Motores de Combustion

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 “Motor de Combustión Interna”  Expositor: Téc . Luis Fernando Vásquez Ramos  OPERACIÓN DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.1 Motores

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EL MOTOR

1.-CONCEPTO

El motor es una maquina que esta conformada por unconjunto de piezas perfectamente sincronizadas que utilizadiferentes combustibles y energías para su funcionamiento ytransformar dicha energía en movimiento o energía mecánicacon la finalidad de accionar cualquier mecanismo existente.

2.-TIPOS DE MOTORES

Tales como:• Motor de combustión. Motor de un automóvil• Motor eléctrico. El arrancador • Motor neumático. Compresor de aire• Motor hidráulico. La bomba de aceite• Motor a reacción.

3.-TIPOS DE MOTORES DE COMBUSTIÓN

3.1.-Tipos De Motores De Combustión Interna:

Es un conjunto de mecanismos perfectamente sincronizadosque se encarga de transformar la energía calorífica o térmicaproducido por los combustibles en una energía mecánica ocinética de movimiento.

3.2.-Tipos De Motores De Combustión Externa:

En este motor la combustión o expansión de los gases se realiza fuera de loscilindros, ya no es usado el día de hoy por ser demasiados lentos

4.-CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES

4.1.- Según El Combustible Que Utiliza:

En este motor la combustión o expansión delos gases se realiza fuera de los cilindros, yano es usado el día de hoy por ser demasiados lentos

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4.2.- Según El Sistema De Refrigeración:

• Motor refrigerado por agua• Motor refrigerado por aire.• Motor refrigerado mixto.

4.3.-Según El Ciclo De Trabajo:

• Motor de cuatro tiempos.• Motor de dos tiempos.

4.4.- Según El Número De Culatas:

• Motor de una sola culata.• Motor de varios culatas.

4.5.-Según La Ubicación Del Árbol De Levas:

•  Árbol de levas en el bloque del motor OHV•  Árbol de levas en la culata OHC Y DOHC.

4.6-Según La Carrera De Pistón:

- Motor largo: Cuando la carrera del pistón es mayor que el diámetro delcilindro.

- Motor cuadrado: Cuando la carrera del pistón es igual al diámetro del cilindro.

- Motor súper cuadrado: Cuando la carrera del pistón es menor que eldiámetro del cilindro.

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4.7.-Según El Número De Cilindros

• Monocilindrico.• Poli cilíndrico.

4.8.-Según La Ubicación De Cilindros:

- Motor en línea: Tiene los cilindros dispuestos en línea de forma vertical enun solo bloque. Este motor se puede utilizar desde 2 a 8 cilindros, el motor de 4cilindros es el mas utilizado hoy en día. El motor en línea es el mas sencilloconstructivamente hablando por lo que su coste es mas económico así como sus

reparaciones.

- Motor en v: Tiene los cilindros repartidos en dos bloques unidos por la baseo bancada y formando un cierto ángulo (60º, 90º, etc.). Se utiliza este motor para6 cilindros en adelante. Esta forma constructiva es ventajosa para un numero decilindros mayor de 6, ya que es mas compacta, con lo cual el cigüeñal, al ser mascorto, trabaja en mejores condiciones. Tiene la desventaja de que la distribuciónse complica ya que debe contar con el doble de árboles de levas que un motor en línea, lo que trae consigo un accionamiento (correas de distribución) masdifícil y con mas mantenimiento.

- Motor horizontal u opuesto: Es un caso particular de los motores decilindros en V. Los cilindros van dispuestos en dos bloques que forman un ángulode 180º colocados en posición horizontal y en sentidos opuestos que se unen por su base o bancada. La ventaja de esta disposición es que reduce la altura delmotor, por lo que se puede utilizar motos de gran cilindrada, en cochesdeportivos y autobuses que disponen de mucho espacio a lo ancho y no enaltura.

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- Motor radial: Este tipo de motor era usado en las avionetasantiguas, los cuales podían producir grandes revoluciones y grancantidad de fuerza; también se le conocía como motores tipoestrella

4.9.-Según La Disposición De Válvulas:

- Tipo cabeza L: las 2 válvulas están ubicadas en el bloque delmotor del mismo lado del cilindro.

- Cabeza en I: se denomina motores de válvulas en la culata o

válvulas superpuestas; porque las válvulas estánmontadas en la culata del cilindro sobre elcilindro.

- Cabeza en F:  las válvulas de admisión están ubicadasnormalmente en la culata mientras que lasválvulas de escape están ubicadas en el bloquedel cilindro.

- Cabeza en T:  cuando las válvulas están ubicadas en elbloque del motor en sentido contrario una de laotra.

4.10.-Según El Control De Combustión:

• a) Motores de inyección directa (Fig. 2).• b) Motores con cámara de precombustión (Fig. No 3).

• c) Motores con cámara de turbulencia (Fig. No 4).• d) Motores con cámara auxiliar de reserva de aire, llamada también célula de

energía (Fig. Nº 5) o cámara de acumulación (Fig. No 6).

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4.11.-Por El Sistema De Alimentación De Aire:

• a) De aspiración natural. Cuando el ingreso del aire essolo por la depresión causada por el desplazamientodescendente del pistón

• b) Sobrealimentado. Es cuando el motor tiene un turboalimentador o soplador de aire el cual gracias a la fuerza delos gases de escape, empuja al aire y lo ase ingresar con masfuerza dentro de la cámara de combustión

5.- FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR

• El ciclo del funcionamiento de los motores Diesel se caracteriza por lacombustión del combustible, que se efectúa por medio de la presión y el calor facilitado por la elevada compresión del aire, en el interior de los cilindros.

6.- QUE ES UN CICLO

• Es un conjunto de operaciones o tiempos que realizan los pistones paraobtener un trabajo.

• Estas operaciones o tiempos se repiten miles de veces por minuto en cadacilindro del motor.

7.- QUE ES TRABAJO

• Es el desplazamiento del pistón o embolo por efecto de laexpansión de los gases debido a la gran temperatura que segenera al quemar el petróleo conjuntamente con el aire(oxigeno).

- Admisión

• Comienza cuando el píst6n se encuentra enel punto muerto superior (PMS). Se abre laválvula de admisión y el pistón bajaprovocando una succión, la cual ayuda aprecipitar el aire dentro del cilindro hastallenarlo. Cuando el pistón llega al puntomuerto inferior (PMI), se cierra la válvula deadmisión. El Cigüeñal ha girado media vuelta

con una-carrera - del pistón.

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- Compresión• Las válvulas de admisión y escape se encuentrancerradas, el pistón sube, comprimiendo el aire; enel interior del cilindro y aumentando la presión y latemperatura hasta comprimirlo totalmente en lacámara de combustión. El cigüeñal ha girado unavuelta, y con esta se han realizado dos carrerasdel pistón.

- Expansión o fuerza•  Al finalizar la carrera de compresión, el aire quedo

comprimido en la cámara de combustión. Cuandose alcanzan la presión y la temperatura idealespor efecto de la alta compresión, estando elpistón en el PMS, se inyecta el combustible en elcilindro por medio del inyector . En ese momentose produce la combustión y los gases resultantes,en su expansión, empujan el pistón hacia abajohasta llegar al PMI. El cigüeñal ha girado una ymedia vueltas con tres carreras del pistón. Estacarrera es la única que se denomina útil, por ser la que produce fuerza.

- Escape• El pistón sube desde el PMI y se abre la válvula de

escape, que permite la salida de los gases alexterior, expulsados por el pistón; al llegar al PMS,se cierra la válvula de escape. El cigüeñal hagirado dos vueltas con cuatro carreras del pistón,completando un ciclo de trabajo

8.- QUE ES DISTRIBUCIÓN:

• Es un conjunto de piezas perfectamente sincronizadas que controlan laentrada de aire y salida de los gases, esta sincronización debe estar enacorde en todo los mecanismos de distribución para que se pueda realizar elsalto de la chispa de una bujía de encendido.

Constitución

• a) Árbol de levas.• b) Buzos.• c) Balancines.

• d) Varillas empujadoras.• e) Engranaje del eje de levas.• f) Engranaje del eje del cigüeñal.

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Estos elementos pueden aumentar como también pueden disminuir,dependiendo de la construcción del motor.

9.- TIPOS DE DISTRIBUCIÓN:

- Distribución De Mando Directo:

• Es cuando el pistón del eje cigüeñal engranadirectamente con el eje de levas. El eje o piñón del ejecigüeñal debe tener una cantidad menor de dentadoque el eje de levas. Ejemplo, Si el dentado del cigüeñal es

de 25 dientes, el eje de levas debe tener el dobledentado.

- Distribución De Mando Indirecto:

• En este tipo de distribución el eje de levas puede ser accionado por cadena ocorrea de distribución o piñón intermedio que puede darse en el caso de queel eje de levas este el block de cilindros.

• Cuando el eje de levas este montado en la culata puede ser impulsado por elcigüeñal por intermedio de una cadena o correa de distribución que debetener una deflexión de 6-10 m.m.

• Cuando es por correa dentado su funcionamiento debe ser en forma seca,ósea no debe estar en contacto por aceite, agua o cualquier otras impurezas.

• Cuando la distribución es indirecta por piñón intermedia, tiene que haber trespiñones para la sincronización, los cuales seria un piñón del eje cigüeñal, uneje de levas y un piñón intermedio entre ambos ejes el cual se le podríadenominar como piñón loco.

VARIACIONES DE LAS VÁLVULAS DE ADMISIÓN.-

• El avance de la apertura de la válvula de admisión(AAA) (Fig. Nº 5), para aprovecharla depresiónproducida por la rápida salida de los gases deescape, con el objeto de darle mayor velocidad de

entrada al aire de la admisión. La válvula deadmisión permanecerá abierta durante todo eltiempo de admisión, hasta que el pistón haya pasado el punto muerto inferior 

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y dé comienzo a la carrera de compresión: esto se denomina retraso al cierre

de admisión.

VARIACIONES DE LAS VÁLVULAS DE ESCAPE.-

•  Al en producirse la expansión, el interior del cilindrose origina la carrera de trabajo del pist6n desde elpunto muerto superior al inferior. Antes que el pistónllegue al punto muerto inferior, la válvula de escapecomienza a abrirse (Fig. Nº 4), permitiendo laevacuación de una parte de los gases quemadosque provienen de la combustión: esta anticipaci6n

se denomina avance a la apertura de escape (ÁAE).La válvula de escape permanecerá abierta hastaque el pistón haya pasado el punto muerto superior,lo que se denomina retraso al cierre de escape (RCE).

Ciclo practico

Gráficamente, el ciclo de cuatro tiempos, con laapertura y cierre de las válvulas, se representacon diagramas circulares.

10.-TIPOS DE DISTRIBUCION POR SU FUNCIONAMIENTO:

- Distribución Cerrada:Es cuando la válvula de admisión se abre en el punto muertosuperior, y la válvula de escape se cierra en el punto muertosuperior.

- Distribución Abierta:Es cuando la válvula de admisión se abre cuando el pistón a

pasado por el punto muerto superior y la válvula de escapese cierra antes de llegar el pistón al punto muerto superior.

- Distribución Cruzada:En este tipo la válvula de admisión se abre antes de llegar elpistón al punto muerto superior, y la válvula de escape secierra cuando el pistón ha pasado el punto muerto superior.

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MÚLTIPLES DE ADMISIÓN Y ESCAPE 

11.- CONCEPTO

• Son tubos, de formas especiales, que van montados en la culata. El deadmisión, conduce al aire al interior de los cilindros del motor; el de escape,permite la salida de los gases quemados, producto de la combustión.

12.- TIPOS

• a) Múltiple de admisión, y• b) múltiple de escape.

13.- CARACTERISTICAS:

- En motores de aspiración natural• la galería principal del múltiple de admisión está

unida por medio de mangueras al purificador deaire. El múltiple de escape está dispuesto paramontar solamente el tubo de escape y elsilenciador.

- En motores de aspiración forzada• la galería principal del múltiple de admisión está

Conectada con el turbo cargador. El múltiple deescape, además de llevar instalados el silenciador yel tubo de escapé, posee una sección donde se

monta el turbo cargador.

14.- CONSTRUCCIÓN:

• Los múltiples de admisión se fabrican de hierro fundido o aleaciones dealuminio; los de escape, se fabrican da hierro fundido, y sus formas varían deacuerdo al tipo de motor.

• Según el tipo de construcción, los múltiples pueden ser:• de una sola pieza, y• seccionados.

15.- LA CULATA:

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• Es la tapa superior de los cilindros, la cual tapa elmonoblock e independiza cada uno de los cilindroscon su cámara de combustión, sus válvulas ycámara de combustión.

• En al culata se encuentra montado el conjunto deválvulas y balancines y en algunos motores llevanlos descansos del eje de levas.

16.- CONSTRUCCIÓN:

• La culata se construye de fierro fundido y aluminio, yes de una sola pieza para cada grupo de cilindros,los motores en V y los horizontales de cilindrosopuestos llevan dos culatas.

Empaquetadura de culata

• Para conseguir la hermeticidad entre amboscomponentes se emplea una lámina de acero oasbesto, llamada empaquetadura, esta impideescapes de la compresión de los cilindros y elagua de las chaquetas a los cilindros.

• La culata se une herméticamente con el monoblock por pernos de acero degran resistencia, al igual que los del cigüeñal deben ser ajustados con eltorquimetro.

17.- TIPOS DE CULATA

Según el sistema de refrigeración en los motores, las culatas se pueden clasificar en dos tipos generales:

• a) las que se utilizan en motoresrefrigerados por agua, y

• b) las usadas en refrigeración por aire.

Existen motores Diesel equipados con una solaculata para todo el bloque; o bien con unaculata para cada grupo de dos o tres cilindros ouna, para cada cilindro.

VÁLVULAS, ASIENTOS, GUIAS Y RESORTES

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Son elementos del sistema de distribución. Se estudian juntos, aunque tienencaracterísticas, diferentes.

18.- LAS VALVULAS

• Son los elementos de la distribución que seencargan de permitir el ingreso del aire purificadoy la salida de los gases quemados

19.- PARTES DE LAS VÁLVULAS:

· 1.- Cabeza.- es la parte circular de la válvula existen varios tipos de válvulasegún la forma de la cabeza de la válvula.

• 2.- Margen.- representa el espesor de la válvula entre la cabeza y la cara ysirve para evitar que se deforme o se queme por efecto del calor.

• 3.- Cara.- es la parte de la válvula que asienta sobre el asiento y produce uncierre hermético se esta; el Angulo de la cara normalmente es de 30° a 45°.

• 4.- Margen.- representa el espesor de la válvula entre la cabeza y la cara ysirve para evitar que se deforme o se queme por efecto del calor.

• 5.- Vástago.- es la parte central de la válvula que se desplaza en la guía deválvula y en los extremos se encuentra las ranuras de seguridad donde vamontado unos seguros de media luna que evitan que el resorte se safe de laválvula.

• 6.- Talón.- es la parte de la válvula donde asienta la cara de contacto delbalancín y se calibra la luz y holgura de válvula en dicha superficie.

• 7.- Ranura de seguro.- estas ranuras son las que permiten asegurar a laválvula con el sombrero de resorte en algunas válvulas: se tiene solo unranura en otras; en motores de alta revolución tienes 2 ranuras de seguro.

20.- CONSTRUCCIÓN:

a) Válvulas de admisión: Normalmente se construyen deacero-cromo-níquel. Algunas poseen un deflector cuyafinalidad es crear o mejorar la turbulencia del aire durante laadmisión.

• En algunos tipos, la cara de asiento de lasválvulas es recargada con estelita (aleación deacero con cromo, tungsteno y carbono), la cual seaplica por medio de soldaduras Mediante estesistema se obtiene mayor endurecimiento yresistencia para disminuir el, desgaste y

prolongar la duración.

b) Válvulas de escape.-

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• Los materiales son similares a los de admisión, pero Se les agrega tungsteno

para .soportar las altas temperaturas.• Los vástagos de las válvulas son prácticamente iguales en diversos modelos;se usa acero y níquel para los vástagos de las válvulas de admisión, yaleaciones diversas de acero para los vástagos de las válvulas de escape.

• En algunos casos, los vástagos de las válvulas de escape tienen una zona de-menor diámetro cerca de la cabeza (Fig.23), que tiene la finalidad de evitar que se acumule exceso de carbón en el vástago y pueda trabar elmovimiento de la válvula.

21.- DIFERENCIA ENTRE LAS VÁLVULAS DE ADMISIÓN Y ESCAPE.

• a) Cuando las válvulas son de diferente tamaño, las de cabeza más larga ogrande son de admisión.

• b) Cuando las marcas están con letra, las de admisión llevan “IN”, y las deescape llevan “EX”.

• c) Durante su trabajo en el motor las que se abren al bajar el pistón son las deadmisión, y las que se abren al subir el pistón son las de escape.

• d) Cuando el motor ya esta funcionando las válvulas adquieren un color diferente, las de admisión son de color grisado oscuro y las de escape uncolor ladrillo.

CARACTERÍSTICAS.-

• La válvula de admisión se caracteriza por tener la cabeza de mayor diámetroque la de escapé.; La válvula de escape tiene la cabeza de un diámetromenor, pero sus materiales resisten elevadas temperaturas.

UBICACIÓN. –

• Las válvulas de los motores Diesel se instalan en la culata y pueden ser dos,tres o cuatro por cilindro, según el diseño del motor. Y en algunos casos,están dispuestas verticalmente a causa de la forma plana de la cámara de

combustión, Se accionan por buzos, varillas y balancines, o biendirectamente, cuando el árbol de levas está situado en la culata.

22.- PARTES QUE ACOMPAÑAN A LAS VÁLVULAS

• Estas partes deben estar en contacto con la mismaculata del cilindro que puede ser asiento o casquillo, lalumbrera, un resorte, guía de válvula, reten de aceite, unpar de seguros y un platillo o soporte de reten.

23.- FINALIDAD DE RESORTES DE VALVULAS

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• Es tirar de la válvula para que este se pegue contra su asiento (en fracción

de segundos) y cierre el ingreso o la salida de los gases o residuos de lacombustión a través de las lumbreras.

Construcción• Son construidos de acero especial de gran flexibilidad, la válvula lleva un

resorte o dos resortes de diferentes diámetros con el fin de amortiguar lasvibraciones en alta velocidad.

CARACTERÍSTICAS.-

• Los resortes se caracterizan por la forma de sus espiras. En algunos estánuniformemente espaciadas; en otros, hay un número de espiras unidas enambos extremos. Cuando las .espiras están unidas en un solo extremo, eselado debe colocarse hacia la culata.

BUZOS, VARILLAS Y BALANCINES

Son elementos que transmiten el movimiento del árbol de levas hasta lasválvulas, para que éstas realicen su cierre y su apertura durante los ciclos detrabajo correspondiente.

24.- CONCEPTO DE BUZOS:

Constan de un cuerpo de forma cilíndrica, que en algunos

casos dispone de huecos con lados abiertos que tienen por finalidad reducir el peso de la pieza.

25.- TIPOS DE BUZOS-

Generalmente, los motores Diesel usan dos tipos debuzos:• - el cilíndrico , y• - el de cabeza .

CONSTRUCCIÓN.-

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• Se fabrican de acero cromo-níquel. La parte de contacto con la leva se

endurece para resistir la presión y la fricción.

CARACTERÍSTICAS.-

• Para facilitar su rotación, en algunos casos, el Buzo se encuentradescentrado con respecto a la leva. Otros tipos tienen la superficie decontacto ovalada para- lograr la misma finalidad

26.-CONCEPTO DE VARILLAS

• Son piezas rectas construidas de acero. Los extremos

son terminados de forma que puedan adaptarse a lassuperficies de apoyo de los- buzos y los balancines.

• La forma más común es la mostrada en la figura Nº 44,donde un extremo termina en forma de semiesfera, y élotro, en una especie de copilla.

• Las dimensiones de las varillas varían de acuerdo conlas características de cada motor, y su función es la detransmitir el movimiento de los buzos a los balancines.

• Es requisito indispensable para su utilización que seanrectas.

27.- CONCEPTO DE BALANCINES.

• Se fabrican de diversos materiales, por procesos de estampado, fundición yforja. Normalmente están alojados en loque se denomina árbol de balancines

CONSTITUCIÓN.-

Constan de:• 1. Balancín.• 2. Bocina de balancín.• 3. Resorte de separación.• 4. Tornillo y tuerca de regulación de

válvulas.• 5. Eje de balancines.• 6. Soporte.• 7. Tornillos de fijación.• 8. Tapón.• 9. Resorte de reten.

• 10. Retén de seguridad.28.- TIPOS DE BALANCINES.

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• Hay dos tipos generales de balancines. En la primera tenemos un balancín,

cuyo contacto con el talón de la válvula causa frotamiento y en la otra figura,este contacto se produce por medio de un rodillo, motivo por el cual es másempleado en los motores diesel.

• El balancín de rodillo tiene menos desgaste, debido a la rotación del rodillo; loque, permite repartir el área de contacto y evitar que la

fricción y la presión se produzcan continuamente en unmismo sitio.

29.- EL MONOBLOCK

• Es el corazón del motor hacho generalmente dehierro fundido o de aleaciones de aluminio esmas liviano su peso y mas eficiente en relación alcalor que el de fabricado y hierro fundido elmonoblock cuenta con rebordes de refuerzo enla parte exterior para aumentar su rigidez yayudar en la radiación del calor. El bloque decilindros contiene varios cilindros donde lospistones se mueven de arriba hacia abajo.

30.- COMPONENTES DEL MONOBLOCK:

• 1.- Bloque. • 2.- Cilindros o camisas.• 3.- Bancadas principales. 

• 4.- Cañerías o chaquetasde refrigeración.• 5.-Conducto de

lubricación.

31.- PISTONES.

Los pistones realizan tres trabajos principales:• 1.- Transmiten la fuerza de combustión a la biela y al

cigüeñal.• 2.- Sellan la cámara de combustión.

• 3.- Disipan el calor excesivo de la cámara de combustión.32.- PARTES DE UN PISTON

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El pistón, que transmite la fuerza de combustión, está compuesto por muchas

piezas:

• 1.-Cabeza - contiene la cámara de combustión.• 2.-Ranuras y resaltos de los anillos - sujetan los

anillos de compresión y de control de aceite.• 3.-Orificio del pasador de biela - contiene un

pasador que conecta el pistón con la biela.• 4.-Anillo de retención - mantiene el pasador de

biela dentro del orificio del pasador.• 5.-Faldón de tope - soporta las presiones

laterales.

33.- TIPOS DE PISTON

Los pistones se construyen de diversas maneras.

• 1.-Cabeza de aluminio colado con faldón de aluminio forjado, soldada por hazelectrónico.

• 2.-Compuestos. Formados por una cabeza de acero y un faldón de aluminioforjado empernados entre sí.

• 3.-Articulados. Cabeza de acero forjado con orificios de pasador y bujes, y unfaldón separado de aluminio colado. Las dos piezas están conectadas por medio de un pasador de biela.

• 4.-El tipo más común es el pistón de aluminio colado de una sola pieza conuna banda de hierro que lleva los anillos de los pistones.

34.- ESTILOS DE LOS PISTONES:

• Los pistones de pre-combustión tienen una bujíaincandescente en la cabeza.

• Los pistones de inyección directa no tienen bujíasincandescentes.

35.- TIPOS DE ANILLOS DE PISTÓN:• Hay dos tipos de anillos de pistón: (1) anillos de

compresión y (2) de control de aceite. Los anillos decompresión sellan la parte inferior de la cámara decombustión impidiendo que los gases de combustión sefuguen por los pistones.

Anillo de control de aceite:• Normalmente hay un anillo de control de aceite debajo de los anillos de

compresión. Los anillos de control de aceite lubrican las paredes de la camisa

del cilindro al moverse el pistón hacia arriba y hacia abajo. La película deaceite reduce el desgaste en la camisa del cilindro y en el pistón.

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Resorte de expansión:

Detrás del anillo de control de aceite hay un resorte deexpansión que permite mantener una película uniforme deaceite en la pared del cilindro.

Superficies endurecidas:

Todos los anillos tienen una superficie endurecida para prolongar la duración delos anillos.

Separación entre puntas de anillo:

Todos los anillos de los pistones tienen una separaciónentre las dos puntas. Para impedir fugas, lasseparaciones entre puntas, no deben estar alineadas alinstalarse.

36.- CONCEPTO DE BIELAS Y PIEZAS

Las bielas están conectadas a cada uno de los pistones por medio de un pasador de biela. La biela transmite la fuerza decombustión del pistón al cigüeñal.

Una biela consta de varias piezas:

• 1.- Buje del pasador de biela.• 2.- Vástago.• 3.- Tapa.• 4.- Pernos y tuercas de biela.

• 5.- Cojinetes de biela.

37.- AGUJERO DEL PIE DE BIELA Y BUJE DEL PASADOR DE BIELA:

• El agujero del pie de biela contiene el buje del pasador de biela. Este buje está dentro del agujero del pie debiela (3). Los bujes son una clase de cojinete quedistribuyen la carga y pueden repararse cuando estándesgastados.

- Orificio y tapa del cigüeñal:

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El orificio y la tapa del cigüeñal están en el extremo grande de la biela.

Rodean el muñón del cojinete de biela del cigüeñal y conectan la biela con elcigüeñal.

- Vástago:El vástago se extiende a lo largo de la biela. Tiene forma de viga en “T” parauna mayor resistencia y rigidez.

-Pernos y tuercas de biela:El perno y la tuerca de la biela sujetan la biela y la tapa al cigüeñal. Éste esel extremo del cigüeñal o el extremo grande de la biela.

-Cojinetes de biela:Los cojinetes de biela están en el extremo del cigüeñal de la biela. Elcigüeñal gira dentro de los cojinetes de biela que soportan la carga.

-Casquillos de los cojinetes de biela:Por lo general, la mitad de casquillo superior soporta más carga.

38.- Cigüeñal:

• El otro extremo de la biela hace girar el cigüeñal, que estáubicado en la parte inferior del bloque de motor. El cigüeñaltransmite el movimiento giratorio al volante proporcionandoenergía adecuada para el trabajo.

39.- PARTES DEL CIGÜEÑAL.

• 1.- Muñones de cojinetes de biela.• 2.- Contrapesas.• 3.- Muñones de cojinetes de bancada.

• 4.- Nervadura.

- Diseño del cigüeñal:• Los cigüeñales para los motores en línea generalmente sólo tienen un muñón

de cojinetes de biela por cada cilindro mientras que los motores en "V"comparten un solo muñón de cojinetes de biela entre dos cilindros.

- Muñones de cojinetes de biela:• Los muñones de los cojinetes de biela determinan la posición de los pistones.

Cuando los muñones están arriba, los pistones están en el punto muerto

superior. Cuando los muñones están abajo, los pistones están en el puntomuerto inferior. El orden de encendido del motor determina el momento enque cada muñón de cojinete de biela llega al punto muerto superior.

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- Agujeros de aligeramiento:• Ciertos muñones de cojinetes de biela tienen

agujeros de aligeramiento para reducir el peso delcigüeñal y ayudar a equilibrar el cigüeñal.

- Conductos de aceite:• Tapón del conducto de aceite:• Los conductos perforados de aceite están

taponados en un extremo por un tapón cóncavo oun tornillo de ajuste.

- Nervadura:Los muñones de los cojinetes de bancada (1) ylos muñones de los cojinetes de biela (2) estánsujetos por medio de nervaduras (3). El radioentre la nervadura y el muñón se denomina curvade unión cóncava (4).

- Contrapesos:Ciertas nervaduras tienen contrapesas paraequilibrar el cigüeñal. Estas contrapesas puedenformar parte del forjado del cigüeñal o en ciertoscasos están empernadas.

- Muñones de los cojinetes de bancada de empuje

Éste es un muñón de cojinete de bancada de empuje.Es uno de los muñones de los cojinetes de bancada.Su nervadura tiene flancos pulidos anchos. Funcionacon el cojinete de bancada de empuje para limitar elmovimiento hacia adelante y hacia atrás del cigüeñalllamado juego longitudinal.

- Orificios de los cojinetes de bancada:El cigüeñal gira dentro de los cojinetes de bancada,que están bien sujetos en orificios ubicados en laparte inferior del bloque.

- Casquillos de los cojinetes de bancada

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Cada cojinete de bancada está compuesto por dos mitades llamadas

casquillos. La mitad de casquillo inferior encaja en la tapa del cojinete debancada, y la mitad de casquillos superior encaja en el orificio del cojinete debancada del bloque. Por lo general, la mitad de casquillo inferior soporta máscarga y se desgasta más rápido.

- Conjuntos de cojinete de bancada:Los conjuntos de cojinetes de bancada consisten en losorificios de los cojinetes de bancada del bloque delmotor, las tapas de los cojinetes de bancada, que estánsujetas por medio de pernos o espárragos, y loscojinetes de bancada propios.

- Lubricación de los cojinetesLas mitades superiores de los cojinetes de bancada tienen un orificio deengrase y, normalmente, una ranura, de modo que el aceite lubricante sealimente continuamente por el orificio de lubricación de los muñones de loscojinetes de bancada.

- Cojinetes de bancada de empujeHay dos tipos de cojinetes de bancada de empuje:

1.-Los cojinetes de casquillo dividido constan de dos piezas.2.-Los cojinetes de empuje con pestaña son sólo una pieza.

- Conjunto de volanteConsta de lo siguiente:

• 1.- Volante.• 2.- Corona.• 3.- Caja de volante.

- Volante:* El volante esté empernado a la parte trasera del cigüeñal en la

caja del volante.

* El cigüeñal hace girar el volante durante el tiempo de combustión,y el momento del volante mantiene el cigüeñal girando demanera uniforme durante los tiempos de admisión, compresión yescape.

- Finalidad del volanteEl volante realiza tres funciones:

• 1.- Almacena energía para ganar momento entre tiempos de combustión.• 2.- Hace que la velocidad del cigüeñal sea uniforme.• 3.- Transmite potencia a una máquina, al convertidor de par o a otra carga.

SISTEMAS DE REFRIGERACION

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En este capitulo “sistemas del motor y pruebas” se verán losdiversos sistemas del motor diesel, sus componentes, comooperan y las diferentes pruebas que se pueden realizar enellos. Al terminar el capitulo del sistema de enfriamiento, podráidentificar los componentes del sistema de enfriamiento y sufunción, el flujo del refrigerante a través del sistema deenfriamiento y las características del refrigerante.También se familiarizará con los procedimientos de pruebasdel refrigerante y de los componentes del sistema deenfriamiento.

Componentes del sistema de enfriamiento

Los principales componentes del sistema de enfriamiento son:1.- La bomba de agua2.- el enfriador de aceite3.- Los conductos a través del bloque del motor y laculata4.- El regulador de temperatura y la caja del regulador 5.- El radiador 6.- La tapa de presión7.- Las mangueras y las tuberías de conexión. Además, un ventilador, generalmente impulsado por correas, se encuentra cerca del radiador, para aumentar el flujo de aire y latransferencia de calor.

Conceptos básicos

En esta sección usted aprenderá a:1. Identificar la función principal del sistema de enfriamiento.2. Trazar el flujo de refrigerante a través del sistema.

3. Localizar la función de cada uno de los componentes del sistema deenfriamiento del motor.4. Reconocer los diferentes sistemas de enfriamiento.

Función del sistema de enfriamiento

El sistema de enfriamiento del motor tiene como función mantener las temperaturasadecuadas del motor. Si falla el sistema de enfriamiento puede ocurrir un daño serioen el motor. Veamos los componentes y el flujo en el sistema de enfriamiento.

Principio de operación

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El sistema de enfriamiento hace circular refrigerante a través del motor, para

absorber el calor producido por la combustión y la fricción. Para hacer este trabajo,el sistema refrigerante aplica el principio de transferencia de calor.

Transferencia de calor 

El calor siempre se mueve de un objeto caliente (1) a unobjeto mas frío (2). El calor puede moverse entremetales, fluidos o aire, lo que permite este movimiento decalor es la diferencia de temperaturas relativas entre los

objetos. Mientras mayor sea la diferencia de temperaturamayor será la transferencia de calor. Cada componentedel sistema de enfriamiento cumple con una funciónespecífica de la transferencia de calor.

Componentes del sistema de enfriamiento

Los principales componentes del sistema de enfriamiento son:1. La bomba de agua2. El enfriador de aceite3. Los conductos a través del bloque del motor y la

culata4. El regulador de temperatura y caja del regulador 5. El radiador 6. La tapa de presión7. las mangueras y tuberías de conexión.

 Además un ventilador impulsado normalmente por correas se encuentra cercadel radiador, para aumentar el flujo de aire y la transferencia de calor.

Bomba de aguaLa bomba de agua se compone de un rodete con paletascurvas contenido en una caja. A medida que el rodete gira,las paletas envían el agua hacia fuera, a la salida formadapor la caja.

Ubicación de la bomba de agua

Esta es una bomba de agua típica de un motor. Como puede ver, se instala en la

parte delantera del bloque de motor.

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Enfriador de aceite

De la salida de la bomba de agua, el refrigerante fluyeal enfriador de aceite. Los enfriadores de aceite se

componen de una serie de tubos contenidos en unacaja. En este ejemplo, el refrigerante fluye a través delos tubos, y absorbe el calor del aceite del motor querodea los tubos. El enfriador de aceite transfiere elcalor del aceite lubricante, lo que permite que el aceite conserve sus propiedadeslubricantes.

Posenfriador 

Del enfriador de aceite, el refrigerante fluye al bloqueo oen caso de que el motor tenga turbocompresor, el

refrigerante puede fluir al posenfriador. En algunosmotores con turbocompresión, se utiliza. Si es así, elrefrigerante irá al posenfriador.

Cómo funciona el posenfriador 

El posenfriador absorbe el calor del aire de admisión. Enun posenfriador de agua de la camisa, el sistema deenfriamiento disipa el calor del aire.El posenfriador se construye con tubos y aletas al igualque un radiador. El aire comprimido caliente que vienedel turbocompresor pasa por las aletas y transfiere elcalor al refrigerante contenido en los tubos.

Camisa de agua

Del enfriador de aceite o del posenfriador, el refrigerantefluye al bloque de motor y alrededor de las camisas delcilindro, y absorbe el calor residual de los pistones, de losanillos y de las camisas. Estas cavidades alrededor deestos componentes se denominan “camisa de agua”.

Culata

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El refrigerante se desplaza desde los conductos del bloque del motor hasta la culata,

y recoge calor de los asientos y guías de válvula.

Caja del regulador 

Una vez que el refrigerante sale de la culata, entra al termostato o a la caja deregulador.Dentro de la caja se monta el regulador de temperatura.

Regulador de temperatura

El regulador de temperatura (o termostato) funciona como el“policía de tráfico” del sistema de enfriamiento. El trabajo delregulador es mantener una gama apropiada de temperaturasde operación. Para hacer esto, el regulador deriva el flujo delrefrigerante a través del radiador o de un tubo de derivaciónde regreso a la bomba de agua.

Cómo funciona el regulador 

Cuando el motor esta frió, se cierra el regulador. Elrefrigerante circula de regreso a la bomba, y no pasa por elradiador. Esto ayudará a que el motor tenga la temperaturade operación. A medida de que el motor alcanza la temperatura deoperación, la temperatura del refrigerante aumenta hastallegar a la temperatura de apertura del regulador. A medidaque abre el regulador, parte del refrigerante fluye el

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radiador. La otra parte de refrigerante fluye a la bomba de agua sin pasar el

radiador.Con el aumento de la temperatura, el regulador se abre más, y más refrigerantepasa al radiador. Cuando el regulador se abre completamente, todo el flujo derefrigerante va al radiador.

Prueba del regulador 

El regulador se debe probar durante el mantenimiento delsistema de enfriamiento, y reemplazarse, si es necesario.Nunca ponga en funcionamiento un motor Caterpillar si se haquitado el regulador o si el regulador está instalado de

manera incorrecta.El calentamiento excesivo puede producir un dañocatastrófico en el motor, algunas veces, en cuestión de minutos.

El radiador 

Si el regulador esta abierto, el refrigerante fluye a través delas tuberías o de las mangueras hasta la parte superior delradiador. Hasta este punto, la función del refrigerante esabsorber el calor de todas las piezas del motor. En elradiador, la función cambia. Ahora el refrigerante transfiere elcalor a la atmósfera.

Cómo funciona el radiador 

En el radiador, el refrigerante fluye de la parte superior ala parte inferior. Los tubos y las aletas funcionan juntospara disipar el calor.Generalmente, los radiadores se instalan en el sitio quepermita el mayor flujo de aire y la mejor transferencia decalor.

Tapa del radiador 

Los radiadores tienen tapas de presión. La tapa determina la presión del sistema deenfriamiento durante la operación. Los sistemas de enfriamiento presurizadosayudan a evitar la ebullición del agua o gran altitud. A medida que se asciende sobreel nivel del mar, disminuye la temperatura de ebullición. Si el sistema de enfriamientono esta presurizado, el refrigerante podría entrar en ebullición y ocasionar dañosserios al motor.La tapa del radiador mantiene la presión del sistema de enfriamiento por medio dedos válvulas. Si la diferencia de presión entre el sistema de enfriamiento y la presión

atmosférica sobrepasa la presión de apertura de la tapa, se abre una válvula deescape. Esto hace que una pequeña cantidad de aire escape y disminuya la presiónen el sistema. El sistema se estabiliza.

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Cuando el motor se apaga y el sistema comienza a enfriarse, la presión del sistema

de enfriamiento desciende a un valor menor que la presión atmosférica. La válvulade admisión de la tapa se abre, para permitir que entre aire al radiador. Estaoperación equilibra y estabiliza las dos presiones.

Presión nominal de la tapa del radiador 

Se puede usar una gran variedad de tapas de presión, que depende de la altitud enla que se funciona el motor. La presión nominal está impresa en la tapa.

Prueba de la tapa

Durante el mantenimiento del sistema de enfriamiento, sedebe hacer una prueba en la tapa de presión yreemplazarla, si es necesario. En la sección tres sedescribirá como se realiza este procedimiento.

VentiladoresLa transferencia de calor en el radiador se refuerzamediante un ventilador. Los ventiladores aumentan el flujode aire al pasar por las aletas y los tubos del radiador.

Tipos de ventiladores

Hay dos tipos de ventiladores de succión y sopladores. Los

ventiladores de succión (1) absorben el aire a través delradiador, y los sopladores (2) empujan el aire a través delradiador.

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SISTEMA DE LUBRICACION 

Sistema de lubricación y prueba Al terminar esta lección, usted conocerá la función del sistema de lubricación eidentificará los componentes del sistema y su función.Se verán también las propiedades importantes del aceite del motor y el flujo deaceite en el sistema de lubricación. Aprenderá como tomar las muestras de aceite yotras pruebas de rutina.

Conceptos básicosEn esta sección, se verán los componentes del sistema de lubricación y su función.Usted podrá trazar el flujo de aceite a través del motor.

Sistema de lubricaciónLa función principal del sistema de lubricación es hacer circular el aceite por elmotor. El aceite limpia, refrigera y protege del desgaste las piezas en movimiento delmotor.

Componentes del sistema de lubricaciónEl sistema de lubricación se compone de:

1. Sumidero o colector de aceite.2. La campana de succión.3. La bomba de aceite.4. La válvula de alivio de presión5. El filtro de aceite con válvula de derivación.

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6. El enfriador de aceite del motor con válvula de derivación.

7. Los conductos de aceite principal.8. Los rociadores de enfriamiento del pistón.9. El respiradero del cárter, las tuberías de conexión y el aceite mismo.

Colector de aceiteColector de aceite o sumidero contiene el aceite del motor y se encuentra en la parteinferior del bloque de motor. El colector de aceite también disipa el calor del aceite ala atmósfera.

Campana de succión y rejilla de admisiónDel colector de aceite, el aceite pasa a través de unarejilla de admisión y va a la campana de succión. Larejilla de admisión evita que las partículas grandes deescombros entren al sistema de aceite.La campana de succión transporta el aceite a labomba de aceite.

Bomba de aceite y válvula de alivioLa bomba de aceite produce flujo de aceite, quecircula a través del motor. La bomba de aceite seencuentra dentro o cerca del colector de aceite. El

cigüeñal impulsa la bomba de aceite por medio delengranaje de la bomba de aceite. Una válvula dealivio de presión se encuentra, generalmente, cerca

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de la bomba de aceite. La válvula de alivio protege el sistema de lubricación contra

presiones altas.Enfriador de aceite y válvula de derivaciónDe la bomba de aceite, el aceite fluye al enfriador deaceite. Los enfriadores de aceite disipan calor del aceite.El aceite llena la caja del enfriador de aceite. Dentro de lacaja están los tubos que llevan el refrigerante del motor.El calor se transfiere del aceite al refrigerante. Elenfriador de aceite también tiene una válvula dederivación.

Filtro de aceite y válvula de derivación

El aceite fluye del enfriador del aceite al filtro deaceite. En los sistemas de lubricación, según sudiseño, se puede usar uno o más filtros de aceite.Los filtros retienen los escombros y las partículas demetal del aceite. En los filtros tambien se usanválvulas de derivación.

Sistema de filtro de flujo plenoEn un sistema de filtro de flujo pleno, 100% del aceite pasa a través del filtro. Estossistemas deben tener una válvula de derivación.

Sistema con filtro de derivaciónSe usan dos filtros de aceite. Un 90% del aceite fluye por el filtro regular y 10% por el filtro de derivación. Generalmente, el filtro de derivación tiene un tejido mas denso,para atrapar partículas extremadamente pequeñas. En los sistemas con filtro dederivación se usan también válvulas de derivación.

1. Filtro principal (regular)2. Filtro de derivación3. Bomba de aceite4. Motor o componente.

Cámara de aceiteEn algunos motores con turbocompresor, el aceite fluye del filtroal compresor a través de un tubo de admisión. Un tubo de escapedevuelve el aceite al colector de aceite. En otros motores, elaceite filtrado sale del filtro de aceite y fluye a la cámara de aceiteprincipal se encuentra en el bloque. Este es el conducto de aceiteprincipal a través del bloque.

Flujo de aceiteEl aceite fluye de la cámara de aceite a todas las piezas

en movimiento del motor, incluyendo los cojinetes debancada y el cigüeñal.

1. Escape

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2. Admisión

CojinetesEl aceite fluye de la cámara al cigüeñal, y lubrica luego loscojinetes de bancada y de biela.

1. Cojinetes de bancada del cigüeñal2. Múltiple de aceite.

Conductos de aceite perforados del cigüeñalLos cigüeñales Caterpillar tienen conductos de aceite perforados que envían elaceite a los cojinetes de bancada y de biela.

Lubricación de las paredes del cilindro

El aceite alcanza las paredes del cilindro al ser expulsadode los cojinetes de biela y llega por salpicadura a la coronapor la parte inferior del pistón.

Como se genera la presión de aceite.El aceite fluye por los conductos para lubricar todas las piezasen movimiento, e incluye el tren de válvulas, la caja de labomba de inyección, la unidad de avance de sincronización yotros componentes accesorios. El aceite retoma el colector deaceite a través de conductos. Las tuberías de aceite, losconductos y los cojinetes restringen el flujo del aceite, y seproduce una presión de aceite. En los cojinetes de bancadase produce la mayor parte de la presión del sistema delubricación. La lectura en un manómetro de la presión de aceite es el resultado deesta restricción normal.

Boquillas de enfriamiento del pistónLas boquillas de enfriamiento del pistón rocían el aceite enla parte inferior de cada pistón y ayudan a lubricar lasparedes del cilindro.

Respiradero del carter Los respiraderos del carter descargan los gases decombustión que escapan por los anillos del pistón. Estomantiene la presión estable dentro del carter.Los respiraderos generalmente se encuentran en la partesuperior del motor. Esto equilibra la presión del carter delmotor con la presión atmosférica y hace que el aceiteretome fácilmente al colector.

Filtro del aceite

En el sistema de lubricación, el filtro de aceite es el que mas requieremantenimiento. El filtro se contamina permanentemente con residuos y, si no sehace mantenimiento, se producirán problemas en el sistema de lubricación.

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Válvulas de derivación y de alivio

En los sistemas de lubricación se usan varias válvulas dederivación y de alivio para proteger el motor. En lasbombas de aceite -81), se usan válvulas de alivio depresión (2), mientras que los enfriadores de aceite (3) y losfiltros de aceite (4) usan válvulas de derivación (5). Elnombre de la válvula describe como funciona la válvula.Las válvulas de alivio de presión reducen la presión delsistema, y a las válvulas de derivación hacen que el aceitefluya alrededor de un componente y no a través de él.

Válvula de alivio de presión

Generalmente, la válvula de alivio de presión se encuentracerca de la bomba de aceite. La válvula de alivio es, engeneral, una válvula accionada por resorte. La válvula dealivio se abre cuando las presiones del sistema exceden lafuerza del resorte de la válvula. Mientras la presión sea alta, laválvula permanecerá abierta. Cuando la válvula de alivios seabre, parte del aceite retoma al colector de aceite.Cuando la presión de aceite es inferior a la fuerza del resortede la válvula , la válvula

Válvula de derivación del enfriador de aceiteLa válvula de derivación del enfriador de aceite es unaválvula unidireccional que se abre cuando la presióndiferencial a través del enfriador de aceite es mayor que lafuerza requerida para abrir la válvula. Cuando la válvula seabre, el aceite fluye alrededor del enfriador de aceite. Estoasegura que parte del aceite llegue las partes principales delmotor, incluso, si ocurre algún problema en el enfriador deaceite. Cuando el aceite esta frío, puede no fluir adecuadamente. Esto abriría la válvula. La válvula de derivación del enfriador deaceite generalmente está dentro del enfriador de aceite.

Válvula de derivación del filtro de aceiteLa válvula de derivación del filtro de aceite es una válvulaunidireccional que se abre cuando la presión diferencial através del filtro de aceite excede la fuerza de apertura delresorte de la válvula. Si el aceite está frío, como el arranquedel motor, o si el filtro está obstruido, se abrirá la válvula dederivación del filtro. El aceite fluye alrededor del filtro, lo cualasegura que parte del aceite siempre llegará a los cojinetesy a otros componentes del motor. Esto protege el motor de daño por falta de aceite.