CLASE DE MOTORES 1 JOSE ROMERO.pdf

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CHARLA DE 5 MINUTOS

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COMB US TION : TR IANG ULO DE L FUE G O COMPONENTES DEL FUEG O  para que se produzca el fuego y exista la combustión es necesario que existan tres elementos en simultaneo.

FUEGO

COMBUSTIBLE www.senati.edu.pe

HISTORIA MOTOR COMBUSTIÓN INTERNA

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TE OR ÍA B ÁS ICA E N MOTOR E S DE C OMB US TIÓN INTERNA Un motor Térmico es una maquina que transforma la energía térmica , en energía mecánica.

Los motores de combustión interna según su funcionamiento pueden ser: •

 Rotativos

•

 Alternativos

•

 Reacción

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 Motores de Combustión Interna Es un tipo de maquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química  producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte  principal de un motor .

CLASIFICACION DEL MOTOR

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SEGÚN EL ENCENDIDO  Motor Otto:  Es el mas empleado en la actualidad y realiza la transformación de energía calorífica en mecánica fácilmente utilizable en cuatro fases.

 Motor Dies el: El  motor diés el  es un motor térmico que tiene combustión interna alternativo que se produce por el auto encendido del combustible debido a altas temperaturas derivadas de la compresión del aire en el interior del  cilindro.

 Motor Wanquel:   Este utiliza un rotor triangular lobular dentro de una cámara ovalada, en lugar de un pistón y un cilindro

Motor Otto www.senati.edu.pe

Motor Wanquel

Motor diésel

MOTOR WANQUEL

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SEGÚN CICLO DE TRABAJO

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SEGÚN CICLO DE TRABAJO Motores de cuatro tiempos

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SEGÚN DISPOSICION DE CILINDROS

EN LINEA www.senati.edu.pe

SEGÚN DISPOSICION DE CILINDROS

EN V www.senati.edu.pe

SEGÚN DISPOSICION DE CILINDROS

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SEGÚN DISPOSICION DE CILINDROS

PISTONES OPUESTOS www.senati.edu.pe

SEGÚN DISPOSICION DE CILINDROS

RADIAL www.senati.edu.pe

HISTORIA MOTOR COMBUSTIÓN INTERNA El motor que actualmente conocemos fue desarrollado en el año de 1879  por el alemán Nikolaus A ug us t Otto, quien en 1886 patentó el dis eño de un motor de combustión interna a cuatro tiempos, basado en los estudios del inventor francés Alphons e, concepto propuesto por los ing les es J onathan Hornblower y Artur Woolf en 1781

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TIEMPOS DE UN MOTOR A GASOLINA

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CAMARA DE COMBUSTION DE UN MOTOR A GASOLINA

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CONCE PTO MOTOR DIE S E L •

•

  Rudolf Diesel desarrolló la idea del motor  diesel y obtuvo la patente alemana en 1892. Un motor diesel utiliza mucha más compresión que un motor a gasolina. Un motor a gasolina comprime a un porcentaje de 8:1 a 12:1, mientras un motor diesel  comprime a un porcentaje de 14:1 hasta 25:1. La alta compresión se traduce en mejor eficiencia.

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 ¡ as í funciona un motor de combus tión interna dies el !

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Inyectores

Cañerías

Filtros

Bomba de alimentación Regulador

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Bomba de inyección

FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN DE MOTOR A DIESEL.

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DIESEL Un motor  DIÉSEL  funciona mediante la ig nición del combus tible al s er  inyectado en una cámara de combus tión que contiene aire a una temperatura  s uperior a la temperatura de auto combus tión, s e produce la combus tión s in neces idad de chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la pres ión que s e produce en el s eg undo tiempo motor, la compres ión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a  g ran presión, de forma que s e atomiza y s e mezcla con el aire a alta temperatura y pres ión. Como res ultado, la mezcla s e quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impuls ando el pistón hacia abajo. La biela trans mite es te movimiento al cig üeñal, al que hace g irar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación. www.senati.edu.pe

 MOTOR DIE S E L DE 2 TIE MPOS

se observa el proceso del funcionamiento del motor de 2 tiempos, observe como el proceso de admisión y expansión sucede en un solo movimiento lineal de la biela, mientras las etapas de compresión y escape en otro, todo en un solo giro del cigüeñal.

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Procesos de combustión Diesel

EL MOTOR DIESEL Ciclo de trabajo del motor Diesel de cuatro tiempos

180°

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180°

180°

180°

CÁMARA DE COMBUSTIÓN INDIRECTA DE UN MOTOR DIÉSEL

Antecámara

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Cámara de Turbulencia

CÁMARA DE COMBUSTIÓN DIRECTA DE UN MOTOR DIÉSEL

Inyección directa

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TERMINOLOGÍA

E s neces ario conocer la terminolog í a univers almente us ada hoy para indicar alg unas dimens iones y valores  fundamentales: Punto muerto s uperior (P.M.S.)

Punto Muerto Inferior (P.M.I.)

D

P.M.S.

Diámetro (en ing les B ore) Carrera (en ingles S troke)

Volumen Total del cilindro (V1) Volumen de la cámara de combus tión (V2) Volumen desalojado por el pis tón o cilindrada (V1-V2) R elación Volumétrica de compres ión l = V1/V2 www.senati.edu.pe

Carrera

P.M.I.

V2

V1

TIEMPOS DE UN MOTOR DIESEL

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CAR AC TE R ÍS TICA S DEL COMB US TIB LE DIE S E L De donde s ale el combus tible Dies el

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Admisión ADMISIÓN

Primer Tiempo: Admis ión

En este primer tiempo el pistón efectúa su primera carrera desde el P.M.S. al P.M.I., aspirando aire de la atmósfera debidamente purificado a través del filtro

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EL SISTEMA DE ADMISIÓN Al Múltiple de Admisión ó al Postenfriador

Del Filtro de aire

Eficiencia Volumétrica Escape

Del Múltiple de admisión

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Una combustión completa depende de la cantidad de oxigeno

VÁLVULAS DE ADMISIÓN

VÁLVULAS DE ESCAPE www.senati.edu.pe

CA PA CIDAD VOLUME TR ICA DE L MOTOR  A la capacidad volumétrica del cilindro de un motor s e le conoce como cilindrada unitaria y a la capacidad volumétrica del motor como cilindrada total. CILINDRA DA UNITAR IA: E s la capacidad volumétrica del cilindro des de el PMS has ta el PMI. Vh =

CILINDR ADA TOTAL : Es la capacidad volumétrica del motor s umando todas s us cilindradas unitarias . VH = www.senati.edu.pe

TEO

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 S eg undo Tiempo: Compres ión Compresión En este segundo tiempo y con las dos válvulas completamente cerradas el pistón comprime el aire a gran presión, quedando solo aire alojado en la cámara de combustión.

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Proceso del tiempo de Compresión Sellado de la combustión

Anillos

Película lubricante

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TIEMPO DE COMPRESIÓN / INYECCIÓN

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RELACION DE COMPRESION La relación de compresión de los motores, R C, es la relación que exis te entre el volumen res ultante al terminar el tiempo de admis ión y el volumen res ultante al terminar el tiempo de compresión.

E=

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TEO

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EXPLOSIÓN

Tercer Tiempo: Trabajo, explos ión o combustión

Presión x Área =

 Al final de la compresión con el pistón en el PMS se inyecta el  Fuerza combustible en el interior del cilindro, en una cantidad que es regulada por la bomba de inyección. Presión

Área

Fuerza

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FUERZA

Calor Generado por la compresión

Reacción Química Termodinámica Calor - Combustión

 Acción Mecánica

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ESCAPE Cuarto Tiempo: E s cape Durante este cuarto tiempo se abre instantáneamente la válvula de escape, el pistón durante su recorrido ascendente, expulsa a la atmosfera los gases remanentes

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Traslape Valvular La carrera de escape comienza  poco antes de qué el pistón llegue al PMI, en ese instante las válvulas de escape abren, esto para asegurar qué los gases de la combustión serán expulsados por  completo y eficazmente. www.senati.edu.pe

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DIESEL

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PRINCIPALES SISTEMAS DE UN MOTOR A DIESEL.

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SISTEMAS DE UN MOTOR Un   motor diésel tiene cuatro sistemas que son necesarios para sostener el movimiento rotatorio y la vida útil del motor estos son:  Sistema de Aire

•

 Sistema de Combustible

•

 Sistema de Refrigeración

•

 Sistema de Lubricación

•

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SISTEMAS DE AIRE Las funciones son suministrar  el oxígeno a los cilindros para que el combustible pueda quemarse y sacar los gases gastados dejados por la combustión. El aire seco es compuesto de nitrógeno aproximadamente del  78% y de oxígeno del 21 % sobre el volumen. El nitrógeno es un elemento inactivo y no sirve ningún propósito útil pero este hace calentar la compresión con el oxígeno.

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Filtro de aire: Retiene impurezas del aire de

admisión

El sistema de aire tiene un filtro por lo general se localiza donde el aire entra en la tubería y debe ser revisado de vez en cuando para mantener la restricción a un mínimo, quitar el polvo y otras  partículas .

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SISTEMAS DE AIRE: COMPONENTES Objetivos de un turbocompresor son (1) Llenar de más aire el cilindro entonces más combustible puede ser quemado así aumenta la  potencia (2) para compensar la presión de aire en altitudes mayores así el motor no pierde energía. El  turbocompresor aumenta considerablemente la eficiencia volumétrica.

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Turbo carg ador:  Aprovecha la energ ía de los  g as es de escape

SISTEMAS DE COMBUSTIBLE 1.- Suministro de combustible limpio al resto del sistema donde será regulado. 2.- Medición de la cantidad de combustible exacta que será inyectado en toda las condiciones de velocidad y carga 3.- La sincronización de la inyección de combustible para que el  combustible sea quemado en el período óptimo del ciclo. 4.- Inyectar, atomizar, y distribuir el combustible en la cámara de combustión

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SISTEMAS DE INYECCIÓN EN MOTORES DIESEL Y SU REGULACIÓN C OMP ONE NTE S ME CÁ NIC OS PR INC IPA LE S DE UN    S IS TE MA DE INYE CCIÓN: - Fi ltro de combustible. - B omba de alimentación de c ombus tible.

- B omba de inyección. - Inyector. - Porta-inyector. - R eg ulador . www.senati.edu.pe

Elimina partículas hasta 5 micras

SISTEMA DE INYECCION DIESEL CON BOMBA LINEAL Elimina partículas hasta 1 micras

Elimina partículas hasta 25 micras www.senati.edu.pe

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SISTEMA DE INYECCIO INYECCION N DIESEL CON BOMBA LINEAL

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TIPOS DE BOMBA DE INYECCION LINEAL

TIPO M presión 300 Bar

TIPO A presión 440 Bar www.senati.edu.pe

TIPO P presión 800 a 1000 Bar

BOMBA DE TRANFERENCIA TIPO PISTON

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BOMBA DE TRANFERENCIA TIPO DIAFRAGMA

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BOMBA DE CEBADO ELECTRICA

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BOMBA DE CEBADO DE PISTON

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BOMBA DE CEBADO DE DIAFRAGMA

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SEDIMENTADOR DE AGUA

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FILTRO DE COMBUSTIBLE

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INYECTORES

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ORIFICIOS 150 A 300 Bar

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ESPIGA / TETON presión 80 a 150 Bar

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SISTEMA DE INYECCION DIESEL CON BOMBA ROTATIVA

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SISTEMA DE INYECCION DIESEL CON BOMBA LINEAL

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SISTEMA DE INYECCION DIESEL CON BOMBA LINEAL

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SISTEMA DE INYECCION DIESEL INYECTORES

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SISTEMAS DE COMBUSTIBLE: COMPONENTES El periodo del tiempo de inyección esta determinado  por la configuración de la excéntrica del lóbulo de inyección en el árbol de levas. En el sistema de combustible en la mayor   parte de sistemas de gasoil, el combustible es suministrado por una bomba de tipo engranaje de desplazamiento positiva.

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SISTEMAS DE COMBUSTIBLE  Algunos motores usan el sistema de bomba múltiple. En este sistema, combustible es suministrado a un alojamiento que incorpora un grupo de bombas de presión altas. En este sistema, el inyector no es manejado por el  árbol de levas de motor. Las funciones de medir, sincronizar, y controlar son realizadas dentro del alojamiento de la bomba

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INYECTORES

Diagrama de flujo Cummins PT www.senati.edu.pe

Inyector: Atomiza el combustible que entra a la cámara de combustión.

SISTEMAS DE COMBUSTIBLE 1/3 de la energía caloríficas del combustible es aprovechada para hacer el  trabajo sobre los pistones. El resto del calor que es generado sale al sistema de escape o transferido a un líquido o el medio de aire y luego a la atmósfera.

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SEGÚN LA REFRIGERACION

REFRIGERANTE www.senati.edu.pe

SEGÚN LA REFRIGERACION

REFRIGERANTE www.senati.edu.pe

SEGÚN LA REFRIGERACION

AIRE www.senati.edu.pe

SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN  Absorber el exceso de calor  del motor y disiparlo a la atmósfera es el trabajo del sistema de refrigeración.

El quitar del calor impide 1.- La interrupción de la película de aceite lubricante que separa partes que rozan 2.-Que se debilite el metal por el calor 

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SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN La mayoría de los motores utiliza líquido de enfriamiento y tiene el molde de  pasos de refrigerante en el bloque, cabezas, y algunas veces colectores de escapes. Los pistones transfieren un poco del calor de combustión a paredes de cilindro y un poco de ello al aceite lubricante. El refrigerante que se circula en las chaquetas de agua absorbe la mayor parte de este calor y lo lleva de distancia al radiador donde este es transferido a la atmósfera. www.senati.edu.pe

Sistemas de Refrigeración Ventilador de enfriamiento:  Aumenta flujo y velocidad del aire que pasa a través del radiador 

Radiador: Dispersa el calor del refrigerante www.senati.edu.pe

SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN La mayoría de los motores diesel usan un enfriador de aceite especial para reducir la temperatura del aceite lubricante. El enfriador del aceite es un transformador de calor de tipo de tubo- y- cáscara con el refrigerante que pasa a través de los tubos y recoger el calor del aceite que pasa por la cáscara.

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SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN El refrigerante circula todas partes del  sistema por la bomba de agua que trabaja  por la fuerza centrífuga. La bomba consigue su poder del cigüeñal de motor y puede ser  engranaje conducido por una banda.

La pureza del refrigerante es un factor muy importante para el  enfriamiento eficiente del motor, El  agua es el principal componente del  refrigerante y usualmente lleva a la formación de escalas e impurezas www.senati.edu.pe

SISTEMAS DE LUBRICACIÓN El aceite lubricante es bombeado a través de pasajes internos en el bloque por la bomba de aceite de engranaje.

El

sistema desempeña básicamente cuatro funciones: Lubricar, Sellar, Limpiar, Enfriar   partes en movimiento.

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El trabajo que debe realizar el aceite es permitir  el deslizamiento entre superficies de metal, para ello debe poseer    propiedades para soportar  temperaturas extremas y  cargas sin fracturarse.

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SISTEMAS DE LUBRICACIÓN La película de aceite entre los aros del pistón y la pared  del cilindro debe ser lo suficiente delgada y mantener la viscosidad para proveer el sellado, así el pistón se desplaza con mínimo de fricción del fluido

Para cumplir la función de limpieza el aceite debe ser  capaz de mantener las partículas sólidas en suspensión, y así el filtro de aceite pueda retenerlas por más tiempo

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FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN DEL MOTOR A DIESEL.  Aunque los sistemas están separados se afectan unos con otros cuando realizan sus funciones. Considere por ejemplo, una fuga en el sistema de admisión de aire, suficientes partículas de sucio pueden entrar al cilindro eventualmente y hacer pequeñas rayas en la pared del cilindro. Así se rompe el sellado de la combustión y vapores de agua se mezclan con el aceite formando ácidos corrosivos, además que afecta la perdida de presión en el  cilindro incrementando el consumo de combustible. Como una consecuencia adicional, los gases de escape más caliente sobrecargan el sistema de enfriamiento.

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FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN DEL MOTOR A DIESEL. Principales componentes de un motor a Diesel. Para facilitar la comprens ión de es te tema hemos dis tribuido los  principales componentes de motor en 5 grupos diferentes . 1) Grupo del B lock.  2) G rupo de la Cabeza de Cilindros .  3) G rupo de las Cubiertas

4) G rupo del Carter.  5) G rupo de los A cces orios .

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FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN DEL MOTOR A DIESEL. PARES DE CADA GRUPO. 1) Grupo del Block. 

Monoblock del motor 



Camisas de cilindros



Pistones y anillos



Bielas de pistón



  Cigüeñal 



Árbol de levas



Seguidores de levas

2) Grupo de la Cabeza de Cilindros. •

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Cabeza de cilindros   Válvulas Los inyectores Ensamble de la carcaza Eje de balancines. Cubierta de la carcaza de balancines. Múltiples de admisión y escape

FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN DEL MOTOR A DIESEL. 3) Grupo de las cubiertas •

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Cubierta frontal de engranes. Amortiguador de vibraciones. Carcasa del volante Cubierta trasera   Volante

4) Grupo del Carter.   Carter  Ensamble de la tubería de succión   Empaques 5) Grupo de los accesorios. Bomba. De Agua.   Ventilador. Bomba de Aceite Ensamble del filtro enfriador de aceite Compresor de Aire Bomba se Combustible Frenos de Motor  Turbo cargador  •

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Partes y piezas Fundamentales

CIGÜEÑAL

 Amortiguador de vibraciones o Dámper:  Absorbe vibraciones torsionales del cigüeñal.

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TIPOS DE ACCIONAMIENTO DE VÁLVULAS

ÁRBOL DE LEVAS Válvula (1)Regulación por varilla de empuje, (2)Regulación por ciclo oscilante, (3)Regulación por balancín, (4) regulación por empujadores planos www.senati.edu.pe

Bandas: Medio de transmisión de movimientos por poleas

Soporte del motor: Soporta y absorbe vibraciones del motor 

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GRACIAS INSTRUCTOR: JOSÉ LUIS ROMERO NUÑEZ [email protected] Celular: 944703702

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