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2016

TRABAJO FINAL MOTORES DIÉSEL MARINOS

NOMBRE: CHUQUILLANQUI CAMARENA, LUIS EDUARDO CODIGO: 20120331I SECCION: A CURSO: MV232 PROFESOR: JUAN GARIBAY

INDICE 1. INTRODUCCION ...................................................................................................... 9 2. T01-INTRODUCCION A LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA ............... 10 2.1.

INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 11

2.2.

EL MOTOR ................................................................................................... 12

2.2.1.

DEFINICIÓN DE MOTOR: ..................................................................... 12

2.2.2.

TIPOS DE MOTORES: .......................................................................... 12

2.3.

HISTORIA DE LOS MOTORES: ................................................................... 12

2.3.1.

MOTOR DIÉSEL ................................................................................... 15

2.3.2.

MOTOR OTTO ...................................................................................... 16

2.4.

USOS DE LOS MOTORES ACTUALMENTE ............................................... 17

2.4.1.

MOTORES EN BARCOS....................................................................... 17

2.4.2.

MOTORES EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ ..................................... 18

2.4.3.

MOTORES EN LA INDUSTRIA AERONÁUTICA ................................... 18

2.4.4.

Motores en la industria Agrícola............................................................. 19

2.5.

CUADROS ESTADÍSTICOS RESPECTO A LAS VENTAS VEHICULO: ...... 19

2.6.

FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES .................................................... 22

2.6.1.

FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR OTTO O CUATRO TIEMPOS ......... 22

2.6.2.

MOTOR DE DOS TIEMPOS.................................................................. 25

2.6.3.

FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE DOS TIEMPOS ......................... 26

2.6.4.

Motor Wenkel o rotativo ......................................................................... 27

2.6.5.

Funcionamiento del motor Wenkel......................................................... 27

2.7.

COMPONENTES DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN ................................. 29

2.7.1.

BLOQUE MOTOR ................................................................................. 30

2.7.2.

CULATA ................................................................................................ 33

2.7.3.

CARTER................................................................................................ 35

2.8.

CONCLUSIONES ......................................................................................... 38

2.9.

RECOMENDACIONES ................................................................................. 39

2.10.

FUENTES DE INFORMACION ................................................................. 40

3. T02- CICLOS TERMODINÁMICOS, ANÁLISIS CINEMÁTICOS Y DINÁMICOS Y SISTEMAS DEL MOTOR ........................................................................................... 41 3.1.

INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 42

3.2.

CICLOS TERMODINÁMICOS ...................................................................... 43

3.2.1.

Ciclo Teórico Otto .................................................................................. 43

Ciclo termodinámico Otto Teórico ........................................................................ 44 3.2.2.

Ciclo Otto Real ...................................................................................... 45 1

3.2.3.

Ciclo Teórico diésel ............................................................................... 46

3.2.4.

Ciclo Diésel Real ................................................................................... 47

3.2.5.

Diferencia de la eficiencia en los ciclos diésel y Otto ............................. 48

3.2.6.

Sobre alimentación de los motores ........................................................ 48

3.2.7.

Comparación de los ciclos sobrealimentados y atmosféricos ................ 50

3.3.

Análisis cinemático y dinámico del motor ...................................................... 51

3.3.1.

Movimiento del Pistón............................................................................ 51

3.3.2.

Velocidad Del Pistón.............................................................................. 53

3.3.3.

Aceleración del Pistón ........................................................................... 53

3.3.4.

Fuerzas alternas de inercia.................................................................... 54

3.3.5.

Diagrama De Fuerzas Resultantes ........................................................ 55

3.3.6.

Diagrama Del Par Motor ........................................................................ 57

3.4.

Ecuación química de combustión ................................................................. 58

3.5.

Sistemas del Motor ....................................................................................... 60

3.5.1.

Sistema De Admisión Y Escape ............................................................ 60

3.5.2.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN .......................................................... 65

3.5.3.

SISTEMA DE LUBRICACIÓN ................................................................ 69

3.5.4.

SISTEMA DE COMBUSTIBLE .............................................................. 72

3.6.

CONCLUSIONES ......................................................................................... 74

3.7.

RECOMENDACIONES ................................................................................. 75

3.8.

FUENTES DE INFORMACION ..................................................................... 76

4. T03-SISTEMA DE COMBUSTIBLE Y NORMAS DE EMISION EN MOTORES DIESEL ................................................................................................................................... 77 4.1.

INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 78

4.2. OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE Y NORMAS DE EMISIÓN EN MOTORES DIESEL .......................................................................................... 79 4.3.

SISTEMA DE COMBUSTIBLE...................................................................... 79

4.4.

SISTEMA DE INYECCIÓN ........................................................................... 81

4.4.1.

SISTEMA DE INYECCIÓN MECÁNICA................................................. 81

4.4.2.

SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICO .......................................... 93

4.5. MODIFICACIÓN DE LOS TIEMPOS Y EL MAPA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE: ..................................................................................................... 94 4.6.

ENFRIAMIENTO DEL AIRE DE ADMISIÓN: ................................................ 95

4.7.

ADBLUE: ...................................................................................................... 95

4.8.

NORMAS DE EMISIONES ........................................................................... 96

4.8.1.

NORMAS DE EMISIÓN EPA ................................................................. 96

4.8.2.

NORMATIVA EURO .............................................................................. 98

4.8.3.

NORMATIVA IMO ................................................................................. 98 2

4.9.

CONCLUSIONES ....................................................................................... 101

4.10.

RECOMENDACIONES ........................................................................... 102

4.11.

FUENTES DE INFORMACIÓN ............................................................... 103

5. T04-MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DEL MOTOR Y TEORIA DE FALLAS ................................................................................................................................. 104 5.1.

INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 105

5.2.

Mantenimiento de los sistemas de los motores ........................................... 106

5.2.1.

Mantenimiento del sistema de Refrigeración ....................................... 106

5.2.2.

MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE LUBRICACION ....................... 110

5.2.3.

MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE ...................... 115

5.2.4.

MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE ADMISIÓN Y ESCAPE ........... 117

5.3.

PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE LA SERIE 3500........................... 123

5.3.1.

TODOS LOS DÍAS .............................................................................. 123

5.3.2.

CADA 50 HORAS DE SERVICIO ........................................................ 126

5.3.3.

CADA 125 HORAS DE SERVICIO ...................................................... 127

5.3.4.

CADA 250 HORAS DE SERVICIO ...................................................... 127

5.3.5.

CADA 500 HORAS DE SERVICIO ...................................................... 131

5.3.6.

CADA 1000 HORAS DE SERVICIO .................................................... 131

5.3.7.

CADA 2000 HORAS DE SERVICIO .................................................... 133

5.3.8.

CADA 4000 HORAS DE SERVICIO .................................................... 134

5.3.9.

CADA 6000 HORAS DE SERVICIO .................................................... 136

5.3.10.

CADA 7500 HORAS DE SERVICIO ................................................. 137

5.3.11.

RECONSTRUCCION DE LA PARTE SUPERIOR DEL MOTOR ...... 138

5.4.

TEORIA DE FALLAS .................................................................................. 139

5.4.1.

CURVA TIPICA DE FLUJO DE FALLAS ............................................. 139

5.4.2.

ESTADÍSTICA EN EL MANTENIMIENTO ........................................... 140

5.4.3.

FIABILIDAD ......................................................................................... 140

5.4.4.

DISTRIBUCIÓN WEIBULL .................................................................. 142

5.5.

Conclusiones .............................................................................................. 144

5.6.

Recomendaciones ...................................................................................... 145

5.7.

Fuentes de Información .............................................................................. 146

6. T05-ESPEFICICACIONES DE MOTORES DIÉSEL MARINOS E INTRODUCCIÓN A LA RESISTENCIA Y LA PROPULSIÓN .................................................................... 147 6.1.

INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 148

6.2.

CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES MARINOS DIÉSEL .................. 149

6.2.1.

PAR DEL MOTOR ............................................................................... 149

6.2.2.

POTENCIA DEL MOTOR .................................................................... 150

6.2.3.

RENDIMIENTO DEL MOTOR ............................................................. 150 3

6.2.4. 6.3.

CURVAS DE RENDIMIENTO .............................................................. 150

MOTORES DIÉSEL MARINOS .................................................................. 151

6.3.1.

MOTOR HYUNDAI SEASALL D170 .................................................... 151

6.3.2.

MOTOR MITSUBISHI MINI-17 ............................................................ 155

6.3.3.

MOTOR NISSAN SN-110 .................................................................... 159

6.3.4.

MOTOR CATERPILLAR C32 ACERT.................................................. 162

6.3.5.

MOTOR BETA 16 (Z602)..................................................................... 166

6.4.

INTRODUCCIÓN A LA RESISTENCIA AL AVANCE Y PROPULSIÓN ...... 169

6.4.1.

PROPULSOR Y MAQUINARIA PROPULSORAS ............................... 169

6.4.2.

GEOMETRIA DE LA HELICE .............................................................. 171

6.4.3.

LEYES DE SEMEJANZA EN PROPULSORES ................................... 176

6.4.4.

INTERACCIÓN HELICE-CARENA ...................................................... 180

6.4.5.

ENSAYOS DE AUTOPROPULSIÓN ................................................... 187

6.4.6.

CAVITACIÓN....................................................................................... 191

6.4.7.

SERIES SISTEMÁTICAS DE PROYECTO .......................................... 199

6.4.8.

PROYECTO DE HELICE POR SERIES SISTEMATICAS ................... 202

6.5.

CONCLUSIONES ....................................................................................... 213

6.6.

RECOMENDACIONES ............................................................................... 214

6.7.

FUENTES DE INFORMACIÓN ................................................................... 215

7. T06-ANALISIS ESTADÍSTICO DE EMBARCACIONES PESQUERAS EN EL PERU Y SELECCIÓN DE MOTOR, HÉLICE Y CAJA REDUCTORA .................................. 216 7.1.

INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 217

7.2.

EMBARCACIONES EN PESCA ARTESANALES EN EL PERÚ ................. 218

7.2.1.

Tipo de Embarcación ........................................................................... 218

7.2.2.

Material del Casco ............................................................................... 219

7.2.3.

Eslora .................................................................................................. 221

7.2.4.

Manga ................................................................................................. 222

7.2.5.

Puntal .................................................................................................. 223

7.2.6.

Capacidad de Bodega ......................................................................... 224

7.2.7.

Sistema de preservación ..................................................................... 225

7.2.8.

Sistema de Propulsión ......................................................................... 226

7.2.9.

Ubicación del Motor ............................................................................. 228

7.2.10.

Tipo y característica del motor ......................................................... 229

7.3.

EMBARCACIONES EN PESCA INDUSTRIAL ........................................... 231

7.4.

PESQUERAS IMPORTANTES EN EL PERÚ ............................................. 233

7.5.

SELECCIÓN DE LA EMBARCACIÓN PESQUERA .................................... 236

7.5.1.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ........................................................ 236 4

7.5.2.

CALCULO DE POTENCIA................................................................... 236

7.6.

DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE CARGA PROMEDIO ....................... 243

7.7.

CALCULO DE LA POTENCIA DE FRENO ................................................. 243

7.8.

POSIBLES MOTORES ............................................................................... 245

7.8.1. LA SELECCIÓN DEL MOTOR SE TOMARA ALGUNAS CONSIDERACIONES: ....................................................................................... 246 7.9.

DIMENSIONAMIENTO DE LA HELICE ...................................................... 247

7.9.1.

CALCULANDO LA EFICIENCIA DE LA HELICE ................................. 250

7.9.2.

SELECCIÓN DE LA HÉLICE ............................................................... 253

7.10.

CONCLUSIONES ................................................................................... 254

7.11.

RECOMENDACIONES ........................................................................... 255

7.12.

FUENTES DE INFORMACIÓN ............................................................... 256

8. T07-CÁLCULO DE DIÁMETRO DE LÍNEA DE EJE, SISTEMAS DE ARRANQUE, MANDO Y CONTROL............................................................................................... 257 8.1.

INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 258

8.2.

EMBARCACIÓN DE TRABAJO .................................................................. 259

8.2.1.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ........................................................ 259

8.2.2.

MOTOR SELECCIONADO .................................................................. 260

8.2.3.

FICHA TÉCNICA DEL MOTOR ........................................................... 260

8.2.4.

CURVAS DE PERFORMANCE ........................................................... 261

8.2.5.

PLAN DE MANTENIMIENTO .............................................................. 262

8.2.6.

CAJA SELECCIONADA ...................................................................... 264

8.2.7.

HÉLICE CALCULADA ......................................................................... 264

8.3.

CALCULO DE LA LÍNEA DE EJE DE HÉLICE ........................................... 265

8.3.1.

CALCULO DEL DIÁMETRO DE EJE Y DISTANCIA ENTRE COJINETES 265

8.3.2.

DEFLECCION O CAIDA DEL EJE....................................................... 267

8.4.

SISTEMA DE ARRANQUE ......................................................................... 268

8.5.

SISTEMA DE MANDO Y CONTROL .......................................................... 269

8.6.

CONCLUSIONES ....................................................................................... 270

8.7.

RECOMENDACIONES ............................................................................... 271

8.8.

FUENTES DE INFORMACIÓN ................................................................... 272

9. T08-SISTEMA DE ENFRIAMIENTO, VENTEO, ADMISION, ESCAPE Y COMBUSTIBLE ........................................................................................................ 273 9.1.

INTRODUCCION ........................................................................................ 274

9.2.

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR SELECCIONADO ............... 275

9.2.1.

DATOS TÉCNICOS DEL MOTOR SELECCIONADO: ......................... 275

9.2.2.

SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE ................................................... 275 5

9.2.3.

DEFINICIÓN DE LA TEMPERATURA EN LA ZONA DE TRABAJO .... 276

9.2.4. CALCULO DEL ÁREA REQUERIDA PARA EL KEEL COOLER PARA LAS CAMISAS DEL MOTOR: ................................................................................... 277 9.2.5. CALCULO DE LA SUPERFICIE REQUERIDA DEL ENFRIADOR DE AFTERCOOLER ................................................................................................ 282 9.2.6. HOJA DE CÁLCULO PARA DIMENSIONAMIENTO DEL ENFRIADOR DE QUILLA 285 9.3.

SISTEMA DE VENTILACIÓN/ ADMISION: ................................................. 285

9.3.1.

DATOS DEL MOTOR: ......................................................................... 285

9.3.2.

FLUJO DE ENTRADA DEL AIRE: ....................................................... 286

9.3.3.

SELECCIÓN DEL VENTILADOR Y EXTRACTOR: ............................. 286

9.3.4.

ADMISIÓN ........................................................................................... 289

9.4.

SISTEMA DE ESCAPE:.............................................................................. 291

9.4.1.

CALCULO DEL DIÁMETRO MÍNIMO DE LAS TUBERÍAS DE ESCAPE 292

9.4.2.

SELECCIÓN DEL SILENCIADOR ....................................................... 293

9.5.

SISTEMA DE COMBUSTIBLE:................................................................... 295

9.5.1.

TANQUE PRINCIPAL .......................................................................... 295

9.5.2.

TANQUE DE CONSUMO DIARIO ....................................................... 295

9.5.3.

CAPACIDAD DE TANQUE DE SEDIMENTACIÓN .............................. 295

9.6.

CONCLUSIONES ....................................................................................... 296

9.7.

RECOMENDACIONES ............................................................................... 297

9.8.

FUENTES DE INFORMACION ................................................................... 298

10. INTRODUCCION ................................................................................................ 300 11. L01-RECONOCIMIENTO DE LAS PARTES DE UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA .................................................................................................................. 301 11.1.

INTRODUCCIÓN .................................................................................... 302

11.2.

DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA .................................................... 302

11.3.

INFORMACIÓN TÉCNICA DEL MOTOR ................................................ 303

11.4.

PRIMERA PARTE ................................................................................... 303

11.4.1. 11.5.

RECONOCIMIENTO DE LAS PIEZAS DEL MOTOR ....................... 303

SEGUNDA PARTE ................................................................................. 310

11.5.1.

PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL VOLUMEN MUERTO .... 310

11.5.2.

PROCEDIMIENTO PARA EL CÁLCULO DE LA CARRERA ............ 311

11.5.3.

ENSAMBLAJE DEL MOTOR ........................................................... 311

11.6.

CONCLUSIONES ................................................................................... 312

11.7.

RECOMENDACIONES ........................................................................... 313

12. L02- CALCULO DE FLUJO MASICO DE AIRE, COMBUSTIBLE Y POTENCIA DE UN GRUPO ELECTROGENO .................................................................................. 314 6

12.1.

INTRODUCCIÓN .................................................................................... 315

12.2.

MOTOR DE ESTUDIO ............................................................................ 316

12.2.1.

MOTOR LISTER .............................................................................. 316

12.2.2.

ESPECIFICACIONES: ..................................................................... 316

12.3.

DISPOSITIVOS UTILIZADOS: ................................................................ 317

12.4.

PROCEDIMIENTO .................................................................................. 319

12.4.1.

MEDICIÓN DE TIEMPO Y ΔS.......................................................... 320

12.4.2.

MEDICIÓN DE LAS RPM DEL MOTOR ........................................... 321

12.4.3.

ANÁLISIS DE HUMOS DE ESCAPE................................................ 321

12.4.4.

MEDICIÓN DE LA PRESIÓN DE ADMISIÓN................................... 322

12.4.5.

MEDICIÓN DEL VOLTAJE Y CORRIENTE ..................................... 322

12.4.6.

VARIACIÓN DE LAS RPMS DEL MOTOR....................................... 323

12.5.

TOMA DE DATOS .................................................................................. 324

12.5.1.

VARIANDO LA CARGA ................................................................... 324

12.5.2.

VARIANDO LAS RPM ...................................................................... 324

12.6.

CÁLCULOS ............................................................................................. 325

12.7.

RESUMEN DE CÁLCULOS .................................................................... 326

12.7.1.

CARGA VARIABLE .......................................................................... 326

12.7.2.

VARIANDO LAS RPMS ................................................................... 326

12.8.

GRAFICAS.............................................................................................. 327

12.8.1.

CARGA VARIABLE .......................................................................... 327

12.8.2.

VARIANDO LAS RPMS ................................................................... 328

12.9.

CONCLUSIONES ................................................................................... 329

12.10.

RECOMENDACIONES ........................................................................... 330

12.11.

FUENTES DE INFORMACIÓN ............................................................... 331

13. L03-PRUEBA DE BOMBA DE INYECCION ........................................................ 332 13.1.

INTRODUCCIÓN .................................................................................... 333

13.2.

OBJETIVOS ............................................................................................ 334

13.3.

BOMBA DE INYECCIÓN ROTATIVA ...................................................... 334

13.3.1. ESPECIFICACIONES DE LA BOMBA DE INYECCIÓN Y EL BANCO DE PRUEBA ...................................................................................................... 334 13.4. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DEL BANCO DE PRUEBA DE LA BOMBA DE INYECCIÓN .................................................................................................... 336 13.5.

PROCEDIMIENTO PARA LA TOMA DE DATOS: ................................... 336

13.6.

CÁLCULOS Y RESULTADOS: ............................................................... 337

13.7.

CONCLUSIONES ................................................................................... 339

13.8.

RECOMENDACIONES ........................................................................... 340

13.9.

FUENTES DE INFORMACIÓN ............................................................... 341 7

14. L04-INSPECCION DE UNA EMBARCACION PESQUERA, TASA 51 ................ 342 14.1.

INTRODUCCION .................................................................................... 343

14.2.

EMBARCACIÓN DE INSPECCIÓN......................................................... 344

14.2.1.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES ............................................... 344

14.3.

CALCULO DE LA POTENCIA REQUERIDA: .......................................... 345

14.4.

SELECCIÓN DEL MOTOR ..................................................................... 345

14.5.

VERIFICACIÓN DE LA HÉLICE: ............................................................. 346

14.5.1.

DATOS REQUERIDOS: ................................................................... 347

14.6.

VERIFICACIÓN DE LA LÍNEA DE HÉLICE: ............................................ 349

14.7.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN ............................................................ 349

14.7.1. 14.8.

TANQUE DE EXPANSIÓN AUXILIAR ............................................. 350

SISTEMA DE VENTILACIÓN .................................................................. 352

14.8.1.

DUCTO DE VENTILACIÓN .............................................................. 352

14.8.2.

EXTRACTORES .............................................................................. 352

14.9.

SISTEMA DE ADMISIÓN Y ESCAPE ..................................................... 353

14.9.1.

SISTEMA DE ADMISION ................................................................. 353

14.10.

SISTEMA DE ESCAPE ........................................................................... 354

14.11.

SISTEMA DE ARRANQUE ..................................................................... 357

14.12.

SISTEMA DE MANDO Y CONTROL....................................................... 357

14.12.1.

EL SISTEMA DE MANDO ................................................................ 357

14.12.2.

SISTEMA DE CONTROL ................................................................. 358

14.13.

Sistema de combustible .......................................................................... 358

14.14.

CONCLUSIONES ................................................................................... 360

14.15.

RECOMENDACIONES ........................................................................... 361

14.16.

FUENTES DE INFORMACIÓN ............................................................... 362

14.17.

ANEXOS ................................................................................................. 362

15. CONCLUSIONES GENERALES ......................................................................... 366 16. RECOMENDACIONES GENERALES ................................................................ 369 17. FUENTES DE INFORMACION ........................................................................... 371

8

1. INTRODUCCION

El siguiente trabajo es la recopilación de todos los trabajos que se venían haciendo cada semana, su contenido va desde el origen de los motores de combustión, los ciclos termodinámicos que se usan ya sea Otto o diésel, los sistemas que posee un motor, el mantenimiento que se tiene hacer cada cierto número de horas, nuevas tecnologías para controlar sus niveles de emisiones, motores marinos, una breve introducción a la resistencia y propulsión, un análisis estadístico sobre las flotas pesquera artesanales e industriales en la República del Perú, la selección de un motor y sus caja reductora además de algunos cálculos para diseñar sus sistemas. Todos estos trabajos fueron producto de investigación de cada semana, consultando diversos tipos de fuentes de información ya sea páginas web, libros, revistas, documentos digitales, recomendaciones de algunos docentes, etc. Por consiguiente el trabajo que se muestra sirve para tener un conocimiento breve pero general acerca de motores hablando generalmente de ellos y además de motores marinos el cual es propósito de este trabajo, debido a que incremento tremendamente un conocimiento no tan grande pero si general sobre motores diésel marinos.

9

2. T01-INTRODUCCION A COMBUSTION INTERNA

LOS

MOTORES

DE

10

2.1. INTRODUCCIÓN El presente trabajo es una recopilación de varias fuentes de información, su contenido lo obtuve de libros, páginas webs y videos; la elaboración este trabajo me tomo alrededor de 5 días durante los cuales estuve leyendo, juntando, ordenando, investigando, etc. El primer día no sabía cómo comenzar, así que empecé a leer un libro me parece interesante en algunos temas como cuando te explicaba la funcionabilidad de los motores de combustión Otto y Diesel. A las dos horas de haber leído tenía varias ideas de como comenzar pero a la vez no sabía por dónde empezar, así que me tome un descanso para meditar las cosas y ordenar al cabo de unas horas ya tenía una manera de cómo hacer las cosas, así que me puse a buscar información de cada uno de los puntos a colocar en el trabajo busque sobre la historia de los motores, algo de la actualidad de ellos, el funcionamiento de los motores para todos los temas buscaba libros de donde sacar información pero no encontraba o no sabía cómo buscar en la red así que empecé sacar información en algunas páginas ( intente no tomar información de Wikipedia por algo de desconfianza pero al final utilice Wikipedia para algunas informaciones) y pdf en la red, con mucha información empecé a leer y lo más importante entender lo que iba a colocar en la chamba. Ese primer día solo me dedique a informarme sobre los motores su historia al llegar la noche ya me había cansado de buscar y leer así que salí a jugar futbol para despejarme y darme más ideas de como estructurar el trabajo. El segundo día era domingo ahí ya tenía que hacer escribir algo como aun no tenía las cosas claras solo comencé hacer y eso me recuerda que una vez escuche que cuando no sepas como hacer solo aslo en una forma coloquial de decirlo cuando no sepas como hacerlo “solo lánzate pero cuando te lanzas concéntrate para que salga bien”. Así que me lance y empecé a escribir así comencé con la historia de los motores, cuando creía q le faltaba algo lo dejaba ahí y comenzaba otro tema hasta que se me ocurriera algo más y continuarlo. De esas maneras empecé a rellenar casi todos los temas. Habré comenzado en la mañana hasta el almuerzo después gran parte de la tarde y noche. El tercer día era lunes ahí tenia que ir a la uni ya que tenía clases así que para poder seguir avanzando lleve mi laptop para acabar las cosas que no había encontrado y además preguntar a mis compañeros como habían avanzado, cuando llegue y hable con ellos algunas ya habían acabado eso me apuro ya que algunos ya habían acabado y yo todavía seguía en camino así que pregunte sobre algunas fuentes de información para culminar todos los especias que me quedaban por cerrar, este día no avance mucho ya que solo pude avanzar en los espacios que habían entre mis clases, de todas maneras en la noche cabe una gran parte así que comencé a darle el formato al trabajo comencé a unir todo. El cuarto día igualmente lleve mi laptop a la uni para avanzar pero fue en vano ya que apenas llegue fui a mi clase después fui a comer y después otra clase y terminando esta otra termine como a las 6p.m. y justo en ese momento comenzaba el partido entre Uruguay y Perú como ya estaba ahí con mis amigos en el centro de estudios bueno me quise dar un descanso. Ese día en la noche en mi casa solo hice el índice. El quinto día es hoy miércoles me encuentro acabando la introducción, conclusión y recomendaciones, y esperando que todo lo hecho este bien.

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2.2. EL MOTOR 2.2.1. DEFINICIÓN DE MOTOR: “El motor es, en palabras simplificadas, una máquina que puede convertir la energía que se encuentre almacenada de diferentes formas en su interior, como pueden ser combustibles, baterías o fuentes de otro tipo, en energía mecánica que finalmente termina realizando “un trabajo”, un “movimiento”. O sea que, básicamente, el motor transforma la energía química (de los combustibles) en energía mecánica que se traduce efectivamente en su eje de salida”1. (Definición de Motor. definicionabc.com. 26 de marzo de 2016. www.definicionabc.com/motor/motor.php).

2.2.2. TIPOS DE MOTORES: Cuando hablamos de motores podemos clasificarlo de la siguiente manera: 2.2.2.1. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA: Son aquellos en los que el proceso de combustión de combustibles se da dentro de ellos transformando la energía química en energía térmica, y con esta produciríamos la energía mecánica. 2.2.2.2. MOTORES DE COMBUSTIÓN EXTERNA: Cuando se habla de este tipo de motores se debe aclarar que el proceso de generación de gases de trabajo se da fuera del motor, estos son también llamados generadores de vapor o calderas, transformando el agua en vapor saturado a diferentes presiones mediante el calor producido por los combustibles quemados. El vapor obtenido es trasladado para ser utilizado en turbinas de vapor estas utilizan la presión con la que este vapor es traído para girar y producir energía mecánica.

2.3. HISTORIA DE LOS MOTORES: A lo largo del tiempo la realización de trabajos era desempañada por los hombres utilizando la fuerza de sus músculos para poder desempeñarlos, a medida que los años transcurrían y las tecnología avanzaban se pasó a utilizar la fuerza de los animales, el viento y el agua posteriormente a mediados del siglo XIII en Europa se vivía un estancamiento en el PBI a partir de ese momento se inició una transición que acabaría con los siglos de una mano de obra basada en el trabajo manual y el uso de animales siendo sustituidos por maquinarias para la fabricación industrial y el transporte de mercancías y pasajeros. La aparición de la máquina de vapor para lograr ese desarrollo tecnológico tiene un antecedente en el siglo I antes de cristo y esta descrito en los escritos de Herón de Alejandría. El aparato fue nombrado como “eolipita”, consistía en una esfera giratoria hueca provista de unos codos acodados diametralmente opuestos y orientados en sentido opuesto que era alimentada con vapor procedente de calentar agua con fuego. El vapor entraba en la esfera a través de unos soportes huecos y al circular por los codos acodados haciendo girar la esfera (figura 1).

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Figura 1. Eolipila. En 1678 Abbe Jean de Hautefeuille, a quien la historia le ha acreditado con el origen del motor de combustión con pistón, propone usar la capacidad explosiva de la pólvora en un cilindro para mover un pistón y obtener trabajo. Sin embargo recién en 1680 cuando los franceses Huygens y Papin lograron construir una maquina térmica. La falta de control de la explosión, y particularmente la dificultad de cargar el cilindro con el combustible sólido entre cada carrera de trabajo, freno el desarrollo de este motor. El francés Denis Papin, tuvo la idea de utilizar la condensación del vapor para provocar el vacío en el interior del cilindro. El motor de vapor de Papin (1690) consistía en un cilindro vertical en el que situaba un pistón asociado a una barra. En el fondo del cilindro se ponía agua, la cual al calentarse generaba vapor, la expansión del vapor elevaba el pistón hasta el final de su carrera, donde se fijaba. En ese momento se refrigeraba el cilindro, con lo que se producía la condensación del vapor, haciéndose el vacío. Posteriormente se liberaba manualmente el pistón, el cual realizaba la carrera descendente de trabajo por acción de la presión atmosférica, al igual que en el motor de pólvora de Huygens. La idea de Papin fue poco practicable, ya que el cilindro tenía la triple función de caldera, condensador y mecanismo transmisor de potencia. En 1698, los trabajos en la minas de estaño de Cornish fueron obstaculizados por la presencia del agua. Con el fin de extraer el agua, Thomas Savery diseño y construyo un motor sin pistón al que llamo “the friend miner’s”. El motor de Savery extraía agua de un pozo a través de una tubería conectada a una cámara que admitía vapor de una caldera. Al refrigerar dicha cámara la condensación del vapor provocaba un vacío que elevaba un volumen de agua que quedaba atrapado por encima de una válvula anti retorno. En ese momento se readmitia vapor a la cámara y presión del mismo forzaba dicho volumen de agua hacia arriba pasando por una segunda válvula antirretorno. Cabe señalar que la altura a la que se podía elevar el agua era muy dependiente de la presión del vapor de la caldera. Se cree que el motor de Savery alcanzaba los cinco ciclos por minuto y que su rendimiento térmico era muy inferior al 0.5%. Posteriormente Thomas Newcomen a principios del siglo XVIII con su máquina de vapor juega un roll trascendental por los siguientes 150 años. Una de las importantes mejoras de la máquina de vapor construida por Newcomen, ayudado por Jhon Calley, fue la idea de provocar la condensación del vapor inyectando agua pulverizada en el interior del cilindro. Se cuenta que fue una fuga accidental de agua hacia el interior del cilindro atreves de un poro produjo una condensación tan rápida del vapor que el pistón rompió 13

la cadena que la unía a un balancín, así como el fondo del cilindro y la parte superior de la caldera. Este providencial accidente condujo al descubrimiento de la condensación por mezcla. En la máquina de vapor de Newcomen (figura 2), el vapor generado en una caldera situada bajo el cilindro de potencia, se introducía en el cilindro, elevando el pistón hasta su máxima altura vertical. En este momento, se provocaba la condensación del vapor mediante una inyección de agua fría en interior del cilindro, de modo que por la acción de la presión atmosférica aplicada en la otra cara del pistón (de ahí el nombre de motor atmosférico), este realizaba la carrera descendente de trabajo.

Figura 2. Máquina de vapor de Newcomen. Innovaciones introducidas en la máquina de Newcomen destacan las siguientes:    

Empleo del balancín para transmitir el movimiento lineal del pistón Válvulas accionadas automáticamente desde el balancín Válvulas para expulsar el aire del interior del cilindro Empleo de segmentos (anillos) de cuero, sobre los que se mantenían un cierto nivel de agua, para asegurar el sellado entre el cilindro y el pistón. Prestaciones de la máquina de vapor de Newcomen se aproximan a las siguientes:  16 carreras de trabajo por minuto  6 caballos de vapor de potencia  Rendimiento térmico cercano al 0.5% Cabe mencionar que Smeaton introdujo mejorar la máquina de vapor por los años 1768 con lo cual aumento su rendimiento hasta un 1%. Fueron, sin embargo, las mejoras introducidas por el escoces James Watt, el cual trabajo en el modelo reducido de la máquina de vapor. Quizás la mejora más sustancial que introdujo Watt en la máquina de Newcomen fue la invención del condensador separado (figura 3). Al hacer esto se conseguía eliminar el proceso repetitivo de recalentar el cilindro en cada ciclo. Se puede decir que esta mejora elevo por si misma el rendimiento al doble del logrado por Smeaton y a cuatro veces el original de Newcomen.

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Figura 3. Máquina de vapor de James Watt Otras contribuciones de Watt al desarrollo de la máquina de vapor fueron:  

El Regulador de bolas para controlar la velocidad de la maquina El uso de instrumentos para medir presiones máxima y mínima en el interior del ciclo, lo cual condujo al desarrollo posterior de un instrumento para medir la presión instantánea en el interior del cilindro.  La primera definición de una unidad precisa de potencia, que fue llamada “horsepawer”, definida como la potencia necesaria para levantar 33.000 libras a un pie de altura durante un minuto. La máquina de vapor tuvo tanta popularidad que llego a ser empleada en la navegación hacia 1807 por R. Fulton y más tarde, en 1825 G. Stephenson el uso para accionar una locomotora. A finales del siglo XIX otras tecnologías desplazaron la máquina de vapor del campo de las grandes potencias pero aun estas seguían utilizando en aplicaciones con grados de carga y regímenes variables. Sin embargo fue la aparición de los motores de combustión interna alternativos el hecho que constituyo el principio del fin de la máquina de vapor, que desapareció prácticamente del mercado a mediados del siglo actual.

2.3.1. MOTOR DIÉSEL En 1892 el alemán Rudolf Diesel, basado en que el trabajo de comprensión rápida en un medio incrementa su energía interna y su temperatura, propuso comprimir solo aire hasta que alcanzara una temperatura lo suficiente elevado para que lograra encender el combustible que se inyectaría hacia el final de la carrera de compresión. Propuso igualmente coordinar el ritmo (o la tasa) de inyección de combustible con el movimiento del pistón de tal forma que el calor de la combustión fuera liberado a una temperatura máxima constante. De esta forma, el proceso original fue concebido lo más cercano posible al ciclo de motor de Carnot. Sin embargo, razones económicas llevaron a que el proceso se realizara como una aproximación a un proceso de combustión a presión constante para motores Diesel grandes de baja velocidad. Diesel recibiría el 16 de julio de 1895 la patente numero 542.846 por este diseño, usando carbón pulverizado. Esta patente igualmente incluía el sistema de inyección de combustible líquido en el cual una bomba suministraba la cantidad de combustible deseado mediante una válvula de aguja y aire a presión arrastraba el combustible dentro del cilindro. 15

El motor diésel admite y comprime hasta un instante antes de iniciarse la inyección del combustible, únicamente aire, lo que le permitió tener relaciones de compresión mucho más elevadas que las de todos los motores de la época (los cuales demostraban tener problemas de la pre mezcla aire combustible al interior de la cámara de combustión, debido a las características propias del combustible que empleaban) y, por lo tanto, se pudo obtener un rendimiento más elevado y un menor consumo de combustible. El primer motor experimental de diésel se construyó en 1893, pero nunca llego a funcionar. Después de superar algunos problemas, el primer motor operativo se construyó en 1897 (figura 4). Este motor proporcionaba 17.8 CV a 154 rpm con un rendimiento del 26.2% valor muy elevado para aquella época.

Figura 4. Primer motor operativo de Rudolf Diesel Se puede afirmar que después de la aparición del motor Diesel se completó el desarrollo básico de los motores de combustión interna alternativos con respecto a su concepción mecánica. El diseño de estos motores durante el siglo actual ha estado marcado por la mejora de prestaciones (potencia y rendimiento – consumo, sobre todo), conseguida en gran parte por el importante desarrollo de los combustibles, sobre todo en el periodo seguido de la segunda guerra mundial con el descubrimiento de sustancias antidetonantes, que condujo a un mayor conocimiento de la forma como la naturaleza del combustible afectaba la combustión.

2.3.2. MOTOR OTTO Este motor recibe el nombre de su inventor Nicolas Augusto Otto, quien llevo a la práctica un sistema de operación del motor a base de válvulas cuyo uso se ha generalizado y se aplica prácticamente en la mayoría de los diseños de motores de automóviles. El motor Otto es una máquina que transforma la energía química contenida en el combustible en energía mecánica utilizada para propulsar un embolo que actúa sobre una biela, la cual mueve el cigüeñal y a través de transmisiones provoca el movimiento 16

de las ruedas. El funcionamiento del mismo es en base a explosiones que se producen en su interior por la inflamación de los gases (aire y nafta) detonados por un salto de chispa (bujías). El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos. La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores, entre otro la perdida de energía por la fricción y la refrigeración. En general, la eficiencia de un motor de este tipo depende del grado de compresión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustible de alto índice de octano. La eficiencia de un buen motor Otto es de un 20 a 25% solo la cuarta parte de la energía calorífica se transforma en energía mecánica.

2.4. USOS DE LOS MOTORES ACTUALMENTE La maquinaria industrial progresa al mismo ritmo que la innovación tecnológica y, actualmente, resulta necesaria para todo tipo de procesos de fabricación y manufactura. Estas funciones, orientadas a la producción y los servicios e implementadas de acuerdo con parámetros estandarizados y economías de escala, describen los diferentes tipos de maquinaria que se emplean en el sector industrial y que se distinguen de la maquinaria doméstica. Solo por nombrar algunos de sus usos en la actualidad se mencionara unos cuantos:

2.4.1. MOTORES EN BARCOS Los motores Diesel desplazaron completamente a las turbinas de vapor en el siglo pasado. Salvo en grandes buques militares en los que también se emplean reactores nucleares para la propulsión, el Diesel es el gran rey. Esto se debe a que el Diesel es muy fiable, más sencillo y más económico. Los grandes motores Diesel de mercantes y grandes esloras funcionan a unas 100 revoluciones por minuto, pudiéndose sentir cada explosión en los cilindros. La lentitud de funcionamiento permite utilizar combustibles muy densos como el Fuel oil. El fuel pesado es un líquido oleaginoso y oscuro que hay que precalentar antes de inyectar para que disminuya su viscosidad. Tiene más poder energético y es dos veces más barato que el gasoil que utilizamos en los coches o embarcaciones de recreo. Al girar muy lentamente, el cigüeñal puede conectarse directamente con el eje de propulsión de la hélice evitando el uso de costosas reductoras que además generan pérdidas de potencia.

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2.4.2. MOTORES EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ La industria automotriz es un conjunto de compañías y organizaciones relacionadas en las áreas de diseño, desarrollo, manufactura, marketing, y ventas de automóviles. Es uno de los sectores económicos más importantes en el mundo por ingresos. La industria automotriz no incluye a las compañías dedicadas al mantenimiento de automóviles que ya han sido entregados a un cliente, es decir, talleres mecánicos y gasolineras. En el año 2007, existían acerca de 806 millones de coches y camiones, consumiendo alrededor de 980 billones de litros de gasolina y diésel por año. El automóvil es un medio principal de transporte en muchas economías desarrolladas. Boston Consulting Group predijo que en el año 2014, una tercera parte de la demanda mundial estará en los cuatro mercados BRIC (Brasil, Rusia, India y China). Mientras tanto, en los países no desarrollados, la industria automotriz no se ha establecido como lo planeado. Por otro lado, se espera que esta tendencia continúe, especialmente en las generaciones más jóvenes (en países altamente urbanizados), las nuevas generaciones ya no quieren ser dueños de un automóvil; prefiriendo modos de transporte alternativos.

2.4.3. MOTORES EN LA INDUSTRIA AERONÁUTICA 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. Existen distintos tipos de motores de aviación aunque se dividen en dos clases básicas: motores recíprocos —o de pistón— y de turbina de gas.

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2.4.4. Motores en la industria Agrícola La maquinaria agrícola es la serie de máquinas y equipos que utilizan los agricultores en sus labores. Una máquina agrícola es aquella que tiene autonomía de funcionamiento y, por tanto, para su funcionamiento necesita un motor de combustión y unos mecanismos de transmisión que la permiten desplazarse por el campo cuando desarrolla el trabajo.

2.5. CUADROS ESTADÍSTICOS VEHICULO:

RESPECTO

A

LAS

VENTAS

Con estas graficas se podrá ver como la cantidad de motores para vehículos de pasajeros o comerciales han ido variando en el tiempo.

Ventas en vehículos de pasajeros. 19

Ventas en vehículos comerciales.

Esta grafica muestra el total de las ventas de los vehículos. El siguiente cuadro muestra una estadística de producción de vehículos en el año 2015 2015 PRODUCTION STATISTICS

20

Country

Cars

Commercial vehicles

Total

% change

Argentina

308,756

224,927

533,683

-13.5%

Australia

159,872

13,137

173,009

-4.0%

Austria

131,380

15,350

146,730

-3.5%

Belgium

369,172

40,168

409,340

-20.8%

Brazil

2,018,954

410,509

2,429,463

-22.8%

Canada

888,565

1,394,909

2,283,474

-4.6%

China

21,079,427

3,423,899

24,503,326

3.3%

Czech Rep.

1,298,236

5,367

1,303,603

4.2%

Egypt

12,000

24,000

36,000

-15.3%

Finland

69,000

0

69,000

53.2%

France

1,553,800

416,200

1,970,000

8.2%

Germany

5,707,938

325,226

6,033,164

2.1%

Hungary

491,720

3,650

495,370

13.2%

India

3,378,063

747,681

4,125,744

7.3%

Indonesia

824,445

274,335

1,098,780

-15.4%

Iran

884,866

97,471

982,337

-9.9%

Italy

663,139

351,084

1,014,223

45.3%

Japan

7,830,722

1,447,516

9,278,238

-5.1%

Malaysia

558,324

56,347

614,671

3.3%

Mexico

1,968,054

1,597,415

3,565,469

5.9%

Netherlands

41,870

4,504

46,374

0.0%

Poland

534,700

125,903

660,603

11.3%

21

Country

Cars

Commercial vehicles

Total

% change

Portugal

115,468

41,158

156,626

-3.0%

Romania

387,171

6

387,177

-1.1%

Russia

1,214,849

169,550

1,384,399

-26.6%

Serbia

82,400

1,230

83,630

-18.9%

Slovakia

1,000,001

0

1,000,001

3.0%

Slovenia

133,092

0

133,092

12.2%

South Africa

341,025

274,633

615,658

8.8%

South Korea

4,135,108

420,849

4,555,957

0.7%

Spain

2,218,980

514,221

2,733,201

13.7%

Sweden

188,987

N.A.

188,987

22.6%

Taiwan

298,418

52,667

351,085

-7.4%

Thailand

772,250

1,143,170

1,915,420

1.9%

Turkey

791,027

567,769

1,358,796

16.1%

Ukraine

5,654

2,590

8,244

-71.3%

UK

1,587,677

94,479

1,682,156

5.2%

USA

4,163,679

7,936,416

12,100,095

3.8%

Uzbekistan

185,400

0

185,400

-24.5%

Others

693,817

138,866

832,683

19.1%

Total

68,561,896

22,121,176

90,683,072

1.0%

2.6. FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES 2.6.1. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR OTTO O CUATRO TIEMPOS La mescla de gasolina y aire hace posible el funcionamiento de este motor, solo basta la más leve chispa para que se inflame y el motor comience a trabajar. Los pistones de los cilindros se encargan de comprimir la mezcla, facilitando la ignición, provocada por la chispa eléctrica emitida por la bujía. Estalla con tal velocidad y violencia que hace 22

descender el pistón por el cilindro. Este movimiento determina el giro del cigüeñal y da fuerza al motor. En casi todos los motores de coches esta explosión tiene lugar en uno de los cuatro movimientos del pistón, por lo que se denomina motor de cuatro tiempos. 1. 2. 3. 4.

Tiempo de admisión. Tiempo de compresión y encendidos. Tiempo de combustión. Tiempos de escape.

TIEMPO DE ADMISIÓN A partir de su punto muerto superior, el pistón inicia su carrera descendente. Al mismo tiempo, la válvula de admisión se abre y permite la entrada de la mezcla airecombustible que llenara la cavidad del cilindro. El tiempo de admisión y la carrera del pistón terminan cuando este llega a su punto muerto inferior (PMI).

TIEMPO DE COMPRESIÓN Al continuar girando el cigüeñal, el pistón inicia su carrera ascendente; la válvula de admisión se cierra y la mezcla aire-combustible queda confinada en el interior del cilindro donde es comprimida violentamente. Las partículas de combustible se encuentran entonces rodeadas apretadamente por partículas de oxígeno y en ese momento (PMS), tiene lugar la chispa entre los electrodos de la bujía de encendido.

23

TIEMPO DE FUERZA La mezcla aire-combustible se enciende por la chispa, desarrollando una elevada presión de gases en expansión. Como las válvulas siguen cerradas, los gases impulsan al pistón en su carrera descendente y la biela comunica esa fuerza al cigüeñal haciéndolo girar. Esta carrera del ciclo Otto es la única que produce energía, mientras que las otras tres consumen en mayor o menor medida.

TIEMPO DE ESCAPE El tiempo de escape es el último del ciclo y tiene lugar en la carrera ascendente del pistón. La válvula de escape se abre y permite la expulsión de los gases quemados que serán conducidos al exterior a través del tubo de escape. El ciclo se reanuda de inmediato ya que a continuación sigue de nuevo el tiempo de admisión así sucesivamente en forma indefinida.

En las figuras siguientes se podrá observar el ciclo completo de cuatro tiempos. Con un poco de observación podremos darnos cuenta de que para efectuarlo, el cigüeñal tuvo 24

que completar dos vueltas. Esto tendrá relevancia para poder entender más adelante la sincronización con las válvulas.

2.6.2. MOTOR DE DOS TIEMPOS El motor de dos tiempos, también denominado motor de dos ciclos, es un motor de combustión interna que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámico (admisión, compresión, expansión y escape) en dos movimientos lineales del pistón (una vuelta del cigüeñal). Se diferencia del más conocido y frecuente motor de cuatro tiempos de ciclo de Otto, en el que este último realiza las cuatro etapas en dos revoluciones del cigüeñal. Existe tanto en ciclo Otto como en ciclo Diésel.

Características y diferencias entre los dos y los cuatro tiempos El motor de dos tiempos se diferencia en su construcción, del motor de cuatro tiempos Otto en las siguientes características:  

Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor de cuatro tiempos en el que únicamente esta activa la cara superior. La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las lumbreras (orificios situados en el cilindro). Este motor carece de las válvulas que abren y cierran el paso de los gases en los motores de cuatro tiempos. El pistón 25





dependiendo de la posición que ocupa en el cilindro en cada momento abre o cierra el paso de gases a través de las lumbreras. El cárter del cigüeñal debe estar sellado y cumple la función de cámara de precompresión. En el motor de cuatro tiempos, por el contrario, el cárter sirve de depósito de lubricante. La lubricación, que en el motor de cuatro tiempos se efectúa mediante el cárter, en el motor de dos tiempos se consigue mezclando aceite con el combustible en una proporción que varía entre el 2 y el 5 por ciento. Dado que esta mezcla está en contacto con todas las partes móviles del motor se consigue la adecuada lubricación.

2.6.3. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE DOS TIEMPOS Fase de admisión-comprensión Procesos debajo del pistón: La lumbrera de transferencia se cierra mediante el movimiento ascendente del émbolo. Debido a la depresión que se forma, se abre la lámina de la lumbrera de admisión: Se aspira la mezcla de combustible y aire. Procesos encima del pistón: La mezcla precomprimida se comprime encima del pistón.

Fase explosión-escape En este tiempo el pistón se desplaza del punto muerto superior al punto muerto inferior. Procesos encima del pistón: La mezcla comprimida se enciende poco antes de que se alcance el punto muerto superior gracias a una chispa eléctrica producida por la bujía. La presión que se genera empuja el pistón hacia abajo y abre primero la lumbrera de escape (en los diesel lleva de una válvula de escape) y, a continuación, la lumbrera de transferencia. La mezcla precomprimida debajo del émbolo expulsa hacia afuera los gases de escape acumulados. Procesos debajo del émbolo: La mezcla aspirada se precomprime mediante el movimiento descendente del émbolo y se empuja hacia la lumbrera de transferencia. La sobrepresión cierra la lámina de la lumbrera de admisión.

26

2.6.4. Motor Wenkel o rotativo El motor Wankel es un tipo de motor de combustión interna, inventado por Felix Wankel, que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores alternativos. Wankel concibió su motor rotativo en 1924 y recibió su patente en 1929. Durante los años 1940 se dedicó a mejorar el diseño. Se hizo un considerable esfuerzo en el desarrollo de motores rotativos en los 1950 y los 1960. Eran particularmente interesantes por funcionar de un modo suave, silencioso y fiable, gracias a la simplicidad de su diseño.

2.6.5. Funcionamiento del motor Wenkel Un motor rotativo o Wankel, en honor a su creador el Dr. Felix Wankel, es un motor de combustión interna que funciona de una manera completamente diferente de los motores alternativos. En un motor alternativo; en el mismo volumen (mililitros) se efectúan sucesivamente 4 diferentes trabajos: admisión, compresión, combustión y escape. En un motor Wankel se desarrollan los mismos cuatro tiempos pero en lugares distintos de la carcasa o bloque; con el pistón moviéndose continuamente de uno a otro. Más concretamente, el cilindro es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra un rotor triangular que realiza un giro de centro variable. Este pistón comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal que se encuentra en su interior, y que gira ya con un centro único. Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte del recinto y sellada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motores reemplaza a los pistones. El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus tres vértices en contacto con el "freno", delimitando así tres compartimentos separados de mezcla. A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los tres volúmenes se expande y contraen alternativamente; es esta expansión-contracción la que succiona el aire y el combustible hacia el motor, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y la expele hacia el escape.

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CICLOS DE TRABAJO ADMISIÓN: Al rebasar un vértice la lumbrera de admisión, la mezcla entra en la cámara siguiente cuyo volumen aumenta debido a la órbita excéntrica del rotor.

COMPRESIÓN: El rotor continúa girando y la cámara que contiene la mezcla, disminuye de volumen al tiempo que la comprime.

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EXPLOSIÓN: El encendido hace que la mezcla se queme y se expanda, impulsando al rotor en este tiempo de explosión, a la vez que aumenta el volumen de la cámara.

ESCAPE: El otro vértice del rotor pasa a la lumbrera de escape y la descubre para que salgan los gases. El ciclo continúa de manera simultánea en las tres cámaras.

2.7. COMPONENTES DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN Para efectos de estudios en un motor se puede distinguir elementos fijos o estáticos, necesarios para su funcionamiento (cárter, cilindros, culata, colectores, etc.), y elementos móviles o dinámicos, que durante el funcionamiento están sometidos a altas temperaturas y esfuerzos (pistón, biela, cigüeñal, volante motor, dámper).

PARTES DEL MOTOR En el motor de combustión interna, tanto en los motores de 2 tiempos y 4 tiempos, la finalidad de cada sistema general de alimentación, distribución, encendido y lubricación es acabar en una de las 3 partes siguientes: 1. Bloque Motor 2. Culata 3. Carter Estas tres partes del motor, son las partes vitales, porque como ya hemos dicho antes, cualquier sistema su objetivo es acabar aquí para realizar su función.

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2.7.1. BLOQUE MOTOR El bloque es la parte más grande del motor, en él se instalan los cilindros donde aquí los pistones suben y bajan. También por aquí se instalan los espárragos de unión con la culata y pasa el circuito de lubricación y el circuito de refrigeración. Los materiales utilizados para la construcción del bloque han de ser materiales capaces de resistir las altas temperaturas, ya que aquí se realizan también los procesos de expansión y escape de gases. Generalmente el Bloque motor está construido en aleaciones de hierro con aluminio, con pequeñas porciones de cromo y níquel. Con esta aleación conseguimos un material de los cilindros nada poroso y muy resistente al calor y al desgaste.

PARTES DEL BOQUE MOTOR En el bloque motor se encuentran los distintos componentes: 1. 2. 3. 4. 5.

Junta de culata Pistones Anillos Bulones Bielas

2.7.1.1. JUNTA DE CULATA La junta de culata es la encargada de sellar la unión entre la culata y el bloque de cilindros. Es una lámina muy fina fabricada generalmente de acero aunque también se le unen diversos materiales como el asbesto, latón, caucho y bronce. La junta de culata posee las mismas perforaciones que el bloque motor, la de los pistones, espárragos de sujeción con la culata y los conductos de refrigeración y lubricación, para poder enviar a estos a la culata.

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2.7.1.2. PISTONES El pistón es el encargado de darle la fuerza generada por la explosión a la biela, para que ella haga el resto. Debido a los esfuerzos tanto de fricción como de calor a los que está sometido el pistón, se fabrica de materiales muy resistentes al calor y al esfuerzo físico pero siempre empleando materiales lo más ligeros posibles, para así aumentar su velocidad y poder alcanzar regímenes de rotación elevados. Los pistones se acostumbran a fabricar de aleaciones de aluminio-silicio, níquel y magnesio en fundición. Para mejorar el rendimiento del motor y posibles fallos y averías, se construyen pistones sin falda, es decir, se reduce el rozamiento del pistón con el cilindro gracias a que la parte que roza es mucho menor.

2.7.1.3. ANILLOS Los anillos van montados en la parte superior del cilindro, rodeando completamente a este para mantener una buena compresión sin fugas en el motor. Los anillos, también llamados segmentos, son los encargados de mantener la estanquidad de compresión en la cámara de combustión, debido al posible escape de los vapores a presión tanto de la mezcla como de los productos de la combustión. También se monta un anillo de engrase, para poder lubricar el cilindro correctamente. Los anillos o segmentos suelen fabricarse de hierro aleado con silicio, níquel y manganeso.

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2.7.1.4. BULONES Es el elemento que se utiliza para unir pistón con la biela, permitiendo la articulación de esa unión. El bulón normalmente se construye de acero cementado y templado, con proporciones de carbono, cromo, manganeso y silicio. Para que el bulón no se salga de la unión pistón/biela y ralle la pared del cilindro, se utilizan distintos métodos de fijación del bulón.

2.7.1.5. BIELAS La biela es la pieza que está encargada de transmitir al cigüeñal la fuerza recibida del pistón. Las bielas están sometidas en su trabajo a esfuerzos de compresión, tracción y también de flexión muy duros y por ello, se fabrican con materiales muy resistentes pero a la vez han de ser lo más ligeros posibles. Generalmente están fabricadas de acero al cromo-molibdeno con silicio y manganeso, acero al cromo-vanadio o al cromo-níquel o también podemos encontrar bielas fabricadas de acero al carbono aleado con níquel y cromo. Aunque es una sola pieza en ella se diferencian tres partes pie, cuerpo y cabeza. El pie de la biela es el que la une al pistón por medio del bulón, el cuerpo asegura la rapidez de la pieza y la cabeza gira sobre el codo del cigüeñal. Generalmente las bielas están perforadas, es decir, se les crea un conducto por donde circula el aceite bajo presión desde la cabeza hasta el pasador, con el fin de lograr una buena lubricación.

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2.7.2. CULATA La culata es la parte superior del motor en donde se encuentran las válvulas de admisión y de escape, el eje de levas, las bujías y las cámaras de combustión. En la culata es donde encontramos todo el sistema de distribución, aunque antiguamente el eje de levas se encontraba en la parte inferior del motor. La culata también tiene conductos de refrigeración y lubricación al igual que el bloque motor, para que por aquí pasen los correspondientes líquidos. La culata es la parte estática del motor que más se calienta, por eso su construcción ha de ser muy cuidadosa. Una culata debe ser resistente a la presión de los gases, ya que en la cámara de combustión se producen grandes presiones y temperaturas, poseer buena conductividad térmica para mejorar la refrigeración, ser resistente a la corrosión y poseer un coeficiente de dilatación exactamente igual al del bloque motor. La culata, al igual que el bloque motor, se construye de aleaciones de hierro con aluminio, con pequeñas porciones de cromo y níquel.

PARTES DE LA CULATA En la culata encontramos los siguientes componentes: 1. Cámaras de combustión 2. Válvulas 3. Guias y asientos de válvulas 33

4. Árbol de levas 2.7.2.1. CÁMARA DE COMBUSTIÓN Es un espacio vacío que está ubicado en la culata donde tiene lugar la combustión de la mezcla de aire y combustible. En la cámara de combustión también van ubicas las válvulas de admisión y escape, la bujía y en algunos casos el inyector de combustible (en caso de inyección directa). Las temperaturas alcanzadas en la cámara de combustión son muy elevadas, por eso mismo se ha de mantener siempre bien refrigerada. Las temperaturas alcanzadas en la cámara de combustión son muy elevadas, por eso mismo se ha de mantener siempre bien refrigerada.

2.7.2.2. VÁLVULAS Las válvulas van ubicadas en la cámara de combustión y son los elementos encargados de abrir y cerrar los conductos por donde entra la mezcla (válvulas de admisión) y por donde salen los gases de escape (válvulas de escape). Normalmente la válvula de admisión suele ser de mayor diámetro que la de escape, debido a que la dificultad que hay en entrar los gases de admisión es más elevada que evacuar al exterior los gases de escape. Debido a las altas temperaturas que alcanzan las válvulas (sobre todo las de escape), se fabrican de materiales muy resistentes al calor como aceros al cromo-níquel, al tungsteno-silicio o al cobalto-molibdeno. En válvulas de admisión, debido a que no alcanzan temperaturas tan elevadas se utilizan aceros al carbono con pequeñas proporciones de cromo, silicio y níquel.

2.7.2.3. GUÍAS Y ASIENTOS DE LAS VÁLVULAS Las guías son casquillos en forma alargada, introducidos en los agujeros realizados en la culata para alojarlas, dentro de los cuales se deslizan las 34

válvulas. Los asientos es donde se coloca la válvula en el momento que está cerrada para que haya una buena estanqueidad. Generalmente están fabricadas de acero al cromo-vanadio o al cromo-níquel. La construcción de las guías de las válvulas suele ser de forma cónica, de esta manera no se acumula el aceite que puede ser introducido por error dentro del cilindro. 2.7.2.4. ÁRBOL DE LEVAS El árbol de levas o también llamado eje de levas es el elemento encargado de abrir y cerrar las válvulas en el momento preciso. El Árbol de levas se construye de hierro fundido aleado con pequeñas proporciones de carbono, silicio, manganeso, cobre, cromo, fósforo y azufre. En el apartado de sistema de distribución, se darán más detalles de él y de su funcionamiento.

2.7.3. CARTER El cárter es la parte inferior del motor donde se encuentra el cigüeñal, los cojinetes del cigüeñal y el volante de inercia. En el cárter está depositado el aceite del sistema de lubricación, y en su parte inferior tiene un tapón para el vaciado de éste. El cárter generalmente esta provisto de aletas en su parte externa para mejorar la refrigeración de éste y mantener el aceite a una buena temperatura de funcionamiento, que oscila generalmente entre los 80°C y los 90°C. El cárter debido a que no se calienta demasiado, debe de tener una buena refrigeración para mantener el aceite a una temperatura óptima como ya hemos dicho antes, por eso se construye de materiales muy ligeros pero con una buena conductividad térmica. El material más utilizado es el aluminio, aunque se le mezclan pequeñas porciones de cobre y de zinc.

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PARTES DEL CARTER En el carter encontramos los siguientes componentes: 1. Cigüeñal 2. Cojinetes 3. Volante motor 2.7.3.1. CIGÜEÑAL El cigüeñal es el encargado de transformar el movimiento de la biela en movimiento rotatorio o circular. Junto con el pistón y la biela, se considera la pieza más importante del motor. El cigüeñal es un eje, provisto de manivelas y contrapesos, dentro de los cuales generalmente se encuentran orificios de lubricación. El cigüeñal es una pieza que ha de soportar grandes esfuerzos, por eso se construye de materiales muy resistentes para que puedan aguantar cualquier movimiento sin romperse. Los cigüeñales normalmente se fabrican de acero al Cromo-Molibdeno con cobalto y níquel.

2.7.3.2. COJINETES Los cojinetes son los encargados de unir la biela con el cigüeñal para evitar que haya rozamiento entre ellos, para evitar pérdidas de potencia y averías. 36

Tienen forma de media luna y se colocan entre el cigüeñal y la cabeza de las bielas. Normalmente se fabrican de acero, revestidos de un metal antifricción conocido como metal Babbitt. Los cojinetes tienen que estar construidos con gran exactitud, cualquier poro o mala construcción de éste puede hacer funcionar mal el motor, por eso en caso de avería se ha de cambiar inmediatamente.

2.7.3.3. VOLANTE MOTOR El volante motor o volante de inercia es el encargado de mantener al motor estable en el momento que no se acelera. En el volante motor se suelen acoplar distintos elementos del motor para recibir movimiento del motor mediante correas o cadenas (árbol de levas, bomba de agua y aceite, etc). El volante motor es una pieza circular que ofrece una resistencia a ser acelerado o desacelerado. En el momento en que el motor no se acelera, es decir (fase de admisión, compresión y escape) se ha de mantener la velocidad del motor para que no haya una caída de rpm. El volante motor puede estar construido de materiales distintos, dependiendo si queremos un volante motor muy pesado o ligero. El volante motor pesado mantendrá mejor la velocidad del motor, pero perderemos algo de aceleración. Si el volante motor es más ligero, tenderá a caer más de rpm, pero la aceleración del mismo será más rápido, por eso los volantes ligeros se montan en motores con un número considerable de cilindros.

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2.8. CONCLUSIONES 

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Una de las piezas más importantes son el cigüeñal y la cámara de combustión, el primero debido a que este se encarga de transformar el movimiento rectilíneo debido a la carrera de los pistones en movimiento circular; y el segundo ya que en él se lleva a cabo el proceso de combustión que genera el movimiento lineal del pistón. Se concluye que la evolución de los motores han sido basándose de un solo principio lo cual lo hace motores, ya que transforman energía ya sea química o de otro tipo en energía mecánica pero siempre mejorando un modelo tras otro de acuerdo a los usos que se necesitaban esto debido a que eran los que mejor funcionaban desplazando nuevos prototipos en su misma época que resultaron menos eficientes comparados con estos. Se concluye que a largo de los años 2005-2015 las ventas de los vehículos de pasajeros mantiene una tendencia favorable con una pequeña caída en el año 2009, en el caso de los vehículos comerciales sucede los mismo pero cabe resaltar que la venta de vehículos de ambos tipos van bajando su número de ventas cada cada año en los últimos los puntos entre año y año no se diferencia por mucho y esto podría avisar que a futuro las ventas en vehículos se mantengan constantes por un periodo, esto puede ser por el uso de vehículos alternativos o con otra fuente de energía que no sea la combustión.

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2.9. RECOMENDACIONES 

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Haber revisado la historia de los motores da una mayor visión de cómo llegaron hacer lo que son ahora por ese motivo recomiendo estudiarlos desde ese punto ya que hace que el entendimiento de estos se haga más sencillo. Tener conocimiento de páginas web en donde se puedan encontrar de cuadros estadísticos de producción de motores venta de motores etc, ya que esto te da un mayor alcance de cómo está el mercado de estos. Se recomienda la consolidación de los conocimientos, con una visita a un taller y realizar el despiece de un motor, ya que esto proporcionará sin dudas un bagaje mucho mayor en este campo.

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2.10.

FUENTES DE INFORMACION

WEBS: https://es.pdfcoke.com/doc/15932105/Breve-historia-de-los-motores-decombustion#pdfcoke HISTORIA DE LOS MOTORES https://es.pdfcoke.com/doc/17297785/MOTORES-DE-COMBUSTION-INTERNA MOTOR OTTO DE CUATRO Y DOS TIEMPOS MOTOR WANKEL http://www.elcampico.org/admin/files/234.pdf MOTOR DE DOS TIEMPOS http://www.fondear.org/infonautic/barco/Motores_Helices/Motor_Grandes/Motor_Grand es.htm MOTORES EN BARCOS https://es.wikipedia.org/wiki/Industria_automotriz MOTORES EN AUTOS https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_aeron%C3%A1utico MOTORES EN AVIONES http://www.oica.net/wp-content/uploads//total-sales-20151.pdf http://mestreacasa.gva.es/c/document_library/get_file?folderId=500002517593&name= DLFE-354652.pdf LIBRO: MOTOR WENKEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA Pg. 28-37 Albert Martínez Villegas

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3. T02CICLOS TERMODINÁMICOS, ANÁLISIS CINEMÁTICOS Y DINÁMICOS Y SISTEMAS DEL MOTOR

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3.1. INTRODUCCIÓN El presente trabajo es compuesto de alguna fuentes que encontré en internet y otras de libros, el tiempo que me tomo realizar fue más de lo que pensé, ya que no tenía bien claro algunos conceptos debido a eso tuve que leer más. Como ya mencione invertí demasiado tiempo al punto de dejar de hacer otras cosas por hacer este trabajo, el tiempo invertido fue de cinco días en algunos de estos más horas que en otros quisiera contarles un poco de lo que hice en cada día. El Primer día fue el sábado, ese día comencé tarde maso menos por el media día al comienzo pensé que iba hacer fácil conglomerar toda la información pero a medida que iba buscando los puntos pedidos me generaban más dudas así que me puse a leer regular de cada cosa para poder encontrarle el sentido a lo que estaba buscando así que prácticamente ese día me dedique a leer. Ya en la noche un compañero me manda un mensaje diciendo ya terminaste eso me metió presión por que vi que la mayoría de mis compañeros ya estaban acabando sus trabajos y yo todavía seguía leyendo, después de escuchar eso tuve que acelerar las cosas en pensé a escribir los primeros puntos de ciclos termodinámicos al acabar esa parte lo deje por ese dia ya era muy tarde. El segundo día fue el domingo ese día no hice mucho el día comenzó de la mejor manera pero era un domingo y los domingos en mi casa son los más ocupados ya que se hace todo tipo de cosas que falta hacer. Así que comencé hacer la mayoría de cosas que se tenían hacerse termine alrededor de las cinco de la tarde ahí recién volví a retomar a hacer el trabajo busque los demás puntos a hacerse, estaba haciendo las cosas tranquilamente hasta que empezaron los gritos te mis amigos que estaban en la calle me estaban llamando para ir a jugar en ese momento dude me dije salgo o sigo haciendo fue una decisión dura fue como un dilema si salía me iba des estresar de toda la semana pero por otro lado si salía me estaría condenando a trabajar más intenso el siguiente dia lo cual ya era complicado ya que era lunes y las clases me iban a quitar horas, asi que con el dolor de mi corazón me hice el loco y deje que gritaran hasta que se cansen y se vallan, ahí me di cuenta que tenía buenos amigos porque no se cansaban la lucharon hasta el final hasta que ya estaban haciendo mucha bulla y los vecinos los botaron. Cuando se fueron ya pude continuar tranquilamente. El tercer día fue lunes así que como había avanzado solo la mitad tuve que llevar mi laptop a la uni para ir avanzando, ahí empecé a buscar más información para colocar en el trabajo, bueno tuve que trabajar por partes ya que solo avanzaba cuando salía de clases en la noche después de asistir mis clases de inglés regrese a mi casa bien cansado y me dije voy a seguir pero solo me basto decir voy a tomar un pequeño descanso para quedarme dormido profundamente. El cuarto día fue ayer ahí si estaba un poco complicado avanzar ya que ese día estoy saturado de tiempo además que tenía que comprar algunas cosas para un laboratorio que tenía que hacer avance solo en la noche pero fue muy poco. El quinto día es el día de hoy en este día estoy finalizando los últimos detalles como el índice haciendo algunas recomendaciones.

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3.2. CICLOS TERMODINÁMICOS CICLO OTTO El motor Otto es el más empleado en la actualidad, y realiza la transformación de energía calorífica en mecánica fácilmente utilizable en cuatro fases, durante las cuales un pistón que se desplaza en el interior de un cilindro efectúa cuatro desplazamientos o carreras alternativas y, gracias a un sistema biela-manivela, transforma el movimiento lineal del pistón en movimiento de rotación del cigüeñal, realizando este dos vueltas completas en cada ciclo de funcionamiento.

3.2.1. Ciclo Teórico Otto El funcionamiento de este tipo de motor, durante sus cuatro fases o tiempos de trabajo es el siguiente: 

Primer tiempo: Admisión (transformación isobara 0-1) Durante este tiempo el pistón se desplaza desde el punto muerto superior (PSM) al punto muerto inferior (PMI) y efectúa su primera carrera o desplazamiento lineal. Durante este desplazamiento el cigüeñal realiza un giro de 180°. Cuando comienza esta fase se supone que instantáneamente se abre la válvula de admisión y mientras se realiza este recorrido, la válvula de admisión permanece abierta y, debido a la depresión o vacío interno que crea el pistón en su desplazamiento, que pasa atreves del espacio libre que deja la válvula de aspiración para llenar, en teoría, la totalidad del cilindro.



Segundo tiempo: Compresión (transformación adiabática 1-2) En este tiempo el pistón efectúa su segunda carrera y se desplaza desde el punto muerto inferior (PMI) al punto muerto superior (PMS). Durante este recorrido la muñequilla del cigüeñal efectúa otro giro de 180°. Durante esta fase las válvulas permanecen cerradas. El pistón comprime la mezcla, la cual queda alojada en el volumen de la cámara de combustión, también llamada de compresión, situada por encima del (PMS).



Tercer tiempo: Combustión - Expansión (transformación isocora 2-3, y adiabática 3-4) Cuando el pistón llega al final de la compresión, la bujía produce una chispa eléctrica en el interior de la cámara de combustión que produce la ignición de la mezcla, con lo cual se origina la inflamación y combustión de la misma. Al arder la mezcla genera una un aumento de presión la cual empuja el pistón hacia el PMI. Durante esta carrera, que es la única que realiza trabajo, se produce la buscada transformación de energía. La presión baja rápidamente y disminuye la temperatura interna debido a la expansión.



Cuarto Tiempo: Escape (transformación isocora 4-1 e isobara 1-0) En este tiempo el pistón realiza su cuarta carrera o desplazamiento desde el PMI al PMS, y el cigüeñal gira otros 180°. Durante este recorrido del pistón, la válvula de escape permanece abierta atreves de ella, los gases quemados procedentes de la combustión salen a la atmosfera. 43

Ciclo termodinámico Otto Teórico

Diagrama P-V de un ciclo Otto teórico.     

Transformación 0-1 y 1-0: Isobaras. Transformación 0-1: Adiabáticas (Q=0). Transformación 2-3: Isocora (V=cte). Transformación 3-4: Adiabática (Q=0). Transformación 4-1: Isocora (V=cte). Q1: calor generado en la combustión. Q2: Calor cedido al ambiente o perdido.

3.2.1.1. Rendimiento del Ciclo Teórico Otto El rendimiento del ciclo de Otto, como el de cualquier otra máquina térmica, viene dado por la relación entre el trabajo total realizado durante el ciclo y el calor suministrado al fluido de trabajo:

Por otra parte, si consideramos a la mezcla de aire más combustible como un gas ideal y estudiamos el trabajo producido en las diferentes transformaciones termodinámicas, obtendríamos la siguiente ecuación:

Ecuación conocida como la relación de compresión

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Volumen total del cilindro, se obtiene cuando el pistón se encuentra en el PMI.

Volumen de la cámara de combustión, es el volumen del cilindro que queda cuando el pistón se encuentra en el PMS.

3.2.2. Ciclo Otto Real En la práctica, ni las transformaciones adiabáticas del ciclo de Otto son adiabáticas (isentrópicas) ni las transformaciones isócoras tienen lugar a volumen constante. En la siguiente figura se ha representado un esquema del ciclo real de Otto superpuesto con el ideal analizado anteriormente.

En la figura están indicados de forma aproximada los puntos del ciclo donde tienen lugar la explosión y el escape respectivamente. CICLO DIESEL El motor Diésel de cuatro tiempos tiene una estructura semejante a los motores explosión, salva ciertas características particulares. El pistón desarrolla cuatro carreras alternativas mientras el cigüeñal gira 720°. Como el motor de ciclo Otto realiza el llenado y evacuación de gases a través de dos válvulas situadas en la culata, cuyo movimiento de apertura y cierre esta sincronizado con el cigüeñal a través del sistema de distribución por el árbol de levas.

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3.2.3. Ciclo Teórico diésel 







Primer tiempo: Admisión (transformación isobara 0-1) En este primer tiempo el pistón efectúa su primera carrera o desplazamiento desde el PMS al PMI, aspirando solo aire de la atmosfera, debidamente purificado a través del filtro. El aire pasas por el colector y válvula de admisión, que se supone se abre instantáneamente y que permanece abierta, con el objetivo de llenar todo el volumen del cilindro. Segundo Tiempo: Compresión (transformación adiabática 1-2) En este tiempo y con las dos válvulas completamente cerradas el pistón comprime el aire a gran presión, quedando solo aire alojado en la cámara de combustión. La muñequilla del cigüeñal gira otro 180° y completa la primera vuelta. Tercer Tiempo: Combustión – Expansión (transformación isobárica 2-3, y adiabática 3-4) Al final de la compresión con el pistón en el PMS se inyecta el combustible en el interior del cilindro, en una cantidad que es regulada por la bomba de inyección. Como la presión en el interior del cilindro es muy elevada, para que el combustible pueda entra la inyección debe realizarse a una presión muy superior. El combustible debido a la alta presión de inyección sale finalmente pulverizado, se inflama en contacto con el aire caliente, produciendo la combustión del mismo. Se eleva entonces la temperatura interna, la presión dura mientras la inyección o aportación de calor se supone constante y, a continuación, se realiza la expansión y desplazamiento del pistón hacia el PMI. Cuarto Tiempo: Escape (transformación isocora 4-1 e isóbara 1-0) Durante este cuarto tiempo se supone que la válvula de escape se abre instantáneamente permanece abierta. El pistón, dura su recorrido ascendente, expulsa a la atmosfera los gases remanentes que no han salido, efectuando el barrido de gases quemados lanzándolos al exterior. Ciclo termodinámico Teórico Diésel

Diagrama P-V del ciclo Diésel teórico.  

Transformación 0-1 y 1-0: Isobara. Transformación 1-2: Adiabática. 46

  

Transformación 2-3: Isocora. Transformación 3-4: Adiabática. Transformación 4-1: isocora. Q1: Calor generado en la combustión. Q2: Calor cedido al ambiente o perdido.

3.2.3.1. Rendimiento Del Ciclo Teórico Diésel Considerando al motor como un sistema cerrado, en un cilindro y un ciclo se cumplirá:

Por otra parte, si consideramos al aire como un gas ideal y estudiamos el trabajo producido en las diferentes transformaciones termodinámicas, obtendríamos la siguiente ecuación:

Coeficiente adiabático (γ) Ecuación conocida cono relación de compresión:

Relación de combustión a presión constante

Volumen total del cilindro, se obtiene cuando el pistón se encuentra en el PMI: V 1. Volumen de la cámara de combustión, es el volumen del cilindro que queda cuando el pistón se encuentra en el PMS: V2.

3.2.4. Ciclo Diésel Real En la siguiente figura se ha representado un esquema del ciclo real de Diésel superpuesto con el ideal analizado anteriormente.

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3.2.5. Diferencia de la eficiencia en los ciclos diésel y Otto En la siguiente figura, los rendimientos térmicos de los ciclos teóricos crecen al aumentar la relación de compresión lo cuales se confirman tabulando valores en sus fórmulas de eficiencia. Para una determinada relación de este tipo, el ciclo Otto da mayor rendimiento, mientras el ciclo diésel resulta de rendimiento menor. Hay que considerar, sin embargo, que, para los motores diésel, la relación de compresión varía entre 14 y 22, en tanto que, para los motores de encendido por chispa, no rebasa, por lo general, el valor de 10, con objeto de evitar la detonación, fenómeno del que trataremos más adelante. Por tanto, el motor Diésel tiene un rendimiento térmico superior al motor Otto.

3.2.6. Sobre alimentación de los motores Los motores dotados de un sistema de sobrealimentación son cada día más frecuentes. Este sistema tiene sus ventajas pero también tiene sus inconvenientes. El objetivo principal de la sobrealimentación es el de aumentar el rendimiento volumétrico del motor, el cual se ve afectado por: tiempo de aspiración, válvulas, filtros de aire y todo componente que pueda llegar a encontrarse en el sistema de admisión. 48

Debido a esto, los gases de mezcla fresca dentro del cilindro nunca alcanzan el valor de la presión atmosférica. Comparando dos motores iguales, el que sea capaz de llenar en mejor forma sus cilindros será el mas eficiente. Los motores equipados con dispositivos que comprimen el aire o la mezcla antes de su entrada en los cilindros se denomina motores sobrealimentados, mientras que los motores con alimentación normal por presión atmosférica, se denominan motores aspirados. Las relaciones entre las distintas variables que determinan la potencia de un motor se puede ver en la ecuación.

VENTAJAS DE LA SOBREALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES DIÉSEL La sobrealimentación tiene dos aspectos diferentes según se trate de motores diésel o de motores de explosión. En los primeros se consigue sin grandes dificultades aumentar el rendimiento y rebajar el consumo especifico hasta un 40%, con lo que se consigue era una mayor potencia del motor en con la misma cantidad de combustible, el sistema de inyección no ha de variar y las modificaciones a introducir son casi inexistentes. En los motores naftenos que, como sabemos, mezcla el combustible con el aire y la mezcla resultante es muy, explosiva, los problemas planteados por la sobrealimentación son ya de mayor dificultad, pero por medio de válvulas y modificaciones en el motor también se consiguen resultados interesantes en cuanto a la potencia especifica (potencias logradas por una cilindrada determinada). En lo que respecta al consumo, los resultados no son muy óptimos como en los motores diésel. VENTAJAS DE LA SOBREALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES DE GASOLINA En el terreno comercial la compresión que suele darse a los turbos se encuentra entre los 0.50 a 0.80 bar, lo que es mucho más modesto que en los motores diésel, pero bastante efectivos en valores de potencia logrados. El motor de gasolina debe sufrir un importante acondicionamiento para recibir un turbo, puesto que hay que rebajar bastante su relación de compresión y encontrar un sistema de regulación del encendido para evitar la detonación. También (igual que en el motor diésel) resulta necesario establecer un circuito de refrigeración del aire para que este no pierda densidad con el calor, además de una válvula reguladora de la presión y unas derivaciones en el circuito de aceite. 49

Las ventajas son las mismas que en el motor diésel las cuales consisten principalmente en mejorar la relación peso/potencia.

3.2.7. Comparación de los ciclos sobrealimentados y atmosféricos

Ciclo termodinámico en motores atmosféricos.

Ciclo termodinámico en un motor sobrealimentado 4T. Si se comparan los ciclos termodinámicos de un motor sobrealimentado y uno atmosférico se puede observar que hay una ganancia de trabajo sobre el pistón. De las figuras. El trabajo (4’’-0-0’-1’) es trabajo motor sobre el pistón y el trabajo para comprimir es (0-1-1’-0’). El área rayada (4’’-1-1’) es el trabajo teórico que absorbe el compresor. En realidad este es mayor pues se ve afectada por el rendimiento del compresor. Por otro lado el trabajo absorbido es menor que (4’’-0-0’-1’) y la potencia necesaria para comprimir es mayor que 0-1-1’-0’ debido, como se ha indicado, al efecto de los rendimientos.

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En el grafico se observan las variaciones de potencia y de consumo especifico, al entar en funcionamiento el turbocompresor

Un motor de aspiración atmosférica (curva a) desarrolla un par menor que un motor sobrealimentado (curva b).

3.3. Análisis cinemático y dinámico del motor 3.3.1. Movimiento del Pistón El movimiento del pistón se transforma en movimiento circular continuo del eje mediante el sistema biela-manivela. El pie de la biela, por su unión con el pistón, está sometido a un movimiento rectilíneo alterno, y la cabeza de la biela es obligada a describir un movimiento circular con el perno de la manivela.

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Sistema biela-manivela Expresión del desplazamiento del pistón en función del ángulo de la manivela:

Si la biela fuese de longitud infinita (λ =0), se desplazaría matemáticamente siempre paralela a si misma; por lo cual tendríamos la expresión más simple:

Para mostrar como varían los deslizamientos del pistón en función del ángulo de la manivela, se ha trazado el diagrama de siguiente

En el diagrama se observa que para un movimiento angular de la manivela α=90°, el pistón recorre un trayectoria superior a la mitad de la carrera. Esto significa que para recorrer la primera mitad de la carrera invierte un tiempo menor que para recorrer la segunda mitad.

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3.3.2. Velocidad Del Pistón La velocidad del pistón no es uniforme. En un determinado instante, recorriendo el pistón una parte infinitesimal de carrera dx en un tiempo infinitesimal dt, la velocidad está dada por dx/dt, es decir por la derivada respecto al tiempo de la expresión hallada anterior:

Obteniéndose:

3.3.3. Aceleración del Pistón Hemos visto que la velocidad del pistón varia durante el ciclo según la ley expresada por:

De donde resulta que las masas dotadas de movimiento alterno están sometidas a una aceleración a, cuyo valor está dado por la derivada de la velocidad respecto al tiempo. Ósea:

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Diagrama de la aceleración del pistón en función de los ángulos de rotación de la manivela. y su valor máximo negativo en correspondencia con el PMI (α=180°).

El valor de la aceleración se anula cuando es máxima la velocidad del pistón. Masas dotadas de movimiento alterno y masas circulares Conociendo las leyes que regulan el movimiento de los órganos del sistema bielamanivela, es fácil obtener, en relación a su peso, las fuerzas que se generan en dicho movimiento. En consecuencia las partes dotadas de movimiento alterno están sometidas a fuerzas de inercia calculables por medio de la formula general Fa= ma a,en donde ma es la masa y a la aceleración, mientras que las partes unidas a la manivela y que giran con ella están sometidas a la fuerza centrífuga expresada por Fc=mw2r, en donde w es la velocidad angular Se considera con aproximación más que suficiente, concentradas sobre el eje del perno y dotadas de movimiento alterno las masas de las siguientes partes: 1. Pistón completo con sus aros 2. Perno del pistón y partes anexas 3. Pie de biela y dos tercios de la caña 4. Vástago y cruceta (en su caso) Se consideran concentradas sobre el eje del perno de la manivela y dotadas de movimiento circular las masas de las siguientes partes: 1. Perno de la manivela 2. Cabeza de biela completa y un tercio de la caña

3.3.4. Fuerzas alternas de inercia De la relación general Fa= ma a, sustituyendo a por la expresión hallada anteriormente, obtendremos la fuerza de inercia debida a las masas alternas.

La expresión representa la fuerza alterna de inercia de primer orden, y equivale a toda la fuerza de inercia en el caso imaginario de la biela de longitud infinita. El segundo término constituye la fuerza alterna de inercia de segundo orden, y es igual a cero en el caso imaginario de biela con longitud infinita.

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Aceleraciones y fuerzas alternas trazadas en función de los desplazamientos del pistón El área del diagrama de las fuerzas alternas, que aparece rayado en la figura, representa el trabajo realizado por las fuerzas de inercia; se demuestra fácilmente que este trabajo es nulo para cada media revolución de la manivela, porque las áreas O A D y B E D son equivalentes.

3.3.5. Diagrama De Fuerzas Resultantes La fuerza resultante que, dirigida según el eje del cilindro, actúa en cada instante sobre la manivela, se obtiene efectuando la composición de los valores que en cada momento adquieren la fuerza debida a la presión del fluido activo sobre el pistón y la fuerza alterna de inercia. Según que estos componentes estén dirigidos en el mismo sentido o en sentido opuesto, la fuerza resultante será la suma o la diferencia de los mismos. La línea de trazos y puntos representa el diagrama de las presiones ejercidas por el gas sobre el pistón; presiones cuyos valores en función de la posición del pistón están dadas por el ciclo indicado del motor. La línea de trazos representa, por el contrario, el diagrama de las fuerzas específicas de inercia, el cual puede obtenerse, por ejemplo, de la manera que hemos descrito el párrafo anterior. La línea continua es el diagrama resultante obtenido de la composición del diagrama de trazos y puntos con el dibujado solo con trazos.

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Sentido de la fuerza en el PMS Con el objetivo de hacer evidente la importancia que las fuerzas de inercia tienen en los diversos regímenes de funcionamiento del motor, se han trazado en la siguiente figura los diagramas correspondientes a los regímenes de a)1000, b)2200 y c)4400 rpm. Al examinar la figura, se observa que a bajo régimen a) prevalece las fuerzas definidas por el diagrama indicado; a régimen medio b) comienzan a ser sensibles las fuerzas de inercia, reduciendo ligeramente las solicitaciones debidas a las presiones máximas del ciclo, a elevado velocidad c) las fuerzas de inercia adquieren siempre mayor importancia, regularizando el diagrama resultante y haciendo bajar el valor de la carga máxima sobre los cojinetes, pero aumentando notablemente la carga media.

Diagrama resultante

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3.3.6. Diagrama Del Par Motor La fuerza resultante F que actua sobre el piston, suma de la alterna de inercia Fa y de la correspondencia a la presión del gas Fg esta equilibrada por la reacción de la biela y de las paredes del cilindro

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Diagrama del par motor con un monocilindro

3.4. Ecuación química de combustión

Combustión en motores Los hidrocarburos contenidos en los combustibles se queman mediante una compleja red de rutas de combustión en la que interviene una gran cantidad de reacciones intermedias. La complejidad de las reacciones propicia que la combustión no se complete dando lugar a fracciones denominadas “inquemados”. La cantidad de inquemados varia con el tipo y calidad del combustible, el diseño y estado físico de los quemadores, las técnicas de atomización y la tecnología emplea en el diseño y construcción de los hornos y calderas. Los inquemados son hidrocarburos en estado gaseoso en diferentes etapas de combustión, monóxido de carbono y partículas con alto contenido de carbón.

Combustión en motores diésel COMPOSICIÓN DEL DIÉSEL El diésel es la fracción de hidrocarburos de C15 a C23 que destila en el rango de temperatura de 230 a 350°C y esta compuesto por hidrocarburos parafinicos, naftenicos, nafteno aromáticos y aromáticos.

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El combustible que no se quema representa el 4-8% del total. La emisión de humo y hollín al quemar diésel es importante y para disimularla se emplean excesos de aire que afectan en forma negativa la eficiencia térmica. ECUACIÓN QUÍMICA DE LA COMBUSTIÓN DEL DIÉSEL:

Combustión De Motores De Gasolina Composición de la Gasolina Las gasolinas son los primeros combustibles líquidos que se obtienen del fraccionamiento del petróleo. Tienen componentes hidrocarbonados de C4 a C10 y una 59

temperatura de destilación de entre 30 y 200ºC. Los principales componentes que presenta son un amplio grupo de compuestos hidrocarbonados, cuyas cadenas contienen hasta 10 átomos de carbono. Podemos tener en ella casi todos los compuestos hidrocarbonados que sean teóricamente posibles, como parafinas, cicloparafinas, ciclohexánica, ciclobencénicos Ecuación química de la combustión del ciclo a gasolina: LA ECUACIÓN QUÍMICA A EMPLEAR ES LA SIGUIENTE:

Se asume una combustión de forma práctica, realizando el balance químico tenemos

3.5. Sistemas del Motor 3.5.1. Sistema De Admisión Y Escape SISTEMA DE ADMISIÓN Su función es suministrar grandes cantidades de aire limpio al motor. FILTRO DE AIRE Su función es retener impurezas de aire, para que abrasivos como el polvo no produzca daños prematuros en anillos, pitones y paredes del cilindro. TIPOS DE FILTRO FILTRO DE TIPO BAÑO DE ACEITE El aire que entra al filtro pasa sobre la superficie y a través del aceite en donde se retienen las partículas de polvo, las partícula de polvo que son más densas que el aire no pueden hacer un cambio rápido en su movimiento, sino que continúan en línea recta hacia el baño de aceite. Las partículas quedan atrapadas en el aceite y caen al fondo del depósito. Cosas positiva  

Gran cantidad de polvo queda en el aceite. Son lavables.

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Cosas negativas  Área de filtrado muy pequeña.  A alta velocidad del aire se pierde aceite. FILTRO DE AIRE SECO Es un filtro para trabajo pesado que tiene recipiente para polvo y elemento de filtro. Pude ser de montaje horizontal o vertical. Si se daña el elemento primario, el de seguridad protege el motor. Este elemento de seguridad no se puede limpiar, solo se reemplaza a intervalos periódicos. Partes 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Cuerpo de filtro Sello Abrazadera Elemento Tuerca Placa desviadora Recipiente para polvo

Acción de limpieza del aire de un filtro seco El aire entra por el lado superior derecho del cuerpo del filtro. Las aspas pre limpiadoras le dan movimiento de rotación al aire, con lo cual se expulsan las partículas de polvo que bajan por la pared del filtro.

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Indicadores de restricción de aire Están instaladas en el lado limpio del filtro de aire o en los ductos entre el filtro y el motor para indicar cuando se necesita limpiar o reemplazar el elemento del filtro. El indicador funciona cuando hay diferencia en presión entre el filtro de aire y motor.

VÁLVULAS DE DESCARGA DE FILTRO Esta válvula expulsa en forma continua el polvo y la humedad conforme se acumulan y por ello impide en forma automática cualquier acumulación de polvo en el filtro de aire. Hay que mantener limpia la válvula e inspeccionarla con regularidad para comprobar que las pestañas se cierren pero no queden pegadas.

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1) Sombrero para lluvia 2) Filtro de aire 3) Válvula de descarga 4) Codo indicador de restricción 5) Ductos RESPIRADEROS DEL MOTOR Desempeñan dos funciones: primero descargan la presión dentro del motor y el depósito de aceite y sirven para filtrar el aire al motor a fin de impedirla entrada de polvo. Algunos motores tienen válvulas PCV, en vez de respiraderos que descargan a la atmósfera.

 

Elemento de malla Elemento seco de papel

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TURBOCARBURADORES

1) Compresor 2) Entrada de aire del motor 3) Turbina 4) Salida de gases 5) Brida de montaje Los turbo cargadores o sobre alimentadores se utilizan para obligar a entrar a los cilindros del motor una masa de aire mayor de la que es posible con la sola presión atmosférica. Esa masa mayor de aire suministra más oxigeno para la combustión con lo que el motor produce mas potencia, los sopladores se utilizan para el suministro de aire para barrido en los motores diesel de dos tiempos. SISTEMA DE ESCAPE Su función es evacuar gases quemados. PARTES Múltiple De Escape Están fabricados de hierro fundido o acero, con bridas de montaje planas para fijarlo a la culata de cilindros. Para evitar que existan fugas se utiliza un empaque entre el múltiple de escape y la culata de cilindros. La salida se conecta a la tubería de escape mediante tornillos de presión.

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3.5.2. SISTEMA DE REFRIGERACIÓN El incesante incremento de la potencia en las maquinas térmicas, que se observa en los últimos años, da lugar al aumento de la cantidad de calor que se transfiere al sistema de refrigeración y a la inevitable elevación de sus dimensiones y masa. En los motores de automóvil se emplean dos tipos de sistemas de refrigeración: por agua (u otro líquido) y por aire. La efectividad del sistema de refrigeración por agua se eleva con el aumento de la circulación del líquido, su temperatura máxima y la cantidad de calor disipado en el radiador por unidad de área. La efectividad se evalúa por la potencia consumida para accionar el ventilador y la bomba, así como por los índices dimensionales y másicos. La efectividad del sistema de refrigeración por aire se caracteriza por la uniformidad de los campos de temperatura en las paredes de los cilindros y culatas tanto en dirección radial como a lo largo de la altura, por los consumos de potencia en el accionamiento de los ventiladores, así como por sus dimensiones exteriores. Con ayuda del sistema de refrigeración se mantiene estable el estado térmico del motor en todo el diapasón de regímenes de carga y velocidad y se asegura la temperatura más adecuada, con la cual se logra índices económicos y energéticos óptimos. Sistemas de refrigeración por líquido. En los automóviles este sistema se emplea exclusivamente del tipo cerrado con circulación forzada del líquido y con uno o dos sistemas de regulación (temperatura del líquido y del aire). El primer sistema de regulación consta de un termostato de acción automática que está conectado al circuito de circulación y regula la cantidad de líquido que ingresa al radiador. De esta manera se mantiene la temperatura en la salida del motor, al nivel de 90-95°C para cualquier régimen de velocidad y de carga. En función de la posición que ocupo la válvula del termostato varía la relación entre los flujos del líquido que pasa por el radiador para refrigerarse y el que retorna a través del tubo de derivación hacia el motor sin pasar por el mismo.

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En la mayoría de los casos, se instalan termostatos del caudal total que distribuyen el flujo del líquido entre el circuito principal en dirección al radiador y el de retorno (by pass), sin disminuir la intensidad de circulación del líquido. El segundo sistema de regulación se realiza mediante persianas que se instalan delante del radiador y varían la cantidad de aire que pasa por el radiador. Las persianas se abren y se cierran con ayuda de termostatos con relleno solido o manualmente. Para crear la fuerza que cambia la posición de las persianas se pueden emplear también el enrarecimiento en el colector de admisión, aire comprimido y la presión del aceite en el sistema de lubricación. Cuando funcionan conjuntamente ambos sistemas de regulación se consigue una temperatura media constante del líquido refrigerante siendo distintas las condiciones de operación y pequeña la diferencia de temperaturas del líquido a la salida y a la entrada del motor.

1. Radiador 2. Termostato 3. Tubería de derivación 4. Sensor de temperatura 5. Tubería de descarga 6. Tubería de evacuación del aire y los vapores de agua 7. Bomba 8. Colector de distribución 9. Llave de vaciado para el liquido 10. Radiador de aceite 11. Tubería de alimentación a la bomba DIMENSIONES DEL RADIADOR Se definen por la disposición del radiador en el vehículo, por la cantidad de calor que se disipa en él, por las velocidades del aire insuflado y del líquido que circula en los tubos, por los parámetro constructivos del radiador (su forma, disposición y numero de filas que tienen los tubos, numero de láminas, espesor de las paredes, tubo y láminas, su material, etc.). Las dimensiones del área frontal del radiador dependen de la altura del motor y de la forma externa en la parte delantera del capo del automóvil. Al disminuir la altura de motor 66

y del vehículo la forma del área frontal cuadrada a la rectangular. Disminuyendo la altura del radiador se reduce el área barrida por las paletas del ventilador, por lo que da lugar al decrecimiento de su diámetro.

BOMBA DE AGUA La bomba de agua hace circular el líquido en el sistema de refrigeración, impide la formación de bolsas de vapor y aire y asegura una refrigeración uniforme. El número de ciclos, con que pasa el agua en el sistema llega hasta 7-12 veces por minuto. Por lo común se emplean bombas de tipo centrífugo. La relación de transmisión entre el eje del rotor y el cigüeñal en los motores rápidos se elige cercana a la unidad. Esto permite reducir las dimensiones exteriores de la bomba. En los motores relativamente lentos la relación de transmisión del mecanismo de mando de la bomba se hace más alta. El rodete de la bomba se fabrica de bronce y de plástico.

Bomba tipo centrifuga de agua VENTILADOR En los motores refrigerados por líquido son conveniente, por razones de composición, instalar ventiladores axiales que aseguran el paso del aire a través del radiador. La 67

ventilación del motor y de sus órganos anexos se realiza sin variar la dirección del flujo de aire en el espacio debajo del capo. Para elevar la economía operacional de los vehículos, se instalan ventiladores de rendimiento variable, en los cuales la frecuencia de rotación varía desde la máxima hasta cero.

TERMOSTATO La refrigeración está calculada para dar un buen rendimiento de tiempo caluroso de manera que la temperatura no suba de los valores indicados. Pero en tiempo frio, sobre todo poner en marcha el motor, conviene que se caliente rápidamente para dar fluidez al aceite y facilitar la lubricación y evitar el desgaste del motor y proporcionar calor al sistema de climatización. Todo ello se lleva a cabo circulando el líquido por el termostato. El termostato consiste en una válvula mandada por un elemento sensible al calor que aplica la válvula contra su asiento y cierra el paso del líquido al radiador, cuando se calienta abre la válvula y permite el paso del líquido al radiador.

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3.5.3. SISTEMA DE LUBRICACIÓN El sistema de lubricación es estas condiciones debe asegurar: 1. La existencia de una película portante de aceite sobre las superficies de las piezas conjugadas. 2. La refrigeración de las superficies mediante la evacuación del calor por el aceite que se suministra hacia ellas en exceso 3. El arrastre de las partículas debidas al desgasto desde los cojinetes y las holguras entre las superficies acopladas. El sistema de lubricación cada vez con mayor frecuencia se utiliza también para extraer organizadamente el calor desde las piezas que no están en contacto directo con el líquido refrigerante. Entre ellas figuran la superficie interna del pistón, el cuerpo del turbocompresor (en las zonas de los cojinetes), los engranajes y otras. En función de la potencia del motor y de las condiciones de trabajo se utilizan sistemas de lubricación de dos tipos: con carteres húmedos y secos. El sistema de Carter húmedo ha obtenido mayor difusión. El aceite se encuentra depositado, en este caso, en una cubeta del cárter.

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1. Radiador de aire-aceite 2. Secciones autónomas o impelente de la bomba 3. Secciones autónomas o impelente de la bomba 4. Válvula de reducción 5. Colector de aceite 6. Cigüeñal 7. Válvula de descarga 8. Válvula de descarga 9. Filtro de depuración gruesa 10. Filtro de depuración fina 11. Conducto ninestro 12. Árbol de levas La capacidad del sistema de lubricación depende del volumen del cárter, de los filtros, del radiador y de los conductos principales, así como del consumo de aceite durante la explotación hasta su cambio de rutina. La cantidad de aceite en el cárter debe asegurar el trabajo de la bomba sin succionar aire a través del colector de aceite para diferentes ángulos de inclinación del motor. BOMBA DE ACEITE La circulación del aceite en los sistemas de lubricación se crea por bombas de engrane exterior con engranajes de dientes rectos y oblicuos. Las bombas con engranaje interior o de lóbulos comienzan a tener cierta difusión. Las bombas se instalan tanto dentro del motor como fuera de el. El accionamiento de las bombas se realiza desde el piñón motriz, situado en el extremo delantero del cigüeñal o desde el árbol de levas.

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a) De una sección, b) de dos seccione y c) de una sección con engranaje interior FILTROS DE ACEITE El grado necesario de filtración y la finura de depuración del aceite en cuanto a las partículas mecánicas están condicionados por las elevadas cargas específicas sobre las superficies de trabajo de los cojinetes y las considerables velocidades circunferenciales en los cojinetes y la elevada dureza de sus aleaciones antifricción. El tamaño tolerable de las partículas de impurezas depende de las holguras en los cojinetes.

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a) b) c) d) e) f)

De papel de acción superficial De papel de acción superficial De absorción , de depuración basta echo de aserrín Combinado de circulación total Centrifugo de circulación parcial con elementos Centrifugo de circulación total 1) Elemento de depuración 2) Elemento de papel

3.5.4. SISTEMA DE COMBUSTIBLE El sistema de alimentación tiene por finalidad hacer llegar combustible, a una determinada presión, al sistema de inyección, para las diversas condiciones de funcionamiento del motor.

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Componentes 1) Tanque de combustible 2) Válvula de retención 3) Filtro primario 4) Bomba de combustible 5) Filtro secundario 6) Tubería de entrada 7) Tubería de salida 8) Conexión restringida 9) Tubería de retorno 10) Múltiple de entrada 11) Múltiple de salida Funcionamiento La bomba de alimentación del tipo de engranajes succiona el combustible desde el tanque, a través del filtro primario, y lo envía a una presión de 3.5 a 4.5 bar al filtro secundario, y luego a las bombas inyectoras vía el múltiple de entrada. El exceso de combustible circula por el múltiple de salida, la conexión restringida para mantener la presión y retorno al tanque. El flujo continuo de combustible evita la formación de burbujas de aire en el sistema refrigerando las partes de la bomba inyector sometidas a la temperatura de la combustión del motor.

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3.6. CONCLUSIONES  Se concluye que es importante mantener un buen control de las válvulas en buen estado ya que estas son piezas indispensables en el sistema de combustible.  Mantener el depósito de combustible muy distante con respecto a la cámara de combustión traerá problemas a la cámara de admisión a causa de la fricción en el avance que se da en los ductos esto genera pérdidas y mayor consumo de energía.



Se concluye que las propiedades del aceite lubricante son suma importancia para el correcto funcionamiento de las piezas móviles, por tal motivo el desarrollo de estos siempre es continuo.

 Se concluye que el sistema más importante ya que este mantiene temperaturas admisibles ya que si es no trabajara de la manera deseada no tendrá los efectos requeridos en eficiencia y emisiones del motor.  Se concluye que en sistema de escape se deja de utilizar una gran cantidad de energía calorífica.

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3.7. RECOMENDACIONES  Realizar un despiste general de los sistemas de un motor con el fin de consolidar los conocimientos aprendidos por medio de lecturas.  Mantener el tanque de combustible en buenas condiciones ya que en caso de que este esté corrido, el errumbe contaminara el combustible y en el proceso de inyección de este puede ocasionar desgaste mecánico además modificara en algo la ecuación química de combustión ya sea en diésel o gasolina.

 Se recomienda visitar sitios web de otras universidades ya que están ofrecen material audiovisual que facilitan el entendimiento de algunos temas.  Se recomienda que se procure la revisión del buen funcionamiento del termostato debido a que este regula la temperatura en el motor.  Utilizar refrigerantes y lubricantes que estén especificados por el tipo del motor de no ser así estos podrían no trabajar de la mejor manera además que podrían generar daños.  Al momento de hacer mantenimiento a alguno de los sistemas de preferencia contactarse con talleres que tenga experiencia con la marca del motor ya que cada fabricante tienen sistemas fabricados especialmente para ciertos tipos de motores.  Se recomienda hacer el cambio de aceite cada cierto tiempo para un correcto uso del motor.  Se debe mantener limpios los conductos de aire en el caso de una inhalación de aire contaminado afectaría la eficiencia de la combustión.

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3.8. FUENTES DE INFORMACION PAGINAS WEB: http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/otto.ht ml https://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/motores/temas/ciclo_teorico.p df http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/jaraque/JESUS/2_Publicaciones/Libros/C ombustion/El%20Proceso%20de%20Combustion%20en%20MCI.pdf http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/9._proceso_de_combu stion.pdf https://es.pdfcoke.com/doc/166256997/Composicion-Quimica-de-La-Gasolina-1 http://es.slideshare.net/maquinistanaval/sobrealimentacion

LIBROS: Dante Giacosa “Motores Endotérmicos” pg. 59-201-206 M. S. Jovaj “Motores de Automovil” pg. 583-600-601-608

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4. T03-SISTEMA DE COMBUSTIBLE Y NORMAS DE EMISION EN MOTORES DIESEL

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4.1. INTRODUCCIÓN Este trabajo es el resultado de una investigación la cual me tomo menos tiempo que los trabajos anteriores solo me tomo dos días terminarlo los cuales fueron los días domingo y hoy miércoles haciendo completando los detalles y revisándolo y acomodando todo lo que necesitaba llevar con el objetivo de que este relativamente completo, bueno como en todas las introducciones paso a contar que es lo que hice cada día en la elaboración del trabajo El primer día el cual fue domingo, para ser sincero en mi cabeza solo estaba la idea de acabarlo ese día ya que si no lo hacía me atendería a dejar otras responsabilidades así que me propuse acabarlo así que comencé de inmediato, claro apenas acabando todas las cosas que había que hacer en mi casa comencé aproximadamente después de almuerzo a las 3:00 pm. Para comenzar empecé a hacer llamadas a mis compañeros para saldar todas las dudas que tenía una vez echo eso me sumergí en internet buscando todo lo que tenía encontrar comencé por la parte final ya que a mi parecer era la parte más corta y tenía que agarrar confianza para terminar el trabajo lo antes posible buscaba y buscaba leía y escribía así que de eso modo termine la parte de normas de emisión bueno después de eso tuve una conversación vía skype con un compañero para compartir ideas acerca del trabajo y además también para relajarme un poco acabada la conversación me di cuenta que mis dudas ya eran pocas así que continúe con la primera parte ya que era más para investigar así que era como las 7:00 pm. Así comencé buscando por tantas páginas web como encontraba leyendo para saber que estaba colocando de esa forma complete el trabajo me metalice en terminar el trabajo y así lo hice aunque técnicamente no fue ese día fue esa noche termine alrededor de las 2:00 am. Pero me sentí bien aunque no puede terminarlo antes de las 12:00 me dije el siguiente trabajo lo terminare antes de esa hora. El segundo día fue es el día de hoy miércoles he comenzado desde temprano con las partes de darle un formato adecuado además de hacer un índice colocar las conclusiones, recomendaciones e introducción. Al terminar eso le dedicare un tiempo a leerlo antes de colgarlo para saber si es que todo está en orden.

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4.2. OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE Y NORMAS DE EMISIÓN EN MOTORES DIESEL 4.3. SISTEMA DE COMBUSTIBLE Su función es suministrar el combustible necesario, libre de impurezas y humedad al sistema de inyección. Elementos Generales del Sistema Suelen ser parecidos en todos los fabricantes de motores diésel, sin embargo puede ser que en algún caso no estén todos en un motor determinado, o que monte algún otro componente. a) Circuito de alta presión, encargado de impulsar el combustible a una presión determinada para ser introducido en las cámaras de combustión. b) Circuito de baja presión, encargado de enviar el combustible desde el depósito en que se encuentra almacenado a la bomba de inyección. Diagramas de circuitos de alta y baja presión de un sistema con Common-Rail

Circuito a alta presión

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Circuito a Baja Presión UN CIRCUITO GENERAL QUEDARA FORMADO ASÍ:           

Depósito de combustible. Líneas de combustible. Filtro primario Bomba de alimentación. Bomba de cebado Filtro secundario Válvula de purga Válvula de derivación Bomba de inyección. Colector de la bomba de inyección Inyectores.

Depósito de combustible: Es el elemento donde se guarda el combustible para el gasto habitual del motor. Generalmente suele estar calculado para una jornada de 10 horas de trabajo teniendo en cuenta el consumo normal del motor. Líneas de combustible: Son las tuberías por donde circula el combustible en todo el circuito. Filtro primario: Generalmente a la salida del depósito de combustible, suele ser de rejilla y solamente filtra impurezas gruesas. Bomba de transferencia: Movida por el motor, es la que presuriza el sistema hasta la bomba de inyección, puede ir montada en lugares distintos dependiendo del fabricante del motor. Filtro primario: Se puede usar generalmente como decantador de agua e impurezas más gruesas. Bomba de cebado: Sirve para purgar el sistema cuando se cambian los filtros o se desceban las tuberías. Puede ser manual y en motores más modernos eléctrica. Filtro secundario: Es el principal filtro de combustible, tiene el paso más fino, por lo que generalmente es el que se tiene que cambiar más habitualmente.

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Válvula de purga: Va situada generalmente en el filtro secundario y sirve para purgar el sistema, es decir, expulsar el aire cuando se está actuando sobre la bomba de cebado. Válvula de derivación: Sirve para hacer retornar al tanque de combustible el sobrante del mismo, que impulsado por la bomba de transferencia, no es necesario para el régimen del motor en ese momento. Bomba de inyección: Es la que impulsa el combustible a cada cilindro con la presión adecuada para su pulverización en el cilindro. Hay muchos modelos y marcas de bombas de inyección. Ver artículo aparte de inyección y sus sistemas. Colector de la bomba de inyección: Es la tubería que devuelve el sobrante de la bomba de inyección. Inyectores: Son los elementos que pulverizan el combustible en la pre cámara o cámara de combustión.

4.4. SISTEMA DE INYECCIÓN Su función es suministrar el combustible dosificado, pulverizado, en forma sincronizada a una presión adecuada a los requerimientos del motor.

4.4.1. SISTEMA DE INYECCIÓN MECÁNICA Este sistema de inyección para combustibles líquidos, utilizado comúnmente en los motores Diésel, es un sistema de inyección a alta presión (en el orden de los 200 Kg/cm2). Sirve para inyectar, de acuerdo a la secuencia de encendido de un motor, cierta cantidad de combustible a alta presión y finamente pulverizado en el ciclo de compresión del motor, el cual, al ponerse en contacto con el aire muy caliente, se mezcla y se enciende produciéndose la combustión. La función es la de producir la inyección de combustible líquido finamente pulverizado en el momento indicado y en la cantidad justa de acuerdo al régimen de funcionamiento del motor. Este sistema consta fundamentalmente de una bomba de desplazamiento positivo con capacidad para inyectar cantidades variables de combustible dada por un diseño especial de los émbolos y con un émbolo por inyector o cilindro del motor. El otro componente importante es el inyector propiamente dicho encargado de la inyección directamente en la cámara de combustión (inyección directa) o en una cámara auxiliar (inyección indirecta). FUNCIONAMIENTO El sistema de alimentación suministra el combustible a una bomba alternativa accionada por el mismo motor y sincronizada con éste, para inyectar en cada cilindro en el momento preciso, la bomba, mediante unos émbolos de forma y mecanizado particular y accionados por un sistema de levas, bombea el combustible por una cañería hasta los inyectores que con el pulso de presión del fluido, abren e inyectan el combustible que ingresa en la cámara de combustión del motor, finamente pulverizado. La cantidad de combustible que inyecta cada émbolo de la bomba se regula haciendo girar el émbolo por medio de un sistema de piñón y cremallera, con este giro del émbolo, se pone en 81

comunicación la cámara donde se encuentra el combustible ingresado, con una ranura helicoidal mecanizada en el émbolo, dejando salir el excedente de combustible de regreso a su depósito original, limitando así la cantidad inyectada al motor.

4.4.1.1. BOMBAS DE INYECCIÓN Existen dos tipos de Bombas de inyección mecánica para motores diésel que son:  

Bomba lineal Bomba rotativo (distribuidor)

BOMBA DE INYECCIÓN LINEAL Se denomina principalmente bomba de inyección lineal debido a que los impulsadores se encuentran en línea y se caracteriza porque el número de impulsores debe ser igual al número de cilindros, las levas están desfasadas según la distribución de la inyección de combustible para cada cilindro. Su principal función es elevar la presión del combustible para que se ajuste al ritmo de trabajo de los inyectores, dosificando la cantidad de combustible que se inyecta a los cilindros y regulando tanto las velocidades máximas como las mínimas en el motor. La bomba diésel está sincronizada con el movimiento del motor mediante un acople flexible y se trata esencialmente de una bomba de pistones situados en línea que se encargan de alimentar a los inyectores con un caudal variable que circula a través de un émbolo por cada uno de los cilindros. Los émbolos de los cilindros se accionan por la presión del combustible y a través del árbol de levas, que se desplaza con un ángulo de giro exactamente igual al ángulo de cada pistón del motor haciendo que la inyección suceda en el mismo momento tanto en los pistones como en los inyectores. Este tipo de bombas son las más utilizadas y se conocen como bombas de inyección diésel lineales, dónde cada inyector está conectado con un cilindro.

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BOMBA ROTATIVA La necesidad de una inyección mucho más flexible y exacta llevo a diferentes cambios, varios elementos de graduación y regulación adicionales. Las bombas de inyección rotativas se emplean en motores diésel. Debido a su rápida entrega de combustible, su construcción más compacta. Posee un solo elemento de bombeo para todos los cilindros, entrega el combustible en un orden correlativo, o sea en el orden de inyección. Se lubrica con el mismo combustible y es más compacta y menos ruidosa.

BOMBA DE INYECCIÓN INDIVIDUAL Su funcionamiento es equiparable al de la bomba de inyección lineal. Las levas que se encargan del accionamiento se encuentran sobre el árbol de levas correspondiente al control de válvulas del motor, por ese motivo no es posible la variación del avance mediante un giro del árbol de levas.

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UNIDAD DE BOMBA-INYECTOR (UIS) En este tipo de bombas por cada cilindro del motor se monta una unidad en la culata que es accionada directamente por un empujador o indirectamente por un balancín. Dispone de una presión de inyección superior a la proporcionada por las bombas de inyección en línea y rotativas, esto es debido a que no dispone de tuberías de alta presión.

UNIDAD BOMBA-TUBERÍA-INYECTOR (UPS) Este sistema de inyección trabaja según el procedimiento que la unidad bomba-inyector. Este sistema, contrariamente a la unidad bomba-inyector, el inyector y la bomba están unidos mediante una tubería corta de inyección. El inyector UPS dispone de una inyección por cada cilindro del motor. La regulación electrónica del comienzo de inyección y duración de inyección proporciona al motor una reducción de las emisiones contaminantes.

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4.4.1.2.

GOBERNADOR O REGULADOR DE VELOCIDADES

El regulador de velocidad tiene por misión regular la velocidad máxima y mínima (principalmente) que el motor puede alcanzar cuando decrece su par resistente o cuando trabaja en vacío, actuando sobre la cremallera que regula la dosificación de combustible a inyectar en los cilindros del motor. Como se sabe la cantidad de combustible a inyectar en los cilindros depende de la posición que ocupe la cremallera en la bomba de inyección, la cremallera es accionada por el pedal del acelerador. Sin embargo, puede ocurrir que, en posición de plena carga, el motor se revolucione al decrecer su par resistente (p, ejemplo: al bajar una pendiente). Entonces el regulador para máxima velocidad desplaza la cremallera, de forma que disminuya el combustible o caudal a inyectar a medida que el número de revoluciones aumenta. El regulador para velocidad mínima del motor actúa cuando, estando la cremallera en posición de mínimo consumo, la carga o par resistente en el motor aumenta, con lo cual, al decrecer el número de revoluciones, este podría detenerse. En estas condiciones, el regulador desplaza a la cremallera para aumentar el suministro de combustible en la medida suficiente para incrementar el nº de r.p.m. y evitar que se cale. La regulación en mínima velocidad sirve para el tarado de marcha en ralentí.

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Regulador Mecánico de velocidad por medio de la fuerza centrifuga Los reguladores mecánicos, basan su funcionamiento en los efectos de la fuerza centrífuga. En ellos se disponen unas masas acopladas al árbol de levas de la bomba de inyección, de manera que se desplacen, separándose, cuando la velocidad de rotación del árbol de levas de la bomba aumenta. Este movimiento es transmitido por un sistema de palancas a la barra de cremallera para modificar el caudal inyectado, disminuyéndolo en la proporción necesaria. Si la velocidad de rotación disminuye, las masas se juntan desplazando la barra cremallera en sentido contrario, aumentando así el caudal inyectado. Según la misión los reguladores pueden ser: a) de mínima y máxima b) de todas las velocidades Se dice que un regulador es de mínima y máxima, cuando actúa únicamente en los momentos en que el motor tiende a embalarse (sobrepasar la velocidad máxima admisible), o bajar excesivamente de régimen en ralentí. Estos reguladores son los empleados generalmente en los automóviles y camiones. Los reguladores de todas las velocidades son aquellos que actúan cuando se produce cualquier variación del régimen motor que no sea la deseada por el conductor. Se utilizan en motores industriales, tractores, excavadoras, etc, pues en ellos interesa mantener un régimen del motor constante, cualesquiera que sean las resistencias opuestas al motor (pendientes a superar, dureza mayor del terreno, etc,). En ellos, el conductor selecciona el régimen más apropiado para realizar el trabajo y el regulador actúa manteniendo ese régimen, en todos los momentos en que pueda producirse variación debido a las diferentes condiciones de trabajo por las que atraviesa el motor. Para comprender mejor el funcionamiento del regulador de mínima y máxima, sacamos de dentro de la carcasa los mecanismos que intervienen en la regulación de la velocidad. En este nuevo esquema (figura inferior) se ven las dos masas rotantes (A) montadas sobre un eje que va unido al árbol de levas (B) y, por tanto, están sometidas a un movimiento de rotación acompañando al árbol de levas. Estas masas tienden a separarse por efectos de la fuerza centrífuga, pero sus movimientos son frenados por 87

unos muelles. Las masas rotantes (A) tienen un mecanismo interno que vemos en la figura (más inferior) formado por un eje (D) y unos muelles (B) y (C) de ralentí y de velocidad máxima respectivamente. Un sistema de reglaje (D), permite modificar el tarado de los muelles. Apretando la tuerca correspondiente, se da más tensión a los muelles. Los movimientos de masa (A) son transmitidos por mediación de la palancas (C) a la cremallera (D), a través de la palanca (E), que puede girar sobre la excéntrica (F) en cualquier posición del eje (G), que a su vez es mandado por el pedal del acelerador.

La dosificación del combustible a inyectar va a depender tanto de la acción del conductor al pisar el pedal acelerador como por la acción del regulador sobre la cremallera: Acción del conductor: cuando el conductor acelera, se hace girar la excéntrica (F) por medio del eje (G) que es mandado por el pedal del acelerador. Este movimiento provoca el desplazamiento de la barra cremallera en el sentido de la flecha, por medio de la palanca (E). La barra cremallera, a su vez, hace girar los pistones de los elementos de inyección, aumentando así el caudal inyectado. Así mismo, si el conductor levanta el pie del acelerador, el movimiento obtenido en la barra cremallera es contrario, disminuyendo el caudal inyectado.

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Acción del regulador: La misión del regulador es mover la cremallera en uno u otro sentido, independientemente de la acción del conductor, únicamente para controlar la velocidad mínima y máxima. No actúa para ninguna otra velocidad.

El regulador provoca el movimiento de la cremallera hacia el "stop" cuando el régimen alcanzado por el motor sobrepasa la velocidad máxima preestablecida por el constructor. Además de esto, actúa sobre la cremallera, desplazándola en uno y otro sentido para mantener el régimen del motor en ralentí. Si el motor está girando al ralentí, las masas (A) tienden a separarse por la acción de la fuerza centrífuga venciendo la fuerza que ofrece el muelle (B) de ralentí, que se comprime un poco. Inmediatamente de haber efectuado la masa esta pequeña carrera, entra en acción el muelle de máxima, que es más grueso y, por tanto, más potente, impidiendo que la masa pueda seguir separándose. Con esto se consigue un ralentí estable que se mantenga entre unos límites que impide por un lado que el motor se cale y por otro (muelle grueso) que el nº de r.p.m. del motor a ralentí sea excesivo. Cuando el régimen del motor es muy elevado, sobrepasando los límites establecidos, la acción de la fuerza centrífuga que actúa sobre las masas, hace que estas se separen al máximo venciendo la acción de los muelles de máxima y mínima, con lo cual, este movimiento es transmitido a la barra cremallera, por medio de las correspondientes palancas, haciéndola moverse hacia la posición del "stop", con lo que disminuye el caudal inyectado y el motor bajara de régimen aunque el conductor siga pisando el pedal del acelerador, no pudiendo por tanto sobrepasar el régimen máximo establecido. Cuanto más tiende el motor a subir de régimen (por ejemplo: cuando se baja una pendiente) mayor es la acción del regulador. Regulador Mecánico de todas velocidades Este modelo de regulador consta de una palanca (A) accionada por el acelerador, que a su vez, por medio de los muelles (B, C, y D), hace moverse el plato (E), al cual va unida la barra cremallera. Si el conductor acelera, la palanca (A) se mueve de su extremo superior hacia la derecha, con lo cual, su extremo inferior se desplaza a la izquierda y, por medio de los muelles (B, C y D) empuja el plato (E) hacia la izquierda, el cual transmite este movimiento a la cremallera aumentando así el caudal inyectado y, por tanto, el régimen del motor. 89

Si se mantiene la posición del acelerador y el motor tiende a subir de revoluciones, los contrapesos (I) se separan, haciendo que el plato móvil (E) se separe del fijo (F) venciendo la acción de los muelles (B, C, y D). Este movimiento hace que la cremallera se desplace un poco hacia el "stop", disminuyendo el caudal inyectado y, por consiguiente, el giro del motor. Si por el contrario, el giro del motor tiende a disminuir, para una posición determinada del acelerador, las masas (I) tienden a juntarse, con lo cual, el plato móvil (E) se aproxima mas al fijo (F) gracias a la acción de los muelles (B, C y D). Este movimiento es transmitido a la cremallera, que al moverse hacia a la izquierda hace aumentar el caudal de inyección, con lo que se mantiene el régimen de giro del motor.

Como puede comprenderse, las acciones de este tipo de regulador se manifiestan a cualquier velocidad de rotación del motor y, por consiguiente, esta velocidad puede mantenerse sensiblemente constante cualesquiera que sean los esfuerzos a vencer por el motor en todo momento (por ejemplo: subidas de pendientes pronunciadas). La acción de los muelles (B, C y D) se realiza escalonadamente, siendo el muelle (C) el que actúa en ralentí y el muelle (D) en alto régimen, mientras que el muelle (B) permite dar un mayor caudal a la bomba en los momentos de arranque del motor. 4.4.1.3.

REGULADOR DE AVANCE A LA INYECCIÓN

En los motores Diésel como no hay salto de chispa, el inicio de la combustión se produce cuando inyectamos el combustible en el cilindro del motor, por lo tanto, será la bomba de inyección la que controlara el inicio de la inyección. La bomba de inyección debe disponer de un elemento que actué sobre el árbol de levas de la misma y así poder sincronizar el principio de inyección en los elementos de bombeo por medio del giro en el árbol de levas un cierto ángulo que puede variar hasta 8º. Una vez que se inyecta el combustible en el cilindro del motor, el combustible necesita un cierto tiempo para poder formar con el aire una mezcla capaz de inflamarse. El 90

retardo del encendido depende de la tendencia a inflamarse del combustible, de la relación de compresión, de la temperatura del aire, del grado de pulverización del combustible y de la formación de la mezcla. El retardo del encendido se nota sobre todo a alto nº de r.p.m. pues la inflamación del combustible no tiene lugar ya en el momento oportuno, referido a la posición de los pistones del motor. Un pequeño retraso provoca un funcionamiento ruidoso del motor, además provoca una mayor generación de humos de escape y pérdida de potencia del motor. A fin de evitar estos problemas, el momento de la inyección ha de adelantarse cuando se incrementa el nº de r.p.m. del motor El tiempo de combustión en el motor depende de la mayor o menor carga en los cilindros y el desplazamiento del pistón en la carrera de combustión depende de la velocidad de giro del motor, el ángulo de avance a la inyección ha de poder adecuarse a la carga y numero de revoluciones, adelantando o retrasando automáticamente el ángulo de avance en función del régimen de giro del motor. Para ello se emplea un regulador centrífugo de avance automático a la inyección, acoplado a la prolongación del árbol de levas de la bomba de inyección y situado en la parte delantera por donde recibe movimiento del motor.

FUNCIONAMIENTO Cuando el motor aumenta su velocidad, los contrapesos (4), por efecto de la fuerza centrífuga, tienden a desplazarse hacia el exterior, empujando a los salientes (6) de la brida de mando, que se desplazan comprimiendo a los muelles (8) y disminuyendo, por tanto, el ángulo de acoplamiento en la brida de arrastre. Como esta brida no puede adelantarse ni retrasarse por estar unida a la transmisión del motor, son los perno (3) los que se desplazan en el sentido de avance de la bomba. Con ello arrastran el plato de acoplamiento con el árbol de levas y, por tanto, logran un adelanto de las levas del mismo.

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De esta forma, la fuerza centrífuga de los contrapesos actúa en contra de la forma de los muelles, pero en el sentido de rotación de los pernos (3) de la brida de acoplamiento, de modo que esta brida (y por tanto el árbol de levas) se adelanta a la brida de mando en proporción al número de revoluciones del motor. Con ello se adelanta el comienzo de la inyección en la bomba. El ángulo de avance a la inyección varía entre un máximo y un mínimo según el desplazamiento de los contrapesos, limitado por medio del rebaje o guía circular de los mismos, de forma que el desplazamiento de las masas es relativamente grande para un pequeño valor de fuerza centrífuga y se reduce a medida que la fuerza centrífuga aumenta; es decir, que el desplazamiento es mayor para un numero de revoluciones bajo y se reduce a medida que el número de revoluciones aumenta. De esta forma se obtiene la fuerza suficiente para la variación angular, incluso con reducido número de revoluciones. Cuando existe una gran fuerza centrífuga, para la 92

variación angular basta un recorrido más pequeño de las masas, ya que la fuerza centrífuga aumenta con el cuadrado de la velocidad. El reglaje o variación del ángulo de avance se efectúa poniendo o quitando arandelas (9) entre muelle y su asiento del saliente (6), con lo cual se consigue dar mayor o menor presión al muelle (8) y, por tanto, favorecer o no la acción de los contrapesos sobre el mecanismo de arrastre.

4.4.2. SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICO Los datos esenciales para regular el combustible son: el régimen motor (para sincronizarlo con el funcionamiento de las válvulas y generar el orden de inyección requerido por el número de cilindros del motor) y la posición del pedal de acelerador. En los motores diésel, al no haber mariposa, el aire no es regulado por el conductor y por tanto no es medido para esta función, sino para la regulación de un tipo de contaminante (el óxido de nitrógeno NOx).

4.4.2.1. MÓDULO DE CONTROL ELECTRÓNICO El Módulo de Control Electrónico ECM o "computadora" del vehículo- como lo conocen otros, es una caja metálica que contiene circuitería electrónica para monitorear, controlar, regular, ajustar, indicar todos los procesos vitales de funcionamiento. En algunos países se conoce al Módulo de Control Electrónico ECM como ECU: Electronic Control Unit ó Unidad de Control Electrónico. El Módulo de Control Electrónico ECM, tiene una apariencia de caja metálica, con un gran conector, que lleva una serie de cables desde el ECM hacia sensores, actuadores del motor. Se encuentra ubicado sobre los pedales del vehículo hacia el costado izquierdo, sujeto con pernos al chasis del vehículo.          

4.4.2.2. SENSORES Constituyen las entradas de la unidad electrónica de control. Introducen la información necesaria para el sistema Transforman una magnitud física en una señal eléctrica Según la magnitud física que captan existen sensores de temperatura, caudal, presión, velocidad, posición, etc. La señal eléctrica que envían puede ser analógica. 4.4.2.3. ACTUADORES Se conectan en las salidas de la unidad electrónica de control. Reciben las órdenes de ejecutar tareas concretas bajo el control del sistema. Transforman una corriente eléctrica de mando en movimiento, calor, luz etc. Los actuadores pueden ser motores, electroimanes, bombas, lámparas, electroválvulas, resistencias, etc. La corriente eléctrica de mando puede ser continua de valor fijo o de valor regulable y también puede ser una señal PWM.

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4.4.2.4.

TECNOLOGÍAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES

4.5. MODIFICACIÓN DE LOS TIEMPOS Y EL MAPA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE: Con el fin de conseguir una combustión más perfecta y con ello reducir las emisiones, en los motores actuales es frecuente jugar con el instante de comienzo de la inyección, presión de inyección, geometría de los inyectores o incluso realizar la inyección por tramos. En este sentido, destaca el sistema “common rail” basado en hacer preinyecciones o post-inyecciones antes y después de la inyección principal. De este modo se reduce la formación de NOx ya que esta depende tanto de la temperatura como del tiempo que dura el pico de alta temperatura. Con los modernos sistemas de inyección secuencial se puede conseguir alrededor de un 20% de reducción de NOx con muy poco aumento en el consumo específico de combustible.

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4.6. ENFRIAMIENTO DEL AIRE DE ADMISIÓN: El aire que pasa por el turbo es aconsejable enfriarlo antes de entrar al motor. Con esta medida se reducen notablemente las emisiones de óxidos de nitrógeno puesto que éstos se originan cuanto más elevadas sean las temperaturas de combustión.

4.7. ADBLUE: La normativa Euro VI sale en el año 2014 con el objetivo de reducir de forma drástica las emisiones de los vehículos diésel. Para ello se recurre a un compuesto líquido llamado AdBlue que se va administrando en pequeñas dosis en los gases de combustión generando una reacción química a alta temperatura que produce amoniaco que descompone las moléculas de óxidos de nitrógeno en nitrógeno molecular y agua, que no son nocivos para el medio ambiente. No hay que confundir el AdBlue, con el líquido usado en los filtros antipartículas con aditivos.

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Esta tecnología deberán llevarla todos aquellos vehículos que no superen los límites estipulados por la normativa. Es necesario conocer que está orientado a vehículos diesel de gran cilindrada que tienen mayores consumos y emisiones. El depósito de AdBlue dura en torno a 10,000 km, en el que puede ser rellenado por el mismo usuario. Rellenar el depósito tiene un coste de 30€ aproximadamente, precio ridículo en comparación con el gasoil que se va a gastar en esos kilómetros. Como curiosidad hay que comentar que cuando se acabe el depósito de AdBlue, el vehículo se parará automáticamente a pesar de tener diésel debido a que tiene una función en la que no podrá circular por no cumplir la homologación por la que ha sido fabricado.

4.8. NORMAS DE EMISIONES Las autoridades ambientales en el mundo están estableciendo normas cada vez más estrictas en el campo de las emisiones de gases de escape producidas por fuentes móviles (vehículos de automoción).

4.8.1. NORMAS DE EMISIÓN EPA A través de la Environmental Protection Agency (EPA), desde el año 1998 el gobierno de EEUU ha venido aprobando una serie de normativas destinadas a reducir las emisiones de NOx y partículas en suspensión, y para reducir la presencia de sulfuros 96

en los combustibles. Básicamente, se establecían unos niveles máximos de emisiones con los que los motores debían cumplir, al salir de fábrica. En 4 escalones temporales (Tier 1, Tier 2, Tier 3, Tier 4), se marcaban unos máximos, más exigentes con cada escalón (o tier): 1. Tier 1: Establecía los máximos, en cuanto a emisiones, que debían cumplir los motores fabricados entre los años 1999 y 2004 2. Tier 2: Ídem, para los motores fabricados entre 2004 y 2009 3. Tier 3: Ídem, para motores fabricados entre 2009 y 2014 (en algún caso se alarga hasta 2017) 4. Tier 4: Ídem, para motores fabricados entre 2014 y 2017 La horquilla en las fechas son variaciones en función del tipo de motor (potencia y servicio). Cada escalón de la normativa muestra varias tablas como la de la figura siguiente: en función de la potencia del motor, del cubicaje (Displacement, L/cyl son los litros por cilindro), y en algunos casos del servicio a prestar, se establece que los modelos de determinado año (Model Year) deben cumplir con un máximo de emisiones (PM, NOx, hidrocarburos (HC)), en gramos por kWh del motor.

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4.8.2. NORMATIVA EURO Las denominadas normas Euro (categorías de contaminantes) fijan los valores límite de las emisiones contaminantes de los vehículos nuevos. En la fiscalidad de un vehículo, las emisiones de gases contaminantes tienen un papel muy importante porque el tipo impositivo depende también de la clasificación que establecen las diferentes normas Euro. El código indicado en el permiso de circulación ofrece información sobre el nivel de emisión de contaminantes del vehículo. Las disposiciones legislativas son cada vez más exigentes: el Parlamento Europeo ha decidido fijar otra vez nuevos valores límite para la emisión de contaminantes de los turismos. Euro 5 entró en vigor el 1 de septiembre de 2009. Al mismo tiempo, la UE ha fijado ya los valores de la norma Euro 6 (a partir de 2014) para la industria del automóvil.



   

Euro 1 (año 1.993): Para turismos - 91/441/CEE. También para turismos y para camiones ligeros - 93/59/CEE. Euro 2 (año 1.996) para turismos - 94/12/CE (& 96/69/CE) Euro 3 (año 2.000) para cualquier vehículo - 98/69/CE Euro 4 (año 2.005) para cualquier vehículo - 98/69/CE (& 2002/80/CE) Euro 5 (año 2.008/9) para cualquier vehículo

4.8.3. NORMATIVA IMO La IMO, a través del Marine Environment Protection Committee (MEPC), y en paralelo con las normativas americanas, añadió al convenio MARPOL un Anexo VI en 1997 (aunque no entró en vigor hasta 2005), que regula internacionalmente tres aspectos (para motores de más de 130 kW, y para todo tipo de combustible diésel marino): 98

  

Emisiones de los motores: niveles máximos de NOx, SOx y partículas en suspensión. Nivel máximo de contenido en sulfuro de los combustibles. Establecimiento de unas “Áreas de Control de Emisiones” (ECA por sus siglas en inglés, de Emission Control Areas).

Al igual que en el caso americano, la normativa también se aplica en escalones temporales, en este caso con números romanos: Tier I, Tier II, Tier III; aunque en este caso la tabla es mucho más simple:

Esta tabla es solo para NOx. Tanto las emisiones de NOx como de SOx, se pretenden controlar al obligar determinadas reducciones en el contenido en sulfuro de los combustibles, según muestra la tabla. La tabla para los SOx es esencialmente la misma (Regla 14 de MARPOL, Anexo VI), pero contemplando únicamente la parte del contenido en sulfuro del combustible. Se establecen también 3 escalones, pero sin llamarles “Tier I-II-II”. No existen valores límites ni para los SOx ni para las PM: se supone que el control de la calidad del combustible hará disminuir ambos drásticamente. Los máximos permitidos para emisiones de NOx para cada escalón son los siguientes (Regla 13 de MARPOL, Anexo VI; “n” son las rpm del motor):

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4.9. CONCLUSIONES  El sistema de inyección es una de los sistemas principales en el funcionamiento del motor, ya que si no contara con un eficiente sistema se produciría desgaste y mal funcionamiento del motor.  Las bombas del sistema de inyección son las piezas más importantes del sistema, sin ellas no se podría poner en marcha el motor.

 De no contar con un eficiente sistema de inyección este podría contar con problemas suministrar combustible y al momento de la combustión este podría estar goteando y ocasionaría humo negro como gases de emisión. 

Los sistemas de inyección independientes tiene la ventaja de eliminar la necesidad de conductos de alta presión.

 Los sistemas de inyección electrónica han reemplazado a los sistemas mecánicos debido a que los primeros ofrecen mayor precisión y confiabilidad al momento de inyectar combustible.  Las normas cada vez más exigentes obligan a los fabricantes a realizar nuevas tecnología con el fin de reducir los efectos contaminantes.

101

4.10.

RECOMENDACIONES

 Identificar los componentes del sistema de inyección en una experiencia de laboratorio sería la mejor manera de complementar el conocimiento adquirido por de medio de fuentes de información.  Se recomiendo que al momento de realizar alguna modificación o sustitución de algún elemento en el sistema de inyección de un motor se haga siguiendo los manuales del fabricante ya que debido que pueden haber procedimientos diferentes en diferentes marcas de motores.

 se recomienda tener conocimientos sólidos en el sistema de inyección electrónica ya que en la actualidad son los más usados.  Se recomienda averiguar más acerca de las tecnologías ya que en nuestros tiempos el tema de reducir los gases contaminantes es un tema de suma importancia.

102

4.11.

FUENTES DE INFORMACIÓN

PAGINAS WEB: https://esqueria.com/2014/06/14/emisiones-para-principiantes/ http://www.europasobreruedas.com/faq/emisiones-co2.html https://www.ngk.de/es/tecnologia-en-detalle/sondas-lambda/aspectos-basicos-de-losgases-de-escape/normas-euro/ https://sites.google.com/a/misena.edu.co/aprendiendo-mecanica-diesel/ http://es.slideshare.net/Luis_Reveco/sistema-de-alimentacion-de-combustible http://www.mailxmail.com/curso-motores-combustion-interna/sistema-mecanicoinyeccion-combustible-motores-diesel http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/bomba-de-inyeccion-definicionsignificado/gmx-niv15-con193221.htm http://www.aficionadosalamecanica.net/diesel-sistemas.htm http://www.aficionadosalamecanica.net/curso-bomba-linea-regulador.htm http://www.aficionadosalamecanica.net/curso-bomba-linea-variador.htm http://es.slideshare.net/JorgeBravo11/diagnostico-del-modulo-de-control-electronico LIBROS: Dante Giacosa “Motores Endotermico” pg. 540-550.

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5. T04-MANTENIMIENTO DE LOS MOTOR Y TEORIA DE FALLAS

SISTEMAS

DEL

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5.1. INTRODUCCIÓN El presente trabajo es el fruto de la investigación que me llevo a acabo finalizarlo en dos días como en anteriores trabajos voy a pasar a contarles la elaboración de este. Bueno su elaboración fue algo apresurada ya que estuve algo saturado de tiempo así que el tiempo para leer fue limitado como ya mencione su elaboración fue de dos días a continuación paso a contarles que hice cada día. El primer día fue lunes comencé en la noche ya que los cursos de la mañana no me dejaron comenzarlo en la mañana así que tenía toda la noche para acabarlo lo cual era un reto para mi me propuse acabarlo en esa noche y así fue ya que si no lo acababa se iba a poner feo la situación ya que ya no tendría tiempo. Comencé a las 11 pm y termine como a las 5 am del día siguiente. El segundo día fue el miércoles en la mañana hubiera preferido que hubiera sido el martes pero con el trajín de la universidad y el cansancio que ya llevaba me jugo una mala pasada ya que me quede dormido cuando quise hacerlo. Bueno pero esa es otra historia este día estoy terminando con el formato la caratula y otras cosas.

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5.2. Mantenimiento de los sistemas de los motores 5.2.1. Mantenimiento del sistema de Refrigeración El mantenimiento periódico es necesario para que el sistema de enfriamiento funcione eficazmente. Los procedimientos de mantenimiento que se indican a continuación prolongan la duración tanto del sistema de enfriamiento como del motor. A la vez es necesario ver la guía del propietario del motor para conocer los requisitos específicos. 5.2.1.1. LIMPIADOR DE SISTEMA DE ENFRIAMIENTO Para que el Aditivo Refrigerante Suplementario Caterpillar sea eficaz, el sistema de enfriamiento debe estar libre de herrumbre, escamilla y otros de- pósitos. La limpieza preventiva evita el tiempo improductivo causado por tener que efectuar costosos procesos de limpieza especiales en un sistema de enfriamiento muy sucio y descuidado. Los limpiadores de sistemas de enfriamiento Caterpillar: 1. Disuelven o reducen la formación de depósitos de minerales, la corrosión, el sedimento y la contaminación ligera del aceite. 2. Limpian el motor que todavía está en buen estado. 3. Reducen el tiempo inactivo de la máquina y los costos de limpieza. 4. Evitan las reparaciones costosas de picaduras y otros problemas internos causados por el mantenimiento inadecuado del sistema de enfriamiento. 5. Se pueden usar con anticongelante derivado de glicol. Los Limpiadores de Sistemas de Enfriamiento Caterpillar han sido diseñados para sacar la escamilla y la corrosión dañinas sin acortar el tiempo activo del motor. Los limpiadores se pueden usar en todos los motores Cat y en los sistemas de enfriamiento de otros fabricantes, cualquiera que sea la aplicación. Este solvente suave NO se debe usar en sistemas que se hayan descuidado o que tengan mucha escamilla. Tales sistemas requieren el uso de un solvente comercial más potente que se puede conseguir por medio de distribuidores locales. Para lograr los mejores resultados, agregue 1,9 litros (0,5 gal) de limpiador por cada 30,3 litros (8 gal) de capacidad del sistema de enfriamiento. Siga las instrucciones indicadas en la etiqueta para usar el limpiador de la manera debida. LLENADO INICIAL 1. Use el agua, el aditivo refrigerante suplementario y el anticongelante apropiados. 2. Antes de llenar el sistema de enfriamiento, cierre todos los tapones de drenaje. 3. Siempre mezcle de antemano el agua, el aditivo refrigerante suplementario y el anticongelante antes de agregar la mezcla al sistema de enfriamiento. 4. Llene el sistema de enfriamiento a un régimen máximo de 19 litros (5gal) por minuto. Esto impide la formación de burbujas de aire, las cuales pueden resultar en un llenado parcial y causar vapor perjudicial. 5. Después de llenar el sistema de enfriamiento, haga funcionar el motor durante varios minutos con la tapa del radiador sacada. Luego, instale 106

la tapa y haga funcionar el motor a velocidad baja en vacío hasta que se caliente el refrigerante. 6. Inspeccione el nivel del refrigerante en el tanque superior. Agregue refrigerante, de ser necesario, e instale la tapa del radiador. Examine todos los componentes del sistema de enfriamiento para ver si hay fugas. Si no hay fugas, el motor está listo para trabajar. Comprobación diaria o cada 10 horas 1. Inspeccione el nivel del refrigerante en el tanque superior. 2. Saque cualquier basura o tierra de la superficie exterior del radiador (y de entre los módulos de los radiadores de módulos en zigzag). Intervalos de 50 Horas 1. Dé servicio también a todos los componentes cuyos intervalos de servicio sean menores de 50 horas. 2. Inspeccione las varillas de zinc o de magnesio (si las tiene). Comprobación mensual o cada 250 Horas 1. Dé servicio también a todos los componentes cuyos intervalos de servicio sean menores de 250 horas. 2. Inspeccione el estado y la tensión de todas las correas del ventilador. De ser necesario, ajústelas o reemplácelas. 3. Agregue aditivo refrigerante suplementario o cambie los elementos si la máquina los tiene. 4. Pruebe el refrigerante para asegurarse que proporcione adecuada protección anticongelante. 5. Inspeccione la empaquetadura de la tapa del radiador. 6. Inspeccione todas las mangueras para ver si tienen fugas. 7. Verifique el estado de todas las conexiones a masa del motor. Intervalo de 3000 horas o dos años (lo que primero ocurra) 1. Dé servicio también a todos los componentes cuyos intervalos de servicio sean menores de 3000 horas. 2. Drene, limpie y vuelva a llenar el sistema de enfriamiento. (Ver pág. 28, "Limpiadores de Sistemas de Enfriamiento Caterpillar".) 3. Inspeccione las aletas y los protectores del ventilador, las mangueras y las abrazaderas. Apriete todas las abrazaderas. 4. Haga hacer un análisis del refrigerante. LOCALIZACIÓN DE PROBLEMAS Los tres problemas básicos que se encuentran a menudo en los sistemas de enfriamiento son: • • •

recalentamiento exceso de enfriamiento pérdida de refrigerante.

Primero, se debe efectuar una inspección visual para determinar la causa de un problema en el sistema de enfriamiento. Si no se puede diagnosticar el problema, se deben utilizar herramientas especiales para encontrar la causa. 107

Caterpillar ha publicado un folleto llamado "Conozca Su Sistema de Enfriamiento (ver la pág. 31) que contiene la siguiente información de servicio en forma muy detallada: • • • • •

Procedimientos de inspección, prueba y localización de problemas en el sistema de enfriamiento Problemas y causas del recalentamiento y del enfriamiento excesivo Pasos que se deben seguir para limpiar y reacondicionar los sistemas de enfriamiento Componentes que afectan los sistemas de enfriamiento Equipo de prueba para localizar problemas. 5.2.1.2.

Productos de Mantenimiento del sistema de enfriamiento

Aditivo Refrigerante Suplementario El Aditivo Refrigerante Suplementario Caterpillar impide la formación de herrumbre, minerales y depósitos en el sistema de enfriamiento. Protege todos los metales, incluso el aluminio. No afecta las empaquetaduras ni las mangueras. Se puede usar con anticongelante derivado de glicol y no afecta el aceite lubricante.

Elementos con aditivo Refrigerante suplementario Los elementos enroscables con elemento refrigerante suplementario tienen una cantidad premedida de aditivos refrigerantes químicos que se disuelven durante la operación del motor. Se pueden usar durante todo el año para evitar la cavitación, la corrosión y la erosión. Hay elementos disponibles para todos los motores diésel. Para evitar una concentración excesiva, nunca use elementos con aditivo refrigerante suplementario junto con aditivo refrigerante suplementario líquido.

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Anticongelante El Anticongelante Caterpillar ha sido preparado específicamente para usar en sistemas de enfriamiento de motores diésel. Protege contra picaduras de las camisas de cilindro y del bloque e impide la corrosión. No es necesario usar un aditivo refrigerante suplementario durante el llenado inicial.

Limpiador del Sistema de Enfriamiento Los Limpiadores de Sistemas de Enfriamiento Caterpillar se usan para sacar del sistema la escamilla y la corrosión dañinas sin acortar el tiempo activo del motor. Se pueden usar en todos los Motores Caterpillar y en los sistemas de enfriamiento de otros fabricantes, cualquiera que sea la aplicación. Este solvente suave NO se debe usar en sistemas que se hayan descuidado o que tengan mucha escamilla. Tales sistemas requieren un solvente más fuerte disponible comercialmente por medio de distribuidores locales. Los Limpiadores de Sistemas de Enfriamiento Caterpillar están disponibles en recipientes de 1,9 litros (1/2 gal) (No. de Pieza 6V 4511 ), o, si se requiere una limpieza inmediata, se pueden usar los Limpiadores de Sistemas de Enfriamiento Caterpillar que se indican a continuación: 4C4609 - 0,5 cuarto de galón ( 1 pinta) 4C461 O - 1 litro (1 cuarto de galón) 4C4611 - 3,8 litros ( 1 galón) 4C4612 - 19 litros (5 galones) 4C4613 - 208 litros (55 galones) Drene completamente el sistema de enfriamiento. Vuelva a llenarlo con agua limpia y una concentración de limpiador de 6 a 1 0%. Haga funcionar el motor durante 1 hora y media. Luego, drene el refrigerante y enjuague el sistema completamente con agua limpia. Vuelva a llenar el sistema con la cantidad apropiada de anticongelante y con la concentración apropiada del inhibidor. 5.2.1.3.

RESUMEN

El mantenimiento del sistema de enfriamiento es SU responsabilidad. Si invierte un poco de tiempo adicional en el cuidado del sistema de enfriamiento, puede prolongar la duración del motor y bajar sus costos de operación. 109

Las consecuencias de seleccionar un refrigerante inadecuado y de no mantener el sistema de enfriamiento de la manera debida son obvias. Las fallas relacionadas con el refrigerante y la pérdida de eficiencia influyen directamente en el funcionamiento de su máquina. Si escoge el refrigerante adecuado y lo mantiene de la manera debida, su motor funcionará mejor a largo plazo. Para lograr una operación eficaz, hay que tener un buen entendimiento del refrigerante y de sus efectos sobre el motor.

5.2.2. MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE LUBRICACION Los objetivos para lograr un buen mantenimiento son:    

Revisar los niveles de aceite. Verificar la presión de aceite. Cambiar filtro y aceite del motor. Describir función del aceite.

5.2.2.1.

PROCESO DE EJECUCION

CAMBIAR FILTROS El filtro es un elemento que se reemplaza al efectuarse un cambio de aceite o al reparar otros elementos del sistema de lubricación. El cambio de este elemento de ser realizado con la frecuencia que determinen las especificaciones del fabricante. 1º Paso: Retire el filtro de aceite del motor. Aflojar con el extractor del filtro. Evite derramar aceite en el piso, coloque un recipiente.

2º Paso: Limpiar la base del filtro. Utilizar trapo o franela. 3º Paso: Aplique una película de aceite al sello del filtro nuevo. Evitar mojar el sello con disolvente.

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4º Paso: Instale el filtro del aceite nuevo. Apriételo a mano solamente no use una llave para apretar el filtro. 5º Paso: Ponga en marcha el motor, deténgalo y controle el nivel de aceite del motor, a través de su varilla, rellenándolo si es necesario. Verifique las fugas de aceite y corrija las deficiencias, dando un mayor apriete si es necesario.

CAMBIAR ACEITE Esta operación la realiza con frecuencia el mecánico automotriz: Saca el aceite del motor una vez que ha completado su periodo de trabajo, y lo reemplaza por uno nuevo para mantener la buena lubricación del motor. 1º Paso: Pongan el motor en funcionamiento hasta que adquiera su temperatura normal de trabajo. 2º Paso: Pare el motor y retire la tapa de llenado de aceite. 3º Paso: Coloque un recipiente para recibir el aceite y retire el tapón de drenaje. Use una llave larga para retirar el tapón de drenaje cárter, para no quemarse con el aceite caliente. Dejar que escurra bien el aceite.

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4º Paso: Coloque el tapón del cárter.  

Lave el tapón y séquelo con aire comprimido. Ajuste el tapón del cárter, aplicando el torque recomendado por el fabricante a fin de no dañar la empaquetadura ni la rosca del tornillo. Reemplace la empaquetadura del tapón si es necesario. 5º Paso: Vierta aceite nuevo al motor.  Retire la varilla indicadora del nivel.  Lave la tapa y seque ambos elementos con aire comprimido.  Llene de aceite el cárter, de acuerdo con las especificaciones.

 

Coloque la varilla y verifique si el aceite está al nivel adecuado. Coloque la tapa de llenado de aceite.

Use el tipo de aceite indicado por el fabricante del motor.

6º Paso: Pongan en funcionamiento el motor  Verifique que no haya fugas de aceite por la empaquetadura del tapón de drenaje del cárter. 112

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Detenga el funcionamiento del motor, verifique el nivel del aceite y complételo si es necesario.

REVISAR NIVELES 1º Paso: Verificar el nivel correcto de aceite. Compruebe con la varilla el nivel de aceite. La medición de la varilla de aceite tienes que estar en posición vertical. Si es menos de mínimo rellenar.

2º Paso: Verificar fugas de aceite por el tapón del cárter.

VERIFICAR PRESION DE ACEITE 1º Paso: Comprobar el nivel de aceite.

113

2º Paso: Quite el interruptor de presión de aceite.

3º Paso: Instale el manómetro.

4º Paso: Arranque el motor y caliéntelo a temperatura normal de funcionamiento sin carga. 5º Paso: Compruebe la presión del aceite con el motor funcionando sin carga. 6º Paso: Instalar el interruptor de presión de aceite. Ajustar el torque especificado por el fabricante. 5.2.2.2. Mantenimiento básico del sistema de lubricación Probablemente, el paso más importante para evitar averías relacionadas con el aceite del motor es estar siempre alerta. Específicamente, esto significa estar atento a los primeros indicios de problemas. Una forma de hacer esto es realizar una comprobación básica buscando señales obvias de advertencia. Una comprobación de ese tipo debe hacerse con frecuencia y debe incluir los siguientes 3 elementos clave: 114

1. Una inspección externa del motor para ver si hay indicios de fugas de cualquier compartimiento. 2. Una comprobación del medidor de presión de aceite. Un cambio en este medidor puede indicar desde una bomba de aceite defectuosa hasta una válvula de alivio de presión atascada.

3. Una comprobación del medidor de nivel de aceite. Un nivel bajo de aceite puede indicar consumo excesivo, fugas o averías de las tuberías de aceite. Otra regla general importante es seguir los intervalos recomendados para cambiar el aceite y los filtros. Esto es muy importante en la lucha contra la contaminación / degradación del aceite, especialmente con combustibles que tienen altos niveles de azufre.

5.2.3. MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE El mantenimiento adecuado del sistema de combustible es crítico para hacer que el motor funcione bien. 

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Cuando cambie los filtros de combustible hágalo con mucho cuidado. Primero limpie la caja del filtro, después desatornille o saque el filtro viejo sin que entre polvo en la caja. Limpie y lubrique la junta del filtro nuevo con combustible diésel limpio. Instale los filtros nuevos secos. Cebe el sistema de combustible. Las instrucciones para este procedimiento las encuentra en el Manual de Operación y Mantenimiento o en el Manual del Propietario. Nunca ponga combustible en el elemento del filtro nuevo antes de instalarlo. El combustible contaminado causará averías a los componentes del sistema de combustible. Después de cambiar los filtros de combustible, purgue siempre el sistema de combustible para sacar las burbujas de aire del sistema. Cuando sea práctico, llene el tanque de combustible después de cada día de operación para reducir a un mínimo la condensación. Los tanques de combustible llenos impiden que se forme condensación eliminando el aire cargado de humedad. No obstante, no llene el tanque demasiado porque si sube la temperatura, el combustible se dilata y puede rebosar. Saque el agua y sedimento del tanque de combustible al comienzo de cada turno o después de haber llenado el tanque y haberlo dejado reposar durante 5 a 10 minutos. Asegúrese de vaciar una taza al comienzo de cada turno o inspección. Vacíe los tanques de almacenamiento cada semana. Instale y mantenga un separador de agua antes del filtro de combustible primario. Limpie, el filtro de combustible primario y cambie el filtro de combustible final a los intervalos indicados en su Manual de Operación y Mantenimiento o en el Manual del Propietario. Al menos diariamente, compruebe la presión diferencial que puede indicar el taponamiento de un filtro de combustible. Inspeccione todos los filtros nuevos (especialmente compruebe las roscas de los filtros desmontables) para ver si tienen rebabas o partículas de metal. Las 115

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limaduras que encuentre en el filtro pasarán directamente a las bombas de combustible y a los inyectores. Use filtros de combustible legítimos Caterpillar para asegurarse de la calidad, consistencia y limpieza. Existen grandes diferencias entre los filtros de combustible, aun si el filtro se adapta a su motor, es posible que no sea el filtro correcto. Hay muchas diferencias importantes entre los filtros Caterpillar los filtros que no son originales. Para obtener mayor información sobre las diferencias y consideraciones de los filtros de combustible, comuníquese con a su distribuidor Caterpillar. El distribuidor tendrá mucho gusto en poder ayudarle. Almacene apropiadamente los filtros nuevos para impedir la entrada de polvo y suciedad en el filtro antes de usarlo. 5.2.3.1.

MANTENIMIENTO DE LOS COMBUSTIBLES PESADOS

MOTORES

QUE

UTILIZAN

Los motores que funcionen con combustibles pesados deben inspeccionarse y mantenerse cuidadosamente. Se deben observar estrictamente los intervalos de servicio. Los operadores deben estar capacitados para realizar una inspección de servicio completa. INSPECCIONES PERIÓDICAS    

Pruebe cada entrega de combustible. Identifique inmediatamente los niveles de contaminantes y notifique al personal de operaciones apropiado. Antes de almacenar, pruebe la compatibilidad entre el combustible en los tanques y el combustible que compra. De ser posible, mantenga el combustible en tanques separados. Haga un análisis A.P.A. (Análisis Periódico de Aceite) con regularidad para determinar si hay partículas de desgaste en el aceite y mantener un Número de Base Total adecuado. e los aceites usados para determinar el efecto de la combustión de combustibles pesados en el aceite del cárter.

INSPECCIONES DIARIAS  Mantenga y controle el equipo de tratamiento de combustible.  Registre las temperaturas del motor para cerciorarse de la temperatura adecuada del agua de las camisas, del pos enfriador y del aire de admisión.  Si está equipado con un accesorio para lavar con agua el turboalimentador, lave la turbina de escape del turboalimentador. Es necesario eliminar los depósitos del lado de la turbina del turboalimentador.  Inspeccione los termopares de escape y registre las temperaturas de escape. Fíjese si hay válvulas de escape desgastadas.  Mantenga una estrecha vigilancia de las diferencias de presión entre el filtro de combustible y el de aceite. Inspeccione los filtros por si están taponados.  Vacíe a diario el fondo de los tanques de sedimentación y de combustible. Observe si hay exceso de agua y sedimento. CADA 1000 HORAS DE OPERACIÓN

116

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Compruebe en la culata el asiento de las válvulas de escape y la acumulación de carbón. Compruebe los inyectores de combustible para ver si las boquillas rocían de forma adecuada. Cerciórese de que los rotaválvulas operen correctamente. Limpie el turboalimentador (turbina de escape)

5.2.3.2. OPERACIÓN DEL MOTOR CON BAJA CARGA Si va a operar su motor con carga parcial durante períodos prolongados, use combustible diésel o gasóleo marino. (Cerciórese que los inyectores no funcionen sin combustible durante el cambio.) La siguiente tabla muestra la relación entre la carga del motor y el tiempo. Le ayudará a decidir qué tipo de combustible debe utilizar en aplicaciones de cargas ligeras. 5.2.3.3. OTRAS SUGERENCIAS SOBRE COMBUSTIBLES PESADOS A continuación le hacemos otras indicaciones que debe tomar en cuenta si utiliza combustibles pesados.  

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niveles de contaminación, por lo general pierde su calidad el combustible diésel. Al disminuir la calidad del combustible, se hace más importante disponer de buenos sistemas de tratamiento del combustible. El sistema de tratamiento a veces puede compensar por la mala calidad del combustible pero disminuye el margen de error con un sistema que no funciona correctamente. Frecuentemente, los motores diésel no pueden operar con un combustible procedente directamente del tanque de combustible (como se recibe del proveedor). La viscosidad no tiene ninguna relación con la calidad. No use el espesor o viscosidad del combustible como su única guía para determinar la calidad del combustible. Los recibos de las entregas de combustible, por lo general, no dan una indicación adecuada de la calidad del combustible. Estos recibos por lo general son inexactos. Pruebe el combustible inmediatamente o envíe los resultados tan pronto como sea posible, preferiblemente antes de almacenarlo. Esto le permitirá hacer los ajustes necesarios al sistema de tratamiento del combustible. Compruebe y calibre su viscosímetro cada 6 a 12 meses. Trate de reconocer y corregir los problemas de una entrega de combustible tan pronto como sea posible después de recibirlo. Guarde una muestra de dos litros (medio galón) cada vez que reciba una entrega. Póngale una etiqueta para futura referencia. Divida los tanques en tanques de almacenamiento, de sedimentación y de servicio. Esto es especialmente importante si no está seguro de la compatibilidad de los combustibles. Trate de limitar la transferencia de combustibles antes de mezclarlos.

5.2.4. MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE ADMISIÓN Y ESCAPE

117

5.2.4.1. MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECCIÓN DE FALLAS Debido a las condiciones en que trabaja, téngase en cuenta que el conjunto móvil puede girar a velocidades comprendidas entre las 80.000 y 120.000 RPM, e incluso más, y que la temperatura de los gases de escape alcanza los 750 grados centígrados. Para evitar posibles fallas en el conjunto móvil, evitar la entrada de polvo a través del aire o del aceite.

Y además como norma general, se han de realizar dos tipos de inspecciones: 1) Cada vez que se cambia el aceite se ha de comprobar:  El nivel de aceite del filtro de aire, si es de este tipo.  La estanqueidad de las juntas y conductos de aire y aceite.  Que el respiradero del motor no este obstruido.  Que el grupo no presente ruidos o vibraciones anormales. Si el escape se produce con normalidad o da síntomas de exceso de combustible o falta de aire (obstrucción del filtro), o de que el grupo ande frenado (esto se observara mejor por su ruido de sirena). 2) Una vez al año se comprobara:  Las holguras axiales y radiales.  Las presiones de alimentación. 5.2.4.2. MEDICION DE JUEGO AXIAL Se hace la medida con comparador de carátula y se compara con el catalogo del fabricante, si no hay datos el valor máximo no debe ser mayor de: Máximo: 0,005 ―milésimas de pulgada 118

Mínimo: 0,003 ―milésimas de pulgada

5.2.4.3.

JUEGO RADIAL

Se hace la medida con comparador de carátula se compara con los catálogos no hay datos: Máximo 0,008 milésimas de pulgada Mínimo 0,005 milésimas de pulgada El valor de la lectura para esos tamaños suele ser inferior de 0,65 mm, el juego entre el rodete y la caja de cojinetes se hace con un calibrador de galgas. Si los valores no son correctos se procederá como sigue para desmontar y cambiar o reparar las piezas necesarias: Se marca la posición relativa del rodete con respecto al eje, para montarlos luego en la misma posición, luego se sujeta en la prensa de banco el conjunto del cuerpo central cogido por el extremo del rodete de la turbina y se afloja la tuerca, para desmontar el 119

rodete con su eje para repararlos se debe emplear una prensa, una taladradora o los útiles especiales para ejercer una presión suave sobre el eje, teniendo cuidado de que no caiga y se deforme. Utilizando un alicate de puntas para abrir anillos se desmonta el segmento del eje de turbina. 5.2.4.4. Procedimiento para medición de juego radial A continuación se retira el anillo elástico que sujeta la tapa del cuerpo central, en este caso se deben utilizar unas pinzas de puntas para cerrar anillos, por medio de los destornilladores se retira la tapa del cuerpo central, acto seguido se retira el manguito de retención de aceite, con unos alicates se retiran el deflector de aceite, el primer anillo de empuje, el casquillo, el cojinete axial y el segundo anillo de empuje. Ahora con alicates se retiran el primer anillo elástico montado en el interior del cuerpo central, el anillo del cojinete, el cojinete, el segundo y tercer anillo elástico, el otro cojinete, el anillo de este cojinete y finalmente el cuarto anillo elástico. Se invierte ahora la posición del cuerpo central para que quede con el lado de turbina hacia arriba y con los mismos alicates se desmonta el anillo elástico y la placa de protección. Una vez desmontado el grupo se proceder a la inspección, limpieza y sustitución de las piezas que lo requieran, las piezas que no estén en contacto con los gases de escape se lavaran con un solvente como la bencina, la parte de turbina se someterá tan solo a un líquido lavador, habiendo protegido los apoyos de los cojinetes. 5.2.4.5. INSPECCION, REPARACION Y MONTAJE Se inspeccionara el estado de cada una de las piezas para saber si han sufrido deformaciones, desgastes, roturas o agrietamientos. Especialmente el cuerpo central, y en él, la zona de apoyo de los cojinetes y la zona de roce de la turbina. El conjunto eje y rodete especialmente en la deformación de los alabes o la desigual carga de todos, si aparecen grietas o deformaciones sustituirlos, comprobar el estado de la cara de roce de los cojinetes, verificar el giro concéntrico del eje de la turbina, el salto máximo admisible medido a unos 10 mm del extremo roscado debe ser de 0,01 mm. Verificar también la tapa del cuerpo central por si presenta roces o arañazos, el manguito de retención de aceite en el que es importante el estado superficial, la planitud y el paralelismo de las caras frontales y también el estado de las ranuras de los segmentos, el rodete del compresor que puede presentar los mismos problemas que el de la turbina. Finalmente los cuerpos de compresor y turbina, en estos cuerpos las grietas en las paredes interiores no tienen importancia, pero las que dan al exterior obligan a sustituirlos por unos nuevos. 5.2.4.6.

COMPROBACIÓN DEL GIRO CONCENTRICO DEL EJE

120

Se debe comprobar que no hallan deformaciones que dificulten el montaje y la planitud de las bridas de acoplamiento. No son admisibles deformaciones mayores de 0,15 mm. 5.2.4.7.

VERIFICACION DEL ALABEO DE RODETES

Una vez sustituidas las piezas que lo hayan requerido se debe remontar el conjunto, procediendo a la inversa del desmontado. Si eje y rodete llevan marcas de posición deben hacerse coincidir en el montaje pero nunca se debe pretender equilibrar estos conjuntos porque las piezas se sirven ya equilibradas dinámicamente. La única diferencia será el empleo de llave dinamométrica para ajustar la tuerca del compresor y la unión de las cajas, una vez montado el conjunto en el motor comprobar si el aceite llega bien al cuerpo, si no hay fugas entre compresor y cámara de combustión o entre cámara y turbina, comprobar a marcha muy lenta que todo funciona bien y el compresor gira debidamente. Finalmente conviene comprobar las presiones en el colector de admisión antes de dar el trabajo por bueno. 5.2.4.8.

MANTENIMIENTO AL FILTRO DE TIPO SECO

Los elementos de del filtro deben ser objeto de servicio solo cuando la obstrucción alcance el límite máximo permisible, la obstrucción es la resistencia a fluir del aire hacia el motor. Por lo general, la restricción se mide con marcha acelerada en vacío en los motores diesel de aspiración natural o súper cargados, y con acelerador totalmente abierto y a plena carga en motores turbo cargados, las obstrucciones se miden en la toma (si la hay) de la salida del filtro, en una toma en el paso del aire o dentro del múltiple de admisión. Si el usuario no posee un manómetro de agua o de carátula se deberá 121

poner un indicador de restricción en el compartimiento del filtro para observarlo periódicamente. El filtro de aire solo se debe revisar cuando se haya alcanzado la máxima restricción, el servicio excesivo puede ser causa de:    

Daño al elemento. Instalación inadecuada del elemento. Contaminación de polvo ambiente. Costo, tiempo y materiales mayores.

Para utilizar el manómetro, manténgalo vertical y llene a la mitad ambas ramas con agua, uno de los extremos se conecta a la salida del filtro y el otro se deja libre a la atmósfera. Con el manómetro mantenido verticalmente, y el motor a su máxima marcha, se miden en pulgadas la diferencia de alturas entre las dos ramas del manómetro, esto representa la obstrucción del filtro. La mayoría de fabricantes sugieren una obstrucción máxima de 20 a 30 pulgadas para los motores diésel, si se sobrepasan estos límites el rendimiento del motor es muy bajo. 5.2.4.9. LIMPIEZA DEL FILTRO DE ELEMENTO SECO Si al sacar el o los elementos están dañados se deben cambiar, si solo está sucio quite el polvo suelto del elemento con aire comprimido (máximo 40 PSI) a no menos de una pulgada de distancia del elemento, siempre en sentido contrario en que circula el aire. Mire que no hallan rasgaduras o agujeros en el elemento mirándolo a través de una luz brillante, mire si hay filos metálicos agudos o si los empaques están dañados, nunca reutilice un filtro dañado, proteja el filtro de polvo y daños durante el almacenamiento, instale los elementos, asegúrese de que sellan todos los empaques, examine en busca de señales de polvo que indican que hay fugas, revise que la tuerca de mariposa apriete bien, examine el tubo de aire filtrado en busca de fracturas, abrazaderas flojas o uniones bridadas flojas. Compruebe las conexiones del compresor de aire (si se usa) para estar seguro de que sean herméticas, revise las conexiones flexibles (si se usan) para estar seguro de que no entren contaminantes a través de estas conexiones. Nota: cambiar cada dos cambios de aceite, limpiar en sentido contrario a la circulación, no exceder de 40 PSI, para limpiarlo. Cuando cambie filtro, limpiar carcaza. 5.2.4.10. MANTENIMIENTO AL FILTRO DE AIRE CON BAÑO DE ACEITE. Con aire comprimido, cuando se dispone la malla a la luz debe de quedar una estructura uniforme. Algunas bandejas tienen agujeros igualmente espaciados en la mampara de retención, mírelos para que se asegure de que estén limpios y abiertos, se le recomienda al usuario de estos filtros que mantenga una bandeja de repuesto para que pueda limpiar la otra minuciosamente:  Saque la tapa y límpiela con brocha o soplete, introduzca un trapo no deshilachado por el tubo central para quitar el polvo o aceite de las paredes.  Saque todo el filtro del motor y sumérjalo en combustible para que aflojen todas las partículas de polvo, luego lávelo con combustible limpio y déjelo escurrir completamente.  Limpie y revise los asientos y empaques para comprobar su hermeticidad.  Llene el depósito hasta la marca del nivel, utilizando el mismo aceite del motor.  Instale la malla en la caja y reinstálela.  Instale la taza de aceite y la tapa.  Revise todas las juntas y tubos para que se asegure de su hermetismo. 122

Todos los filtros de baño de aceite se deben limpiar según las condiciones de trabajo, en ningún momento se debe dejar acumular más de media pulgada de lodo en el depósito.

5.2.4.11.

CONEXIONES PARA PROBAR SI HAY FUGAS POR EL FILTRO DE AIRE EN UN MOTOR TURBOCARGADO

El turbo en si no requiere servicio rutinario pero si debe recibir aire limpio y tener lubricación adecuada en todo momento por ello son necesarias las comprobaciones periódicas de los sistemas de admisión y escape y de los tubos de aceite y lubricante.  Cámaras de combustión  Sistema de precalentamiento

5.3. PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE LA SERIE 3500 5.3.1. TODOS LOS DÍAS Niveles de Verificación 

Carter del Motor Verificar el nivel de aceite 1) Verifique el nivel de aceite con la varilla de medición

123

2) Mantenga el nivel del aceite entre las marcas LLENO (full) y AÑADIR (add) de la varilla de medición. No llene el carter por arriba de la marca lleno. 3) Añada aceite por el tubo de llenado si es necesario.



SISTEMA DE ENFRIAMIENTO Verificar el nivel de refrigerante

1) Afloje lentamente la tapa de llenado para aliviar la presión. Inspeccione el estado de la empaquetadura de la tapa. Reemplace la tapa si es necesario. 2) Mantenga el nivel del refrigerante por el fondo del tubo de llenado. Instale la tapa de llenado. 3) Inspeccionar por si hay fugas o mangueras averiadas. Haga las reparaciones necesarias. 

TRANSMISION MARINA CATERPILLAR Verificar el nivel de aceite

1) Verifique el nivel del aceite con el motor a BAJA EN VACIO (low idle) y la transmisión conectada. Mantenga el nivel del aceite por la marca LLENO de la varilla de medición. 2) Añada el aceite necesario. No llene demasiado la transmisión marina. Para transmisiones marinas que no sean Caterpillar de la Serie 7200, consulte las recomendaciones del fabricante. 

LUBRICADOR DEL MOTOR DE ARRANQUE NEUMATICO



Verificar el lubricador Las aspas del motor de arranque las lubrica una fina neblina de aceite del lubricador del motor mientras el motor esta en operación. Cuando el aceite en el depósito llegue a la mitad, saque el tapón del filtro de aceite y llene el depósito con aceite limpio, combustible diesel o keroseno.



Dar servicio al depósito del lubricador 1) 2) 3) 4)

Cierre la toma de aire a la válvula de control del motor de arranque. Abra la válvula de drenaje que está en el fondo del depósito. Quite y limpie el depósito con agua caliente. Seque el depósito. Inspeccione por si tiene fisuras. Reemplazar si es necesario.

Ajustes al rociado de aceite Si es necesario, ajuste el rociado de aceite para que entregue aproximadamente cuatro gotas de lubricante por minuto en la corriente de aire del motor de arranque.

124

1) Cerciórese que la toma de combustible al motor este cerrada. 2) Tire de la palanca de control del motor de arranque neumático para arrancar el motor. 3) Cuente las gotas de lubricante que caigan por minuto en la corriente de aire.

DRENAR EL AGUA  DEL TANQUE DE AIRE Esto se debe hacer diariamente, o siempre que sea necesario, para eliminar el agua del sistema de aire. El agua en el sistema de aire puede congelarse, corroer las piezas internas o causar un desperfecto al sistema de aire.

INSPECCIONAR EL MOTOR 

FUGAS Y CONEXIONES FLOJAS Limpie todas las graseras, tapas y tapones antes de dar servicio. 1) Cerciórese que las tuberías de refrigerante tengan el soporte y apriete correctos. Inspeccione por si hay fugas o conexiones flojas. Inspeccione el estado de todas las mangueras. 2) Todos los protectores deben estar en su lugar. Repare o reemplace los protectores averiados o faltantes. 3) Desconecte todo cargador de baterías que no tenga protección contra pérdida de corriente. Verifique el estado de las baterías y el nivel del electrolito. 4) Inspeccione las bombas de agua por si tienen fugas. 5) Inspeccione el motor por si hay fugas de aceite por los sellos delanteros y traseros, por la vasija del cárter, por los filtros de aceite y por las tapas de las válvulas. 6) Inspeccione el sistema de combustible por si hay fugas, conexiones y soportes de tuberías flojos o mangueras desgastadas. 7) Inspeccione los medidores. Reemplace los que estén rotos o que no se puedan calibrar. 8) Inspeccione todas las correas. Reemplácelas si es necesario. Las correas para poleas múltiples deben reemplazarse en juegos completos solamente. 9) Durante la operación, observe con frecuencia el manómetro de aceite, el de combustible, el medidor de presión diferencial del filtro de combustible y los medidores de presión diferencial del filtro de aire. 10) Inspeccione las mangueras y codos del sistema de admisión de aire por si están rajadas o hay soportes flojos. 11) Inspeccione el alambrado eléctrico por si hay conexiones flojas y alambres desgastados o deshilachados. Inspeccione la conexión a maza del motor al bastidor para cerciorarse que sea una buena conexión y que este en buen estado. VERIFICAR 

EL INDICADOR DEL FILTRO DE AIRE De servicio a los elementos del filtro de aire cuando se trabe el diafragma del indicador. La presión diferencial máxima del filtro de aire debe ser de 762mmH2O. 125

De servicio al filtro de aire basándose en el indicador de servicio. Si se taponan los elementos del filtro de aire puede separar el material filtrante de estos. Esto permite que entre al motor aire sin filtrar y acelere grandemente el desgaste de los componentes del motor. Cambio de los elementos del filtro de aire 1) Destrabe los sujetadores de la tapa que están alrededor de la caja del filtro. 2) Quite la tapa 3) Saque el elemento y el filtro de hollín. Saque el filtro de hollín del elemento de filtro de aire y descártelo. 4) Limpie el interior de la caja. 5) Instale un filtro de hollín nuevo alrededor del elemento de filtro de aire. 6) Instale el elemento nuevo o limpio y el filtro de hollín 7) Instale la tapa y sujétala. 8) Rearme el indicador de servicio del filtro de aire deprimiendo el botón de rearme. 9) Repita los pasos 1 al 8 para el filtro de aire en el otro lado. 

PRESION DIFERENCIAL DEL FILTRO DE ACEITE DEL MOTOR Deben cambiarse los elementos del filtro de aceite del motor cuando el medidor de presión diferencial del filtro registre 105kPa con el motor funcionando a la temperatura de operación y a la velocidad clasificada. Si el motor tiene un sistema de dos filtros puede cambiar los elementos de filtro con el motor funcionando.



PRESION DIFERENCIAL DEL FILTRO DE COMBUSTIBLE Deben reemplazar los elementos del filtro secundario cuando el medidor de presión diferencial del filtro de combustible registre 105kPa con el motor funcionando a la temperatura normal de operación y a la velocidad clasificada cada vez que cambie los elementos.

LUBRICAR 

EL COLLAR DE CAMBIOS DEL EMBRAGUE Lubricar el collar de cambios del embrague (1 grasera).



EL COJINETE DEL EJE DE CONEXIÓN Lubricar el cojinete del eje de conexión (2 graseras).

5.3.2. CADA 50 HORAS DE SERVICIO INSPECCIONAR/REEMPLAZAR 

VARILLAS DE ZINC

126

Se insertan varillas de zinc en el sistema de enfriamiento del motor para impedir la acción corrosiva del agua salada. La reacción que sufren las varillas de zinc con el agua de mar les causa un deterioro. Por tanto, las varillas de zinc deben inspeccionarse cada 50 horas de servicio y reemplazarse cuando muestren deterioro. Para dar servicio a las varillas y tapones de zinc siga el procedimiento siguiente: 1) Saque e inspeccione todas las varillas de zinc. 2) Golpee suavemente todas las varillas de zinc con un martillo. Si la varilla esta deteriorada o se despedaza al golpearla, instale una varilla nueva. Inspeccione el tapón. Reemplácelo si es necesario. Instalación de varillas de zinc nuevas 1) Destornille o esmerile la varilla existente de la base del tapón. 2) Instale una varilla nueva en la base del tapón. 3) Instale el tapón. REEMPLAZAR 

EL ACEITE Y FILTRO DE UNA TRANSMISIÓN MARINA CATERPILLAR (nueva o reaccionada a las primeras 50 horas solamente) Cambie el aceite y el filtro en una unidad nueva o reacondicionada después de las primeras 50 horas de servicio.

5.3.3. CADA 125 HORAS DE SERVICIO VERIFICAR/AJUSTAR 

EMBRAGUE Cuando se desconecta el embrague, la palanca de mano debe quedar detrás de la posición vertical. Si el embrague patina, es necesario hacer ajustes.

1) Quite la Placa. 2) Gire el embrague hasta que pueda alcanzar el pasador de traba. 3) Destrabe el pasador de traba y gire el anillo de ajustes a la derecha para aumentar la torsión y a la izquierda para disminuirla. 4) Después de hacer los ajustes al embrague, instale la placa. 

LUBRICAR Cojinete del embrague Lubricar el cojinete del embrague (1 grasera).

5.3.4. CADA 250 HORAS DE SERVICIO Haga todo el mantenimiento que se recomienda para su motor como se indica en el programa de mantenimiento. Siga la tabla a continuación para establecer los intervalos 127

de cambio de aceite y filtro según la capacidad del sumidero de aceite de su motor, de la clasificación API mínima de aceite y de un contenido del 0.5%, o menor, de azufre en el combustible diesel.

Esta tabla establece la base para los intervalos de cambio de aceite que afectan * las muestras A.P.A. (Análisis Periódico de Aceite) * el cambio de aceite del motor, * los filtros de aceite y * el ajuste inicial de la luz de válvulas.

OBTENER 

ANALISIS A.P.A. (Análisis Periódico de Aceite) Cada muestra de aceite debe tomarse con el motor caliente y bien mezclado para que sea una muestra fidedigna del aceite en el compartimiento. Se usan varios métodos para obtener las muestras APA: 1) Meta una pistola de muestras en el sumidero. 2) Instale una válvula especial para muestras. 3) Use el chorro del drenaje durante los cambios de aceite. Los análisis A.P.A. se componen de tres pruebas básicas: 1. Análisis de desgaste 2. Pruebas químicas y físicas 3. Análisis del estado del aceite

Reemplazar 

EL ACEITE DEL MOTOR Consulte la tabla de intervalos de cambio de aceite y filtro en la página anterior para determinar el intervalo apropiado para su motor. El porcentaje de azufre del combustible afecta las recomendaciones de aceite de motor. El azufre del combustible cambia químicamente durante la combustión y forma tanto ácido sulfúrico como acido sulfuroso. Estos ácidos atacan las superficies de metal y causan desgaste corrosivo. Ciertos aditivos que se usan en aceites lubricantes contienen compuestos alcalinos que se combinan para neutralizar la acción de estos ácidos. La medida de esta reserva de alcalinidad en un aceite lubricante se conoce como Numero Base Totales más altos para neutralizar los ácidos formados por los gases de la combustión y mantener a un mínimo el desgaste corrosivo. Cualquier aceite de motor de clasificación API debe tener un Numero Base Total suficiente para combustibles con un contenido de azufre menor del 0.5%. Si el contenido de azufre del combustible es mayor del 1.5% por peso, use un aceite con un Numero Base Total de 30 y reduzca a la mitad los intervalos de cambio de aceite. Drene el carter del motor con el aceite caliente y el motor parado para que salgan las partículas que están en el aceite. A medida que se enfría el aceite, 128

las partículas se asientan en el fondo del colector del carter y no saldrán al drenar el aceite. Si no sigue este procedimiento que se recomienda las partículas volverán a circular en el aceite nuevo por el sistema de lubricación del motor. 1. Saque el tapón de drenaje del carter y deje que drene el aceite. Obtenga una muestra de aceite para un análisis A.P.A. 2. Instale el tapón del drenaje del carter y apriételo a un par de 70 14 N.m (50+- 10 lb-pie). 

LOS FILTROS DE ACEITE Cambio de filtros y llenado del cárter 1. Conecte un extremo de la manguera a la válvula de drenaje. Ponga el otro extremo de la manguera en una vasija o envase para recoger el aceite que drena. 2. Abra la válvula de drenaje de la caja del filtro de aceite. 3. Saque el tapón de ventilación del lado de la caja del filtro. 4. Quite la tapa 5. Saque los tres elementos de filtro de aceite. Inspeccione los elementos por si hay materias extrañas. 6. Limpie la caja del filtro de aceite con un trapo limpio. Inspeccione por si encuentra desechos. 7. Instale tres elementos de filtro nuevos. 8. Inspeccione el sello anulas de la tapa. Instale un sello nuevo si es necesario. Instale la tapa. Cierre la válvula de drenaje de la caja del filtro. Saque la manguera de drenaje. 9. Si cuenta con una bomba de pre-lubricación, llene de aceite la caja del filtro de aceite y el enfriador de aceite. 10. Si no cuenta con una bomba de pre-lubricación, proceda entonces a llenar el cárter del motor. 11. Limpie e instale el tapón de ventilación en la caja del filtro. 12. Gire el motor con la palanca manual de cierre de combustible conectada hasta que el manómetro de aceite registre 70kPa. Desconecte la palanca manual de cierre de combustible y gire el motor hasta que arranque. Inspeccione por si hay fugas. 13. Mantenga el nivel de aceite en la marca LLENO del lado MOTOR FUNCIONANDO de la varilla de medición. Pare el motor.

DOS FILTROS DE ACEITE El sistema de doble filtro de aceite permite cambiar los elementos de filtro con el motor funcionando. Durante la operación normal, la válvula de control debe estar en la posición de FILTRO “PRINCIPAL”. Para dar servicio a los elementos del filtro de aceite con el motor funcionando, siga el procedimiento siguiente. 1. Abra la válvula de llenado. La válvula debe permanecer abierta por lo menos 5 minutos para que se llene la caja del filtro y que se estabilice la presión 2. Cierre la válvula de llenado y gire el control de la válvula a la posición de servicio del filtro “FILTRO AUXILIAR”. 3. Conecte una manguera de drenaje a la válvula de drenaje y ponga el otro extremo de la manguera en un envase para recoger el aceite que drena. Abra la válvula y drene el aceite. 4. Quite la tapa y saque los elementos de filtro. Limpie el interior de la caja de filtro y reemplace los elementos de filtro. 129

5. Inspeccione los sellos de la tapa y reemplácelos si están averiados. Instale la tapa. 6. Abra la válvula de llenado un mínimo de cinco minutos para que se llene la caja de filtro 7. Cierre la válvula de llenado y gire el control de la válvula a la posición “FILTRO PRINCIPAL”. 8. Si va a reemplazar el filtro auxiliar, repita los pasos 1 al 7. 9. Inspeccione los elementos de filtro según el procedimiento establecido anteriormente. VERIFICAR/LIMPIAR  BATERIAS Verificar el nivel del electrolito Verificar el Nivel del Electrolito. Mantener el nivel del electrolito por el fondo de las aberturas de llenado. Usar agua destilada si es necesario añadir agua. Si no encuentra agua destilada, use agua limpia con bajo contenido de minerales. Limpieza de baterías 1. Afloje y saque los extremos de cable de todos los bornes de las baterías. 2. Limpie todos los bornes de las baterías. 3. Limpie todos los extremos de cable. 4. Instale y apriete los extremos de cable. 5. Unte una película de lubricante 5N5561 o grasa de uso múltiple a los bornes y a los extremos de cable.

INSPECCIONAR/VERIFICAR 

CORREAS DE ALTERNADOR Inspeccionar las correas 1. Quitar el protector de la correa. 2. Inspeccionar las correas por si tienen desgaste. Reemplazar las correas si están desgastadas rajadas o deshilachadas. 3. Si las correas no requieren ajustes ni deben ser reemplazadas, instale el protector de correas.



CORREAS DE VENTILADOR Inspeccione las correas impulsoras por si tienen desgaste, y reemplácelas si lo tienen. Las ranuras de poleas flojas o desgastadas causan el patinaje de la correa y la baja velocidad del ventilador. Si las correas del ventilador están demasiado flojas, estas vibran demasiado y causan el desgaste innecesario de las correas y poleas y posiblemente patinen lo suficiente para recalentarse. Ajustes. Verifique la comba de las correas después de los primeros 30 minutos de operación y después, cada 250 horas de servicio. Para verificar la comba de las correas, aplique una fuerza de 110N en un punto medio entre poleas.



ALETAS DE RADIADOR Inspeccione las aletas del radiador por si tienen basura. El agua a presión es una manera excelente de limpiar las aletas del radiador.

130

Si es necesario, ponga un foco detrás de las aletas del radiador para cerciorarse que estén completamente limpias. 

MANGUERAS El reemplazo de una manguera antes que ocurra la falla le ahorra dinero y reduce el riesgo de tiempo muerto no programado. Si reemplaza una manguera rajada, blanda o con fugas, se evitara reparaciones costosas causadas por el recalentamiento del motor.

DRENAR EL AGUA 

DEL TANQUE DE COMBUSTIBLE Abra la válvula de drenaje del tanque de combustible y drene el agua y el sedimento. Cierre la válvula.

VERIFICAR/AJUSTAR 

LA SINCRONIZACIÓN DE LOS INYECTORES, EL JUEGO DE VÁLVULAS Y ROTA VÁLVULAS (solo al primer cambio de aceite) Por el desgaste inicial y el asentamiento de los componentes del tren de válvulas, se recomienda hacer el ajuste inicial a las válvulas de los motores nuevos o reacondicionados al primer intervalo de cambio de aceite o 250 horas de servicio, lo que ocurra primero. Después de hacer el ajuste de válvulas, observe la rotación de estas con el motor a baja en vacío. AÑADIR 

ACONDICIONADOR DE REFRIGERANTE Para evitar averías al motor, nunca añada refrigerante a un motor recalentado. Primero, deje que se enfríe el motor. Limpie el sistema de enfriamiento antes del intervalo de servicio recomendado de 4000 horas de servicio si: 1. Esta demasiado contaminado. 2. El motor se recalienta 3. Se observa espuma en el radiador. 4. Ha fallado el enfriador de aceite y se ha mezclado el aceite con el refrigerante LUBRICAR 

EL COJINETE DE LA POLEA DEL VENTILADOR Lubricar la grasera del cojinete de la polea del ventilador.

5.3.5. CADA 500 HORAS DE SERVICIO 

ANILLOS DESLIZANTES DEL GENERADOR CON RECTIFICADOR DE CONTROL REGULADO ESTÁTICAMENTE Y ESCOBILLAS Inspeccionar – Limpiar los anillos deslizantes y las escobillas. Para obtener toda la información consulte el manual de operación y mantenimiento No. SEBU5717.

5.3.6. CADA 1000 HORAS DE SERVICIO

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INSPECCIONAR/VERIFICAR 

DISPOSITIVOS DE PROTECCION DEL MOTOR

Deben inspeccionarse los controles de cierre del motor para cerciorarse que funcionan correctamente. Esto asegurará el cierre del motor para evitar averías serias en caso que ocurra una falla. Debe inspeccionar y probar el cierre hidroneumático para asegurar la protección adecuada del motor. Inspeccione la válvula de admisión de aire para cerciorarse que se cierra durante la prueba. LIMPIAR 

EL RESPIRADERO DEL CÁRTER 1. Afloje las abrazaderas de manguera y saque la manguera del tubo. 2. Afloje la abrazadera, saque el respiradero y el sello. 3. Lave el respiradero con solvente limpio no inflamable y séquelo. 4. Instale un sello nuevo y el respiradero. Apriete el perno de la abrazadera. 5. Meta la manguera en el respiradero y apriete las abrazaderas.

REEMPLAZAR/LUBRICAR 

EL CAITE DEL REGULADOR WOODWARD UG8L Cambio de aceite 1. Mueva el interruptor general a la posición DESCONECTADO. 2. Cierre la válvula de toma del tanque de combustible. 3. Desconecte el cable de masa del borne de la batería. 4. Saque el tapón de drenaje. Deje que drene el aceite. 5. Limpie e instale el tapón de drenaje. 6. Llene el regulador con aceite limpio hasta la marca LLENO de la varilla de medición. 7. Conecte el cable de masa al borne de la batería. 8. Abra la válvula de toma del tanque de combustible. 9. Siga el procedimiento para purgar el aire del regulador.



ACTIVADOR NEUMATICO DEL REGULADOR Lubricar las graseras Lubricar el activador neumático del regulador (2 graseras)

LIMPIAR/REEMPLAZAR 

EL FILTRO DE COMBUSTIBLE PRIMARIO Debe reemplazar los elementos del filtro secundario de combustible cuando el medidor de presión diferencial del filtro de combustible registre 105kPa cuando el motor alcance la temperatura de operación a la velocidad clasificada. Debe limpiar el filtro primario cada vez que cambie los elementos de filtro. Para los motores no equipados con bomba de cebado de combustible, vierta combustible limpio y sin agua en la caja del filtro de la parte superior de bloque de montaje. El sistema de doble filtro de combustible permite seguir operando mientras se cambian los elementos de filtro. Debe reemplazar los elementos del filtro principal cuando el medidor de presión diferencial del filtro de combustible registre 105kPa.

132

LIMPIAR/REEMPLAZAR/LUBRICAR 

EL ACEITE Y EL FILTRO DE LA TRANSMISIÓN MARINA CATERPILLAR Cambio de aceite Drene la transmisión marina con el aceite caliente y el motor parado. 1) Saque el tapón de drenaje de la transmisión y deje que drene el aceite. 2) Limpie e instale el tapón de drenaje. Cambio de filtro 1) Saque el tapón de drenaje de la caja del filtro de aceite de la transmisión marina y deje que drene el aceite. 2) Quite el conjunto de tapa con el filtro conectado. 3) Saque la tuerca, el retén y el elemento de filtro de la tapa. 4) Limpie la caja del filtro y el conjunto de tapa con solvente limpio no inflamable. 5) Inspeccione el plato del retén y los sellos de la tapa. Si es necesario, instale sellos nuevos. 6) Instale un elemento de filtro nuevo. Instale el retén y la tuerca en el conjunto de tapa. 7) Instale el conjunto de tapa. 8) Limpie e instale el tapón de drenaje de la caja del filtro.



SELLOS DEL EJE DE SALIDA DE LA TRANSMISION MARINA CATERPILLAR Lubricar la grasera Lubricar el sello del eje de salida de la transmisión marina por la grasera que está en la parte superior trasera de la transmisión. Gire lentamente el eje de salida mientras lubrica el sello.

5.3.7. CADA 2000 HORAS DE SERVICIO VERIFICAR/AJUSTAR 

LOS TURBOALIMENTADORES 1. Saque las tuberías de entrada y de salida del turboalimentador. 2. Con la mano, gire la turbina y la rueda del compresor. 3. Debe girar libremente el conjunto. Debe ser difícil detectar el movimiento del eje en el cojinete. Si el eje tiene juego en los cojinetes, debe inspeccionar los componentes internos. 4. Inspeccionar la rueda de la turbina y la del compresor para cerciorarse que no hagan contacto con la caja del turboalimentador. 5. No debe haber marcas visibles que indiquen contacto entre la rueda de la turbina o la rueda del compresor y la caja del turboalimentador. 6. Cerciórese que no haya fugas. 7. Repita el procedimiento anterior en los demás turboalimentadores.



LOS AMORTIGUADORES Las averías o fallas del amortiguador aumentan las vibraciones del motor y resultan en averías al cigüeñal y a otros componentes del motor. Un amortiguador defectuoso causa más ruidos del tren de engranajes a varios

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puntos de la gama de velocidad. Los motores marinos 3500 se pueden equipar con un amortiguador de caucho y/o uno viscoso. Inspeccione los amortiguadores de caucho por sí: 1. Hay patinaje entre el miembro interno y el externo. 2. Hay deterioro del caucho como agrietamientos. 3. Se ha movido el caucho de su posición original. Inspeccione los amortiguadores viscosos por sí: 1. Tienen fugas de fluido 2. La caja esta abollada e impide que el anillo interno se mueva libremente Reemplace el amortiguador si existe cualquiera de las condiciones anteriores 

LOS MONTAJES DEL MOTOR Se recomienda inspeccionar los montajes de motor por si hay deterioro y para verificar el par de apriete de los pernos. Esto evita el exceso de vibración del motor causadas por el montaje incorrecto.

5.3.8. CADA 4000 HORAS DE SERVICIO INSPECCIONAR/RECONSTRUIR/INTERCAMBIAR SI ES NECESARIO 

COMPRESOR DE AIRE (si tiene) 1. Alivie la presión de aire del tanque de aire hasta que la presión sea cero. 2. Saque las conexiones de descarga e inspeccione las lumbreras y la tubería de descarga del compresor por si tienen demasiados depósitos de carbón. Debe limpiar o reemplazar la tubería de descarga e inspeccionar mejor el compresor si hay exceso de carbón en la tubería de descarga o en la lumbrera de descarga del compresor.



MOTOR DE ARRANQUE ELECTRICO (si tiene) Remoción del motor de arranque eléctrico 1. Desconecte los alambres del motor de arranque. 2. Enganche el motor de arranque eléctrico con una grúa y una correa de nylon. Saque los tres pernos que empernan el motor de arranque a la caja del volante. 3. Saque el motor de arranque eléctrico. Instale el motor de arranque eléctrico 1. Con una grúa ponga el motor de arranque eléctrico en posición en la caja del volante. 2. Instale los tres pernos que sujetan el motor de arranque eléctrico a la caja del volante. 3. Conecte los alambres al motor de arranque.

LIMPIAR/CAMBIAR 

EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO Y AÑADIR ACONDICIONADOR Limpieza del sistema de enfriamiento y cambio del refrigerante Debe drenar y reemplazar el refrigerante cada 4000 horas de Servicio. Pero si no se ha añadido acondicionador de sistema de enfriamiento cada 250horas de servicio como se recomienda, reduzca el intervalo de cambio del refrigerante a cada 2000horas de Servicio. Limpie el sistema de enfriamiento antes del intervalo recomendado si:

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a. Este está demasiado contaminado, se ve sucio o hay muchas escamas. b. Se recalienta el motor. c. Se observa espuma en el tanque de expansión. d. Ha fallado el enfriador de aceite permitiendo la entrada de aceite en el refrigerante. El mantenimiento del sistema de enfriamiento es de suma importancia porque este tiene una relación directa con la operación y la vida útil del motor. Cuando drena, limpia, enjuaga y reemplaza el refrigerante, lo que hace es eliminar las pequeñas partículas indeseables, las escamas y demás depósitos que reducen las características necesarias de transferencia de calor del sistema de enfriamiento. Si no limpia y cambia el refrigerante como se recomienda, menguara la eficiencia del sistema de enfriamiento y, en algunos casos, experimentara un aumento en el consumo de combustible. Si se olvida completamente del mantenimiento del sistema de enfriamiento, el motor se recalentara y sufrirá averías serias. Si da mantenimiento al sistema de enfriamiento, se ahorrara los gastos por reparaciones que de otra manera hubiera tenido que hacer.

OBTENER 

UN ANALISIS A.P.A. Análisis del desempeño de motores marinos Un análisis del desempeño de sus motores marinos complementa un buen programa de mantenimiento preventivo. El análisis es el resultado de varias pruebas, normalmente hechas con el siguiente propósito: a. Confirmar que su motor opere eficientemente de acuerdo a las especificaciones. b. Identificar el riesgo de problema. c. Determinar que componentes o sistemas deben ajustarse, reemplazarse, etc. Aproximadamente entre el 80% y el 85% de los gastos totales de operación y mantenimiento de un motor lo representa el costo del combustible. Por esto, usted puede realizar buenos ahorros si mantiene su motor operando lo más eficientemente posible. Con el análisis de desempeño de motores marinos usted puede hacer lo siguiente: a. Identificar componentes de propulsión y sistemas mal apareados. b. Establecer normas eficientes de operación. c. Determinar los promedios de deterioro del sistema de propulsión. d. Finalizar los programas de mantenimiento, reparaciones y reconstrucciones.

LUBRICAR 

EL COJINETE DEL GENERADOR SR-4 (si tiene) Para obtener la información completa de lubricación y mantenimiento de los Generadores SR4 ver el manual de mantenimiento No. SSBU6051 135

5.3.9. CADA 6000 HORAS DE SERVICIO INSPECCIONAR/RECONSTRUIR/INTERCAMBIAR SI ES NECESARIO 

ALTERNADOR (si tiene) Una falla inesperada causada por el alternador le costara más en tiempo muerto que si le da servicio al alternador antes que ocurra la falla. Opciones de Servicio: a. Piezas nuevas.- Los repuestos legítimos se prueban y modifican constantemente para incorporarles la tecnología más moderna. Su distribuidor puede proporcionarle las piezas necesarias para reconstruir su alternador. b. Remanufactura.- Este proceso usa los procedimientos y las técnicas de manufactura para restaurar su alternador a que desempeñe como uno nuevo. Este proceso hace siempre que el producto terminado conforme con las especificaciones funcionales “originales”. c. Nuevo.- Reemplace con un alternador nuevo



BOMBAS DE AGUA (de las camisas auxiliares) Si opera el motor hasta que fallen las bombas de agua, puede causar otras averías al motor. Por ejemplo, la falla de una bomba de agua puede causar demasiado recalentamiento del motor que resulte en fisurado de las culatas de cilindro, agarrotamiento de pistones, etc. Opciones de Servicio: a. Juegos de reparación.- Puede obtener estos juegos prácticos por intermedios de su distribuidor. Estos juegos incluyen todas las piezas necesarias para reparar las bombas de agua en su taller o en el del distribuidor. Los juegos de reparación simplifican los pedidos de repuestos, aceleran las reparaciones y reducen los costos de los repuestos. b. Remanufactura.- Este proceso usa los procedimientos y las técnicas de manufactura para restaurar sus bombas de agua a que desempeñen como si fueran nuevas. Este proceso hace siempre que el producto terminado conforme con las especificaciones funcionales ―originales‖. c. Nueva.- Reemplácela con una bomba de agua nueva.



MOTOR DE ARRANQUE NEUMATICO (si tiene) Opciones de Servicio: a. Piezas nuevas.- Los repuestos legítimos se prueban y modifican constantemente para incorporarles la tecnología más moderna. Su distribuidor puede proporcionarle las piezas necesarias para reconstruir su alternador. b. Juegos de reparación.- Puede obtener estos juegos prácticos por intermedios de su distribuidor. Estos juegos incluyen todas las piezas necesarias para reparar las bombas de agua en su taller o en el del distribuidor. Los juegos de reparación simplifican los 136

pedidos de repuestos, aceleran las reparaciones y reducen los costos de los repuestos. c. Intercambio con el Distribuidor.- En algunas zonas usted puede intercambiar su motor de arranque por uno reconstruido por el distribuidor. d. Nuevo.- Reemplace con un motor de arranque neumático nuevo. 

TURBOALIMENTADORES Si opera su motor hasta que falle el turboalimentador, puede causar serias averías a la rueda del compresor del turboalimentador y/o al motor. Por ejemplo, la falla de la rueda del compresor del turboalimentador puede permitir la entrada de pedazos de la rueda a los cilindros y causar averías a los pistones, a las válvulas y a las culatas de cilindro. Opciones de Servicio: a. Juegos de reparación.- Puede obtener estos juegos prácticos por intermedios de su distribuidor. Estos juegos incluyen todas las piezas necesarias para reparar las bombas de agua en su taller o en el del distribuidor. Los juegos de reparación simplifican los pedidos de repuestos, aceleran las reparaciones y reducen los costos de los repuestos. b. Re manufactura.- Este proceso usa los procedimientos y las técnicas de manufactura para restaurar su alternador a que desempeñe como uno nuevo. Este proceso hace siempre que el producto terminado conforme con las especificaciones funcionales “originales”. c. Nuevo.- Reemplace con un turboalimentador nuevo. Antes de decidir cuál método es el mejor, cerciórese de haber considerado todas las opciones y los costos asociados con la reparación. Algunas de ellas son: a. Los costos asociados por el uso de repuestos de existencias en vez de un juego de reparación. b. Las pérdidas por el tiempo muerto que se lleva en reconstruir o reparar el componente. c. El costo total de repuestos y mano de obra de las reparaciones comparado con el costo real del componente re manufacturado.

5.3.10.

CADA 7500 HORAS DE SERVICIO

NOTA: Este Intervalo de mantenimiento es solo para los MOTORES MARINOS 3508, 3512 y 3516 con una clasificación de 1601 a 1800 rpm. 

LOS INYECTORES DE COMBUSTIBLE Cuesta mucho menos probar y dar servicio a un inyector de combustible defectuoso antes que ocurra la falla que operar su motor hasta que falle el inyector. Opciones de Servicio:

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a. Pruebas hechas por el Distribuidor.- Su distribuidor puede probar sus inyectores de combustible para cerciorarse que funcionan correctamente. b. Remanufacturado (si encuentra).- Este proceso usa los procedimientos y las técnicas de manufactura para restaurar su alternador a que desempeñe como uno nuevo. Este proceso hace siempre que el producto terminado conforme con las especificaciones funcionales ―originales‖. c. Nuevo.- Reemplace con Inyectores nuevos. d. Antes de decidir cuál método es el mejor, cerciórese de haber considerado todas las opciones y los costos asociados con la reparación. Algunas de ellas son: e. Las pérdidas por el tiempo muerto que se lleva en probar, reconstruir o reparar el componente. f. El costo total de repuestos y mano de obra de las reparaciones comparado con el costo real del componente manufacturado (si está disponible)

REEMPLAZAR 

LOS TERMOSTATOS El reemplazo de los termostatos antes de que fallen es una buena práctica de mantenimiento preventivo porque reduce el riesgo de tiempo muerto inesperado. Es imperativo que opere siempre los motores Caterpillar con termostatos. Un termostato que se pega en posición cerrada causa el recalentamiento excesivo del motor. El resultado es el fisurado de las culatas de cilindro o agarrotamiento de pistones. Un termostato que se pega en posición abierta causa una temperatura demasiado baja de operación del motor durante carga parcial. Esto puede causar un exceso de carbón dentro de los cilindros. Esta acumulación de carbón puede acelerar el desgaste de los anillos y de las camisas de cilindro. Según la carga del motor un termostato que se queda parcialmente abierto o cerrado puede causar el recalentamiento o demasiado enfriamiento del motor.

5.3.11. RECONSTRUCCION DE LA PARTE SUPERIOR DEL MOTOR Se debe programar una RECONSTRUCCION DE LA PARTE SUPERIOR DEL MOTOR de todos los motores marinos 3508, 3512 y 3516 con una clasificación de HASTA 1600rpm, de acuerdo al siguiente programa: Use litros de combustible utilizado o las horas de servicio. LO QUE OCURRA PRIMERO.

138

5.4. TEORIA DE FALLAS El termino falla se refiere a cualquier incidente o condición que cause la degradación de un producto, proceso o material de tal forma que ya no pueda realizar las funciones de una manera segura, confiable y aun costo razonable para las que fue concebido. Las fallas ocurren de manera incierta y es influenciada por el diseño, manufactura o construcción, mantenimiento y operación, así como factores humanos. No existen formas en que las fallas puedan ser eliminadas del todo, lo que se puede hacer es reducir la incidencia de tales fallas dentro de cierto límite de tiempo.

5.4.1. CURVA TIPICA DE FLUJO DE FALLAS

FALLAS TEMPRANAS Se representan por la primer parte de la curva, las tasas de falla están asociadas con equipo nuevo y pueden se causas por partes faltantes, falta de capacitación que instalan el equipo, daño causado a los aparatos y dispositivos, o fallas por defectos de fabricación de las máquinas y por suficiente asentamiento de las piezas y uniones. FALLAS ALEATORIAS Este tipo de fallas son inesperadas y pueden surgir por sobrecargas o averías, causadas por factores externos que generan las fallas aleatorias y se representan por una línea horizontal, quiere decir que cada miembro de la población de componentes tiene la misma probabilidad de sufrir una falla.

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FALLAS POR DESGASTE U OBSOLESCENCIA Son fallas debido a obsolescencia, por la edad, fatiga, corrosión, deterioro mecánico, eléctrico, hidráulico, o por el bajo nivel de mantenimiento y reparación.

5.4.2. ESTADÍSTICA EN EL MANTENIMIENTO Los parámetros para mantener a vida de un equipo son importantes, por ello para tener una estadística de valores que nos permiten tener la probabilidad de cuando un sistema pueda presentar una falla, cuando se debe hacer la reparación o también estimar los tiempos en que se hacen. Por ello el mantenimiento es Control constante de las instalaciones y/o componentes, así como del conjunto de trabajos de reparación y revisión necesarios para garantizar el funcionamiento regular y el buen estado de conservación de un sistema.

5.4.3. FIABILIDAD Esta se define como la probabilidad de que un bien funcione adecuadamente durante un período determinado bajo condiciones operativas específicas (por ejemplo, condiciones de presión, temperatura, velocidad, tensión o forma de una onda eléctrica, nivel de vibraciones, etc.) El problema básico de la fiabilidad de sistemas consiste en el cálculo de la fiabilidad R (t), a partir de las fiabilidades R1 (t), R2 (t),..., Rn (t) de sus componentes. A continuación se desarrollan las configuraciones básicas más usuales con la que se suelen encontrar distribuidos los componentes en un sistema: Sistemas en serie: Se denomina sistema en serie a aquél por el cual el fallo del sistema equivale al de un sólo componente, es decir, el sistema funciona sí, todos los componentes funcionan correctamente.

Sistema en serie, caso en un automóvil Para "n" componentes en serie la fiabilidad del sistema será:

140

En una configuración en serie, la fiabilidad se puede aumentar mediante:  Reducción del número de componentes.  Elección de componentes con una tasa de fallos baja, o lo que es lo mismo, con una fiabilidad elevada.  Aplicación a los componentes de unos esfuerzos adecuados Sistema en paralelo: Sistemas en los que el sistema falla si todos los componentes fallan en su operación. Su fiabilidad del sistema es:

Figura sistema en paralelo, fallo en el automóvil.

141

5.4.4. DISTRIBUCIÓN WEIBULL

De acuerdo a esta distribución podemos calcular: DISPONIBILIDAD: Es la probabilidad de un sistema de estar en funcionamiento o listo para funcionar en el momento o instante que es requerido. Para poder disponer de un sistema en cualquier instante, éste no debe de tener fallos, o bien, en caso de haberlos sufrido, debe haber sido reparado en un tiempo menor que el máximo permitido para su mantenimiento. Para su cálculo tenemos: MTBF=1/𝜆 (tiempo medio entre fallos) MTTR=1/ (tiempo medio de reparación) A: disponibilidad del sistema

Relación entre MTTR, MTTF y el MTBF En la Figura se muestra un ciclo de operación, Op indica el instante en que el elemento, producto o sistema comienza a estar operativo. F1 y F2 muestran los instantes en que se producen los fallos 1 y 2 respectivamente. Luego, de acuerdo a la Figura 7 podemos expresar la disponibilidad (A) así:

142

La disponibilidad del producto durante un periodo de utilización prefijado, llamada calidad de funcionamiento, está en función de la fiabilidad y de la mantenibilidad del mismo. Actualmente, es política común de los ingenieros de diseño, incluir en el DISEÑO DEL PRODUCTO innovaciones constantes que generen un aumento tanto de la fiabilidad como de la mantenibilidad, con la finalidad de generar ahorros para los futuros Costes de Post-Venta (como en el servicio de mantenimiento).

143

5.5. Conclusiones 

Para garantizar un buen funcionamiento el aditivo refrigerante suplementario no deberá exceder una concentración del 6% del volumen del tanque y no debe ser menor al 3%.



Para poder tener mayor protección al congelamiento del líquido refrigerante, el porcentaje en volumen del glicol no debe superar un 60% ya que disminuye sus propiedades.



El nivel de pH del líquido refrigerante debe mantenerse entre 8,5 y 10,5 debido a que entre esos valores se puede obtener la menor corrosión de los componentes del sistema de refrigeración.



Se concluye que el aceite lubricante no debe ser muy viscoso, pero tampoco tener niveles bajos de viscosidad.



El azufre es uno de los agentes más perjudiciales para el funcionamiento del motor, ya que genera una gran cantidad de corrosión.



Realizar un adecuado programa de mantenimiento garantiza un buen funcionamiento y una duración de la vida útil del motor.



El mantenimiento es bueno, si y solo si este es de calidad, y para lograr esto los fabricantes del motor siempre nos suministras las pautas mínimas que se deben tener en cuenta a la hora de realizar un plan de mantenimiento.



Los procesos de mantenimiento son sistemáticos y se deben realizar con sumo cuidado y siempre siguiendo las indicaciones del fabricante.



Los sistemas auxiliares del motor tales como: el sistema de enfriamiento, el sistema de lubricación y el sistema de combustible son de vital importancia mantenerlos en estado óptimo, ya que esto nos evitará realizar gastos innecesarios e obtener la mejor eficiencia de nuestro motor.



El aceite lubricante es un elemento al que se le debe prestar muchísima atención ya que como se observó a través de este se pueden obtener muchos indicios sobre cómo se está desgastando nuestro motor y así poder tomar acción para aminorar este efecto.



Se concluye que los residuos encontrados en el análisis de aceite, nos darán una idea panorámica de que es lo que está fallando, o que elemento está sufriendo desgaste.

144

5.6. Recomendaciones





Se recomienda saber el volumen del tanque de refrigeración, para poder hacer una correcta mezcla de anticongelante, aditivos de suplementarios de refrigeración.



Revisar el pH del fluido de refrigeración y agregar aditivos si es necesario.



Se recomienda usar aceite multigrado API CH-4, API CG-4, y una menos aceptable es el aceite multigrado API CF-4.



Se recomienda usar combustibles destilados para su mejor eficiencia.



Se recomienda seguir las pautas dadas por el fabricante del motor para así garantizar un buen rendimiento de la máquina y conseguir que produzca de manera eficiente.



Supervisar que los trabajo de mantenimiento se realicen acorde a como nos recomienda el fabricante y que el trabajo lo realice personal calificado en este tipo de trabajo.



Realizar un buen programa de mantenimiento de la máquina para así obtener sus máximos beneficios.



Tomar estricta precaución a la hora de realizar el mantenimiento de los sistemas del motor para evitarnos gastos innecesarios.



Programar de manera fija la toma de una muestra de aceite de nuestro motor para realizarle los análisis respectivos y de esta manera verificar el estado de nuestra máquina.



Prestar especial atención a los resultados de la muestra de análisis del aceite ya que estos nos advertirán del algún posible fallo que esté ocurriendo en nuestro motor.



Utilizar siempre combustibles que sean de calidad, ya que con esto contribuimos con el medio ambiente y además cuidamos el motor ya que los contaminantes en el combustible también dañan sus partes.

145

5.7. Fuentes de Información 

   

EL COMBUSTIBLE Y SU MOTOR. CATERPILLAR. EL ACEITE Y SU MOTOR. CATERPILLAR. EL REFRIGERANTE Y SU MOTOR. CATERPILLAR. MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO SERIE 3500. CATERPIILLAR.

Páginas Web https://es.pdfcoke.com/doc/40237050/sistema-de-admision-y-escape https://es.pdfcoke.com/doc/16659401/Mantenimiento-Del-Sistema-de-Lubricacion

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6. T05-ESPEFICICACIONES DE MOTORES DIÉSEL MARINOS E INTRODUCCIÓN A LA RESISTENCIA Y LA PROPULSIÓN

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6.1. INTRODUCCIÓN El trabajo que les mostrare a continuación es una recopilación de información de página de ventas de motores y además también del resumen hecho al libro de introducción a la resistencia y la propulsión. Como en trabajos anteriores pasare a contarles la elaboración de este, antes que nada quiero decirles que este trabajo me tomo dos días uno para leer y el otro para empezar a escribir y sacar imágenes. Primer día, es día fue domingo como todos los domingos me levante a hacer limpieza a mi casa pero ya de antemano tenía en mente hacer este trabajo así que intente acabar lo más rápido que pude pero al final demore y recién empecé después de almuerzo, cuando empecé tome primero el libro para saber de qué se iba hacer el resumen así q termine de leer y después pase a buscar marcas de motores y las encontré una página web de ahí saque casi todo lo relacionado a este tema. Segundo día, fue lunes ahí comencé a escribir y colocar todo lo que se pedía además de darle el formato para que se vea ordenado termine las conclusiones y recomendaciones.

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6.2. CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES MARINOS DIÉSEL 6.2.1. PAR DEL MOTOR Cuando se quema en el cilindro la mezcla aire-combustible se genera una presión en el interior del mismo. Si multiplicamos la presión por el área del pistón tenemos una fuerza. Pasamos de aquí al siguiente punto. Al multiplicar esa fuerza medida en Newtons (N) por una distancia medida en metros (m), tenemos el famoso par medido en Newtons x metro (Nm).

Como se aprecia, la fuerza conseguida con la combustión va decreciendo a medida que el pistón desciende en su carrera de trabajo y se va quemando el combustible. Además, la distancia marcada en naranja entre una teórica fuerza aplicada en el centro del pistón y el extremo de la biela va variando en el tiempo. Entonces la fuerza que ejerce la combustión (rojo) y la distancia (naranja) va variando. Por tanto el producto de ambos, el par generado en el eje del cigüeñal, es variable con dicho desplazamiento.

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6.2.2. POTENCIA DEL MOTOR Ese par en Newtons x metro que genera el motor en un instante determinado multiplicado por la velocidad de giro del mismo, da como resultado el trabajo por unidad de tiempo que es capaz de desarrollar el motor en ese instante, es decir la potencia.

Por tanto, la potencia depende directamente del par y de la velocidad de giro. Si aumentamos cualquiera de las dos o las dos aumenta la potencia. Consumo especifico de combustible El consumo específico es el caudal de combustible que consume un motor dividido por la potencia que proporciona el motor. El caudal se mide típicamente en gramos por hora. La potencia como hemos visto se mide en vatios (W). Luego el consumo específico se mide en g/KWh

NOTA: dado que flujo partido potencia tiene las mismas unidades que masa partido energía, también podéis encontrar el consumo específico en g/J.

6.2.3. RENDIMIENTO DEL MOTOR El rendimiento del motor será la relación entre la energía que se obtiene al quemar el combustible y la energía que obtenemos del motor. En los motores diésel este rendimiento llega al 50% en los mejores motores marinos de varios MW. En un muy buen turbodiésel de coche (varias decenas de KW) se puede llegar a superar el 40%. En un muy buen motor de gasolina de coche nos podemos acercar al 40%. Este rendimiento máximo solo se da en un punto de funcionamiento (lo que se conoce como el polo económico), lejos de este punto de funcionamiento óptimo el rendimiento puede ser muy inferior.

6.2.4. CURVAS DE RENDIMIENTO CURVA DE TORQUE 150

El torque es la fuerza de torsión o de rotación que el motor ejerce sobre el cigüeñal; se expresa normalmente en términos de kg.m y se mide en un radio de un metro del centro de cigüeñal. La velocidad del motor (revoluciones por minuto), se traza en el eje horizontal. El valor numérico del par, está trazada en el eje vertical. A medida que aumenta la velocidad del motor, el par describe una curva convexa. El par se obtiene a una velocidad determinada, la cual es menor a la de máxima potencia. CURVA DE POTENCIA Los caballos de fuerza son una medida de la potencia mecánica del trabajo realizado por unidad de tiempo, aumenta con el aumento de la velocidad del motor. Alcanza un máximo en el punto en donde la velocidad de aumento de la fricción y la disminución de la eficiencia de admisión de aire evita que aumente aún más. El valor pico representa la potencia máxima del motor. CURVA DE CONSUMO ESPECIFICO La curva más baja se ilustra en el gráfico de las curvas de rendimiento del motor es el que representa el consumo de combustible. El eje horizontal representa revolución por minuto, mientras que el eje vertical indica la tasa de consumo de combustible (g / kw.h). La curva muestra los gramos de combustible consumido por hora por caballos de fuerza a una velocidad de motor dado.

6.3. MOTORES DIÉSEL MARINOS 6.3.1. MOTOR HYUNDAI SEASALL D170

151

ESPECIFICACIONES DEL MOTOR

DIMENSIONES

CURVAS DE RENDIMIENTO

152

153

PLAN DE MANTENIMIENTO

154

6.3.2. MOTOR MITSUBISHI MINI-17

ESPECIFICACIONES DEL MOTOR

155

DIMENSIONES

CURVAS DE RENDIMIENTO

156

PLAN DE MANTENIMIENTO

157

158

6.3.3. MOTOR NISSAN SN-110

ESPECIFICACIONES DEL MOTOR

159

DIMENSIONES

CURVAS DE RENDIMIENTO

160

PLAN DE MANTENIMIENTO Comprobación diaria antes del uso del motor a) Comprobar el nivel de aceite del motor e inversor. Llenado. No es preciso rellenar si el nivel está cerca de la línea superior de la varilla. b) Comprobar el nivel de combustible y abrir el grifo de salida del mismo. c) Abrir el grifo de entrada de agua marina. d) Comprobar indicadores. Después de la puesta en marcha, verificar la presión de aceite, temperatura del agua y la carga de la batería. Los tres testigos indicadores deben estar apagados y no debe sonar la bocina. e) Comprobar que circule el agua de refrigeración, y si existe alguna anomalía en los gases de escape, ruido y vibraciones. f) Comprobar el nivel de agua de refrigeración. Primeras 50 horas de Funcionamiento a) b) c) d) e) f)

Cambio de aceite del motor e inversor. Cambio de filtro de aceite. Vaciado filtro decantado combustible (opcional). Control y eventual ajuste de la correa del alternador. Revisión del apriete de los tornillos de fijación del motor y del eje de la hélice. Limpieza del filtro de agua por si hubiera impurezas.

Cada 200 horas de funcionamiento a) b) c) d) e)

Cambio de aceite del motor e inversor Cambio del filtro de aceite. Limpieza del filtro de agua. Comprobación del nivel de la batería. Comprobar el anodo de zinc, de estar muy desgastado sustituirlo por uno nuevo.

Cada 400 horas de funcionamiento a) Revisión del apriete de los tornillos de fijación del motor, del eje de la hélice y racords tuberías de combustible. b) Ajustar la holgura de las válvulas. c) Cambio del filtro de aire. d) Inspección de la bomba inyectora. e) Revisar estado rodete bomba agua salada y su eventual sustitución. 161

f) g) h) i)

Inspección del alternador y motor de arranque. Control y eventual ajuste de la correa del alternador. Cambio filtro del combustible. Cambio del filtro decantador (opcional).

Cada 800 horas de funcionamiento a) Comprobacion del piñon del motor de arranque y de la corona dentada del volante. b) Sustitucion de la correa del alternador. c) Calibrado de los inyectores d) Comprobación de las bujías de incandescencia por si estuvieran fundidas. Cada 2 Años de funcionamiento a) b) c) d)

Cambiar el líquido anticongelante de refrigeración. Verificación de la presión de compresión. Limpieza del depósito de combustible. Cambio del filtro de aire.

6.3.4. MOTOR CATERPILLAR C32 ACERT

ESPECIFICACIONES DEL MOTOR V-12, 4-Stroke-Cycle-Diesel Emissions. . . IMO II, EU Stage IIIA Inland Waterway (accepted as the equivalent to CCNR Stage II) Displacement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 L (1958.8 in3) Rated Engine Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1800 Bore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 mm (5.7 in.) Stroke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 mm (6.4 in.) Aspiration . . . . . . . . Twin Turbocharged-Aftercooled Governor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Electronic 162

Cooling System . . Heat Exchanger or Keel Cooled Weight, Net Dry (approx.) . . . . . . . 3220 kg (7100 lb) Refill Capacity Cooling System (engine only) . . 80 L (21.1 gal) Lube Oil System (refill) . . . . . . . . 138 L (36.5 gal) Oil Change Interval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 hr Cat Diesel Engine Oil 10W30 or 15W40 Rotation (from flywheel end) . . . . Counterclockwise Flywheel and flywheel housing . . . . . . . . . SAE No. 0 Flywheel Teeth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 DIMENSIONES

163

CURVAS DE RENDIMIENTO

164

PLAN DE MANTENIMIENTO Diariamente a) b) c) d) e)

Sistema de refrigeración del nivel de refrigerante - Revise Indicador de aire limpio del motor - Inspeccione Nivel de aceite del motor – Comprobar Filtro Separador Primaria del Sistema de combustible / sacar el agua Inspección visual

Las primeras 10 Horas de Servicio a) Cinturones - Inspeccionar / Ajustar / Cambiar Cada 50 horas de servicio o semanal a) Colador de agua salada - Limpiar / Inspeccionar b) Varillas de zinc - Inspeccionar / Reemplazar Las primeras 500 horas a) Muestra Sistema de refrigeración Refrigerante Cada año a) Muestra Sistema de refrigeración Refrigerante Cada 6.000 horas de servicio o 3 años a) Sistema de refrigeración Refrigerante Extender (ELC) - Añadir Cada 12 000 Horas de Servicio o 6 años a) Enfriamiento Líquido refrigerante del sistema (ELC) - Cambio Primero 22 700 L (6000 US gal) de combustible o 250 a) Motor Válvula Lash - Inspeccionar / Ajustar Cada 22 700 L (6000 US gal) de combustible o 250 Horario de Servicio o 1 Año a) Bomba de agua auxiliar (goma Impulsor) -Inspeccione b) Batería Nivel de electrolitos - Comprobar c) Cinturones - Inspeccionar / Ajustar / Cambiar d) Muestra Sistema de refrigeración Refrigerante -Obtener e) Sistema de refrigeración Refrigerante Suplementario Aditivo (SCA) - Prueba / Añadir f) Motor - Limpiar g) Indicador de aire limpio del motor - Limpie / cambie h) Respiradero del cárter del motor. - Limpiar i) Muestra de aceite del motor- Obtener j) Aceite del motor y filtro - Cambio k) Sistema de combustible Filtro primario (separador de agua) Remplazar elemento. l) Sistema de combustible Filtro Secundario - Reemplace m) Combustible Tanque de Agua y Sedimentos - Drenaje n) Las mangueras y abrazaderas - Inspeccionar / Reemplazar Cada 90 850 L (24 000 US gal) de combustible o 1000 Horario de Servicio a) Núcleo del Aftercooler - Limpie / Test b) De gases del cárter (CCV) humos Desecho c) Filtro - Reemplace 165

d) Turbocompresor Cada 272 550 L (72 000 US gal) de combustible o 3000 Horario de Servicio a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n)

Bomba de agua auxiliar (Bronce Impulsor) Inspeccione Enfriamiento Líquido refrigerante del sistema (DEAC) - Cambio Enfriamiento Regulador de temperatura del agua del sistema Reemplace Cigüeñal Amortiguador de vibraciones - Inspeccione 72 SEBU7908-11 Sección de Mantenimiento Mantenimiento Intervalo Calendario Soportes del motor - Inspeccionar Motor de velocidad / Sensores Timing - Comprobar / Limpieza / Calibrar Motor Válvula Lash - Inspeccionar / Ajustar Motor Válvula Rotadores – Inspeccione

o) Intercambiador de calor - Inspeccione p) A partir del motor - Inspeccionar Cada 454 250 L (120 000 US gal) de combustible o 5000 Horario de Servicio a) Alternador - Inspeccione b) Recomendaciones del núcleo del Enfriador de aceite - Comprobar / Limpieza / Prueba c) Revisión General (Extremo) d) Bomba de agua – Inspeccione

6.3.5. MOTOR BETA 16 (Z602)

166

ESPECIFICACIONES DEL MOTOR

CURVAS DE RENDIMIENTO

PLAN DE MANTENIMIENTO 167

Diario o cada 8 horas funcionamiento a) b) c) d) e) f) g) h)

Comprobar el nivel de aceite del motor. Comprobar el nivel de aceite de la caja de cambios. Comprobar el nivel de líquido refrigerante. Revisar el líquido de la batería. Compruebe la tensión de la correa de accionamiento Asegúrese de filtro de entrada de agua cruda es claro. Comprobar la lubricación glándula popa. Escurrir el agua en agua de combustible separador.

DESPUÉS DE LAS PRIMERAS 25 HORAS de funcionamiento. a) Cambiar lubricante de la caja de cambios b) Comprobar que todas las tuercas, pernos externos y los cierres están apretados. c) Compruebe la tensión de la correa en cualquier segundo alternadores equipados y ajustar DESPUÉS DE PRIMERAS 50 HORAS a) Cambiar el aceite lubricante del motor. b) Cambie el aceite del filtro. c) Escurrir el agua en el combustible / separador de agua. Cada 150 horas a) Si sumidero poco profundo (opción) está equipado, motor de cambio de aceite lubricante y filtro. CADA AÑO O CADA 250 HORAS a) b) c) d) e)

Cambie el aceite de lubricación del motor Cambiar el lubricante del filtro de aceite Comprobar filtro de aire Comprobar la bomba de agua de mar y cambiar si están desgastados. Compruebe perder condición ánodo, reemplazar cuando sea necesario. En algunos entornos esto puede ser 6 meses o menos. f) Retire el tubo de intercambiador de calor, aflojando el perno de cada extremo de la pila tubo. Eliminar poner fin a la cubierta, saque la pila de tubos y limpie. Reemplace los anillos de goma 'O' y volver a montar. Enseguida motor se arranca cheque por fugas. g) Rocíe el interruptor de llave con WD40 o equivalente para lubricar el barril. h) Comprobar que todas las tuercas, pernos externos y los cierres están apretados. i) Compruebe bola tuercas nyloc conjuntas para la tirantez en las dos palancas de la caja de cambios y el control de velocidad. Engrase ambos accesorios CADA 750 HORAS a) b) c) d)

Cambiar filtro de aire. Cambiar el filtro de combustible. Cambio de anticongelante. Cambie el aceite del reductor.

168

e) Revise el equipo eléctrico, estado de las mangueras y cinturones, reemplace si es necesario.

6.4. INTRODUCCIÓN PROPULSIÓN

A

LA

RESISTENCIA

AL

AVANCE

Y

6.4.1. PROPULSOR Y MAQUINARIA PROPULSORAS PROPULSOR Propulsión es la fuerza producida por dispositivos que se encargan de contrarrestar la fuerza de resistencia al avance que se produce sobre un cuerpo, por el movimiento de este sobre un fluido, en este caso agua. Se diseñaron diferentes tipos de mecanismos para contrarrestar la resistencia al avance como remos, velas, paletas y hélices. Las paletas utilizadas en los buques a vapor tenían la mayor eficiencia, sin embargo se presentaban diversos problemas, como la estabilidad y baja velocidad. Fue así que se derivó al uso de la hélice por Fricsson y Pettit Smith, en U.S.A. e Inglaterra respectivamente. Entre las ventajas de la hélice podemos mencionar las siguientes: • • •

No se ve afectada por el calado de los buques. Se encuentra protegida por la popa y la manga de la embarcación. Pueden ser utilizadas en rangos altos de velocidad.

El problema principal radica en la absorción de elevadas potencias con riesgo de cavitación. MAQUINARIA PROPULSORA La máquina alternativa a vapor fue presentaban un gran control a cualquiera carga así como la facilidad de inversión de sentido de giro y R.P.M. relativamente bajas con altas eficiencias. Sin embargo presentaba deficiencias como gran tamaño, peso y empacho, limitación de potencia y elevado consumo específico de combustible. La primera turbina a vapor fue utilizada en 1894 por Parsons en su buque “Turbinia”, un torpedero de alta velocidad con movimiento de rotación directo, sin embargo carecía de reversibilidad y presentaba una velocidad de rotación idónea demasiado elevada. Esto ocasionada la adición de una caja reductora y de una segunda turbina de giro contrario (turbina de ciar). El motor Diésel viene a ser la máquina propulsora más utilizada. Es reversible, ocupa poco espacio y posee una amplia gama de potencias y velocidad aunque sea algo más pesado.   

Pequeño tamaño : RPM >500. Mediano tamaño : 150
169

Por esto es que las máquinas a vapor se encuentran difundidas en los buques militares, donde el consumo de combustible no es primordial. TIPOS DE POTENCIA SEGÚN LA MAQUINARIA PROPULSORA



Potencia indicada (IHP):

Viene a ser la potencia generada por las cámaras de combustión, esta potencia no es utilizada directamente.

𝐼𝐻𝑃 =

Pmi

𝑃𝑚𝑖 × 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎 × 𝑁 76

: Potencia media indicada.

N : Número de emboladas por segundo. N : Zxn/60 (para máquinas de 2 tiempos). n

: RPM.

 Potencia de freno (BHP): Potencia medida a la salida del motor, se mide en BHP. 𝐵𝐻𝑃 =

2×𝜋×𝑄×𝑁 76

𝐵𝐻𝑃 = 𝐼𝐻𝑃 × 𝑛𝑚𝑒𝑐á𝑛𝑖𝑐𝑜 Q

: Par medido en el freno.

n

: RPM.

nmecánico : Eficiencia mecánica de la máquina. Esta eficiencia incluye las pérdidas ocasionadas por los rozamientos internos de los cilindros, bielas y cigüeñal. 170

 Potencia al eje (SHP): Potencia medida a la entrada de la línea de ejes en la bocina.

𝑆𝐻𝑃 = 𝐵𝐻𝑃 × 𝑛𝑘

nk : Rendimiento mecánico del reductor, incluye las pérdidas en las chumaceras, apoyos y engranajes.  Potencia de entrega a la hélice (DHP): Potencia recibida directamente por la hélice. No es medible, pues sería necesario instalarse un torsiómetro en el exterior de un buque. 𝐷𝐻𝑃 = 2 × 𝜋 × 𝑄 × 𝑛 Q

: Par medido en el freno.

n

: RPM. 𝐷𝐻𝑃 = 𝑆𝐻𝑃 × 𝑛𝑀𝐵 𝐷𝐻𝑃 = 𝐵𝐻𝑃 × 𝑛𝑀

NMB

: Rendimiento mecánico de la bocina.

NM : Rendimiento mecánico de la línea de ejes completa, contando también con la caja reductora.  Potencia de remolque o efectiva: Debido a que cada máquina viene tarada de forma diferente, los rendimientos varían en forma considerable, es por esto que se ha visto conveniente referirse al rendimiento propulsivo como (nP) rendimiento “cuasi-propulsivo” (nD), el mismo que solo tiene en cuenta elementos hidrodinámicos. 𝐸𝐻𝑃 = 𝑛𝐷 × 𝐷𝐻𝑃 𝑛𝑃 = 𝑛𝐷 × 𝑛𝑀 nM : Rendimiento mecánico total, incluyendo la línea de ejes total, bocina y la caja reductora. 𝐸𝐻𝑃 = 𝑛𝑃 × 𝐵𝐻𝑃

6.4.2. GEOMETRIA DE LA HELICE LA HÉLICE COMO ELEMENTO PROPULSOR: La aplicación de la hélice como elemento propulsor nace del fenómeno conocido como sustentación.

171

Un cuerpo de longitud mucho mayor a sus otras 2 dimensiones, que se mueve en el seno de un fluido real, experimenta una fuerza perpendicular a la dirección del movimiento conocida como sustentación (L) y otra paralela al movimiento, pero de sentido contrario llamada resistencia (D). Estas fuerzas son ocasionadas por las diferentes presiones que afectan al cuerpo. Es por estas que a la cara frontal se le denomina cara de presión y a la dorsal cara de depresión. Para mantener a este cuerpo o perfil en movimiento, es necesario aplicar una fuerza “D” que contrarreste la resistencia, de esta forma se aprovecha la fuerza “L” de sustentación para empujar al buque, siempre que esta fuerza se mantenga dirigida según el eje longitudinal del cuerpo. Para esto es necesario obligar al perfil a seguir un movimiento circular de giro alrededor de un eje a una distancia “r”. Aquí entra a trabajar la hélice, esta máquina tendrá que vencer un par “Dxr”. Este propulsor genera una velocidad tangencial, pero debido a la fuerza de sustentación (L) aparece una velocidad axial que llamaremos VA.

Sin embargo no es recomendable que el propulsor posea una forma cilíndrica de generatrices paralelas. Esto es debido a que las velocidades tangenciales originadas son diferentes en las secciones cercanas y alejadas del eje se pueden presentar ángulos negativos de ataque trayendo consigo sustentaciones de ataque negativas. Por esto se requiere que el ángulo de orientación del perfil varíe con la distancia al eje. Esto se consigue con un propulsor que sigue un parámetro helicoidal generando así, un ángulo de ataque siempre positivo.

172

SUPERFICIES HELICOIDALES Una superficie helicoidal viene a ser u generada por una generatriz que gira a velocidad constante apoyándose sobre otra línea recta llamada directriz, la misma que se traslada a velocidad constante, a lo largo de esta. La intersección de estas rectas con una superficie cilíndrica recta coaxial general una línea llamada hélice. A la distancia que avanza la generatriz a lo largo de la directriz durante una revolución completa se le denomina paso del helicoide (H). El ángulo que forma la tangente a una línea hélice en un punto de la misma, con la tangente a la sección recta del cilindro que contiene a dicho punto se le llama ángulo de paso (φ). Al desarrollar el cilindro se observa una línea recta con un ángulo (φ), cuya pendiente es: tan 𝜑 :

𝐻 2×𝜋

Si la directriz es perpendicular a la generatriz, se denomina helicoide de generatriz recta, de lo contrario se denomina helicoide de generatriz inclinada. A este ángulo formado por estas dos rectas se le denomina ángulo de lanzamiento. El helicoide de generatriz recta posee un ángulo de lanzamiento de 0°. La hélice presente dos caras, una de succión y otra de presión.

173

Cada pala pertenece a un helicoide, por lo que existen tantos helicoides como número de palas en una hélice, todos desfasados 360°/Z. Donde Z es el número de palas. Las hélices pueden ser de paso fijo o regulable, siendo las de paso fijo unidas al núcleo, es decir soldadas al eje. Las de paso regulable pueden girar un determinado ángulo alrededor de un eje perpendicular al eje de la embarcación. REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LA HÉLICE La representación se suele realizar con un dibujo de vista lateral y una vista desde popa de la pala, incluyendo el núcleo. En la siguiente figura se presentan los diferentes perfiles que constituyen las palas y los pasos de cada línea de hélice en sus distintos radios, a esto se le denomina Ley de hélices. 174

Para realizar el análisis de las hélices se toman en cuenta las diferentes proyecciones que pueden tener como cuerpo sólido. Proyección lateral: Consiste en una proyección en un plano longitudinal vista desde estribor y de un corte ficticio por los puntos de espesor de radio máximo. Al conjunto de cortes de cada pala se le denomina ley de espesores. Se mide el ángulo de lanzamiento. Proyección frontal: Vista desde popa que presenta la proyección transversal de la pala y le núcleo. Si se unen los puntos de máximo espesor se obtiene la línea de máximo espesor. La distancia entre la punta de la pala y la generatriz se llama divergencia. Se o obtiene también el contorno desarrollado. Perfil expandido: Viene a ser la expansión de cada pala sobre un plano, con intersecciones de sucesivos cilindros. Se obtiene entonces el contorno expandido. Sobre cada radio se lleva el paso correspondiente, uniendo los puntos se obtiene la ley de pasos. RELACIONES GEOMETRICAS Diámetro (D): Diámetro del cilindro circunscrito que pasa por la parte extrema de la hélice más externa. 𝐷 =𝑅 2 Se conoce a “R” como el radio de la hélice. 

Área del disco (Ao): 𝐴𝑜 =



𝜋 × 𝐷2 4

Relación paso diámetro: Se utiliza normalmente r=0.7R. 𝑟 𝑥= 𝑅 175

𝐻 𝑥 = 𝑥0 𝐷 

Relación área-disco expandida: 𝐴𝐸 Á𝑟𝑒𝑎 𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑙𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑙𝑎𝑠 (𝑆𝑖𝑛 𝑛ú𝑐𝑙𝑒𝑜) = 𝐴𝑜 Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜



Relación área-disco desarrollada: 𝐴𝐷 Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑟𝑜𝑙𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑙𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑙𝑎𝑠 (𝑆𝑖𝑛 𝑛ú𝑐𝑙𝑒𝑜) = 𝐴𝑜 Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜



Relación área-disco proyectada: 𝐴𝑃 Á𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑙𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑙𝑎𝑠 (𝑆𝑖𝑛 𝑛ú𝑐𝑙𝑒𝑜) = 𝐴𝑜 Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜

Por motivo de practicidad se tomará en cuenta AE/Ao = AD/Ao.

6.4.3. LEYES DE SEMEJANZA EN PROPULSORES ANÁLISIS DIMENSIONAL DE HÉLICES: Las variables que nos interesa estudiar, por ser las que definen el estado dinámico de un propulsor, son el empuje (T) que suministra la hélice y el par (Q) que absorbe. Estas dos variables fundamentales dependen de las siguientes condiciones:    

Las dimensiones geométricas. (Depende del modelo del buque). Las características del fluido (densidad, viscosidad). Las características del movimiento (Velocidad de avance y RPM). De la gravedad y las presiones. 𝑇 = 𝑓(𝐷, 𝜌, 𝜐, 𝑉, 𝜔, 𝑔, 𝑝) 𝑄 = 𝑓(𝐷, 𝜌, 𝜐, 𝑉, 𝜔, 𝑔, 𝑝) 𝜋1 = 𝑓(𝜋2 , 𝜋3 , 𝜋4 , … )

Realizando el análisis dimensional. 𝜋𝑖 = 𝑇 𝛼 . 𝐷 𝛽 . 𝜌 𝛾 . 𝜐 𝛿 . 𝑉 𝜀 . 𝜔 𝜁 . 𝑔 𝜂 . 𝑝 𝜃 Expresando las variables en función de sus dimensiones. 𝑇 = 𝑀𝐿𝑇 −2 𝑄 = 𝑀𝐿2 𝑇 −2 𝐷=𝐿 𝜌 = 𝑀𝐿−3 𝜐 = 𝐿2 𝑇 1 176

𝑉𝐴 = 𝐿𝑇 −1 𝜔 = 𝑇 −1 𝑔 = 𝐿𝑇 −2 𝑃 = 𝑀𝐿−1 𝑇 −2

Reemplazando en la ecuación anterior y resolviendo las ecuaciones obtenidas por los exponentes se definen las siguientes variables. 

Coeficiente de empuje: 𝐶𝑇 =



0.5 × 𝜌 × 𝐷 2 × 𝑉𝐴 2

Coeficiente de torque: 𝐶𝑄 =



𝑇

𝑄 0.5 × 𝜌 × 𝐷 2 × 𝑉𝐴 2

Número de Reynolds: 𝑅𝑒 =



Número de Froude: 𝐹𝑟 =



𝑉𝐴 √𝑔 × 𝐷

Grado de avance: 𝐽=



𝑉𝐴 × 𝐷 𝜐

𝑉𝐴 𝑛×𝐷

Coeficiente de presión: 𝐶𝑃 =

𝑃 𝜌 × 𝑉𝐴 2

LEYES DE SEMEJANZA EN PROPULSORES: De las relaciones obtenidas anteriormente se puede concluir semejanza entre los números de Froude, Grado de avance y coeficientes de empuje y torque del modelo y del prototipo. Considerando los diámetros D y d del buque y modelos respectivamente, encontramos también una relación entre el empuje y torque del modelo y del prototipo. A esta relación la denominamos λ. 𝑇𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 = λ3 ×

𝜌𝑠𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 × 𝑇𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙𝑜 𝜌𝑠𝑢𝑙𝑐𝑒

177

𝑄𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 = λ4 ×

𝜌𝑠𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 × 𝑄𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙𝑜 𝜌𝑠𝑢𝑙𝑐𝑒

𝐷𝐻𝑃𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 = 2 × 𝜋 × 𝑁 × 𝑄𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 ENSAYO DE PROPULSOR AISLADO Del análisis dimensional se obtuvieron los coeficientes de torque (CQ) y empuje (CT), sin embargo estos coeficientes requieren de una corrección, puesto que cuando se usa una velocidad de avance igual a “0”, los valores de estos se disparan al infinito. De forma que los valores usados serán los siguientes: 𝐾𝑇 =

𝑇 𝜌 × 𝑛2 × 𝐷 4

𝐾𝑄 =

𝑄 𝜌 × 𝑛2 × 𝐷 5

El ensayo realizado consiste en hacer avanzar sola a la hélice con una velocidad 𝑉𝐴 a n RPM, este ensayo ocasiona un flujo paralelo y uniforme, por lo que también es denominado ensayo en aguas libre. Se miden T y Q, que junto con 𝑉𝐴 y n, nos proporcionan datos de las curvas KT – J y KQ – J. Como norma práctica se procura que el número de Reynolds sea el menor posible para considerar similitud de flujo laminar y turbulento en las palas. Para esto la hélice de modelo debe ser no menor de 150 mm. Se obtiene lo definido como Eficiencia de hélice en aguas libres. 𝑛0 =

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 𝑇 × 𝑉𝐴 𝐾𝑇 × 𝜌 × 𝑛2 × 𝐷 4 × 𝑉𝐴 = = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 2 × 𝜋 × 𝑛 × 𝑄 2 × 𝜋 × 𝑛 × 𝐾𝑄 × 𝜌 × 𝑛2 × 𝐷 5

𝑛0 =

𝐽 𝐾𝑇 × 2 × 𝜋 𝐾𝑄

178

DESLIZAMIENTO POR PASO EFECTIVO El deslizamiento representa en algina medida el ángulo de ataque del flujo al perfil y está íntimamente relacionado con el grado de avance. 𝑠=1−

𝑉𝐴 𝐻×𝑛

Otra forma de expresarlo usando el grado de avance es la siguiente: 𝑠 =1−

𝐽 𝐻 (𝐷 )

Debido a la asimetría del perfil el empuje no se anula cuando el ángulo de ataque es “0”, sino cuando el ángulo alcanza cierto valor negativo. Hablamos de paso efectivo (Hef) al paso de helicoide que indica la velocidad resultante sobre el perfil real para que se anulara el empuje.

Evidentemente se cumple que Hef > Hreal, por la siguiente figura:

𝐻𝑒𝑓 𝑉𝐴 =( ) 2×𝜋×𝑅 2 × 𝜋 × 𝑟 × 𝑛 𝑇=0 𝐻𝑒𝑓 𝑉𝐴 =( ) = 𝐽𝐾𝑇=0 𝐷 𝑛 × 𝐷 𝑇=0 179

Por lo tanto obtenemos un valor de J mostrado en la fórmula anterior para un KT=0. Además se cumple que S<0.

6.4.4. INTERACCIÓN HELICE-CARENA En los capítulos anteriores se analizado el movimiento de la hélice de forma aislada, sin tomar en cuenta los efectos producidos sobre la carena de la embarcación y los que la carena produce sobre la hélice.  Acción de la carena sobre la hélice: Estela.  Acción de la hélice sobre la carena: Succión. ESTELA Este fenómeno consiste en que la velocidad del buque que llega a la hélice no es la del buque, sino la llamada velocidad de avance (VA). El fenómeno conocido como estela posee tres componentes:  Estela potencial: En este tipo de estela asumimos un flujo no viscoso, de velocidad uniforme Vo.

Se cumple pues:  V1V0  V3
180

 Estela de olas: Debido a las olas producidas por el avance del buque se pueden formar en la zona vertical de la hélice. Si se forma una cresta la velocidad orbital predominante de las partículas se dirige de popa a proa y por tanto se resta al flujo entrante a la hélice, si se formase un valle sucede lo contrario.

De las tres componentes se puede asumir que esta última es la de menos importancia, pues al considerarse que la hélice se encuentra sumergida, las olas no producen efecto sobre esta. Otro fenómeno inducido por la carena y que también forma parte del fenómeno conocido como estela es el caso de que la velocidad del flujo tenga componentes tridimensionales, sin embargo por ser la componente “Vx” mayor que las otras dos, solo se toma en cuenta esta para el análisis. Debido a que, la capa límite es proporcionalmente más pequeña en el buque que en el modelo, se presenta una mayor velocidad en el flujo entrante a la hélice del buque. ESTELA NOMINAL Se denomina así al conjunto de fenómenos relacionados con la velocidad del flujo que llega a la zona donde debería encontrarse la hélice, cuando esta no está presente. Es representada por un círculo de la misma dimensión que la hélice. 181

𝑊𝑃 =

𝑉 − 𝑉𝑃 𝑉

VP : Velocidad axial en un punto cualquiera del disco. WP : Coeficiente de estela local. V : Velocidad del buque. Para obtener los valores de W P se requiere calcular el vapor de VP mediante ensayos de estela. Para medir esta velocidad VP se utiliza el muy conocido tubo de Pitot. Para el ensayo de estela se hace uso de varios tubos de Pitot en un dispositivo denominado peine a distintas distancias del eje de la hélice. Para definir el campo de velocidades se hace girar este “peine” hasta barrer todo el disco.

Los valores de estela local o puntual se representan de diferentes formas:  Curvas de variación circunferencial de la estela: WP en función del ángulo de giro θ. 182

 Curvas isoestela: Representados en el disco de la hélice, se obtienen uniendo los puntos de igual coeficiente de estela.

Los valores más altos de coeficiente de estela se obtienen en la línea de crujía (velocidades bajas). 183

Los valores de estela baja se presentan en ángulos cercanos a π/4. 𝑊𝑚𝑐 =

𝜋 1 × ∫ 𝑊𝑃 × 𝑑𝜃 𝜋 0

Wmc : Estela media circunferencial. Viene a ser el valor integral medio de cada curva de variación circunferencial. Como la estela media circunferencia varía respeto al radio se utiliza la figura inferior para poder proyectar hélices adaptadas a la estela.

La estela volumétrica media se define como la estela integral media sobre la superficie del disco de la hélice. 𝑅

1 − 𝑤𝑉 =

∫𝑟 [1 − 𝑤𝑚𝑐 (𝑟)] × 𝑟 × 𝑑𝑟 1

0.5 × (𝑅 2 − 𝑟1 2 )

WV : Coeficiente de estela volumétrica media.

Si se producen variaciones en la estela de 0.8 a 0.05, es decir variaciones de velocidad de 0.2V a 0.95V; suponiendo que el ángulo de ataque medio respecto al cual se ha proyectado el paso de la hélice corresponde a un valor de 0.55V. Se producen fluctuaciones en el ángulo de ataque en un 60% del valor de su magnitud. Esto produce: 184

 Vibraciones de gran amplitud que afectan al casco.  Favorece a la aparición de la cavitación por la variación de las presiones, del par y del empuje.

Estos efectos perniciosos se pueden soslayarse al usar un bulbo en popa, esto produciría que las líneas isoestelas tengan menor gradiente circunferencial, es decir que sean más concéntricas al eje de giro.

ESTELA EFECTIVA Ahora se analizará el comportamiento de la estela considerando la presencia de la hélice, en este caso los valores correspondientes a las estelas nominales se ven afectados, siendo normalmente algo menores. Debido a que es imposible medir la distribución de la estela cuando la hélice se encuentra en funcionamiento, se define un nuevo coeficiente semejante al de la estela volumétrica media llamado coeficiente de estela efectiva. 𝑤𝑇 =

𝑉 − 𝑉𝐴 𝑉

𝑤𝑄 =

𝑉 − 𝑉𝐴 𝑉

185

 WT : Coeficiente de estela efectiva a igualdad de empuje.  WQ : Coeficiente de estela efectiva a igualdad de par.  VA : Valor medio de las velocidades del disco. Debido a que no se puede conseguir igualdad de Q, T y n en ambos análisis a aguas libres, los valores de WT y W Q son diferentes. En caso de no tenerse ensayos para determinar los valores señalados anteriormente, se procede a usar las series de Taylor. 𝑤𝑇 = 0.5 × 𝐶𝐵 − 0.05 … 𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 1 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒. 𝑤𝑇 = 0.55 × 𝐶𝐵 − 0.2 … 𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 2 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒𝑠. SUCCIÓN Como ya se señaló la hélice en funcionamiento ejerce una fuerza de succión sobre la carena. Esta succión es un aumento en la resistencia al avance. Este efecto es debido a 2 causas principales.  Aumento de velocidad producida en la zona inmediata a proa de donde se encuentra colocada, al aumentar la velocidad disminuye la presión y se crea una resistencia de presión.  Se produce un aumento de la resistencia de fricción en la zona de popa y en la hélice. 𝑅𝐹 = 𝐶𝐹 × 0.5 × 𝜌 × 𝑆 × 𝑉 2 Si bien el coeficiente fraccional disminuye, la velocidad aumenta cuadráticamente, por lo que la resistencia aumenta. 𝑡=

𝑇−𝑅 𝑇

𝑡 = 0.6 × 𝑤 … 𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 1 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 𝑡 = 0.7 × 𝑤 + 0.06 … 𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 2 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 t

: Coeficientes de succión obtenidos por Taylor.

RENDIMIENTO ROTATIVO RELATIVO Rendimiento de la hélice en aguas libres. 𝑛0 =

𝑇 × 𝑉𝐴 2 × 𝜋 × 𝑛 × 𝑄0

 n0 : rendimiento de la hélice.  T : Empuje.  n : RPM. 186

 Q0 : Par absorbido. Rendimiento de la hélice cuando se encuentra tras una carena. 𝑛𝐵 =

𝑇 × 𝑉𝐴 2×𝜋×𝑛×𝑄

 nB : Rendimiento de la hélice.  Q : Par absorbido. 𝑛𝑟 =

𝑛𝐵 𝑄0 = 𝑛0 𝑄

 nr : Eficiencia relativa de la hélice.

La diferencia entre ambos paros absorbidos se debe a la heterogeneidad en los campos de velocidades. 1.0 < 𝑛𝑟 < 1.1 … 𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 1 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒. 0.95 < 𝑛𝑟 < 1.0 … 𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 2 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒𝑠. RENDIMIENTO CUASI-PROPULSIVO Así como se definió este concepto en la sección 1.1.3. Se hallará la expresión matemática de este concepto. 𝑛𝐷 =

𝐸𝐻𝑃 𝑄0 = 𝐷𝐻𝑃 𝑄

𝑉 1 = 𝑉𝐴 1 − 𝑤

𝑛𝐷 = Al factor de la eficiencia

1−𝑡 1−𝑤

1−𝑡 × 𝑛0 × 𝑛𝑟 1−𝑤

se le denomina rendimiento del casco (nH). 𝑛𝐷 = 𝑛𝐻 × 𝑛0 × 𝑛𝑟

6.4.5. ENSAYOS DE AUTOPROPULSIÓN TECNICAS Y PARTICULARIDADES DEL ENSAYO El objetivo de este ensayo es el calcular la potencia necesaria (DHP) para propulsar el buque a la velocidad deseada V, y obtener a todos los coeficientes y rendimientos tratados en el capítulo anterior. La disposición del modelo respecto del carro remolcador es tal que el único movimiento restringido es la guiñada, así mismo no se presencia balance alguno debido a la simetría del modelo. 187

Del ensayo se pueden obtener las magnitudes de T, Q, n y V.

Se sabe que la resistencia total del modelo es mayor proporcionalmente a la del buque, por lo que se disminuye la resistencia al avance del modelo artificialmente. La fuerza aplicada para ayudar a la hélice y disminuir la resistencia al avance es la siguiente: 𝐷𝐹 = 0.5 × 𝜌𝑎𝑑 × 𝑉𝑚 2 × 𝑆𝑚 × (𝐶𝐹𝑚 − (𝐶𝐹𝑏 + 𝐶𝐴 ))

𝐶𝑇𝑏 = 𝐶𝑇𝑚 −

𝐷𝐹 0.5 × 𝜌𝑎𝑑 × 𝑉𝑚 2 × 𝑆𝑚

Igualando entonces ambos coeficientes se desprecia el segundo miembro de la diferencia. D esta forma hacemos funcionar a la hélice como se quiere. Debido al efecto de escala de la estela, las RPM de la hélice, para absorber una determinada potencia serán diferentes a las medidas obtenidas en el canal. Para esto se utiliza un coeficiente k2. 𝑅𝑃𝑀𝑑𝑒𝑙 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑘2 × 𝑛𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑝𝑜𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 
Las curvas se representan en BHP por RPM en función de la velocidad V.

188

OBTENCION DE LOS MOTORES PROPULSIVOS Coeficiente de succión: 𝑡=

𝑡=

𝑇𝐵 − 𝑅𝐵 𝑇𝐵

𝑇𝑚 − (𝑅𝑚 − 𝐷𝐹 ) 𝑇𝑚 189

    

TB Tm RB Rm DF



Coeficiente de estela a igualdad de empuje:

: Empuje al extrapolada al buque. : Empuje al modelo. : Resistencia extrapolada del buque. : Resistencia del modelo. : Deducción De fricción.

𝐾𝑇 =



𝑇 𝜌 × 𝑛2 × 𝐷 4

Con este valor se obtiene JT y por tanto w T. 𝑉𝐴𝑇 = 𝐽𝑇 × 𝑛 × 𝐷 𝑤𝑇 =



𝑉 − 𝑉𝐴𝑇 𝑉

Coeficiente de estela a igualdad de par: 𝑄 𝐾𝑄 = 𝜌 × 𝑛2 × 𝐷 5

Con este valor se obtiene JT y por tanto wT. 𝑉𝐴𝑄 = 𝐽𝑄 × 𝑛 × 𝐷 𝑤𝑄 =

𝑉 − 𝑉𝐴𝑄 𝑉

 Rendimiento rotativo relativo: Desde el valor JT hallado se entra a la curva Wangeningen ya conocida y s eobtiene un valor kQ0. 𝑄 0 = 𝐾𝑄0 × 𝜌 × 𝑛2 × 𝐷 5 Y por tanto: 𝑛𝑟 =

𝑄0 𝑄

 Rendimiento de la hélice aislada durante el ensayo (n0): Ya obtenido el valor del rendimiento relativo y entrando a la tabla con JT o JQ obtenemos el valor del rendimiento n0. 𝑛𝐵 = 𝑛𝑟 × 𝑛0  Rendimiento cuasi-propulsivo: Finalmente obtenemos el valor de nD. 𝑛𝐷 =

1−𝑡 × 𝑛0 × 𝑛𝑟 1−𝑤 190

6.4.6. CAVITACIÓN Generalidades Durante el funcionamiento de la hélice pueden producirse picos elevados e velocidad en ciertas zonas de la pala, produciendo al mismo tiempo bajas presiones. Si la presión lo cal en estos puntos alcanza la presión de ebullición del agua a la temperatura que se encuentra, esta se evapora y forma burbujas de vapor de agua. Estas burbujas son ahora arrastradas a zonas de mayor presión y por tanto se condensan, este proceso conlleva una reducción del volumen de la burbuja dejando en su lugar nada más que vacío, siendo rellenado por el agua circundante. Este proceso se conoce como implosión o colapso de la burbuja, esto conlleva al deterioro de la pala por los choques de energía cinemática de magnitud considerable. Condiciones hidrodinámicas para aparezca la cavitación Supongamos un perfil como el de la figura presente se encuentra inmerso en un flujo, que por sencillez suponemos que es uniforme y paralelo.

Aplicando El teorema de Bernoulli entre el flujo en el infinito y un determinado punto sobre la superficie tendremos: 1 1 𝑃1 + × 𝑉1 2 = 𝑃0 + × 𝜌 × 𝑉0 2 2 2 𝑃1 − 𝑃0 =

1 × 𝜌 × (𝑉0 2 − 𝑉1 2 ) 2

Si el punto 1 coincide con el punto A (punto de remanso), V1 = 0, entonces: 1 𝑃1 − 𝑃0 = + × 𝜌 × 𝑉0 2 = 𝑞 2 Donde q es llamado presión dinámica o presión de choque. Si el punto coincidiese con el punto dorsal B, entonces tendremos: 𝑃1 − 𝑃0 =

1 × 𝜌 × (𝑉0 2 − 𝑉1 2 ) = 𝛥𝑃 2

En B se cumple que V1 >V0, por tanto la variación de presión sería negativa y P1
𝑃𝑉 ≥ 𝑃0 + 𝛥𝑃 𝑃0 − 𝑃𝑉 𝛥𝑃 ≤− = 𝜎 … 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑣𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛. 𝑞 𝑞  σ : Número de cavitación.

Otra forma de expresarlo sería: 𝛥𝑃 𝑉1 2 =( ) −1 𝑞 𝑉0 Esto demuestra que la condición de cavitación depende únicamente de la geometría del perfil de la hélice, del ángulo de ataque y no de las características del flujo incidente. A continuación se muestran dos gráficas para ángulos de ataque determinados, en los 𝛥𝑃 que la coincidencia de 𝑞 con –σ indica la presencia de cavitación.

192

En caso se llegue a hacer negativo el ángulo de ataque, la curva cambiaría y se presentaría un pico de presiones en la cara de presión, produciendo en esta zona la cavitación y ya no en la zona dorsal. Se observa una zona sombreada limitada por la curva

𝛥𝑃 𝑞

y la recta.

Debido a que se llega a alcanzar la presión de vaporización, esta no puede disminuir, 𝛥𝑃 entonces el límite inferior al que puede llegar 𝑞 sería en número de cavitación. Esta zona de depresión no consumada se traduce en una pérdida de sustentación y de empuje suministrada por la hélice. Numero de Cavitacion local 𝜎𝐿 =

     

Pa h r VA wp n

𝑃0 − 𝑃𝑉 𝑃𝑎 + 𝜌 × 𝑔 × ℎ − 𝜌 × 𝑔 × 𝑟 − 𝑃𝑉 = 𝑞 0.5 × 𝜌 × (𝑉𝐴 2 + (2 × 𝜋 × 𝑟 × 𝑛)2 )

: Presión atmosférica. : Inmersión del eje. : Distancia del eje al punto a considerar. : Vx(1-wP) : Coeficiente de estela local o puntual. : Revoluciones por segundo del propulsor.

Para realizar el análisis se coloca a la pala en posición vertical superior, pues al ser la zona menos sumergida se presentan menores presiones y existe más riesgo de aparición de cavitación.

193

La velocidad considerada para definir q, es la total incidente, compuesta por la axial y la rotacional. Para estudiar la cavitación se escogen los radios 0.7R y 0.8R que son los más propensos a este fenómeno ya que son los que suministran más empuje. Influencia de la relación Area-Disco y del tipo de perfil en la cavitación La fuerza total desarrollada por un perfil es la suma de las áreas encerradas por las curvas de presión en ambas caras, de presión y de succión. Para desarrollar el mismo empuje sin que los picos ΔP/q sean muy altos, se puede repartir el área de las curvas de presión sobre secciones de mayor longitud. Entonces un aumento en la relación área-disco (AD/A0) es beneficioso contra la cavitación.

Así mismo es más beneficioso tener una distribución de presiones más uniforme, por lo que un perfil de dorso más circular es más favorable.

Otra de las características que suelen emplearse en propulsores es que el flujo entre tangente a la línea media de la pala para que se forme un reparto de presiones más plano, a este fenómeno se conoce como entrada libre de choque. En estas condiciones la sustentación se produce por la curvatura de la línea media y no por el ángulo de ataque. 194

TIPOS DE CAVITACIÓN 

Cavitación en cara de presión: Causada por valores altos de J que pueden producir ángulos de ataque negativos. Si el flujo es poco uniforme, puede que el agua entre por la cara dorsal, entonces se produciría cavitación en la zara de presión.



Cavitación torbellino de punta de pala: Para un J más bajo la cavitación señalada anteriormente desaparece, pero las zonas de mayor velocidad (puntas de las palas) pueden empezar a cavitar. Cavitación lámina: Si la entrada del perfil es muy aguda el flujo no puede contornearlo y se desprende originando un torbellino. En el centro las velocidades son muy altas y las presiones muy bajas. Esta cavitación toma la apariencia de una lámina plateada y no es muy peligrosa, puesto que las zonas cavitantes están aisladas de la palas por áreas de agua que no cavitan y amortiguan las implosiones. Cavitación burbuja: La más general y peligrosa. Cavitación nube: Es un tipo especial de lámina que se forma en las rugosidades e imperfecciones de la pala. Cavitación pluma: Forman estrías paralelas de flujo cavitante.



  

LEY DE SEMEJANZA EN LA HELICE CAVITANTES TUNELES DE CAVITACIÓN Por el análisis dimensional explicado anteriormente y despreciando el efecto de Reynolds y del número de Froude por ser de valores no significativos. 𝐶𝑇 = 𝐹(𝐽, 𝐶𝑃 ) 𝐽𝑚 = 𝐽𝑏 𝐶𝑃 𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙𝑜 = 𝐶𝑃 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 𝜎𝐿 𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙𝑜 = 𝜎𝐿 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 𝜎𝐿 =

𝑃0 − 𝑃𝑉 𝑃𝑎 + 𝜌 × 𝑔 × ℎ − 𝜌 × 𝑔 × 𝑟 − 𝑃𝑉 = 𝑞 0.5 × 𝜌 × (𝑉𝐴 2 + (2 × 𝜋 × 𝑟 × 𝑛)2 ) 195

Si bien los valores h y r pueden dimensionarse, los valores de las presiones no pueden, puesto que no es algo que varíe por las dimensiones del buque o del modelo. De esta forma los valores del número de cavitación del modelo y del buque no serían iguales. Al resolver matemáticamente los valores del 𝜎𝐿 del modelo son mucho más altos, tanto así que nunca cavitará la hélice del modelo. Para solucionar esto se condiciona el valor de Pa utilizando un túnel de cavitación (utiliza una bomba de vacío). Para simular el efecto de la estela sobre el propulsor se siguen uno de los dos siguientes sistemas.  Obstruyendo el paso del agua con unas mallas más tupidos en unas zonas que en otras que se sitúan a proa de la hélice y reproducen el campo de velocidades axiales.  Montando dentro del túnel la popa de un buque que genere la estela deseada. Este sistema se llama (dummy model).

ENSAYO REALIZADOS EN EL TÚNEL DE CAVITACIÓN 

Visualización: Determinar el tipo de cavitación y sus características. Para esto se hace uso de una lámpara estroboscópica sincronizada con las RPM que permite ver la hélice como si estuviese detenida. La hélice lleva dibujada en las palas los radios correspondientes para facilitar la representación de la extensión del fenómeno.

196



Ensayos de propulsor aislado: Realizados en flujo uniforme (sin mallas), se realizan con baja presión para igualar los números de cavitación local. Variando los valores de 𝜎𝐿 se logran obtener las curvas KT – J, KQ – J Y n0 – J. La cavitación disminuye los valores de KT, KQ y n0.



Ensayos de incepción de la cavitación: Consiste en determinar, bajo un J fijo, a que valores de 𝜎𝐿 aparecen los diferentes tipos de cavitación. Este procedimiento permite determinar una serie de de puntos J - 𝜎𝐿 , llevándolos a un diagrama.    

J alto : Cavitación en cara de presión. J medio : Cavitación burbuja. J bajo : Cavitación nube. También existen líneas que indican la cavitación de torbellino de forma fluctuante. Así mismo existe una zona libre de cavitación en la que se debe procurar esté el eje de funcionamiento de la hélice.

197

RELACION ÁREA DISCO PARA PREVENIR LA CAVITACIÓN A mayor relación AD/A0 se obtiene menor posibilidad de cavitación, pero menor rendimiento puesto que existe más área sujeta a fricción. Se presentan dos métodos para determinar la relación área-disco ideal. 

Método de Burrill: Cavitación presente en no más al 5% de la pala. 𝑇⁄𝐴𝑃 𝜏= 2 [𝑉 (1 0.5 × 𝜌 × × − 𝑤)2 + (0.7 × 𝜋 × 𝐷 × 𝑛)2 ]

𝜎0.7𝑅 =

𝑃𝑎 + 𝜌 × 𝑔 × (ℎ − 0.7 × 𝑅) − 𝑃𝑉 0.5 × 𝜌 × [𝑉 2 × (1 − 𝑤)2 + (0.7 × 𝜋 × 𝐷 × 𝑛)2 ]

Esta curva presentada nos representa el límite superior para buques mercantes. Se entra a la tabla calculando primero el valor de σ0.7R para obtener τ. Como se conoce el valor de T se puede calcular AP y de ahí la relación área-disco. 𝐴𝑃 𝐴𝐷 𝐴0 = 𝐻 × 0.7 × 𝑅 𝐴0 1.067 − 0.229 × ( ) 𝐷 

Método de Keller: Se realiza con ayuda de las curvas de Wageningen. 𝐴𝐷 (1.3 + 0.3 × 𝑍) × 𝑇 = +𝐾 (𝑃0 − 𝑃𝑉 ) × 𝐷 2 𝐴0

      

Z : Número de palas. T : Empuje de la hélice en kg. P0 : Presión estática en el eje. PV : Presión de vapor de agua a 15°C. P0 - PV : 10100 + 1026 x h kg/m2. h : Inmersión de la línea de ejes en m. D : Diámetro de la hélice en m. 198

 K : 0.1 Para dos hélices y 0.2 para una hélice. Estos ensayos están realizados en flujo uniforme de velocidad de avance V(1-w).

6.4.7. SERIES SISTEMÁTICAS DE PROYECTO MÉTODO DE PROYECTO DE HÉLICES OBJETIVOS A TOMAR EN CUENTA:  La hélice debe proporcionar un empuje suficiente para generar la velocidad deseada al mayor rendimiento posible. Se busca economía y consumo de combustible bajo.  Efectos de cavitación mínimos o nulos.  Poseer la resistencia mecánica adecuada para desarrollar un trabajo óptimo.  Método por series sistemáticas: Es el más utilizado. Viene a ser un conjunto de formas de hélices relacionadas geométrica y sistemáticamente para tener buen rendimiento y comportamiento en cavitación. Se sigue el siguiente procedimiento: Proyección del propulsor base o patrón por teoría de circulación.  Variación sistemática de los patrones.  Construcción de modelos y desarrollo de los ensayos.  Presentación de los resultaos de los ensayos. Se tienen diferentes sistemas desarrollados por varias entidades alrededor del mundo.

199

   

Series A y B del Canal Wageningen (Holanda). Series M.A.U. de Japón Series K.C.B. de la Universidad de Newcastle. Series del A.E.W. por el Dr. Gawn (Inglaterra).

 Método por teoría de circulación: Se utiliza cuando la hélice se encuentra muy cargada (mucho empuje por unidad de área del disco) o con estela muy poco uniforme. Consiste en determinar las características de la hélice con un predeterminado reparto radial de estela media circunferencial. Sin embargo se empieza con valores predeterminados por las series sistemáticas. SERIE B WAGENINGEN Se dividen en familias de propulsores y cada familia en individuos. Características constantes para cada familia:  Forma de los perfiles. Del tipo ala de avión, para r/R ≤ 0.7 y arco de círculo r/R ≥ 0.8.  Ley de espesores máximos. Ley lineal. Parámetros constantes dentro de cada familia:  Número de palas, pueden ser de 2, 3, 4, 5, 6. 7.  Relación AD/A0.

Se les nombra haciendo referencia al número de palas y a la relación área-disco. Por ejemplo: B 5,60 (5 palas y relación área-disco 0.60). Los individuos se diferencian dentro de las familias por el paso y por el diámetro de las palas. La ley de pasos es una norma constante para todas las familias, menos para las de 4 palas. En las hélices de más palas no se usa esta reducción del 20% como en las de 4 palas, pues no generan cavitación en el eje.

200

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS Obtenidas la series, se construyeron los modelos y se ensayan los propulsores de forma aislada, es decir sin carena. Sin embargo se ha determinado que las curvas no son las ideales para poder proyectar una hélice. Es necesario hallar la potencia del motor y relacionarlo con un parámetro para seleccionar la hélice adecuada. 𝐷𝐻𝑃 = 2 × 𝜋 × 𝑛 × 𝑄 = 2 × 𝜋 × 𝑛3 × 𝐾𝑄 × 𝐷𝐻𝑃 × 𝑛2 𝜌 × 𝑉𝐴 𝐵𝑃 =

5

√𝐷𝐻𝑃 × 𝑛 𝑉𝐴

2.5

=2×𝜋×

𝑉𝐴 5 ×𝜌 𝑛5 × 𝐽5

𝐾𝑄 𝐽5

= √2 × 𝜌 × 𝜋 ×

𝐾𝑄 𝐽5

Analizando la fórmula obtenida, como KQ se encuentra en función de J y de la relación paso diámetro, se forma una gráfica cuyas coordenadas son BP y el paso diámetro (H/D). Estas curvas se llaman BP – δ, donde δ es la inversa del grado de avance. Estas curvas pueden admitir una tangente vertical, donde se observa un rendimiento máximo para un valor de BP determinado. La curva que une los puntos de tangencia se denomina curva de máximo rendimiento. Los ensayos realizados para obtener estas curvas han sido en agua dulce y bajo un flujo uniforme. Por consiguiente se ha desarrollado una relación con la potencia del motor.

(𝐷𝐻𝑃)𝑊𝐴𝐺 =

𝐵𝐻𝑃 × 𝑛𝑚 × 𝑛𝑟 1.026

 nm : Rendimiento mecánico de la línea de ejes.  nr : Rendimiento rotativo relativo. 201

6.4.8. PROYECTO DE HELICE POR SERIES SISTEMATICAS PROYECTO DE HELICE PARA MOTORES DIRECTAMENTE ACOPLADOS Es necesario conocer los siguientes valores: 

Potencia del motor (BHP): Es la potencia a la cual va a funcionar normalmente el motor. Esta potencia oscila entre el 0.85 y 0.9 de la potencia especificada en la placa del motor (potencia máxima continua).  Revoluciones: Las RPM se proyectan para el 100% de las nominales del motor.  Velocidad del buque: Evaluado según las EHP de la embarcación y el rendimiento cuasi-propulsivo (nD).  Coeficientes de estela y rotativo relativo  Inmersión del eje (h):  Diámetro máximo de la hélice: Según la forma del codaste y los huelgos mínimos entre hélice y casco según las sociedades clasificadoras. Se realiza el siguiente procedimiento:

(𝐷𝐻𝑃)𝑊𝐴𝐺 =

𝐵𝐻𝑃 × 𝑛𝑚 × 𝑛𝑟 1.026

𝑉𝐴 = 𝑉 × (1 − 𝑤𝑡 ) 𝐵𝑃 =

√𝐷𝐻𝑃 × 𝑛 𝑉𝐴

2.5

= √2 × 𝜌 × 𝜋 ×

𝐾𝑄 𝐽5

Elección del número de palas, tener en cuenta que Z (el número de palas) no sea múltiplo del número de cilindros para evitas la resonancia. Se escogen 3 relaciones área-disco X1, X2 Y X3. En el diagrama BP – δ correspondiente a B.Z.X1, se ingresa con el valor BP calculado y con la curva de máximo rendimiento se obtiene un δ0, sin embargo se reduce un poco el valor. δ1 = 0.96 × δ0 … Buques de 1 hélice. δ1 = 0.98 × δ0 … 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 2 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒𝑠. Con este nuevo valor de δ1 y reingresando a la gráfica se obtiene el valor H/D y la eficiencia máxima correspondiente. Así entonces calculamos el diámetro, si este es menor que el máximo, el cálculo ha sido el correcto, de lo contrario se recalculará tomando los valores máximos del diámetro y de δmax . Para encontrar el empuje que entrega la hélice se usará la siguiente expresión:

202

𝑇=

𝐷𝐻𝑃 × 75 × 𝑛0 𝑉 × (1 − 𝑤)

 DHP : Se encuentra en caballos de vapor.  V : En m/s.  T : En kg. Ahora calcularemos la relación área-disco con ayuda del criterio de Keller. 𝐴𝐷 (1.3 + 0.3 × 𝑍) × 𝑇 ( ) = + 0.2 𝐴0 𝑚𝑖𝑛1 (1026ℎ + 10100) × 𝐷 2 𝐴

Se observará que ( 𝐴𝐷 ) 0

es diferente a X1.

𝑚𝑖𝑛1

Se repetirá el procedimiento con el resto de relaciones área-disco se formará una curva con estos puntos y el punto que corte una recta de pendiente 45° se tomará como el valor de relación área-disco.

Ahora con el valor de la relación área-disco obtenido, entraremos a las curvas D - X, H/D - X y n0 - X se obtendrán los valores requeridos de las palas de la hélice. Luego, con ayuda de reglamentos de casas clasificadoras, calculo directo o aproximado se obtendrán los espesores de las palas. Proyeccto de Helice para turbina o motores engranados Ya que la elección de las RPM uno puede escoger el reductor que más crea conveniente, por lo que se suele usar el máximo diámetro de pala posible que puede albergar el codaste. Conociendo los valores de BHP o SHP, Dmáx y V del buque y estimando wT, t y nr se calculará las RPM de la siguiente forma. (𝐷𝐻𝑃)𝑊𝐴𝐺 =

𝐵𝐻𝑃 × 𝑛𝑚 × 𝑛𝑟 1.026

𝑉𝐴 = 𝑉 × (1 − 𝑤𝑡 ) 203

𝑇=

𝑅 1−𝑡

Y haciendo uso de la fórmula de Keller. 𝐴𝐷 (1.3 + 0.3 × 𝑍) × 𝑇 ( ) = + 0.2 𝐴0 𝑚𝑖𝑛1 (1026ℎ + 10100) × 𝐷 2 Se escogen 3 valores de RPM, n1, n2 y n3 de forma que pueda obtenerse la n óptima. Se calculará: 𝛿=

𝑛 × 𝐷𝑚á𝑥 𝑉𝐴

𝑦

𝐵𝑃 =

𝑛 × √𝐷𝐻𝑃 𝑉𝐴 2.5

 Se ingresa a los curvas δ1 – BP1, δ2 – BP2 Y δ3 – BP3.  Obtenemos los valores de las revoluciones correspondientes en cada diagrama y el de las relaciones paso-diámetro.  Se dibujan las curvas n0 – n y se obtienen las nóptimas correspondientes al n0máx.  Se entra a la curva H/D – n y con el n0máx se obtiene el H/D.  Se interpola entre los resultados para las dos relaciones área-disco para obtener n0 y H/D para la relación área-disco obtenida inicialmente. El valor del empuje se calcula de la siguiente forma: 𝑇=

𝐷𝐻𝑃 × 75 × 𝑛0 𝑉 × (1 − 𝑤)

Si este empuje coincide con el estimado al inicio del cálculo, o es muy próximo, la hélice proyectada es correcta, de lo contrario el coeficiente de succión es erróneo y habrá que recalcular el valor de la relación área-disco. PROYECTO DE HELICE PARA BUQUES PESQUEROS EN LA CONDICIÓN DE ARRASTRE El buque presenta dos peculiares condiciones de operatividad.  Navegación libre, donde la potencia desarrolla la mayor velocidad posible.  Arrastre, Velocidad específica entre 3 y 6 nudos para desarrollar el mayor empuje posible. Para arrastrar las redes de pesca. Si se desarrolla a navegación libre se obtienen velocidades de avance muy bajas con ángulos de ataque de pala muy altos y su par absorbido de gran magnitud, lo que sobrecarga el motor y se conoce entonces a la hélice como muy pesada. Si se desea proyectar a condición de arrastre se exigirán a las RPM con un paso muy pequeño y se considerara una hélice muy ligera. El problema consiste en que al ser el valor de VA muy pequeño, los valores de BP y δ se salen de las gráficas. Los datos necesarios para proyectar la hélice:  Potencia del motor (BHP): Se proyecta la hélice para el 90% de la potencia máxima continua del motor. 204

 Revoluciones (n): Se proyecta para el 90% de las RPM nominales para tener un margen de aligeramiento del 10% aprovechable para la condición de navegación libre.  Velocidad del buque (V): Velocidad de arrastre, oscila entre 3 y 6 nudos.  Coeficientes de estela y rotativo relativo: Se estiman previamente y pueden tomarse iguales a los de navegación libre al principio.  Inmersión del eje (h)  Diagrama máximo de la hélice (DMÁX)  Número de palas de la hélice (Z): Suele ser de 3 a 5 palas. Procedimiento de cálculo: (𝐷𝐻𝑃)𝑊𝐴𝐺 =

𝑄𝑚á𝑥 =

𝐵𝐻𝑃 × 𝑛𝑚 × 𝑛𝑟 1.026

(𝐷𝐻𝑃)𝑊𝐴𝐺 × 75 2×𝜋×𝑁

𝑉𝐴 = 𝑉 × (1 − 𝑤𝑡 ) Donde N son las revoluciones por segundo. Se escogen dos relaciones área-disco para las que exista diagrama y que sirvan de límites para determinar la relación área-disco correspondiente, se utilizará las curvas de Wageningen, ya que las curvas BP – δ no son aplicables para este tipo de casco. Se eligen 3 diámetros D1, D2 y D3 menores o iguales que el Dmáx. Para cada uno de ellos se calcula el grado de avance (J). Posteriormente se calcula para cada diámetro el KQ correspondiente. Para cada valor se entrará a la curva y se ubicará la relación paso diámetro, interpolando. Posteriormente se calculan los valores de KT y los correspondientes empujes. Ahora se dibujarán las curvas T – D con valor máximo como Dóptimo. Si no se presenta un máximo entonces se interpolará el valor de H/D. Para calcular la relación área-disco: 𝐴𝐷 (1.3 + 0.3 × 𝑍) × 𝑇 ( ) = + 0.2 𝐴0 𝑚𝑖𝑛1 (1026ℎ + 10100) × 𝐷 2

Este proceso se realizará con las dos relaciones área-disco elegida anteriormente. Se toman los valores mínimos de dicha relación comparadas con los reales y el corte de la bisectriz dará la relación óptima. Los valores Tmáx, D y H/D se obtienen por interpolación de las relaciones AD/A0 reales. RESISTENCIA MECÁNICA DE LAS PLACAS DE LA HÉLICE

205

Una vez proyectada la hélice es necesario determinar los espesores para cada sección de la pala para que soporte de forma adecuada los esfuerzos sin deformaciones excesivas. El error en el cálculo de los espesores conlleva a mayores esfuerzos y riesgo de cavitación. Debido a la geometría complicada y los diferentes comportamientos de las estelas en la hélice se ha universalizado el considerar a la pala de forma estática y actuando sobre esta los valores del empuje y par medios así como de la fuerza centrífuga. Los picos de fuerzas y fatiga se agregan mediante factores de seguridad aplicados en los esfuerzos unitarios máximos (factores del valor de 10 o 12). No se analiza mediante elementos finitos, sino mediante resistencia de materiales, considerando a la hélice como una viga en voladizo. Existen diversos métodos de cálculo: Esfuerzo debidos al par y al empuje Se observan las fuerzas Ft y Fq, junto con sus momentos respectivos respecto de la sección X0. 𝑀𝑙 = 𝑀𝑡 × sin 𝜙0 − 𝑀𝑞 × cos 𝜙0 𝑀𝑛 = 𝑀𝑡 × cos 𝜙0 + 𝑀𝑞 × sin 𝜙0  Φ0

: Ángulo de paso en la sección X0.

Se estudia únicamente Mn, ya que Ml actúa de forma que la rigidez frente a esos esfuerzos es muy grande y no afecta.

Para determinar la fuerza Ft se puede aproximar una resultante de la ley de distribución de empujes a lo largo del radio, sea esta triangular (la más simple) o según la gráfica presentada.

206

Esta se aproxima con la siguiente fórmula: 𝑑𝑇𝑥 = 3.5 × 𝐾𝑡 × 𝑥 2 × (1 − 𝑥)0.5 × 𝑅 × 𝑑𝑥 𝑍     

dT = dFt : Empuje de un fuerza dFt a una distancia r del eje. Z : Número de palas. Kt : Empuje por unidad de longitud de pala x : r/R. R : Radio de la hélice.

Integrando la ecuación diferencial mostrada se obtiene el esfuerzo cortante en la sección x=r/R (St)x. El momento flector (My0) se obtiene integrando la curva de esfuerzos cortantes respecto de la relación r/R. Para obtener Fq se procede de la siguiente manera.

𝜂=

𝑑𝑇 × 𝑉𝐴 𝑑𝑇 × 𝑉𝐴 = 2 ×× 𝑛 × 𝑑𝑞 2 ×× 𝑛 × 𝑅 × 𝑑𝐹𝑞

 Η : Rendimiento hidrodinámico de la sección.

Despejando la ecuación, se obtiene el valor de Fq en función de T, pero es necesario conocer J y η. 𝑑𝐹𝑞 =

𝑑𝑇 1 ×𝐽× 𝑥×𝜋 𝜂

Se tiene la siguiente fórmula aproximada. 𝜂 0.78 = 0.13 + 𝐽 𝐻0.7𝑅

207

Entonces se puede determinar el momento flector Mq desde Fq y Mt integrando dos veces la misma ecuación. ESFUERZO DEBIDOS A LA FUERZA CENTRIFUGA La fuerza centrífuga actuante sobre cada elemento de la pala es insignificante. Se prioriza el efecto del momento flector como se muestra en la siguiente figura.

La fuerza centrífuga entrante en un elemento es la siguiente: 𝐹𝑐 =  γ  g  Wr

𝛾 × 𝑊𝑟 × (2 × 𝜋 × 𝑛)2 × 𝑟 𝑔

: Peso específico del material del que está hecho la pala. : Gravedad. : Volumen de la pala entre r y R calculable por la geometría de la misma.

Momento flector debido a la fuerza centrífuga:  Ε Kφ

𝑀𝑐 = 𝐹𝑐 × tan 𝜀 × 𝑟 × 𝐾𝜙 : Ángulo de lanzamiento de la pala.

: Valor relacionado con el ángulo del paso.

Calculo de los esfuerzos unitarios En la sección que se considere: 𝜎=

 C

𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑓𝑙𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑀𝑛 + 𝑀𝑐 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐺

𝐺 = 𝐶 × 𝑆2 × 𝑙 : Constante que depende de la forma de la sección. 208

 S  l

: Espesor máximo. : Longitud de la sección

Considerando un σadmisible se puede evaluar el valor de S. A continuación se presentarán las fórmulas aproximadas más usadas.  Fórmulas de Taylor:

𝜎=

        

σ C1 y B D Z N γ S0.2 l0.2 ε

𝐶1 × (𝐷𝐻𝑃) 𝐷3 𝛾 × 𝐷2 × 𝑁 2 𝐵𝐷 × + ×[ × tan 𝜀 − 0.154] 2 6 𝑍×𝑁 10 𝑆0.2 𝑆0.2 × 𝑙0.2 : Tensión unitaria en libras/pulgada2. : Están en función de la relación paso-diámetro. : Diámetro de la hélice en pies.. : Número de palas. : RPM. : Peso específico en libras/pié3 del material del que está hecho la pala. : Espesor de la sección a 0.2R del núcleo, en pies. : Longitud de la sección a 0.2R del núcleo, en pies. : Ángulo de lanzamiento.

De esta expresión se forma una expresión de segundo grado de la que se puede obtener el valor de S0.2. En la presente figura se puede calcular los valores de C1 y B.

209

Taylor supone una distribución lineal de espesores desde el radio 0.2R hasta el extremo de la pala. Consideración menos favorable. 0.0035 × 𝐷 ≤ 𝑆0.1𝑅 ≤ 0.004 × 𝐷  Fórmulas de Romson: Romson supone una distribución de espesores no lineal, por lo que calcula el mismo espesor en las secciones a 0.2R, 0.6R y en el extremo. 𝜎=

          

σ ε Ca Cb D Z N S l A C

𝜀 × (𝑆𝐻𝑃) 𝐶𝑎 × (𝐶𝑏 + 𝛿 × 𝑛0 ) 𝐷 2 × 𝑛2 × + × [𝐴 × 𝐶 − 0.58] 𝑍 × 𝑁 × 0.085 𝑆2 × 𝑙 104 : Tensión unitaria en libras/pulgada2. : Función del ángulo de lanzamiento. : Están de H/D. : Constante x H/D. : Diámetro de la hélice en m. : Número de palas. : RPM. : Espesor de la sección cm. : Longitud de la sección cm. : Función de D/S y del ángulo de lanzamiento. : Función de H/D.

Para determinar el valor de las constantes ε, Ca, Cb, A y C se usa la siguiente gráfica:

210

 Fórmulas del American Bureau of Shipping (A.B.S): Fórmulas teóricoempíricas realizadas por Schoenherr. El valor mínimo de la sección a 0.25R. 𝑆0.25𝑅

𝐴 × 𝐻 0.5 1.72 × 𝐶 × 𝐾 = 915 × ( ) + 𝐵×𝑅×𝑁 𝐵 𝐴 = 1.0 +

6.0 + 4.3 × 𝐻0.25 𝐻0.7

𝐵 = (1 + 1.5 × 𝐻0.25 ) × (𝑤 × 𝑓 − 𝐶) 4300 × 𝑤 × 𝑎 𝑅 2 𝐷 3 ×( ) ×( ) 𝑁 100 20 : Espesor en la sección a 0.25R en mm. : SHP. : RPM. : N° palas. : relaciones paso-diámetro en esos radios. : Longitud de la pala en 0.25R en mm. : Diámetro de la hélice. : Lanzamiento de la pala en mm/m. : Constantes del material. : Relación área-disco. (AE/AO) 𝐶=

         

S0.25R H R N H0.7 y H0.25 W D K f,w a

211

f

w

Bronce – manganeso

2.10

8.3

Bronce – níquel – manganeso

2.25

8.0

Bronce – níquel – aluminio

2.62

7.5

Bronce – níquel – aluminio – manganeso

2.62

7.5

Hierro fundido

0.77

7.2

Tener en cuenta que el espesor de la hélice debe tener espesores mayores para prevenir choques. Las sociedades clasificadoras poseen fórmulas y reglamentos concernientes. MATERIALES USADOS EN LA FABRICACIÓN DE HÉLICES La búsqueda de materiales para el mejor diseño de una hélice ha traído consigo obtener propulsores más ligeros, secciones más delgas, superficies más lisas y alta resistencia a la corrosión y erosión. Las hélices de bronces especiales poseen mayor tenacidad y resistentes a la erosión, mientras que las de hierro fundido son más baratas, pesadas pero no se afectan mucho al golpearse contra objetos. Densidad

σ admisible (Kg/cm2)

Resistencia a la corrosión

Hierro fundido

7.6

200

Mala

Acero fundido

7.9

400

Regular

Acero inoxidable

7.9

450

Muy buena

Bronce – Mn

8.2

450

Buena

Bronce – Ni – Al (Nikalium)

7.6

590

Muy buena

Cu – Ni – Al (Cunial)

7.65

525

Muy buena

Cu – Mn – Al – Ni (Novostone)

7.5

630

Muy buena

212

6.5. CONCLUSIONES 

El torque de un motor empezara a disminuir en el instante en que las revoluciones son tan rápidas, que hace que el proceso de combustión no sea tan eficiente, debido al menor tiempo de entrada de aire, esto se da aproximadamente entre el 70 y 95 % de la velocidad nominal.



El motor cortará la inyección de combustible cuando sobrepase su velocidad nominal, mediante dispositivos electrónicos o mecánicos.



Las curvas de consumo especifico tiene un desarrollo inverso a la curva de par, al arrancar el motor este tiene un consumo que va disminuyendo con lentitud hasta el punto de consumo mínimo, luego aumentará si aumentamos la velocidad.



Para las embarcaciones en las cuales se cuente con muy poca información sobre las dimensiones de la estructura para el cálculo de la resistencia al avance .A través de los métodos empleados pueden determinar la potencia efectiva debido a que estos se basan en estadísticas y cálculos analíticos.



Los diferentes métodos para el cálculo de potencia no nos definen la verdadera potencia del barco o del motor, sino más bien nos da una idea de cuál podría ser el valor de este o un rango de este.



Para la selección de la caja de transmisión marina aparte de la potencia a la cual trabajaría y las rpm es importante seleccionar el rating adecuado.



El diámetro de la hélice es un factor importante para la determinación de la eficiencia de la misma por tal motivo se recomienda que este valor sea el máximo permisible.

213

6.6. RECOMENDACIONES 

Se recomienda no trabajar por periodos prolongados a la velocidad nominal, ya que esto puede reducir la vida útil del motor.



Se recomienda no sobrepasar la velocidad nominal, ya que este podría dañar el motor, debido a los grandes esfuerzos generados en los elementos del motor, biela, cigüeñal.



Se recomienda operar el motor a las velocidades para las cuales el consumo específico de combustible es mínimo, ya que usaras menos combustible para generar una determinada potencia en una hora.



Se recomienda utilizar el máximo diámetro posible que no es permite la embarcación puesto que a un mayor diámetro se obtiene una mayor eficiencia, sin embargo también se debe tener en cuenta los diferentes factores que intervienen en la eficiencia de la hélice.



Un cálculo paciente para la selección de motor y caja marina debido a que debemos encontrar un punto en que el diámetro y las RPM de la hélice den la eficiencia más alta.



Se recomienda que al momento de realizar los cálculos de estimación de potencia efectiva evaluarlos por diferentes métodos para así poder tener un mejor margen de estimación.

214

6.7. FUENTES DE INFORMACIÓN Páginas web: http://revistamotor.eu/index.php/de-calle/mecanica/1216-entiendelos-por-fin-par-motory-potencia-en-motores-diesel-y-gasolina http://www.sabelotodo.org/automovil/curvasmotor.html http://www.comoconsumirmenos.com/2012/08/el-consumo-especifico-del-motor.html http://www.solediesel.com/es-es/ Bibliografía: INTRODUCCIÓN A LA RESISTENCIA Y PROPULSIÓN Antonio Baquero

215

7. T06-ANALISIS ESTADÍSTICO DE EMBARCACIONES PESQUERAS EN EL PERU Y SELECCIÓN DE MOTOR, HÉLICE Y CAJA REDUCTORA

216

7.1. INTRODUCCIÓN El presente trabajo me tomo alrededor de tres días para realizarlo, es el resultado de investigación en páginas web y bibliografía de la biblioteca, bueno como en trabajos anteriores paso a contarles como fue la realización de este por día. Bueno el primer día fue el sábado ese mismo día empecé a leer y a buscar la data para hacer un Excel que contenga las embarcaciones en pesca artesanal y pesca industrial cuando entre a la página del ministerio de la producción y coloque la búsqueda de todas me quede muy sorprendido, no pensé que hubieran tantas embarcaciones en el país, pero bueno iba a tomar mucho tiempo y es un recurso escaso en estos días , pero en fin decidí solo por tomar el análisis estadístico hecho en el último censo hecho por el ministerio con eso ahorre tiempo en el caso de la pesca industrial no tenía el número exacto de empresas en ese rubro así que decidí hacer un análisis estadístico de las pesqueras más importantes del país. La cantidad de sus embarcaciones las tome de sus respectivos portales web así fue ese primer día solo haciendo la primera parte del trabajo En el segundo día fue domingo en ese día no pude hacer mucho ya que no conté con mucho tiempo para avanzar además que era domingo y necesitaba des estresarme a sí que solo leí un poco sobre los métodos para estimar la potencia y eso fue todo por ese día. El tercer día fue lunes, para ser sincero ese día ya me empecé a preocupar ya que solo tenía la primera parte y nada de la segunda, pero bueno empecé a buscar información desde temprano y al cabo de las 4 pm ya tenía una idea de cómo hacer el trabajo aunque no todo muy claro pero la idea estaba. El tercer día martes busque más material en la biblioteca y encontré un buen texto en donde me guie y entendí mejor los métodos. En la noche comencé hacer todo lo que restaba hacer y bueno hoy día en la mañana como casi siempre estoy ultimando los detalles.

217

7.2. EMBARCACIONES EN PESCA ARTESANALES EN EL PERÚ A continuación se mostrara una serie de cuadros estadísticos respecto a las embarcaciones artesanales en el país tomado del censo del 2010 en los cuales se verá de qué tipos son, material del casco, eslora, manga, puntal, capacidad de bodega, sistema de preservación, sistema de propulsión, ubicación del motor, tipos y características del motor.

7.2.1. Tipo de Embarcación Del total de las embarcaciones declaradas por los armadores artesanales, 9.760 son botes, esto representa el 60,8%, 3 344 (20,8%) son lanchas, las chalanas suman 2 312 (14,4%), los zapatos suman 169 (1,1%) y las balsillas participan con 27 (0,2%) embarcaciones.

Del total de botes que fueron declarados por el armador artesanal (9 760); Piura es el departamento que tiene el mayor número con 4 074, esto representa el 41,7%; le sigue Tumbes con 923 (9,5%), Arequipa con 912 (9,3%), Ancash con 887 (9,1%), Ica con 821 (8,4%) y Lima con 532 (5,5%). Con menor representatividad se encuentran Tacna y Lima Provincias Sur con 124 y 62 botes en cada caso.

218

De las 3 344 lanchas, el mayor número corresponde con 1 101 (32,9%) a Piura, 697 (20,8%) a Lambayeque y Ancash con 437 (13,1%). La menor cantidad de lanchas se encuentran en los departamentos de La Libertad, Tacna y Lima Provincias Sur con 83 (2,5%), 41 (1,2%) y 3 (0,1%) unidades, respectivamente.

7.2.2. Material del Casco A nivel nacional, el material del casco de gran parte de las embarcaciones es de madera, esto suma 15 025 (93,6%); en menor porcentaje tenemos las embarcaciones hechas con fibra de vidrio, con madera y fibra de vidrio, con acero y las hecha de madera y acero, agrupadas suman apenas el 3,0%.

219

Del total de embarcaciones que tienen el casco de material de madera, Piura es el departamento con el mayor número, alcanzando 5 389 (35,9%) embarcaciones. Luego le sigue Ancash con 1 752 (11,7%), Lambayeque con 1 113 (7,4%), Arequipa con 1 057 (7,0%) y Tumbes con 1 052 (7,0%), entre los más agrupados. Los departamentos que tienen menor número de embarcaciones con este tipo de casco son Tacna y Lima Provincias Sur con 166 (1,1%) y 108 (0,7%).

220

7.2.3. Eslora Los resultado del censo en lo que respecta a las dimensiones de la eslora en las embarcaciones pesqueras artesanales, nos muestra que de las 16 045 embarcaciones empadronadas, 10 420 (64,9%) embarcaciones se encuentran en el rango de 5 a menos de 10 metros de eslora, 3 036 (18,9%) entre 10 y 15 metros de eslora, 1 825 (11,4%) tienen como eslora menos de 5 metros y solo 54 (0,3%) embarcaciones tienen una eslora mayor a 15 metros.

Del total de embarcaciones que tienen la eslora en el rango de 5 a menos de 10 metros de longitud, Piura es el departamento con el mayor número, alcanzando 3 935 (37,8%) embarcaciones. Luego le sigue Tumbes con 971 (9,3%), Arequipa con 951 (9,1%) e Ica con 877 (8,4%), entre los más agrupados. Los departamentos que tienen menor número de embarcaciones con este rango de eslora son Lima Provincias Sur y Tacna con 97 (0,9%) y 134(1,3%) respectivamente.

221

7.2.4. Manga En lo que respecta al tamaño de la manga de las embarcaciones pesqueras artesanales, los resultados del censo nos muestra que 9 580 (59,7%) de embarcaciones tienen una longitud de manga menor a 3 metros y 5 531 (34,5%) embarcaciones se encuentran en el rango entre 3 y 6 metros de longitud de manga.

A nivel nacional, de las 9 580 embarcaciones pesqueras artesanales que tienen la manga con una longitud menor a 3 metros, 2 343 (24,5%) se concentran en Piura, 1 337 (14,0%) en Ancash, 944 (9,9%) en Tumbes, 843 (8,8%) en Arequipa, 812 (8,5%) en Lima Provincias Norte; mientras que con 8,0% y 7,8% están Lima e Ica. El resto de Departamentos concentra el 18,7%.

222

7.2.5. Puntal Según resultados del censo, 9 677 (60,3%) de embarcaciones pesqueras artesanales tienen una longitud de puntal en el rango de 1 a menos de 2 metros, 4 659 (29,0%) embarcaciones tienen una longitud de puntal menor a 1 metro, 626 (3,9%) tienen una rango de 2 a 3 metros y 1 (0,0%) embarcación tiene una longitud de puntal de más de 3 metros.

Del total de embarcaciones que tienen el puntal en el rango de 1 a menos de 2 metros de longitud, Piura es el departamento con el mayor número, alcanzando 4 174 (43,1%) embarcaciones. Luego le sigue Lambayeque con 949 (9,8%), Tumbes con 816 (8,4%), Arequipa con 783 (8,1%) y Ancash con 631 (6,5%), entre los más agrupados. Los 223

departamentos que tienen menor número de embarcaciones con este rango de eslora son Lima Provincias Sur y Tacna con 59 (0,6%) y 133 (1,4%) respectivamente.

7.2.6. Capacidad de Bodega Los resultado del censo en lo que respecta a la capacidad de bodega de las embarcaciones pesqueras artesanales, nos muestra que 3 432 (24,3%) embarcaciones tienen menos de 5 m3 de capacidad, 2 191 (15,5%) embarcaciones tienen una capacidad de bodega de 5 a menos de 10 m3 , mientras que 1 409 (10,0%) embarcaciones tienen de 15 a menos de 20 m3 de capacidad de bodega, 588 (4,2%) embarcaciones tienen más de 30 m3 de capacidad, 406 (2,9%) tienen de capacidad de bodega de 25 a menos de 30 m3 y 246 (1,7%) embarcaciones tienen de 20 a menos de 25 m3 de capacidad de bodega.

224

A nivel nacional, de las 3 432 embarcaciones pesqueras artesanales que tienen una capacidad de bodega menor a 5 m3, en Piura se concentran 965 (28,1%), en Ancash 471 (13,7%), en Arequipa 429 (12,5%), Tumbes 362 (10,5%) entre los de mayor porcentaje. Los Departamentos menos representativos son Tacna con 15 (0,4%) y Lima Provincias Sur con 10 (0,3%) de embarcaciones con capacidad de bodega menor a 5 m3.

7.2.7. Sistema de preservación Los resultados del censo muestran que de las 16 045 embarcaciones empadronadas, 5 541 (34,5%) utilizan la bodega insulada como sistema de preservación, 2 775 (17,3%) utilizan hielo a granel, 2 261 (14,1%) utilizan caja con hielo (caja isotérmica) y 450 (2,8%) utilizan otro tipo de sistema de preservación. Asimismo, existen 4 520 (28,2%) de embarcaciones pesqueras artesanales que no utilizan ningún sistema de preservación.

225

A nivel nacional, de las 5 541 embarcaciones pesqueras artesanales que utilizan la bodega insulada como sistema de preservación, 1 932 (34,9%) se concentran en Piura, 646 (11,7%) en Arequipa, 547 (9,9%) en Lambayeque, 462 (8,3%) en Ancash, 449 (8,1%) en Moquegua; mientras que con 6,6% y 6,3% están Lima e Ica. El resto de Departamentos concentra el 14,3%.

7.2.8. Sistema de Propulsión Los resultado muestras que de las 16 045 embarcaciones pesqueras artesanales empadronadas, 13 713 (85,5%) tienen motor como sistema de propulsión, 1 773 (11,1%) son a remo y solo 436 (2,7%) tienen vela como sistema de propulsión.

226

De las 13 713 embarcaciones pesqueras artesanales que tienen motor como sistema de propulsión, 5 127 (37,4%) se concentran en Piura, 1 368 (10,0%) en Ancash, 1 103 (8,0%) en Tumbes, 1 034 (7,5%) en Arequipa, 1 031 (7,5%) en Lambayeque; mientras que con 7,3% y 6,5% están Ica y Lima. El resto de Departamentos concentra el 15,8%.

Asimismo, de las 1 773 embarcaciones pesqueras artesanales que utilizan remo como sistema de propulsión, 462 (26,1%) se concentran en Lima Provincias Norte, 450 (25,4%) en Ancash, 201 (11,3%) en Lima, 161 (9,1%) en Lambayeque, 151 (8,5%) en La Libertad; mientras que con 6,6% y 3,6% están Piura y Arequipa. El resto de Departamentos concentra el 9,5%.

227

7.2.9. Ubicación del Motor Según resultados del censo, de las 13 713 embarcaciones pesqueras artesanales que tienen motor como sistema de propulsión, 5 265 (38,4%) embarcaciones tienen el motor fijo a proa, 3 183 (23,2%) tienen el motor fuera de borda, 2598 (18,9%) embarcaciones tienen el motor fijo a centro y 2 290 (16,7%) embarcaciones tienen el motor fijo a popa.

A nivel nacional, de las 5 265 embarcaciones pesqueras artesanales que tienen el motor fijo a proa, 3 179 (60,4%) se concentran en Piura, 696 (13,2%) en Lambayeque, 464 (8,8%) en Ancash, 208 (4,0%) en Tumbes; mientras que con 2,8% están Lima Provincias Norte y Callao. El resto de Departamentos concentra el 8,0%.

De las 3 183 embarcaciones artesanales que tienen el motor fuera de borda, la mayor proporción se concentra en el departamento de Piura con 709 (22,3%), en Ica y Arequipa 228

se ubican 634 y 619 embarcaciones que representan el 19,9% y 19,4%, respectivamente. Los departamentos menos representativos son Callao con 56 (1,8%), Lima Provincias Sur y Tumbes con 49 y 48 embarcaciones cada uno de ellos.

7.2.10.

Tipo y característica del motor

Al analizar los resultados de las 13 713 embarcaciones pesqueras artesanales que tienen motor como sistema de propulsión, 8 020 (58,5%) embarcaciones tienen motor marino y 5 398 (39,4%) embarcaciones tienen motor automotriz.

229

Asimismo, a nivel nacional, de las 8 020 embarcaciones pesqueras artesanales que tienen motor marino, 2 413 (30,1%) se concentran en Piura, 813 (10,1%) en Ica, 805 (10,0%) en Arequipa, 794 (9,9%) en Ancash, 710 (8,9%) en Lima, mientras que con 7,6% y 6,8% están Tumbes y Lambayeque. El resto de Departamentos concentra el 16,5%.

De las 5 398 embarcaciones pesqueras artesanales que tienen motor automotriz, 2.617 (48,5%) se concentran en Piura, 541 (10,0%) en Ancash, 471 (8,7%) en Tumbes, 395 (7,3%) en Lambayeque, 257 (4,8%) en Moquegua, mientras que con 4,0% y 3,7% están Arequipa y Lima Provincias Norte. El resto de Departamentos concentra el 13,0%.

230

7.3. EMBARCACIONES EN PESCA INDUSTRIAL A continuación se mostrara un cuadro, el cual mostrara el número de embarcaciones en la pesca industrial además de que tipo de pescan practican y el volumen de en m3 de sus bodegas.

231

232

En la siguiente tabla se muestra los puertos en donde desembarcan la carga.

7.4. PESQUERAS IMPORTANTES EN EL PERÚ A continuación se muestra diagramas en donde se comparara el número de embarcaciones, el sistema de refrigeración y la capacidad de bodegas en algunas pesqueras del país. 233

NUMERO DE EMBARCACIONES

TOTAL DE EMBARCACIONES PESQUERA N° EMABARCACIONES PESQUERA DIAMANTE 42 AUSTRAL GROUP 38 TASA 49 COPEINCA 28 HAYDUK 25 EXALMAR 59 CFG INVESMENT 28

SISTEMA DE REFRIGERACION RWS

N° PESQUERA EMABARCACIONES PESQUERA DIAMANTE 18 AUSTRAL GROUP 38 TASA 18 COPEINCA 20 HAYDUK 16 EXALMAR 6

234

CAPACIDAD DE BODEGAS

CAPACIDAD DE BODEGA PESQUERA PESQUERA DIAMANTE AUSTRAL GROUP TASA HAYDUK EXALMAR CFG INVESMENT

m3 15979.7 16000 20593 9683 7274 9000

235

7.5. SELECCIÓN DE LA EMBARCACIÓN PESQUERA

7.5.1. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

7.5.2. CALCULO DE POTENCIA 7.5.2.1. ESTIMACIÓN DE LA POTENCIA Se requiere seleccionar el sistema de propulsión de una embarcación pesquera con lo cual vamos a tener que seguir los siguientes requerimientos Desplazamiento: 968.73 Ton (2136049.65 Lb) Velocidad: 12.5 nudos Eslora (L): 40 m (131.234 pies) 𝑆𝐿 =

𝑉 √𝐿

Reemplazando:

236

𝑆𝐿 =

12.5 √131.234

= 1.091

Calculo de la potencia del motor BHP 𝑆𝐻𝑃 =

𝐿𝑏𝑠 10.665 ( 𝑆𝐿 )3

Donde: Lbs: Desplazamiento en libras SHP: Potencia en el eje en HP 𝑆𝐻𝑃 =

2136049.65 = 2286.667 𝐻𝑃 10.665 ( 1.091 )3 𝐵𝐻𝑃 =

𝑆𝐻𝑃 𝑛𝑚

La eficiencia del eje oscila entre 95 a 97%, para el cálculo se asume que es 95% entonces:

𝐵𝐻𝑃 =

7.5.2.2.

2286.667 = 2407.01 𝐻𝑃 0.95

MÉTODO DE J. MAU

𝑷𝑩 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟏𝟒 𝒙 𝑽𝟑 𝒙 𝑾𝑷𝑴𝟎.𝟓𝟓 V: Velocidad en nudos, en condiciones medias de servicio. PB: Potencia desarrollada por el motor propulsor en HP. Reemplazando datos: 𝑃𝐵 = 0.0114 𝑥 12.53 𝑥 968.730.55 𝑃𝐵 = 977.34 𝐻𝑃 Nota: esta fórmula es usada en cargueros de hasta 13000t, en nuestro caso el uso de esta es académico y no estima una potencia similar a las de las especificaciones técnicas como se observa en el resultado. 7.5.2.3.

𝑃𝐵 =

MÉTODO DE D.G.M. WATSON

0.889𝐷𝐼𝑆𝑊

2⁄ 3

𝐿𝑃𝑃 ∗ (40 − 61 + 400 ∗ (𝑘 − 1)2 − 12𝐶𝐵) ∗ 𝑉3 15000 − 1.81𝑁√𝐿𝑃𝑃

Siendo: K: Constante de la fórmula de Alexander 237

𝐶𝐵 = 𝐾 − 0.5 𝑉 / √3.28𝐿𝑃𝑃 V: Velocidad en nudos, en condición de pruebas a plena carga PB: Potencia desarrollada por el motor propulsor directamente acoplado en HP N: RPM del motor propulsor. Reemplazando datos Primero calculemos el CB: Asumimos una eslora entre perpendiculares de 40 m Asumimos un calado a máxima carga de 4 m 𝑉 √3.28𝐿𝑃𝑃

=

12.5 √3.28 ∗ 40

= 1.1

En el grafico siguiente se obtiene el valor de K

𝐶𝐵 = 1.03 − 0.5 ∗ 1.1 = 0.48 LPP = 40 m B = 10.3 m T=4m N = 900 V = 12.5 𝐷𝐼𝑆𝑊 = 1.025 ∗ 40 ∗ 10.3 ∗ 4 ∗ 0.48 = 810.816 𝑡 K = 1.03 (obtenidos del gráfico)

238

2⁄ 3

𝑃𝐵 =

0.889 ∗ 810.816

40 ∗ (40 − 61 + 400 ∗ (1.03 − 1)2 − 12 ∗ 0.48) 15000 − 1.81 ∗ 900√40

∗ 12.53

𝑃𝐵 = 1091.016 𝐻𝑃 En condiciones de carga. Nota: esta fórmula se ha deducido para cargueros, el uso de esa en este caso es académico pero por el resultado obtenido y comparado con el de las características técnicas se podría dar un voto de confianza a utilizarla. Por otro lado esta fórmula proporciona la potencia necesaria en condiciones de prueba a plena carga, con un grado de aproximación del orden del 10%.

7.5.2.4.

MÉTODO DE AMADEO GARCÍA

De una manera tradicional, la resistencia total al avance de un buque puede descomponerse de la siguiente forma: TTOTAL = RFRICCION + RRUGOSIDAD + RRESIDUAL Expresión que se puede adimensional izar, dividiendo todos sus términos por 0.5𝑥𝜌𝑥𝑆𝑥𝑉 2, siendo: ρ= Densidad de masa del agua de mar, Kg/m3. S= superficie mojada, m2. V= velocidad del buque, m/s. Con lo que se obtiene los coeficientes específicos de resistencia. CT = CF + CA + Cn La resistencia de fricción se calcula teóricamente mediante la placa plana de idéntica longitud a la máxima eslora sumergida o eslora de desplazamiento del buque y de igual superficie que la superficie mojada de aquel, que tiene como expresión para el coeficiente de resistencia de fricción: 𝐶𝐹 =

0.075

(log 𝑅𝑛 − 2)2

Siendo 𝑅𝑛 el número de Reynolds correspondiente a la eslora de desplazamiento 𝑅𝑛 =

𝑉 ∗ 𝐿0 𝑌

Donde: V = Velocidad del buque, m/s. Lo = Eslora de desplazamiento, m. ϒ = Viscosidad cinemática del agua a 15°C, m2/s. 239

El primer parámetro a estimar será entonces la “Lo”. Mediante regresión realizada con una muestra de 45 buques pesqueros y dado que en este caso la eslora de desplazamiento coincide con la eslora de la flotación, se ha obtenido: 𝐿𝑊𝐿 = 1.11 × ∇

1⁄ 3

+ 0.874 × 𝐿𝑃𝑃 − 2.56

Siendo ∇ el volumen de desplazamiento en m3. Por lo tanto para nuestro caso seria: ∇= 968.73⁄1.025 = 945.1 𝑚3 Por lo tanto nuestra Lo seria: 𝐿𝑊𝐿 = 1.11 × 945.1

1⁄ 3

+ 0.874 × 40 − 2.56

𝐿𝑊𝐿 = 43.293 𝑚 Pero como es una embarcación con bulbo 𝐿𝑜 = 𝐿𝑊𝐿 + 𝐿𝑏 𝐿𝑜 = 43.293 + 2.4 = 45.693 𝑚 Hallando el numero de Reynolds: 6.43 × 45.693 1.139 × 10−6 𝑅𝑛 = 2.5795 × 108

𝑅𝑛 =

Finalmente obtenemos el coeficiente de resistencia de fricción: 𝐶𝐹 = 0.075/(𝑙𝑜𝑔(2.5795 × 108 )– 2)2 𝐶𝐹 = 0.00182447 La resistencia debida a la rugosidad del buque real se estima mediante un coeficiente empírico CA, obtenido de comparar los resultados de los ensayos realizados con modelos a escala y el análisis de las correspondientes pruebas de mar. Cada laboratorio propondrá así un valor distinto de acuerdo con su propia experiencia, para nuestro caso en el canal de El Pardo: 𝐶𝐴 = [69 +

𝐶𝐴 = [69 +

200 × 𝐶𝑏 × 𝐵 1300 17 × 𝐵 𝐵 2 − 0.26 × 𝐿𝑃𝑃 + − 29.5 𝐿𝑜𝑔 𝐿𝑃𝑃 + −( ) ] 𝐿𝑃𝑃 𝐿𝑃𝑃 𝑇 𝑇 −5 × 10

200 × 0.5 × 10.3 1300 17 × 10.3 10.3 2 − 0.26 × 40 + − 29.5 𝐿𝑜𝑔 40 + −( ) ] × 10−5 40 40 4 4

𝐶𝐴 = 0.0010673 El análisis de los ensayo de remolque llevados a cabo con los 45 pesqueros contenidos en la muestra tomada de la base de datos, entre aquellos de eslora comprendidas entre 25 m. y 60 m., permite obtener, con buena aproximación residual RR y la resistencia total RT para el buque real, mediante la expresión: 𝑅𝑅 𝑅𝑇

= 1.24 × 𝐶𝑏 ×

𝐵 𝐿𝑃𝑃

+ 0.265 × 𝐹𝑛2 + 2.151 × 𝐹𝑛 − 0.298

Como se ve, depende de un factor representativo de la resistencia de forma y del número de Froude que gobierna la resistencia por formación de olas, habiéndose solo 240

considerado aquellas potencias de Fn, afectadas por un coeficiente de valor significativo. 𝑉

𝐹𝑛 =

1⁄ 2

(𝑔 × 𝐿𝑃𝑃 )

Para nuestra embarcación: 𝐹𝑛 =

6.43

(9.81 × 40)

1⁄ 2

𝐹𝑛 = 0.3246 Por lo tanto: 𝑅𝑅 𝑅𝑇

= 1.24 × 0.5 ×

10.3 40

+ 0.265 × 0.32462 + 2.151 × 0.3246 − 0.298 𝑅𝑅 𝑅𝑇

= 0.5877

Esta relación es para pesqueros sin bulbo, pero como nuestra embarcación es con bulbo. Obtendremos un porcentaje de desviación entre los valores estimados, en base a los resultados experimentales obtenidos en los ensayos: 𝑅𝑅 ) 𝑅𝑇 𝑆𝐵 %𝐷𝐸𝑆 = 100 × [ − 1] ⁄ 𝑅𝑅 ( ) 𝑅𝑇 𝐶𝐵 (

Se puede aproximar mediante la expresión del tipo: %𝐷𝐸𝑆 = 𝑎 ×

𝐿𝑃𝑃 +𝑏 𝐵

Donde a y b son funciones del número de Froude de la longitud del bulbo que es 2.4 m: (FnBb = 1.43) Para nuestro caso a = -17.04 y b =70.68 %𝐷𝐸𝑆 = −17.04 ×

40 + 70.68 10.3

%𝐷𝐸𝑆 = 4.5052 % Por lo tanto: 𝑅𝑅 ( ) 𝑅𝑅 𝑅𝑇 𝑆𝐵 ( ) = 𝑅𝑇 𝐶𝐵 1 + %𝐷𝐸𝑆 100 𝑅𝑅

(𝑅𝑇 )

𝐶𝐵

= 0.5623

El coeficiente de resistencia residual vendrá entonces dado por: 𝑅𝑅 𝐶𝑅 = 𝐶 𝑇 × 𝑅𝑇 Sustituyendo para calcular el coeficiente total seria: ( 𝐶 𝐹 + 𝐶𝐴 ) 𝐶𝑇 = 𝑅𝑅 1− 𝑅𝑇 241

Por lo tanto para nuestro caso sería: (0.00182447 + 0.0010673) 𝐶𝑇 = 1 − 0.5623 𝐶𝑇 = 0.0066067 La resistencia total de remolque será entonces: 𝑅𝑇 = 𝐶𝑇 × (0.5 × 𝜌 × 𝑆𝐶𝐴𝑃 × 𝑉2 ) Siendo: SCAP = superficie mojada con apéndices en m2. La superficie mojada de embarcaciones con bulbo puede aproximarse a : 𝑆𝐶𝐴𝑃 = 4.420 × ∇

2⁄ 3

+ 0.378 × 𝐿𝑃𝑃 × ∇

2 945.1 ⁄3

1⁄ 3

− 26.5 1

+ 0.378 × 40 × 945.1 ⁄3 − 26.5 𝑆𝐶𝐴𝑃 = 547.5518 𝑚2 Por lo tanto la resistencia total seria: 𝑅𝑇 = 𝐶𝑇 × (0.5 × 𝜌 × 𝑆𝐶𝐴𝑃 × 𝑉2 ) 𝑅𝑇 = 0.0066067 × (0.5 × 1025 × 547.5518 × 6.432 ) 𝑅𝑇 = 76652.3745 𝑁 La potencia de remolque seria: 𝑅𝑇 × 𝑉 𝐸𝐻𝑃 = 746 𝐸𝐻𝑃 = 660.7 𝐻𝑃 𝑆𝐶𝐴𝑃 = 4.420 ×

7.5.2.5.

MÉTODO DE ALMIRANTAZGO 2

𝑉 3𝐷3 EHP = 𝐶𝑎 DONDE: V: velocidad que se quiere obtener en nudos D: es el desplazamiento en toneladas Ca: coeficiente propio del buque (coeficiente de almirantazgo), esta constante se halla en unas tablas en función del dato

V/ L. 2

12.53 968.733 EHP = 230 EHP = 831 HP

242

7.6. DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE CARGA PROMEDIO

%𝐹. 𝐶 =

6𝑥90 + 2𝑥50 + 2𝑥60 + 8𝑥100 + 2𝑥20 𝑥100% = 80% 20

Según el libro “MANTENIMIENTO, PRUEBAS E INSTALACIÓN DE MOTORES MARINOS CATERPILLAR” pagina 79 las embarcaciones pesqueras de tipo cerco usaran un Potencia continua B (Servicio medio), el cual el funcionamiento a plena potencia está limitado al 80% del tiempo de operación. La utilización prevista sería un máximo de 4000 horas al año. Como la embarcación trabaja 20 horas al día y sabemos que la temporada de pesca en el Perú es de 8 meses tenderemos un aproximado de 4000 a 4500 horas de trabajo. Entonces elegimos un RATING B para el motor.

7.7. CALCULO DE LA POTENCIA DE FRENO 𝐸𝐻𝑃 = 𝐵𝐻𝑃 × 𝑛 𝑇

(formula del baquero)

Donde: 𝑛 𝑇 : Eficiencia total Pero también conocemos: 𝐷𝐻𝑃 = 𝐸𝐻𝑃/𝑛𝐷 ; Donde 𝑛𝐷 =

1−𝑡 ∗ 𝑛0 ∗ 𝑛𝑟 1−𝑤

𝑛𝐷 : Rendimiento cuasipropulsivo Estimación del CB de nuestro buque:

243

CB = 1.08 – 1.68Fn (volker Bertram, H, Schneekluth- ship design for efficiency and economy) 𝐹𝑛 =

𝑣 √𝑔𝐿

=

12.5 ∗ 0.5144 √9.81 ∗ 42.912

= 0.313

CB=1.08 – 1.68*0.313 = 0.57 𝑡: 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑤: 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑙𝑎 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑡 = 0.6𝑤 (𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑦𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑎 ℎ𝑒𝑙𝑖𝑐𝑒) 𝑡 = 0.141 𝑤 = 0.5 ∗ 𝐶𝑏 − 0.05 (𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑎𝑦𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑎 ℎ𝑒𝑙𝑖𝑐𝑒) 𝑤 = 0.235 𝑛𝐻 : 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑠𝑐𝑜 𝑛𝐻 =

1−𝑡 = 1.116 1−𝑤

𝑛𝑟 = 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑞𝑢𝑒𝑟𝑜𝑠 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑒 𝑠𝑒𝑟 𝑚𝑢𝑦 𝑝𝑟ó𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑎 𝑙𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 1.0 < 𝑛𝑟 < 1.1 … 𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 1 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 𝑛𝑟 = 1 Ahora definimos el rendimiento mecánico de la línea de ejes, incluyendo la caja reductora (𝑛𝑀 ): 𝑛𝑀 = 0.95

De lo cual notamos: 𝑛 𝑇 = 𝑛𝐷 × 𝑛𝑀

244

Para poder calcular la eficiencia total necesitamos conocer nD y esta depende de la eficiencia de la hélice. Se asumirá una eficiencia del 60% como dato de entrada.

no 0.6

nD 0.674

nT 0.640

BHP 1298.350

7.8. POSIBLES MOTORES Se procederá a elegir los posibles motores con los cuales trabajaría la embarcación.

MODELO POTENCIA RATING RPM EMISIONES

CAT CUMMINS 3512B KTA38 M12 1301 BHP 1300 BHP B HEAVY DUTY 1200 1800 IMO I IMO I

CAT 3512 1301 BHP B 1200 NC

245

7.8.1. LA SELECCIÓN DEL CONSIDERACIONES:

MOTOR

SE

TOMARA

ALGUNAS

El primer punto a tener en cuenta son las emisiones en el cuadro presentado donde aparecen los motores se vio que el motor CAT 3512 no cuenta con un control de emisiones, al contrario del motor CUMMINS y el CAT 3512B que este cuenta con un IMO I. esta podría ser la razón por la que se selecciona el motor CUMMINS o el CAT3512B. Pero en el momento de calcularle la potencia con el motor cummins nos sale una eficiencia de la hélice menor a 0.6 esto se debe a que posee mucha rpm. Por esa razón se selecciona el motor Caterpillar que cuenta con una rpm adecuada.

CALCULO DE EMISIONES En base estas normas, el estado peruano no me restringe con el cumplimiento de un norma específica, sino me menciona según la RESOLUCION DIRECTORAL Nº 0024-2010-DCG, publicada por la DICAPI; que las disposiciones que se adopten para prevenir la contaminación atmosférica ocasionada por los buques se encontrarán vinculadas a las estrategias y acciones que viene siguiendo el Gobierno Peruano para cumplir los compromisos asumidos en el marco de la reducción de los gases de efecto invernadero que establece el Protocolo de Kyoto de la Convención Marco de las Naciones Unidades sobre el Cambio Climático. Como sabemos el protocolo de Kioto, menciona que los países con mayor índice de emisiones de GEI, deben bajar un 5% en 4 años, pero que el PERU no se encuentra entre estos países, pero que sin embargo nuestro país se propone en la reducción de dichos gases, lo que los motores deben tener necesariamente cumplir con una norma de emisiones de gases de escape. Con todo esto la aceptación de la instalación de nuestro motor no se ve afectado, ya que presenta normas de emisiones que hacen que reducir la emisiones.

246

NORMA IMO-NIVEL I

Calculando para una rpm de 1200. De la fórmula: 45 ∗ 𝑛−0.2 = 45 ∗ 1200−0.2 = 10.89 𝑔/𝐾𝑤ℎ

7.9. DIMENSIONAMIENTO DE LA HELICE Relación área-disco propicia Utilizaremos la fórmula de Keller para hallar la relación área disco mínima con la cual deben contar nuestras hélices para evitar la cavitación. 𝐴𝐷 (1.3 + 0.3 × 𝑍) × 𝑇 = +𝐾 (𝑃0 − 𝑃𝑉 ) × 𝐷 2 𝐴0 Para la selección del número de palas se notó que muchos pesqueros trabajan con tres palas por tal motivo acá también se está tomando 3. Estimación del empuje 𝑅= 𝑇=

𝐸𝐻𝑃 831 = = 96.372 𝐾𝑁 𝑉 12.5 ∗ 0.5144

𝑅 96.372 = = 112.19 𝐾𝑁 = 11440.196 𝑘𝑔𝑓 1 − 𝑡 1 − 0.141

Calculando diferencia de presiones 𝑃0−𝑃𝑉=10100+1026ℎ (𝑘𝑔/𝑚2) A un calado de 4m medimos hasta donde se encuentra la hélice

247

Obtenemos h=3.33 Entonces 𝑃0−𝑃𝑉=10100+1026*3.33=13516.58 (𝑘𝑔/𝑚2) Estimando diámetro máximo Lo determinamos del plano de disposición general. Para determinar el diámetro máximo que permite nuestra embarcación, haremos uso de las recomendaciones brindadas por la FAO, en este caso nos guiaremos de la siguiente tabla, el cual nos muestra las distancias por porcentaje y luego de ello la respectiva imagen explicativa.

248

Se tiene 𝐷+0.04𝐷+0.17𝐷=3.279→𝐷𝑚á𝑥.=2709.9𝑚𝑚 𝐷𝑚á𝑥.=2700𝑚𝑚 Reemplazando nuestros valores 𝐾=0.2 (𝑃𝑎𝑟𝑎 1 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒𝑠)(𝐵𝑎𝑞𝑢𝑒𝑟𝑜) 𝐴𝐷 (1.3 + 0.3 × 3) × 11440.196 = + 0.2 = 0.455 (13516.58) × 2.72 𝐴0

249

AE/A0

Dmin

Dmax

Dreal

0.45

2.68

2.71 m

2.7

0.50

2.452 m 2.71 m

2.46

0.55

2.27 m

2.28

2.71 m

Generalmente, el mejor funcionamiento y eficiencia se obtendrán con relaciones de paso Cercanas a la curva de relación de paso promedio ( ver Fórmula 5-4a). Fórmula 5-4a Relación de Paso Promedio = 0,46 x nudos 0,26= 0.88 = 0.9 Grado de Avance: El grado de avance es una variable adimensional obtenida después de realizar las leyes de semejanza en los propulsores. 𝐽= n:

𝑉𝐴 𝑛×𝐷

Revoluciones por segundo del propulsor RMS

𝐷: Diámetro de la Hélice Diámetro máximo de la Hélice=328/1.21=2.71 m 𝑉𝐴 :

Velocidad de avance m/s

𝑉𝐴 = 𝑉(1 − 𝑤) = 4.98 Coeficiente de Empuje: 𝐾𝑇 =

𝑇 𝜌 × 𝑛2 × 𝐷 4

𝐾𝑞 =

𝑄 𝜌 × 𝑛2 × 𝐷 5

Coeficiente de Par:

7.9.1. CALCULANDO LA EFICIENCIA DE LA HELICE CAT 1350 BHP @1200 rpm rating B Seleccionando la caja marina tomada de la guía de productos TWIN DISC.

250

Los Rpm de la hélice seria: 1200/6.04 = 198.67 = 199. Calculo de los coeficientes de avance respecto a los diámetros y las relaciones de área:

RPM 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199

RPS 3.167 3.183 3.200 3.217 3.233 3.250 3.267 3.283 3.300 3.317

AE/Ao=0.45 D=2.7 J 0.583 0.580 0.577 0.574 0.571 0.568 0.565 0.562 0.559 0.556

AE/Ao=0.5 D=2.46 J 0.640 0.636 0.633 0.630 0.627 0.623 0.620 0.617 0.614 0.611

AE/Ao=0.55 D=2.28 J 0.690 0.687 0.683 0.679 0.676 0.673 0.669 0.666 0.662 0.659

Partimos con el valor de J = 0.659, debido a que con el máximo valor de coeficiente de avance se conseguirá una mayor eficiencia de la hélice. PRIMERA ITERACIÓN: Se ingresa el valor de J = 0.659 en la grafica

Aproximadamente una n0= 0.648, con esta nueva eficiencia se calcula un nuevo valor de BHP para el buque.

no 0.648

ND 0.723

nT 0.680

BHP 1222.317

Se selecciona un nuevo motor con una potencia próxima a la calculada: 251

Selección de la caja marina:

Los Rpm de la hélice seria: 1200/5.44 = 220.58 = 221. Calculo de los coeficientes de avance respecto a los diámetros y las relaciones de área:

RPM 219 220 221

RPS 3.650 3.667 3.683

AE/Ao=0.45 AE/Ao=0.5 AE/Ao=0.55 D=2.7 D=2.46 D=2.28 J J J 0.506 0.555 0.599 0.503 0.552 0.596 0.501 0.550 0.593

Partimos con el valor de J = 0.593, debido a que con el máximo valor de coeficiente de avance se conseguirá una mayor eficiencia de la hélice. SEGUNDA ITERACIÓN Se ingresa el valor de J = 0.593 en la grafica

252

Aproximadamente una n0= 0.616, con esta nueva eficiencia se calcula un nuevo valor de BHP para el buque.

no 0.616

ND 0.688

nT 0.646

BHP 1285.814

Si se sigue usando el catálogo de Caterpillar el motor seleccionado más próximo al valor encontrado sería el primer motor seleccionado. 3512B BHP 1350 @ 1200 rpm rating B

7.9.2. SELECCIÓN DE LA HÉLICE Z P D P/D AE/A0 Hélice

3 3 2.057 m 81'' 2.28 m 90'' 0.9 0.9 0.55 0.55 3x90''x81''x0.55

253

7.10.

CONCLUSIONES



se concluye al final del cálculo de la selección del motor se comprueba que el procedimiento seguido por el método de almirantazgo es el que más se acerca al valor que presenta las especificaciones técnicas de la embarcación, de esta manera se corrobora que el cálculo ha sido correctamente efectuado.



Se concluye que en estos últimos años no se lleva un control de las embarcaciones de pesca industrial debido a que no se encuentra un análisis estadístico sobre estas.



Se concluye que aunque la cantidad de embarcaciones artesanales supera exageradamente en número a las industriales las primeras no superan en materia de volumen pescado. Debido a que estas no cuentan con los volúmenes de bodegas q poseen las embarcaciones industriales y tampoco sus sistemas de conservación.



el motor necesario para esta embarcación debe tener como mínimo de 1285 HBP.



Las dimensiones de la hélice va a ser 3x90''x81''x0.55.



Se concluye que se tiene que reducir las rpm del motor para hacerlo se toma el mayor ratio del modelo de caja, que coincida con el motor seleccionado, el valor seleccionado es 5.44.



Se concluye el rendimiento de la hélice es no=0.616



El valor de NOx expulsado por el motor es 10.89g/kwh.

254

7.11.

RECOMENDACIONES



Como recomendación seria de mucha utilidad contar con los catálogos de las diferentes marcas de motores, con los cuales se tendría más opciones al momento de seleccionar el motor, de misma para la caja reductora.



Contar más tiempo para poder entender mejor los métodos utilizados en la estimación de la potencia ya que al momento de calcularla los resultados hallados no son muy similares y en algunos casos exageradamente diferentes, cabe mencionar que algunos de estos no son específicamente para buques pesqueros y la utilización de estos solo fue de forma académica.



Seria de mucha utilidad que las flotas de las pesquera que se dedican a la pesca industrial tengan sus embarcaciones empadronadas por el ministerio de producción para tener un acceso más rápido hacia ellos y ya no tener que buscarlos uno por uno además que también sería útil que les hagan un censo general como se les practico a las embarcaciones artesanales.



Como recomendación para tener un análisis más profundo en la estimación de potencia con algunos métodos como por ejemplo el método del holtrop el cual no se utilizó ya que no se contaba con datos suficientes una forma era suponiendo datos lo cual no hubiera sido muy preciso. En el caso de algunos métodos si se asumió algunos datos para poder calcular la potencia.



Recomiendo un motor Caterpillar rating B de 1200 rpm usando el catalogo se toma un motor 3512B BHP 1350 @ 1200 rpm rating B con sistema electrónico IMO I.



Se recomienda una caja GX 5600 para reducir en 221 rpm.



Se recomienda que un motor cumpla con las emisiones actualizadas ya que de este modo se conserva el medio ambiente.

255

7.12.

FUENTES DE INFORMACIÓN

BIBLIOGRAFÍA: 

Proyecto de un buque pesquero tomo II

PDFs: 

Marine Engine Selection Guide 2013



Analisis de resultados armador artesanal pdf



Curvas de Wageningen serie B



Gerard Royo Cuixeres- pdf



Volker Bertram, H. Schneekluth- ship desing for Efficiency and EconomyButterworth-Heinemann (1998).pdf



CAT Marine Engine Selection Guide .pdf



CUMMINS Marine Products Guide. Pdf



Marine high speed Propulsion engine. Pdf



Guia de Productos TWIN-DISC.Pdf



Introducción a la Resistencia y Propulsion.Pdf

PÁGINAS WEB: http://www.cfgperu.com/spanish.html http://www.exalmar.com.pe/index.php/es/operaciones/flota http://www.hayduk.com.pe/la-empresa/unidad-de-extraccion/ http://www.copeinca.com/operaciones/flota-pesquera.html http://www.tasa.com.pe/nuestra-empresa/unidades-de-negocio/pesca.html# http://semanaeconomica.com/escala-global/2014/04/08/austral-group-s-a-a-del-marperuano-para-el-mundo/ http://peru.com/actualidad/economia-y-finanzas/adex-estas-son-10-principalesexportadoras-pesqueras-peru-fotos-noticia-124390-479862 http://rankings.americaeconomia.com/las-500-mayores-empresas-de-peru2014/ranking-500/las-mayores-empresas-del-peru/pesca/ http://www.produce.gob.pe/images/stories/Repositorio/estadistica/anuario/anuarioestadistico-pesca-2014.pdf pg 132-133

256

8. T07-CÁLCULO DE DIÁMETRO DE LÍNEA DE EJE, SISTEMAS DE ARRANQUE, MANDO Y CONTROL

257

8.1. INTRODUCCIÓN

El presente trabajo hace referencia al cálculo de línea de hélice además de los sistemas de propulsión y sistema de mando para su realización me tomo algo de dos días. Como en anteriores trabajos procederé a contar que hice cada día. El primer día fue domingo, habiendo sacado el libro de instalación y mantenimiento de motores maricos Caterpillar de la biblioteca me puse a leer los capítulos que se habían pedido pero más hincapié le puse en la parte de cálculo de líneas de hélice y sistema de arranque y mando ya que eran los temas pedidos, una vez terminada esa parte procedí a calcular los diámetros de la embarcación que se pidió además de calcular el volumen del tanque neumático. El segundo día empecé con la realización del plano que se pido además de completar esta introducción, conclusiones, recomendaciones y fuentes de información y por ultimo dar el formato.

258

8.2. EMBARCACIÓN DE TRABAJO

8.2.1. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

259

8.2.2. MOTOR SELECCIONADO

8.2.3. FICHA TÉCNICA DEL MOTOR

260

8.2.4. CURVAS DE PERFORMANCE

261

8.2.5. PLAN DE MANTENIMIENTO

262

263

8.2.6. CAJA SELECCIONADA

8.2.7. HÉLICE CALCULADA Z P D P/D AE/A0 Hélice

3 3 2.057 m 81'' 2.28 m 90'' 0.9 0.9 0.55 0.55 3x90''x81''x0.55

264

8.3. CALCULO DE LA LÍNEA DE EJE DE HÉLICE 8.3.1. CALCULO DEL DIÁMETRO DE EJE Y DISTANCIA ENTRE COJINETES Cálculo basado en la página 181, 182, 183, 184 del libro “MANTENIMIENTO, PRUEBAS E INSTALACIÓN DE MOTORES MARINOS CATERPILLAR”.

MONOGRAMA PARA SELECCIONAR EL DIÁMETRO DEL EJE

265

MONOGRAMA PARA EL ESPACIADO DE LOS COJINETES DE APOYO

NOTA: SE UTILIZA COMO MATERIAL DE LA LIENA DE HELICE EL MONEL. Ubicación del primer cojinete del eje a popa de la reductora marina: Según la página 184 del libro Mantenimiento, Pruebas e Instalación de Motores Marinos Caterpillar, es preferible que este sea 15 veces el diámetro del eje, desde la salida de la caja reductora. Por lo que será: L=15x7.125 pulg=106.87 pulgadas= 2.715 metros

DATOS: Potencia HP Rpm de la Hélice HP por cada 100 rpm Diámetro básico del eje Eje intermedio Eje de cola Máximo espaciamiento entre cojinetes Espaciamiento del primer cojinete

1350 199 678.39 7.5 7.125 6.27 23.5

HP RPM HP inch Inch inch feet

106.87 2715

Inch mm 266

8.3.2. DEFLECCION O CAIDA DEL EJE Usare el primer método que está señalado en el libro Mantenimiento, Pruebas e Instalación de Motores Marinos Caterpillar en la página 206, este el método de caída estimada del eje.

Donde los valores son los siguientes Diámetro del eje de la hélice (D)= 7.125 pulg. Longitud del eje en voladizo (L)= 106.87 pulg. L/D= 15 y diámetro del eje hélice 7.125 pulgadas De acuerdo a los datos que tengo, y revisando sobre los posibles valores que pueden tener mi deflexión y que este se pequeño, entonces escogí la tabla donde 1.4
267

Interpolando tenemos que la deflexión es: 0.0725 pulgadas=0.0018415 m

8.4. SISTEMA DE ARRANQUE Para un motor Caterpillar 3512B puede ser un sistema de arranque neumático, el cual es más fiable y además el tiempo de arranque es la mitad del tiempo de arranque de un sistema de arranque eléctrico. MEDIDAS DE LA BOTELLA DE AIRE COMPRIMIDO Para el motor 3512B el flujo de aire al momento de arrancar el motor será:

PRESION DE BOTELLA

CAUDAL

793 Kpa

0.28

965 Kpa

0.32

1137Kpa

0.38

m3/s

La presión mínima de la botella será 345 Kpa, llegado a este valor se tendrá que recargar la botella. MEDIDA DE LA BOTELLA DE AIRE V1 =

Vs . T. Pa P1 − Pmin

𝑉1: Capacidad de la botella de aire comprimido. 𝑉𝑠 : Consumo de aire del motor de arranque. T: Tiempo total de arranque necesario. 𝑃𝑎 : Presión atmosférica. 𝑃1 : Presión de la botella de aire comprimido. 𝑃𝑚𝑖𝑛 : Presión mínima de la botella de aire comprimido.

268

V1 =

0.38 ∗ 17 ∗ 101 1137 − 345

V1 = 0.8238 𝑚3

8.5. SISTEMA DE MANDO Y CONTROL Como escogimos un motor de propulsión de sistema electrónico, por lo que según las especificaciones viene incorporado su sistema de control el cual es electrónico. Para lo cual usaremos un sistema de mando electrónico, con mando múltiple, ya que mi embarcación es pesquera, se necesita las operaciones como de amarre y de pesca, donde exige la atención del piloto para dicha operaciones. Para el control del motor: Se usara un sistema de control multi-estación (MSCS) proporciona el control motor y la transmisión para aplicaciones simples o dobles de motor con hasta ocho estaciones de control. La orden puede ser fácilmente transferido desde una estación a otra y el sistema de copia de seguridad totalmente redundante garantiza el funcionamiento del sistema de propulsión

269

8.6. CONCLUSIONES 

Por calculo se concluye (atraves del uso del libro de mantenimiento e instalacion de motores marinos caterpillar) que los diametros del eje de cola e intermedio son 6.27 in y 7.125 respectivamente.



El espacio entre cojites calculados es de 25.5 pies.



El valor calculado de la distancia de ubicación del primer cojinete repecto a la brida del la caja reductora es 106.87 in (2.715 m).



El valor calculado de la defleccion es de 0.0018415 m.



El volumen calculado del tanque neumatico es de 0.8238 m3.



Se concluye que se va usar un mando multiple por que es una embarcacion pesuqera para su una mayor maniobrabilidad.

270

8.7. RECOMENDACIONES 

Se recomienda usar un diámetro de eje intermedio mayor que el calculado el cual seria de 8 in de diametro.



Se recomienda utilizar el monel como material de la linea de helice.



Se recomienda solo colocar un cojinete el cual dista de la brida de la caja reductora el valor calculado ya que nuestra sala de máquinas esta localizada en popa de colocarle más se alargaría la línea de hélice y sobrepasaría la sala de máquinas.



Se recomienda utilizar un sistema de arranque por tanque neumatico ya que es de uso común en la industria peruana.



Se recomienda usar un mando multiple multi-station control system (mscs) tomado del catálogo de caterpillar.

271

8.8. FUENTES DE INFORMACIÓN 

MANTENIMIENTO, PRUEBAS E INSTALACIÓN DE MOTORES MARINOS CATERPILLAR



Guia-productos-TWIN-DISC.pdf



3512B_B_1014bkW_1360bhp_1600rpm.pdf



3512B Engine-Maintenance Intervals.pdf



Marine_Engine_Selection_Guide_2013.pdf

272

9. T08-SISTEMA DE ENFRIAMIENTO, ADMISION, ESCAPE Y COMBUSTIBLE

VENTEO,

273

9.1. INTRODUCCION El siguiente trabajo contiene el cálculo de diversos sistemas en la sala de máquinas ya sea de enfriamiento, combustible, etc. La realización de este fue gracias al libro de “mantenimiento, pruebas e instalación de motores Caterpillar” en el cual me sirvió de guía para realizar el cálculo de los sistemas, además de algunos trabajos anteriores para guiarme también de ellos. Bueno como en trabajos anteriores pasare a detallar como realice el trabajo: Este trabajo me tomo alrededor de 4 días pasare a contar lo que hice cada día como en trabajos anteriores: Primer día fue para investigar cómo hacer empecé desde temprano leyendo el libro de mantenimiento, pruebas e instalación de motores marinos Caterpillar además de revisar trabajos anteriores para entender lo que tenía que hacer. Ese día empecé con el sistema de enfriamiento pero no entendí me tarde casi todo el día en intentar entender. El segundo día me dije que no podía perder el tiempo empecé temprano con los cálculos además de dibujar las tuberías en el plano, avance hasta el medio día después fui a votar y regrese después para continuar es día termine con enfriamiento. El tercer día continúe con el sistema de ventilación pero la carga de los dos primeros días no me dejaron avanzar mucho así que avance algo del plano pero me quede dormido. El cuarto día si estaba decidido a terminar todo así que organice mí tiempo mejor encontrando horas de donde no había para terminar y así es ahora ultimo estoy terminando las conclusiones y recomendaciones además de dar el formato al trabajo.

274

9.2. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR SELECCIONADO 9.2.1. DATOS TÉCNICOS DEL MOTOR SELECCIONADO:

SEGÚN LAS ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL MOTOR Este presenta un sistema de refrigeración de intercambiador de calor, para nuestro caso nosotros usaremos un keel cooler como intercambiador de calor. Como consta el ficha técnica su la presión efectiva es de 282 psi, por lo que según el libro de Mantenimiento, Pruebas e instalación del motor se usara el intercambiador de calor tipo enfriador de quilla porque la presión señalada es alta.

DE LA FICHA TÉCNICA DEL MOTOR TOMAMOS LOS VALORES DE RECHAZO DE CALOR.

9.2.2. SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE El refrigerante a usar está compuesto por Etilenglicol-agua en gran parte, con otro porcentaje de antioxidantes y otros compuestos, pero para nuestro análisis solo tomaremos el agua y el etilenglicol para el cálculo.

Liquido Agua Etilenglicol

Densidad (Kg/m3) 996.58 1112.13

Calor Especifico (j/Kg.k) 4072.71 2408.62

Para mi análisis tomo una concentración de 50% cada uno. 𝐶𝑒𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 =

(𝐶𝑒𝐸𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛𝑔𝑙𝑖𝑐𝑜𝑙 ∗ 𝜌𝐸𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛𝑔𝑙𝑖𝑐𝑜𝑙 ) + (𝐶𝑒𝐻2𝑂 ∗ 𝜌𝐻2𝑂 ) 𝜌𝐸𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛𝑔𝑙𝑖𝑐𝑜𝑙 + 𝜌𝐻2𝑂

Calculando:

275

𝐶𝑒𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 =

(2408.62 ∗ 1112.13) + (4072.71 ∗ 996.58) 𝐵𝑇𝑈 = 0.8( ) 1112.13 + 996.58 𝑙𝑏. °𝐹

Para la densidad: 𝜌𝑀𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 =

(𝜌𝐸𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛𝑔𝑙𝑖𝑐𝑜𝑙 ∗ 50%) + (𝜌𝐻2𝑂 ∗ 50%) 100%

Calculando: 𝜌𝑀𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 =

(1112.13 ∗ 50%) + (996.58 ∗ 50%) 𝑙𝑏 = 8.8( ) 100% 𝑔𝑎𝑙

Para esta parte se necesita que el diferencial de temperatura máxima del refrigerante que pase por las camisas del motor sea de 15ºF (según el libro de mantenimiento de motores marinos Caterpillar, pág. 88). Se usará en este caso la siguiente formulación: ∆𝑇(°𝐹) =

1.1 ∗ 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 (𝐵𝑇𝑈/𝑚𝑖𝑛) 𝑙𝑏 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜(𝐺𝑃𝑀) ∗ 𝜌 ( ) ∗ 𝐶𝐸(𝐵𝑇𝑈 /(𝑙𝑏°𝐹) ) 𝑔𝑎𝑙

𝐵𝑇𝑈 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 = 20644( ) 𝑚𝑖𝑛 𝛥𝑇= 15(°𝐹) 1.1 ∗ 20644 = 15 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 ∗ 0.8 ∗ 8.8 𝑔𝑎𝑙 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 = 196( ) 𝑚𝑖𝑛

9.2.3. DEFINICIÓN DE LA TEMPERATURA EN LA ZONA DE TRABAJO Primero ubicamos el lugar de trabajo de nuestra embarcación la cual se encontrara en Chimbote, en el siguiente cuadro se muestra la temperatura máxima que tiene el mar en época de verano.

276

T=23°C (70°F)

9.2.4. CALCULO DEL ÁREA REQUERIDA PARA EL KEEL COOLER PARA LAS CAMISAS DEL MOTOR: Para el cálculo del área requerida para el keel cooler se usara el siguiente diagrama tomado del libro de mantenimiento, pruebas e instalación de motores Caterpillar.

El factor obtenido es: 0.043 m2/kw

277

Calculando el área requerida para las camisas: Acamisas = 1.1*363 kw * 0.043 m2/kw Acamisas = 17.17 m2

9.2.4.1.

DISEÑO DE LAS TUBERÍAS A INSTALAR:

Como recomendación del manual de instalación Caterpillar, la velocidad en las tuberías no debe sobre pasar 6 pies/s para evitar erosión según la pg. 88, para nuestro análisis se toma una velocidad del agua de aprox. 5 pies/s. Utilizando el diagrama de la página 135 del libro de Mantenimiento, prueba e instalación Caterpillar, calcularemos el diámetro a utilizar en las tuberías.

Usando la gráfica anterior obtenemos un diámetro de 4 pulgadas de diámetro exterior. Obteniendo así las dimensiones de la tubería seleccionada de la tabla estándar de hierro de la página 134 del libro:

278

𝐴𝑟𝑒𝑎 = 𝜋𝐷𝐿 17.17 𝑚2 = 𝜋(0.1016)𝐿 𝑳 = 𝟓𝟑. 𝟖 𝒎

Por lo tanto se dividirá en 5 tuberías de 10.75 m cada una para completar la longitud calculada. 9.2.4.2.

LONGITUD DE LAS TUBERIAS

ALA ENTRADA DEL ENFRIADOR DE QUILLA: L IN = 1.564 + 0.419 + 2.698 + 0.443 = 5.124 m ALA SALIDA DEL ENFRIADOR DE QUILLA: L OUT= 1.667 + 0.631 + 13.236 + 0.57 = 16.104 m LONGITUD TOTAL DE LAS TUBERIAS EN EL CIRCUITO: 21.228 m Por lo tanto el volumen de agua dentro de las tuberías es: 𝑉=

21.228 𝑚 = 132.675 𝐿 0.16 𝑚/𝐿

VOLUMEN ENCERRADO DENTRO DE LAS TUBERIAS DEL ENFRIADOR: Como la longitud calculada para el enfriador es: 53.8 m 279

𝑉=

9.2.4.3.

53.8 𝑚 = 336.25𝐿 0.16 𝑚/𝐿

CALCULO DEL TANQUE DE EXPANSIÓN AUXILIAR

Como se trata de un sistema de agua de las camisas con enfriador de quilla (keel cooler), con la ayuda de la tabla de datos volumétricos del sistema de refrigeración de la página 113 del libro de Mantenimiento, pruebas e instalación de Caterpillar, tenemos el siguiente cuadro seleccionado para nuestro motor marino.

Para el cálculo respectivo usaremos la hoja de cálculo del tanque de expansión de la página 119 del Manual de instalación Caterpillar.

280

Hoja de cálculo para determinar el volumen del tanque auxiliar de expansión, donde ello para el valor del volumen total de agua de camisas es: El volumen en las tuberías instaladas: 132.675 𝐿 El volumen dentro del enfriador de quilla: 336.25𝐿 Siendo el volumen total: 468.925 litros

Tanque auxiliar de expansión Modelo del motor

3512B-1350 BHP- 1200RPM

1. Volumen externo permisible(columna A)

182 litros

2. Volumen total de agua de camisas

468.925 litros

3. Línea 2 menos la línea 1 (litros)

286.925 litros

4. Volumen mínimo del tanque de expansión auxiliar a. Volumen del motor (columna B)

323 litros

b. Volumen de la línea 2

468.925 litros

c. suma del volumen línea a y b

791.925 litros

d. multiplicar la línea a por 0.06

19.38 litros

e. multiplicar la línea b por 0.04

18.757 litros

f. multiplicar la línea c por 0.01

7.919litros

g. todas líneas d, e y f

46.05 litros

281

Como tenemos como resultado 46.05 litros, pasaremos a dimensionar el tanque auxiliar de expansión con el cual las siguientes medidas son: Volumen del tanque Auxiliar = 0.046 m3 a = 0.3 m b = 0.4 m h = 0.4 m

9.2.5. CALCULO DE LA SUPERFICIE REQUERIDA DEL ENFRIADOR DE AFTERCOOLER Para el cálculo del área requerida para el keel cooler se usara el siguiente diagrama tomado del libro de mantenimiento, pruebas e instalación de motores Caterpillar.

282

El factor obtenido es: 0.44 m2/kw CALCULANDO EL ÁREA DEL AFTERCOOLER: Aaftercooler = 1.1*273 kw * 0.44 m2/kw Aaftercooler = 132.132 m2 9.2.5.1.

CALCULO DE LAS TUBERÍAS DEL KEEL COOLER PARA EL CIRCUITO DEL AFTERCOOLER.

Primero se calcula el caudal que pasara por las tuberías: ∆𝑇(°𝐹) =

1.1 ∗ 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 (𝐵𝑇𝑈/𝑚𝑖𝑛) 𝑙𝑏 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜(𝐺𝑃𝑀) ∗ 𝜌 ( ) ∗ 𝐶𝐸(𝐵𝑇𝑈 /(𝑙𝑏°𝐹) ) 𝑔𝑎𝑙

𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑓𝑡𝑒𝑟𝑐𝑜𝑜𝑙𝑒𝑟 = 1.1 ∗ 15525 = 17077.5 (

𝐵𝑇𝑈 ) 𝑚𝑖𝑛

𝛥𝑇 = 15(°𝐹) Reemplazando: 17077.5 = 15 𝐹𝐿𝑈𝐽𝑂 ∗ 0.8 ∗ 8.8

283

𝑔𝑎𝑙 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 = 𝟏𝟔𝟏. 𝟕 ( ) 𝑚𝑖𝑛 La velocidad del fluido debe estar comprendida entre 2pies/s y 8 pies/s para el cálculo se tomara 5.5 pies/s.

Con lo cual se obtendrá un valor del diámetro externo de la tubería de 3.5 pulgadas. 𝐴𝑟𝑒𝑎 = 𝜋𝐷𝐿 132.132 𝑚2 = 𝜋(0,0889)𝐿 𝑳 = 𝟒𝟕𝟑. 𝟏 𝒎 Por lo tanto se dividirá en 45 tuberías de 10.51 m cada una para completar la longitud calculada. 9.2.5.2.

LONGITUD DE LAS TUBERIAS

ALA ENTRADA DEL ENFRIADOR DE QUILLA: L IN = 0.111 + 1.994 + 4.12 + 0.4 = 6.625 m ALA SALIDA DEL ENFRIADOR DE QUILLA: L OUT= 0.494+1.994 + 13.648 + 0.396 = 16.532 m LONGITUD TOTAL DE LAS TUBERIAS EN EL CIRCUITO: 23.157 m Por lo tanto el volumen de agua dentro de las tuberías es: 𝑉=

23.157 𝑚 = 110.27 𝐿 0.21 𝑚/𝐿

VOLUMEN ENCERRADO DENTRO DE LAS TUBERIAS DEL ENFRIADOR: Como la longitud calculada para el enfriador es: 53.8 m 𝑉=

473.1 𝑚 = 2252.85𝐿 0.21 𝑚/𝐿

284

9.2.5.3.

CALCULO DEL TANQUE DE EXPANSIÓN AUXILIAR PARA EL AFTERCOOLER: El Tanque de expansión tendrá las siguientes medidas: Para el circuito del aftercooler cuando es independiente 1. Volumen total del agua externa del aftercooler 2. Multiplicar la línea 1 por 0.02 Volumen del tanque de expansión

2363.12 litros 47.26 litros 0.0472 m3

a = 0.4 m b = 0.4 m h = 0.3 m

9.2.6. HOJA DE CÁLCULO PARA ENFRIADOR DE QUILLA

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

DIMENSIONAMIENTO

DEL

hoja de calculo para dimensionamiento del enfriador de quilla circuito de agua camisas del motor calor cedido al gua de camisas 363(20644) KW(Btu/min) caudal de agua de camisas 12.36(196) L/s(gmp) clasificacion de la velocidad del barco 12.5 knots temperatura maxima previste del agua de mar 23 (73.4) C°(F°) superficie minima del enfriador requerida(por unidad) 0.43 m2/Kw superficie minima requerida 171.7 m2 circuito de agua del aftercooler calor cedido al circuito del aftercooler 273(15525) KW(Btu/min) caudal de agua de circuito del aftercooler 10.2(161.7) L/s(gmp) clasificacion de la velocidad del barco 12.5 knots temperatura maxima previste del agua de mar 23 (73.4) C°(F°) superficie minima del enfriador requerida(por unidad) 0.44 m2/Kw superficie minima requerida 132.132 m2

9.3. SISTEMA DE VENTILACIÓN/ ADMISION: 9.3.1. DATOS DEL MOTOR: Calor Cedido del Motor a la Atmosfera flujo de aire que ingresa al motor Temperatura del ambiente Temperatura de la sala de maquinas

6938 BTU/min 98.3 m3/min 25°C=78°F 34°C=93°F

285

9.3.2. FLUJO DE ENTRADA DEL AIRE: Según el manual de mantenimiento, pruebas e instalación Caterpillar, el flujo de aire por caballo de potencia que se debe optar es de 0.1 a 0.2 m3/min. Como mi motor es de 1350 hp, entonces tenemos los siguientes valores de flujo. 𝑄𝑒𝑛𝑡 = 0.2 ∗ 1350

𝑚3 𝑚3 = 16200 𝑚𝑖𝑛 ℎ

Se recomienda que el caudal de salida sea 1.2 veces el caudal de entrada 𝑄𝑠𝑎𝑙 = 1.2 ∗ 16200

𝑚3 𝑚3 = 19440 ℎ ℎ

9.3.3. SELECCIÓN DEL VENTILADOR Y EXTRACTOR: VENTILADOR MODELO HEP

Del catálogo de ventiladores y extractores sodeca obtendremos las dimensiones:

286

287

EXTRACTOR:

288

9.3.4. ADMISIÓN Un motor Diésel necesita aproximadamente, según el Manual de Mantenimiento, Pruebas e Instalación de Motores Marinos Caterpillar, 2.5 pies cúbicos/ min por HP. Flujo sería: 2.5 x 1350= 3375 pie3/min= 5734.16 m3/h Como el valor del caudal de aire proporcionado en la ficha técnica es 98.3 m3/min el cual es equivalente a 5898m3/h Como se nota el caudal estimado es menor que el obtenido por las curvas de performance. Por tal motivo escogeremos el mayor valor el cual es 5898 m3/h. Caterpillar dice que la velocidad del aire de combustión en los conductos no deberá sobrepasar 610 m/min (2000 pies/min). El área sería: 𝐴=

98.3𝑚3/𝑚𝑖𝑛 = 0.161𝑚2 610𝑚/𝑚𝑖𝑛 289

Con lo cual podemos calcular el diámetro: 𝐴=

𝜋 𝑥 𝐷2 4

𝐷 = 0.45 𝑚 ≈ 18′′ El flujo del ventilador de admisión será: 5898 m3/h. Con lo cual paso a seleccionar el ventilador para el sistema de admisión. SELECCIÓN DEL VENTILADOR:

290

DIMENSIONES DEL VENTILADOR:

9.4. SISTEMA DE ESCAPE: El diámetro de la tubería de escape depende de: 

Flujo de los gases de escape



Su peso específico.



La contrapresión del sistema

Longitud total de tuberías y accesorios disponibles. 291

Para el dimensionamiento del sistema de escape necesitamos tener los siguientes datos, en relación al motor seleccionado 3512B.

Calor de los gases de escape total calor cedido del motor a la atmosfera Contra presion de los gases de escape Temperatura de los gases de escape Flujo de los gases de escape

54766 Btu/min 6938 Btu/min 26.92 pulg de H2O 850°F (455°C) 7780 ft3/min

9.4.1. CALCULO DEL DIÁMETRO MÍNIMO DE LAS TUBERÍAS DE ESCAPE El cálculo del diámetro mínimo se va a realizar en base a la contrapresión máxima que se tiene en el sistema de ductos de escape. La formulación a usar es la siguiente (MANTENIEMIEENTO PRUEBAS E INSTALACION DE MORTORES MARINOS CATERPILLLAR pg. 172) 𝐷=[

𝐿. 𝑆. 𝑄 2 1/5 ] 187. 𝑝

Dónde: P = Es el límite de la contrapresión (en pulgadas de H2O). D = Es el diámetro interior del tubo (en pulgadas). Q = Es el caudal de los gases de escape (en pies cúbicos por minuto) L = Es la longitud del tubo (en pies). S = Es el peso específico de los gases de escape (en libras por pie cúbico). Para el peso específico de los gases de escape, tenemos la siguiente ecuación: 𝑆=

39.6 𝑙𝑏 [ ] 𝑇𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 (°𝐹) + 460 𝑝𝑖𝑒𝑠3

Como la temperatura de los gases de escape es de T = 850 °F, tenemos entonces: 𝑆=

39.6 𝑙𝑏 = 0.0302[ ] 850 + 460 𝑝𝑖𝑒𝑠3

Al tener ya listo (por el momento) el valor de S, procedemos a expresar el valor del diámetro mínimo de las tuberías en función de la longitud total de los ductos de escape, la contrapresión máxima para motores sobrealimentados es 26.92 pulgadas de agua, según el Manual de Mantenimiento, Pruebas e Instalación de Motores Marinos Caterpillar (pg. 174).

292

𝐿𝑥(0.0302)𝑥(7780)2 1/5 𝐷=[ ] = (363.12𝐿)1/5 187. (26.92) 𝐷 = 3.25𝐿1/5 La longitud de la tubería de escape la sacaremos del plano de la embarcación el cual es 9.5 m o 31.17 ft. 𝐷 = 6.466′′ Sin embargo este no es un valor comercial, por lo que se escogerá un 𝐷= 8". NOTA: Sin considerar la longitud equivalente de los accesorios. Fórmulas para la equivalencia En la distribución tenemos un codo largo y un codo estándar entonces:  Codo estándar (radio del codo igual al diámetro del tubo) 33 ∗ 𝐷 = 22′′ ≈ 559𝑚𝑚 12  Codo largo de radio superior a 1.5 veces el diámetro del tubo 𝐿=

𝐿=

20 ∗ 𝐷 = 13.33′′ ≈ 339𝑚𝑚 12

Luego, determinamos la nueva longitud equivalente del sistema de tuberías de escape: 𝐿𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣 (𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙) = 𝐿𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣 (𝑇𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠) + 𝐿𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣 (𝐶𝑜𝑑𝑜𝑠) = 10.4 𝑚 = 34.12 𝑓𝑡 Con este nuevo valor de longitud equivalente total, determinamos el nuevo diámetro nominal de las tuberías. 34.12𝑥(0.0302)𝑥(7780)2 1/5 𝐷=[ ] = 6.58′′ 187. (26.92) Notamos que concuerda con el valor calculado anteriormente entonces, sin embargo el diámetro comercial es: 𝐷 = 8′′ <> 203.2𝑚𝑚

9.4.2. SELECCIÓN DEL SILENCIADOR Como nuestro motor tiene una disposición en V y estamos considerando que tiene sola una salida podemos elegir la segunda o tercera opción, escogeremos la segunda opción.

293

Se seleccionara el silenciador de la marca STOPSON. Para el diseño del respiradero del cárter el manual de CATERPILLAR no recomienda hacerlo de un diámetro igual al diámetro por donde saldrán los gases del cárter instalado en el motor.

294

9.5. SISTEMA DE COMBUSTIBLE: Capacidad de tanque de combustible para el motor principal Se calculara el volumen del tanque de combustible diario. Para el motor principal.

Perido tiempo (horas ) Factor de carga (%) consumo (l/hr) volumen (l) Partida al Fondeadero 5 80 188.4 942 Busqueda del cardumen 1 50 117.75 117.75 Faena de pesca 4 60 141.3 565.2 Regreso al Muelle 7 100 235.5 1648.5 Descarga de Bodega 4 20 47.1 188.4 Total Horas 21 Volumen Total 3461.85

9.5.1. TANQUE PRINCIPAL Se le considera un 10% adicional 1.1 ∗ 3461.85 = 3808.035𝑙 ≈ 3.808𝑚3 Tomo como autonomía de la embarcación es 7 días, entonces la capacidad del tanque de combustible principal será: 7 ∗ 3.808 = 26.65 𝑚3

9.5.2. TANQUE DE CONSUMO DIARIO Los tanques de combustible diario son según el libro mantenimiento, pruebas e instalación de motores marinos Caterpillar si los tanques de combustible principales:  A más de 50 pies (15.25m) del motor.  Están situados por encima del motor.  Están a más de 12 pies (3.65m) por debajo del motor. En el cálculo de tanque principal se calculó el volumen que se necesitara en un faena e cual es: 3.808m3

9.5.3. CAPACIDAD DE TANQUE DE SEDIMENTACIÓN El tanque de sedimentación tendrá una capacidad igual a la quinta parte de tanque diario de combustible, en los planos consideramos dos tanques por ende la capacidad mínima requerida será: Tanque de sedimentación = 3.808 x 0.2 = 0.76m3

295

Las dimensiones serán 1.5 x 0.9 x 0.56 m el cual genera una capacidad de tanque de sedimentación igual a 0.756m3.

9.6. CONCLUSIONES 

Se concluye que las tuberías que se instalan para el sistema de enfriamiento de camisas son de diámetro de 4 pulg. de diámetro exterior.



Se concluye que el área que se necesita para enfriar las camisas del motor según los cálculos es 17.17 m2 y con el diámetro seleccionado se calcula que la longitud que se necesita es de 53.8m.



Se concluye que las tuberías que se instalan para el sistema de enfriamiento de aftercooler es de 3.5 pul de diámetro exterior.



Se concluye atreves de cálculos que el área que se necesita para enfriar el sistema del aftercooler es de 132.132 y como para dimensionar las tuberías que van por el keelcooler tiene el mismo diámetro el cual es 3.5 pulg se obtiene una longitud de 473.1m.



Se concluye que para nuestro motor el caudal de entrada es de 16200 m3/h.



Se concluye que atreves de cálculos que el caudal de salida del motor es de 19440 m3/h.



Se concluye que el flujo para la admisión de aire es de 5734.16 m3/h y con un diámetro de 0.45m.



Se concluye que el diámetro de la tubería de escape es de 6.58 pulg.



Se concluye que el volumen del tanque principal es de 26.65m3.



Se concluye que el tanque de consumo diario es de 3.808 m3.



Se concluye que el volumen del tanque de sedimentación es de 0.76 m3

296

9.7. RECOMENDACIONES 

Se recomienda tener cuidado al momento de realizar los cálculos ya que todo es procedimiento y el cálculo equivocado de un resultado puede varias los resultados finales.



Se recomienda que la concentración del refrigerante sea de 50% esto por recomendación del Marine Analyst Service Handbook.



Se recomienda que las dimensiones del tanque auxiliar para el sistema de camisas sea de 0.3x0.4x0.4m.



Se recomienda que las dimensiones del tanque auxiliar para el sistema de aftercooler es de 0.4x0.4x0.3m.



Para el ventilador en el sistema de ventilación se recomienda utilizar un ventilador SODECA modelo HEP-63-4T/L.



Para el extractor en el sistema de ventilación se recomienda usar un ventilador SODECA modelo HCT/MAR 63-4T-3.



Se recomienda que para el sistema de admisión se toma un diámetro de 18’’.



Se recomienda el ventilador de la marca SODECA modelo HEP-50-6T/H para el sistema de admisión.



Se recomienda que el diámetro de la tubería de escape sea de 8’’.



Se recomienda que las dimensiones para el tanque de sedimentación será de 1.5x0.9x0.56m.



Se recomienda para tener un mejor entendimiento de los sistema se estudie el libro de mantenimiento, pruebas e instalación de motores marinos Caterpillar o tras bibliografías en donde expliquen detalladamente como calcular los sistemas.

297

9.8. FUENTES DE INFORMACION 

Fuentes bibliográficas:

Mantenimiento, Pruebas e Instalación de Motores Caterpillar. Alcedan Leon, Luis Eduardo 

PDF

Catalogo SODECA.pdf. Iac. Stopson Pdf. Marine Analyst Service Handbook. Pdf. Technical data sheet. pdf

298

LABORATORIOS

299

10. INTRODUCCION

El siguiente trabajo es la recopilación de los laboratorios hechos a lo largo del curso de motores diésel marinos los cuales son cuatro, estos fueron de mucha utilidad para poder complementar los conocimientos teóricos obtenidos en el curso. La realización de los tres primeros fueron gracias a la ayuda del ingeniero Lira que gustosamente no ayudo con el tema de los laboratorios sin entrar en mucho detalle y volviendo al tema de las experiencias que se desempeñaron, cabe mencionar que estos agrandaron mi conocimiento sobre los motores ya que atreves de los experimentos me motivaba para poder seguir investigando sobre los trabajos pedidos, para terminar y no hacer la introducción muy larga, cabe mencionar que el cuarto laboratorio viene hacer el laboratorio más orientado al curso ya que en este se observa gran parte del propósito del curso hablando de los sistemas del motor principal , hélice, línea de hélice, etc. Sin más que decir los invito a revisar las experiencia que me tomo a mí a algunos compañeros realizar en el curso.

300

11. L01-RECONOCIMIENTO DE LAS PARTES DE UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

301

11.1.

INTRODUCCIÓN

Este trabajo de laboratorio tiene como objetivo consolidar y saldar cualquier duda sobre las piezas de un motor de combustión interna a través del desmontaje de uno para el reconocimiento de las piezas que lo conforman. Para la realización del trabajo se le solicito al Dc. Juan Lira Cacho poder realizar la experiencia en su horario de clase en el laboratorio de motores de la facultad de ingeniería mecánica. El día de la experiencia nos tocó analizar un motor Ford de los años 60 así que las características del motor no fueron capaces de encontrar para corroborar los resultados.

11.2.

DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

La experiencia se llevó acabo el día viernes 08 de abril de 2015, iniciándose a las 8:00 am y terminando a las 11:20 am. La experiencia comenzó con una breve explicación de lo que se iba hacer en el laboratorio paso seguido de eso los alumnos fuimos divididos en grupos para trabajar en los motores que dispone el laboratorio de motores. Al grupo en que pertenecí nos tocó un motor Ford de los años 60, la experiencia en sí no solo constaba de un reconocimiento de las piezas que conforman un motor de combustión interna, además de ellos también se tenía que reconocer las válvulas de escape y admisión, determinar el giro del motor, calcular el volumen muerto, diámetro del pistón y ensamble del motor. Cada parte fue hecha con ayuda del técnico del laboratorio el señor Darío el cual nos ayudó e indico como proseguir hasta el final del laboratorio.

302

11.3.

INFORMACIÓN TÉCNICA DEL MOTOR

En este trabajo se mostrara piezas de varios motores, ya que no nos permitieron desmontar por completo el motor asignado pero de alguna manera se logró el objetivo el cual era reconocer las piezas importantes del motor, la siguientes imágenes son fotos del motor en el que se trabajó. Motor a Gasolina Ford de 4 cilindros

11.4.

PRIMERA PARTE

11.4.1.

RECONOCIMIENTO DE LAS PIEZAS DEL MOTOR

TAPA DE CULATA Es aquella que protege al tren de válvulas además de los balancines y otros implementos

BLOQUE

303

El bloque es la estructura del motor situada entre el carter y la culata, en el bloque se localizan los cilindros además cuenta con agujeros para refrigerar y suministrar aceite.

CULATA Es el componente que cierra los cilindros por la parte superior. Este elemento contiene agujeros los cuales por ejemplo se usan para pasar las varillas de balancines además también tiene otros para las bujías y para las válvulas.

CIGÜEÑAL Es el eje acodado que se encarga de convertir el movimiento lineal alternativo del pistón en movimiento circular.

304

PISTÓN Es un tipo de embolo cilíndricos la cabeza de este puede ser plana o tener otro diseño en particular, se encarga de realizar un movimiento de vaivén vertical, deslizándose en el interior del cilindro, transmite la presión que actúa sobre el hacia las bielas. El pistón cuenta con agujeros para los anillos el más cercano a la cabeza del pistón es un anillo para un cierre hermético y el segundo es para la lubricación del pistón.

ANILLOS DE PISTÓN Diseñados para alojarse en las ranuras del pistón.

305

BIELA La biela es el que se encarga de trasmitir el movimiento vertical del pistón hacia la manivela del pistón.

ÁRBOL DE LEVAS Es el elemento para el exacto funcionamiento en la apertura y cierra de las válvulas. El árbol de levas lleva una leva para le válvula de escape y otra para la de admisión.

VALVULAS Se encargan de abrirse o cerrase de acuerdo a la operación que se esté haciendo, en nuestro caso estas están accionadas por un eje de balancines.

306

VARILLA DE BALANCÍN Son varillas metálicas de empuje que tienen como función principal articular el eje de levas con los balancines. La varilla sigue el movimiento alternativo del árbol de levas.

EJE DE BALANCINES En este eje se encontraban los balancines que abren o cierran las válvulas.

VOLANTE Es una rueda dentada se encuentra sujeto a un extremo del cigüeñal.

307

CARTER Se encuentra ubicado en la parte inferior del bloque, cierra el motor y sirve como depósito de aceite.

RESORTES Encargado de regresar a las válvulas a su posición de cerrado.

MÚLTIPLE O COLECTOR DE ADMISIÓN Se encarga de alimentar de aire las cámaras de combustión, su aspecto es más ligero a comparación del múltiple de escape.

308

MÚLTIPLE O COLECTOR DE ESCAPE Se encarga de los gases de emisión su aspecto es mucho más robusto.

BUJÍA Se encarga de generar la chispa dentro de la cámara de combustión.

JUNTA DE CULATA O EMPAQUETADURA Esta pieza garantiza un perfecto acoplamiento entre la culata y el bloque del motor, en nuestro caso se encontraba soldado a la culata.

309

11.5.

SEGUNDA PARTE

11.5.1. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL VOLUMEN MUERTO Una vez quitada la tapa de culata se ubicara el punto de traslape en una de los cilindros, en el experimento se utilizó el primer cilindro comenzando desde la izquierda, en el proceso de colocarlo en traslapo se obtiene el giro del motor en nuestro caso salió de sentido derecho. Una vez obtenido el punto de traslape se procede a sacar la culata y dejar los cilindros al descubierto para medir su diámetro y calcular el volumen en el primer cilindro que se trabajó. No antes de fijarlo y dejarlo derecho con ayuda de un nivel.

El proceso de medición de volumen se hace con aceite, se le echara con ayuda de una probeta hasta que llene completamente el espacio sobre la cabeza del pistón.

El volumen se calcula restando la diferencia de aceite que queda en la probeta con el volumen inicial de aceite que se colocó sobre ella. Se procede a calcular el volumen del cilindro que queda en la culata

310

El procedimiento es el mismo por diferencia de aceite se calcula el volumen dentro del ese espacio. Al final la suma de los dos volúmenes más el espacio por la empaquetadura vendrá a ser el volumen muerto.

11.5.2.

PROCEDIMIENTO PARA EL CÁLCULO DE LA CARRERA

Con ayuda del reloj se calcula la carrera utilizándolo sobre el embolo que estamos usando.

El cálculo consiste en girar el volante esto hará que el indicador del reloj el cual está pegado sobre la cabeza del pistón baje mediante este bajando. El reloj indica que la carrera ha terminado cuando sus agujas dejan de avanzar en un sentido y cambian de sentido. Cuando esto sucede se calcula esa profundidad con ayuda de un vernier.

11.5.3.

ENSAMBLAJE DEL MOTOR

Acabado los primero procedimientos se procede al ensamblar el motor colocando la culata en su sitio sobre el bloque se colocan las varillas de balancines y se coloca el eje balancines acabado esto se procede a calibrar las válvulas esto se hace un ayuda del GA esta parte fue hecha por el técnico asesorado por el Dc. Juan Lira Cacho.

311

11.6.

CONCLUSIONES



Se concluye que el correcto funcionamiento del motor no sería posible si es que cada pieza no está colocada correctamente en sus lugares además tampoco lo haría si es que las válvulas de admisión y escape no están calibradas.



Se concluye que se puede encontrar diseños de algunas piezas que son diferentes entre otras esto depende de la marca de cada motor. Por ese motivo no se recomienda cambiar piezas de manera arbitraria.



Se concluye que la relación de compresión de la mezcla de aire combustible en el volumen muerto se encuentra en la relación de 6-7 esto no concuerda con las compresión de esa mezcla en nuestro días pero hay que recordar que el motor es de los años 60 y habiendo consultado al Dc. Juan Lira Cacho el nos dijo que la compresión en esos años estaba en esos rangos.

312

11.7.

RECOMENDACIONES



Se recomendaría desmantelar cada motor del laboratorio para un mayor alcance en piezas de cada marca de motor.



Se recomienda un desmonte total del motor para conocer a profundidad todas las piezas que no se pudieron observar.



Se recomendaría utilizar motores no tan antiguos para conocer las últimas tecnologías con los que vienen equipados para generar mayor potencia.



Se recomienda las características del motor para poder corroborar los datos obtenidos en la experiencia.

313

12. L02- CALCULO DE FLUJO MASICO DE AIRE, COMBUSTIBLE Y POTENCIA DE UN GRUPO ELECTROGENO

314

12.1.

INTRODUCCIÓN

En el siguiente trabajo se mostrara el cálculo del flujo másico de aire, el fulo másico de combustible y el cálculo de la potencia de un grupo electrógeno. La experiencia se realizó en el laboratorio de motores con ayuda del ingeniero lira. El trabajo me tomo en realizarlo dos días: El primer día investigue como realizarlo leyendo la bibliografía entregada por el ingeniero lira el siguiente día recién empecé a realizar el trabajo El segundo día estaba decido a terminar el trabajo comencé a las 2:00pm y termine aproximadamente a las 5:00pm.

315

12.2.

MOTOR DE ESTUDIO

12.2.1. 12.2.2.

MOTOR LISTER ESPECIFICACIONES:

316

12.3.

DISPOSITIVOS UTILIZADOS:

Medidor de RPMs

317

Cronometro

Medidor de presión de aire

Medidor de opacidad y temperatura de los gases de escape

318

Voltímetro

Amperímetro

12.4.

PROCEDIMIENTO

Primero se procede a tomar medidas a los parámetros: Lectura del medidor U, Diámetro de tobera, área del medidor, Tiempo de consumo de combustible, Volumen de combustible, Voltaje, Corriente, revoluciones por minuto, opacidad.

319

12.4.1.

MEDICIÓN DE TIEMPO Y ΔS

En esta figura se mide el tiempo en que el combustible baja 600 ml para todas las condiciones.

Y también se mide la presión para cada condición de carga

320

12.4.2.

MEDICIÓN DE LAS RPM DEL MOTOR

Con ayuda del medidor de RPMs se obtiene las RPMs del motor, este valor se medirá para condición de carga.

12.4.3.

ANÁLISIS DE HUMOS DE ESCAPE.

Se colocaba una sonda para pedir los gases de escape

La sonda anterior estaba conectada al opacímetro.

321

Al final el medidor de opacidad y temperatura media los valores opacidad y temperatura de gases de escape.

12.4.4.

MEDICIÓN DE LA PRESIÓN DE ADMISIÓN

12.4.5.

MEDICIÓN DEL VOLTAJE Y CORRIENTE

322

MEDICIÓN DEL VOLTAJE PARA CARGA

MEDICIÓN DEL AMPERAJE PARA CADA CARGA

12.4.6.

VARIACIÓN DE LAS RPMS DEL MOTOR

323

12.5.

TOMA DE DATOS

12.5.1.

VARIANDO LA CARGA

12.5.2.

VARIANDO LAS RPM

324

12.6.

CÁLCULOS

Procederemos a calcular el flujo másico, flujo de combustible, potencia suministrada, según las condiciones consideradas. Nro Focos 10 15 20 25 30 40 50 60

RPM 1774 1765 1763 1754 1747 1739 1729 1712

Nro Focos

RPM

V

30 30 30 30 30 30 30

1815 1700 1634 1520 1417 1309 1212

222.81 203.92 191.53 171.22 149.45 123.31 105.83

V 217.09 215.22 214.19 212.4 210.3 210.11 208.2 204.73

t 30.63 28.2 27.78 24.02 22.2 18.14 15.49 11.88

DS 9 8.9 8.9 8.8 8.6 8.5 8.2 7.6

Po (mmHg) 743.7 743.7 743.6 743.5 743.5 743.2 743.5 743.2

To (°C) 28.3 28.4 28.2 28.3 28.3 28.7 28.7 28.2

K^-1 1.2 1.25 1.24 1.29 1.24 1.37 2.72 5.9

f (Hz) 59.17 58.97 58.79 58.5 58.19 58.87 57.84 56.78

Paceite (psi) 56 57 57 58 57 57 57 56

Tsal (°C) 70 70 72 73 73 74 75 76

A

t

DS

Po (mmHg)

To (°C)

K^-1

f (Hz)

Paceite (psi)

Tsal (°C)

12.9 12.5 12 11.5 10.7 9.5 8.7

20.36 23.27 26.04 29.42 33.76 40.37 46.51

9 8 7.5 6.6 5.6 5 4.6

742.5 742.5 742.5 742.4 742.5 742.4 742.11

30.4 29.4 29.1 31.1 30.1 31.2 29.9

1.43 1.06 0.96 0.65 0.42 0.33 0.31

60.41 56.63 54.56 50.61 47.23 43.65 41.21

58 57 56 55 53 50 49

71 73 75 76 76 77 78

A 4.1 6.3 8.5 10.3 12.9 17.1 21.2 25.1

Expresiones empleadas Flujo masico 𝑘𝑔 𝐺𝑎 = 0.93𝐴 ∙ √2𝑔 ∙ ∆𝑆 ∙ 𝜌𝑜 ∙ 𝜌ℎ20 ∙ 3600; ( ) ℎ 𝐴 = 2.83528 ∙ 10−4 𝑚2 Flujo de combustible 𝐺𝑐 = 3.6 ∙

∆𝑉 ∙𝜌 ∆𝑡 𝑐

∆𝑉 = 600𝑚𝑙 𝜌𝑐 = 0.81𝑘𝑔/𝐿 Potencia eléctrica 𝑁𝑒 =

𝑉∙𝐼 1000

325

12.7.

RESUMEN DE CÁLCULOS

12.7.1.

CARGA VARIABLE

Nro Focos

RPM

10 15 20 25 30 40 50 60

1774 1765 1763 1754 1747 1739 1729 1712

12.7.2.

Flujo de aire 43.70 43.45 43.45 43.21 42.71 42.47 41.71 40.15

Flujo combustibl 57.12 62.04 62.98 72.84 78.81 96.45 112.95 147.27

gal/h 18.63 20.23 20.54 23.76 25.70 31.46 36.84 48.03

Potencia (Kw) 0.89 1.36 1.82 2.19 2.71 3.59 4.41 5.14

VARIANDO LAS RPMS

Nro Focos

RPM

30 30 30 30 30 30 30

1815 1700 1634 1520 1417 1309 1212

Flujo de aire 43.70 41.20 39.89 37.42 34.47 32.57 31.24

Flujo combusbitl 85.93 75.19 67.19 59.47 51.82 43.34 37.62

Gal / h 28.03 24.52 21.91 19.40 16.90 14.13 12.27

Potencia (Kw) 2.87 2.55 2.30 1.97 1.60 1.17 0.92

326

12.8.

GRAFICAS

12.8.1.

CARGA VARIABLE

CURVA DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE, FLUJO DE AIRE Y CANTIDAD DE FOCOS VS RPMS

POTENCIA KW VS RPM DEL MOTOR

327

12.8.2.

VARIANDO LAS RPMS

GRAFICA DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE, FLUJO DE AIRE VS RPMS

POTENCIA KW VS RPMS

328

12.9.



CONCLUSIONES

En la gráfica de consumo de combustible se ve que el consumo de combustible sufre incrementos según aumenta la cantidad de focos encendidos.



En la gráfica de potencia KW vs RPMs se observa que la potencia varia proporcionalmente al número de revoluciones cuando se tiene una carga constante.



En la gráfica de consumo de combustible con variación de RPMs se nota que a mayores revoluciones el consumo de combustible y el flujo de aire aumentan. De esta manera mantienen sus relaciones estequiometrias.



Se observa que a bajas revoluciones se generan bajas frecuencias, por tal motivo no son adecuadas para alimentar dispositivos electrónicos o eléctricos, ya que la frecuencia cae como máximo 19 HZ por debajo de 60HZ que es la frecuencia de trabajo.

329

12.10.

RECOMENDACIONES



Llevar con control adecuado al momento de tomar los datos.



Tener el equipo de protección adecuado cuando el motor está en

funcionamiento 

Contar con dispositivo en buen estado para garantizar las mediciones.

330

12.11.



FUENTES DE INFORMACIÓN

Guía de laboratorio motores diésel, tercer laboratorio.

331

13. L03-PRUEBA DE BOMBA DE INYECCION

332

13.1.

INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo se desarrolló el día 21 con ayuda del ingeniero Lira, quien a mí y a un grupo de amigos nos permitió realizar la experiencia en el laboratorio de motores de combustión interna de la facultad, la experiencia comenzó a las 8 am. Con un explicación de parte del ingeniero mostrando algunas piezas que pertenecían a una bomba lineal, después se procedió a hacer una simulación de como esta funciona con una maquita que pertenece al laboratorio, por ultimo nos explico acerca de la bomba rotativa, después de las explicaciones habladas con ayuda del técnico procedió al despiece de una bomba de inyección rotativa para conocer cómo operan cada pieza dentro de ella, el final del laboratorio fue en el banco de prueba en el cual se analizó una bomba rotativa.

333

13.2.

OBJETIVOS

 Dar a conocer la metodología experimental para determinar las características de variación del suministro de combustible cíclico de combustible en función del régimen de velocidad de la bomba de inyección.  Conocer como es el funcionamiento de la bomba de inyección.

13.3.

BOMBA DE INYECCIÓN ROTATIVA

13.3.1. ESPECIFICACIONES DE LA BOMBA DE INYECCIÓN Y EL BANCO DE PRUEBA

1. Bomba de alimentación de aletas. Aspirar combustible y llevarlo al interior de la bomba. 2. Bomba de alta presión con distribuidor. Crea la presión de inyección, transportar y distribuir el combustible. 3. Regulador mecánico de velocidad. Regular el régimen, variar el caudal de alimentación mediante el dispositivo regulador en el margen de regulación. 4. Válvula electromagnética de parada. Cortar la alimentación de combustible. 5. Variador de avance. Corregir el comienzo de alimentación.

334

PLACA DE LA BOMBA UTILIZADA EN EL LABORATORIO:

Bomba de inyección

Rotativa VE

Salidas de bomba

4 salidas de alimentación de combustible

velocidad

2300 rpm

Diámetro de su embolo

10 mm

EL BANCO DE PRUEBA DE LA BOMBA DE INYECCIÓN:

335

13.4. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DEL BANCO DE PRUEBA DE LA BOMBA DE INYECCIÓN MANDO PARA VACIAR DE COMBUSTIBLE DE LAS BURETAS

Tacómetro y cronometro

13.5.  



PROCEDIMIENTO PARA LA TOMA DE DATOS:

Se empezara con el encendido presionando el botón de arranque, enseguida se encenderá en tacómetro y luego el técnico procederá regulando las velocidades. El desarrollo de la prueba se desarrollara a máximo suministro, con el acelerador al máximo, una vez esto, cuando se llegue a la velocidad requerida se presiona el botón para el inicio de la inyección de combustible a las buretas. Acabada la inyección se procede a esperar unos momentos hasta que las burbujas del combustible desaparezcan para tomar las medidas de los volúmenes además de registrar el tiempo en que se dio, acabado esto se vacía el combustible y se colocan las buretas en posición inicial para la siguiente toma.

336

DATOS DEL LABORATORIO:

13.6.

CÁLCULOS Y RESULTADOS: RPM 400 700 1000 1300 1600 1900 2100 220 2300

v1 (ml) 11.2 7 4.8 4 4.3 4.1 3.6 2.3 2

v2 (ml) 10.8 6.4 4.4 3.7 3.7 3.5 2.8 1.7 1.4

v3 (ml) 10.8 6.4 4.4 3.4 3.8 3.5 2.9 1.6 1.4

v4 (ml) 11.6 7 4.9 4 4.1 3.8 3.4 2.1 1.8

vprom (ml) 11.1 6.7 4.625 3.775 3.975 3.725 3.175 1.925 1.65

t (s) 30 17.1 11.9 9.2 7.5 6.3 5.8 5.5 5.2

Para los cálculos se utilizara las siguientes formulas: Consumo de combustible (GC): 𝐺𝑐 =

3.6𝑥𝑉𝑡𝑥𝑝𝑐 𝑡

𝐾𝑔 ( ) ℎ

Donde: Vt: volumen total, que es la suma de los volúmenes obtenidos en las buretas cm3. ρc: densidad del combustible: 850 Kg/m3. 337

t: tiempo en segundos. Suministro de combustible cíclico (v ciclo): 𝑉𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 =

𝐺𝑐𝑥 𝑇 120𝑥𝑛𝑥𝑖𝑥𝑝𝑐

𝑚3 ( ) 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜

Gc: consumo de combustible en Kg/h T: tiempos del motor que es 4. n: RPM del motor que es el doble de las RPM de la bomba de inyección. i: número de cilindros que es 4. ρc: densidad del combustible: 850 Kg/m3. Se obtienen los siguientes resultados: RPM 400 700 1000 1300 1600 1900 2100 220 2300

v1 (ml) 11.2 7 4.8 4 4.3 4.1 3.6 2.3 2

v2 (ml) 10.8 6.4 4.4 3.7 3.7 3.5 2.8 1.7 1.4

v3 (ml) 10.8 6.4 4.4 3.4 3.8 3.5 2.9 1.6 1.4

v4 (ml) 11.6 7 4.9 4 4.1 3.8 3.4 2.1 1.8

vprom (ml) 11.1 6.7 4.625 3.775 3.975 3.725 3.175 1.925 1.65

t (s) 30 17.1 11.9 9.2 7.5 6.3 5.8 5.5 5.2

Gc (kg/h) 4.53 4.80 4.76 5.02 6.49 7.24 6.70 4.28 3.88

V ciclo (m3/ciclo) 0.000000111 6.71679E-08 4.66387E-08 3.78763E-08 3.975E-08 3.73434E-08 3.12808E-08 1.90909E-07 1.65552E-08

DE LOS SIGUIENTES RESULTADOS SE CONSTRUYE LA SIGUIENTE CURVA:

suministro de combustible vs RPM de la bomba de inyeccion

V ciclo (ml/ciclo)

250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0.000 0

500

1000

1500

2000

2500

Rpm

338

13.7.



CONCLUSIONES

Se concluye que para bajas velocidades de régimen de la bomba de inyección rotativa se inyecta más combustible.



Se concluye que para que la bomba de inyección funcione correctamente se tiene que tener presente los valores de la temperatura del combustible, el filtro para no malograr la bomba y la presión de entrada y salida.

339

13.8.

RECOMENDACIONES

 Se recomienda realizar las medidas con la mayor precisión, para obtener buenos resultados de los cálculos realizados, ya que en este caso de la prueba se midió el volumen del combustible inyectado a través de la visión, mientras que las otras medidas fueron a través de in display electrónico.  Se recomienda tener la concepción adecuado sobre el funcionamiento de la bomba de inyección para poder comprender con facilidad, que es lo que estamos haciendo durante la prueba de la bomba de inyección.  Se recomienda llevar la secuencia del procedimiento para poder realizar un buen desarrollo del laboratorio.  Se recomienda tener un guía presente en la experiencia del laboratorio para así no hacer procedimientos inadecuados, por lo que debemos consultarle antes de hacerlo.

340

13.9.

FUENTES DE INFORMACIÓN



Guía de laboratorio de motores de combustión interna.

341

14. L04-INSPECCION DE PESQUERA, TASA 51

UNA

EMBARCACION

342

14.1.

INTRODUCCION

El siguiente trabajo fue realizado el día miércoles 8 de junio, el centro de estudiantes de ingeniería naval gestiono una visita técnica hacia TASA, con esa ayuda otorgada fuimos a realizar la inspección a la embarcación TASA 51 como guía el Ing. Roggero, la primera parte de la visita consta con la llegada al astillero a las 8:00 am luego de una breve charla sobre seguridad tomamos una lancha para ser trasladados a la embarcación, una vez en la embarcación nos el Ing. Roggero nos dio un breve tour hacia la cabina de control en donde nos mostró el sistema de mando y control además de los radares que había ahí. En la segunda parte de la visita nos dirigimos hacia sala de máquinas en donde nos esperaba el maquinista para explicarnos brevemente sobre los sistemas, en simultaneo mientras explicaba el grupo del curso empezó a tomar medidas de los diámetros de algunas tuberías y tomar fotos luego de aproximadamente 2 horas salimos de la sala de máquinas y nos dirigimos de nuevo hacia puerto.

343

14.2.

EMBARCACIÓN DE INSPECCIÓN

14.2.1.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

Eslora

51.5 m

Manga

10.6 m

Puntal

5.05 m

Capacidad de bodegas

600 m3

Capacidad de combustible

33 000 US Gal

Capacidad de agua dulce

2500 US Gal

Capacidad de aceite hidráulico de pesca 1

1900 US Gal

Capacidad de aceite hidráulico de pesca 2

800 US Gal

Capacidad de aceite de lubricación

830 US Gal

Tripulación

24 tripulantes

Motor Principal

CAT 3606 2320BHP @ 900 rpm

Grupos Electrógenos

CAT 3306 190kW/440V

Autonomía

5 días

Arte de Pesca

Pesca de cerco

Velocidad

14 kn

344

14.3.

CALCULO DE LA POTENCIA REQUERIDA:

Estimación de la potencia utilizando el método de almirantazgo 2

𝑉 3𝐷3 EHP = 𝐶𝑎 donde: V: velocidad que se quiere obtener en nudos D: es el desplazamiento en toneladas Ca: coeficiente propio del buque (coeficiente de almirantazgo), esta constante se halla en unas tablas en función del dato V / L . Para el cálculo del coeficiente de almirantazgo Ca se toma como referencia el buque SIPESA 1, el cual por tener dimensiones similares lo tomo como modelo para la obtención de dicho coeficiente. 2

143 ∗ 1311.133 1322.4 = Ca Ca = 248 Reemplazando este coeficiente para nuestro buque: 2

143 13003 EHP = = 1318 𝐻𝑃 248 Rendimiento hélice: 0.6 Rendimiento mecánico: 0.95 Siendo un Rating A BHP = 2312 𝐻𝑃

14.4.

SELECCIÓN DEL MOTOR

El motor seleccionado por TASA.

345

Como se puede ver la selección que ellos hicieron concuerda con el cálculo previo de la estimación de potencia calculado previamente en este informe.

14.5.

VERIFICACIÓN DE LA HÉLICE:

Eficiencia de hélice (no) de 60% Primero es necesario conocer la relación de áreas: 346

𝐴𝐷 (1.3 + 0.3 × 𝑍) × 𝑇 = +𝐾 (𝑃0 − 𝑃𝑉 ) × 𝐷 2 𝐴0 Fórmula de Keller (Introducción a la resistencia y propulsión al avance).

14.5.1.

DATOS REQUERIDOS:

R=135kN Cb=0.55 (estimado) W=0.225 t=0.135 T=156kN=15914kgf D=2.55m (plano) h=3.16m (plano) Po-Pv=13342.16 (kg/m2) Ad/Ao=0.80 Caja: ratio 4.5 Recomendación P/D=1 (Para hélice de 4 palas Gerr. Propeller Handbook) Para las gráficas KT vs J J1=0.63 J2=0.94

347

EMPLEANDO GRADO AVANCE Va=V (1-w) m/s Va=5.58m/s Para J1: n=208 rpm Para J2: n=139 rpm Con esto entonces verificamos que la caja seleccionada (VOLDA) para la embarcación está acorde con nuestros cálculos para un j=0.63.

CAJA DE REDUCCIÓN MARCA SCANA VOLDA

348

La caja tenía dos tomas de fuerza las cuales se encargaban de alimentar los sistemas hidráulicos, la caja tenía dos tomas adicionales pero no son usadas por que dificulta al personal al momento de tomar medidas de aceite.

14.6.

VERIFICACIÓN DE LA LÍNEA DE HÉLICE:

Teniendo en cuenta que el material del eje es SAE1045. Potencia HP Rpm de la Hélice HP por cada 100 rpm

2320 200 1160

HP RPM HP

Con ayuda del monograma mostrado en el libreo de mantenimiento, pruebas e instalaciones.

116 0

De donde se obtiene un valor de 8.67’’ y el valor del diámetro en el plano es 8.66’’, con lo cual se verifica que el valor que posee la hélice del buque concuerda con los cálculos obtenido.

14.7.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

El sistema de refrigeración del motor principal es de tipo de placas, una bomba succiona agua de mar por un sistema de tuberías y en otro sistema de tuberías circula agua para las camisas del motor ambos sistemas son independientes.

349

14.7.1.

TANQUE DE EXPANSIÓN AUXILIAR

Aproximadamente las dimensiones son 40 x 90 x 120 cm según referencia del maquinista, aproximadamente 90 gal.

TUBERÍAS DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

350

EN LA PARTE DEL FONDO SE ENCONTRABA EN INTERCAMBIADOR DE PLACAS QUE SE ENCARGABA DE REFRIGERAR EL AGUA PARA EL MOTOR PRINCIPAL.

351

14.8.

SISTEMA DE VENTILACIÓN

El sistema de ventilación cuenta con ducto de ventilación además de un ventilador que hace funcionar este, por otro lado también cuenta con extractores dispuestos por zonas de la sala de máquinas.

14.8.1.

DUCTO DE VENTILACIÓN

Las dimensiones del ducto son: 20 x 55 cm

14.8.2.

EXTRACTORES

352

14.9.

SISTEMA DE ADMISIÓN Y ESCAPE

14.9.1.

SISTEMA DE ADMISION

El sistema de admisión constaba de un filtro un ducto y un ventilador Un ventilador hacia que el flujo de aire entre por el ducto de admisión.

DUCTO DE ADMISIÓN Antes de llegar al motor el flujo de aire pasa por un filtro.

FILTRO DEL SISTEMA DE ADMISIÓN 353

Una vez con el aire filtrado es absorbido por el turbo del motor para el proceso de combustión.

TURBO COMPRESOR DEL MOTOR

14.10.

SISTEMA DE ESCAPE

El sistema de escape consta de un ducto de escape y un silenciador, el cual botaba los gases por una chimenea localizada en cubierta. El diámetro al inicio de la tubería de escape es de 11 1/3’’

354

DUCTO DE ESCAPE

355

SILENCIADOR UTILIZADO POR LA EMBARCACIÓN

TUBERÍA PARA EXPULSAR GASES DEL CARTER

356

14.11.

SISTEMA DE ARRANQUE

El tipo de arranque para nuestro motor era por tanques neumáticos

TANQUES NEUMÁTICOS

14.12.

SISTEMA DE MANDO Y CONTROL

14.12.1.

EL SISTEMA DE MANDO

Contaba de un mando múltiple una palanca para la caja y el otro para el motor.

MANDO

357

14.12.2.

SISTEMA DE CONTROL

COMPUTADORAS DEL SISTEMA DE CONTROL

14.13.

Sistema de combustible

Nuestra embarcación contaba con dos tanques de combustible diario Para el sistema de combustible se contaba con 8 filtros.

TANQUE DIARIO DE COMBUSTIBLE 358

TUBERÍAS DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

359

14.14.

CONCLUSIONES

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Se puede concluir que habiendo hecho los cálculos para la estimación de potencia se obtiene un valor de BHP = 2312HP el cual es muy próximo al valor real que posee el motor del buque el cual es 2319 HP, de tal forma se comprueba mediante cálculos la potencia que nuestra forma de calcular la potencia es adecuada.



Como el valor de reducción de la caja es de 4.5, y con este valor de las revoluciones de la hélice son 200 rpm, Para la verificación de la hélice se obtiene un valor de J1: n=208 rpm y J2: n=139 rpm, el primer valor calculado es próximo al valor real, con lo cual verificaría que nuestro cálculo es próximo al real.



Para la línea de hélice se puede concluir que el valor hallado con el libro de mantenimiento, pruebas e instalación de motores Caterpillar es de 8.67’’ y es muy próximo al valor real el cual es 8.66’’.

360

14.15.

RECOMENDACIONES



Se recomienda contar con una visita más profunda en sala de máquinas ya que hubiera sido más producente conocer más afondo todos los dispositivos que se encontraban ahí.



Se recomienda visitar la sala de máquinas cuando el motor está en funcionamiento ahí se podría observar cómo se desempeñan los tableros de control, además de poder observar y poder medir algunos valores que se registra como el consumo de combustible.

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Huera sido conveniente observar cuando estrellaron el motor para su primer overhaul hace un año, ya que como se mencionó tuvieron que abrir la sala de máquinas por cubierta para poder extraerlo.



Se recomienda contar con la ficha técnica del motor para poder comprobar su valor de calor debido para el cálculo de su sistema de enfriamiento.

361

14.16.

FUENTES DE INFORMACIÓN



Alcedan Leon, Luis Eduardo. Libro de mantenimiento, pruebas e instalación de motores Caterpillar.



Antonio Baquero. Introducción a la resistencia y propulsión al avance. PDFs



23-Curva-de-Wageningen-Serie-B-helices.pdf



Industrial engine ratings Guide.pdf

14.17.

ANEXOS

SISTEMA DE CONTROL DE COMBUSTIBLE

362

PANEL DE CONTROL PARA CONTROLAR CUALES SISTEMAS ESTÁN EN USO

TABLERO DE ALARMAS DEL MOTOR PRINCIPAL Y CAJA

363

CONTROL DE PARÁMETROS DEL MOTOR PRINCIPAL

PLACA DEL MOTOR

364

GOBERNADOR DEL MOTOR

365

15. CONCLUSIONES GENERALES 

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Se concluye que a lo largo del tiempo los motores de combustión interna han pasado por muchos modelos previos para llegar a los modelos comerciales actuales, pero siempre conservando el principio de la transformación de energía, y cada modelo superando en eficiencia que el anterior, por ende como seguiría la tendencia en el futuro se esperan motores diésel con una mejor eficiencia al momento de transformar la energía. Atreves de las gráficas mostradas de las ventas de vehículos ya sea comerciales o pasajeros se concluye que en los últimos años ha bajado sus ventas, esto podría avisar que a futuro las ventas sigan bajando ya sea por el uso de vehículos con fuentes de energía alternativa. Se concluye que el conocimiento adecuado de los sistemas de un motor mejoraría el rendimiento del motor ya que si se toma las consideraciones adecuadas el motor trabajaría de la mejor manera. Se concluye que se desperdicia una gran cantidad de energía en el sistema de escape, esta podría utilizarse de muchas maneras utilizando los dispositivos adecuados para su aprovechamiento. Cuando se habla de motores diésel se concluye que el sistema de inyección es el más importante por eso también es el que más temas de investigación tiene ya que optimizando este y con una buena admisión de aire se obtiene una combustión más eficiente, ayudando al ahorro de combustible y por eso economizando, actual mente los inyectores de control electrónico son más eficientes que los mecánicos, pero no por eso estos ultimo han pasado a la historia aún son muy usados. Se concluye que cada cierto tiempo las normas de emisión son cada vez más severas con respecto a los niveles de emisión que expulsan los motores, por lo tanto esto lleva a pensar que en futuro la mayoría de países asuma normas de emisión estrictas ya sea por un tema de reducir la contaminación del medio ambiente. Se concluye que teniendo el conocimiento adecuado acerca del funcionamiento del refrigerante, sus concentraciones garantizaremos que el sistema de refrigeración funcione adecuadamente y no sufra problemas para desempeñar su función. Se concluye que tener un adecuado control adecuado aceite es muy beneficioso ya que este es el que se encarga de que todos nuestros componentes internos del motor no sufran desgaste por fricción además conservarlos por más tiempo. Se concluye que el seguir el plan de mantenimiento del motor seleccionado es muy importante si es que se quiere contar con la vida útil que brinda el fabricante de otro modo de no seguir lo que dice el plan el motor no funcionaría a su máxima capacidad y estaría disminuyendo su tiempo de vida útil. Se concluye que los sistemas de motor siempre deben ser una prioridad ser revisados por el plan ya que estos hacen que el motor trabaje la falla de uno perjudicaría al motor.

366

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Se concluye que tener el conocimiento adecuado de las curvas de performance del motor es de gran utilidad ya que estas te dicen con cuanta de energía disponible extra cuantas para cada velocidad a la que avanza el buque. Se concluye que contar con varios tipos de catálogos de motores nos da un mayor campo de selección ya que cada motor es diferente ya sea porque cuenta con otras tecnologías o por su potencia o su velocidad. Se concluye que el uso de series sistemáticas ya se la serie B de wageningen son de vital uso al momento de seleccionar un motor con una eficiencia de hélice pedida, además de ser muy usadas hoy en día. Se concluye que tener un conocimiento solido en resistencia y propulsión es necesario ya que para hacer la comprobación de potencia requerida de una embarcación es necesario conocer de manera práctica como calcular la resistencia que tiene ese barco y así con una eficiencia de hélice pedida por el armador seleccionar un motor. Se concluye que algunos métodos para la estimación de potencia son más precisos para el cálculo de estimación de potencia, estos dependiendo del tipo de embarcación. Se concluye que aunque la cantidad de embarcaciones artesanales supera exageradamente en número a las industriales las primeras no superan en materia de volumen pescado. Debido a que estas no cuentan con los volúmenes de bodegas q poseen las embarcaciones industriales y tampoco sus sistemas de conservación. Se concluye atreves de cálculos que la potencia de la embarcación seleccionada es de 1285 BHP, y para que nuestra hélice tenga una eficiencia mayor a 60% sus dimensiones deben ser 3x90’’x81’’x0.55, además que el motor debe tener una reducción de 5.44 para tener dicha eficiencia, al final obteniéndose una eficiencia de hélice de 0.616. Se concluye que los diámetros del eje cola e intermedio son de 6.27 pulg y 7.125 pulg respectivamente, además que el espacio entre cojinetes calculado es de 25.5 pies, pero este valor no se utiliza ya que nutro motor esta en popa y solo contamos con un cojinete, se calcula que la distancia del primer cojinete a la brida de la caja reductora es 2.715m. Además que la deflexión es de 0.0018415m y el volumen del tanque neumático es de 0.8238 m3. Se concluye que en el sistema de enfriamiento el diámetro de las tuberías son de 4 pulg , además que el área que se necesita para enfriar las camisas es de 17.17m2,por otro lado los diámetros de la tubería de aftercooler son de 3.5 pulg y que el área que necesita para enfriarlo es de 132.132m2. Se concluye que para el sistema de venteo de la sala de máquinas el caudal de entrada es de 16200 m3/h y el de salida es de 19440 m3/h, para el sistema de admisión es de 5734.16 m3/h con un diámetro de 0.45m, el diámetro de la tubería de escape de 6.58 pulg. Se concluye que el volumen del tanque principal es de 6.58 m3, el de tanque diario es de 3.808 m3 y el de sedimentación es de 0.76 m3. Se concluye en el primer laboratorio que para un adecuado funcionamiento del motor todas las piezas en especial las válvulas de admisión y escape deben estar calibradas, también que algunos diseños de algunas piezas son diferentes dependiendo de la marca del motor. 367

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Se concluye en el laboratorio dos que a mayor se la carga mayor era el consumo de combustible, además se nota en la gráfica de consumo de combustible vs RPM como a mayor revoluciones no solo en consume de combustible va en aumento sino también el consumo de aire. Se concluye que la potencia que posee el motor concuerda con los cálculos de estimación de potencia con un valor 2312 BHP muy próximo al real que es 2319 BHP de mimas manera para calcular el valor de reducción de la caja se calculó planteando una eficiencia de 60% de la hélice con lo cual nos dio un ratio de 4.5 el cual concuerda con el ratio de la caja de la embarcación. Para a hélice se concluye que el valor hallado es de 8.67’’ y es muy aproximado al 8.66’’ de diámetro del eje real del buque.

368

16. RECOMENDACIONES GENERALES 

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Se recomienda revisar todo tipo de fuentes que enseñen la evolución de los motores ya que estas despiertan mucha curiosidad sobre estos e incentivan a querer saber más de ellos además que te muestran una visión de cómo la humanidad fue desarrollándose con la ayuda de estos. Se recomienda consultar a personas entendidos en los temas de ventas de vehículos ya que estas pueden facilitarte información de donde puedes conseguir la información ya sea cuadros, resúmenes, boletines, etc. Se recomienda tener una experiencia en donde se muestren cómo funcionan los sistemas del motor de esta manera se complementaría los conocimientos adquiridos y saldaría las dudas que pudieran haber. Se recomienda ver materiales visuales, los cuales son proporcionados por algunas universidades facilitando el entendimiento del funcionamiento de los sistemas del motor. Se recomendaría tener una clase teórico-práctica de los tipos de inyectores ya que su compresión sería de gran utilidad si es que se tiene mucho interés en que querer optimizar el sistema de inyección. Se recomienda estar al tanto de las nomas de emisión que maneja el país para no tener problemas al momento de comparar un motor con sus emisiones. Se recomienda usar los refrigerantes, aceites, etc, que el fabricante del motor sugiere ya que estos han sido probados por este y ellos aseguran que el uso de estos son adecuados para el funcionamiento del motor. Se recomienda contar con el plan de mantenimiento del motor con el que se está trabajando, para poder hacerle el seguimiento, con el fin de mantener su vida útil. Se recomienda que si se quiere comprar un motor de segunda exigir que se le diga cuantos overhaul ha tenido el motor si estos han sido demasiados es mejor no comprarlo, para evitarse problemas de mantenimiento en el futuro. Se recomienda leer más acerca de propulsión y resistencia al avance no solo en buques de desplazamiento además de conocer muchos métodos de como calcular la resistencia y su propulsión. Se recomienda contar con las curvas de performance del motor seleccionado. Se recomienda tener un experimento para poder medir los valores de resistencia al avance versus velocidad con el fin de consolidar los conocimientos aprendidos de una manera práctica. Se recomienda no exceder el número de horas que un motor puede trabajar a máxima carga esto ya depende del rating del mismo. Se recomienda leer más acerca del cálculo de estimación de potencia y para esto hay libros, documentos, etc. Que sirve para tener entender mejor cada método. Se recomienda compara los resultados obtenidos en la potencia requerida para una velocidad con los valores que pude arrojar un software solo con el fin de comparar si coinciden los métodos.

369

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Se recomendaría contar con boletines acerca de las embarcaciones de pesca industrial ya que no pudo conseguir mucha información de ellas, sería de gran utilidad saber más sobre sus características, número, etc. Se recomienda para nuestro barco seleccionado contar con un motor Caterpillar 3512B @1200 rpm rating B además de una caja twin disc modelo GX500 con una reducción de 6.04. Se recomienda el diámetro del eje intermedio tenga un valor de 8 pulg de diámetro, además que su material sea de monel. Además se recomienda usar un sistema de arranque neumático ya que su uso es muy común en la industria peruana. Se recomienda usar un mando multiple-station control system (mscs) ya que es una embarcación pesquera y necesita una mayor maniobrabilidad. Se recomienda para el sistema de enfriamiento contar con un refrigerante con una concentración de 50 %, el volumen del tanque de expansión auxiliar para las camisas será de 0.3x0.4x0.4m por disposición mía, del aftercooler será de 0.4x0.4x0.3m. Se recomienda para el sistema de ventilación usar un ventilador SODECA modelo HEP-63-4T/L, y un extractor SODECA modelo HCT/MAR 63-4T-3, se recomienda para la tubería de admisión un diámetro de 18’’ además que cuente con un ventilador SODECA modelo HEP-50-6T/H, también se recomienda que el diámetro de la tubería de escape sea de 8’’ Se recomienda que las dimensiones de tanque de sedimentación será de 1.5x0.9x0.56m a disposición mía. Se recomienda para tener un mejor entendimiento de los sistema se estudie el libro de mantenimiento, pruebas e instalación de motores marinos Caterpillar o tras bibliografías en donde expliquen detalladamente como calcular los sistemas. Se recomendaría desmantelar todo el motor en el laboratorio ya que solo se pudo ver la parte superior del motor, hubiera sido más provechoso haber desarmado en su totalidad Se recomienda contar con la ficha técnica del motor para un conocimiento más amplio de cómo trabaja este. Se recomienda que en el laboratorio los grupos que toman los datos sean lo más ordenado posible ya que de desorganizarse podrían confundir un dato y malograr la experiencia. Se recomienda contar con dispositivos con un funcionamiento correcto para no tener problemas al momento de medir. Se recomienda llevar la secuencia adecuada del procedimiento para realizar el experimento y no tener fallas en la toma de datos. Se recomienda tener la concepción adecuado sobre el funcionamiento de la bomba de inyección para poder comprender con facilidad, que es lo que estamos haciendo durante la prueba de la bomba de inyección. Se recomienda que estas visitas se programen con más frecuencia ya que son del todo provechosas ya que en estas se puede ver una vita general de todo lo aprendido en el curso, además de estar un poco más relacionado con las empresas. Se recomendaría a ver permanecido más tiempo en sala de máquinas pero nuestro tiempo en la embarcación era limitado, de haber sido más extensa nuestra visita se podría haber cubierto más temas que la sala de máquinas. 370

17. FUENTES DE INFORMACION

          

ALBERT MARTÍNEZ VILLEGAS “MOTOR DE COMBUSTION INTERNA”. Pgs 28-27 DANTE GIACOSA “Motores Endotérmicos” pg. 59-201-206, 540-550. M. S. JOVAJ “Motores de Automovil” pg. 583-600-601-608 JOSÉ FERNANDO NUÑEZ BASAÑEZ “Apuntes sobre buques pesqueros tomo II”pg 584,596. ANTONIO BAQUERO “INTRODUCCIÓN A LA RESISTENCIA Y PROPULSIÓN” ALCEDAN LEON, LUIS EDUARDO “MANTENIMIENTO, PRUEBAS E INSTALACIÓN DE MOTORES MARINOS CATERPILLAR”. EL COMBUSTIBLE Y SU MOTOR. CATERPILLAR. EL ACEITE Y SU MOTOR. CATERPILLAR. EL REFRIGERANTE Y SU MOTOR. CATERPILLAR. MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO SERIE 3500. CATERPIILLAR Guía de laboratorio de motores

https://es.pdfcoke.com/doc/15932105/Breve-historia-de-los-motores-decombustion#pdfcoke https://es.pdfcoke.com/doc/17297785/MOTORES-DE-COMBUSTION-INTERNA http://www.elcampico.org/admin/files/234.pdf http://www.fondear.org/infonautic/barco/Motores_Helices/Motor_Grandes/Motor_Gran des.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Industria_automotriz https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_aeron%C3%A1utico http://www.oica.net/wp-content/uploads//total-sales-20151.pdf http://mestreacasa.gva.es/c/document_library/get_file?folderId=500002517593&name= DLFE-354652.pdf http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/otto.html https://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/motores/temas/ciclo_teorico.pdf http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/jaraque/JESUS/2_Publicaciones/Libros/Combus tion/El%20Proceso%20de%20Combustion%20en%20MCI.pdf http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/9._proceso_de_combustion.pd f https://es.pdfcoke.com/doc/166256997/Composicion-Quimica-de-La-Gasolina-1 http://es.slideshare.net/maquinistanaval/sobrealimentacion https://esqueria.com/2014/06/14/emisiones-para-principiantes/ http://www.europasobreruedas.com/faq/emisiones-co2.html https://www.ngk.de/es/tecnologia-en-detalle/sondas-lambda/aspectos-basicos-de-losgases-de-escape/normas-euro/ https://sites.google.com/a/misena.edu.co/aprendiendo-mecanica-diesel/ 371

http://es.slideshare.net/Luis_Reveco/sistema-de-alimentacion-de-combustible http://www.mailxmail.com/curso-motores-combustion-interna/sistema-mecanicoinyeccion-combustible-motores-diesel http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/bomba-de-inyeccion-definicionsignificado/gmx-niv15-con193221.htm http://www.aficionadosalamecanica.net/diesel-sistemas.htm http://www.aficionadosalamecanica.net/curso-bomba-linea-regulador.htm http://www.aficionadosalamecanica.net/curso-bomba-linea-variador.htm http://es.slideshare.net/JorgeBravo11/diagnostico-del-modulo-de-control-electronico https://es.pdfcoke.com/doc/40237050/sistema-de-admision-y-escape https://es.pdfcoke.com/doc/16659401/Mantenimiento-Del-Sistema-de-Lubricacion http://revistamotor.eu/index.php/de-calle/mecanica/1216-entiendelos-por-fin-par-motory-potencia-en-motores-diesel-y-gasolina http://www.sabelotodo.org/automovil/curvasmotor.html http://www.comoconsumirmenos.com/2012/08/el-consumo-especifico-del-motor.html http://www.solediesel.com/es-es/ http://www.cfgperu.com/spanish.html http://www.exalmar.com.pe/index.php/es/operaciones/flota http://www.hayduk.com.pe/la-empresa/unidad-de-extraccion/ http://www.copeinca.com/operaciones/flota-pesquera.html http://www.tasa.com.pe/nuestra-empresa/unidades-de-negocio/pesca.html# http://semanaeconomica.com/escala-global/2014/04/08/austral-group-s-a-a-del-marperuano-para-el-mundo/ http://peru.com/actualidad/economia-y-finanzas/adex-estas-son-10-principalesexportadoras-pesqueras-peru-fotos-noticia-124390-479862 http://rankings.americaeconomia.com/las-500-mayores-empresas-de-peru2014/ranking-500/las-mayores-empresas-del-peru/pesca/ http://www.produce.gob.pe/images/stories/Repositorio/estadistica/anuario/anuarioestadistico-pesca-2014.pdf pg 132-133 DOCUMENTOS EN PDFS      

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         

CUMMINS Marine Products Guide. Pdf Marine high speed Propulsion engine. Pdf Guia de Productos TWIN-DISC.Pdf Introducción a la Resistencia y Propulsion.Pdf 3512B Engine-Maintenance Intervals.pdf Catalogo SODECA.pdf. Iac. Stopson Pdf. Marine Analyst Service Handbook. Pdf. Technical data sheet. Pdf Industrial engine ratings Guide.pdf

373