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 ©  Scania CV AB, Sweden, 1999-06:4 Edición 4 es N o de pieza 1 588 554 Industrial & Marine Engines 01:03-01 Descripción del funcionamiento - Motor de 12 litros Motores industriales y marinos

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Edición 4 es

No de pieza1 588 554

Industrial & Marine Engines

01:03-01

Descripción del funcionamiento -Motor de 12 litros

Motores industriales y marinos

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Índice

Página

Bloque motor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Camisa de cilindro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Pistones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Segmentos de pistón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Bielas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Cigüeñal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Amortiguador de vibraciones del cigüeñal . . . . . . . . 10

Tren de válvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Ventilación del cárter cerrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Piñones de la distribución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Distribución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Correa de accesorios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Sistema de lubricación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Bomba de aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Enfriador de aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Filtro de aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Purificador centrífugo de aceite . . . . . . . . . . . . . . 19

Conductos de lubricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Turbocompresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Refrigeración del aire de admisión . . . . . . . . . . . . . . 23

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Bloque motor

El bloque motor es de una sola pieza de fundición.

Y tiene 6 cilindros. Cada cilindro tiene su propiaculata.

El bloque motor y la culata están unidos con una junta de acero/elastómero. Las juntas van pegadasen los conductos de aceite y refrigerante.

Camisa de cilindro

Las camisas de cilindro son de tipo “húmedo”, esdecir, están rodeadas de refrigerante.

En la parte superior de las camisas hay un seg-mento rascador suelto que elimina los restos decarbonilla del borde de la cabeza del pistón yreduce el riesgo de desgaste de las camisas decilindro.

Las camisas de los cilindros y los segmentos ras-cadores son sustituibles.

 Los motores de 12 litros con inyectores-bomba no

tienen este segmento rascador suelto.Para asegurar un buen sellado, el borde de lacamisa de cilindro sobresale ligeramente porencima de la superficie del bloque motor.

Con ello se garantiza que la junta de culata quedeapretada sobre la culata.

1. Segmento rascador suelto 

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1. Junta de refrigerante 

2. Punto de apoyo de la camisa

El interior de la camisa de cilindro está mecani-zado siguiendo la técnica de microesmerilado.Este tipo de mecanizado crea un fino patrón de

ranuras que garantiza que el aceite necesario parala lubricación entre los segmentos de pistón y lacamisa permanezca en la pared de la camisa.

El diseño del patrón es de vital importancia paraasegurar un bajo consumo de aceite del motor.

Dos anillos de estanqueidad, uno en el bloque y elotro en la camisa, sellan herméticamente lacamisa de refrigerante. La superficie de la camisa

que está en contacto con la brida de la misma sellaherméticamente el aceite lubricante.

En el espacio entre la brida de la camisa y el anillode estanqueidad del bloque hay un orificio derebose que descarga refrigerante en el lateral delbloque motor, bajo las tapas laterales.

Si se producen fugas en cualquiera de las superfi-cies de sellado, ello dará lugar a que salga aceite orefrigerante por el orificio de rebose.

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Pistones

Hay dos tipos de pistones, pistones de aluminio defundición de una pieza y pistones articulados. Lospistones articulados están dividios y tienen lafalda de aluminio y la cabeza de acero.

Para que el pistón de aluminio pueda resistir laelevada presión y temperatura de la cámara decombustión, el grosor del material es mayor en lacabeza y en las ranuras de los segmentos de pistónque en el resto del pistón.

Una de las ventajas de los pistones articulados esque pueden soportar cargas superiores que los pis-tones convencionales fabricados completamente

en aluminio.Debido a que la cabeza del pistón está fabricadaen acero, puede soportar temperaturas y presionessuperiores en la cámara de combustión. De estemodo se puede obtener más potencia de los moto-res con pistones articulados.

Pistón articulado Pistón de aluminio 

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La cámara de combustión de la cabeza del pistón,de forma cóncava, tiene una protuberancia en el

centro. La forma de esta protuberancia garantizaque el combustible inyectado al final de la carrerade compresión se mezcle rápidamente con el airede la cámara de combustión.

Segmentos de pistón

Para que el pistón pueda moverse fácilmente, hacefalta un espacio entre el pistón y la camisa decilindro.

Por lo tanto, el pistón tiene dos segmentos decompresión que sellan el espacio existente y con-ducen el calor del pistón.

El segmento superior está sometido a mayor pre-sión que el segmento intermedio, por eso tieneforma de cuña, se trata de un segmento trapezoi-dal que aumenta la fuerza con la que es presio-

nado contra la pared del cilindro.Dado que la ranura del segmento superior del pis-tón es la que soporta mayor presión, el pistónlleva incorporado un refuerzo de hierro fundido enesta ranura que sirve además para reducir el des-gaste.

El segmento inferior del pistón (segmento rasca-dor) evita que penetre aceite del cárter en lacámara de combustión.

Dentro del segmento rascador hay un muelle quelo empuja contra la pared del cilindro.

El diseño y la calidad de los pistones y de los seg-mentos de pistón son muy importantes para la fia-bilidad y lubricación del motor, así como parareducir el consumo de aceite y combustible.

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Bielas

La biela y la tapa de biela son una pieza única defundición que se divide en dos durante la mecani-zación.

Para evitar que la tapa de biela se desplace en rela-ción con la biela, las superficies de contacto dis-ponen de ranuras y pasadores guía. Lassuperficies se mecanizan juntas para garantizarque encajen de forma precisa. Además, las piezasestán marcadas para que se puedan montar siem-pre en la misma posición.

La biela y la tapa de biela están divididas oblicua-

mente, en parte para que los tornillos de biela noestén sometidos a cargas excesivas, y en partepara permitir que el pistón y la biela se puedansacar por el cilindro.

El pie de biela está diseñado en forma de cuña.Esto permite tener una superficie de apoyo mayoren el lado inferior del bulón del pistón, donde lacarga es mayor durante la combustión.

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Cigüeñal

Cada carrera de compresión “frena” el cigüeñal, ycada carrera de combustión tiene por objetoaumentar la velocidad de rotación del cigüeñal.

Los pistones y bielas cambian la dirección demovimiento dos veces durante cada giro delcigüeñal. Como consecuencia, el cigüeñal quedaexpuesto a numerosos impulsos de fuerza en cadarevolución.

La elección del material de fabricación del cigüe-ñal es muy importante para la vida útil del mismo.El diseño y tratamiento de la superficie tambiéncontribuyen a alargar la vida útil; por ejemplo, la

calidad de la superficie de los apoyos del cigüeñales un factor de protección importante contra lasaverías por fatiga.

Los apoyos y las muñequillas del cigüeñal estánendurecidas a una profundidad que permite recti-ficarlos varias veces.

Sólo se endurecen estas superficies del cigüeñal,ya que es importante mantener la dureza del mate-rial en otras partes.

Los casquillos de los cojinetes de bancada y de loscojinetes de las bielas están compuestos por trescapas. Una capa exterior o de refuerzo de acero,una capa intermedia de aleación de bronce yplomo y, en el extremo más próximo al cigüeñal,una pantalla fabricada con una mezcla de plomo eindio o plomo, estaño y cobre. La capa interior

suele desaparecer por desgaste con el uso delmotor.

Para evitar el movimiento axial del cigüeñal en elcojinete de bancada trasero se utilizan arandelasde empuje. Dichas arandelas de empuje están dis-ponibles en distintos grosores para poder ajustar el

 juego axial del cigüeñal. Las arandelas de empujetienen las mismas capas que los casquillos de loscojinetes de cabeza de biela.

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Amortiguador de vibraciones del cigüeñal

Los impulsos originados por las bielas provocanoscilaciones torsionales en el cigüeñal. Estas osci-laciones son más fuertes a determinadas velocida-des del motor, que dependen del diseño del motor,la carga, etc.

Las oscilaciones torsionales se caracterizan delmodo siguiente:

El volante motor (situado en el extremo “trasero”del cigüeñal) gira a una velocidad casi constantecon cada revolución del cigüeñal. En relación conla velocidad constante del volante motor, la velo-cidad de giro del extremo delantero del cigüeñalaumentará o disminuirá varias veces en cada giro.

Para reducir la amplitud de la oscilación, hay unamortiguador de vibraciones montado en elextremo delantero del cigüeñal.

El alojamiento del amortiguador de vibracionesdel cigüeñal, que es circular y totalmente cerrado,lleva un anillo de acero incorporado. El aloja-miento está atornillado al cigüeñal.

Entre el alojamiento y el anillo hay mucho aceite,lo que amortigua el movimiento relativo entreambos. El anillo, que rota a la velocidad más uni-forme posible, amortigua la oscilación de la partedelantera del cigüeñal.

El amortiguador de vibraciones del cigüeñal tienenumerosas ranuras para el montaje de una correapolitrapezoidal; remítase a la página 16.

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Tren de válvulas

El tren de válvulas abre y cierra las válvulas en elmomento preciso respecto a la posición del cigüe-ñal y del pistón.

El árbol de levas está situado en la parte superior yes accionado por los piñones de la distribución delextremo trasero del motor, que lo hacen girar a lamitad de la velocidad que el cigüeñal.

Las levas (lóbulos) del árbol de levas, dos porcilindro, accionan los taqués.

Uno de los extremos de las varillas de empuje des-cansa en el taqué, y el otro, por medio de losbalancines, transfieren el movimiento de las levas

del árbol de levas a las válvulas.

Los balancines disponen de un tornillo de ajusteen uno de los extremos. El extremo inferior esfé-rico del tornillo descansa en la varilla de empuje,de forma que el taqué se ajusta en el árbol de levasen todo momento.

Se puede ajustar la holgura correcta con el tornillode ajuste para garantizar que la válvula cierre per-fectamente durante la combustión.

Las válvulas quedan selladas contra los anillos deasiento de válvula, que están encajados a presiónen la culata para lograr un buen ajuste.

Los anillos de asiento de las válvulas están fabri-cados de un material de gran resistencia, para quetengan una prolongada vida útil.

En caso necesario, se pueden sustituir.

Con cuatro válvulas por cilindro se logra unasuperficie total de válvulas mayor, lo que facilitael llenado de aire del cilindro. Al mismo tiempo serequiere menos potencia para expulsar los gasesde escape.

Se reduce el esfuerzo necesario para la circulaciónde gases y se mejora la eficacia del motor. A suvez, esto contribuye a reducir el consumo de com-bustible.

El inyector se puede colocar en el centro, lo quemejora la combustión y reduce las emisiones y elconsumo de combustible.

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Ventilación del cárter cerrado

El cárter tiene cierto vacío. Este vacío se creaconectando la salida del cárter al lado de aspira-

ción del turbocompresor.

La ventilación de los gases del cárter se realiza através de la cámara del árbol de levas.

Para motores industriales y motores marinos sinEMS, este sistema incluye un dispositivo de vál-vula montada en un racor en una de las tapas deculata.

La válvula control la presión del cárter dentro delos límites recomendables y también funcionacomo separador de aceite.

Desde el dispositivo de válvula se instala unamanguera que se conecta a la admisión despuésdel filtro de aire, justo antes del turbocompresor.Remítase a las figuras.

Es importante que no haya ninguna bolsa en estatubería, donde pueda acumularse la condensaciónformando un cierre hidráulico. Motores industriales de 12 litros 

Motor marino de 12 litros sin EMS 

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 DI12 motor marino con EMS:

Los gases del cárter procedentes de la cámara delárbol de levas pasan a un diafragma situado en latapa del filtro y, a continuación, al cartucho delfiltro.

La válvula regula el sistema de modo que hayauna cierta presión negativa en el cárter.

Los gases del cárter pasan por un filtro de papel enel que las partículas pequeñas y la carbonilla que-dan depositadas, y el aceite se separa y recoge enla base de la carcasa del filtro, desde donde vuelveal cárter de aceite.

Hay una válvula antirretorno en la salida situadaen la parte inferior del filtro.

En el caso de que se obstruya el filtro antes delintervalo de servicio normal, hay un indicador enla parte superior del filtro en el que el diafragmaempuja hacia arriba un émbolo rojo cuando lacontrapresión aumenta en el filtro.

Los gases filtrados del cárter pasan por la salidadel filtro al turbompresor y, a continuación, vuel-ven al motor.

Aun contando con el separador de aceite, es nor-mal que penetre cierta cantidad de aceite con losgases del cárter en el sistema de admisión delmotor. Se puede mantener el aceite de los gasesdel cárter como una película fina de aceite en elsistema de aire de admisión.

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1. Entrada de los gases del cárter 

2. Diafragma

3. Indicador de servicio 

4. Salida de los gases del cárter filtrados 

5. Salida de aceite con válvula antirretorno 

6. Cartucho del filtro 

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Piñones de la distribución

Distribución

En el motor de 12 litros, la distribución estásituada en la parte trasera del motor.

Motores de 12 litros con bomba de injeyc-ción

Algunos componentes importantes, como labomba de inyección y el tren de válvulas, requie-ren un accionamiento preciso, por lo que estánconectados al extremo trasero del cigüeñal, cercadel volante motor, donde la rotación del cigüeñal

es más suave.

El piñón del cigüeñal acciona dos piñones inter-medios y el piñón de la bomba de aceite.

Uno de los piñones intermedios acciona el árbolde levas y, en algunos casos, la bomba hidráulica.A su vez, el piñón del árbol de levas acciona elpiñón de la bomba de inyección.

El otro piñón intermedio engrana con el piñón delcompresor de aire comprimido, si se dispone delmismo.

El árbol de levas y la bomba de inyección giran a

la mitad de las revoluciones que el cigüeñal.Para facilitar el montaje correcto de los piñones dela distribución, éstos van marcados en uno de losdientes o en un hueco entre los dientes.

El piñón de la bomba de inyección tiene un orifi-cio ovalado para el ajuste del calado de la inyec-ción (llamado ángulo α).

1. Piñón de la bomba de aceite 2. Piñón del compresor de aire 

3. Piñón del cigüeñal 

4. Piñón intermedio 

5. Piñón de la bomba de inyección 

6. Piñón del árbol de levas 

7. Piñón de la bomba hidráulica 

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Motores de 12 litros con inyector-bomba PDE

El piñón del cigüeñal acciona dos piñones inter-medios y el piñón de la bomba de aceite.

Uno de los piñones intermedios acciona el árbolde levas, la bomba hidráulica y la bomba de ali-mentación.

El otro piñón intermedio acciona una toma defuerza.

Para facilitar el montaje correcto de los piñones dela distribución, éstos van marcados en uno de losdientes o en un hueco entre los dientes.

1. Piñón de la bomba de aceite 

2. Piñón del cigüeñal 3. Piñón intermedio 

4. Piñón de la bomba hidráulica 

5. Piñón del compresor de aire 

6. Piñón del árbol de levas 

7. Piñón de la toma de fuerza 

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1. Amortiguador de vibraciones del cigüeñal 

2. Tensor de la correa 

3. Bomba de refrigerante 

4. Polea del ventilador 

5. Alternador 6. Correa politrapezoidal 

7. Polea loca 

Correa de accesorios

Una correa de transmisión acciona la bomba derefrigerante y el alternador, así como el compresordel A/C, si está equipado. Si el motor tiene venti-

lador, éste se monta sobre un cojinete especial,véase la figura.

La correa de transmisión es una “correa politrape-zoidal”, es decir, tiene numerosas ranuras enforma de V en el lado de arrastre. El diseño de laspoleas se corresponde con el de la correa y, portanto, ésta tiene una superficie de contacto muyamplia para su anchura. Con una superficie decontacto amplia se reduce el riesgo de patinado dela correa.

El circuito de la correa incluye también una o máspoleas guía, cuya función es proporcionar un buenarco de contacto para la correa alrededor de laspoleas.

Para tensar la correa de manera correcta, se utilizaun tensor automático de correa.

Motores con un correa de accesorios montadoaparte para accionar el ventilador, tienen correasdoble en él circuito. Este circuito tiene un tensormanual.

En las figuras se muestran los modelos más comu-nes para motores industriales. Los motores de otrotipo, como los que carecen de alternador o ventila-dor, tienen un tendido de la correa distinto. Noobstante, el principio de funcionamiento es elmismo.

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Sistema de lubricación

1. Bomba de aceite 

2. Enfriador de aceite 

3. Purificador centrífugo de aire 

4. Boquilla de refrigeración de pistón 

5. Filtro de aceite 

6. Cárter de aceite 

Bomba de aceite

Un bomba de aceite accionada por el piñón del

cigüeñal es la encargada de producir la circulaciónnecesaria para que el aceite llegue a todas las pie-zas que deben estar lubricadas y para que fluya através del purificador de aceite y el enfriador deaceite.

El aceite lubricante se succiona desde el cárter através de un filtro hacia la bomba de aceite.

La presión de aceite debe ser lo suficientementealta para que garantice que cada punto de lubrica-ción reciba la cantidad de aceite necesaria para sulubricación y enfriamiento.

Sin embargo, una presión del aceite demasiadoalta podría hacer que los componentes del sistemade lubricación soportasen una presión excesiva.

Sobre todo cuando el aceite está frío, existe elriesgo de que la presión sea demasiado elevada;por este motivo, la bomba de aceite lleva incorpo-rada una válvula de seguridad. Cuando la presiónde aceite es demasiado elevada, la válvula de pre-sión de aceite deja que salga aceite (y que vuelvaal cárter), para evitar que se produzcan daños.

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Enfriador de aceite

Desde la bomba, el aceite lubricante fluye por losconductos del bloque motor hacia el enfriador de

aceite, situado dentro de la tapa delantera del ladoderecho del bloque motor.

El enfriador de aceite es un intercambiador decalor de placas.

Todo el aceite atraviesa el enfriador de aceitedonde el refrigerante del sistema de refrigeraciónreduce su temperatura.

En la carcasa del enfriador de aceite hay una vál-vula de presión de aceite para enfriar los pistones.

Tiene una presión de apertura de 3 bares. Por lotanto, el enfriamiento de los pistones no se da avelocidades bajas del motor (ralentí). Remítasetambién a Conductos de lubricación.

1. Aceite de la bomba de aceite 

2. Intercambiador de calor 

3. Aceite del filtro al motor 

4. Aceite refrigerado al filtro de papel 

5. Válvula de suministro para refrigeración de los pistones 

6. Flujo parcial al purificador centrífugo 

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Filtro de aceite

Desde el enfriador, el aceite pasa por un filtro depapel de flujo total, de gran capacidad.

Este filtro también limpia el aceite hacia el turbo-

compresor.

El filtro de aceite tiene una válvula de rebose quese abre cuando el filtro se obstruye. Como conse-cuencia, el motor recibe aceite sin filtrar, y sóloparte del aceite se limpia en el purificador centrí-fugo.

Por este motivo, es muy importante cambiar el fil-tro en los intervalos recomendados en el Manualdel operador.

Purificador centrífugo de aceite

Parte del aceite fluye desde el conducto principalde la cubierta del enfriador de aceite hacia el puri-ficador centrífugo y luego, una vez limpio, vuelveal cárter.

El exceso de aceite se drena y regresa al cárter poruna válvula de rebose. Con esto se garantiza quela presión del sistema de aceite no sea demasiadoelevada.

El rotor del purificador de aceite centrífugo giraimpulsado por la fuerza del aceite que sale a cho-rro por dos boquillas situadas en la parte inferiordel rotor.

Las impurezas se quedan adheridas a las paredesdel rotor, al salir despedidas por la fuerza centrí-fuga, formando una capa sólida.

Hay que desmontar y limpiar el rotor a intervalosregulares, siguiendo el programa de manteni-miento incluido en el Manual del operador.

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Conductos de lubricación

El aceite lubricante fluye por los conductos deaceite del bloque motor hacia los cojinetes del

árbol de levas y el cojinete de bancada.En el cigüeñal hay unos conductos para que elaceite llegue a los cojinetes de las bielas.

El aceite de lubricación de los balancines fluyepor un canal directo desde el conducto principalde aceite.

Este conducto tiene presión continuamente. Elaceite llega a los ejes de los taqués de rodillo a tra-vés de ranuras situadas en el cojinete del árbol delevas. Los ejes de los taqués de rodillo tienen

canales para lubricar los taqués de rodillo.

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Los pistones se enfrían con aceite lubricante.Unas boquillas especiales pulverizan el aceite

hacia arriba y lubrican los pistones desde la parteinferior de la cabeza, una por cilindro.

Dado que la refrigeración de pistones no es nece-saria con el motor girando a pocas revoluciones,la válvula de presión de aceite de la carcasa delenfriador de aceite se abre cuando la presión es de3 bares. Remítase a la página 18.

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Turbocompresor

El turbocompresor se encarga de aumentar elvolumen de aire que entra en los cilindros. Cuanto

más aire entra, el motor puede quemar más com-bustible y, así, desarrollar más potencia y lograruna combustión más limpia que un motor equiva-lente sin turbocompresor.

El turbocompresor es accionado por los gases deescape del motor y está compuesto por una turbinay un compresor. El compresor comprime el airede admisión del motor.

El rotor del compresor va montado en el mismo

eje que el rotor de la turbina. Este eje rota en unportacojinetes situado entre el compresor y la tur-bina.

A medida que aumenta la potencia que desarrollael motor, aumentan los gases de escape, lo quesignifica que el rotor de la turbina y, como conse-cuencia, también el rotor del compresor, giran amayor velocidad. Así pues, la masa de aire seajusta automáticamente a las necesidades delmotor, y no se necesita ningún otro sistema de

regulación suplementario.

El rotor del turbocompresor gira muy deprisa. Amáxima potencia, el régimen es de 100.000 rpmaproximadamente. Al mismo tiempo, la tempera-tura del lado del escape del rotor de la turbina esde más de 600°C.

Todo esto hace que se exija mucho de los compo-nentes que giran en lo que respecta a equilibrio,refrigeración y lubricación.

El eje se monta en dos casquillos que giran libre-mente en el portacojinetes. Las juntas del portaco-

 jinetes de la turbina y del compresor son juntassimilares a los segmentos de pistón.

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8/3/2019 Descripción del funcionamiento -

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Refrigeración del aire de admisión

Gracias al enfriamiento a que se somete el airedespués de abandonar el turbocompresor, es posi-

ble introducir más aire a presión en los cilindros,quemar más combustible, desarrollar mayorpotencia y reducir los niveles de emisiones delmotor.

Existen dos modelos diferentes de intercooler:

Refrigerado por aire, DC

El aire de admisión procedente del turbocompre-sor pasa por el intercooler situado entre el ventila-dor y el radiador del motor.

DI, refrigerado por refrigerante

El intercooler está montado directamente en elcolector de admisión. El aire de admisión se enfríapor el sistema de refrigeración interno del motor.

Se utiliza tanto en motores industriales comomarinos

1. Intercooler 

2. Radiador del sistema de refrigeración 

3. Turbocompresor 

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