Artículo Científico / Scientific Paper
METROLOGIA Y RECONOCIMIENTO DE PARTES DE UN MOTOR Henry Israel Satama Ramirez1
Resumen
Abstract
El siguiente artículo que se presentara a continuación tratara sobre lo que es un motor y sus partes elementales, de esta manera el estudiante de Mecánica Automotriz tendrá un conocimiento básico del mismo a más de saber sobre su funcionamiento.
The next article to be presented then were about what is an engine and its elemental parts, in this way student auto mechanics will have a basic knowledge of it to more than know about its operation.
Photos on the engine components which will help identify them appropriately, thus avoiding confusion Se incluirán fotos sobre los elementos del motor los at the time of the internship in laboratories that are cuales ayudara a identificarlos de una manera subsequently detailed will include. adecuada evitando de esta manera la confusión al momento de realizar la práctica en los laboratorios Also made you a quick but accurate study on what is que posteriormente se detallara. Metrology: which are the instruments of measurement commonly used in addition to the También se le otorgara un rápido pero preciso proper management of the same. estudio sobre lo que es la metrología: cuales son los instrumentos de medición comúnmente utilizados At the same time will submit a detailed report on the además del adecuado manejo de los mismos. practice carried out in the workshops of automotive mechanical of the Salesiana Polytechnic University Al mismo tiempo se presentara un informe in regards to measurement and verification of detallado sobre la práctica realizada en los talleres measures, developed by the student, to thus de Mecánica Automotriz de la Universidad strengthen further knowledge in regards to the Politécnica Salesiana en lo que refiere a medición y handling of measurement tools and knowledge of comprobación de medidas, desarrolladas por el engine components estudiante para así afianzar más los conocimientos en lo que respecta al manejo de herramientas de medición y conocimientos de elementos del motor. Alexometro, Metrología, Micrómetro, Motor.
Palabras
1
Clave:
Calibrador, Keywords: Alexometro, Metrology, Motor.
Caliper,
Estudiante de Ingeniería Mecánica Automotriz – Universidad Politécnica Salesiana Forma sugerida de citación: Satama, H. “Metrología y reconocimientos de parte de un motor ”. - UPS. Autor para correspondencia:
[email protected] 1
Micrometer,
Artículo Científico / Scientific Paper
1. Introducción
Todas las empresas, sean grandes, medianas o
En la actualidad el desarrollo de la industria pequeñas, tienen “necesidades metrológicas”, automotriz avanza a gran velocidad y en lo que empresarios y consumidores necesitan saber con respecta a la fabricación de piezas mecánicas sean precisión el contenido exacto de un producto. grandes o pequeñas cada fabricante es muy Por eso las empresas deben contar con buenos instrumentos para obtener medidas confiables y cuidadoso en su diseño. Los componentes que constituyen la anatomía garantizar buenos resultados. [1] vehicular están diseñados de tal manera que trabajen de forma conjunta con otros elementos y 3.1 Aplicaciones De La Metrología Su aplicación abarca campos tan diversos como: así permitan el movimiento del automotor. La Ciencia La ciencia que se encarga de estudiar medidas, es La Medicina la metrología y gracias a ella nos permitirá que cada elemento automotriz esté totalmente La Industria Farmacéutica regulados. La Industria Automotriz El motor es considerado como el corazón del La Construcción vehículo y es aquí donde la metrología es aplicada La Metalurgia de forma más meticulosa, un motor fabricado con La Minería medidas muy reguladas y precisas ayudara a que La Actividad Pesquera Y Alimenticia el producto final cuando se ponga en Entre Muchos Otros. funcionamiento permita que el vehículo pueda moverse sin que haya pérdidas de energía.
3.2 Instrumentos De Medición
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Para la realización de este articulo e informe utilizamos los siguientes materiales: Juego básico de herramientas de mano (llaves, destornilladores, dados, etc.) Calibrador, Micrómetro o palmer, Micrómetro para interiores y Reloj Comparador Franela. Overol. Motores proporcionados por la institución. Guía proporcionada por el docente. Además de los materiales físicos que se usaron para el desarrollo de este articulo e informe se realizó una previa investigación bibliográfica y de campo ya que esto ayudara a afianzar más los conocimientos en el campo automotriz.
En el campo automotriz así como en otras industrias los instrumentos más comunes para tomar medidas son: Calibrador Micrómetro o palmer Micrómetro para interiores Reloj Comparador.
3.3 Calibrador
Es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgadas. [1]
3.3.1 Componentes De Un Calibrador
3. METROLOGIA
La metrología es la ciencia que se ocupa de las mediciones, unidades de medida y de los equipos utilizados para efectuarlas, así como de su verificación y calibración periódica. 2
Apellido Autor et al / Titul o del Articulo
Este instrumento que sirve para tomar medidas con precisión, cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. El micrómetro tiene una escala longitudinal, que en su parte superior presenta las divisiones de milímetros enteros y en la inferior las de los medios milímetros, cuando el tambor gira dejan ver estas divisiones. [2]
Figura 1. Componentes De Un Calibrador. [1]
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Mordazas para medidas externas. [1] Mordazas para medidas internas. [1] Coliza para medida de profundidades. Escala con divisiones en centímetros y milímetros. [1] Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada. [1] Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido. [1] Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido. [1] Botón de deslizamiento y freno. [1]
Figura 2. Micrómetro Y Sus Partes. [2]
1. Cuerpo: constituye el armazón del micrómetro; suele tener unas plaquitas de aislante térmico para evitar la variación de medida por dilatación. [2] 2. Tope: determina el punto cero de la medida; suele ser de algún material duro (como "metal duro") para evitar el desgaste así como optimizar la medida. [2] 3. Espiga: elemento móvil que determina la lectura del micrómetro; la punta suele también tener la superficie en metal duro para evitar desgaste. [2] 4. Palanca de fijación: que permite bloquear el desplazamiento de la espiga. [2] 5. Trinquete: limita la fuerza ejercida al realizar la medición. [2] 6. Tambor móvil, solidario a la espiga, en la que está grabada la escala móvil de 50 divisiones. [2] 7. Tambor fijo: solidario al cuerpo, donde está grabada la escala fija de 0 a 25 mm. [2]
3.3.2 Modo De Uso
. Figura 2. Uso del Calibrador. [1]
La imagen expuesta a continuación nos ayudará a aprender a medir. El 0 de la regla móvil o reglilla nos indica el número de milímetros enteros, como está entre 4 y 5 será una medida de 4 milímetros y pico, ahora nos fijamos en la siguiente raya de la regla móvil que coincida exactamente con alguna de la regla fija superior, en este caso la número 5; por tanto, la medida será 4,5 milímetros.
3.3 Micrómetro O Palmer
3.4 Micrómetro Para Interiores
El tornillo micrométrico actúa directamente sobre uno de los dos palpadores de contacto, siendo el 3
otro fijo, aunque regulable. Existe un juego de varillas de prolongación en diferentes medidas nominales, provista cada una de su correspondiente palpador de contacto esférico. Suele llevar también un dispositivo de bloqueo, para fijar la medida antes de sacar el instrumento de la pieza. [3]
• Sólo deben ser utilizados cuando la operación
realmente lo requiere, nunca de forma arbitraria. [3] • Una vez finalizada la aproximación, se toma la lectura y seguidamente se separan de nuevo los palpadores para retirar la pieza sin dañarlos. [3]
3.5 Reloj Comparador
El reloj comparador es un instrumento para medir por comparación indirecta de longitudes; cuando se trata de comprobar diferencias de un determinado valor de medición, es utilizado para verificar medidas en diferentes superficies. [3] Medir por comparación es determinar la longitud de una pieza al compararla con un patrón de valor conocido. El comparador es un mecanismo de cuadrante similar al de un reloj, con 100 divisiones y una aguja. Cada una de las pequeñas divisiones equivale a 1/100 mm. [3]
Figura 3. Micrómetro De Interiores. [3]
El manejo y funcionamiento es todo similar al del micrómetro de exteriores, y permite obtener distancias entre caras opuestas de planos paralelos, así como diámetros de orificios.
Los comparadores se pueden acoplar a diferentes tipos de soporte. Los cuales permiten, además de la comparación, realizar verificaciones como: - El paralelismo entre dos ejes, un eje y un plano, o entre dos planos. - La perpendicularidad entre dos ejes, un eje y un plano, o entre dos planos. - La coaxialidad de cilindros con eje común. - El control de las formas cilíndricas que, por un defecto de mecanizado, pueden ser realmente cónicas, cóncavas, no circulares o tener formas de tonel. - La axialidad de cilindros. - La excentricidad entre ejes.
Normas básicas para el manejo del micrómetro: • Se debe seleccionar el micrómetro adecuado según el tamaño de la pieza que desee medir. Para ello se debe tener en cuenta que el tamaño del cuerpo varía según su capacidad de medida. [3] • Antes de iniciar la medición es necesario comprobar que el freno o anillo de bloqueo está desactivado. [3] • Es importante que la superficie de la pieza que se desea medir esté en reposo, exenta de rebabas, limpia de impurezas y a una temperatura próxima a la de referencia (20º C) [3] • El contacto entre pieza y palpadores debe ser firme pero sin exceso; por lo tanto, el acercamiento entre ambos debe realizarse con el tornillo de fricción. [3] • En caso de controlar una serie numerosa de piezas, se monta el micrómetro en un soporte especial. [3] • Debe procurase en todo caso una buena iluminación, puesto que las divisiones del tambor, aunque son claras, son también pequeñas. [3]
El uso de comparadores presenta algunas ventajas: Facilidad de lectura. Presión de contacto mínima y uniforme. Empleo sencillo y sin esfuerzo. Disminución de la posibilidad de cometer errores de medida.
4
Apellido Autor et al / Titul o del Articulo
• Finalmente es necesario comprobar la adherencia
de los soportes magnéticos a las superficies de apoyo. [3]
4. MOTOR
Transforma en trabajo mecánico cualquier otra forma de energía.
4.1 Motor De Combustión Interna
El motor de combustión interna es un transformador de energía química almacenado en el combustible y este lo transforma en energía mecánica. [4] Figura 4. Reloj Comparador. [3]
3.5.1 Normas de empleo y conservación de los comparadores.
• Al utilizar un comparador de reloj se debe
colocar de tal forma que pueda efectuar la medición deseada. El comparador de reloj o la pieza de trabajo deben quedar montados de modo que la aguja indicadora pueda moverse libremente. Cualquier cosa que pudiera restringir ese movimiento durante una medición, debe corregirse. [3] • Se debe tomar el tiempo suficiente para garantizar que el comparador de reloj no golpee con algún objeto durante la medición. Esto puede afectar la medición e incluso puede dañar el comparador. [3] • Debemos fijar correctamente el comparador al soporte idóneo según la medición que quiere realizar. [3] • El palpador ha de apoyar suavemente sobre la superficie de contacto evitando que reciba golpes o sufra caídas bruscas. [3] • Es necesario, si se quiere efectuar lecturas correctas, colocar el útil de manera que el eje palpador quede perpendicular a la superficie que se va a medir. [3] • Por otro lado, no se debe emplear el comparador sobre piezas en movimiento, en caso que hubiera la necesidad, utilizar un número de revoluciones mínimo y prestar mucho cuidado. [3]
Figura 5. Motor De Combustión Interna. [4]
4.1.1 Requisitos De Los Componentes De Un Motor
5
Resistir los esfuerzos puestos en juego durante la evolución de los gases. [5] Asegurar la rigidez necesaria para un guiado correcto de los órganos móviles: pisto cigüeñal etc. [5] Transmitir a las estructuras próximas el mínimo de vibraciones. [5] Asegurar la eliminación de las calorías absorbidas por las paredes de la cámara de combustión. [5] Ser de construcción lo más económica posible. [5] Permitir los montajes y desmontajes y conservaciones fáciles [5]
4.2 Sistemas Que Constituyen Un Motor
Sistema De Distribución.- Conjunto de piezas que regulan la entrada y salida de gases en el cilindro. [4]
Figura8. Sistema De Alimentación. [4]
Figura 6. Sistema De Distribución. [4]
Sistema De Lubricación.- Su función principal es de reducir el rozamiento de piezas del motor gracias a la aplicación de un aceite lubricante. [4]
Sistema De Refrigeración.- Es el encargado de evacuar el calor que se produce en el motor evitando así que el motor se caliente. [4] Sistema De Encendido.- Es el encargado de dar los primeros movimientos al motor con ayuda de un motor eléctrico. [4]
Figura9. Sistema De Encendido. [4]
4.3 División Del Motor
Figura7. Sistema De Lubricación. [4]
Sistema De Alimentación.- Suministra la cantidad de combustible requerida por el motor de acuerdo a las exigencias del mismo. [4]
6
Partes Fijas.- Culata, Block, Carter, Tapa De Balancines. Partes Móviles.- Pistón, Biela, Cigüeñal, Árbol de levas, Válvulas, Balancines, Volante, Polea.
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1 Tiempo (Aspiración).- Aire puro entra en el cilindro por el movimiento descendiente del pistón. [4] 2 Tiempo (Compresión).- El pistón comprime el aire muy fuerte y este alcanza una temperatura muy elevada. [4] 3 Tiempo (Carrera De Trabajo).- Se inyecta el gasoil y este se enciende inmediatamente por causa de un chispazo en caso de ser motor ciclo Otto o se enciende inmediatamente por la alta temperatura en caso de ser motor a diésel. [4] 4 Tiempo (Carrera De Escape).- El pistón empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape. [4]
5. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA EN LOS TALLERES DE LA UPS. Figura10. Partes Móviles Del Motor. [4]
Antes del desarrollo de la práctica debo contestarme las siguientes preguntas: ¿Qué voy hacer?
Durante el transcurso de los días el docente nos ha explicado sobre lo que es un motor, la constitución del mismo y su funcionamiento además tratamos el tema sobre metrología y los diferentes instrumentos que sirven para obtener medidas exteriores, interiores, profundidades corroborando dichas medidas con elementos para su verificación, la finalidad de esta práctica es conocer cómo está constituido el motor considerando este factor indispensable para aquellos que no tenemos un “conocimiento” físico
de cada uno de los elementos que lo constituyen , además de saber cómo manejar los instrumentos de medición, como hacer las lecturas de dichas medidas entre otras cosas más. ¿Cómo lo voy hacer?
Figura11. Partes Móviles Del Motor. [4]
4.4 Ciclos De Trabajo
Primero se usara un calibrador para tomar las medidas exteriores e interiores de diez elementos mecánicos, después con el uso del micrómetro se comparara si las medidas hechas con el calibrador son correctas o cuales no o si son un aproximado. Con el reloj comparador se tomaran las medidas internas de los cilindros del motor para verificar 7
si los 4 cilindros tienen una medida similar o aproximada. ¿Cómo lo hice?
Primero realizamos el desmontaje del motor: Quitamos: El volante y el carburador El Carter, los filtros y también las bandas y poleas. Se separa: El múltiple y se retiran los soportes con mucho cuidado. Colocamos el motor en un banco. Quitamos la tapa de punterías, eje de balancín y punterías. Quitamos: Metales bielas, pistones, cilindros, árbol de levas Alternador “en caso de poseer ” y bomba de agua.
Figura11. Cabeza de pistón medidas con el calibrador. [6]
Tabla 1: Diámetros Exteriores Tomados Con El Calibrador ELEM ENTO M EDIDA EN mm
“
CIGÜEÑAL 1 CIGÜEÑAL 2 CIGÜEÑAL 3 CIGÜEÑAL 4 CIGÜEÑAL 5 Diámetro Pistón 1 Diámetro Pistón 2 Diámetro Pistón 3 Diámetro Pistón 4 Volante De La Polea
DIAMETROS EXTERIORES Con el calibrador procedí a tomar la medida del cigüeñal, cabeza de pistón, eje del árbol de levas, disco de polea “diámetro 1 y 2 ” obteniendo las siguientes medidas “derecha a izquierda ”:
”
57.45 47.70 57.50 48.00 57.50 74.05 75.15 75.35 75.75 141.60
DIAMETROS INTERIORES Con las mordazas para medidas interiores procedí a tomar las medidas de diámetros interiores de algunos elementos como: Tabla 2: Diámetros Interiores Tomados Con El Calibrador ELEM ENTO M EDIDA EN mm “
Cilindro 1 Cilindro 2 Cilindro 3 Cilindro 4 Piñón Pequeño De La Cadena Volante de la polea diámetro interno Agujero biela /cigueñal
Figura11. Cigüeñal medidas con el calibrador. [6]
”
75.10 75.20 75.40 75.80 30.70 38.55 46.00
Con el micrómetro procedí hacer la comparación entre las medidas que tome con el calibrador y tengo los siguientes resultados. 8
Apellido Autor et al / Titul o del Articulo
Aquí compararemos valores y observaremos el juego de montaje:
DIAMETRO EXTERIOR: Tabla 3: Diámetros Interiores Tomados Con El Micrómetro
ELEMENTO CIGÜEÑAL 1 CIGÜEÑAL 2 CIGÜEÑAL 3 CIGÜEÑAL 4 CIGÜEÑAL 5 Diámetro Pistón 1 Diámetro Pistón 2 Diámetro Pistón 3 Diámetro Pistón 4 Volante De La Polea
MEDIDA EN mm 57.45 47.68 57.48 47.97 57.47 74.95 75.50 75.15 75.35 141.57 “
Tabla 4: Diámetros Interiores Tomados Con El Micrómetro
MEDIDA EN mm 74.97 75.08 75.18 75.39 30.69 “
”
38.53 45.97
PROFUNDIDAD Usando la barra de profundidad del calibrador procedí hacer las medidas en cada cilindro obteniendo: Tabla 5: Profundidad en los cilindros
ELEMENTO CILINDRO 1 CILINDRO 2 CILINDRO 3 CILINDRO 4 RELOJ COMPARADOR:
MEDIDA EN mm 128.80 128.80 128.80 128.80 “
Sobre medidas
Diámetro Diámetro Juego de pistón interno montaje cilindro Estándar 74.95 75 0.05-0.01 0.1 74.05 75.10 0.05-0.01 0.2 75.15 75.20 0.05-0.01 0.4 75.35 75.40 0.05-0.01 0.8 75.75 75.80 0.05-0.01
”
DIAMETRO INTERIOR
ELEMENTO Cilindro 1 Cilindro 2 Cilindro 3 Cilindro 4 Piñón Pequeño De La Cadena Volante de la polea diámetro interno Agujero biela /cigueñal
Tabla 6: Comparación de medidas con el Alexometro
”
6. CONCLUSION RESULTADOS
DE
LOS
Como puede observarse, la medida nominal del cilindro es de 75 mm en este caso a la que corresponde un pistón de 74.95mm, existiendo un juego de montaje entre ambos es de 0.05 mm. En la tabla se da distintas sobre medidas de que dispone este motor en concreto apreciando de esta manera en todos los casos el juego de montaje. A partir de una medida de 0.8 mm no hay existencias de pistones y esto es lógico debido a un aumento de la cilindrada que conlleva una sobre medida mayor sería importante y el resto de los componentes del motor acusarían el exceso de trabajo al que se vería sometidos si se efectuase este una reparación. Entre otros inconvenientes surgiría el de autoencendido pues al aumentar el volumen del cilindro manteniendo el de la cámara de compresión aumenta la relación de compresión que es causante de este incidente. Así pues atendiendo a la tabla si el desgaste máximo encontrado en un motor de estas características fuera de 0.38mm se debería rectificar a una sobre medida de 0.4 mm, no obstante dado el pequeño margen se rectificaría a siguiente sobre medida es decir a 0.8 mm correspondiente a un diámetro de 75,8 mm del cilindro pues no hay margen suficiente para el empleo de las máquinas de rectificado. Si la operación de rectificado debe realizarse en todos los cilindros a la misma sobre medida cualquiera que sea su desgaste manteniendo así idéntica cilindrada en todos y en consecuencia 9
igual potencia, caso contrario los desequilibrios entre los diferentes cilindros del motor serían muy peligrosos pudiendo producir la ruptura de cualquier componente.
[5 ] [6 ]
7. CONCLUSION GENERAL
El presente trabajo y articulo me ayudado a identificar cuales son los componentes del motor y el funcionamiento del mismo además me permitirá ya no caer en el error de la confusión debido a la falta de información que tenía sobre el mismo. En cuestión de metrología me será muy útil ya que como futuro profesional en el campo automotriz es necesario aprender a utilizar las diferentes herramientas de medición. Dado que se usó la experimentación y la investigación de campo esta me será de mucha utilidad ya que al conocer los diámetros internos y externos de ciertos elementos podría llegar a dar un veredicto o juicio sobre lo que podría ocasionar si cada elemento no posee una medida adecuada de trabajo y si esto no se corrige que daño podría ocasionarle al automotor.
Referencias
[1 ]
[2 ] [3 ] [4 ]
DESCONOCIDO, «TODOMETROLOGIA.COM,» 27 08 2009. [En línea]. Available: http://todometrologia.ucoz.com/blog/200 9-08-27-11. [Último acceso: 12 10 2014]. J. F. Rivas, «Micrometro,» de Metrologia, Mexico, 2009, p. 23. D. H. G. Martíne, Manual Practico Del Automovil: Reparacion, Mantenimiento y Practicas, Madrid , 2010. Desconocido, «slideshare.net,» [En línea]. Available: http://es.slideshare.net/linkin_po/motore s-de-combustion-interna-presentation. [Último acceso: 10 10 2014]. 10
J.M.Alonso, «MOTORES DE COMBUSTION INTERNA,» de MANUAL PRACTICO DEL AUTOMOVIL, pp. 1-2. motors, foto calibrador.
