Informe 1 Y 2 - Desarmado Y Ensamblaje De Un Motor Recíproco..docx

Aviónica y Mecánica Aeronáutica

Mantenimiento Integral de Aeronaves: Motopropulsor LABORATORIO N° 1 y 2

“Desarmado, Inspección y Ensamblaje del Motor recíproco” INFORME

Integrantes: Landa Mejia, Brucee Profesor: Ccoyure Tito, Riardo

2017 – II 1

Aviónica y Mecánica Aeronáutica

INTRODUCCIÓN Como se sabe, el motor es una de las partes primordiales de una aeronave ya que este le brinda la fuerza de empuje, la cual debe vencer a la resistencia para que el avión pueda avanzar. Los motores empleados en el rubro de la aviación funcionan a muy diversas altitudes, por lo que los controles de potencia incluyen un control de la mezcla manual que el piloto utiliza para ajustar la proporción adecuada de aire y combustible según ascienda o descienda el avión. Dichos motores se dividen en Recíprocos y de Reacción. Los motores recíprocos poseen 4 tiempos, siendo estos los que conforman el ciclo de Otto. En el presente informe se detallarán los procedimientos seguidos la correcta ejecución en lo que concierne al desarmado y armado de un motor a pistón de fabricante CONTINENTAL, modelo O -300D, realizando a su vez el reconocimiento e inspección de las partes principales del mismo; así como también determinando la importancia y el funcionamiento de cada una de ellos.

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MARCO TEÓRICO Definición de un motor de combustión interna: Un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, ubicada en el cilindro. Motores recíprocos Los motores recíprocos o motores a pistón son los más empleados en lo que respecta a la aviación general, mas no en la comercial. Estos motores poseen una gran similitud con los motores de los automóviles, sin embargo existen algunas diferencias significativas. Las cuales son las siguientes: -

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La mayoría de los motores empleados en la aviación tienen como refrigerante principal el aire, llamado enfriamiento por aire de impacto. Los magnetos que activan el cigüeñal, no dependen de la batería del avión. Adicionalmente, cada cilindro cuenta con dos bujías por cilindro, es decir, si una bujía o un magneto se avería, la otra dispara la chispa para el encendido. Un motor aeronáutico o motor de aviación es aquel que se utiliza para la propulsión de aeronaves mediante la generación de una fuerza de empuje.

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Ciclo de Otto Muchas de las máquinas térmicas que se construyen en la actualidad (motores de camiones, coches, maquinaria, etc.) están provistas de un motor denominado motor de cuatro tiempos. El ciclo que describe el fluido de trabajo de dichas máquinas se denomina ciclo de Otto, inventado a finales del siglo XIX por el ingeniero alemán del mismo nombre. En el ciclo de Otto, el fluido de trabajo es una mezcla de aire y gasolina que experimenta una serie de transformaciones (seis etapas, aunque el trabajo realizado en dos de ellas se cancela) en el interior de un cilindro provisto de un pistón.

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Aviónica y Mecánica Aeronáutica A continuación, se muestran las 6 etapas del proceso:

Figura 1.0.Ciclo Termodinámico de Otto.

 (1) Admisión: la válvula de admisión se abre, permitiendo la entrada en el cilindro de la mezcla de aire y combustible. Al finalizar esta primera etapa, la válvula de admisión se cierra. El pistón se desplaza hasta el denominado punto muerto inferior (PMI).  (1;2) Compresión Adiabática: la mezcla de aire y gasolina se comprime sin intercambiar calor con el exterior. La transformación es por tanto Isentrópica. La posición que alcanza el pistón se denomina punto muerto superior (PMS). El trabajo realizado por la mezcla en esta etapa es negativo, ya que ésta se comprime.  (2;3) Explosión: la bujía se activa, salta una chispa y la mezcla se enciende. Durante esta transformación la presión aumenta a volumen constante.  (3;4) Expansión Adiabática: la mezcla se expande adiabáticamente. Durante este proceso, la energía química liberada durante la combustión se transforma en energía mecánica, ya que el trabajo durante esta transformación es positivo.  (4;1) Enfriamiento Isócoro: durante esta etapa la presión disminuye y la mezcla se enfría liberándose calor al exterior.  (1; 0) Escape: la válvula de escape se abre, expulsando al exterior los productos de la combustión. Al finalizar esta etapa el proceso vuelve a comenza

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Nota: La admisión y el escape no se consideran parte del proceso termodinámico.

Una vez explicado el ciclo de Otto termodinámicamente, es más digerible explicar el mismo ciclo de 4 tiempos, pero esta vez, de manera mecánica.

Ciclo mecánico de Otto

Figura 2.0 Ciclo mecánico de Otto. -

Admisión: La válvula de admisión se abre para permitir el ingreso del oxígeno a la cámara de combustión. En este proceso el cigüeñal se mueve ½ revolución, ubicado en su PMI.

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Comprensión: Es en esta etapa donde el pistón sube de su PMI a su PMS, permitiendo de esta manera la compresión del aire con el combustible inyectado en el cilindro. El cigüeñal gira ½ de revolución nuevamente.

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Explosión: Es en esta fase donde la bujía libera una chispa, la cual al combinarse con el aire comprimido y el combustible genera un movimiento brusco del pistón. Se realiza un trabajo. El cigüeñal en esta etapa gira ½ revolución nuevamente, encontrándose a 540°el pistón.

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Escape: Fase final del ciclo. El pistón sube hacia su PMS y la válvula de escape se apertura, eliminado de esta manera los gases residuales formados por la combustión. ½ revolución más del cigüeñal. El pistón se encuentra listo para la reanudación del ciclo. Nota En un motor de 4 tiempos, se produce una explosión cada 2 revoluciones (720 °).

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Cilindrada de un motor a pistón La cilindrada es la denominación que se a la suma del volumen útil de todos los cilindros de un motor a pistón. Normalmente medida en centímetros o pulgadas cúbicas. Por otro lado, el volumen útil o cilindrada unitaria es el volumen generado por el desplazamiento.

Figura 3.0. Cálculo de la cilindrada unitaria.

Cilindrada total del motor La cilindrada total es el producto de la cilindrada unitaria por el número de cilindros del motor (Vt = V x n) , siendo: Vt = Cilindrada total. V = Cilindrada unitaria. n = Número de cilindros del motor.

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Resultados de Laboratorio

Dando inicio a la experiencia realizada en el laboratorio, el alumno se familiarizó con el motor ubicado en el taller de la especialidad de Motores. El motor situado en el taller es un motor Continental de 6 cilindros horizontalmente opuestos, lo que hace que inmediatamente se convierta en una serie Oscar (O). La serie de este motor es O-300-D, y esta obedece a su fabricación. La primera letra de la serie suele ser siempre debido a la posición de sus cilindros, como estos se encuentran opuestos (Opposite en inglés) la serie comienza con una O. La segunda cifra de la serie es un número, esto al hecho de que son 3 filas de cilindros, es por esto que la serie lleva un 3. Las cifras siguientes (las cuales son 0), son debido a que el motor no ha recibido ninguna modificación. En caso el motor se modifique, la serie del motor se modifica de igual manera. Por último, la letra D al final de la serie del motor es debido al tipo de aleación de la aeronave que empleaba este motor. En este caso, se sabe que la aeronave poseía aleaciones de aluminio, es por esto que su letra correspondiente es delta (D).

Figura 4.0. Motor Continental de 6 cilindros.

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Se observó también que este motor posee 2 bujías por cilindro, es decir, este motor cuenta con 12 bujías. Adicionalmente, posee 2 válvulas por cilindro, lo que genera un total de 12 válvulas.

Proceso de desarmado: El inicio de este importante procedimiento se dio con la remoción de los cilindros, para lo cual se tuvo como referencia el Overhaul Manual IO-360- Series. Part Number X30594A, 7210-00 Disassembly, 72-10-14 Cylinder and Piston, Page 72-10-26. En primer lugar, fueron removidas las tuercas de la pestaña que aseguran el cilindro al cárter, esto mediante el empleo de una llave de 9/16”.

Figura 5.0 Remoción de las tuercas de la pestaña.

Finalizado este proceso, se removió el cilindro del cárter, para luego obtener el pin del pistón, asegurándose de que este no se caiga.

Figura 6.0 Obtención del pin de aseguramiento del pistón.

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Aviónica y Mecánica Aeronáutica En seguida, fueron removidas las bujías de cada cilindro, esto mediante el uso de una llave de 7/8”, añadiéndole a esto el desarmado e inspección de los balancines ubicados en la parte interna del cilindro.

Figura 7.0. Retiro de una de las bujías del cilindro.

Figura 8.0. Proceso de remoción de los balancines.

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Figura 9.0. Proceso de remoción del cilindro finalizado.

Cálculo de la cilindrada del motor: Previo al cálculo de la cilindrada, fue necesario tomar medidas (carrera y diámetro del cilindro), para lo cual fue necesario el empleo del vernier.

Figura 10.0.Medición de la carrera del pistón.

Datos:

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Diámetro: 4.060 pul. Carrera o recorrido del pistón: 3.515 pul.

Cilindrada unitaria del Cilindro N°3 e(s: π ∗ (4.060)2

𝑽=(

4

) ∗ 3.515

Por lo tanto: V = 45.505 pul3

Cilindrada Total: 𝑽𝒕 = 𝟒𝟓. 𝟓𝟎𝟓 ∗ 𝟔 Por lo tanto: Vt = 273.03 pul3. El resultado obtenido se encuentra lejos del valor real en lo que respecta a la cilindrada total del motor mostrado en el manual, esto es debido a que las dimensiones del cilindro y/o pistón ya no son las mismas debido al desgaste que estos sufrieron. Terminado el procedimiento anterior, se pasó a la ejecución del retiro de las bielas, esto mediante una llave de 18 mm. Es importante mencionar que en primer lugar fue removido el pasador de la tuerca de cabeza de biela, para luego obtener la tuerca y finalmente poder retirar a la misma (Referencia: 72-10-00 Disassembly, 72-10-17 Crankshaft Group, Page 72-10-35)

Figura 11.0.Remoción de la biela.

Una vez terminado el proceso de desarmado de los principales componentes, se pasó a realizar una minuciosa inspección a los mismos. Esto con la finalidad de reconocer los principales daño que puedan presentar. Los resultados obtenidos se mostrarán en el siguiente cuadro:

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Aviónica y Mecánica Aeronáutica Cilindro

Piston

Anillos

Abrasion

SI

SI

Burning

SI

SI

SI

Corrosion

SI SI

SI

SI

SI

SI

SI

SI SI SI

SI

Runout Scoring

SI SI

Indentation Pitting

SI SI

Fretting Galling

Cojinetes SI

SI

Burn

Elongation

Biela

SI

SI

SI SI

SI

Figura 12.0 Motor y sus componentes removidos en su totalidad.

Proceso de ensamblaje del motor: Cabe mencionar que previo al inicio del proceso de armado del motor, se procedió a realizar el engrasado de sus componentes principales.

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Figura 13.0. Proceso de Engrasado.

Terminado esto, se inició con la colocación de los balancines en los cilindros respectivos, cabe mencionar que para ello se utilizó una madera de apoyo, esto con la finalidad de facilitar la colocación.

Figura 13.0. Proceso de Engrasado. Figura 14.0. Colocación de balancines.

Luego, fue colocada la empaquetadura del cilindro y el cobertor de los balancines, esto último mediante un destornillador de punta plana.

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Figura 15.0. Empaquetadura colocada.

Figura 16.0. Colocación del covertor.

Posteriormente, se colocaron las bujías al cilindro empleando una llave de 7/8”. Hecho esto, fueron ensambladas las bielas en el eje cigüeñal del motor (con una llave de 13 mm). De acuerdo al manual se debe de usar el torquímetro con un valor de torque de 140 Lb/pul. (Overhaul Manual, pág. 41); sin embargo la unidad con la que trabaja la herramienta mencionada es lb/pies, por lo cual se tuvo que realizar una conversión, obteniéndose como resultado 35,83 Lb/pies. Una vez colocado el valor en el torquímetro se procede a ejecutar el ajuste de los pernos.

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Figura 17.0. Colocación de las bujías.

Figura 18.0. Ensamblaje de las bielas en el eje cigüeñal.

Terminado el proceso anterior, se inició con la unión de las mitades el motor, asegurando el correcto encastre de los pasadores, mediante además el punto de referencia.

Figura 19.0. Unión de las partes del motor.

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Figura 20.0. Puntos de referencia de unión.

Como penúltimo paso en el procedimiento de armado del motor, se colocó el carter del mismo con una llave de 7/16”. Finalmente se colocan los pistones a las bielas mediante el pin de aseguramiento respectivo, para de esta manera colocar los cilindros.

Figura 21.0. Motor ensamblado casi en su totalidad.

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Figura 22.0. Colocación del carter.

OBSERVACIONES

De la elaboración de la presente experiencia pudo observarse que: -

Al unir el PIN con el pie de biela, se observó que este presentó problemas por falta de lubricación.

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Pudo denotarse también que la mayoría de los pernos que aseguraban las bielas al cigüeñal, fueron colocados y ajustados aleatoriamente, sin hacer uso del torque adecuado de aseguramiento presentado en el manual.

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El cárter fue retirado de manera aleatoria, es decir , sin la revisión de procedimiento alguno y las llaves adecuadas para la óptima ejecución del trabajo.

RECOMENDACIONES -

Se recomienda realizar un buen proceso de lubricación de los componentes del motor, esto con la finalidad de evitar inconvenientes durante el proceso de armado.

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Es recomendable que para realizar todo tipo de trabajo que incluya aseguramiento de piezas mediante una tuerca, emplear los valores de torque respectivos indicados en el manual, disminuyendo en su totalidad la inseguridad de la realización del procedimiento.

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Al abrir el cárter o crankcase, se debe tener en cuenta el diámetro de los pernos y la posición de la llave, ya que una mala posición es perjudicial para este porque hace que el perno se desgaste, al ocurrir esto dificulta la remoción.

CONCLUSIONES De la presente práctica de laboratorio pudo inferirse lo siguiente. -

En cuestión de metrología, las prácticas realizadas serán muy útiles, ya que como futuros profesionales en el campo de la aeronáutica es necesario aprender a utilizar las diferentes herramientas de medición y otras.

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La correcta elaboración y ejecución de un programa de mantenimiento es esencial para un óptimo rendimiento del motor, reduciendo considerablemente los gastos a la empresa y el tiempo que podría estar paralizado el componente por algún tipo de daño ocasionado por el mal proceso de mantenimiento.

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Los motores de cuatro o seis cilindros opuestos, en teoría se podría afirmar que son económicos y livianos, además son de construcción sencilla, y es por eso son los más utilizados en aeronaves pequeñas.

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La mayor parte de estos motores son refrigerados por el aire, en este caso se evita tener que cargar un peso extra que sería el refrigerante.

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Es importante conocer el principio de funcionamiento del motor y sus estructuras internas para dar un diagnóstico preciso en cada uno de ellos, como el cigüeñal o hasta el pistón mismo, así como también diferenciar más acerca del ciclo de los motores.

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Aviónica y Mecánica Aeronáutica BIBLIOGRAFÍA Recuperado de: -

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/otto.ht ml

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http://es.slideshare.net/charliebm7512/termodinamica-principio-y-ciclos

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https://ingelibreblog.wordpress.com/2014/04/09/ciclos-otto-y-diesel-analisistermodinamico/

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