Motores De Combustion Interna 04 Componentes

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que el par motor. El volante (Figura 4.3), es una rueda de hierro fundido construi

des, que unida rígidamente al motor, gira concéntricamente con él, manteniendo la

ites. Consta de un núcleo o parte interior, que se fija al eje cigüeñal y de una grue

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Índice Instrucciones de uso Introducción Objetivos  Partes fundamentales de un motor I  Partes fundamentales de un motor II  Elementos de un motor I  Elementos de un motor II  El cigüeñal I  El cigüeñal II  El árbol de levas  La biela I  La biela II  La biela III  La biela IV  El bulón  Camisas secas y camisas húmedas  La culata I

▓ Índice

 La culata II  La culata III  Bloque motor y cojinete  El pistón I  El pistón II  El pistón con camisa  Segmentos de compresión  Segmentos de estanqueidad  Segmentos rascadores  El volante de inercia I  El volante de inercia II  El volante de inercia III  El volante de inercia IV  El volante de inercia V  El volante de inercia VI Ejercicios de repaso Mapa de la presentación Referencias bibliográficas Ayuda a la navegación  Mapa

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Instrucciones de uso (1 de 2) Bienvenido a esta presentación que te guiará por los contenidos de la sesión.

Si quieres preparar o repasar la lección, lee atentamente estas instrucciones. Por el contrario, tanto si ya estás familiarizado con el manejo de los planes de lección como si eres el profesor que va a impartir la lección, puedes

saltarte

las

instrucciones

de

uso

e

iniciar la presentación.

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Instrucciones de uso (2 de 2) Para sacar el máximo provecho a esta presentación, lee el contenido de cada diapositiva y consulta las referencias bibliográficas. Consulta las definiciones de las palabras clave en el glosario de términos. Finalmente, realiza los ejercicios para comprobar el nivel de asimilación de la lección. Repasa aquellos puntos correspondientes a las respuestas erróneas. Ahora haz clic o pulsa espacio para avanzar.

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Introducción

Para poder comprender el funcionamiento global de un motor es necesario conocer la misión, geometría y ubicación de cada uno de los elementos que lo componen. En esta presentación vamos a estudiar las piezas fundamentales que forman parte de un motor.

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Objetivos

El objetivo que se pretende alcanzar en esta presentación es conocer la geometría, ubicación, función y comportamiento de las piezas fundamentales de un motor.

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Partes fundamentales de un motor II En el mecanismo de manivela se incluye una pieza llamada biela que enlaza con el pistón. Los mecanismos de manivela son dispositivos cuya misión es convertir el movimiento alternativo del pistón, producido por la expansión de los gases, en movimiento giratorio de la manivela conectada al eje o cigüeñal.

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Partes fundamentales de un motor I Todos los motores Diesel deben constar de algunas partes comunes con el fin de que puedan realizar los procesos de comprimir el aire e inyectar el combustible en el seno del aire. Deben tener camisas por las que se deslizan pistones alternativamente. El pistón está unido a un sistema que controla su movimiento llamado manivela.

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Elementos de un motor I  Pistón. Tiene dos funciones: comprimir el aire y recibir el impulso de los gases durante la combustión y expansión.  Culata. Sirve para tapar el extremo superior de los cilindros formando un espacio cerrado en el que se comprime el aire y donde quedan confinados los gases.  Válvulas o lumbreras. Permiten la entrada de aire nuevo en los cilindros y la salida de los gases quemados.  Biela. Transmite la fuerza desde cada pistón a la manivela correspondiente.  Cigüeñal y cojinetes. Estos últimos sirven como soporte del cigüeñal permitiéndole girar. ▓ Índice

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Elementos de un motor II  Bloque y bancada. Es la estructura portante de cilindros, cigüeñal y cojinetes, manteniéndolas firmemente conectadas entre sí.  Bomba de inyección. Distribuye a gran presión el combustible a los inyectores.  Árbol de levas. Es accionado por el cigüeñal y a su vez acciona la bomba de inyección y también abre las válvulas a través de los empujadores y los balancines.  Regulador. Su función es regular la cantidad de combustible suministrado en cada carrera controlando así el régimen del motor.

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El cigüeñal I  El cigüeñal está constituido por una serie de apoyos llamados muñequillas. Hay dos clases: de cojinete principal y de biela. Los de biela suelen conocerse como cuellos (de biela). Las muñequillas principales están todas situadas en la misma línea, mientras que los cuellos están descentrados respecto a las muñequillas principales y están conectados a los brazos de manivela.  Se observa también en la figura el conducto de engrase que lleva el lubricante desde la muñequilla principal hasta el cuello de biela. ▓ Índice

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El cigüeñal II  La fuerza más importante que debe resistir un cigüeñal es el efecto de flexión que produce el empuje de la biela cuando el pistón está en el PMS. En ese momento la presión de los gases actúa directamente sobre la muñequilla de la biela y tiende a hacer flexionar al cigüeñal entre los dos apoyos contiguos. Además, el cigüeñal debe soportar las fuerzas de torsión generadas por el movimiento de la biela.  Los cigüeñales almacenados deben apoyarse sobre uno de sus extremos o colgarse de un extremo, nunca deben descansar horizontalmente al objeto de evitar que se deformen, ya que no recuperan su forma primitiva. ▓ Índice

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El árbol de levas

El árbol de levas es una barra larga y delgada dotada de un cierto número de resaltos cuidadosamente conformados que reciben el nombre de levas. El árbol de levas está enlazado con el cigüeñal mediante engranajes, correas o cadenas de transmisión y gira a mitad de la velocidad que éste (en motores de 4T). Cuando gira, las levas actúan sobre la parte inferior de los empujadores y éstos alzan las válvulas. ▓ Índice

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La biela I  La biela es una barra robusta dotada de cojinetes en ambos extremos.  Transmite el empuje del pistón al cigüeñal.  No ha de ser excesivamente pesada para no aumentar las fuerzas de inercia.  En motores grandes, el extremo correspondiente el cigüeñal (cabeza) suele ser un cojinete separado atornillado a una base existente en la biela.  En motores pequeños, la mitad superior del cojinete forma parte de la biela. ▓ Índice

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La biela II  En la biela, el cojinete del bulón es un casquillo circular, pero el cojinete de cabeza de biela consta de dos semicasquillos. Este sistema de construcción permite el montaje y su desmontaje del cuello del cigüeñal.  La superficie interna de los casquillos es de metal antifricción. ▓ Índice

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La biela III Para reducir el tamaño del cojinete de cabeza de biela se emplean:  Cuatro pernos de biela de menor diámetro en lugar de dos de mayor diámetro.  Espárragos en vez de pernos.  Cabeza de biela partida oblicuamente.  Cabeza articulada.

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La biela IV  Las tapas de biela son fijadas por pernos de dilatación y tuercas. Por entalladuras en las cabezas de perno se impide que giren al apretar las tuercas.  Los pernos de biela suelen construirse de acero aleado y están tratados térmicamente.  Para conseguir la máxima resistencia y un apriete seguro se emplean roscas finas de paso reducido. ▓ Índice

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El bulón  El bulón es la pieza a través de la cual la biela se articula al pistón.  Montajes de bulón:  En A, el bulón está en ajuste forzado sobre el pistón, y el cojinete está en la biela.  En B, el bulón está en ajuste forzado sobre la biela, y el cojinete está en el pistón.  En C, el bulón está totalmente flotante y hay cojinete en el pistón y en la biela. Es el más utilizado.

 Como cojinete del bulón se emplea un casquillo liso que se lubrica a través de un orificio largo taladrado en la biela. ▓ Índice

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Camisas secas y camisas húmedas 2 1

3

1. El cilindro de la primera figura, corresponde a una de las llamadas camisas húmedas, debido a que su superficie exterior está en contacto con el agua de refrigeración. 2. El cilindro de la segunda figura, corresponde a una de las llamadas camisas secas, debido a que su superficie exterior no está en contacto con el agua de refrigeración, sino que está metal con metal con su alojamiento, el cual contiene las camisas de agua. 3. La última figura, corresponde a una camisa húmeda convencional, y en ella se aprecian la tres acanaladuras en las que se ajustan las juntas tóricas que permiten la dilatación de la camisa evitando fugas de agua o lubricante. ▓ Índice

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La culata I 1. Culata. 2. Porta inyector. 3. Tobera de inyección. 4. Pistón. 5. Cámara de combustión.

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La culata II  Al objeto de soportar las presiones de explosión y el calor de la combustión, las culatas deben ser muy resistentes y estar muy bien refrigeradas.  En la figura se representa el conjunto de un porta inyector con su inyector montado en la culata y en ella se ve que las porciones críticas del inyector están refrigeradas por los grandes pasos de agua existentes en la culata.  Los motores grandes utilizan culatas individuales para cada cilindro, mientras que los pequeños se agrupan varios cilindros en una sola culata. ▓ Índice

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La culata III 1

2

3

 En la primera figura puede verse una culata vista desde arriba; además, aparecen también las colas y los resortes de la válvulas.  En la segunda figura, aparece una vista de la parte inferior de la misma culata en la que se aprecian las cabezas de las válvulas en sus asientos.  La tercera figura corresponde a un motor de árbol de levas en la culata y en ella se ve una leva en posición de funcionamiento. ▓ Índice

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Bloque motor y cojinete  En la figura superior se observa un bloque con una camisa de cilindros parcialmente desmontada y los demás en sus posiciones respectivas.  Los espárragos que se ven en la cara superior del bloque sirven para fijar la culata al bloque.  La siguiente figura ilustra una pareja de semicasquillos de cojinete principal, sobre cuya superficie interior se apoya el cigüeñal cuando gira por lo que se construyen de metal antifricción. Se asientan en los alojamientos existentes en las paredes transversales y son desmontables para que puedan ser sustituidos cuando se desgasten. ▓ Índice

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El pistón I  Cada pistón con sus segmentos efectúa la estanqueidad entre la cámara de combustión y el carter del motor, y transmite a la biela la fuerza desarrollada por la presión de los gases de la combustión.  Absorbe calor, que debe ser evacuado.  Produce fuerzas de inercia debido al constante cambio de sentido de sus movimientos.

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El pistón II  En los pistones no refrigerados, el calor atraviesa sus paredes laterales, pasa a las paredes del cilindro a través de los segmentos y por último a las camisas de agua.  La parte superior del pistón se llama corona y la parte inferior falda.  La corona suele ser gruesa para que no se deforme y proporcione buena transmisión del calor.

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El pistón con camisa  Vista en corte de un pistón y biela en su posición en el interior de una camisa.  Los dos aros superiores son los segmentos de compresión, cuya misión es retener la presión de los gases. El aro inferior es el segmento de engrase, cuyo objeto es crear una película de aceite y eliminar el exceso de lubricante de la pared del cilindro.  El chorro vertical de lubricante sirve para refrigerar la corona del pistón que además lubrifica el cojinete del bulón.

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Segmentos de compresión  Los segmentos son anillos circulares que se adaptan a escotaduras que circundan la parte superior (corona) e inferior (falda) del pistón.  La misión de los segmentos de compresión son:  Cerrar herméticamente el espacio entre pistón y cilindro.  Transmitir el calor desde el pistón a la camisa de agua.

 Las uniones son en ángulo, a tope y de solapo.  Su hermeticidad se mejora por la presión de los gases que aprieta los segmentos contra la pared del cilindro. ▓ Índice

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Segmentos de estanqueidad

 El intersticio que se forma en la unión de los segmentos, se agranda a medida que el frente del segmento se desgasta, o se desgasta el cilindro. Para evitar esto, se emplean segmentos de estanqueidad especiales. En estos segmentos el corte permanece cerrado aún cuando el segmento se mueva por el interior del cilindro agrandado.  Cierre de la unión de un segmento machihembrado:  En A, sección hembra que cierra el frente y la ranura.  En B, ambas secciones se solapan, cierran el frente y la ranura.  En C, sección macho que cierra el frente y la ranura. ▓ Índice

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Segmentos rascadores

 Los segmentos rascadores están situados en la falda debajo de los segmentos de compresión y están diseñados para que separen, rascando durante la carrera descendente, la mayoría del lubricante. Su objeto es impedir que el exceso de lubricante pase a la cámara de combustión. Además deben permitir paso suficiente de lubricante hacia la parte superior de la camisa durante la carrera ascendente.  El lubricante rascado debe eliminarse y para ello este tipo de segmento tiene unas ranuras de ventilación, las cuales dejan pasar el aceite hacia el fondo de la ranura del pistón desde donde cae al cárter del cigüeñal. ▓ Índice

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El volante de inercia I  Es un disco de gran peso unido rígidamente al cigüeñal cuya función es mantener la suavidad de giro del motor entre una carrera de combustión y la siguiente.  Es únicamente durante la carrera de combustión cuando el pistón entrega energía mecánica al cigüeñal; durante las otras carreras, es el cigüeñal quien devuelve energía al pistón para que aspire aire, lo comprima y expulse los gases al exterior. ▓ Índice

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El volante de inercia II 1. Amortiguador de vibraciones completo. 2. Arrastrador (parte interior). 3. Corona o masa centrífuga (parte exterior). 4. Manguito elástico. 5. Bulón limitador de desplazamiento. 6. Suplemento. 7. Disco lateral, enterizo. 8. Disco lateral, bipartido. 9. Tornillo. 10. Arandela dentada. ▓ Índice

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El volante de inercia III  Con su parte interior, el amortiguador de vibraciones está montado a presión en el lado GKS del cigüeñal.  Se encarga de amortiguar las vibraciones torsionales.  La masa centrífuga está unida a su parte interior por manguitos elásticos. Estos manguitos constan de varios manguitos de acero cortados axialmente e intercalados. Los bulones limitadores de desplazamiento impiden que el paquete de resortes gire, limitando el desplazamiento y los esfuerzos de las hojas de ballesta. ▓ Índice

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El volante de inercia IV

1. Bulón limitador de desplazamiento. 2. Ballestas de acero.

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El volante de inercia V  Puesto que la parte interior del amortiguador de vibraciones está unida de forma rígida al cigüeñal del motor, tiene que seguir el movimiento giratorio del cigüeñal. La parte exterior está unida a la interior por manguitos elásticos y normalmente es arrastrada sincrónicamente.  El cigüeñal realiza con la parte interior del amortiguador vibraciones torsionales dentro de una resonancia. Puesto que la parte exterior tiene la tendencia de ir girando uniformemente, amortigua por medio de los manguitos elásticos los movimientos vibratorios de la parte interior y por tanto los del cigüeñal. ▓ Índice

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El volante de inercia VI  Por el aceite motor que es conducido a las cámaras de los manguitos elásticos se impide el rozamiento de las hojas de ballesta y con ello, en lo posible, el desgaste. Al mismo tiempo, y debido al trabajo de los manguitos elásticos, el desplazamiento de aceite produce una transformación de la energía vibratoria en calor, es decir, una amortiguación, o sea, el rozamiento propiamente dicho sólo tiene lugar, en pequeña parte, directamente entre las hojas de ballesta. Se produce sobre todo en el mismo aceite lubricante. Por una alimentación de aceite continua desde el cigüeñal se impide que el calentamiento sea excesivo. ▓ Índice

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Ejercicio de repaso (1 de 9) ¿Qué nombre corresponde a la pieza señalada en la figura? (haz clic en la respuesta correcta)

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a)

Culata.

b)

Biela.

c)

Bancada.

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Feedback No es correcto. El elemento señalado es el que transmite la

fuerza

desde

cada

pistón

a

la

manivela

correspondiente.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. Es importante distinguir los conceptos: a) Biela. Transmite la fuerza desde cada pistón a la manivela correspondiente. b) Culata. Sirve para tapar el extremo superior de los cilindros formando un espacio cerrado en el que se comprime el aire y donde quedan confinados los gases. c) Bloque y bancada. Es la estructura portante de cilindros, cigüeñal y cojinetes, manteniéndolas firmemente conectadas entre sí. Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (2 de 9) ¿Cuáles son las fuerzas mas importantes que debe resistir el cigüeñal? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Torsión y flexión. b) Torsión y presión.

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Feedback No es correcto. La fuerza más importante que debe resistir un cigüeñal es el empuje de la biela cuando el pistón está en el PMS y las fuerzas generadas por el movimiento de la biela.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. El efecto de flexión es el producido por el empuje de la biela cuando el pistón está en el PMS y las fuerzas de torsión son las generadas por el movimiento de la biela.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (3 de 9) La velocidad de giro del árbol de levas en un motor de 4T es: (haz clic en la respuesta correcta)

a) La mitad que la del cigüeñal. b) La misma que la del cigüeñal.

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Feedback No es correcto. El árbol de levas está enlazado con el cigüeñal mediante engranajes o cadenas de transmisión y gira a mitad de la velocidad que éste (en motores de 4T).

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. El árbol de levas está enlazado con el cigüeñal mediante engranajes o cadenas de transmisión y gira a mitad de la velocidad que éste (en motores de 4T). Cuando gira, las levas actúan sobre la parte inferior de los empujadores y éstos alzan las válvulas.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (4 de 9) ¿Cómo se denomina el cojinete de la biela formado por dos semicasquillos? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Cojinete del bulón. b) Cojinete de cabeza de biela .

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Feedback No es correcto. Recuerda que el cojinete del bulón es un casquillo circular, pero el cojinete de cabeza de biela consta de dos semicasquillos.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. El cojinete de cabeza de biela consta de dos semicasquillos. Este sistema de construcción permite el montaje y su desmontaje del cuello del cigüeñal.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (5 de 9) ¿Cuál de las siguientes figuras representa un bulón totalmente flotante? (haz clic en la respuesta correcta)

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Feedback No es correcto. Recuerda que para que sea totalmente flotante no debe haber ajuste forzado, debe haber cojinetes en biela y pistón.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. El bulón es totalmente flotante cuando tiene cojinete tanto en el pistón como en la biela.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (6 de 9) ¿Qué esquema corresponde al de una camisa seca? (haz clic en la respuesta correcta)

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Feedback No es correcto. Recuerda que se denominan camisas secas, a aquellas tales que su superficie exterior no está en contacto con el agua, sino que está metal con metal con su alojamiento, el cual contiene las camisas de agua.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. Efectivamente el esquema corresponde a una de las llamadas camisas secas, debido a que su superficie exterior no está en contacto con el agua, sino que está metal con metal con su alojamiento, el cual contiene las camisas de agua.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (7 de 9) La misión de los segmentos de compresión: (haz clic en la respuesta correcta)

a)

Cerrar herméticamente el espacio entre pistón y cilindro y transmitir el cal b) Cerrar el intersticio que se forma en la unión de los segmentos. c) Impedir que el lubricante pase a la cámara de combustión.

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Feedback

No es correcto. Recuerda que los segmentos son anillos circulares que se adaptan a los salientes que circundan la corona y falda del pistón.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. Los segmentos son anillos circulares que se adaptan a escotaduras que circundan la parte superior (corona) e inferior (falda) del pistón, cuya misión es cerrar herméticamente el espacio entre pistón y cilindro y transmitir el calor desde el pistón a la camisa de agua.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Ejercicio de repaso (8 de 9) ¿Cómo se denomina el segmento de un pistón cuyo objeto es rascar el exceso de lubricante de la pared del cilindro? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Segmentos de compresión. b) Segmentos de estanqueidad. c) Segmentos rascadores.

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Feedback No es correcto. Recuerda que los segmentos de compresión retienen la presión de los gases, mientras que los segmentos de estanqueidad cierran el intersticio que se forma en la unión de los segmentos debido a medida que se desgasta el segmento o el cilindro.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. La misión de los segmentos rascadores es separar rascando durante la carrera descendente, la mayoría del lubricante, con objeto de impedir que el exceso de lubricante pase a la cámara de combustión, permitiendo además, el paso de suficiente lubricante hacia la parte superior de la camisa durante la carrera ascendente.

Pulsa espacio o haz clic para continuar. ▓ Índice

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Ejercicios de repaso (9 de 9) ¿Cuál es la misión del amortiguador de vibraciones? (haz clic en la respuesta correcta)

a)

Amortiguar las vibraciones axiales del motor en general y del cigüe . b) Amortiguar las vibraciones torsionales del cigüeñal.

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Feedback No es correcto.

Recuerda que las direcciones axiales

son los radios de una sección transversal, y la parte interior del amortiguador de vibraciones se monta a presión en el lado GKS (lado opuesto al de salida de potencia) del cigüeñal, con lo que sólo protegería a la sección sobre la que esta situado.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

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Feedback Correcto. El amortiguador se encarga de amortiguar las vibraciones torsionales del cigüeñal, su parte interior está montada a presión en el lado GKS del cigüeñal, y está unida a la exterior por medio de unos manguitos elásticos que son los encargados de amortiguar los movimientos vibratorios.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.

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Mapa de la presentación Motores de Combustión Interna > Componentes Partes fundamentales Cigüeñal

Árbol de levas

Volante de Inercia

Biela Bulón

Camisas

Culata

Bloque

Pistón

Segmento de compresión Segmento de estanqueidad Segmento rascador

Desde este mapa puedes ir a las distintas diapositivas de la presentación, haciendo clic en la caja con el concepto correspondiente.  Volver

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Referencias bibliográficas BIBLIOGRAFÍA:  Motores Diesel. Edgar J. Kates / William E. Luck.  Motores. Santiago Sanz Acebes.

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Fin de la presentación

Aquí finaliza esta presentación. Puedes repasar cualquier aspecto de la misma, si así lo deseas. En caso contrario, haz clic o pulsa espacio para terminar.

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Glosario de términos Axial: Axial Respecto a un eje el conjunto de direcciones perpendiculares a dicho eje sobre una sección transversal a este, cualquiera de los radios de dichas secciones. Casquillo: Casquillo Cartucho metálico vacío. Cojinete: Cojinete Pieza o conjunto de piezas en que se apoya y gira el eje de un mecanismo. Escotadura: Entrante que resulta en una cosa cuando está cercenada, o parece que lo está. Espárrago: Espárrago Vástago metálico roscado, que está fijo por un extremo, y que, pasando a través de una pieza sirve para sujetarla por medio de una tuerca. Semicasquillo: Semicasquillo La mitad de un casquillo.  Volver

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Ayuda a la navegación NAVEGACIÓN BÁSICA

OTRAS OPCIONES

Clic o espacio – Avanzar. RePág – Retroceder. Esc – Terminar.

Durante la presentación con diapositivas, pulsa F1 para obtener Ayuda. NAVEGACIÓN AVANZADA

1. Para desplazarse por las diapositivas de la presentación de manera aleatoria, haz clic con el botón derecho del ratón y selecciona la opción del menú Ir > Explorador de diapositivas. 2. En la ventana del Explorador de diapositivas, selecciona una diapositiva en el campo Título de las diapositivas: y haz clic en Ir a.

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