1) Definir funcionalmente motor diésel
Es un motor de pistón alternativo y de combustión interna (endotérmico) que para iniciar la combustión requiere de la inyección de combustible altamente presurizado en el momento exacto, la cantidad adecuada y finalmente pulverizado a una masa de aire muy caliente previamente comprimida.
2) Defina los siguientes términos: A) Relación de compresión:
Es el número que que permite medir la proporción proporción que se ha comprimido la mezcla de airecombustible o el aire dentro de la l a cámara de combustión de un cilindrado. B) Rendimiento volumétrico:
Es la relación entre la masa de aire aspirada efectivamente en cada ciclo y la que teóricamente podría llenar un volumen igual a la cilindrada en las condiciones de presión en temperaturas exterior. C) Cilindrada:
Denominación que se le da a la suma de volumen útil de todos los cilindros del motor, es muy usual que se mida en centímetro cúbicos, la cilindrada da una buena medida de capacidad de trabajo que puede tener un motor. D) P.M.S:
El punto muerto superior se refiere a la posición que alcanza el pistón al final de una carrera ascendente, escape o compresión, en el cual no existe fuerza que actué sobre él, y se encuentre moviendo por inercia. P.M.I:
Punto muerto inferior, posición final que alcanza el pistón cuando efectúa una carrera descendente, en este punto el pistón está en el punto más bajo de su recorrido. E) Isobárico:
Es un proceso termodinámico que ocurre en presión constante.
F) Isovolumétrico:
Es un proceso térmico en el cual el volumen permanece constante. G) Adiabático:
Proceso en el cual el sistema no intercambia calor con su entorno. H) Potencia efectiva:
Es la potencial entregada por un motor ante de servicios auxiliares.
3) Describa categóricamente refiriéndose a todo los componentes que están involucrados en cada uno de los eventos; ciclo practico de 2 y 4 tiempo diésel; incluir figura.
Ciclo practico de los motores diésel de 4 tiempos
ADMISIÓN Este proceso da lugar en la carrera descendente del pistón, donde la válvula de admisión se abre unos 15º antes de que el eje cigüeñal llegue al PMS.
COMPRESIÓN Se produce este proceso durante la carrera ascendente del pistón. Esta fase comienza cuando se cierran tanto la válvula de admisión como la de escape, comprimiendo así el aire, aumentando su presión y temperatura. Esta fase finaliza unos grados antes de que el pistón llegue al P.M.S. y se produzca la inyección a alta presión del combustible.
COMBUSTIÓN Y EXPANSIÓN Se realiza este proceso durante la carrera descendente del pistón. Durante el tiempo tiene lugar la combustión y la expansión, la temperatura eleva a unos 3,27ºF (1,800ºC) y la presión a unos 146 lb. /pulgadas (50 Kg. /centímetros cuadrados). El Aumento de presión obliga al pistón a descender con cierta violencia, a la vez que la gran cantidad de gases generados por la combustión se expansionan por el aumento de volumen creado por el descenso del pistón.
ESCAPE Antes de terminar la carrera motriz se abre la válvula de escape con objeto de dar mayor facilidad de salida a los gases quemados, y evitar en lo posible la contrapresión en la carrera ascendente del pistón.
Generalmente:
Las Válvulas de admisión se abren entre 10 y 25 grados de giro del eje cigüeñal antes del P.M.S. Se cierran de 20 a 45 grados de giro después del P.M.I La inyección del combustible comienza alrededor de 7 a 26 grados antes del P.M.S Las Válvulas de escape se comienzan a abrir de 30 a 60 grados antes del P.M.I para poder expulsar los gases de escape al tiempo correcto. Se cierran de 10 a 20 grados después del P.M.S.
Ciclo práctico motor diésel de 2 tiempos
1er Tiempo: Se produce la combustión. El pistón está en PMS. Comienza la inyección de
combustible que se inflama al entrar en contacto con el aire a elevadas presión y temperatura que hay en el interior del cilindro, produciéndose así la combustión. La combustión finaliza con el final de la inyección de combustible. Ahora, todos los gases producidos por la combustión, empujan al pistón hacia el PMI, comenzando así la expansión. Con esto, el pistón hace que se abran la válvula y la galería de escape, produciéndose así el escape de los gases de la combustión. Con la expansión, la presión en el interior del cilindro se iguala a la presión atmosférica. El pistón sigue descendiendo y antes de llegar al PMI, abre también las galerías de barrido o de admisión, con lo que comienza el barrido de los gases quemados que aún quedan en el cilindro. Cuando el pistón llega al PMI, termina el 1er tiempo.
2do Tiempo: El pistón está en PMI y comienza a ascender, cerrando las galerías de
admisión (barrido), finalizando así el barrido de los gases. El pistón sigue ascendiendo y cierra también las galerías y la válvula de escape, finalizando así el escape y comenzando la compresión, que termina cuando el pistón llega al PMS, y el ciclo vuelve a comenzar.
4) Enumere un listado con 15 diferencias entre motor diésel y gasolina, explique las que sean necesarias. Motor Diésel
Menor consumo de combustible. Usa Petróleo, combustible más pesado pero más económico. Mayor desembolso inicial por estar compuesto de una mecánica más robusta y fiable lo que lo hace tener una vida útil más larga. Reparaciones más caras Cambios de aceite a los 20.000 kms Menor contaminación Combustión más limpia Poseen un gran rendimiento al ser encendidos por inyectores que pulverizan finamente el combustible. Mayor rendimiento térmico, lo que se transforma en potencia útil. Mayor peso al ser más robusto Más ruidoso Relación de compresión Mayor (1:14:23) Prácticamente no tiene riesgos de incendio, ya que el petróleo no explota. Requieren un motor de arranque más potente, por lo tanto, más pesado. Gastos de mantenimiento y piezas mucho más caras. Relación de compresión volumétrica mucho más elevada por aspirar y comprimir únicamente aire.
Motor a Gasolina
Mayor consumo de combustible. Usa Gasolina combustible más caro. Más barato en general, pero con una vida útil menor.
Reparaciones más baratas Cambios de aceite a los 10.000 kms Mayor contaminación Encendidos por chispa (bujías), lo cual no se compara al rendimiento proporcionados por los inyectores del diésel. Menor rendimiento térmico, lo que disminuye su potencia útil. Menor peso Menos ruidoso Relación de compresión Menor (1:8:10) Si existen riesgos de incendio, ya que la gasolina sí es explosiva. No requieren un motor de arranque con tanta potencia. Gastos de mantenimiento y piezas más baratas. Relación de compresión volumétrica mucho más baja por comprimir una mezcla que estalla antes de finalizar la fase de compresión.
- Combustible: El filtro de gas-oil (petróleo) debe ser sustituido con más frecuencia debido
a la baja calidad del gas-oil y a las impurezas inherentes al producto. Hay modelos de gasolina modernos en los cuales el filtro de combustible es de por vida -Por su mayor complejidad mecánica: La lubricación es más crítica los intervalos de
cambio de aceite y filtro deben ser más cortos.
- Sistema de alimentación más complejo: Debe dosificar el gasóleo a mayor presión y con
más precisión que la gasolina. - Construcción: En el motor diésel la adquisición inicial es mayor que en un motor a
gasolina, esto se debe a su mecánica más robusta y refinada, lo cual se ve reflejada en su larga vida útil. - Contaminación Ambiental: Los motores diésel tienen menor contaminación que los de
gasolina ya que las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburo son mucho menores. - Combustión espontánea: En un motor diésel, la combustión entre el aire altamente
comprimido y el combustible altamente presurizado se realiza de manera espontánea, al inyectarse combustible pulverizado, dentro de la cámara, en cambio los motores de gasolina necesitan intervención de chispa.
5) Indique la clasificación de los motores diésel de acuerdo al sistema de inyección. Explique cada uno y refiérase al tipo de inyectores. Sistema de Inyección Directa: Se introduce el combustible directamente en la cámara de
combustión por medio de un inyector de múltiples orificios. Sistema de Inyección Indirecta: Para estos sistemas se hace precisa una pre-cámara
donde se inyecta el combustible y en la cual da inicio la combustión, aunque no puede realizarse totalmente por falta de aire. Generalmente el inyector es de un solo orificio (inyector de tetón) encarado con el conducto estrecho que una la pre-cámara con la cámara principal de combustión que es donde termina de realizarse el total de la combustión y que puede hallarse o no totalmente en el cilindro. Tipos de Inyectores
Inyectores de Múltiples Orificios: Usado para motores de inyección directa.
Inyectores de Tetón: Usado en motores con pre cámara de combustión y cámara
de turbulencia (de inyección indirecta).
6) Refiérase a las cámaras de combustión en motores diésel. Cámaras separadas, divididas o inyección indirecta
En este caso, el espacio o cavidad donde se acumula el aire en la carrera de compresión se ha practicado en la masa metálica de la culata, y la comunicación entre el volumen sobre la cabeza del pistón y ésta cámara es estrecho. Este pasaje estrecho hace que el aire en la carrera de compresión, circule a alta velocidad hacia la cámara en un flujo muy turbulento que favorece la formación de la mezcla de aire y combustible una vez comenzada la inyección. Cámaras de Inyección Directa
Inyección Directa: En este caso el aerosol de combustible pulverizado se inyecta
directamente sobre la cabeza del pistón, donde se ha practicado una cavidad especial para producir turbulencia.
Cámara MAN o M: Cámara de creación más reciente en la cual existe una cavidad
en el pistón, pero de forma esférica con una abertura a la cabeza del pistón. Favorece bastante el arranque en frío.
7) ¿Qué es una turbulencia?, ¿Por qué los motores diésel trabajan profundamente en el tema? Nombre además los 3 tipos de turbulencia que se consiguen en un motor diésel.
Las Turbulencias
Referido a la corriente de aire en la cámara de combustión, el término turbulencia indica el tipo de movimiento de aire que hay dentro de la cámara, durante la fase de admisión e inicio de la compresión. La presencia de una fuerte turbulencia es muy importante durante la combustión en los diésel, ya que para que las pequeñas partículas de combustible finamente pulverizadas por el inyector combustionen adecuadamente, es necesario que reaccionen con el oxígeno del aire, es por esto que se trata de diseñar adecuadamente los conductos de admisión y las cámaras de combustión de forma que la mezcla aspirada entre en el cilindro con un ángulo adecuado y la turbulencia se intensifique durante la combustión gracias a los remolinos de aire generados.
Tipos de Turbulencias
Squish: Pequeños remolinos de aire generados básicamente por la forma del
pistón.
Swirl: Remolinos generando un movimiento rotatorio del aire alrededor de una eje
perpendicular a la cámara de combustión.
Tumble: Presentada cuando el giro se da en un eje transversal a la cámara de
combustión, es decir, es el aire girando en forma similar al giro de un tambor de lavarropas.
8) Indique los tipos de barrido en un motor diésel. (Figuras)
9) Los motores diésel poseen 5 sistemas auxiliares que ayudan a su funcionamiento, refiérase en forma breve y concisa a cada uno de ellos indicando por lo menos 3 partes componentes de cada uno.
Sistema de Refrigeración
El propósito del sistema de refrigeración es mantener una temperatura apropiada durante el funcionamiento del motor. Para lograr satisfactoriamente este propósito, el sistema está previsto de una bomba de refrigerante, un radiador, un termostato y un abanico. Se bombea el líquido refrigerante dentro del sistema, a través de los ductos del bloque del motor refrigerando los componentes internos.
Sistema de Lubricación
Dentro de un motor, hay muchas piezas que giran y rozan. Estas hacen un contacto directo de metal con metal, y causan una pérdida de energía y el agarrotamiento por la fricción. Los sistemas de lubricación surten de aceite a estas partes con fricción y producen una capa delgada que evita el contacto directo entre las partes metálicas. Algunos de los componentes más importantes de este sistema son: Bomba de aceite, Enfriador de aceite, Filtro de aceite, Indicador de nivel de aceite, Indicador de presión de aceite, Colector del Cárter y Tubo de llenado del lubricante.
Sistema de Admisión de aire y Evacuación de gases de escape
Post-Enfriadores
A raíz de la pre compresión en el turbocompresor, el aire se calienta intensamente y se expande, con la consecuencia de una reducción de la masa de aire por cilindro y por lo tanto también su contenido de oxígeno. Esto surte efectos negativos sobre la combustión. La solución es enfriar el aire antes de que llegue al cilindro, haciéndolo pasar a través de un radiador de aire.
El resultado es una notable mejora de la potencia y del par motor gracias al aumento de la masa de aire; además de reducir el consumo y la contaminación. Los nombres Intercooler y Aftercooler , son denominaciones dadas a un postenfriador como diferenciación de la ubicación del mismo, por lo tanto, ambos cumplen la misma función principal. Intercooler: Enfriador intermedio (entre el turbo y la admisión). Aftercooler: Enfriador ubicado después del turbo.
Sistema de alimentación de combustible
El sistema de combustible de un motor diésel tiene como misión el entregar la cantidad correcta de combustible limpio a su debido tiempo en la cámara de combustión del motor, en otras palabras, es el encargado de suministrar el combustible necesario para el funcionamiento del motor. Como elementos generales del sistema podemos destacar: 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 e Inyectores.
Sistema eléctrico y de arranque
Las funciones básicas del sistema eléctrico comienzan nada más al arrancar la máquina. Consisten en suministrar la energía necesaria para arrancar el motor, utilizar luces, accesorios eléctricos, instrumentos, indicadores etc. Los componentes electrónicos que forman parte del sistema eléctrico sirven en su mayoría para efectuar un control más fino de los distintos componentes como la inyección del motor, control de cambios de la servo transmisión, control de las funciones hidráulicas, etc., y todo ello de una forma que permite el ajuste o modificación de los parámetros de funcionamiento, de manera que la máquina se adapte en cada momento a las condiciones en que trabaja, de una forma automática.
Carga y Arranque
El sistema se compone de batería, motor de arranque y alternador con su regulador incorporado. Es el sistema que requiere más potencia de todos los de la máquina, La batería es la encargada de mantener una reserva de corriente para hacer funcionar el arranque y los accesorios mientras la máquina esta parada.
