Motores Diesel

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COLEGIO DE ESTUDIOS CIENTIFICOS Y TECNOLOGICOS DEL ESTADO DE GUANAJUATO

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EQUIPO 4

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INTEGRANTES:

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CHRISTOPHER ISAAC PINEDA MOLINA NAHABI GARCIA MOSQUEDA JUAN CARLOS HERNANDEZ FONSECA JUAN RODRIGO RAMOS LOPEZ LUIS ALFREDO LUNA MARTINEZ

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TEMA: MOTORES DIESEL FUNCIONAMIENTO, PARTES, USO, FALLAS

El motor diesel es un motor térmico de combustión interna cuyo encendido se logra por la temperatura elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1895, del cual deriva su nombre.

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Un motor diésel funciona mediante la ignición (quema) del combustible al ser inyectado en una cámara (o precámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de autocombustión, sin necesidad de chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación.

 La

principal ventaja de los motores diésel, comparados con los motores a gasolina, estriba en su menor consumo de combustible.

 En

automoción, las desventajas iniciales de estos motores (principalmente precio, costos de mantenimiento y prestaciones)

 Maquinaria

agrícola (tractores, cosechadoras)  Propulsión ferroviaria  Propulsión marina  Automóviles y camiones  Vehículos de propulsión a oruga  Grupos generadores de energía eléctrica (centrales eléctricas y de emergencia)  Accionamiento industrial (bombas, compresores, etc., especialmente de emergencia)  Propulsión aérea

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Motor Diesel de 4 Ciclos

Como los motores a gasolina, los pistones en estos motores tienen 4 carreras, admisión, compresión, combustión y escape, pero estos difieren de los de gasolina en que solamente el aire es tornado dentro del cilindro en la carrera de admisión. Una vez que el aire es comprimido, el combustible diesel es inyectado dentro del cilindro y el combustible es quemado sin el uso de equipo de encendido, de este modo genera la fuerza motriz el vehículo.

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Productor de chispa: Este provee la chispa que enciende la mezcla de aire/combustible para que pueda ocurrir la combustión. La chispa debe suceder justo en el momento exacto. Válvulas: Las válvulas de succión y descarga se abren en el instante en que la mezcla entra y cuando sale. Note que las válvulas están cerradas durante la compresión y la combustión mientras que la cámara de combustión está sellada. Pistón: un pistón es una pieza de metal cilíndrica que se mueve de arriba a abajo dentro del cilindro. Anillos del Pistón: proveen un sello movible entre los bordes exterior e interior del cilindro. Los anillos sirven para dos propósitos 1) Previenen que la mezcla de aire/combustible en la cámara de combustión se filtre durante la compresión y combustión, y 2) Mantienen al aceite lejos del área de combustión, donde sería quemado. Cámara de combustión: esta es el área donde la compresión y la combustión tienen lugar. Mientras el pistón se mueve de arriba a abajo, puede ver que el tamaño de la cámara de combustión cambia. Tiene un volumen máximo y un mínimo. La diferencia entre el máximo y el mínimo es llamada desplazamiento, y es medida en litros o en centímetros cúbicos. Conector: conecta el pistón a la polea. Puede rotar y moverse para que la polea ruede. Polea: hace que el movimiento de arriba a abajo de pistón se transforme en un movimiento circular.

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Carrera de Admisión Cuando los pistones bajan en el cilindro, la válvula de admisión se abre y aire es tomado dentro del cilindro.

Carrera de Compresión Cuando el pistón se eleva en el cilindro, la válvula de admisión se cierra y el aire es comprimido en el cilindro cerrado. Como resultado de esta compresión, el aire altamente presurizado empieza a calentarse. Carrera de Combustión Justo antes que el pistón alcance la posición TDC (Punto Muerto Superior), el combustible diesel es inyectado dentro del cilindro con el aire comprimido. Cuando el combustible empieza a mezclarse con el aire a alta temperatura, este se enciende espontáneamente. La presión de combustión generada empuja al pistón hacia abajo y genera potencia. Carrera de Escape Cuando el pistón es empujado hacia abajo cerca de la posición BDC (Punto Muerto Inferior), la válvula de escape se abre y los gases de combustión son empujados afuera por la elevación del pistón en el cilindro..

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Bloque. Es la estructura básica del motor, en el mismo van alojados los cilindros, cigüeñal, árbol de levas, etc. Todas las demás partes del motor se montan en él. Generalmente son de fundición de hierro o aluminio. Cigüeñal. Es el componente mecánico que cambia el movimiento alternativo en movimiento rotativo. Esta montado en el bloque en los cojinetes principales los cuales están lubricados. El cigüeñal se puede considerar como una serie de pequeñas manivelas, una por cada pistón. El radio del cigüeñal determina la distancia que la biela y el pistón puede moverse. Culata. Es el elemento del motor que cierra los cilindros por la parte superior. Pueden ser de fundición de hierro o aluminio. Sirve de soporte para otros elementos del motor como son: Válvulas, balancines, inyectores, etc.

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Pistones. Es un embolo cilíndrico que sube y baja deslizándose por el interior de un cilindro del motor. Son generalmente de aluminio, cada uno tiene por lo general de dos a cuatro segmentos. Camisas. Son los cilindros por cuyo interior circulan los pistones. Suelen ser de hierro fundido y tienen la superficie interior endurecida por inducción y pulida.

Segmentos. Son piezas circulares metálicas, auto tensadas, que se montan en las ranuras de los pistones para servir de cierre hermético móvil entre la cámara de combustión y el cárter del cigüeñal. Bielas. Las bielas son las que conectan el pistón y el cigüeñal, transmitiendo la fuerza de uno al otro. Tienen dos casquillos para poder girar libremente alrededor del cigüeñal y del bulón que las conecta al pistón. La biela debe absorber las fuerzas dinámicas necesarias para poner el pistón en movimiento y pararlo al principio y final de cada carrera. Asimismo la biela transmite la fuerza generada en la carrera de explosión al cigüeñal.

Cojinetes. Se puede definir como un apoyo para una muñequilla. Debe ser lo suficientemente robusto para resistir los esfuerzos a que estará sometido en la carrera de explosión. Los cojinetes de bancada van lubricados a presión y llevan un orificio en su mitad superior, por el que se efectúa el suministro de aceite procedente de un conducto de lubricación del bloque.

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Válvulas. Las válvulas abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el momento oportuno de cada ciclo. La de admisión suele ser de mayor tamaño que la de escape. En una válvula hay que distinguir las siguientes partes: Pie de válvula. Vástago. Cabeza. Engranajes de distribución. Conduce los accesorios y mantienen la rotación del cigüeñal, árbol de levas, eje de leva de la bomba de inyección ejes compensadores en la relación correcta de desmultiplicación. El engranaje del cigüeñal es el engranaje motriz para todos los demás que componen el tren de distribución, por lo que deben de estar sincronizados entre si, de forma que coincidan las marcas que llevan cada uno de ellos. Bomba de aceite. Está localizada en el fondo del motor en el cárter del aceite. Su misión es bombear aceite para lubricar cojinetes y partes móviles del motor. La bomba es mandada por u engranaje, desde el eje de levas hace circulas el aceite a través de pequeños conductos en el bloque. El flujo principal del aceite es para el cigüeñal, que tiene unos taladros que dirigen el lubricante a los cojinetes de biela y a los cojinetes principales. Aceite lubricante es también salpicado sobre las paredes del cilindro por debajo del pistón. Bomba de agua. Es la encargada, en los motores refrigerados por liquido, de hacer circular el refrigerante a través del bloque del motor, culata, radiador etc. La circulación de refrigerante a través del radiador trasfiere el calor del motor al aire que circula entre las celdas del radiador. Un ventilador movido por el propio motor hace circular el aire a través del radiador. Antivibradores. En un motor se originan dos tipos de vibraciones, a consecuencia de las fuerzas creadas por la inercia de las piezas giratorias y de la fuerza desarrollada en la carrera de explosión. Vibraciones verticales. Vibraciones torsionales.

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Ejes compensadores. Todos los motores de cuatro cilindros, así como los de ocho en V de 60º, por tener los brazos del cigüeñal en un mismo plano, se ven afectados de un desequilibrio inherente producido por el desplazamiento del centro de gravedad de las piezas móviles durante las cuatro carreras del pistón.

Amortiguadores. En todos los motores se producen las vibraciones torsionales, por la torsión momentánea debida a la fuerza desarrollada en la carrera de explosión y su recuperación en el resto del ciclo. Aunque el volante se diseña con suficiente tamaño y masa, para que su inercia mantenga un giro uniforme, absorbiendo energía en los impulsos giratorios y devolviéndola en el resto del ciclo; no evita que el cigüeñal se retuerza en esos momentos de aceleración.

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Con un diseño adecuado puede conseguirse que un motor diesel funcione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, pero al necesitar sólo dos tiempos para realizar un ciclo completo, producen más potencia que un motor cuatro tiempos del mismo tamaño. El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo. El diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios. En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara.

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Mala mezcla de combustible: una mala mezcla de combustible puede ocurrir de varias maneras. Quizás usted está sin gas, y la máquina está recibiendo aire pero no combustible. O el aire succionado podría estar siendo estorbado y tendría combustible pero no aire. O el sistema de combustible puede estar entregando mucho o poco combustible a la mezcla, haciendo que la combustión no opere normalmente. O puede haber impurezas en el combustible (como agua en su tanque de gas) que hace que el combustible no se queme. Falta de compresión: si la carga de aire y combustible no puede ser comprimida apropiadamente, entonces el proceso de combustión no funciona como debería. Esto puede ocurrir si 1) sus anillos del pistón están trabajando mal (permitiendo que el aire/combustible atraviese el pistón durante la compresión), o 2) si las válvulas de succión o descarga no están sellando apropiadamente, o 3) el cilindro tiene un orificio. El "orificio" más común en un cilindro ocurre en la parte superior del cilindro (lo que sostiene las válvulas y el generador de chispas) (también conocido como la cabeza del cilidro) se ata a sí mismo. Generalmente el cilindro y la cabeza del cilindro se unen con una placa entre ellos para asegurar un buen sello. Si la placa se rompe se crean pequeños orificios entre el cilindro y la cabeza y estos orificios causan escapes. Falta de Chispa: la chispa puede no existir o ser débil por varias razones. Si su generador de chispas o el alambre conectado a ella está defectuoso la chispa será débil. Si el alambre no existe, o el sistema que envía una chispa a través del alambre no trabaja apropiadamente, no habrá chispa. Si la chispa ocurre antes o después del ciclo el combustible no se encenderá en el momento apropiado y puede ocasionar una gran gama de problemas.

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Las siguientes guías son recomendaciones para la inspección, reparación y mantenimiento de motores diesel. El mantenimiento y reparaciones varían según la aplicación para la cual se utilice el motor, mantenimiento previo y condiciones de operación. Para lineamientos más específicos, consulte el Manual de Operación y Mantenimiento que le debe ser entregado junto con su motor. Aceite y filtros: Una lubricación adecuada es crítica para mantener el desempeño y vida del motor. Es esencial utilizar el aceite y los filtros diseñados para motores específicos. Sin cambios regulares de aceite y filtros, el aceite se satura de impurezas y partículas contaminantes, y no puede realizar su función adecuadamente. Asegúrese de cambiar aceite y filtros según las indicaciones de su manual del operador. · Verifique el nivel de aceite diariamente, o cada vez que vaya a utilizar su motor. · El análisis del aceite puede prevenir fallas potenciales, ya que detecta desgaste de piezas clave y verifica el estado del aceite. Contacte a su distribuidor autorizado John Deere para realizar el análisis. · Es normal que el motor consuma cierta cantidad de aceite. Refiérase a su manual de operación para más información. · Cuando su motor John Deere está nuevo, viene lleno con aceite de asentamiento, que prepara el motor para una operación confiable y de larga vida. Debe utilizar este aceite durante las primeras 100 horas de trabajo de un motor nuevo, remanufacturado o que fue sujeto a reparación mayor. Si el motor no se utiliza a plena potencia o consume aceite después de este período, se recomienda repetir las 100 horas con aceite de asentamiento nuevo. NO mezcle aceite de asentamiento con aceite regular de motor. · No todos los aceites y filtros son iguales, utilice el que recomienda el fabricante de su motor. · El aceite y los filtros John Deere son continuamente reformulados y probados para asegurar el máximo desempeño. Consulte a su distribuidor autorizado.

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Sistema de enfriamiento Los refrigerantes (anticongelantes) sufren desgaste y pérdida de sus propiedades al igual que el aceite. Mantener la química apropiada del refrigerante protege contra cavitación, corrosión, depósitos, gelatinización y congelamiento. · Verifique el nivel de refrigerante diariamente, o cada vez que vaya a utilizar su motor. · Los sistemas de enfriamiento de los motores diesel requieren protección durante todo el año con un refrigerante de uso pesado, adecuado para este tipo de motor. Utilizar agua provocará problemas en el sistema de enfriamiento y en el motor rápidamente. Para los motores John Deere se recomienda utilizar refrigerante a base de glicol etilénico y bajo en silicatos. · Drene la carga inicial de refrigerante, enjuague el sistema y rellene con refrigerante nuevo al finalizar los primeros dos años o 2000 horas de operación. Siga los lineamientos del manual de operador para análisis y cambios subsecuentes. · Analice la composición del refrigerante cada 600 horas de uso o una vez al año. Su distribuidor autorizado John Deere le ofrece los medios para realizar un análisis del refrigerante. · Si es necesario, agregue los aditivos adecuados, indicados en su manual del operador. · Su distribuidor autorizado John Deere puede proveerle de refrigerante y aditivos de primera calidad. · Inspeccione la bomba de agua y sus cojinetes, si hay fuga repare o reemplace la bomba. · Limpie el radiador externamente cuando esté sucio (puede ser necesario hacerlo a diario si trabaja en un ambiente de aire sucio), y después de cada reparación. · Mida la presión del sistema de enfriamiento y la temperatura de apertura del termostato cada 1,200 horas o 24 meses de operación. · Inspeccione regularmente las aspas del ventilador. Si están dobladas o rotas, reemplace el ventilador.

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Bandas · Inspeccione las bandas en busca de fisuras, desgaste o estiramiento, según los intervalos establecidos en su manual de operación. Reemplace cuando sea necesario. · Mida la tensión de la banda, y el estado del tensor automático si su motor cuenta con esta opción. Sistema de combustible · Revise los inyectores y el tiempo de la bomba de inyección según se especifica en el manual del operador. · Cambie los filtros de combustible regularmente, teniendo cuidado que sea el filtro indicado para su motor y tipo de sistema de inyección. Amortiguador torsional El amortiguador torsional reduce la vibración torsional del cigüeñal, para lograr operación silenciosa, reducir la tensión en el cigüeñal, reducir desgaste de engranes y bomba de agua, incrementar la vida de las bandas y los accesorios de las tomas de fuerza frontales. · No todos los modelos cuentan con este componente. · Inspeccione visualmente el amortiguador, buscando goma rasgada. · No asuma que el amortiguador funciona bien solo porque se ve bien, revise su estado según las instrucciones del manual del operador. · El amortiguador torsional no puede repararse, es necesario cambiarlo si su estado no es conveniente y después de cada reparación mayor.

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Reparación mayor del motor La vida y desempeño del motor varía dependiendo de las condiciones de operación y la calidad del mantenimiento. Los motores John Deere pueden llevarse a sus especificaciones originales a través de procedimientos apropiados y mediante la utilización de refacciones originales. Hacer una reparación mayor del motor antes de una falla puede evitar costosas reparaciones y la pérdida de precioso tiempo de trabajo. Considere realizar una operación mayor cuando el motor: · Comienza a tener pérdida de potencia y a humear sin tener falla conocida en alguno de los componentes. · Le cuesta trabajo arrancar debido a baja compresión. · Comienza a consumir mayor cantidad de aceite. · Tiene muchas horas de uso y el dueño quiere tomar medidas preventivas para evitar reparaciones costosas y largo tiempo muerto. · Los kits de reparación mayor de los motores John Deere tienen una garantía de 1,500 horas o 12 meses, lo que suceda primero, si un distribuidor autorizado realiza la reparación.