Motores Básicos

Capacitación – FINSA Material del Estudiante

MOTORES BÁSICOS M 07

DEPARTAMENTO DE DESARROLLO PROFESIONAL FINNING SUDAMÉRICA

Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor

Motores Básicos Código del Curso

Duración: 24 Horas

Objetivo del Curso: El objetivo es que al finalizar este curso, el alumno sea capaz de comprender el motor, como funciona y como operan los sistemas en condiciones normales. Esto le permitirá efectuar el servicio adecuado en caso de reparación.

Quiénes deben participar Todos aquellos mecánicos C, B y A que lo necesiten del área técnica de servicio de Finning.

Prerrequisitos

Contenido del Curso

No posee.

Módulo I: Fundamento de los Motores Diesel - Lección 1: Conceptos básicos - Lección 2: Comparación entre motores diesel y gasolina - Lección 3: Terminología y Categorías

Audiencia

Máximo: 10 personas Mínimo: 6 personas

Instrucciones Especiales

Módulo II: Componentes principales del motor - Lección 1: Conjunto de bloque - Lección 2: Conjunto de culata - Lección 3: Conjunto de tren de engranajes Módulo III: Sistemas del Motor - Lección 1: Sistema de Refrigeración – Conceptos Básicos - Lección 2: Sistema de Refrigeración – Refrigerantes - Lección 3: Sistema de Lubricación – Conceptos Básicos - Lección 4: Sistema de Lubricación – Aceites - Lección 5: Sistema de admisión de aire y escape - Lección 6: Sistema de combustible - Lección 7: Sistema de arranque

Habilidades FinningPro Service Certificables: 1256

Relacionadas: 13, 170

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Índice de Contenidos Plan del curso.................................................................................................................................4 Módulo I: Fundamento de los motores diesel................................................................................6 Lección 1: Conceptos básicos............................................................................................7 Hoja de Trabajo Lección 1 – Módulo I.......................................................14 Lección 2: Comparación entre motores diesel y gasolina................................................15 Hoja de Trabajo Lección 2 – Módulo I.......................................................19 Lección 3: Terminologías y categorías.............................................................................20 Hoja de trabajo Lección 3 – Módulo I........................................................25 Módulo II: Componentes principales de un motor........................................................................26 Lección 1: Conjunto de bloque de motor..........................................................................27 Hoja de Trabajo Lección 1 – Módulo II......................................................36 Lección 2: Conjunto de culata..........................................................................................37 Hoja de trabajo Lección 2 – Módulo II.......................................................43 Lección 3: Conjunto de tren de engranajes......................................................................44 Hoja de Trabajo Lección 3 – Módulo II......................................................47 Módulo III: Sistemas del motor.....................................................................................................48 Lección 1: Sistema de refrigeración – Conceptos Básicos...............................................49 Hoja de Trabajo Lección 1 – Módulo III.....................................................57 Lección 2: Sistema de refrigeración – Refrigerantes........................................................58 Hoja de trabajo Lección 2 – Módulo III......................................................63 Lección 3: Sistema de Lubricación – Conceptos Básicos................................................64 Hoja de Trabajo Lección 3 – Módulo III.....................................................68 Lección 4: Sistema de Lubricación – Aceites...................................................................69 Hoja de Trabajo Lección 4 – Módulo III.....................................................73 Lección 5: Sistema de Admisión de aire y Escape...........................................................74 Hoja de Trabajo Lección 5 – Módulo III.....................................................80 Lección 6: Sistema de combustible..................................................................................81 Hoja de trabajo Lección 6 – Módulo III......................................................97 Lección 7: Sistema de Arranque.....................................................................................103

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Plan de Curso Módulo I Lección 1: Conceptos básicos • • • • • •

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Combustión Factores que controlan la combustión Cámaras de combustión Tipo de combustible Proceso de combustión- Motor Diesel y a Gasolina Transmisión de energía Tiempos del motor

Lección 2: Comparación de los motores- gasolina • • • • •

Los motores diesel no requieren chispa Diseño de la cámara de combustión del motor diesel Diseño de la cámara de combustión del motor a gasolina Los motores diesel pueden efectuar mas trabajo Otras diferencias

Lección 3: Terminología y Categorías • •

•

Leyes mecánicas Potencia producida Eficiencia del motor

Módulo II Lección 1: Conjunto de bloque • • • • • • • • • • •

Bloque del motor Cilindros Pistones Anillos de pistones Bielas Cigüeñal Árbol de levas Conjunto de volante Varillas de empuje y levanta válvulas Tipos de bloques de motor Camisas de cilindros

Lección 2: Conjunto de culatas • • • • • • • • •

Culata Tapas de válvulas Balancines Puentes Válvulas Casquillos Guías de válvulas Conjunto de resortes de válvulas Diseño de los trenes de válvulas

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 3: Conjunto del tren de engranajes • • • •

Finalidad Componentes Marcas de sincronización Ejes y engranajes de equilibrio

Módulo III Lección 1: Sistema de refrigeración – Conceptos básicos • • •

Principio de operación Componentes del sistema Tipos de sistemas de enfriamiento

Lección 2: Sistema de refrigeración – Refrigerantes • • • •

Ingredientes del refrigerante Variables que afectan el enfriamiento Concentraciones apropiadas Algunos tipos de refrigerantes utilizados

Lección 3: Sistema de lubricación – Conceptos básicos • •

Finalidad Componentes

Lección 4: Sistema de lubricación – Aceites • •

Selección del aceite adecuado Aditivos del aceite

Lección 5: Sistema de admisión de aire y escape • • •

Componentes Tipos de sistemas de admisión Sistemas posenfriados

Lección 6: Sistema de combustible – Conceptos básicos • • • • • • •

Sistemas de bombas y tuberías Sistema de inyección unitaria Cámaras de combustión Sistemas de inyección mecánico Sistema de inyección electrónico Condiciones de operación Fundamentos del combustible diesel

Lección 7: Sistema de arranque 5

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MODULO I FUNDAMENTO DE LOS MOTORES DIESEL Introducción La potencia Diesel de Caterpillar ha cambiado la forma en que trabajamos.... desde las embarcaciones de alta mar y las plataformas marinas hasta los camiones y equipos, los motores diesel ayudan a realizar trabajos. Y usted también puede ayudar a realizar trabajo, siempre que efectúe el servicio de un motor o lo repare. Las reparaciones completas y eficientes mantienen las máquinas donde deben estar.... Trabajando!!

Objetivo: La clave para hacer bien su trabajo son los conocimientos. En este curso aprenderemos sobre el motor, la forma en que funciona, como operan los sistemas en condiciones normales, es decir los Conceptos Básicos.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 1: Conceptos Básicos En esta lección se revisarán los elementos básicos necesarios para la combustión, los tipos de cámaras de combustión y como influye el tipo de combustible utilizado. Se mostrará un proceso de combustión de un motor Diesel y a Gasolina y la forma en que se transmite la energía mediante movimientos alternativos y giratorios.

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En Clase: a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate acerca de los temas tratados c) Realización de la Hoja de Trabajo Lección Nº 1

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 1: Conceptos Básicos Imaginemos que el motor es un reloj. Todas las piezas funcionan de forma sincronizada para marcar puntualmente la hora. En un motor diesel, todos los componentes funcionan juntos para convertir la energía térmica en energía mecánica.

1. Combustión El calentamiento del aire y del combustible produce la combustión, lo que crea la fuerza necesaria para hacer funcionar el motor. El aire, que contiene oxigeno, es necesario para quemar el combustible, que producirá la fuerza. Cuando se atomiza el combustible se inflama fácilmente y se quema de manera eficiente. Debe quemarse rápidamente de forma controlada para producir la máxima energía térmica. Es por esto que podemos afirmar que: Combustión = Aire + Combustible + Calor

1.a. Factores que controlan la combustión La combustión se controla por medio de tres factores: 1. El volumen del aire comprimido 2. El tipo de combustible usado 3. La cantidad de combustible mezclada con el aire

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 1.b. Cámara de Combustión La cámara de combustión está formada por: 1. 2. 3. 4. 5.

Camisa del cilindro Pistón Válvula de admisión Válvula de escape Tapa de cilindro

Cuando se comprime el aire, se calienta. Cuanto mas se comprime, mas se calienta, si se comprime lo suficiente se producen temperaturas superiores a la temperatura de inflamación del combustible.

2. Tipo de Combustible El tipo de combustible usado en el motor afecta la combustión debido a que diferentes combustibles se consumen a diferentes temperaturas, y algunos se queman de forma más completa.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor La cantidad de combustible también es importante porque al aumentar la cantidad de combustible aumenta la fuerza producida. Cuando se inyecta combustible en un recinto cerrado que tiene una cantidad suficiente de aire, una pequeña cantidad de combustible provoca grandes cantidades de calor y fuerza. Mas Combustible = Mas Fuerza

3. Proceso de Combustión 3.a. Motor Diesel En un motor diesel, el aire se comprime dentro de la cámara de combustión hasta que esté suficientemente caliente como para inflamar el combustible. Luego, el combustible es inyectado y se produce la combustión

Admisión

Compresión

Combustión

Escape

3.b. Motor de Gasolina En un motor de gasolina, el aire comprimido no proporciona suficiente calor como para iniciar la combustión. La mezcla se inflama por medio de una bujía que crea la combustión

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 3.c. Transmisión de Energía En ambos motores, la combustión produce energía térmica que hace que los gases atrapados en la cámara de combustión se expandan, empujando el pistón hacia abajo. A medida que el pistón se mueve hacia abajo, este mueve a otros componentes mecánicos que efectúan un trabajo.

El funcionamiento conjunto de los componentes transforma el movimiento alternativo en un movimiento rotativo. Cuando se produce la combustión, se produce un movimiento del pistón y de la biela de arriba hacia abajo llamado alternativo. La biela hace girar el cigüeñal, que convierte el movimiento alternativo en un movimiento circular llamado rotativo. De esta manera, el motor transforma la energía térmica del combustible en energía útil.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 4. Tiempos del Motor 4.a. Tiempo de admisión El ciclo empieza con el tiempo de admisión. Primero, se abre la válvula de admisión, simultáneamente el pistón pasa a la posición del punto muerto inferior PMI, dejando ingresar aire en la cámara de combustión. Este tiempo dura 180 grados, o media vuelta, la válvula de escape permanece cerrada.

4.b. Tiempo de Compresión Durante este, se cierra la válvula sellando la cámara de combustión. El pistón se mueve hacia arriba hasta alcanzar el punto muerto superior PMS, el aire atrapado se encuentra comprimido y muy caliente. La cantidad de aire comprimido se denomina relación de compresión, en los motores diesel varia entre 13:1 y 20:1. El cigüeñal ha girado 360 grados o una vuelta completa. Relación de Compresión = Volumen en el PMI / Volumen en el PMS

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 4.c. Tiempo de Combustión El combustible diesel se inyecta cerca del final de la carrera de compresión. Esto produce la combustión y da comienzo al tiempo de combustión. Las válvulas de admisión y escape se encuentran cerradas para sellar la cámara de combustión. La fuerza de la combustión empuja al pistón hacia abajo, generando que la biela haga girar otros 180 grados el cigüeñal. El cigüeñal ha girado una vuelta y media desde que comenzó el ciclo.

4.d. Tiempo de Escape Es el tiempo final del ciclo. Durante este la válvula de escape se abre a medida que el pistón se mueve hacia arriba, obligando a que los gases quemados salgan del cilindro. En el PMS, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión y el ciclo vuelve a comenzar. La biela hace girar otros 180 grados el cigüeñal, por lo que este ha girado dos vueltas al completar el ciclo.

Es por esto, que el ciclo recibe el nombre de “ciclo de cuatro tiempos”. Este se repite una y otra vez mientras que el motor está en marcha, el orden en que cada cilindro llega al tiempo de combustión se llama orden de encendido del motor. Cuatro tiempos del pistón = Dos revoluciones del cigûeñal

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Hoja de Trabajo Lección 1 Conceptos Básicos 1- Podemos afirmar que la Combustión es producto de la combinación del Aire, Combustible y una fuente de calor. a) Verdadero b) Falso 2- Indique cuáles son los factores que controlan la combustión a) Volumen de aire comprimido b) Tipo de combustible usado c) La cantidad de combustible mezclada con el aire d) La temperatura del combustible e) a, b y c son correctas. f) b y c son correctas g) Todas las anteriores 3- Indique que componente no forma parte de la cámara de combustión a) Biela b) Camisa de cilindro c) Pistón d) Válvulas de admisión y escape e) Culata de cilindros f) Ninguno de los anteriores 4- Es posible afirmar que a mayor combustible mayor fuerza a) Verdadero b) Falso 5- Indique el orden del ciclo del un motor ---- Admisión ---- Escape ---- Combustión ---- Compresión 6- En un motor diesel, el combustible se inflama debido a: a) Una bujía que crea la combustión b) La compresión del aire c) Ambas son correctas d) Ninguna es correcta 7- Es posible afirmar que los cuatro tiempos del motor se realizan en cuatro vueltas del cigüeñal a) Verdadero b) Falso

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 2 : Comparación de los Motores Diesel con los Motores de gasolina En esta lección se tratarán las diferencias entre los motores Diesel y los motores a Gasolina, remarcando cuales son fundamentales y cuales no tanto. Se realizará un breve comentario sobre los motores a Gas de Caterpillar, mostrando su evolución con el correr de los años y la ventaja de utilizar este tipo de combustible.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Lección Nº 2

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 2 : Comparación de los Motores Diesel con los Motores de gasolina Al igual que los motores diesel, los motores de gasolina usan el ciclo de cuatro tiempos para producir la energía que efectúe el trabajo. Sin embargo, existen algunas diferencias en elo proceso:

1. Los Motores diesel no requieren chispa Probablemente la diferencia más evidente sea ésta. Es decir el aire comprimido a una relación tan alta produce que el aire comprimido se caliente lo suficiente como para inflamar el combustible.

2. Diseño de la cámara de combustión 2.a. Motor Diesel Este es diferente al de los motores de gasolina. En los diesel, hay muy poco espacio entre la cabeza del cilindro y el pistón en la posición de PMS, provocando una muy alta compresión. Los pistones de la mayoría de los motores diesel forman la cámara de combustión en su cabeza.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 2.b. Motor a gasolina En estos la cámara de combustión está formada por el espacio entre el pistón y la culata de cilindros. Este espacio es mas grande que en un motor diesel, produciendo una menor relación de compresión.

3. Los motores diesel pueden efectuar mas trabajo Otra diferencia importante es la cantidad de trabajo que es capaz de producir el motor a r.p.m inferiores. Por lo general, los motores diesel operan normalmente entre 800 y 2200 r.p.m, proporcionando mayor par motor y mas potencia para efectuar el trabajo.

4. Otras diferencias entre el motor diesel y uno a gasolina Los diesel consumen menos combustible para una misma cantidad de trabajo producida con los motores a gasolina, son mas robustos y mas pesados ya que debe resistir presiones y temperaturas de combustión mucho mayores

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Los motores encendidos por chispa funcionan con combustibles tales como el propano, metano y etano. Estos combustibles y otros requisitos hicieron necesario efectuar modificaciones importantes en el diseño del motor.

5. Motores de Gas CAT Desde la segunda guerra Mundial, Caterpillar ha lanzado al mercado motores a gas, hoy en día Caterpillar produce Motores a gas para los mercados de irrigación, industrial, cogeneración y grupos electrógenos. En los últimos años, Estados Unidos y otros países han establecido normas de emisiones estrictas para proteger y preservar el medio ambiente. El gas natural se ha convertido en un combustible limpio, desde el punto de vista medioambiental y abundante. Estos motores funcionan con combustibles gaseosos tales como propano y metano, basándose en el diseño de los motores Cat, muchos piezas de los motores de gas son iguales, pero se han efectuado algunas modificaciones significativas, principalmente en el sistema de combustible. Se han cambiado además los sistemas de admisión de aire, escape, enfriamiento y combustible para poder utilizar mezclas de aire y combustibles mas pobres, y se ha añadido un sistema de encendido por chispa de alto voltaje. En algunos motores también se ha cambiado el diseño de los pistones que ahora disponen de una cavidad profunda para facilitar la combustión. En otros motores, se dispone con pistones con una superficie superior plana, se han añadido sensores electrónicos y dispositivos de sincronización para mejorar el rendimiento. En la actualidad, se dispone de motores a gas en las familias 3300, 3400, 3500 y 3600. Los motores de gas se usan hoy en día para comprimir y transportar gas en yacimientos de gas natural y para hacer funcionar bombas de irrigación y plantas de cogeneración de energía eléctrica.

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Hoja de trabajo Lección 2 Comparación de los motores diesel con los motores a gasolina 1- La principal diferencia entre un motor diesel y uno a gasolina es: a) b) c) d) e)

Los diesel consumen menos combustible Son mas robustos Son mas pesados No requieren chispa para inflamar el combustible Todas las anteriores

2- La Cámara de combustión de un motor diesel es mas grande que la de un motor a gasolina a) Verdadero b) Falso 3- Los motores diesel son mas robustos porque: a) Resisten mayores presiones b) Resisten mayores temperaturas c) Todas las anteriores 4- La ventaja de los combustibles gaseosos es que es limpio desde el punto de vista medioambiental y es abundante. a) Verdadero b) Falso 5- En los motores a gas Caterpillar, muchos componentes son los mismos salvo: a) b) c) d)

Sistema de admisión y escape Sistema de enfriamiento Sistema de combustible Todos los anteriores

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Lección 3: Terminología y Categorías En esta lección trataremos de la Terminología común utilizada para describir la forma en que funciona un motor y si lo hace de forma satisfactoria. Existen tres categorías principales de terminología, ellas son las Leyes Mecánicas, Potencia Producida y Eficiencia del Motor.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Lección Nº 3

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 3: Terminología y Categorías Los motores se describen haciendo uso de muchos términos y frases. Algunos describen la forma en que funciona el motor, mientras que otros describe si lo hacen de forma satisfactoria. Existen tres categorías principales de terminología en este tema: leyes mecánicas, potencia producida y eficiencia del motor.

1. Leyes Mecánicas Los términos de las leyes mecánicas describen el movimiento de los objetos y los efectos de los mismos. Dentro de estas leyes encontramos: •

Fricción: es la resistencia al movimiento entre dos superficies en contacto. Por ejemplo, existe fricción entre el pistón y la pared del cilindro. La fricción produce calor, que es uno de los principales contribuyentes al desgaste y a los daños de los componentes.

•

Inercia: es la tendencia de un objeto en reposo a permanecer en este estado o de un objeto en movimiento a mantenerse en movimiento. El motor utiliza una fuerza para superar la inercia.

•

Fuerza: es un empuje o tracción que inicia, detiene o cambia el movimiento de un objeto. La fuerza es producida por la combustión durante el tiempo de combustión. Cuanto mayor sea la fuerza generada, mayor será la potencia producida.

•

Presión: la presión es una medida de la fuerza ejercida por unidad de área. Durante el ciclo de cuatro tiempos se produce mucha presión en la parte superior del pistón en los tiempos de compresión y combustión.

Hay tres formas de producir presión: • • •

Aumentando la temperatura Disminuyendo el volumen Limitando el flujo

Muchos sistemas y componentes de un motor de combustión interna operan a presiones especificas o las generan. El conocimiento y la medición de las presiones específicas en todo el motor puede proporcionar mucha información acerca de su estado.

2. Potencia producida La potencia del motor se describe según la cantidad de ciertas características: •

Par Motor: es una fuerza de giro o torsión. El cigüeñal ejerce un par motor para hacer girar el volante, convertidores y dispositivos mecánicos.

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Par Motor como capacidad de transporte de carga: el par motor es también una medida de la capacidad de transporte de carga del motor. La formula para el par motor es: Par motor ( lb/pie) = 5252 . Potencia HP / r.p.m

•

Aumento de par: este aumento se produce cuando se reduce la carga de un motor desde la r.p.m nominales. Este aumento de par se produce hasta lograr ciertas r.p.m, después de las cuales el par disminuye rápidamente. El máximo nivel de par alcanzado se llama para máximo. TR= aumento de par HP+T= potencia y par motor TC= curva del par motor HC= curva de potencia PT= par motor máximo RT= par motor nominal

•

Potencia: es un valor nominal del motor que describe la cantidad de trabajo producido en un periodo o trabajo por unidad de tiempo. La potencia al freno es la potencia útil disponible en el volante, esta es menor que la potencia real porque se usa cierta energía para mover componentes del motor. La formula para la potencia es: Potencia (HP) = r.p.m . Par motor / 5252

Para convertir HP métricos Kilowats HP (británicos) Kilowats

En Kilowats HP métricos Kilowats HP (británicos)

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Multiplique por 0,7355 1,3596 0,746 1,340

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Calor: es una forma de energía producida por la combustión del combustible. La energía térmica se convierte en energía mecánica por medio del pistón y otros componentes del motor a fin de producir una potencia adecuada para el trabajo.

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Temperatura: es una medida de lo caliente o lo frío que está un objeto. Normalmente se mide con una escala Fahrenheit o Centígrada.

Para convertir ºC en ºF: (1,8 . ºC) + 32 Para convertir ºF en ºC: (ºF – 32) / 1,8

•

Unidad Térmica Británica: la unidad térmica británica o BTU, se usa para medir el poder calorífico de una cantidad especifica de combustible, o la cantidad de calor transferida de un objeto a otro. Una BTU es la cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua. La BTU se usa para describir el poder calorífico de un combustible. Los combustibles con altos valores de BTU generan más y, por lo tanto, mas potencia. En general, el combustible diesel tiene un mayor valor de BTU que la gasolina.

La BTU se utiliza también para describir el sistema de refrigeración. Cuantas mas BTU elimina el refrigerante mas eficiente será el sistema de enfriamiento.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 3. Eficiencia del motor El diseño del motor afecta el rendimiento y la eficiencia del motor

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Calibre: es el diámetro interior del cilindro medido en pulgadas o milímetros. El calibre del cilindro determina el volumen de aire disponible para la combustión. Siendo todo lo demás igual, cuanto mayor sea el calibre mayor será la potencia del motor.

•

Carrera: la carrera es la distancia que recorre el pistón desde el PMS al PMI. La longitud de la carrera viene determinada por el diseño del cigüeñal. Una mayor carrera permite la entrada de mas aire en el cilindro, lo que a su vez permite quemar mas combustible, produciendo mas potencia.

•

Cilindrada: es el producto entre el calibre y la carrera del cilindro. Si queremos averiguar la cilindrada total de un motor debemos multiplicar la cilindrada unitaria por el número de cilindros.

•

Relación de compresión: es el cociente entre el volumen total (PMI) y el volumen de compresión (PMS)

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Hoja de trabajo Lección 3 Terminología y Categorías 1- Dentro de las leyes mecánicas, que describen el movimiento de los objetos, además de la fricción y la fuerza podemos encontrar: a) b) c) d) e) f) g)

Inercia Calor Presión Temperatura Solo a y c Solo b y d Todas las anteriores

2- La presión es una unidad de fuerza ejercida por unidad de área, es posible afirmar que las formas de producir presión es: a) b) c) d)

Aumentando la temperatura Disminuyendo el volumen Limitando el flujo Todas las anteriores

3- Unir según corresponda: Par Motor

Describe la cantidad de trabajo por unidad de tiempo

Aumento de par

Se produce cuando se reduce la carga desde las rpm nominales

Potencia

Es una fuerza de giro o torsión

Calor

Es una medida de lo caliente o frío que está un objeto

Temperatura

Es una forma de energía producida por la combustión

BTU

Mide el poder calorífico del combustible

4- La cilindrada de un motor se expresa como el producto de la carrera por el calibre a) Verdadero b) Falso 5- La relación de compresión es el cociente entre el volumen total en el PMS dividido el volumen total en el PMI. a) Verdadero b) Falso

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MODULO II COMPONENTES PRINCIPALES DEL MOTOR Objetivos: En este módulo, el alumno podrá identificar los componentes principales del motor. Para un mejor orden los dividiremos en tres grandes grupos, el conjunto de bloque, culata y tren de engranajes. De cada uno de ellos, se revisarán sus características fundamentales y su función

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 1: Conjunto de bloque En esta lección trataremos sobre cada componente del conjunto de bloque y describiremos la función de cada uno de ellos. El conjunto del bloque de motor es donde se produce la potencia. Analicemos cada uno de sus componentes y la forma en que funcionan para operar el motor.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Módulo II – Lección 1

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 1: Conjunto de bloque 1. Bloque de motor El bloque de motor es la estructura que soporta todos los componentes del motor

2. Cilindros Los cilindros son agujeros en el bloque de motor. Estos efectúan varias funciones: -

Contienen a los pistones Forman las cámaras de combustión Disipan el calor de los pistones

3. Pistones Los pistones realizan tres trabajos principales: -

Transmiten la fuerza de combustión a la biela y el cigüeñal Sellan la cámara de combustión Disipan el calor excesivo de la cámara de combustión

El pistón está compuesto por muchas piezas: 1. 2. 3. 4. 5.

Cabeza: contiene la cámara de combustión Ranuras y resaltos de los anillos: sujetan los anillos de compresión y rasca aceite Orificio del pasador de biela Anillos de retención: mantiene el perno de biela en posición Faldón o pollera: soporta las cargas laterales

Hay una zona debajo de la cabeza, en donde ciertos pistones tienen canalizaciones de enfriamiento por los que circula aceite. Los pistones se construyen de diversas maneras: -

Cabeza de aluminio colado con faldón de aluminio forjado, soldado por haz electrónico. Compuestos, formados por una cabeza de acero y un faldón de aluminio forjado y empernados entre sí.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor -

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Articulados, con cabeza de acero forjado con orificios de pasador y bujes, y un faldón separado de aluminio colado. Las dos piezas están conectadas por el perno de bielas. El tipo mas común es el pistón de aluminio colado de una sola pieza con una banda de hierro que lleva los anillos.

Hay dos tipos de pistones que están relacionados con el sistema de combustible y el diseño de la cámara de combustión: a) Los pistones de precombustión, que necesitan una bujía incandescente b) Los pistones de inyección directa, que no poseen bujías incandescentes

4. Anillos de los pistones Cada uno de los `pistones tiene dos o mas anillos que encastran en la ranura del pistón. Sus funciones son: -

Sellan la cámara de combustión Controlan la lubricación de las paredes de los cilindros Enfrían el pistón transfiriendo el calor generado por la combustión

Hay dos tipos de anillos de pistón, los anillos de compresión (1) y anillos de control de aceite (2) Los anillos de compresión sellan la parte inferior de la cámara de combustión impidiendo que los gases de combustión se fuguen por los pistones. Los anillos rasca aceite, se halla situado debajo de los de compresión, este lubrica las paredes del cilindro, esta película de aceite reduce el desgaste entre el pistón y el cilindro. Detrás del anillo de control de aceite hay un resorte expansor que permite mantener una película uniforme de aceite en la pared del cilindro. Todos los anillos de pistones tienen una separación entre las puntas, para impedir fugas, las separaciones entre puntas no deben estar alineadas al instalarse

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5. Bielas Las bielas están conectadas a cada uno de los pistones por medio de un perno de biela. La biela transmite la fuerza de la combustión del pistón al cigüeñal.

La biela consta de varias piezas: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Agujero de pie de biela Buje del pasador de biela Vástago Tapa Bulones y tuercas de biela Cojinetes de biela

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 6. Cigüeñal El otro extremo de la biela hace girar el cigüeñal, que está ubicado en la parte inferior del bloque del motor. El cigüeñal transmite el movimiento giratorio al volante proporcionando energía adecuada para el trabajo. El cigüeñal está compuesto por: 1. 2. 3. 4.

Muñones de cojinetes de biela Contrapesos Muñones de cojinetes de bancada Nervadura

Los cigüeñales para los motores en línea generalmente solo tienen un muñón de cojinetes de biela por cada cilindro, mientras que los motores en “V” comparten un muñón de cojinetes de biela para dos cilindros. Para el montaje, tanto del cigüeñal en el bloque como el de las bielas sobre el cigüeñal se utilizan cojinetes. El conjunto de cojinetes de bancada se colocan un parte sobre el bloque y la otra parte sobre la tapa de bancada, que están sujetas por medio de bulones. Los cojinetes de empuje o axiales reducen al mínimo el movimiento hacia delante y hacia atrás y existen dos tipos de cojinetes de empuje, los de dos piezas o el de una sola pieza con pestaña.

7. Árbol de Levas El árbol de levas está impulsado por un engranaje que recibe el movimiento desde el cigüeñal, este árbol controla la apertura y cierre de las válvulas y puede controlar la inyección de combustible cuando se usan inyectores unitarios de accionamiento mecánico. El árbol de levas recibe este nombre por los lóbulos ovalados o levas que posee, los componentes del tren de válvulas unidos al árbol siguen el movimiento, desplazándose hacia arriba y hacia abajo. Todos los árboles de levas tienen: 1. Muñones 2. Lóbulos

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor

Los lóbulos de una leva constan de tres partes principales: 1. Circulo base 2. Rampas 3. Punta

La distancia del diámetro del círculo base a la parte superior de la punta se llama alzada, esta determina cuanto se abren las válvulas. La forma de las rampas de apertura y cierre determina la rapidez con que se abren o cierran las válvulas. La forma de la punta determina el tiempo que está abierta completamente la válvula, pudiendo ser: 1. 2. 3. 4.

Apertura rápida Período de apertura largo Cierre rápido Cierre lento

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 8. Conjunto de volante El volante es la unión entre el motor y la carga. Esta abulonado en la parte trasera del cigüeñal y efectúa tres funciones: -

Almacena energía para ganar momento entre tiempos de combustión Hace que la velocidad del cigüeñal sea uniforme Transmite potencia

El conjunto de volante consta de lo siguiente: 1. Volante 2. Corona 3. Caja de volante En la parte delantera del cigüeñal puede haber un amortiguador de vibraciones. Los amortiguadores controlan las vibraciones de torsión o giro del cigüeñal Existen dos diseños básicos de amortiguadores de vibraciones: -

Amortiguador de goma (izquierda), que utilizan goma densa para absorver las vibraciones Amortiguador viscoso (derecha), que usa aceite pesado para absorver las vibraciones.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 9. Varillas de empuje y Levanta Válvulas Las varillas de empuje son de acero con asiento en ambos extremos. El árbol de levas mueve la varilla de empuje levantando los balancines. Hay un levanta válvulas o seguidor de levas apoyado en el lóbulo de cada una de las levas. A medida que gira el árbol, el levanta válvulas se mueve siguiendo la forma de la leva.

A medida que gira el árbol de levas (1) el levanta válvulas (2) sigue la forma del lóbulo. El levanta válvulas transmite el movimiento del árbol de levas a la varilla de empuje (3) que transmite ese movimiento alo balancín (4) para abrir o cerrar la válvula.

10. Bloques de motor Los bloques de motor tienen diseños diferentes. Los motores en línea (1) tienen todos los cilindros en fila, los motores en “V” (2) separan los cilindros en dos filas y el bloque tiene forma de “V”.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Los bloques son normalmente de fundición gris. Los conductos de aceite y refrigerante son parte integral del bloque. Los cilindros pueden forman parte integral permanente del bloque o matriz (1) o pueden ser camisas desmontables (2)

11. Camisas de cilindro Las camisas de cilindros forman la pared de la camisa de agua entre el refrigerante y los pistones. Existen dos tipos de camisas de cilindro: a) Camisas Húmedas: disponen sellos anulares para sellar la cámara de agua e impedir fugas. b) Camisas secas: se usan a menudo para reparar o encamisar motores de cilindros matriz en cada de que fallará alguno. Las camisas se llaman secas, porque se ajustan contra las paredes existentes del cilindro del bloque. Las camisas de los cilindros son de hierro colado y contiene varias piezas: 1. 2. 3. 4.

Superficie interior Mampara parafuego: sella la cámara de combustión Pestaña: sujeta la camisa en el bloque Ranura de la banda de compresión: sujeta la banda o sello, lo que ayuda a ajustar la camisa en el bloque y reducir las vibraciones 5. Superficie exterior: forma la pared de la cámara de agua 6. Ranuras de sellos anulares: sujetan los sellos anulares, que sellan la pared de la camisa de agua.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Hoja de trabajo Módulo II – Lección 1 Conjunto de bloque 1-

El conjunto de bloque del motor está compuesto por varios componentes, indique cual no pertenece a este grupo. a) b) c) d) e) f) g) h)

2-

Las funciones de los pistones son: a) b) c) d) e) f)

3-

Bloque del motor Cilindros Pistones Anillos Bielas Cigüeñal Culata Ninguno de los anteriores

Sellar la cámara de combustión Contener a los anillos Controlar la lubricación de las paredes de los cilindros Transmiten la fuerza de combustión a la biela y el cigüeñal a, b y d son correctas Todas son correctas

Los anillos de compresión lubrican las paredes de los cilindros, mientras que los de control de aceite sellan la parte inferior de la cámara de combustión. a) Verdadero b) Falso

4-

Todos los anillos de pistones tienen una separación entre puntas, ¿como deben instalarse para evitar fugas? a) Alineados b) Sin alinearlos

5-

De las siguientes informaciones, cual es la correcta: a) La alzada es la distancia o altura desde la parte inferior hasta la punta del lóbulo b) La forma de las rampas de apertura y cierre determinan la rapidez con que se abren o cierran las válvulas. c) La forma de la punta determina el tiempo que está abierta completamente la válvula. d) Solo a y b e) Solo b y c f) Todas las anteriores

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 2: Conjunto de culata En esta lección trataremos de los componentes de la culata y la función de cada uno de ellos. También trataremos de la forma en que opera un motor de árbol de levas superpuesto y la forma en que el tren de válvulas difiere respecto a un motor con varillas de empuje.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Módulo II – Lección 2

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 2: Conjunto de culata La culata y sus componentes están diseñados para asegurarse de que abran y se cierren las válvulas, y de que el combustible se inyecte en el momento apropiado para lograr u n rendimiento máximo del motor.

1. Conjunto de tren de válvulas Este conjunto se halla conformado por la culata, las tapas de válvulas, puentes, conjuntos de resorte de válvula, guías de válvulas, casquillos de válvulas, válvulas y los balancines. 1.a. Culata Es una pieza de fundición separada que sella la parte superior del bloque del motor y contiene las válvulas, el inyector o la cámara de precombustión en su lugar. También contiene el tren de válvulas, ciertos componentes del sistema de combustible y conductos de agua para enfriar las piezas. La culata (1) está asentada en el bloque del motor con juntas (2), una placa espaciadora (3) y bulones o espárragos.

Dependiendo del diseño del motor, la culata puede ser de una sola pieza de fundición que cubre la parte superior del bloque, o de varias piezas de fundición que cubren uno o mas cilindros cada una. 1.b. Tapas de válvulas Las tapas de válvulas encajan en la parte superior de la culata y la sellan. Se deben quitar las tapas de válvulas para llegar a los componentes del tren de válvulas.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 1.c. Balancines Los balancines conectan las válvulas con el árbol de levas y convierten el movimiento giratorio del árbol en un movimiento alternativo de las válvulas. Un balancín consta de los siguientes componentes: 1. 2. 3. 4.

Tornillo de ajuste, ajusta la luz de las válvulas Tuerca de traba, traba el tornillo para mantenerlo en la posición deseada Asiento de desgaste, es un inserto endurecido para impedir el desgaste del balancín Buje del eje de los balancines, proporciona un apoyo entre el balancín y el eje.

El balancín pivota en un eje sujeto a la culata, cuando el lóbulo de la leva empieza a mover a la varilla de empuje hacia arriba, normalmente hay un apequeña luz u holgura entre el balancín y el puente de válvulas que asegura que la válvula pueda cerrarse completamente. Esto es la luz de válvulas y es uno de los ajustes más críticos que debe hacerse en el tren de válvulas. 1.d. Puentes Los puentes se usan si el cilindro tiene múltiples válvulas de admisión y escape. En estos motores, el conjunto de puente transmite el movimiento de los balancines a todas las válvulas de admisión o escape de un cilindro simultáneamente. Los componentes de un puente son: 1. 2. 3. 4.

Asiento de desgaste Tornillo de ajuste, compensa las diferencias de altura de los vástagos de las válvulas Tuerca de traba Calibre, se mueve sobre el pasador guía

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 1.e. Válvulas Las válvulas controlan el flujo de aire y gases de escape. Cuando se abre la válvula de admisión, entra aire en la cámara de combustión. Cuando se abre la válvula de escape, los gases salen de la cámara de combustión. Las partes de una válvula son: 1. Ranuras de seguro, es el lugar donde las trabas agarran al vástago para mantener el resorte 2. Vástago de la válvula, prolonga la longitud de la válvula, se mueve dentro de una guía 3. Filete de válvula, une la cabeza con el vástago 4. Asiento de válvula, tiene una superficie endurecida que reduce el desgaste y sella la cámara de combustión 5. Cara de la válvula

1.f. Casquillos Para sellar completamente la cámara de combustión, todas las válvulas tienen un casquillo ubicado en la culata de cilindros. Cuando se cierra la válvula, el asiento de la misma hace contacto con el casquillo de la válvula. En la mayoría de los motores, los casquillos de las válvulas son reemplazables.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 1.g. Guías de válvulas Las válvulas se mueven hacia arriba y hacia abajo dentro de las guías de válvulas montadas en las culatas de cilindros. La guía de válvulas mantienen las válvulas moviéndose en línea recta. El vástago de la válvula se prolonga fuera de la guía por encima de la culata.

1.h. Conjunto de resorte de válvulas Los resortes, mantienen las válvulas cerradas. Los resortes de las válvulas encastran en las válvulas y se mantienen en posición por medio de una combinación de seguros (1) y retenedores o rotador (2).

Los rotadores o retenedores encajan en el extremo del vástago de la válvula. Estos traban a los seguros en las ranuras y proporcionan un asiento para el resorte de válvula. Los rotadores de válvulas giran para impedir desgastes excesivos en un lugar. Las válvulas, los casquillos y las guías son los componentes que mas se desgastan debido a las altas temperaturas y presiones de combustión. Todos estos componentes son reemplazables.

2. Diseño de los trenes de válvulas Los distintos modelos de motor usan trenes de válvulas de distinto diseño 1. Motor de varillas de empuje 2. Motor de árbol de levas superpuesto 3. Motor con árbol de levas en la culata

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Los motores que utilizan árbol de levas, levanta válvulas, varilla de empuje y balancín se denominan motores de “ varillas de empuje”.

Los motores de árbol de levas superpuesto tienen un árbol (1) en la culata y levanta válvulas (2) conectados a la parte superior del vástago de la válvula. A medida que gira la leva, el levanta válvulas sigue el movimiento y abre la válvula. Al continuar girando la leva, el resorte de válvula (3) obliga a que se cierre la válvula. Los motores de árbol de levas superpuestos no requieren varillas de empuje.

En cuanto a los motores con árbol de levas en la culata, los balancines se mueven sobre los lóbulos de las levas. A medida que gira el árbol de levas, los balancines empujan y abren las válvulas.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Hoja de trabajo Módulo II – Lección 2 Conjunto de culata 1- La luz de válvulas es una holgura entre el balancín y la válvula o puente y este sirve para: a) Asegurar el cierre completo de la válvula b) Por diseño constructivo c) Todas las anteriores 2- En las partes de una válvula, unir según corresponda: Ranuras del seguro

Lugar donde las trabas van montadas para mantener el resorte.

Vástago

Une la cabeza con el vástago

Asiento

Prolonga la longitud de la válvula

Filete de válvula

Sella la cámara de combustión

Cara de la válvula

Es la parte inferior de la válvula

3- La ventaja de los rotadores respecto de los retenedores es impedir el desgaste excesivo en un solo lugar. a) Verdadero b) Falso 4- Los motores con árbol de levas superpuestos poseen varillas de empuje y levanta válvulas para abrir las válvulas de escape y admisión. a) Verdadero b) Falso 5- En los motores con árbol de levas en la culata, los balancines se mueven sobre los lóbulos de las levas. a) Verdadero b) Falso

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 3: Conjunto del tren de engranajes En esta lección, trataremos de los componentes principales del Tren de engranajes y la función de cada uno de ellos.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Módulo II – Lección 3

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 3: Conjunto del tren de engranajes El conjunto de tren de engranajes es una serie de engranajes que transfieren la potencia del cigüeñal a otros componentes principales del motor. Los trenes de engranajes pueden estar ubicados en la parte delantera y trasera del motor. El tren de engranajes sincroniza todos los componentes del motor, de modo que funcionen juntos durante cada tiempo del ciclo de combustión. Los componentes de un tren de engranajes son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Engranaje del cigüeñal Engranaje loco Engranaje del árbol de levas Engranaje de la bomba inyectora Engranaje de la bomba de aceite Engranaje de la bomba de agua Engranaje del compresor de aire

Las marcas de sincronización se usan para alinear los engranajes y ayudar a asegurar una sincronización adecuada. El engranaje del cigüeñal impulsa al resto de los componentes sincronizados. El engranaje loco, tiene como función mantener girando al árbol de levas en el mismo sentido del engranaje del cigüeñal. Las relaciones de engranajes aseguran que el árbol de levas gira a la mitad de velocidad del cigüeñal. Ciertos modelos de motores usan ejes de equilibrio que son impulsados por el cigüeñal. El eje de equilibrio elimina las vibraciones excesivas del cigüeñal. Un conjunto de poleas conectado al cigüeñal impulsa otros componentes como ser ventilador o alternador. Todos los engranajes de sincronización están protegidos por una caja. Esta caja de los engranajes de sincronización sella la parte delantera de3l bloque del motor.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Este es un ejemplo de un conjunto de eje y engranaje de equilibrio:

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor

Hoja de trabajo Módulo II – Lección 3 Conjunto del tren de engranajes 1- Los trenes de engranajes se ubican en: a) Parte delantera b) Parte trasera c) Ambas 2- Las marcas de sincronización se usan para alinear los engranajes y ayudar a asegurar una sincronización adecuada a) Verdadero b) Falso 3- El engranaje loco, sirve para: a) Transmitir el movimiento del cigüeñal al árbol de levas, ya que estos se hallan alejados b) Hacer girar el árbol de levas en la misma dirección que la del cigüeñal c) Ninguna es correcta 4- Los engranajes y ejes de equilibrio sirven para eliminar las vibraciones excesivas del: a) b) c) d) e)

Cigüeñal Árbol de levas Pistones Otros engranajes Todas las anteriores

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MODULO III SISTEMAS DEL MOTOR Introducción: En este Módulo, se revisarán los principales sistemas del motor, comenzando por el Sistema de Refrigeración, Lubricación, Admisión de aire y escape, Combustible y Arranque.

Objetivos: En el Sistema de Refrigeración, se observarán los componentes básicos, flujo del fluido y las propiedades del refrigerante. En el sistema de Lubricación, se tratarán los componentes básicos, flujo de fluidos y propiedades del aceite. En el sistema de Admisión de aire y escape, componentes básicos y flujo del aire. Por último, en el sistema de Combustible, además de los componentes básicos y flujo del combustible, se repasaran los principios de la inyección y propiedades fundamentales de los combustibles. El conocimiento de los sistemas y su operación normal es fundamental para localizar y reparar las averías que se puedan presentar.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 1: Sistema de Refrigeración – Conceptos Básicos En esta lección el alumno podrá: -

Identificar la finalidad principal del sistema de Refrigeración

-

Observar y seguir el recorrido del flujo de refrigerante por el sistema

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Ubicación e identificación de la función de cada uno de los componentes

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Reconocer los distintos tipos de sistemas de Refrigeración

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Módulo III – Lección 1

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 1: Sistema de Refrigeración – Conceptos Básicos El sistema de enfriamiento de un motor sirve para mantener las temperaturas de este a un nivel adecuado. Si falla el sistema de refrigeración, se pueden producir daños considerables en el motor.

1. Principio de operación El sistema de enfriamiento hace circular refrigerante por todo el motor para eliminar el calor producido por la combustión y la fricción. Hace uso del principio de transferencia térmica para realizar su función.

El calor siempre se desplaza de un punto de origen caliente a un punto de destino mas frío. El punto de origen y el punto de destino puede ser metal, fluido o aire. La clave es la diferencia de temperaturas relativas entre estos dos lugares, es decir, cuanto mayor sea la diferencia mayor será la transferencia térmica.

2. Componentes de un Sistema de Enfriamiento Los componentes principales de un sistema de enfriamiento son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Bomba de agua Enfriador de aceite Conductos del bloque y culata Termostato y caja Radiador Tapa de presión Mangueras y tuberías

Además debemos disponer de un ventilador, impulsado por correas, ubicado junto al radiador para aumentar el flujo de aire y mejorar la transferencia térmica.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor

La bomba de agua consta de una turbina con paletas curvas dentro de una caja. A medida que gira la turbina, las paletas empujan el líquido hacia el exterior a través del conducto de salida.

Este diagrama muestra una bomba de agua típica de un motor, generalmente ésta se halla montada en la parte delantera del motor. El enfriador de aceite consta de un haz de tubos dentro de una caja. El refrigerante proveniente de la bomba de agua ingresa al enfriador. En este ejemplo, el refrigerante circula por los tubos, eliminando el calor procedente del aceite del motor que rodea los tubos.

El enfriador de aceite elimina el calor del aceite lubricante, lo que conserva las propiedades de lubricación de este último.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor El posenfriador elimina el calor del aire de admisión. El refrigerante circula del enfriador de aceite al bloque del motor, o, si el motor está equipado con un turbocompresor, puede pasar a u posenfriador.

El posenfriador tiene una construcción similar a la de un radiador, con tubos y aletas. El aire comprimido procedente del turbocompresor pasa por encima de las aletas y transfiere calor al refrigerante que pasa por los tubos. El refrigerante, procedente del enfriador de aceite o posenfriador, pasa al bloque del motor y circula alrededor de las camisas de los cilindros, eliminando el calor procedente de los pistones, aros y camisas. Estas cavidades se las denomina camisas de agua. El refrigerante pasa por los conductos del bloque a la culata, absorbiendo calor de los asientos y de las guías de las válvulas. Una vez que el refrigerante sale de la culata, este ingresa en la caja del termostato. El termostato actúa como “policía de transito” del sistema de enfriamiento, la función del termostato es asegurar una temperatura adecuada de operación. Para esto, el termostato desvía el flujo del refrigerante por el radiador o por u n tubo de derivación de regreso a la bomba de agua.

Cuando el motor está frío, el termostato está cerrado. El refrigerante vuelve a la bomba de agua sin pasar por el radiador, esto ayuda a calentar el motor. A medida que se calienta el motor, aumenta la temperatura del refrigerante hasta alcanzar la temperatura de apertura del termostato. Al abrirse el termostato, todo el refrigerante pasa al radiador. Se debe probar el termostato durante el mantenimiento del sistema de enfriamiento y reemplazarse si es necesario. Las temperaturas de apertura están estampadas en el

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor termostato, en caso de reemplazarlo, asegúrese de usar el recomendado para el motor para mantener las gamas de operación normales del motor. Si se abre el termostato, el refrigerante circula por los tubos o mangueras hasta la parte superior del radiador. Hasta ese momento el refrigerante ha estado absorbiendo calor de todos los componentes, en el radiador sucede lo opuesto. Los radiadores están montados donde el flujo de aire es máximo y la transferencia térmica es mejor. En el radiador el refrigerante circula de arriba hacia abajo, los tubos y aletas disipan el calor. La tapa de presión determina la presión existente en el sistema de enfriamiento durante la operación. Los sistemas de enfriamiento a presión permiten prevenir la ebullición del refrigerante a mayores altitudes. Al subir por encima del nivel del mar, desciende la temperatura de ebullición, si el sistema no estaba a presión, el refrigerante puede hervir produciendo daños considerables en el motor.

La tapa del radiador mantiene la presión del sistema de enfriamiento por dos válvulas. Si la diferencia entre la presión del sistema y la presión atmosférica excede la presión de apertura de la tapa, se abre una válvula de salida (izquierda). Esto deja escapar una pequeña cantidad de aire, reduciéndose la presión del sistema hasta que se estabiliza. Al parar el motor y empezarse a enfriar, la presión dentro del sistema disminuye por debajo de la presión atmosférica. La válvula de entrada de la tapa se abre, dejando pasar aire al radiador. Esto iguala y estabiliza las dos presiones. Es posible utilizar una variedad de tapas de presión dependiendo de la altitud de operación del motor. La presión nominal está estampada en cada una de las tapas. Los ventiladores ayudan al radiador a la transferencia térmica, estos aumentan el flujo de aire que pasa por las aletas y los tubos del radiador. Los ventiladores pueden ser de dos tipos: 1. Ventiladores de succión, que extraen el aire por el radiador 2. Ventiladores sopladores, que impulsan el aire por el radiador

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor

Las correas son utilizadas para impulsar al ventilador, la bomba de agua u otros componentes. Si las correas de un ventilador están poco tensas, puede disminuir la velocidad del ventilador, lo que disminuye el flujo de aire a través del radiador.

3. Tipos de Sistemas de enfriamiento Los sistemas a menudo son modificados para cumplir con la necesidad especial de la aplicación del motor. A continuación trataremos los distintos casos. 3.1.

Escape enfriado por agua

A veces se añade un múltiple de escape enfriado por agua a un sistema de enfriamiento para enfriar los gases de escape cuando son expulsados. En motores marinos, se usa un escape enfriado por agua para mantener mas fríos los espacios alrededor del motor. En este tipo de sistema, el refrigerante circula por una caja que rodea los conductos de los gases de escape. 3.2.

Elemento acondicionador de refrigerante

Otra opción que puede haber presente es el de un elemento acondicionador. Se puede conectar en paralelo dicho elemento. La función principal es inhibir la corrosión por medio de inhibidores que se disuelven en el sistema durante la operación

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 3.3.

Camiones de transporte

En este caso los motores cambian continuamente de velocidad. Como la bomba de agua es comandada, ya sea por engranajes o poleas, la bomba de agua también varía su velocidad. Es por esto que además de una bomba de agua, enfriador de aceite, conductos de refrigerante, termostato, radiador, tapa , ventilador y mangueras de conexión, los sistemas de los camiones poseen una tubería de derivación adicional (1) que une la parte superior del radiador con la bomba de agua. Este sistema brinda un flujo constante de refrigerante y protege a la bomba de agua contra daños de cavitación.

A medida que el camión cambia de velocidad, la bomba de agua impulsada también cambia de velocidad. Sin embargo, el flujo de refrigerante no cambia de velocidad tan rápidamente, lo que causa una diferencia de presión en la bomba de agua. La tubería de derivación proporciona líquido suficiente al lado de entrada de la bomba para mantener la presión. 3.4.

Sistemas de enfriamiento marinos

Los motores marinos tienen varios componentes exclusivos del sistema de enfriamiento debido a que el calor del motor se transfiere al agua, en vez de al aire. Los sistemas marinos utilizan: i) j)

Sistema de intercambiador de calor Sistema de enfriamiento de la quilla

El flujo de refrigerante básico es igual, pero el intercambiador o el enfriador de la quilla ocupan el puesto del radiador. 3.4.a. Sistema de enfriamiento de la quilla Los componentes de un sistema de enfriamiento de la quilla incluyen los mismos componentes que un sistema convencional. Existe una bomba de agua, conductos de refrigerante y un tanque de compensación o expansión que contiene el termostato. En vez de un radiador, el refrigerante circula por un enfriador de la quilla

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor

El enfriador de quilla consiste en una serie de serpentinas, que pueden formar parte integral del casco del barco o montarse en canales y soldarse al casco. El refrigerante pasa del tanque de expansión (1) a la bomba de agua (2), atravesando el motor y la serpentina de enfriamiento de la quilla (3), donde el agua del mar enfría el fluido. 3.4.b. Sistema de intercambiador de calor Este sistema incluye una bomba de agua, conductos de refrigerante, un múltiple de escape enfriado por agua y un tanque de expansión o compensación que contiene el termostato. El sistema de agua natural tiene una bomba de agua natural, tubos y mangueras que transportan el agua de mar a la bomba y al intercambiador de calor.

El intercambiador de calor es básicamente una caja hueca llena de tubos. El refrigerante del motor circula por los tubos y estos últimos están rodeados por agua de mar que absorbe el calor del refrigerante. En aplicaciones marinas se utilizan varillas de zinc para reducir la corrosión. El zinc es mucho mas susceptible a la corrosión que otros metales del sistema de enfriamiento. Cuando el zinc se expone al agua de mar, este se corroe en lugar de otro metal. Este proceso se llama “Corrosión Galvánica” y los electrodos de zinc se llaman “ Ánodos de sacrificio”. Las varillas deben comprobarse frecuentemente y reemplazarse según sea necesario.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Hoja de trabajo Módulo III – Lección 1 Sistema de refrigeración – Conceptos básicos. 1- El sistema de enfriamiento sirve para mantener la temperatura adecuada de trabajo del motor a) Verdadero b) Falso 2- El termostato tiene como función controlar a) La temperatura mínima b) La temperatura máxima c) Ambas temperaturas 3- En un sistema de enfriamiento, siempre debe existir un salto térmico entre la parte inferior y superior del radiador para mejorar la transferencia térmica. a) Verdadero b) Falso 4- En un radiador el flujo de refrigerante es de abajo hacia arriba, los tubos y aletas disipan el calor. a) Verdadero b) Falso 5- La tapa de presión mantiene la presión del sistema mediante dos válvulas. Estas se abren o cierran dependiendo: a) Relación entre la presión interna y la atmosférica b) Solo de la presión interna c) Solo de la presión atmosférica 6- Los ventiladores de succión impulsan el aire a través del radiador, mientras que los ventiladores sopladores extraen el aire del radiador. a) Verdadero b) Falso 7- En los sistemas de refrigeración que se utilizan en camiones de transporte, hay una tubería de derivación adicional que comunica la parte superior del radiador con la entrada de la bomba y tiene como función: a) Brindar un flujo constante de refrigerante. b) Proteger la bomba de agua contra daños por cavitación c) Ambas son correctas

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 2: Sistema de Refrigeración – Refrigerantes En esta lección trataremos de los ingredientes del refrigerante, presentando sus ventajas y desventajas. También observaremos cual/ es son las variables que afectan el enfriamiento, como así también, las concentraciones apropiadas a utilizar en un sistema de Refrigeración. Por último, presentaremos algunos tipos de refrigerantes utilizados en los equipos Caterpillar y sus cualidades principales.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Módulo III – Lección 2

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 2: Sistema de Refrigeración - Refrigerantes En esta lección trataremos los ingredientes del refrigerante, las concentraciones recomendadas de anticongelante y acondicionador y los factores que determinan la gama de operación de un refrigerante.

1. Ingredientes del refrigerante El refrigerante es una mezcla de agua, anticongelante y acondicionador de refrigerante. Cada elemento tiene una finalidad distinta y juntos protegen el motor contra recalentamiento, la congelación y la corrosión. 1.1.

Agua

El agua es el ingrediente principal de todos los refrigerantes porque transfiere el calor mejor que cualquier otra sustancia. Pero el agua presenta algunas desventajas como refrigerante: a) Hierve con facilidad b) Se congela c) Es muy corrosiva para los metales Es por esto que se añaden anticongelante, o etilenoglicol, para aumentar el punto de ebullición y disminuir el punto de congelamiento del agua. 1.2.

Anticongelante

Se usa anticongelante, o etilenoglicol, para aumentar el punto de ebullición y disminuir el punto de congelamiento del agua. La cantidad de etilenoglicol afecta el punto de ebullición, cuanto mas anticongelante, mayor será el punto de ebullición. Si se congela el refrigerante, no puede fluir. Por lo tanto, no se puede enfriar el motor, además el refrigerante congelado se puede expandir y rajar las piezas de fundición La protección contra el congelamiento varía dependiendo de la concentración de anticongelante. 1.3.

Acondicionador de refrigerante

El acondicionador impide la corrosión revistiendo todos los componentes del sistema. El revestimiento fino impide que el agua y la erosión por cavitación ataquen al metal.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 2. Variables que afectan el enfriamiento Básicamente existen tres variables que afectan la gama de operación del refrigerante 2.1.

Altitud de operación y presión del sistema

La altitud y la presión del sistema afectan de la siguiente manera: a) Al aumentar la altitud disminuye el punto de ebullición del agua b) Al aumentar la presión del sistema aumenta el punto de ebullición del agua Ésta es la razón por la que la mayoría de los sistemas de enfriamiento funcionan a presión.

2.2

Temperatura de operación

Existen tres factores que influyen en la gama de temperaturas de operación del refrigerante: c) Altitud d) Presión del sistema e) Concentración de anticongelante Es crítico impedir la ebullición del refrigerante. Si hierve, se forman burbujas de vapor, estas no transfieren bien el calor provocando recalentamiento. Cuando se rompen las burbujas de vapor, pueden eliminar pequeñas partículas de metal de los componentes y luego allí ocurre un fenómeno de corrosión conocido como Erosión por cavitación.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 3. Concentraciones apropiadas Para proteger el motor de forma adecuada, las concentraciones de anticongelante y acondicionador deben estar en la proporción correcta. 3.1.

Concentración de anticongelante

Para prevenir problemas del sistema de enfriamiento debe mantenerse una concentración de anticongelante apropiada. Al mezclar el refrigerante, mantenga la concentración de anticongelante entre 30 y 60 %. Las concentraciones inferiores al 30% no proporcionan una protección adecuada, mientras que las concentraciones superiores al 60% empiezan a reducir las propiedades de disipación del calor y provoca la precipitación del sílice que destruye los sellos. 3.2.

Concentración de acondicionador de refrigerante

La concentración de acondicionador recomendado es de 3 a 6% Si la concentración es inferior a 3%, los componentes del motor tales como las camisas de los cilindros se pueden corroer o producir problemas de erosión por cavitación. Demasiado acondicionador puede producir la precipitación de sílice y reduce la transferencia térmica.

4. Algunos tipos de refrigerantes utilizados 4.1.

Refrigerante/ anticongelante para Motores Diesel (DEAC)

Es recomendada su utilización en sistemas de enfriamiento que utilizan anticongelante/ refrigerante convencional de servicio pesado. El DEAC es un anticongelante / refrigerante que posee las siguientes características: -

Tipo alcalino Monofásico A base de glicol etilénico

El DEAC contiene inhibidores de corrosión inorgánicos y agentes antiespumantes, es mezclado con agua destilada en una concentración de 50/50.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 4.2.

Refrigerante Larga Vida (ELC)

Este refrigerante es recomendado para las siguientes aplicaciones: -

Motores Diesel de trabajo pesado Aplicaciones automovilísticas

El ELC comparado con otros refrigerantes convencionales posee aditivos totalmente diferentes, este es formulado con la correcta cantidad de aditivos para proveer una mejor protección contra la corrosión de los metales del sistema de refrigeración El ELC tiene una vida útil de 12000 horas de servicio o seis años, no requiere la frecuente adición de aditivos. Solo se le coloca un Extendedor ,si es necesario, a las 6000 horas de trabajo. El ELC es un producto prediluido, por lo que no requiere agregado de agua y provee una protección al congelamiento de – 37 ºC (- 34 ºF)

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Hoja de trabajo Módulo III – Lección 2 Refrigerantes 1. Indique que afirmación es correcta, la altitud y la presión del sistema afectan de la siguiente manera: a) Al aumentar la altitud aumenta el punto de ebullición del agua b) Al aumentar la presión del sistema disminuye el punto de ebullición del agua c) Ninguna es correcta 2. La erosión por cavitación puede producirse por: a) b) c) d) e)

Altas temperaturas Refrigerante hirviendo Concentraciones indebidas Elevada altitud de operación Todas las anteriores

3. La concentración de refrigerante recomendada es entre 30 y 60 %. a) Verdadero b) Falso 4. La concentración de acondicionador recomendada es mayor a 6% para que el punto de congelamiento sea el adecuado a) Verdadero b) Falso 5. El ELC es un refrigerante/ anticongelante que se mezcla con agua en una concentración de 50 /50. a) Verdadero b) Falso 6. El ELC tiene una vida útil de: a) b) c) d) e) f) g)

6000 horas 12000 horas 3 años 6 años Solo a y c Solo b y d Todas las anteriores

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 3: Sistema de Lubricación – Conceptos básicos En esta lección trataremos de los componentes del sistema de lubricación y su función. También se realizará un seguimiento del flujo de aceite por el motor.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Módulo III – Lección 3

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 3: Sistema de Lubricación – Conceptos básicos La finalidad principal del sistema de lubricación es hacer circular el aceite por todo el motor. El aceite limpia, enfría y protege las piezas móviles del motor contra el desgaste.

1. Componentes del sistema El sistema de lubricación consta de: 1. Colector, cárter o sumidero de aceite 2. Campana de succión 3. Bomba de aceite 4. Válvula de alivio de presión 5. Filtro de aceite con válvula de derivación 6. Enfriador de aceite del motor con válvula de derivación 7. Conducto principal de aceite 8. Directores de aceite de enfriamiento de pistones 9. Respiradero del cárter 10. Tuberías y tubos de conexión

1.1. 1.2.

1.3. 1.4. 1.5.

Cárter de aceite: también llamado colector o sumidero, sirve para almacenar el aceite del motor, disipa el calor del aceite a la atmósfera y se encuentra ubicado en la parte inferior del bloque. Campana de succión y rejilla de entrada: del cárter, el aceite atraviesa la rejilla de entrada y pasa a la campana de succión. La rejilla impide la entrada de piezas grandes en el sistema, mientras que la campana de succión transporta el aceite a la bomba. Bomba de aceite: la bomba produce flujo y hace circular el aceite por todo el motor. La bomba es impulsada por el cigüeñal a través de un engranaje de la bomba de aceite. Válvula de alivio: está ubicada normalmente cerca de la bomba de aceite y protege al sistema de lubricación contra las presiones elevadas. Filtro de aceite y válvula de derivación: el aceite circula del enfriador al filtro, el sistema puede usar uno o mas filtros dependiendo del diseño. Los filtros eliminan los

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor residuos y las partículas de metal del aceite. La válvula de derivación se abre bajo dos condiciones: - Aceite muy espeso, debido a bajas temperaturas - Filtros obturados La apertura de la válvula de derivación se realizar para dejar pasar aceite sin filtrar hacia el sistema para proteger y lubricar las piezas. Dentro de estos, podemos encontrar dos tipos de sistemas: - Sistema de filtración de flujo completo: el 100% del aceite atraviesa el filtro, además poseen una válvula de derivación

- Sistema de filtración de derivación: usa dos filtros de aceite, el 90% del flujo de aceite atraviesa el filtro normal y el 10% atraviesa el filtro de derivación. El filtro de derivación es de menor micronaje para atrapar partículas extremadamente pequeñas. Estos sistemas usan también válvula de derivación. Los componentes principales del sistema son: 1. Filtro primario (normal) 2. Filtro de derivación 3. Bomba de aceite 4. Motor o componente

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 1.6.

Enfriador de aceite y válvula de derivación: los enfriadores eliminan el calor del aceite proveniente de la bomba. El enfriador posee una válvula de derivación que actúa de forma análoga a de que se encuentra montada en el filtro de aceite.

1.7.

Conducto de aceite: en ciertos motores turbo comprimidos, el aceite pasa del filtro al turbocompresor por una tubería de entrada y retorna al cárter por una tubería de salida. En otros motores, el aceite limpio sale de los filtros y entra al conducto principal de aceite. Desde el conducto principal, el aceite circula por todas las piezas móviles del motor, incluido los cojinetes de bancada (1) y cigüeñal.

Los cigüeñales Caterpillar tienen conductos de aceite perforados que suministran aceite a los cojinetes de biela y bancada.

El aceite llega a las paredes de los cilindros al salir proyectado de los cojinetes de bielas y salpicarse en la parte inferior de la cabeza del pistón. El aceite atraviesa conductos para lubricar todas las piezas móviles incluido en tren de válvulas, la caja de la bomba inyectora, la unidad de avance de la sincronización entre otros y se drena a cárter a través de conductos. Las tuberías de aceite, los conductos y los cojinetes limitan el flujo de aceite, que crea una presión de aceite. La mayor parte de la presión es creada por los cojinetes de bancada, por lo que la lectura de presión de aceite en un manómetro es consecuencia de esta restricción normal. 1.8.

Surtidores de enfriamiento de los pistones: pulverizan el aceite en la parte inferior de cada pistón y contribuyen a la lubricación de las paredes de los cilindros.

1.9.

Respiradero del cárter: ventean los gases de combustión que se fugan por los anillos de los pistones para mantener presiones estables dentro del cárter.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Hoja de trabajo Módulo III – Lección 3 Sistemas de lubricación – Conceptos básicos 1- La lubricación del motor sirve para: a) Disminuir la fricción entre las piezas en movimiento b) Hacer circular el aceite por todo el motor c) Ambas son correctas 2- La válvula de derivación, del filtro y del enfriador, se abre bajo ciertas condiciones: a) b) c) d)

Aceites espesos Aceites bajo condiciones de baja temperaturas Filtros obturados Todas las anteriores

3- La bomba de aceite entrega presión constante para lubricar todos los componentes del sistema a) Verdadero b) Falso 4- La mayor parte de la presión de aceite es creada por los cojinetes de bancada, y el resto se crea en los otros cojinetes y conductos. a) Verdadero b) Falso 5- La lubricación a los cojinetes de biela y bancada se hace a través de los conductos del cigüeñal a) Verdadero b) Falso

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 4: Sistema de Lubricación – Aceites En esta lección trataremos la viscosidad, el índice de viscosidad y el Número de Base Total, indicando funciones de cada uno y dando una breve descripción de los tipos de aceites.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Módulo III – Lección 4

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 4: Sistema de Lubricación – Aceites 1. Selección del aceite adecuado Los motores requieren el aceite adecuado, de la viscosidad adecuada y en una cantidad adecuada para poder operar bien. El aceite debe lubricar, limpiar y enfriar los componentes del motor en una variedad de condiciones de operación. El aceite debe circular en climas fríos y poder resistir el calor sin diluirse ni descomponerse. 1.1.

Clasificación SAE

La Society of Automotive Engineers (SAE) ha desarrollado un sistema de clasificación para describir la capacidad de resistencia de un aceite en condiciones extremas sin descomponerse. El aceite se describe según su tipo y viscosidad. 1.2.

Tipo de aceite

El tipo de aceite describe las características de rendimiento, tales como detergencia, dispersancia y resistencia a la descomposición. El tipo de aceite se identifica con letras alfabéticas tales como CE o CF-4. Los distintos modelos de motor requieren diferentes tipos de aceite, asegúrese de usar el tipo de aceite recomendado para el motor.

1.3.

Viscosidad

La viscosidad describe la resistencia al flujo de un aceite básico. El flujo está relacionado directamente con lo bien que el aceite recubre y protege las piezas. La viscosidad varía con la temperatura, cuanto mayor sea la temperatura menor será la viscosidad y mas diluido el aceite. 1.4.

Índice de viscosidad

El índice de viscosidad es una medida de la capacidad de un aceite básico de resistir los cambios de viscosidad con los cambios de temperatura. - Un aceite con un alto índice de viscosidad cambia menos la viscosidad a medida que cambia la temperatura

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor - Un aceite con bajo índice, cambia mas la viscosidad a medida que cambia la temperatura. Es importante que el aceite no se diluya demasiado a altas temperaturas, ya que no proporcionará suficiente protección contra el desgaste.

2. Aceites de Múltiples viscosidades Los aceites de múltiples viscosidades o multigrados han sido alterados químicamente para ampliar su gama de operación. Se mezcla una base de menor viscosidad con un aditivo que espesa el aceite a medida que aumenta la temperatura. A medida que se deterioran los aceites multigrados, la viscosidad retorna a la menor viscosidad del aceite básico. La etiqueta de un aceite indica información sobre el tipo y la viscosidad del aceite. 2.1.

Peso o grado de viscosidad

SAE clasifica el aceite según las siglas SAE seguidas de un número. El número describe el grado de viscosidad. Los aceites de una sola viscosidad tienen un solo número. Los aceites de múltiples viscosidades tienen dos números. Los números inferiores indican que el aceite es menos espeso y los mayores significan que el aceite es mas espeso.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 2.2.

Aceites para invierno y verano

Los números de los grados de viscosidad con una “W” se consideran aceites de invierno, probados para tener la viscosidad correcta a 8 ºF. Los números sin la “W” se consideran aceites para climas cálidos, probados para tener la viscosidad correcta a 210 ºF.

3. Aditivos de aceite Los aceites básicos son producidos normalmente refinando petróleos crudos. El aceite base no proporciona suficiente protección y lubricación para los motores actuales de alto rendimiento. Se han formulado ciertos aditivos de aceite para mejorar y reforzar el aceite. 3.1.

Aditivo de aceites comunes

Dentro de esta clasificación podemos encontrar a: a) b) c) d) e)

Detergentes, que ayudan a mantener limpio el motor. Agentes antidesgaste , que reducen la fricción Los dispersantes, que mantienen la s partículas contaminantes en suspensión Los agentes de alcalinidad, que neutralizan los ácidos en el aceite Inhibidores de oxidación, que impiden que se oxide el aceite al estar expuesto al aire, la oxidación produce ácidos orgánicos y materia carbonosa f) Disminuidores del punto de fluidez, que mantienen el aceite fluido a bajas temperaturas. Los aceites derivados del petróleo contienen cera, que cristaliza a bajas temperaturas, los cuales son impedidos por estos agentes. g) Los mejoradores de viscosidad, que impiden que el aceite se diluya demasiado a altas temperaturas 3.2.

Número de base total

El aditivo de aceite más común es el NBT, el NBT se produce añadiendo agentes alcalinos a la base. Cuanto más alcalino sea el aceite, mayor será el NBT y más ácido tendrá que neutralizar. La cantidad de aditivo alcalino en un aceite viene indicada por el NBT, los combustibles diesel pueden contener azufre. Al consumirse el combustible, el azufre contribuye a formar ácidos, altamente corrosivos y que contaminan el aceite. Los aditivos de alcalinidad contenidos en el aceite neutralizan estos ácidos. Esto impide que el ácido sulfúrico corroa las piezas de metal. Con el tiempo, los aditivos del aceite se degradan y disminuye la capacidad de lubricación del aceite. Si no cambia el aceite con frecuencia, este se oxidará, los aditivos se agotarán y se puede formar lodos.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Hoja de trabajo Módulo III – Lección 4 Aceites 1- La viscosidad describe la resistencia a fluir que tiene un aceite. a) Verdadero b) Falso 2- La viscosidad del aceite lubricante varía con: a) Variación de la temperatura b) Variación de presión c) Ambas son correctas 3- La viscosidad varía con la temperatura: a) b) c) d) e) f)

Cuanto mayor sea la temperatura mayor será la viscosidad Cuanto mayor sea la temperatura menor será la viscosidad. A menor viscosidad, mas diluido estará el aceite Solo a y b Solo a y c Solo b y c

4- Los aceites de viscosidades múltiples consta de: a) Aceite base de menor viscosidad y aditivo espesante b) Aceite base de mayor viscosidad y aditivo de dilución 5- El uso de un aceite multigrado se justifica cuando: a) La temperatura ambiente es elevada b) Cuando la diferencia de temperaturas entre estaciones es amplia c) La temperatura ambiente es muy baja

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 5: Sistema de admisión y escape – Conceptos Básicos Al término de esta lección, el alumno podrá identificar los componentes principales del sistema de Admisión y Escape, conociendo la función de cada uno de ellos y el flujo de aire y gases del sistema.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Módulo III – Lección 5

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 5: Sistema de admisión y escape – Conceptos Básicos Los motores diesel requieren grandes cantidades de aire para quemar el combustible. El sistema de admisión de aire debe proporcionar suficiente aire limpio para la combustión, el sistema de escape debe eliminar el calor y los gases de la combustión.

1. Componentes del sistema de admisión de aire y escape Los componentes de un sistema básico son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Prefiltro Filtro de aire Turbocompresor Múltiple de admisión Posenfriador Múltiple de escape Caño de escape Silenciador Tuberías de conexión

Para efectuar el servicio, localizar y reparar las fallas de un sistema de aire de un motor, es importante entender el flujo de aire y la función de cada uno de los componentes.

1. Ante filtros: se usan a menudo para eliminar los contaminantes mas pesados y mas grandes suspendidos en el aire. 2. Filtro de aire: el aire sale del prefiltro y entra al filtro de aire. Este impide la entrada de polvo y películas mas pequeñas en el motor.

3. Turbocompresor: el aire procedente del filtro pasa al turbocompresor. Los

turbocompresores ayudan a mantener las potencias a elevadas altitudes y aumentan la potencia, debido a que suministran mas aire al motor permitiendo que se queme mas combustible. Un turbocompresor consta de dos partes: a) Lado de admisión de aire o compresor b) Lado de escape o turbina

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor

Los gases de escape hacen girar el lado de la turbina. Como las ruedas del compresor y de la turbina están en el mismo eje, el compresor también gira. Cuanto mas rápido gira el compresor mas aire se comprime aumentando la presión y la densidad del aire. El aumento de la presión del aire se denomina presión de refuerzo. Algunos turbocompresores tienen válvula de derivación (Waste gate), si la presión de refuerzo es mayor que la presión recomendada la válvula se abre para expulsar los gases de escape sin pasar por la turbina. El flujo reducido de los gases de escape disminuye la velocidad de la turbina y el compresor controlando la presión de refuerzo. Los turbocompresores mas aire para mejorar la combustión, a medida que se comprime el aire, se calienta y se expande disminuyendo su densidad. 4. Múltiple de admisión: Del posenfriador, el aire pasa al múltiple de admisión y a las lumbreras de admisión de las válvulas de cada cilindro. El múltiple de admisión se halla montado en la culata. 5. Posenfriador: los turbocompresores aumentan la temperatura del aire de admisión a unos 150 ºC. El aire de admisión caliente es menos denso, por esto los enfriadores eliminan el calor del aire de admisión a una temperatura de 40 – 50 ºC. A medida que se enfría el aire, se hace mas denso, es decir que hay mas aire comprimido dentro de cada cilindro. El nombre de posenfriador deriva de que enfrían después de que el aire atraviesa el turbocompresor. Algunos posenfriadores se encuentran en el interior del múltiple de admisión, otros ubicados entre el turbocompresor y el múltiple de admisión. Los posenfriadores pueden ser aire- aire o agua- aire, dependiendo del diseño del motor.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 6. Múltiple de escape: el aire entra a la cámara de combustión donde se quema, los gases de combustión salen de las lumbreras de escape y entran en el múltiple. 7. Caño de escape: después que los gases salen del múltiple de escape y pasan por la turbina, se desplazan por el caño hasta llegar al silenciador. Luego del silenciador un caño de escape expulsa los gases a la atmósfera. 8. Silenciador: los gases de escape provenientes de la turbina atraviesan el silenciador, el cual amortigua el ruido de los gases y hace que el motor sea mas silencioso.

2. Tipos de Sistemas de admisión de aire Hay varios tipos de sistemas de admisión de aire: 1. Aspiración natural (NA) 2. Turbo comprimido (T) 3. Turbo comprimido y posenfriado (TA) Los sistemas de admisión de aire que no tiene ni turbocompresor ni posenfriador se llaman de “Aspiración Natural” o NA.

Ciertos sistemas de admisión y escape disponen de turbocompresores pero no tienen posenfriador. Estos se llaman sistemas turbo comprimidos o T.

Por último y el más común es el sistema turbo comprimido y posenfriado o también conocido como TA.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Los sistemas TA tienen un turbocompresor y un posenfriador, donde el posenfriador puede ser aire- aire o agua- aire.

3. Sistemas posenfriados Hay varios tipos de sistemas posenfriados: 1. Posenfriador del agua de las camisas 2. Posenfriador aire- aire 3. Posenfriador de circuito independiente. El sistema con posenfriador de agua de las camisas o JWAC, usa refrigerante del motor para enfriar el aire de admisión. La caja del enfriador se encuentra dentro del múltiple de admisión y elimina el calor del aire antes de entran al múltiple o lumbreras de admisión.

Los sistemas posenfriados aire- aire o ATAAC utilizan aire exterior para enfriar el aire de admisión. El posenfriador parece un pequeño radiador montado en la parte delantera del radiador del refrigerante.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Los sistemas con posenfriador de circuito independiente o SCAC son los mas comunes en las aplicaciones marinas. El agua enfría el aire de admisión, pero los sistemas SCAC y de enfriamiento del motor son separados. El sistema SCAC dispone de su propio intercambiador de calor, bomba de agua y suministro.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Hoja de trabajo Módulo III – Lección 5 Sistemas de admisión y escape – Conceptos básicos 1- El turbocompresor gira por medio de: a) Una fuerza mecánica b) Los gases de escape 2- Indicar brevemente para que sirve la válvula de derivación de gases (wastegate) ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 3- Es posible afirmar que los turbocompresores elevan la temperatura del aire a 150 ºC a) Verdadero b) Falso 4- La misión del posenfriador es enfriar el aire que sale del turbocompresor, éste enfría el aire a una temperatura de: a) 100 ºC b) 75 ºC c) 40 – 50 ºC 5-

Los tipos de sistemas de admisión de aire se pueden clasificar en: NA: ........................................................................................................................... T : ............................................................................................................................. TA : ..........................................................................................................................

6-

Para los sistemas posenfriados, una según corresponda Posenfriador de agua de las camisas

Utiliza refrigerante del motor para enfriar el aire.

Posenfriador aire – aire

Dispone de su propio intercambiador y el agua enfría el aire de admisión

Posenfriador de circuito indep´te

Utiliza aire exterior para enfriar el aire de admisión

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 6: Sistema de combustible – Conceptos Básicos En esta lección trataremos sobre la finalidad del sistema de combustible y como funciona. Aprenderá a identificar los componentes en un sistema de bomba y tubería (tradicional), como así también, en sistemas de inyección unitaria. En ambos casos se podrá identificar la función de cada uno de los componentes que integran el sistema y seguir el flujo de combustible por el mismo.

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En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase c) Realizar la Hoja de Trabajo Módulo III – Lección 6

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 6: Sistema de combustible – Conceptos Básicos La cantidad de combustible que consume un motor está relacionada directamente con la cantidad de potencia y el par motor necesarios. En general, cuanto mas combustible llegue a un motor, mayor será el par motor disponible en el volante. El sistema de combustible suministra combustible limpio, en el momento indicado y en la cantidad adecuada para satisfacer la demanda de potencia. Los componentes del sistema de combustible hacen corresponder el suministro de combustible con la demanda de potencia del motor alterando la cantidad de combustible inyectada y el momento de la inyección. Estas funciones son manipuladas por la bomba inyectora. Existen dos grandes grupos de sistemas de combustible: 1. Sistema de bomba y tuberías 2. Sistema de inyección unitaria, mecánica y electrónica

1. Sistema de bomba y tuberías Los componentes básicos de este tipo de sistemas es el siguiente:

1- Tanque de combustible 2- Filtros de combustible 3- Bomba de transferencia 4- Bomba inyectora 5- Regulador 6- Mecanismo de avance de la sincronización 7- Control de la relación aire – combustible 8- Tuberías de alta presión 9- Tuberías de baja presión 10- Inyectores 11- Tuberías de retorno

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor El combustible comienza a circular al girar la llave de arranque del motor. Al girar la llave se activa un solenoide que permite la circulación de combustible desde la bomba de transferencia hacia la bomba inyectora. La bomba de transferencia extrae combustible del tanque a través de los filtros. El filtro de combustible principal elimina las partículas grandes del combustible. Ciertos sistemas disponen también de un separador de agua, que permite que el asentamiento del agua atrapada o condensada pueda ser extraída

La bomba de transferencia suministra flujo de combustible a baja presión a través de la tuberías. El combustible que sale de la bomba de transferencia ingresa al filtro secundario o final, el cual elimina las partículas y contaminantes diminutos que pueden dañar o taponar los inyectores. Los filtros secundarios se hallan ubicados entre la bomba de transferencia y la bomba inyectora. A diferencia de los filtros de aceite, los filtros de combustible no poseen válvulas de derivación, es decir que si se tapan los filtros el combustible deja de fluir y el motor no funciona. Esto protege el motor contra el combustible sucio. El combustible sale del filtro y pasa por un canal de combustible dentro de la carcasa de la bomba inyectora. Los elementos bombeantes miden y someten el combustible a presión. La bomba inyectora está ubicada por lo general cerca de la parte delantera del motor, debido a que es impulsada por un engranaje a partir del árbol de levas. Mas adelante veremos en detalle los distintos tipos de bombas. Las tuberías de alta presión están construidas en acero y conectan la bomba inyectora con los inyectores o boquillas. Las boquillas disponen de válvulas que se abren cuando la presión de combustible es suficientemente alta. Cuando se abre la válvula, el combustible se atomiza y se pulveriza en la cámara de combustión. Al final de la inyección, se produce una caída rápida de presión que cierra la válvula. En la bomba inyectora se dispone mas combustible del que puede usar el motor, por esto se cuenta con la tubería de retorno, la cual dirige el exceso de combustible al tanque. Además elimina el aire del combustible, lo enfría debido a que se halla en movimiento. Por último todos los sistemas de combustible disponen de métodos electrónicos o manuales para cortar el suministro de combustible.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 2. Sistema de inyección unitaria Este tipo de sistemas no utilizan una bomba de inyección tradicional, ya sea lineal o rotativa, sino que utilizan inyectores- bomba unitarios. Los inyectores unitarios pueden dividirse según el tipo de quien los comanda y el accionamiento en: 1. Unidades Inyectoras MUI. 2. Unidades inyectoras EUI. 3. Unidades inyectoras HEUI. Las unidades de inyección MUI, son comandadas y accionadas mecánicamente por un balancín que es movido por una tercer leva, con su propio levanta válvulas y varilla de empuje. El comando es realizado por una cremallera que posee cada inyector. Esta cremallera de cada inyector se halla vinculada a un eje de cremalleras que se encuentra conectado al regulador de velocidad. Las unidades de inyección EUI, usan algunos de los componentes del sistema tradicional, como ser el tanque de combustible (1), filtro de combustible primario (2), bomba de transferencia de combustible (3), filtro de combustible final (4) y tubería de retorno (5).

En este caso la unidad de inyección es accionada por un balancín al igual que el caso anterior, pero el comando del combustible es realizado electrónicamente. Los inyectores se hallan montados en la culata. En un sistema de inyección electrónico, el regulador mecánico, el avance de la sincronización y el control de la relación aire- combustible son reemplazados por componentes electrónicos. Tal es el caso que los sistemas EUI usan un Módulo de Control Electrónico (ECM) para contener algunos de los componentes electrónicos e información de programación. Por último y el más moderno es el sistema HEUI, el cual es accionado hidráulicamente por una bomba hidráulica especial y comandado al igual que en el caso anterior electrónicamente. La operación del sistema HEUI es completamente diferente de cualquier otro sistema de combustible que este actuado mecánicamente. El sistema HEUI no requiere ajustes, los cambios en el rendimiento del motor se realizan instalando diferentes software en el ECM. El sistema de combustible consta de cuatro componentes básicos:

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor • • • •

Unidad de inyección Electro- Hidráulica (HEUI) ECM Bomba hidráulica Bomba de Transferencia

La bomba de transferencia puede ser reparada. Los componentes internos del sistema HEUI no pueden ser reparados, es decir no pueden ser desarmados. El desarme de estos dañará el componente.

3. Cámaras de combustión El diseño de la cámara de combustión afecta la eficiencia del combustible y el rendimiento del motor. El diseño del pistón y el método usado para inyectar combustible dentro del cilindro determinan la rapidez con que el combustible se quema por completo. En los sistemas de bomba y tuberías, hay dos tipos de diseño de cámara de combustión: 1- cámara de precombustión o PC 2- Inyección directa o DI

En un diseño de cámara de combustión directa, el combustible se inyecta directamente en el cilindro a través de la boquilla o inyector. En un sistema de precombustión, la boquilla inyecta el combustible en una cámara de precombustión donde se inflama. Esto obliga al resto del combustible a pasar a la cámara

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor principal, donde tiene lugar la combustión completa. En algunos motores se usan bujías incandescentes para calentar el aire al arrancar el motor.

4. Sistemas de inyección mecánico Con el tiempo Caterpillar ha efectuado cambios de diseño importantes en el sistema de combustible. Los nuevos diseños han mejorado el rendimiento del motor y reducido las emisiones. A continuación se explicará un Sistema mecánico de inyección de combustible que usa un regulador, una unidad de avance de la sincronización y un control de la relación de aire – combustible. •

Momento en el que se produce la inyección: en los motores diesel, el combustible se inyecta durante el tiempo de compresión, antes de que el pistón llegue al punto muerto superior. El principio básico de inyección de combustible es que se debe inyectar la cantidad apropiada de combustible en el momento oportuno para satisfacer las demandas de potencia.

•

Ventana de quemado: el combustible requiere tiempo para quemarse. Se debe inyectar la cantidad adecuada de combustible en el momento indicado del tiempo de compresión para que se queme completamente. Esto se denomina Ventana de Quemado (1) y se mide en grados de giro del cigüeñal. La ventana de quemado se define por el punto inicial de la inyección o sincronización (2) y la duración de la inyección (3), que también se miden en grados.

•

Componentes del Sistema mecánico:

En un sistema de combustible mecánico, la bomba inyectora (1), el avance de sincronización (2), el regulador (3) y el control de la relación de combustible (4) funcionan en conjunto para controlar la inyección de combustible.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor

A medida que cambia la carga y la velocidad del motor, se deben inyectar cantidades variables de combustible en momentos diferentes para mantener las ventanas de quemado apropiadas. El momento en que se inyecta el combustible es controlado por una unidad de avance de sincronización, mientras que el regulador controla la cantidad de combustible suministrada al motor.

•

Bomba inyectora: es el núcleo del sistema de combustible. Entender la forma en que opera es el primer paso crítico para entender la inyección de combustible. En un sistema de bombas y tuberías, las unidades inyectoras tienen un émbolo (1) dentro de un cuerpo cilíndrico (2). El émbolo se mueve hacia arriba y hacia abajo, siguiendo el movimiento del árbol de levas de la bomba de combustible.

El combustible a baja presión ingresa al canal (3) y sale del cuerpo cilíndrico por los orificios (4).

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor El émbolo tiene una ranura o hélice maquinada (5), cuando ésta se alinea con los orificios, el combustible pasa del orificio de entrada por la cámara de bombeo (6) al orificio de salida. •

Comienzo de la inyección de combustible:

Cuando la hélice bloquea los orificios, el combustible de la cámara de bombeo queda atrapado y forzado contra la boquilla. Es en este momento que comienza la inyección. Este punto se llama sincronización de inyección y se controla cambiando la posición del árbol de levas de la bomba de combustible.

•

Duración de la inyección de combustible:

La inyección se produce durante el tiempo en que las lumbreras están cerradas por la hélice. Este período se llama duración (1), cuanto mayor sea la duración mayor será la cantidad de combustible inyectada. La duración viene controlada girando el émbolo en su interior, esto cambia la cantidad de hélice que existe entre las lumbreras. Las lumbreras se cierran antes (corte de combustible) o se dejan abiertas mas tiempo (suministro de combustible).

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor

•

Regulador y cremallera: la duración de la inyección viene controlada por el regulador y la cremallera. Todas las unidades bombeantes de combustible están conectadas al regulador por medio de la cremallera de control de combustible. Cuando el motor requiere mas combustible, sólo puede conseguirlo si aumenta la duración de la inyección. El regulador detecta la necesidad de combustible y mueve la cremallera.

•

Posición de la hélice: los émbolos pueden girar ligeramente en el interior del cuerpo cilíndrico, de modo que la hélice mantenga cerradas las lumbreras mas tiempo, aumentando la duración de la inyección. Esta posición se denomina Suministro de combustible (1). A medida que disminuye la demanda de combustible, la cremallera se mueve hacia la posición de Corte de combustible (2) y las lumbreras se abren antes.

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Funcionamiento del regulador mecánico: los reguladores usan un sistema de pesas y resortes para mover la cremallera de control. Los resortes siempre tratan de mover la cremallera a una posición de entrega de combustible, mientras que las pesas tratan de mover la cremallera hacia la posición de corte de combustible. Cuando las fuerzas se equilibran, el motor opera a r.p.m estables.

El suministro de combustible afecta directamente la velocidad del motor y la potencia producida. El mayor suministro de combustible aumenta la potencia del motor. Los reguladores regulan el suministro de combustible para controlar la velocidad del motor entre un ajuste de bajas r.p.m y un ajuste de altas r.p.m, llamado velocidad baja en vacío y alta en vacío respectivamente. •

Avance de sincronización: a medida que cambian la carga y la velocidad del motor, se debe inyectar combustible en momentos diferentes para mantener el tiempo apropiado para la combustión. A medida que aumenta la velocidad del motor, el combustible debe inyectarse antes, esto es el Avance de la sincronización. A medida que disminuye la velocidad del motor, el combustible debe inyectarse más adelante.

La unidad de avance de sincronización “avanza” o “retrasa” la inyección de combustible alterando el giro del árbol de levas de la bomba de combustible. La sincronización de la inyección puede avanzarse o retrasarse, la sincronización de avance significa que el combustible se inyecta antes, mientras que la de retraso significa que el combustible se inyecta más adelante. •

Control de la relación aire – combustible: el sistema de combustible no puede operar aislado de otros sistemas del motor. En particular, el sistema de admisión de

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor aire es crítico, es decir que el combustible no se quema completamente a menos que haya suficiente aire.

El control de la relación de combustible asegura que haya la cantidad apropiada de combustible inyectada para la cantidad de aire presente en el cilindro. Este sistema detecta la presión de refuerzo y “anula” la acción del regulador para impedir que se inyecte un exceso de combustible, lo que mejora las emisiones y la eficiencia de combustible. El control de aire – combustible se haya montado en el regulador.

5. Sistemas de inyección electrónicos En este tipo de sistemas el regulador mecánico, el avance de la sincronización y el control de la relación aire- combustible son reemplazados por el ECM y varios solenoides y sensores. En lugar de un mecanismo de avance de sincronización, hay una rueda de sincronización y un sensor que vigilan electrónicamente la velocidad del motor, además brinda información de la posición del cilindro Nº 1.

Todas las funciones realizadas por las unidades mecánicas se controlan electrónicamente, dando una mayor precisión y confiabilidad. El ECM detecta la velocidad y la carga del motor y ajusta automáticamente la sincronización y la duración de la inyección.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Las ventajas de este sistemas son: -

Mayores presiones de inyección Rociado uniforme Mejor atomización Mejor combustión Mayor eficiencia del combustible Menores emisiones

6. Condiciones de operación Hasta el momento hemos tratado sobre los diversos componentes de la bomba inyectora y la forma en que funcionan la unidad de avance de sincronización y el regulador para ajustar la ventana de quemado. Fijémonos ahora en como funcionan juntos durante la operación del motor.

Corte

Suministro

Durante la operación real, el motor normalmente funciona bajo carga. El regulador determina cuales son las rpm correctas del motor para la carga aplicada y mueve la varilla a la posición de Suministro o Corte de combustible para establecer las rpm adecuadas. El mecanismo de avance de sincronización detecta el aumento o la disminución de las rpm y varía la sincronización de la inyección para empezar la ventana de quemado en la posición correcta. -

Velocidad baja en vacío

Es la mínima velocidad a la que se permite que funcione el motor sin carga. Las bombas inyectoras están diseñadas de modo que suministren cantidades mínimas de combustible al motor

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Velocidad alta en vacío

La velocidad alta en vacío son las rpm máximas que se permite que gire el motor sin carga

-

Velocidad nominal

Todos los motores diesel tienen una clasificación llamada plena carga a la velocidad nominal. Estas son las rpm a las que el motor suministra una potencia nominal a plena carga. Las pesas y los resortes del regulador se hallan en equilibrio, cuando el motor funciona bajo carga, de manera de proporcionar unas rpm constantes.

-

Exceso de velocidad

A veces los motores son operados de tal forma que las rpm son superiores a las altas en vacío. El regulador corta el suministro de combustible pero el motor sigue excediendo la velocidad máxima. Esto se llama velocidad excesiva y normalmente es consecuencia de un error del operador.

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Sobrecarga del motor

En ocasiones los motores están muy cargados, y aún cuando el regulador mueva la cremallera hasta la posición de suministro completo de combustible, las rpm del motor no aumentan. Esta operación se denomina sobrecarga del motor. En estas circunstancias, el regulador no puede igualar los requisitos de potencia, ya que no se dispone de mas combustible.

7. Fundamentos del combustible diesel El combustible produce potencia en un motor diesel cuando se atomiza y se mezcla con aire en la cámara de combustión. La presión causada por el anillo del pistón al subir en el cilindro produce un aumento rápido de temperatura. Cuando se inyecta combustible, se inflama la mezcla y se desprende la energía del combustible. Un combustible perfecto se quemaría completamente, sin dejar residuos o humos, sin embargo no existen combustibles perfectos. La calidad del combustible afecta el rendimiento y mantenimiento de cualquier motor. Es importante entender las propiedades básicas del combustible para poder juzgar la calidad del mismo. Estas propiedades tienen un impacto en la operación de un motor: 1. Peso específico: El peso específico del combustible (1) es el peso de un volumen fijo de combustible comparado con el peso del mismo volumen de agua (2), a una misma temperatura. Cuanto mayor sea el peso específico, mas pesado será el combustible y mas energía o potencia por volumen para la utilización del motor.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 2. Escala API: el peso específico puede medirse en la escala de American Petroleum Institute (API). La escala es inversa al peso específico, cuanto mayor sea el número API mas ligero será el combustible. El combustible con un número API bajo proporciona mas potencia. Caterpillar recomienda combustibles de 35 grados API como mínimo. El queroseno puede tener una medida de 40 – 44 grados API.

3. Viscosidad: es una medida de la resistencia a fluir de un líquido. Una viscosidad alta significa que el combustible es espeso y no fluye fácilmente. 4. Punto de enturbamiento: es aquella temperatura a la que aparece una nube o niebla en el combustible. Este aspecto es causado por el descenso de temperatura por debajo del punto de fusión de las ceras o parafinas que se producen naturalmente en los productos derivados del petróleo. El punto de enturbamiento debe ser inferior a la temperatura mínima exterior, o ambiental para impedir el taponamiento de los filtros. Este valor viene determinado por la refinería.

5. Azufre: es un elemento natural en todos los petróleos crudos. Las concentraciones de azufre por encima del 0,5% pueden reducir considerablemente la duración del motor a menos que se tomen las medidas apropiadas.

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 6. Ácido Sulfúrico: cuando se quema el combustible con azufre en la cámara de combustión, se forman óxidos de azufre que reaccionan con el vapor de agua para formar ácido sulfúrico. Si se condensan estos vapores ácidos, atacan químicamente las superficies de metal de las guías de válvulas, camisas de cilindros y pueden afectar cojinetes. Para limitar la formación de ácido sulfúrico: 1. Mantener la temperatura del motor a mas de 80 ºC evitando condensación 2. Usar un aceite con NBT suficiente para contrarrestar la formación de ácido. 7. Índice de Cetano: es una medida de la calidad de inflamación del combustible que afecta el arranque y la aceleración del motor. Cuanto mayor sea el número de cetano, mayor será la rapidez con que se inflama. El cetano se clasifica usando un índice, Caterpillar recomienda: -

Cetano 35 para sistemas de combustible con cámara de precombustión Cetano 40 para sistemas de inyección directa

Los combustibles de bajo número de cetano puede causar retraso del encendido, dificultades de arranque y detonaciones; elevado consumo de combustible; humo blanco y olor durante el arranque en días fríos, entre otros. Los aditivos de mejora de cetanos pueden reducir a menudo la cantidad de humo blanco durante el arranque en tiempo frío. 8. Contaminación de agua: los contaminantes son elementos extraños que pueden introducirse en el combustible y causar problemas. El agua puede convertirse en un contaminante: a) Si se introduce en el combustible durante el envío b) Si se produce condensación 9. Contaminación de sedimentos: dentro de estos podemos encontrar: a) b) c) d) e)

Óxidos Incrustaciones Escorias de soldadura Polvo Otros residuos que se introducen en los tanques

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Hoja de trabajo Módulo III – Lección 6 Sistema de combustible 1. Nombrar los componentes que aparecen en la figura

1- ............................................................................................................................................. 2- ............................................................................................................................................. 3- ............................................................................................................................................. 4- ............................................................................................................................................. 5- ............................................................................................................................................. 6- ............................................................................................................................................. 7- ............................................................................................................................................. 8- ............................................................................................................................................. 9- ............................................................................................................................................. 10- ............................................................................................................................................ 11- ............................................................................................................................................

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 2. Que componente proporciona combustible para suministrárselo a la caja de la Bomba Inyectora: a) b) c) d)

Tubería de Combustible de Alta presión Bomba de transferencia Inyectores Filtro de combustible final

3. Que componente transporta combustible de la caja de la Bomba Inyectora a los Inyectores . a) b) c) d)

Tubería de retorno de combustible Tubería de combustible de Alta Presión Filtro final Bomba de transferencia

4. Cual es la finalidad principal del Sistema de Combustible a) Suministrar combustible limpio en las cantidades requeridas por la demanda de potencia b) Proporcionar suficiente combustible para el arranque. c) Almacenar combustible dentro de la máquina. d) Limpiar las impurezas de combustible antes de llegar a los inyectores.

5. Que componente enfría el combustible manteniéndolo en movimiento. a) b) c) d)

Tubería de retorno de combustible Caja de la bomba inyectora Bomba de transferencia Tanque de combustible

6. Que componente mide, somete a presión y rocía combustible en la cámara de combustión a) b) c) d)

Múltiple de combustible Inyector Electrónico Módulo de control Electrónico Bomba de transferencia

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 7. En un sistema de cámara de precombustión, la combustión del combustible tiene lugar: a) En las cámaras de precombustión y de combustión b) En la cámara de precombustión. c) En la cámara de combustión

8. Describa cada uno de los componentes

1. ............................................................................................................................................ 2. ............................................................................................................................................ 3. ............................................................................................................................................ 4. ............................................................................................................................................

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 9. Nombrar los componentes de esta bomba inyectora

1. ...................................................................................................................................... 2. ...................................................................................................................................... 3. ...................................................................................................................................... 4. ...................................................................................................................................... 5. ....................................................................................................................................... 6. ....................................................................................................................................... 10 – Que componente controla el momento en que se inyecta el combustible 1 – Árbol de levas de la bomba 2 – Avance de sincronización 3 – Regulador o gobernador 4 – Revoluciones del motor 5 – Solo 1 y 2 6 – Solo 3 y 4 7 – Todas las anteriores

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 11-¿Cuánto combustible suministrará esta bomba inyectora en esta posición?

a) Cero c) La mitad del combustible d) Todo el combustible 13 – La ventana de quemado puede definirse como la cantidad adecuada de combustible inyectado en el momento indicado del tiempo de compresión para que se queme completamente. De las siguientes afirmaciones indique las correctas: a) b) c) d) e) f) g)

Se mide en segundos Se mide en grados de giro del cigüeñal Está definida por el punto inicial de sincronización Depende de la duración de la inyección Solo a y b b, c y d son correctas Solo b y c

14 – Un combustible con un alto contenido de azufre puede: a) b) c) d)

Disminuir la corrosión causada por el ácido sulfúrico Aumentar la potencia causada por el motor Aumentar la corrosión causada por el ácido sulfúrico Disminuir la potencia causada por el motor

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 15 – Un motor de inyección directa puede producir humo blanco durante el arranque usando un combustible con un índice de cetano de: a) b) c) d)

45 33 39 40

Nota: tener en cuenta las recomendaciones de Caterpillar 16 – Un motor producirá una potencia máxima usando un combustible con una clasificación API de: a) b) c) d)

40 32 45 37

Nota: tener en cuenta las recomendaciones de Caterpillar 17 – En los sistemas de inyección unitaria, definir: Sistema MUI:.................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... Sistema MEUI / EUI:....................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... Sistema HEUI:................................................................................................................................. ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... 18- Cuántos ajustes mecánicos es posible realizar en cada uno de los sistemas Sistema MUI:.................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... Sistema MEUI / EUI:........................................................................................................................ ......................................................................................................................................................... Sistema HEUI:.................................................................................................................................. .........................................................................................................................................................

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 7: Sistemas de arranque – Conceptos Básicos En esta lección trataremos sobre los sistemas de arranque eléctricos y neumáticos y sobre los componentes exclusivos usados en cada uno de los sistemas.

-

En Clase:

a) Presentación de diapositivas b) Discusión y debate en clase

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor Lección 7: Sistemas de arranque – Conceptos Básicos Sistemas de arranque Los sistemas de arranque funcionan haciendo girar el motor para producir una compresión y un calentamiento suficientes para inflamar el combustible. En todos los sistemas de arranque, el motor de arranque hace girar a la corona y el volante. La velocidad de arranque es más crítica para el arranque que la duración del arranque del motor, ya que la velocidad determina la cantidad de calor generada en el cilindro. Los motores de arranque son impulsados por electricidad o aire. 1. Sistemas de arranque eléctrico Los componentes principales de este sistema son: 1. 2. 3. 4.

Baterías Motor de arranque con un solenoide Interruptor de motor de arranque Conexiones y Cables

Cuando la llave del interruptor de arranque está en la posición de encendido, la batería suministra energía eléctrica a los componentes en el sistema. El motor de arranque convierte la energía eléctrica en mecánica

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Capacitación FINSA Capacitación –– FINSA Material Materialdel del Estudiante Instructor 2. Sistema de arranque neumático Un sistema de arranque neumático consta de: 1. 2. 3. 4. 5.

Tanque de aire Válvula de pulsador Válvula de relé Motor de giro Piñón

Un sistema de arranque neumático usa aire comprimido para hacer funcionar el motor de giro. Tiene una velocidad de arranque mayor que los sistemas eléctricos. La desventaja de los sistemas neumáticos es que solo de dispone de uno o dos intentos antes de agotar el suministro de aire. El tanque contiene el aire comprimido, las válvulas de control o de relé se abren y se cierran dejando pasar el aire al motor de arranque. Hay una válvula de pulsador que inicia el flujo de aire al diafragma de la válvula de relé, estas últimas se abren dejando pasar aire al motor de arranque, haciéndolo girar. El aire también se dirige a un servo, que engrana el piñón con la corona haciéndola girar.

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Notas del Estudiante ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ 106

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Notas del Estudiante ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ 107

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Notas del Estudiante ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ 108