Mi blog de mecanica

Motores Diésel

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna alternativo en el cual el encendido del combustible se logra por la temperatura elevada que produce la comprensión del aire en el interior del cilindro, según el principio del ciclo de diésel.  Se diferencia del motor de gasolina. Un motor diésel funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión. El combustible diésel se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente.

 

El motor diésel de cuatro tiempos está formado básicamente de las mismas piezas que un motor de gasolina, algunas de las cuales son:

·   Aros

·   Bloque del motor

·   Culata

·   Cigüeñal

·   Volante

·   Pistón

·   Árbol de levas

·   Válvulas

·   Cárter

Mientras que las siguientes son características del motor diésel:

·   Bomba inyectora

·   Ductos

·   Inyectores

·   Bomba de transferencia

·   Toberas

·   Bujías de Pre calentamiento

Un motor diésel funciona mediante la ignición (encendido) del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en una cámara (o pre-cámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de auto-combustión, sin necesidad de chispa como en los motores de  gasolina. esta es la llamada autoinflamacion. 

Aplicaciones:

·   Maquinaria agrícola de cuatro tiempos (tractores, cosechadoras)
·   Propulsión ferroviaria 2T
·   Propulsión marina de cuatro tiempos hasta una cierta potencia, a partir de ahí dos tiempos
·   Vehículos de propulsión a oruga
·   Automóviles y camiones (cuatro tiempos)
·   Grupos generadores de energía eléctrica (centrales eléctricas y de emergencia)
·   Accionamiento industrial (bombas, compresores, etc., especialmente de emergencia)
·   Propulsión aérea

*Tipos de motores:

Motor de gasolina

El motor se caracteriza por aspirar una mezcla aire-combustible (típicamente gasolina dispersa en aire). El motor Otto es un motor alternativo. Esto quiere decir de que se trata de un sistema pistón-cilindro con válvulas de admisión y válvulas de escape.

El funcionamiento del motor Otto de cuatro tiempos:

Cada cilindro tiene dos válvulas, la válvula de admisión A y la de escape E . Un mecanismo que se llama árbol de llevas las abre y las cierra en los momentos adecuados. El movimiento de vaivén del émbolo se transforma en otro de rotación por una biela y una manivela.

El funcionamiento se explica con cuatro fases que se llaman tiempos:

1. tiempo (aspiración): El pistón baja y hace entrar la mezcla de aire y gasolina preparada por el carburador en la cámara de combustión.

2. tiempo (compresión): El émbolo comprime la mezcla inflamable. Aumenta la temperatura.

3. tiempo (carrera de trabajo): Una chispa de la bujía inicia la explosión del gas, la presión aumenta y empuja el pistón hacia abajo. Así el gas caliente realiza un trabajo.

4. tiempo (carrera de escape): El pistón empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape.

Motor dos tiempos

Con un diseño adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diésel funcione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, lo que implica que la potencia que producen es menor que la mitad de la que produce un motor de cuatro tiempos de tamaño similar.

El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo. El diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistón hacia atrás). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara.

 

Motor de carga estratificada

Una variante del motor de encendido con bujías es el motor de carga estratificada, diseñado para reducir las emisiones sin necesidad de un sistema de re circulación de los gases resultantes de la combustión y sin utilizar un catalizador. La clave de este diseño es una cámara de combustión doble dentro de cada cilindro, con una antecámara que contiene una mezcla rica de combustible y aire mientras la cámara principal contiene una mezcla pobre. La bujía enciende la mezcla rica, que a su vez enciende la de la cámara principal. La temperatura máxima que se alcanza es suficiente como para impedir la formación de óxidos de nitrógeno, mientras que la temperatura media es la suficiente para limitar las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos.

Motor de gas natural

El gas natural como carburante, se usa en los motores de combustión interna al igual como se utilizan los carburantes líquidos. Por ahora, ésta es la principal alternativa al petróleo, principal compuesto tanto de la gasolina como el diésel.

Hay que tomar en cuenta que el gas natural y el GLP son diferentes, ya que el segundo es una destilación del petróleo mezclado con propano y butano. De los dos, el GLP es menos contaminante que el natural, por lo que su uso es más difundido. Uno de los sucesos que le dio rápida popularidad fue la presentación a principios de los noventa del Bugatti EB110 con motor a gas, siendo el auto más rápido del mundo de aquel tiempo.

Debe operar con ciclo Otto dadas sus características propias, por el contrario los motores con ciclo Diésel deben ser transformados a ciclo Otto cuándo se quiere que aquellos funcionen con gas natural.

Motor electrónico

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía eléctrica en energía mecánica. En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustión:

-A igual potencia su tamaño y peso son más reducidos.
-Se puede construir de cualquier tamaño.
-Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.
-Su rendimiento es muy elevado (tipicamente en torno al 80%, aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina).
-La gran mayoría de los motores eléctricos son máquinas reversibles pudiendo operar como generadores, convirtiendo energía mecánica en eléctrica.

Por estos motivos son ampliamente utilizados en instalaciones industriales y demás aplicaciones que no requieran autonomía respecto de la fuente de energía, dado que la energía eléctrica es difícil de almacenar. La energía de una batería de varios kilos equivale a la que contienen 80 gramos de gasolina. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

PRINCIPALES PARTES DEL MOTOR

BLOQUE

Es la estructura básica del motor, en el mismo van alojados los cilindros, Cigüeñal  árbol de levas, etc. Todas las demás partes del motor se montan en él. Generalmente son de fundición de hierro o aluminio.

CIGÜEÑAL 

Es el componente mecánico que cambia el movimiento alternativo en movimiento rotativo. Esta montado en el bloque en los cojinetes principales los cuales están lubricados.
El Cigüeñal se puede considerar como una serie de pequeñas manivelas, una por cada pistón. El radio del Cigüeñal determina la distancia que la biela y el pistón puede moverse. Dos veces este radio es la carrera del pistón.

Podemos distinguir las siguientes partes:
· Muñequillas de apoyo o de bancada.
· Muñequillas de bielas.
· Manivelas y contrapesos.
· Platos y engranajes de mando.
· Taladros de engrase.

CULATA

Es el elemento del motor que cierra los cilindros por la parte superior. Pueden ser de fundición de hierro o aluminio. Sirve de soporte para otros elementos del motor como son: Válvulas, balancines, inyectores, etc. Lleva los orificios de los tornillos de apriete entre la culata y el bloque, además de los de entrada de aire por las válvulas de admisión, salida de gases por las válvulas de escape, entrada de combustible por los inyectores, paso de varillas de empujadores del árbol de balancines, pasos de agua entre el bloque y la culata para refrigerar, etc.
Entre la culata y el bloque del motor se monta una junta que queda prensada entre las dos a la que llamamos habitualmente junta de culata.

PISTONES

Es un embolo cilíndrico que sube y baja deslizándose por el interior de un cilindro del motor.
Son generalmente de aluminio, cada uno tiene por lo general de dos a cuatro segmentos.
El segmento superior es el de compresión, diseñado para evitar fugas de gases.
El segmento inferior es el de engrase y esta diseñado para limpiar las paredes del cilindro de aceite cuando el pistón realiza su carrera descendente.
Cualquier otro segmento puede ser de compresión o de engrase, dependiendo del diseño del fabricante.
Llevan en su centro un bulón que sirve de unión entre el pistón y la biela.

CAMISAS

Son los cilindros por cuyo interior circulan los pistones. Suelen ser de hierro fundido y tienen la superficie interior endurecida por inducción y pulida.

Normalmente suelen ser intercambiables para poder reconstruir el motor colocando unas nuevas, aunque en algunos casos pueden venir mecanizadas directamente en el bloque en cuyo caso su reparación es mas complicada.

SEGMENTOS

Son piezas circulares metálicas, auto tensadas, que se montan en las ranuras de los pistones para servir de cierre hermético móvil entre la cámara de combustión y el cárter del Cigüeñal  Por tanto los segmentos realizan tres funciones:
· Cierran herméticamente la cámara de combustión.
· Sirven de control para la película de aceite existente en las paredes de la camisa. · Contribuye a la disipación de calor, para que pase del pistón a la camisa.

BIELAS

Las bielas son las que conectan el pistón y el Cigüeñal  transmitiendo la fuerza de uno al otro. Tienen dos casquillos para poder girar libremente alrededor del Cigüeñal y del bulón que las conecta al pistón.
La biela debe absorber las fuerzas dinámicas necesarias para poner el pistón en movimiento y pararlo al principio y final de cada carrera. Asimismo la biela transmite la fuerza generada en la carrera de explosión al Cigüeñal.

VÁLVULAS

Las válvulas abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el momento oportuno de cada ciclo. La de admisión suele ser de mayor tamaño que la de escape.

En una válvula hay que distinguir las siguientes partes:
· Pie de válvula.
· Vástago.
· Cabeza.

Los muelles con sus sombreretes, que sirven para cerrar las válvulas.

· Rotador de válvulas

cuyo dispositivo hace girar la válvula unos cuantos grados cada vez que ésta se abre. Tiene por objeto alargar la vida de la válvula haciendo que su desgaste sea más uniforme y reduciendo la acumulación de suciedad en la cara de la válvula y el asiento y entre el vástago y la guía.

Para abrir las válvulas se utiliza un árbol de levas que va sincronizado con la distribución del motor y cuya velocidad de giro es la mitad que la del Cigüeñal  por tanto, el diámetro de su engranaje será Eje de balancines de un motor diésel de un diámetro doble que el del Cigüeñal  Asimismo, según su situación varía el mecanismo empujador de las válvulas.

ENGRANAJES DE DISTRIBUCIÓN

Conduce los accesorios y mantienen la rotación del Cigüeñal  árbol de levas, eje de leva de la bomba de inyección ejes compensadores en la relación correcta de des multiplicación.
El engranaje del Cigüeñal es el engranaje motriz para todos los demás que componen el tren de distribución, por lo que deben de estar sincronizados entre si, de forma que coincidan las marcas que llevan cada uno de ellos.

BOMBA DE ACEITE

Está localizada en el fondo del motor en el cárter del aceite. Su misión es bombear aceite para lubricar cojinetes y partes móviles del motor.
La bomba es mandada por u engranaje, desde el eje de levas hace circulas el aceite a través de pequeños conductos en el bloque.
El flujo principal del aceite es para el Cigüeñal  que tiene unos taladros que dirigen el lubricante a los cojinetes de biela y a los cojinetes principales. Aceite lubricante es también salpicado sobre las paredes del cilindro por debajo del pistón.

BOMBA DE AGUA

Es la encargada, en los motores refrigerados por liquido, de hacer circular el refrigerante a través del bloque del motor, culata, radiador etc.
La circulación de refrigerante a través del radiador trasfiere el calor del motor al aire que circula entre las celdas del radiador. Un ventilador movido por el propio motor hace circular el aire a través del radiador.

 Turbo cargador

Un turbocompresor es un sistema de sobre-alimentación que usa una turbina centrífuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrífugo para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustión interna alternativos, especialmente en los motores diésel. En algunos países, la carga impositiva sobre los automóviles depende de la cilindrada del motor. Como un motor con turbocompresor tiene una mayor potencia máxima para una cilindrada dada, estos modelos pagan menos impuestos que los que no tienen turbocompresor