estimar experimentalmente con
exactitud. Un mtodo aproximado consiste en acoplar el motor a un
dinammetro elctrico y considerar que Nf es la potencia requerida
para impulsar el motor apagado . Dentro de una serie de condiciones
especficas (Velocidad , Temperatura de aceite y Agua, Grado de
Apertura del Acelerador ,etc.).
4. POTENCIA INDICADA.La potencia desarrollada dentro del
cilindro del motor por la expansin de los gases de la combustin se
conoce como potencia indicada y la designamos como Ni. Parte de
esta potencia es necesaria para vencer la friccin de las partes
mviles de la mquina (perdidas mecnicas), mover los elementos y
accesorios, cargar el aire fresco dentro del cilindro en la carrera
de admisin y expulsar los gases residuales en la carrera de escape
(trabajo de bombeo) . Por lo tanto la potencia disponible en el eje
En es inferior a la potencia desarrollada dentro del cilindro Ni .
Siendo Nf la potencia de friccin. Ni ser igual a:
La potencia de friccin Nf es la suma de las prdidas mecnicas y
el trabajo de bombeo. Esta potencia varia segn las condiciones de
operacin del motor y es difcil de estimar experimentalmente con
exactitud. Un mtodo aproximado consiste en acoplar el motor a un
dinammetro elctrico y considerar que Nf es la potencia requerida
para impulsar el motor apagado . Dentro de una serie de condiciones
especficas (Velocidad , Temperatura de aceite y Agua, Grado de
Apertura del Acelerador ,etc.).
INTRODUCCION AL MOTOR DIESELPara diferenciar de forma coherente
el motor de gasolina del motor disel, debemos atender al menos a
tres aspectos fundamentales:a) Sus principios termodinmicos;b) Su
fabricacin y elementos que lo constituyen;c) Sus aspectos econmicos
y prcticos en la Automocin.Al estudiar sus principios
termodinmicos, antes de comenzar con sus ciclos caractersticos,
debemos recordar algunos conceptos, que nos ayudarn a su mejor
comprensin.Ante todo recordemos que los gases se caracterizan por
estar constituidos por unamateria informe y sin volumen propio, que
toma la forma del recipiente que la contiene y que tienden a ocupar
un volumen mayor, que el de dicho recipiente (expansibilidad.Por
otra parte, si se intenta disminuir el volumen ocupado por una
cantidad determinada de gas, la reaccin elstica de ste aumenta.
Esta reaccin es lo que denominamos presin y es el resultado de la
compresibilidad de los gases (propiedad de ocupar un espacio
menor.Podemos definir la presin de un gas como la fuerza ejercida
por el mismo sobre la unidad de superficie (generalmente el cm2)
que lo encierra y se puede medir en kg/cm2, en atmsferas, o en
bares (1 atmsfera = 1,033 Kg/cm2 ; 1 kg/cm2 = 0,98 bares.Las Leyes
de Boyle-Mariote y de Gay Lussac establecen la relacin entre la
presin y el volumen a temperatura constante (P.V = R.T, en la que P
es la presin del gas; V, el volumen ocupado por el mismo; T, la
temperatura del gas y R, una constante emprica. Las evoluciones de
un gas sin intercambio de calor con las paredes del recinto que lo
contiene, se llaman proceso adiabtico.En 1.823 Carnot enunci un
ciclo ideal, Ciclo de Carnot, que se compone de 4 etapas: Admisin,
o compresin isotrmica; Compresin, o compresin adiabtica; Combustin,
o expansin isotrmica y la Escape, o expansin adiabtica y que
corresponden en su primera fase Admisin de aire puro, a la
introduccin de una masa gaseosa en un cilindro, su compresin por el
pistn a temperatura constante (refrigerando dicho cilindro durante
esta fase); en su segunda fase Compresin, se cesa la refrigeracin
del cilindro y se sigue la compresin rpidamente, de manera que no
se efecte ningn intercambio de calor entre los gases y el cilindro;
en su tercera fase inyeccin del combustible (Combustin), mientras
dura la compresin isotrmica, el cilindro refrigerado (expansin
isotrmica) debe ser recalentado para mantener la temperatura
constante y en la cuarta fase Escape de los gases quemados, sigue
la expansin, pero se detiene el calentamiento del cilindro para que
se realice sin intercambio de calor entre cilindro y masa gaseosa y
as sta puede recuperar el volumen y la presin, que tena al
principio del cicloIgualmente recordemos que la potencia (P) de un
motor es directamente proporcional al par motor (M) del mismo y al
rgimen de revoluciones (w) a que est sometido (P = K. M.w), siendo
K una constante emprica y que, si medimos el par en m x kg y el
rgimen, en r.p.m., el valor de K es de 1/716, si queremos obtener
el valor de la potencia en caballos de vapor (CV).Esta potencia del
motor se mide en el cigeal por medio de unos bancos de prueba,
dotados de un freno mecnico, o elctrico (dinammetro), por lo que
recibe el nombre de potencia al freno.El motor colocado en el banco
puede estarlo con todos los elementos accesorios capaces de
consumir esfuerzo, desmontados (bomba de agua, de combustible,
ventilador, alternador, filtros de aceite y aire, silencioso, etc)
y adems realizarse varias medidas (cada 200 rpm), realizando cada
vez la puesta a punto del mismo, con lo que se consiguen valores
mximos cada vez. Entonces la medida as obtenida se llama potencia
SAE y es preconizada por la industria norteamericana.Si se hace con
todos los accesorios desmontados y sin retocar los ajustes (puesta
a punto) se denomina potencia DIN y es defendida por
Alemania.Existe una forma intermedia (italiana) que realiza la
prueba con los accesorios desmontados, pero realizando los ajustes
citados y se llama potencia CUNA.Se suele usar la potencia DIN, o
en casos de ndole comercial, la SAE por ser alrededor de un 10% a
un 15% mayor y por tanto ms favorable publicitariamente.Tambin es
preciso recordar el concepto de potencia especfica (potencia mxima
que puede suministrar el motor por litro de cilindrada) ya que,
cuando sta se mantiene ms o menos constante en un intervalo amplio
del rgimen, el motor es elstico y se recupera rpidamente sin
necesidad de cambiar de marcha.Recordados estos conceptos
generales, pasemos a estudiar los Ciclos Otto y Diesel, partiendo
de un motor de gasolina de 4 tiempos (4 carreras del pistn por cada
2 vueltas del cigeal), o sea en un ciclo Otto:En el primer tiempo,
en carrera descendente, se produce la admisin de
aire-combustible.En el segundo, en carrera ascendente, se produce
la compresin.En el tercero, en carrera de nuevo descendente, el
encendido y explosin (tiempo de expansin).Finalmente, en el cuarto,
ascendiente de nuevo, el escape de los gases quemados.En un ciclo
Diesel:Corresponde el primer tiempo con una carrera descendente en
la que se produce la admisin de aire puro. El segundo tiempo,
carrera ascendente, con una compresin de este aire. El tercer
tiempo, con otra carrera descendente, con la inyeccin del
combustible, combustin y expansin y finalmente, el cuarto tiempo,
con una carrera ascendente con escape de los gases quemados.De
hecho el ciclo real es sensiblemente distinto del ciclo terico.
El ciclo Diesel, a presin constante consta a su vez de una
primera fase, o compresin adiabtica del aire puro previamente
aspirado; una segunda fase, combustin a presin constante; una
tercera fase, o expansin adiabtica y una cuarta fase, o descenso
brusco de la presin.En la primera fase el aire puro anteriormente
aspirado se comprime y adquiere una temperatura suficiente como
para provocar el autoencendido del combustible inyectado; en la
segunda fase y al principio de la expansin, la combustin se realiza
a presin constante, mientras el volumen aumenta.La dilatacin de los
gases compensa la cada de presin debida a este aumento de volumen;
en la tercera fase la expansin se efecta sin intercambio de calor
con las paredes del cilindro y en la cuarta fase la apertura
instantnea del escape produce un descenso muy rpido de la presin,
mientras el pistn se mantiene en el punto muerto (volumen
constante).
En cuanto a su fabricacin y elementos que los constituyen,
diremos que despus de haber desplazado en un tiempo el motor diesel
al de gasolina, sobre todo en sus aplicaciones de propulsin de
vehculos, usos industriales, navales y agrcolas, por las causas que
ms adelante expondremos, si bien la fabricacin del motor diesel es
ms cara y alguno de sus dispositivos auxiliares (refrigeracin,
filtrado de combustible, etc) son de coste ms elevado que los de
gasolina, hoy da se ha llegado con las grandes producciones en
serie a un menor coste, que los iguala casi a los de gasolina,
mxime con la incorporacin en stos de las nuevas tcnicas de la
inyeccin de gasolina.El bloque motor es similar en ambos tipos de
motores, si bien el dimensionado de los mismos es mayor en el
diesel por trabajar stos bajo cargas mayores. Suelen ser de
fundicin perltica y llevar camisas recambiables (generalmente
hmedas) con una pestaa de tope en su parte superior (en los
Diesel).Los pistones en estos motores desempean mltiples funciones,
por lo que se diferencian de los de gasolina en la forma del fondo
y en la cabeza, que dependen del sistema de inyeccin utilizado; en
el perfil de la falda, actualmente en valo progresivo curvilneo; en
la disposicin de los segmentos (en ocasiones alojados en gargantas
postizas) y en la altura del eje; su espesor en la cabeza es
superior por las presiones y condiciones trmicas a que son
sometidos.Tambin difieren en el rbol de levas en los casos en que
el motor diesel est equipado de inyectores-bomba.La culata suele
diferir bastante en uno y otro caso, ya que los de gasolina suelen
ser de una sola pieza y en los diesel acostumbra a disponerse de
una culata por cada 3 cilindros, o una individual por cada uno de
ellos. La disposicin de los conductos de agua es diferente, pues
los Diesel deben refrigerar no slo las cmaras de turbulencia, sino
los inyectores. Tambin puede serlo la disposicin en la misma de una
parte de la cmara de turbulencia, mecanizada en la misma.Finalmente
el sistema de inyeccin diesel en cualquiera de sus modernos
procedimientos de common-rail, inyectores-bomba, control
electrnico, etc, constituyen un elemento diferenciante respecto a
los de gasolina.En lo tocante a sus aspectos econmico y prctico
vemos que los diesel tienen un mejor rendimiento trmico gracias a
su elevado grado de compresin y a que su combustin se efecta con un
exceso de aire, pudiendo llegar a un 60% frente a un 45% en algunos
de gasolina. Adems el poder calorfico del diesel es superior al de
la gasolina.El consumo especfico del diesel es inferior, lo que
unido al menor precio del gasoil, es un elemento determinante en el
transporte de mercancas; sobre todo al ralent; la relacin de
consumos es de 1 a 4 , lo que lo hace particularmente adecuado para
la distribucin (furgonetas).La duracin de la vida del motor es
asimismo superior en el diesel, que en el de gasolina (hasta 3
veces) y su valor residual es tambin mayor.Otro punto favorable es
la facilidad de puesta en marcha a bajas temperaturas, que los
gases de escape sean menos txicos y que el peligro de incendio sea
menor, pues el gasoil es menos voltil que la gasolina y sus vapores
necesitan temperaturas de 80C para inflamarse, mientras que los de
la gasolina lo hacen a 20C.Sin embargo como negativos diremos que
tanto el motor Diesel como su equipamiento es ms pesado que los
motores de gasolina; es ms caro de construir, como hemos dicho; su
mantenimiento es laborioso.En general y adems, pese a los avances
conseguidos, es ms ruidoso que el de gasolina.
pgina de contenido
EL MOTOR DIESEL
Rudolf Diesel desarroll la idea del motor diesel y obtuvo la
patente alemana en 1892. Su logro era crear un motor con alta
eficiencia. Los motores a gasolina fueron inventados en 1876 y,
especficamente en esa poca, no eran muy eficientes.Las diferencias
principales entre el motor a gasolina y el Diesel eran:Un motor a
gasolina succiona una mezcla de gas y aire, los comprime y enciende
la mezcla con una chispa. Un motor diesel slo succiona aire, lo
comprime y entonces le inyecta combustible al aire comprimido. EL
calor del aire comprimido enciende el combustible espontneamente.Un
motor diesel utiliza mucha ms compresin que un motor a gasolina. Un
motor a gasolina comprime a un porcentaje de 8:1 a 12:1, mientras
un motor diesel comprime a un porcentaje de 14:1 hasta 25:1. La
alta compresin se traduce en mejor eficiencia.Los motores diesel
utilizan inyeccin de combustible directa, en la cual el combustible
diesel es inyectado directamente al cilindro. Los motores a
gasolina generalmente utilizan carburacin en la que el aire y el
combustible son mezclados un tiempo antes de que entre al cilindro,
o inyeccin de combustible de puerto en la que el combustible es
inyectado a la vlvula de succin (fuera del cilindro).La siguiente
animacin muestra el ciclo diesel en accin. Puede compararlo a la
animacin del motor a gasolina para ver las diferencias:Note que el
motor diesel no tiene buja, se toma el aire y lo comprime, y despus
inyecta el combustible directamente en la cmara de combustin
(inyeccin directa). Es el calor del aire comprimido lo que enciende
el combustible en un motor diesel.En esta animacin simplifica, el
aparato verde pegado al lado izquierdo del cilindro es un inyector
de combustible. De cualquier forma, el inyector en un motor diesel
es el componente ms complejo y ha sido objeto de gran
experimentacin -en cualquier motor particular debe ser colocado en
variedad de lugares-. El inyector debe ser capaz de resistir la
temperatura y la presin dentro del cilindro y colocar el
combustible en un fino roco. Mantener el roco circulando en el
cilindro mucho tiempo, es tambin un problema, as que muchos motores
diesel de alta eficiencia utilizan vlvulas de induccin especiales,
cmaras de pre-combustin u otros dispositivos para mezclar el aire
en la cmara de combustin y para que por otra parte mejore el
proceso de encendido y combustin.Una gran diferencia entre un motor
diesel y un motor a gasolina est en el proceso de inyeccin.La
mayora de los motores de autos utilizan inyeccin de puerto o un
carburador en lugar de inyeccin directa. en el motor de un auto,
por consiguiente, todo el combustible es guardado en el cilindro
durante el choque de succin, y se quema todo instantneamente cuando
la buja dispara. Un motor diesel siempre inyecta su combustible
directamente al cilindro, y es inyectado mediante una parte del
choque de poder. Esta tcnica mejora la eficiencia del motor
diesel.La mayora de motores diesel con inyeccin indirecta traen una
buja encandescente de algn tipo que no se muestra en la figura.
Cuando el motor diesel est fro, el proceso de compresin no puede
elevar el aire a una temperatura suficientemente alta para encender
el combustible. La buja encandescente es un alambre calentado
elctricamente (recuerde los cables calientes que hay en una
tostadora) que ayuda a encender el combustible cuando el motor est
fro.COMBUSTIBLE DIESELSi usted ha comparado el combustible diesel y
la gasolina, sabr que son diferentes. Huelen diferente. El
combustible diesel es ms pesado y aceitoso. El combustible diesel
se evapora mucho ms lento que la gasolina -su punto de ebullicin es
ms alto que el del agua-. Usted oir a menudo que al combustible
diesel lo llaman aceite diesel por lo aceitoso.El combustible
diesel se evapora ms lento porque es ms pesado. Contiene ms tomos
de carbn en cadenas ms largas que la gasolina (la gasolina tpica es
C9H20 mientras el diesel es tpicamente C14H30). Toma menos tiempo
refinar para crear el combustible diesel, ya que es generalmente ms
barato que la gasolina.El combustible diesel tiene una densidad de
energa ms alta que la gasolina. En promedio, un galn de combustible
diesel contiene aproximadamente 147x106joules, mientras que un galn
de gasolina contiene 125x106joules. Esto, combinado con la
eficiencia mejorada de los motores diesel, explica porqu los
motores diesel poseen mejor kilometraje que el equivalente en
gasolina.MANTENIMIENTO DE LOS INYECTORES DIESELINTRODUCCINUn
inyector defectuoso puede daar el electrodo de la buja de
incandescencia; por lo tanto si ha habido problemas con los
inyectores en motores de inyeccin indirecta deber comprobarse el
estado de dichas bujas.El estado de los inyectores tiene una
importancia critica para el buen funcionamiento del motor y por
ello es necesario comprobarlos peridicamente. Los sntomas de
suciedad o desgaste de los inyectores son la emisin de humo negro
en el escape, fuerte golpeteo del motor, prdida de potencia,
sobrecalentamiento, fallos de encendido y mayor consumo de
combustible.NOTA: El gasoil es perjudicial para la piel y los ojos.
La exposicin prolongada de la piel a dicho combustible puede
provocar dermatitis. Por ello cuando se manipule algn componente
del sistema de combustible es aconsejable utilizar guantes
protectores o al menos protegerse las manos con una crema
adecuada.DESMONTAJE Y MONTAJE DE LOS INYECTORESComo norma general
deber tenerse en cuenta los siguientes puntos:1. Antes de aflojar
cualquier conexin del sistema de combustible compruebe que est
libre de grasa y suciedad, para evitar la posible contaminacin de
las tuberas de combustible. Se puede utilizar aire comprimido para
eliminar la suciedad de los racores pero nunca despus de haber
abierto cualquier parte del sistema de combustible.2. Primero
afloje los racores de conexin de la tubera de combustible al
inyector y a la bomba de inyeccin. Si las tuberas de combustible se
mantienen unidas por medio de una o varias abrazaderas, retire
stas.3. Desacople las conexiones de retorno del inyector, teniendo
la precaucin de recoger las arandelas de cobre si los racores son
del tipo orientable.4. En los inyectores de sujecin por mordaza o
brida con ms de una tuerca o tornillo de fijacin, afloje estos
elementos graduales y uniformemente para no deformar el inyector y
despus retire las tuercas o tornillos y la mordaza. Si el inyector
est muy apretado en la tapa tendr que utilizar un extractor
adecuado.5. En casi todos los inyectores, la estanqueidad entre
stos y la tapa se consigue por medio de una arandela de cobre. Esta
arandela cierra la parte superior del inyector y en algunos casos
ste asienta sobre una arandela ondulada o cncava situada en la
parte inferior del alojamiento para el inyector, la cual acta como
aislante trmico. Estas arandelas debern renovarse cada vez que se
desmonte el inyector. Suelen ir encajadas con apriete en el
alojamiento del inyector y a menudo hay que utilizar un alambre
doblado para extraerlas. Algunos inyectores van montados con un
casquillo aislante adems de la arandela de estanqueidad y a veces
este casquillo sustituye a la arandela cncava u ondulada. Si el
citado casquillo es de tipo desmontable deber renovarse tambin cada
vez que se desmonte el inyector.6. Tapone el extremo de todas las
tuberas de combustible desconectadas para evitar que entre
suciedad. La presencia de suciedad en el sistema de combustible
puede provocar graves averas en las delicadas superficies internas
de la bomba de inyeccin y los inyectores, mecanizadas con gran
precisin.7. Es indispensable limpiar meticulosamente los
alojamientos de los inyectores antes de volver a montar stos.8.
Cualquier partcula de suciedad que quede en el alojamiento puede
ocasionar fugas de compresin, lo mismo que si se vuelven a utilizar
arandelas de estanqueidad viejas, ya aplastadas, y tales fugas
pueden originar fuertes erosiones en el inyector debido a las altas
temperaturas de los gases de la fuga. Adems los depsitos de
carbonilla formados entre el cuerpo del inyector y las paredes de
la tapa debido a la fuga pueden hacer que el inyector se aga-rrote
en el alojamiento. Si los inyectores son de montaje a rosca y
tienen prescrito un determinado par de apriete, respete ste al
volver a montarlos. Utilice una llave de inyectores o una llave de
vaso de suficiente profundidad para poder utilizar una llave
dinamomtrica.DESARMADO, LIMPIEZA Y ARMADO DE LOS INYECTORESTodos
los inyectores pueden desarmarse ya que el porta inyector y el
cuerpo del inyector van unidos a rosca. Con este fin el inyector
est provisto, en los lugares adecuados, de caras planas o hexgonos
para las correspondientes llaves. La mayora de los inyectores
tienen componentes parecidos, siendo los ms importantes el cuerpo
del inyector, el porta inyector, la tobera, la vlvula de aguja y el
muelle de presin.Los motores de inyeccin indirecta suelen llevar
inyectores Bosch y CAV de montaje a rosca, el muelle de presin que
mantiene apretada la aguja contra su asiento en el inyector se
monta con una precarga conseguida por medio de un suplemento, o de
un tornillo de ajuste. Esta precarga determina la presin de
apertura del inyector y normalmente no es preciso reajustarla. No
obstante si el resultado de la prueba de apertura indica que el
inyector est descalibrado, puede ajustarse el tornillo de precarga
o aadirse un suplemento de distinto espesor para corregir el
defecto.Es esencial limpiar escrupulosamente el inyector antes de
desarmarlo. Para ello lo mejor es utilizar un recipiente limpio con
petrleo y una brocha de cerdas duras. Cualquier mota de polvo o
partcula de suciedad que penetre en el inyector puede ocasionar un
grave desgaste del mismo.Entre las piezas del cuerpo del inyector
suelen ir montadas arandelas de estanqueidad de cobre; estas
arandelas compresibles han de renovarse cada vez que se desarme el
inyector. Para desarmar y armar el inyector lo mejor es sujetarlo
firmemente en un til especial o en una morza de banco, teniendo la
precaucin en este ltimo caso de no apretar el tornillo
excesivamente.NOTA.- Si se desarma ms de un inyector es importante
que no se mezclen los componentes de unos con los de otros ya que
tal intercambio descompensara las tole-rancias de montaje y
perjudicaran el funcionamiento de los inyectores.Los equipos
especiales de limpieza suelen contener un cepillo metlico de latn,
raspadores de toberas y agujas, un surtido de alambres de limpieza
de orificios y de vari-llas para limpieza de canalizaciones, de
varios dimetros, y un porta alambres/portavarillas para usar estos
utensilios con ms facilidad. El latn es el nico metal que puede
utilizarse sin peligro para escarbar en los orificios o raspar los
componentes de los inyectores.Para limpiar las piezas de los
inyectores puede utilizar nafta. Durante la limpieza deber
prestarse especial atencin a la superficie de asiento y a la vlvula
de aguja del inyector que debern secarse perfectamente con un pao
que no desprenda pelusa.Los depsitos de carbonilla del exterior de
la tobera pueden eliminare con un cepillo de latn. Los depsitos de
carbonilla endurecidos pueden rasparse con un trozo de madera dura
o una pletina de latn y, si es necesario, reblandecerse
sumergindolos antes en nafta o gas oil.El vstago de presin de los
inyectores de espiga debe examinarse minuciosamente para ver si
existen depsitos de carbonilla en la zona del escaln, donde varia
el dimetro del vstago. Los orificios y las canalizaciones de
combustible debern limpiarse totalmente de obstrucciones y depsitos
utilizando alambres y varillas de latn de los dimetros
adecuados.NOTA.- Dado que los alambres de limpieza son muy finos y
pueden romperse fcilmente quedando atascados los pequeos trozos de
alambre en los orificios sin posibilidad de extraerlos, se
recomienda dejar que el alambre asome slo lo imprescindible del
portaalambres a fin de que ofrezca la mxima resistencia posible a
la flexin.Una vez limpia todas las piezas debern enjuagarse a fondo
el inyector con disolvente y la superficie del asiento y el cono de
la aguja debern secarse con un pao que no desprenda hilachas. Para
comprobar si la tobera y el cono de la aguja estn perfectamente
limpios puede introducirse la aguja en la tobera y escuchar el
sonido que produce la primera al dejarla caer contra el asiento de
la segunda; deber ser un claro chasquillo metlico. Si no es as, ser
necesario limpiar mejor ambas piezas.NOTA: Si se observa que el
inyector presenta una tonalidad azulada por haberse sobrecalentado
o si el asiento presenta un aspecto mate en vez de brillante, no
intentar esmerilar ambas superficies de contacto para adaptarlas;
en lugar de ello cambiar la tobera y la aguja (s se dispone de
estas piezas) o el inyector completo.Antes de armar el inyector,
sumergir la tobera y la aguja en gasoil limpio para que la aguja se
deslice con facilidad en su gua. Una vez armado el inyector
comprobar su funcionamiento en un banco de pruebas de inyectores
como se indicar en futuras notas.
MOTORESDIESELDEINYECCIONDIRECTALas ltimas versiones de motores
turbodiesel que han llegado al mercado, se caracterizan por equipar
sistemas de alimentacin de inyeccin de combustible directa a alta
presin, que bajo las denominaciones de "Unijet", "Common Rail",
"HDI" y otras segn el productor del vehculo- remiten a una nueva
tecnologa caracterizada por un aumento de la potencia especfica y
el ahorro de combustible, en particular en regmenes de rotacin
altos.La novedad fue concebida dentro del Grupo Fiat, con la
participacin de sus subsidiarias Magneti Marelli, Elasis y el
Centro de Desarrollo Fiat, y posteriormente fue cedido a Robert
Bosch A.G. de Alemania, para su fase final de desarrollo e
industrializacin. PSA Peugeot-Citron, asociada con Mitsubishi,
llevaron adelante un desarrollo paralelo, con similares
resultados.Respecto de los dispositivos de inyeccin tradicionales,
el Unijet (lo llamaremos as para sintetizar) garantiza una mejora
global importante de las prestaciones y un funcionamiento ms
silencioso, que llega hasta 8 decibeles menos, segn el rgimen de
rotacin del motor.En los sistemas usados hasta ahora, con cmara de
precombustin, la alimentacin de los inyectores del gasoil es
accionada por una bomba mecnica (a menudo con control electrnico) y
la presin de inyeccin crece proporcionalmente al aumento del rgimen
de rotacin del motor, lo cual presupone un lmite fsico para
optimizar la combustin, y por ende las prestaciones, el ruido y las
emisiones contaminantes.En cambio, en el sistema Unijet la presin
de inyeccin es independiente de la velocidad de rotacin del motor,
porque la bomba de inyeccin genera presin por acumulacin. De all
deriva la posibilidad de utilizar, por un lado, presiones muy altas
y, por el otro, suministrar cantidades mnimas de combustible, e
incluso de realizar una preinyeccin, o inyeccin piloto.Son dos
caractersticas que conceden grandes ventajas al conductor: una
combustin ms eficiente y por lo tanto mejores prestaciones- y una
reduccin del ruido de combustin.En detalle, el sistema consta de
una pequea bomba sumergida en el depsito que enva el gasoil a la
bomba principal. Esta es una bomba de alta presin, arrastrada por
la cadena de distribucin, que "empuja" constantemente el
combustible. De esta manera en el "rail" o depsito de acumulacin,
siempre hay combustible a presin.Un sensor ubicado en el rail y un
regulador en la bomba, adaptan la presin a la demanda de la
central, generada por la presin sobre el acelerador. De este modo
se puede variar constantemente la presin del gasoil, eligiendo para
cada punto de funcionamiento el valor ideal.Est claro que gestionar
bien la presin en todo el campo de funcionamiento del motor,
significa disponer de ms eficiencia de combustin y por lo tanto
mejores prestaciones y menores consumos.Esto ocurre porque cuanto
ms alta es la presin con la que llega el combustible al inyector,
mejor se pulverizan las gotas de combustible, mezclndose bien con
el aire y quemndose completamente.Pero alta presin, significa
tambin fuerte ruido.Contra esto ltimo, el sistema Unijet acudi a
otro dispositivo: la inyeccin piloto, una operacin que tiene lugar
en aproximadamente 200 microsegundos. Se trata de una solucin que
permite aumentar la temperatura y la presin de la cmara de
combustin cuando el pistn llega al Punto Muerto Superior,
preparando as la cmara para la verdadera combustin.Lo que se
consigue, en realidad, es una curva menos escarpada de
desprendimiento de calor, junto a picos de temperatura y presin ms
bajos, lo que redunda en obtener la misma energa, pero suministrada
en forma ms paulatina, lo que reduce drsticamente el ruido de
funcionamiento.En los nuevos motores turbodiesel, el "common rail"
garantiza mayor eficiencia de combustin y mejores prestaciones,
mientras que la inyeccin piloto permite disfrutar de un
funcionamiento ms silencioso, arranques en fro ms fciles y un nivel
de emisiones ms reducido.LOS INYECTORES DIESELLa misin de los
inyectores es la de realizar la pulverizacin de la pequea cantidad
de combustible y de dirigir el chorro de tal modo que el
combustible sea esparcido homogneamente por toda la cmara de
combustin.Debemos distinguir entre inyector y porta-inyector y
dejar en claro desde ahora que el ltimo aloja al primero; es decir,
el inyector propiamente dicho esta fijado al porta-inyector y es
este el que lo contiene adems de los conductos y racores de llegada
y retorno de combustible.Destaquemos que los inyectores son unos
elementos muy solicitados, lapeados conjuntamente cuerpo y aguja
(fabricados con ajustes muy precisos y hechos expresamente el uno
para el otro), que trabajan a presiones muy elevadas de hasta 2000
aperturas por minuto y a unas temperaturas de entre 500 y 600
C.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOEl combustible suministrado por la
bomba de inyeccin llega a la parte superior del inyector y
desciende por el canal practicado en la tobera o cuerpo del
inyector hasta llegar a una pequea cmara trica situada en la base,
que cierra la aguja del inyector posicionado sobre un asiento cnico
con la ayuda de un resorte, situado en la parte superior de la
aguja, que mantiene el conjunto cerrado.El combustible, sometido a
un presin muy similar a la del tarado del muelle, levanta la aguja
y es inyectado en el interior de la cmara de combustin.Cuando la
presin del combustible desciende, por haberse producido el final de
la inyeccin en la bomba, el resorte devuelve a su posicin a la
aguja sobre el asiento del inyector y cesa la inyeccin.TIPO DE
INYECTORESExiste gran variedad de inyectores, dependiendo estos del
sistema de inyeccin y del tipo de cmara de combustin que utilice
cada motor, aunque todos tienen similar principio de
funcionamiento.Fundamentalmente existen dos tipos:-Inyectores de
orificios, generalmente utilizados en motores de inyeccin
directa.-Inyectores de espiga o de tetn (que pueden ser cilndricos
o cnicos) para motores de inyeccin indirecta. Dentro de este tipo,
existe una variante, que se denomina inyectores de estrangulacin,
con los que se consigue una inyeccin inicial muy pequea y muy
pulverizada y que en su apertura total consigue efectos similares a
los inyectores de tetn cnico.
LA PRESION DE ACEITE EN LOS MOTORES DIESELLa lubricacin consiste
bsicamente en mantener separadas las superficies metlicas en
movimiento. Esto se logra mediante el efecto HIDRODINAMICO. Bajo
estas condiciones, se forma una cua de aceite, la cual fluye en la
misma direccin de la superficie en movimiento. En otras palabras,
se produce tambin un efecto de BOMBEO del lubricante, lo que obliga
a reponer el aceite desplazado para mantener las condiciones
hidrodinmicas.La reposicin del aceite lubricante se efecta por
medio de la bomba de aceite, la cual dirige al aceite, hacia todas
las partes a lubricar, impulsando varios litros de aceite por
minuto a una presin controlada.La presion de aceite es el parmetro
ms importante que afecta al circuito de lubricacin, en motores de
lubricacin forzada. En la prctica en todos los motores de combustin
interna de 2 y 4 tiempos, el lubricante es obligado a circular por
diversos conductos al interior del motor, debido a la presin
generada por la bomba de aceite. La presin mxima en el circuito
depender de la vlvula limitadora de presin, y la presin mnima del
ralent del motor.Un factor decisivo es la viscosidad del
lubricante, un aceite de alta viscosidad ( o a bajas temperaturas )
mantendr una presin elevada, como en caso contrario un aceite de
viscosidad baja ( o de altas temperaturas ) mantendr una presin
dbil.Por este motivo los indicadores de presiones de aceite en los
motores, nos dan una orientacin sobre las condiciones de lubricacin
al rgimen normal de funcionamiento.INDICADOR DE PRESIN
Este instrumento indica la presin existente en el sistema, si la
lectura es notablemente inferior puede ser seal de desgaste de los
cojinetes de bancada o en los de biela; este desgaste produce un
aumento en las tolerancias de los componentes internos y en
consecuencia una cada en la presin.El funcionamiento del indicador
de presin consta en su interior de un tubo metlico flexible unido
al sistema de lubricacin. Al aumentar la presin, el tubo tiende a
desenrollarse. Al hacerlo la aguja se desplaza a lo largo de la
escala del indicador.Sin embargo, los usuarios notan un cambio en
la presin de aceite de sus motores diesel cuando cambian un aceite
monogrado a un multigrado. Efectivamente la presin del aceite en un
multigrado es ms baja y el usuario puede interpretar la cada de la
presin como un problema en su motor o tiende a confundir y poner en
duda su calidad como multigrado.La presin alta puede necesariamente
no ser buena, ya que se puede deber a un aceite demasiado viscoso,
que est tapado un conducto, o que sencillamente el ralent del motor
es demasiado alto.Sin embargo la presin baja en un motor no
necesariamente puede ser mala, ya que podra ser ventajosa para un
motor diesel que opere en condiciones normales.La presin de
operacin normal de un motor diesel debe ser establecida por su
fabricante.LA PRESIN DE ACEITE ES CAUSADA POR LA RESISTENCIA DEL
ACEITE AL FLUJO.La presin estable, ni alta ni baja, es la clave
para un funcionamiento seguro del motor.En condiciones ideales, la
presin del aceite debe ser estable, por lo tanto, cualquier alza u
disminucin de la presin debe investigarse.Cuando el motor est fro,
el aceite se encuentra en el crter por lo que la presin es cero,
por ello es conveniente verificar su operacin una vez puesto en
marcha. El aceite fro tiene una resistencia natural alta al flujo,
por consiguiente su presin ser alta al momento del arranque.Cuando
el aceite comienza a circular y va tomando temperatura, su
viscosidad disminuye hasta llegar a un nivel de presin estable.
Solamente en ese momento el motor est siendo lubricado debidamente.
Hasta que la presin del aceite se estabiliza, los porcentajes de
desgaste son altos debido a la alimentacin insuficiente del aceite
a las superficies adosadas. Por lo tanto, un buen aceite llega a
una presin estable rpidamente.Es por esta razn que el usuario debe
preocuparse tanto de la presin alta como la baja. Una presin alta
hace trabajar doblemente a la bomba de aceite, lo que resta
potencia y prdida en el rendimiento del motor. ( una presin alta no
significa una buena circulacin del aceite ).As tambin una presin
baja quiere decir que el aceite lubricante est circulando
vigorosamente por todas las partes donde el motor lo requiera, para
evitar desgastes futuros.Tambin puede suceder que por efecto de
diluciones por combustible la viscosidad del aceite se vea afectada
teniendo como consecuencia una cada en la presin de aceite.Una
buena lubricacin se consigue con una presin adecuada, lo cual
asegura un flujo de aceite suficiente como para mantener lubricado,
refrigerado y limpio el sistema de lubricacin.por lo tanto no debe
engaarse con las indicaciones de presion de aceite en sus motores.
no siempre una alta presion significa un alto caudal de aceitea
mayor caudal de aceite - mayor lubricacion , refrigeracion,
limpieza - mayor vida util del equipoPresin Baja del Aceite --
Causas y SolucinCausa posible o SntomaConsecuencia, avera o
defectoSolucin
Testigo presin de aceite no se apagaFalta de AceiteApague el
motor y compruebe el nivel de aceite
Bajo nivel de AceitePosible falla del motorLlenar de aceite a
nivel y buscar posibles fugas
Testigo presin de aceite se enciende al tomar una curvaBajo
nivel del aceite en el crter del motorRellene hasta nivel
adecuado
Viscosidad del aceite reducida por dilucinMayor consumo de
aceite y desgaste del motorCambiar el aceite; si el problema
persiste, buscar fugas en el sistema
Cambio de aceiteNingunaNinguna - el aumento y/o disminucin de la
presin de debe a otros factores
Presin alta de Aceite -- Causas y SolucinCausa posible o
SntomaConsecuencia, avera o defectoSolucin
La presin del aceite permanece alta despus de la partida en
froPosible falla grave del motorFalla potencial del motorApagar el
motor; cambiar el aceite motor por uno que tenga mejores
propiedades a baja temperatura
Aceite demasiado viscoso por causa del holln, y/o oxidacinFalla
potencial del motorCambiar el aceite y el filtro; revisar los
inyectores; evitar el funcionamiento excesivo en ralent
Viscosidad del aceite demasiado altaDuracin reducida del
motorConsultar manual del operador o su proveedor de lubricantes
para el grado de viscosidad correcto
Aceite demasiado frofalla potencial del motorRevisar termostato
del motor; comprobar que la viscosidad del aceite sea el
adecuado
Vlvula de derivacin deja circular el aceite sin pasar por el
filtroReducida vida del motorInvestigar su posible obstruccin
Obstruccin de la succin de la bombaElementos extraos; vida
reducida del motorParar el motor, investigar causa
Introduccin a Motores DieselContenido[ocultar] 11.1 Definicion
de un Motor Diesel 2Tipos 31.2 Importancia de los Motores de
Combustin Interna 41.3 Empleo de los motores Diesel 51.4 Ventajas
de los motores Diesel 61.5 Tendencia del desarrollo1.1 Definicion
de un Motor Diesel[editar]El motor de combustin interna es una
mquina trmica en la cual se obtiene trabajo mediante la combustin
de una determinada cantidad de combustible en el interior de sus
cilindros. Un motor diesel es una mquina de combustin interna que
usa combustible inyectado de forma pulverizada dentro de los
cilindros, los cuales contienen aire comprimido a una presin y
temperatura relativamente altas. La temperatura del aire debe ser
lo suficientemente alta como para permitir la ignicin de las
particulas del combustible inyectado. Ningn otro medio es empleado
para producir la ignicin. Debido al mtodo de ignicin usado, los
motores diesel son a menudo llamados motores de ignicin por
compresin. Esto los diferencia de los dems motores de combustin
interna llamados motores de ignicin por chispa. Estos ultimos
motores emplean la gasolina como combustible y la mezcla de aire y
gasolina entra en ignicin mediante el uso de la chispa
elctrica.Tipos[editar]Dependiendo deltamao del buquey tipo de
motores diesel de accionamiento de diferentes tipos se utilizan,
estn generalmente equipados con un turbocompresor. Para medianas y
grandesbuques de carga, tales
comopetroleros,granelerosyportacontenedoresvenir corredores lentos
utilizados. El rango de velocidad de estos motores es de entre 60 y
250 revoluciones por minuto. Trabajan enoperacin de dos tiemposcon
una comparativamente baja compresin, son reversibles y actan
directamente sobre la hlice. Por lo que no es necesario un
engranaje de reduccin de velocidad. Hay versiones de 4 a 14
cilindros de hasta 100 MW. Las oscilaciones a bajas velocidades son
menores que en los otros tipos. Velocidad media, motores disel de
cuatro tiempos con un rango de velocidad de hasta 1200 revoluciones
por minuto son principalmente de pequeas y medianas dimensiones,
empleados los buques de carga,buques de pasajey enbuques de guerra.
Dependiendo del tamao de la serie o comomotor en Vque tiene hasta
20 cilindros. La perforacin de hasta 640 mm velocidad de pistn, a
11 m/s, y una potencia de 100 a 2150 kW. Estos motores requieren
unengranaje reductoro generadores de accionamiento para la
propulsin diesel-elctrico de los cruceros comopropulsores
azimutales, a menudo en combinacin conhlices de paso variableo
depropulsin de chorro de agua. Otro uso importante de los motores
diesel turboalimentados este tipo es la produccin de electricidad a
bordo. La llamada unidadgeneradordisel auxiliar que gira a una
velocidad nica constante. (Ejemplo: 1800 rpm de velocidad del motor
de generadores de cuatro polos para producir corriente alterna de
60 ciclos). Alta velocidad de hasta 2000 rpm se pueden dar en la
navegacin interior y en los nutica deportiva y de recreo.1.2
Importancia de los Motores de Combustin Interna[editar]La
importancia de los motores de combustin interna puede observarse
facilmente ya que debido a estos, se obtiene el funcionamiento de
buques de carga, granel, combate etc. Las marinas suelen emplear
poco los motores a gasolina excepto en los aviones y botes pequeos.
En cuanto a los motores Diesel su aplicacin en los buques es
enorme.1.3 Empleo de los motores Diesel[editar]En las marinas, los
motores Diesel fueron empleados en submarinos y torpederas. Los
motores diesel estn siendo usados para impulsar remolcadores de 400
hp a 3000 hp, lanchas de desembarco de 175 a 2000 hp,
caza-submarinos de 800 a 1800 hp, lanchas de patrullaje y
barreminas de 3000 hp, submarinos de 600 hp etc.Adems los motores
diesel son usados como fuente primaria en acorazados, destructores
y portaaviones.
1.4 Ventajas de los motores Diesel[editar] Alta potencia por
libra de peso en la instalacin, especialmente con motores de alta
velocodad. Gran seguridad de operacin Bajo consumo por hp-hora, lo
que significa un aumento en la autonoma de los buques con estos
motores Reduccin en el peligro de incendio comparado con los
motores a gasolina Rapidez en su operacin Facilidad para el
almacenamiento del combustible.1.5 Tendencia del
desarrollo[editar]Los primeros motores diesel fueron de baja
velocidad y muy pesados. los primeros pasos de perfeccionamiento
fueron Incrementar la potencia de un dimetro y carrera dados, para
aumentar la velocidad de operacn, obteniendo as un mayor numero de
carreras de trabajo por minuto. Aumentar la presin del gas mediante
el mejoramiento de la combustin para obtener un empleo mas
eficiente del aire en el interior de los cilindros. El paso
siguiente fue reducir el peso de los motores por medio del uso
cuidadoso de los materiales. evitando pesos innesesarios donde
fuera posible.Se usa materiales de altogrado de resistencia para un
peso dado en las partes mviles como en las fijas, tales como
aleaciones resistentes en vez de hierro fundido para las vlvulas de
escape, aleaciones de aluminio en vez de hierro fundido para los
pistones, aleaciones de acero de alta resistenciapara las bielas y
cigueales, hierro fundido niquelado para las camisas etc.Especial
atencin se ha puesto para aliviar las partes de movimiento
alternativo con el objeto de eliminar las tan indeseables fuerzas
de inercia con lo cual se ha logrado aumentar gradualmente la
velocidad. Otro paso fue logrado acortando los motores mediante la
disposicin de los cilindros en V etc.El ultimo paso fue la
sobrealimentacin con lo cual se aumenta la cantidad de aire de
admisin. Lograndose con esto un incremento en la cantidad de
combustible quemado en el motor cuyo resultado es el aumento de la
presin y por consiguiente la potencia desarrollada.
- Potencia2.1- GeneralidadesLa potencia (P) desarrollada por el
par motor (T) viene dada por la siguiente expresin:P = T Siendo ()
la velocidad angular de giro (rad/s) del eje de transmisin o eje
del cigeal.La potencia del motor se mide, segn el Sistema
Internacional de Unidades, en watios (W).En ocasiones es
interesante conocer la potencia en funcin de las revoluciones por
minutos (r.p.m.) a la que gira el motor en vez de la velocidad
angular. En efecto, si (n) son las revoluciones por minuto a la que
gira el motor, entonces la potencia (P) se expresa como sigue,T
n
P = T =
60 / 2
que aproximadamente resulta,T n
P =
9,55
donde,P, es la potencia motor, enW;T, es el par motor, enNm;n,
son las revoluciones por minuto de giro del motor (r.p.m.)Pero
tambin resulta til conocer la potencia expresada en otras unidades
de uso muy comn, como son:HPyCV.- HP (Horse Power):o caballo de
potencia, es la unidad de medida de la potencia empleada en el
sistema anglosajn de unidades, y se define como la potencia
necesaria para levantar a la velocidad de 1 pie/minuto un peso de
32572 libras.Sus equivalencias con otros sistemas son las
siguientes: 1 HP = 745,69987 W 1 HP = 1,0139 CVPor lo que la
anterior expresin de la potencia (P) en funcin del par y las
revoluciones del motor podra expresarse de la siguiente manera:T
n
PHP=
7120,91
donde,PHP, es la potencia motor, expresada enHP;T, es el par
motor, enNm;n, son las revoluciones por minuto de giro del motor
(r.p.m.)- CV (Caballo de Vapor):Unidad de medida que emplea
unidades del sistema internacional, y se define como la potencia
necesaria para levantar un peso de 75 Kgf. en un segundo, a un
metro de altura.Y sus equivalencias con otros sistemas son las
siguientes: 1 CV = 735,49875 W 1 CV = 0,9863 HPY la potencia (P) en
funcin del par y las revoluciones del motor quedara de la siguiente
manera:T n
PCV=
7023,50
donde,PCV, es la potencia motor, expresada enCV;T, es el par
motor, enNm;n, son las revoluciones por minuto de giro del motor
(r.p.m.)Por ltimo, y en el caso que el par motor (T) estuviera
expresado enkgfm, entonces la expresin anterior que proporciona la
potencia del motor (P) se expresara como:T n
PCV=
716,2
donde,PCV, es la potencia motor, expresada enCV;T, es el par
motor, pero esta vez expresado enkgfm;n, son las revoluciones por
minuto de giro del motor (r.p.m.)Por otro lado, lafuerza motriz
(F)transmitida por el neumtico al suelo, en funcin de la potencia
del motor (P) y la velocidad de marcha del vehculo (V), se puede
expresar como:75 t P
F =
V
donde,Pes la potencia motor, enCV;Ves la velocidad de marcha del
vehculo, enm/s;tes el rendimiento total de la cadena cinemtica de
transmisin, expresado en tanto por uno;Fes la fuerza motriz
transmitida por el neumtico al suelo, enkgf.El rendimiento total de
la cadena de transmisin (t) se obtendr a partir de los rendimientos
de cada uno de los elementos y rganos que constituyen el sistema de
transmisin, desde el eje de salida del motor hasta el palier de la
rueda (embrague, caja de cambios, ejes de transmisin, grupo
cnico-diferencial o mecanismo reductor del eje motriz), es decir:t=
1 2 ... nEn la mayora de los vehculos que dispongan de un sistema
de transmisin clsica, este rendimiento total (t) de la cadena de
transmisin estar comprendido entre un 80 y un 90%.2.2- Curva de
potenciaEn la siguiente grfica se representa de nuevo la curva
conjunta de potencia (P) y par motor (T), en funcin de la velocidad
de giro (n) en r.p.m. para un motor tipo.
Figura 3. Curva de potencia y par motorComo se puede observar de
la anterior figura, la potencia que puede ofrecer un motor de
combustin interna tipo aumenta conforme sube de rgimen de giro,
hasta un mximo (representado porP3) que se alcanza cuando gira
an3(r.p.m.).En estas condiciones, aunque se acelere ms la velocidad
del motor, ste no es capaz de entregar ms potencia dado que la
curva entra en su tramo descendente. El lmite mximo de revoluciones
a la que puede girar el motor lo marcan4, establecido por las
propias limitaciones de los elementos mecnicos que lo
constituyen.Qu Opinas de esta Web?Enva tus comentarios y
sugerencias.
.Lo primero que se puede comprobar es que la mxima potencia no
corresponde con el rgimen del mximo par motor (punto de
revolucionesn1). En la mayora de los casos, el punto de par mximo
se encuentra en torno al 70% del rgimen nominal, es decir, de aquel
al que se produce la mxima potencia.Esto es as porque segn se vio
en al apartado 2.1 anterior, la potencia es el producto del par
motor por el nmero de vueltas, y aunque se alcance el punto donde
se comienza ligeramente a disminuir el par que ofrece el motor,
este efecto se compensa por el aumento, que proporcionalmente es
mayor, del rgimen de giro del motor, y por ello su producto, que
proporciona la potencia, sigue aumentando.En otro orden de cosas,
el rango de velocidades que produce un funcionamiento estable del
motor, segn la grfica de la figura 3 anterior, sera el comprendido
entre el rgimen de velocidadesn1yn2, valores que por otro lado no
se corresponde con el punto de mxima potencia.En efecto, si el
motor se encuentra funcionando a un rgimen de velocidades
entren1yn2, cualquier situacin cambiante que se produzca durante la
conduccin y que suponga un aumento del par resistente, por ejemplo
al subir una carretera en pendiente, el motor se adapta
automticamente disminuyendo su rgimen de giro porque esto supone
que aumentar el par motor. Y anlogamente, si de nuevo baja el
momento resistente, por ejemplo al volver a un tramo sin pendiente
en la carretera, las necesidades del par motor son menores que se
consigue automticamente aumentando la velocidad del motor.En los
motores diesel la curva de par es prcticamente horizontal para un
amplio rango de revoluciones del motor, como ya se vio en el
apartado anterior, mientras que la curva de potencia se aproxima a
una recta que pasa por el origen, como se comprueba en la figura 4
adjunta.
Figura 4. Curva de par y potencia en un motor dieselEl disponer
en los motores diesel de una curva de potencia tan pronunciada y
ascendente, indica que en este tipo de motores a ms revoluciones se
obtiene mayor potencia. Este hecho unido a que el par permanece
prcticamente constante, cualquier disminucin en el par resistente
con la que se encuentre el vehculo, por ejemplo, en una carretera
llana o ligeramente descendente, ocasionara un aumento brusco de
las revoluciones del motor.Por ello, y para evitar que el motor se
embale se incluye en los motores diesel un elemento regulador que a
partir de cierta velocidad de giro reduce la cantidad de
combustible inyectado, reduciendo de este modo el par y la potencia
que ofrece el motor (situacin indicada con los puntosP3yT3, de la
figura 4). De este modo a la mxima velocidad de funcionamiento slo
podr funcionar el motor en vaco, evitando as que el motor se
revolucione de manera descontrolada.