Motores de Combustion Interna 04 Componentes

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para devolverlo cuando el par resistente es mayor que el par motor. El volante (Figura 4.3), es una rueda de hierro fundido construido de una sola pieza en

pequeños motores, y en dos mitades para los grandes, que unida rígidamente al motor, gira concéntricamente con él, manteniendo las velocidades

angulares máximas y mínimas dentro de ciertos límites. Consta de un núcleo o parte interior, que se fija al eje cigüeñal y de una gruesa llanta que forma la

periferia.


Índice

Instrucciones de usoIntroducciónObjetivos Partes fundamentales de un motor I Partes fundamentales de un motor II Elementos de un motor I Elementos de un motor II El cigüeñal I El cigüeñal II El árbol de levas La biela I La biela II La biela III La biela IV El bulón Camisas secas y camisas húmedas La culata I

Motores de Combustión Interna > Componentes

La culata II La culata III Bloque motor y cojinete El pistón I El pistón II El pistón con camisa Segmentos de compresión Segmentos de estanqueidad Segmentos rascadores El volante de inercia I El volante de inercia II El volante de inercia III El volante de inercia IV El volante de inercia V El volante de inercia VIEjercicios de repasoMapa de la presentaciónReferencias bibliográficasAyuda a la navegación


Instrucciones de uso (1 de 2)

Bienvenido a esta presentación que te guiará por los

contenidos de la sesión.

Si quieres preparar o repasar la lección, lee atentamente

estas instrucciones. Por el contrario, tanto si ya estás

familiarizado con el manejo de los planes de lección

como si eres el profesor que va a impartir la lección,

puedes saltarte las instrucciones de uso e

iniciar la presentación.



Instrucciones de uso (2 de 2)

Para sacar el máximo provecho a esta presentación, lee el contenido de cada diapositiva y consulta las referencias bibliográficas.

Consulta las definiciones de las palabras clave en el glosario de términos.

Finalmente, realiza los ejercicios para comprobar el nivel de asimilación de la lección. Repasa aquellos puntos correspondientes a las respuestas erróneas.

Ahora haz clic o pulsa espacio para avanzar.



Introducción

Para poder comprender el funcionamiento global de un

motor es necesario conocer la misión, geometría y

ubicación de cada uno de los elementos que lo

componen. En esta presentación vamos a estudiar las

piezas fundamentales que forman parte de un motor.



Objetivos

El objetivo que se pretende alcanzar en esta

presentación es conocer la geometría, ubicación, función

y comportamiento de las piezas fundamentales de un

motor.



Partes fundamentales de un motor II

En el mecanismo de manivela se incluye una

pieza llamada biela que enlaza con el pistón.

Los mecanismos de manivela son dispositivos cuya

misión es convertir el movimiento alternativo del pistón,

producido por la expansión de los gases, en movimiento

giratorio de la manivela conectada al eje o cigüeñal.



Partes fundamentales de un motor I

Todos los motores Diesel deben constar de algunas partes comunes con el fin de que puedan realizar los procesos de comprimir el aire e inyectar el combustible en el seno del aire. Deben tener camisas por las que se deslizan pistones alternativamente. El pistón está unido a un sistema que controla su movimiento llamado manivela.



Elementos de un motor I

Pistón. Tiene dos funciones: comprimir el aire y recibir el impulso de los gases durante la combustión y expansión.

Culata. Sirve para tapar el extremo superior de los cilindros formando un espacio cerrado en el que se comprime el aire y donde quedan confinados los gases.

Válvulas o lumbreras. Permiten la entrada de aire nuevo en los cilindros y la salida de los gases quemados.

Biela. Transmite la fuerza desde cada pistón a la manivela correspondiente.

Cigüeñal y cojinetes. Estos últimos sirven como soporte del cigüeñal permitiéndole girar.



Elementos de un motor II

Bloque y bancada. Es la estructura portante de cilindros, cigüeñal y cojinetes, manteniéndolas firmemente conectadas entre sí.

Bomba de inyección. Distribuye a gran presión el combustible a los inyectores.

Árbol de levas. Es accionado por el cigüeñal y a su vez acciona la bomba de inyección y también abre las válvulas a través de los empujadores y los balancines.

Regulador. Su función es regular la cantidad de combustible suministrado en cada carrera controlando así el régimen del motor.



El cigüeñal I

El cigüeñal está constituido

por una serie de apoyos

llamados muñequillas. Hay dos

clases: de cojinete principal y

de biela. Los de biela suelen conocerse como cuellos (de biela).

Las muñequillas principales están todas situadas en la misma

línea, mientras que los cuellos están descentrados respecto a

las muñequillas principales y están conectados a los brazos de

manivela.

Se observa también en la figura el conducto de engrase que lleva

el lubricante desde la muñequilla principal hasta el cuello de

biela.



El cigüeñal II

La fuerza más importante que debe resistir un cigüeñal es el efecto de flexión que produce el empuje de la biela cuando el pistón está en el PMS. En ese momento la presión de los gases actúa directamente sobre la muñequilla de la biela y tiende a hacer flexionar al cigüeñal entre los dos apoyos contiguos. Además, el cigüeñal debe soportar las fuerzas de torsión generadas por el movimiento de la biela.

Los cigüeñales almacenados deben apoyarse sobre uno de sus extremos o colgarse de un extremo, nunca deben descansar horizontalmente al objeto de evitar que se deformen, ya que no recuperan su forma primitiva.



El árbol de levas

El árbol de levas es una barra larga y delgada dotada de un cierto

número de resaltos cuidadosamente conformados que reciben el

nombre de levas. El árbol de levas está enlazado con el cigüeñal

mediante engranajes, correas o cadenas de transmisión y gira a

mitad de la velocidad que éste (en motores de 4T). Cuando gira, las

levas actúan sobre la parte inferior de los empujadores y éstos

alzan las válvulas.



La biela I La biela es una barra robusta dotada

de cojinetes en ambos extremos. Transmite el empuje del pistón al

cigüeñal. No ha de ser excesivamente pesada

para no aumentar las fuerzas de inercia.

En motores grandes, el extremo correspondiente el cigüeñal (cabeza) suele ser un cojinete separado atornillado a una base existente en la biela.

En motores pequeños, la mitad superior del cojinete forma parte de la biela.



La biela II

En la biela, el cojinete del bulón es un casquillo circular, pero el cojinete de cabeza de biela consta de dos semicasquillos. Este sistema de construcción permite el montaje y su desmontaje del cuello del cigüeñal.

La superficie interna de los casquillos es de metal antifricción.



La biela III

Para reducir el tamaño del

cojinete de cabeza de biela se

emplean: Cuatro pernos de biela de

menor diámetro en lugar de

dos de mayor diámetro.

Espárragos en vez de

pernos.

Cabeza de biela partida

oblicuamente.

Cabeza articulada.



La biela IV

Las tapas de biela son fijadas por pernos de dilatación y tuercas. Por entalladuras en las cabezas de perno se impide que giren al apretar las tuercas.

Los pernos de biela suelen construirse de acero aleado y están tratados térmicamente.

Para conseguir la máxima resistencia y un apriete seguro se emplean roscas finas de paso reducido.



El bulón

El bulón es la pieza a través de la cual la biela se articula al pistón.

Montajes de bulón: En A, el bulón está en ajuste forzado

sobre el pistón, y el cojinete está en la biela.

En B, el bulón está en ajuste forzado sobre la biela, y el cojinete está en el pistón.

En C, el bulón está totalmente flotante y hay cojinete en el pistón y en la biela. Es el más utilizado.

Como cojinete del bulón se emplea un casquillo liso que se lubrica a través de un orificio largo taladrado en la biela.



Camisas secas y camisas húmedas

1. El cilindro de la primera figura, corresponde a una de las llamadas camisas húmedas, debido a que su superficie exterior está en contacto con el agua de refrigeración.

2. El cilindro de la segunda figura, corresponde a una de las llamadas camisas secas, debido a que su superficie exterior no está en contacto con el agua de refrigeración, sino que está metal con metal con su alojamiento, el cual contiene las camisas de agua.

3. La última figura, corresponde a una camisa húmeda convencional, y en ella se aprecian la tres acanaladuras en las que se ajustan las juntas tóricas que permiten la dilatación de la camisa evitando fugas de agua o lubricante.

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3



La culata I

1. Culata.

2. Porta inyector.

3. Tobera de inyección.

4. Pistón.

5. Cámara de combustión.



La culata II

Al objeto de soportar las presiones deexplosión y el calor de la combustión, lasculatas deben ser muy resistentes y estarmuy bien refrigeradas.

En la figura se representa el conjunto de un porta inyector con su inyector montado en la culata y en ella se ve que las porciones críticas del inyector están refrigeradas por los grandes pasos de agua existentes en la culata.

Los motores grandes utilizan culatas individuales para cada cilindro, mientras que los pequeños se agrupan varios cilindros en una sola culata.



La culata III

En la primera figura puede verse una culata vista desde arriba; además, aparecen también las colas y los resortes de la válvulas.

En la segunda figura, aparece una vista de la parte inferior de la misma culata en la que se aprecian las cabezas de las válvulas en sus asientos.

La tercera figura corresponde a un motor de árbol de levas en la culata y en ella se ve una leva en posición de funcionamiento.

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Bloque motor y cojinete

En la figura superior se observa un bloque con una camisa de cilindros parcialmente desmontada y los demás en sus posiciones respectivas.

Los espárragos que se ven en la cara superior del bloque sirven para fijar la culata al bloque.

La siguiente figura ilustra una pareja de semicasquillos de cojinete principal, sobre cuya superficie interior se apoya el cigüeñal cuando gira por lo que se construyen de metal antifricción. Se asientan en los alojamientos existentes en las paredes transversales y son desmontables para que puedan ser sustituidos cuando se desgasten.



El pistón I

Cada pistón con sus segmentos efectúa la estanqueidad entre la cámara de combustión y el carter del motor, y transmite a la biela la fuerza desarrollada por la presión de los gases de la combustión.

Absorbe calor, que debe ser evacuado.

Produce fuerzas de inercia debido al constante cambio de sentido de sus movimientos.



El pistón II

En los pistones no refrigerados, el calor atraviesa sus paredes laterales, pasa a las paredes del cilindro a través de los segmentos y por último a las camisas de agua.

La parte superior del pistón se llama corona y la parte inferior falda.

La corona suele ser gruesa para que no se deforme y proporcione buena transmisión del calor.



El pistón con camisa

Vista en corte de un pistón y biela en su posición en el interior de una camisa.

Los dos aros superiores son los segmentos de compresión, cuya misión es retener la presión de los gases. El aro inferior es el segmento de engrase, cuyo objeto es crear una película de aceite y eliminar el exceso de lubricante de la pared del cilindro.

El chorro vertical de lubricante sirve para refrigerar la corona del pistón que además lubrifica el cojinete del bulón.



Segmentos de compresión

Los segmentos son anillos circulares que se adaptan a escotaduras que circundan la parte superior (corona) e inferior (falda) del pistón.

La misión de los segmentos de compresión son: Cerrar herméticamente el espacio entre

pistón y cilindro. Transmitir el calor desde el pistón a la

camisa de agua.

Las uniones son en ángulo, a tope y de solapo.

Su hermeticidad se mejora por la presión de los gases que aprieta los segmentos contra la pared del cilindro.



Segmentos de estanqueidad

El intersticio que se forma enla unión de los segmentos, se agranda a medida que el frente del segmento se desgasta, o se desgasta el cilindro. Para evitar esto, se emplean segmentos de estanqueidad especiales. En estos segmentos el corte permanece cerrado aún cuando el segmento se mueva por el interior del cilindro agrandado.

Cierre de la unión de un segmento machihembrado: En A, sección hembra que cierra el frente y la ranura. En B, ambas secciones se solapan, cierran el frente y la ranura. En C, sección macho que cierra el frente y la ranura.



Segmentos rascadores

Los segmentos rascadoresestán situados en la falda debajo de los segmentos de compresión y están diseñados para que separen, rascando durante la carrera descendente, la mayoría del lubricante. Su objeto es impedir que el exceso de lubricante pase a la cámara de combustión. Además deben permitir paso suficiente de lubricante hacia la parte superior de la camisa durante la carrera ascendente.

El lubricante rascado debe eliminarse y para ello este tipo de segmento tiene unas ranuras de ventilación, las cuales dejan pasar el aceite hacia el fondo de la ranura del pistón desde donde cae al cárter del cigüeñal.



El volante de inercia I

Es un disco de gran peso unido rígidamente al cigüeñal cuya función es mantener la suavidad de giro del motor entre una carrera de combustión y la siguiente.

Es únicamente durante la carrera de combustión cuando el pistón entrega energía mecánica al cigüeñal; durante las otras carreras, es el cigüeñal quien devuelve energía al pistón para que aspire aire, lo comprima y expulse los gases al exterior.



El volante de inercia II

1. Amortiguador de vibraciones completo.

2. Arrastrador (parte interior).

3. Corona o masa centrífuga (parte exterior).

4. Manguito elástico.

5. Bulón limitador de desplazamiento.

6. Suplemento.

7. Disco lateral, enterizo.

8. Disco lateral, bipartido.

9. Tornillo.

10.Arandela dentada.



El volante de inercia III

Con su parte interior, el amortiguador de

vibraciones está montado a presión en el

lado GKS del cigüeñal.

Se encarga de amortiguar las vibraciones torsionales.

La masa centrífuga está unida a su parte interior por

manguitos elásticos. Estos manguitos constan de

varios manguitos de acero cortados axialmente e

intercalados. Los bulones limitadores de

desplazamiento impiden que el paquete de resortes

gire, limitando el desplazamiento y los esfuerzos de

las hojas de ballesta.



El volante de inercia IV

1. Bulón limitador de

desplazamiento.

2. Ballestas de acero.



El volante de inercia V

Puesto que la parte interior del amortiguadorde vibraciones está unida de forma rígida alcigüeñal del motor, tiene que seguir elmovimiento giratorio del cigüeñal. La parteexterior está unida a la interior por manguitos elásticos y normalmente es arrastradasincrónicamente.

El cigüeñal realiza con la parte interior del amortiguador vibraciones torsionales dentro de una resonancia. Puesto que la parte exterior tiene la tendencia de ir girando uniformemente, amortigua por medio de los manguitos elásticos los movimientos vibratorios de la parte interior y por tanto los del cigüeñal.



El volante de inercia VI

Por el aceite motor que es conducido a lascámaras de los manguitos elásticos se impide el rozamiento de las hojas de ballesta y con ello, en lo posible, el desgaste. Al mismo tiempo, y debido al trabajo de los manguitos elásticos, el desplazamiento de aceite produce una transformación de la energía vibratoria en calor, es decir, una amortiguación, o sea, el rozamiento propiamente dicho sólo tiene lugar, en pequeña parte, directamente entre las hojas de ballesta. Se produce sobre todo en el mismo aceite lubricante. Por una alimentación de aceite continua desde el cigüeñal se impide que el calentamiento sea excesivo.



Ejercicio de repaso (1 de 9)

¿Qué nombre corresponde a la pieza señalada en la figura? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Culata.

b) Biela.

c) Bancada.



Feedback

No es correcto. El elemento señalado es el que transmite

la fuerza desde cada pistón a la manivela

correspondiente.

Haz clic en Volver e inténtalo de nuevo.

Volver



Feedback

Correcto. Es importante distinguir los conceptos:

a) Biela. Transmite la fuerza desde cada pistón a la manivela

correspondiente.

b) Culata. Sirve para tapar el extremo superior de los cilindros

formando un espacio cerrado en el que se comprime el aire

y donde quedan confinados los gases.

c) Bloque y bancada. Es la estructura portante de cilindros,

cigüeñal y cojinetes, manteniéndolas firmemente

conectadas entre sí.

Pulsa espacio o haz clic para continuar.




¿Cuáles son las fuerzas mas importantes que debe

resistir el cigüeñal? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Torsión y flexión.

b) Torsión y presión.



Feedback

No es correcto. La fuerza más importante que debe

resistir un cigüeñal es el empuje de la biela cuando el

pistón está en el PMS y las fuerzas generadas por el

movimiento de la biela.


Volver



Feedback

Correcto. El efecto de flexión es el producido por el

empuje de la biela cuando el pistón está en el PMS y las

fuerzas de torsión son las generadas por el movimiento

de la biela.





La velocidad de giro del árbol de levas en un motor de 4T

es: (haz clic en la respuesta correcta)

a) La mitad que la del cigüeñal.

b) La misma que la del cigüeñal.



Feedback

No es correcto. El árbol de levas está enlazado con el

cigüeñal mediante engranajes o cadenas de transmisión

y gira a mitad de la velocidad que éste (en motores de

4T).


Volver



Feedback

Correcto. El árbol de levas está enlazado con el cigüeñal

mediante engranajes o cadenas de transmisión y gira a

mitad de la velocidad que éste (en motores de 4T).

Cuando gira, las levas actúan sobre la parte inferior de

los empujadores y éstos alzan las válvulas.





¿Cómo se denomina el cojinete de la biela formado por dos semicasquillos? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Cojinete del bulón.

b) Cojinete de cabeza de biela.



Feedback

No es correcto. Recuerda que el cojinete del bulón es un

casquillo circular, pero el cojinete de cabeza de biela

consta de dos semicasquillos.


Volver



Feedback

Correcto. El cojinete de cabeza de biela consta de dos

semicasquillos. Este sistema de construcción permite el

montaje y su desmontaje del cuello del cigüeñal.





¿Cuál de las siguientes figuras representa un bulón

totalmente flotante? (haz clic en la respuesta correcta)



Feedback

No es correcto. Recuerda que para que sea totalmente

flotante no debe haber ajuste forzado, debe haber

cojinetes en biela y pistón.


Volver



Feedback

Correcto. El bulón es totalmente flotante cuando tiene

cojinete tanto en el pistón como en la biela.





¿Qué esquema corresponde al de una camisa seca?

(haz clic en la respuesta correcta)



Feedback

No es correcto. Recuerda que se denominan camisas

secas, a aquellas tales que su superficie exterior no está

en contacto con el agua, sino que está metal con metal

con su alojamiento, el cual contiene las camisas de agua.


Volver



Feedback

Correcto. Efectivamente el esquema corresponde a una

de las llamadas camisas secas, debido a que su

superficie exterior no está en contacto con el agua, sino

que está metal con metal con su alojamiento, el cual

contiene las camisas de agua.





La misión de los segmentos de compresión: (haz clic en la

respuesta correcta)

a) Cerrar herméticamente el espacio entre pistón y cilindro y

transmitir el calor.

b) Cerrar el intersticio que se forma en la unión de los

segmentos.

c) Impedir que el lubricante pase a la cámara de combustión.



Feedback

No es correcto. Recuerda que los segmentos son anillos

circulares que se adaptan a los salientes que circundan

la corona y falda del pistón.


Volver



Feedback

Correcto. Los segmentos son anillos circulares que se

adaptan a escotaduras que circundan la parte superior

(corona) e inferior (falda) del pistón, cuya misión es

cerrar herméticamente el espacio entre pistón y cilindro

y transmitir el calor desde el pistón a la camisa de agua.


Feedback




¿Cómo se denomina el segmento de un pistón cuyo

objeto es rascar el exceso de lubricante de la pared del

cilindro? (haz clic en la respuesta correcta)

a) Segmentos de compresión.

b) Segmentos de estanqueidad.

c) Segmentos rascadores.



Feedback

No es correcto. Recuerda que los segmentos de

compresión retienen la presión de los gases, mientras

que los segmentos de estanqueidad cierran el intersticio

que se forma en la unión de los segmentos debido a

medida que se desgasta el segmento o el cilindro.


Volver



Feedback

Correcto. La misión de los segmentos rascadores es

separar rascando durante la carrera descendente, la

mayoría del lubricante, con objeto de impedir que el

exceso de lubricante pase a la cámara de combustión,

permitiendo además, el paso de suficiente lubricante

hacia la parte superior de la camisa durante la carrera

ascendente.




Ejercicios de repaso (9 de 9)

¿Cuál es la misión del amortiguador de vibraciones? (haz

clic en la respuesta correcta)

a) Amortiguar las vibraciones axiales del motor en

general y del cigüeñal en particular.

b) Amortiguar las vibraciones torsionales del cigüeñal.



Feedback

No es correcto. Recuerda que las direcciones axiales

son los radios de una sección transversal, y la parte

interior del amortiguador de vibraciones se monta a

presión en el lado GKS (lado opuesto al de salida de

potencia) del cigüeñal, con lo que sólo protegería a la

sección sobre la que esta situado.


Volver



Feedback

Correcto. El amortiguador se encarga de amortiguar las

vibraciones torsionales del cigüeñal, su parte interior

está montada a presión en el lado GKS del cigüeñal, y

está unida a la exterior por medio de unos manguitos

elásticos que son los encargados de amortiguar los

movimientos vibratorios.




Mapa de la presentación

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Desde este mapa puedes ir a las distintas diapositivas de la presentación, haciendo clic en la caja con el concepto correspondiente.

Motores Motores de Combustión Interna > Componentesde Combustión Interna > Componentes

PPartes fundamentalesartes fundamentales

CCulataulata BloquBloqueeCigüeñalCigüeñal Árbol de levasÁrbol de levas

VolanteVolante de Inercia de Inercia

PPistónistónBBielaiela


BulónBulón

CamisasCamisas

Segmento de estanqueidad Segmento de estanqueidad

Segmento de compresión Segmento de compresión

Segmento rascador Segmento rascador


Referencias bibliográficas

BIBLIOGRAFÍA:

Motores Diesel. Edgar J. Kates / William E. Luck.

Motores. Santiago Sanz Acebes.



Fin de la presentación

Aquí finaliza esta presentación. Puedes repasar cualquier

aspecto de la misma, si así lo deseas. En caso contrario,

haz clic o pulsa espacio para terminar.


Motores de Combustion Interna 04 Componentes

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