Cámaras de combustión
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Descripción de las cámaras de combustión en los motores diesel
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CMARAS DE COMBUSTIN ***
Cochabamba - Bolivia
Ing. Roger Reinaldo Montecinos R.
UNIVERSIDAD MAYOR
DE SAN SIMON
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UNIVERSIDAD MAYOR
DE SAN SIMON
FPVA
FPVA
FPVA
FPVA
FPVA
COCHABAMBA BOLIVIA
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CMARAS DE COMBUSTIN
Por cmara de combustin se entiende el volumen cerrado
encima del pistn cuando se comienza la inyeccin de
combustible
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CMARAS DE COMBUSTIN
La mezcla de combustible y aire debera quemar en forma uniforme y progresiva, una detonacin violenta de la mezcla
provoca un estado de marcha desigual, el llamado picado diesel.
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CMARAS DE COMBUSTIN
Para lograr la combustin correcta, el combustible y el aire deben mezclarse adecuadamente
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CMARAS DE COMBUSTIN
En los motores en que el combustible se inyecta directamente a la cmara de combustin, se obtiene una mezcla ms eficaz
creando una turbulencia en el aire del interior del cilindro a
medida que se comprime.
Se hace perfilando la cabeza del piston de forma que obligue al movimiento del aire durante su compresin.
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CMARAS DE COMBUSTIN
En otros motores hay cmaras de turbulencia o cmaras de pre combustin para mejor la combustin.
Una cmara de turbulencia es una pequea cmara esfrica, situada encima o a un lado de la cmara principal de
combustin y conectada con ella por una lumbrera.
Cuando se comprime el aire del cilindro se obliga a que una parte del mismo pase a esa cmara de turbulencia, donde se
crea un efecto de torbellino debido a su forma.
El combustible es inyectado en esta cmara, donde se produce una combustin preliminar que fuerza a la mezcla a salir hacia
la cmara principal, donde se completa su combustin.
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CMARAS DE COMBUSTIN
La cmara de precombustin, en la que se inyecta el combustible, esta unida a la cmara principal mediante una
seria de estrechos pasos; parte de la mezcla de esta primera
cmara de inflama y expansiona, forzando a la restante mezcla,
no encendida, a travs de los pasos de conexin, hasta la
cmara principal, donde llegan como una fina pulverizacin que
arde de modo uniforme
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CMARAS DE COMBUSTIN
Por cmara de combustin se entiende el volumen cerrado encima del pistn cuando se comienza la inyeccin de
combustible
Incluye un espacio formado por la corona del pistn o dentro de ella as como parte de la culata de cilindros.
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CMARAS DE COMBUSTIN
La cmara de combustin es fundamental en el funcionamiento del motor.
El inyector introduce en ella el combustible pulverizado, el cual se mezcla con el aire; de ah que la forma de la cmara de
combustin deba facilitar esta mezcla del combustible con el
aire.
Tanto la mezcla como la combustin deben realizarse en un tiempo mnimo lo ms cercano posible al punto muerto superior.
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Para saber que se quema todo el combustible atomizado, se
emplean distintos tipos de cmaras de combustin en diferentes motores.
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Cualquier cmara debe ser adecuada
para:
Producir las elevadas
presiones de compresin
requeridas para ocasionar las
altas temperaturas necesarias
para la inflamacin o ignicin;
Hacer que el combustible
inyectado se mezcle por
completo con el aire en la
cmara de combustin para
obtener combustin completa
y mxima potencia del
combustible.
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TIPOS DE CAMARAS
Segn el tipo de cmara de combustin los motores Diesel
pueden clasificarse como sigue:
a) Con cmara de inyeccin directa.
b) Con cmara arremolinadora.
c) Con cmara de combustin con deposito de aire.
d) Con antecmara de combustin.
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CON CMARA DE INYECCIN DIRECTA
SISTEMA SAUVER
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CON CMARA DE INYECCIN DIRECTA
SISTEMA MAZZ
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El combustible se inyecta directamente en el cilindro.
La culata cierra el cilindro con una superficie plana, mientras que
el inyector esta situado en el centro.
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El inconveniente principal de este tipo de motor radica en que el
aire esta poco agitado, siendo el inyector el responsable
exclusivo de la mezcla, por lo que su fabricacin ha de ser muy
perfecta, y por lo tanto costosa.
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En estas condiciones, y para aprovechar al mximo la
combustin, es conveniente que la cmara adopte la forma del
chorro de combustible, o a la inversa.
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Hay muy poca holgura entre la parte superior del pistn y la cabeza
del pistn en el PMS, con lo que el aire que se comprime en el
cilindro se desva de la superficie externa de la cabeza del pistn
hacia la cmara de combustin en el centro del pistn.
Esto aumenta la turbulencia y mejora la mezcla del aire con las
partculas de combustible atomizado por el inyector.
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Los sistemas de inyeccin directa tambin se llaman de cmara
abierta.
La cmara de combustin en la cabeza del pistn puede ser
cilndrica o hemisfrica, cncava o toroidal .
(La cmara toroidal es anular y de seccin circular).
Los inyectores tienen diferentes patrones de atomizacin segn
sea la cmara de combustin con la cual se utilicen.
cmara de combustin
cilndrica o hemisfrica cmara de combustin
cncava o toroidal
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Para mejorar la turbulencia del aire de admisin, los orificios de
admisin en un motor de cuatro tiempos pueden estar apuntados de modo que produzcan turbulencia.
La vlvula de admisin tambin puede tener un desviador o tolva
en un lado de la cabeza para dirigir el aire de entrada.
Para que el desviador est siempre en su lugar, la vlvula no
puede girar.
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La vlvula de admisin con desviador dirige el aire de entrada
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CON CMARA ARREMOLINADORA
El motor Diesel rpido con dimetro de cilindro pequeo plantea el
problema de obtener una mezcla rpida y homognea de
combustible y aire. Para lograrlo se lleva el aire al combustible,
dotando a este de un movimiento de remolino, lo que provoca una
fuerte turbulencia al llegar el embolo a su punto muerto superior.
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En una cmara de combustin con turbulencia, al ser aspirado el
aire es enviado tangencialmente, por lo que la vlvula de
aspiracin lleva una especie de pantalla que gua adecuadamente
la corriente de aire.
Adems de este movimiento existe otro transversal que impulsa al
embolo dentro de la cmara.
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Las cmaras arremolinadoras tambin pueden estar separadas,
en ellas, la cmara de combustin esta por entero fuera del
cilindro; el espacio entre embolo y culata, al hallarse aquel en el
punto muerto superior, es nicamente el preciso para permitir las
dilataciones propias del funcionamiento. En este caso, la cmara
tiene forma de esfera.
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CON CMARA DE COMBUSTIN CON DEPOSITO DE AIRE
Llamadas tambin de acumulacin. El deposito de aire esta
constituido por una pieza postiza situada en el embolo, la cual
comunica con la cmara de combustin a travs de un orificio.
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CON CMARA DE COMBUSTIN CON DEPOSITO DE AIRE
Durante la compresin el aire se introduce en el depsito. Antes
de alcanzarse el punto muerto superior comienza la inyeccin. Al
pasar del punto muerto superior el movimiento del embolo se
invierte, aumenta el volumen de la cmara de combustin y
disminuye la presin que haba en ella. El aire sale a travs del
orificio alimentando la llama en la zona del embudo y originando la
combustin completa del combustible inyectado.
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CON ANTECMARA DE COMBUSTIN
Estos motores se denominan tambin de combustin dividida o de
precombustin. Se caracterizan por tener el espacio en que se desarrolla la combustin dividido en dos: por una parte la cmara
comprendida entre la cabeza del embolo y la culata, y por otra la
antecmara, situada generalmente en la culata.
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En este tipo de cmara el funcionamiento es como sigue: al final
de la carrera de compresin se inyecta el combustible. Parte de
este combustible arde en la antecmara, aumentando la presin;
el combustible que queda sin arder es proyectado, a travs de un
orificio de la antecmara, a la cmara principal. En esta encuentra
el aire que precisa para completar la combustin.
La principal ventaja de este sistema consiste en que se puede
inyectar combustible a presiones relativamente bajas: de 80 a 160
atmsferas, en vez de las 250 350 necesarias en la inyeccin directa.
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En este sistema la inyeccin de combustible atomizado no es
directamente en la cmara principal de combustin.
En su lugar, el combustible se inyecta en una pequea cmara
separada en la cual ocurre la inflacin o ignicin.
INYECCIN INDIRECTA
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La cmara pequea est conectada con la cmara principal de
modo que una vez que se inicia la combustin en la cmara
pequea, avanza de inmediato a la cmara principal.
La finalidad de la cmara separada es el iniciar y mejorar la
combustin en la cmara principal.
INYECCIN INDIRECTA
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Vemos la disposicin de la cmara de turbulencia, el inyector y el
tapn incandescente.
La cmara de turbulencia est introducida en la culata y se impide
su rotacin mediante un perdigon en una ranura.
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En la carrera de compresin se produce turbulencia en el aire,
originada por la forma de la cmara de turbulencia y la ubicacin
del orificio para inflamacin.
Los rebajos en la cabeza del pistn son para ayudar al flujo y a la
turbulencia del aire.
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CELDA DE AIRE
La cmara de combustin est dividida en una cmara principal y
una celda de aire que estn conectadas por una garganta o
Venturi.
Durante la carrera de compresin se comprime el aire en la celda
de aire.
El inyector est instalado en la garganta.
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CELDA DE AIRE
Cuando empieza la inyeccin, la presin de la combustin obliga al
aire a salir de la celda de aire en donde se mezcla con el
combustible atomizado por el inyector.
El movimiento rpido del aire desde la celda produce un
movimiento rotatorio de los gases en la cmara principal, que
ayuda a una combustin eficiente
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En la cabeza del pistn hay una cmara de precombustin
atornillada en la culata de cilindros.
El inyector est montado en el extremo superior de la cmara de
precombustin
CMARA DE PRE COMBUSTIN
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La inyeccin ocurre casi al final de la carrera de compresin.
Debido a la cantidad limitada de aire en la cmara de
precombustin, slo se inflama una parte del combustible, pero el
gran aumento en la presin obliga al combustible inflamado a
moverse hacia la cmara principal en donde contina la
combustin.
El movimiento rpido de los gases hace que el combustible y el
aire se mezclen y produzcan mejor combustin
CMARA DE PRE COMBUSTIN
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El inyector atomiza en una cmara
pequea de combustin, en la
culata de cilindros, en la cual hay
una buja incandescente para
arranque en fro.
Las vlvulas se accionan con el
rbol de levas en la culata
CMARA DE PRECOMBUSTIN
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Sus caractersticas principales son una cmara de combustin
esfrica en la corona del pistn y la configuracin especial del
conducto para entrada de aire.
La cmara de combustin tiene una pestaa en su borde superior
en el lado en que est el inyector.
En cada lado de la cmara hemisfrica hay rebajos para el
movimiento de las cabezas de las vlvulas.
CMARA DE COMBUSTIN ESFRICA
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Igual que en la inyeccin directa tpica hay una oquedad en el
pistn, pero en este caso es de forma esfrica con una abertura a
la cabeza del pistn.
El inyector produce dos chorros de combustible, uno muy fino al
centro de la cmara y otro mas grueso desviado dirigido a la pared
de esta.
CMARA DE COMBUSTIN ESFRICA
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En esta cmara los conductos de admisin estn diseados para
producir un fuerte giro del aire de entrada, este aire giratorio entra
en la cmara esfrica formando un cicln que distribuye el chorro
desviado como una fina capa de combustible en la pared de la
cmara
CMARA DE COMBUSTIN ESFRICA
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De esta forma, el chorro central inicia la combustin y la pared
caliente de la cmara en el pistn evapora rpida pero
gradualmente la fina capa combustible al mismo tiempo que el
cicln de aire arrastra los vapores se mezcla con ellos y se inflama.
CMARA DE COMBUSTIN ESFRICA
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Estas caractersticas bien logradas producen un motor que tiene
las ventajas de rendimiento y facilidad de arranque en fro de la
inyeccin directa pero sin la brusquedad de trabajo de la inyeccin
tpica, el motor con cmara MAN es flexible, silencioso, eficiente y
arranca bien en fro.
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La cmara de inyeccin directa es, desde el punto de vista
constructivo, la ms sencilla y econmica.
En general, es preferible cuando las dimensiones del motor
permiten el uso de toberas con orificios de dimetro suficiente para
evitar peligros de taponamiento.
En principio conviene que su dimetro sea, como mnimo, de 100
mm.
COMPARACIN ENTRE LAS DIVERSAS CMARAS
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Por el contrario, para motores con menor dimetro es preferible el
empleo de cmaras arremolinadoras; y para motores pequeos y
rpidos las mas indicadas son las cmaras de inyeccin indirecta,
o sea con deposito de aire, y las antecmaras.
COMPARACIN ENTRE LAS DIVERSAS CMARAS
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COMPARACIN ENTRE LAS DIVERSAS CMARAS
