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EL MOTOR DIESEL
El motor diésel es un motor térmico que tiene combustión interna
alternativa que se produce por el autoencendido del combustible
debido a altas temperaturas derivadas de la compresión del aire en el
interior del cilindro, según el principio del ciclo del diésel. Se
diferencia del motor de gasolina en usar gasóleo como combustible. Ha
sido uno de los más utilizados desde su creación.
Historia
Bomba inyectora en línea.
Bomba inyectora rotativa.
El motor diésel fue inventado en el año 1893, por el ingeniero alemán
Rudolf Diesel, empleado de la firma MAN, que por aquellos años ya
estaba en la producción de motores y vehículos de carga rango pesado.
Rudolf Diesel estudiaba los motores de alto rendimiento térmico, con
el uso de combustibles alternativos en los motores de combustión
interna. Su invento le costó muy caro, por culpa de un accidente que
le provocó lesiones a él y a sus colaboradores y que casi le costó la
vida porque uno de sus motores experimentales explotó.
Durante años Diesel trabajó para poder utilizar otros combustibles
diferentes a la gasolina, basados en principios de los motores de
compresión sin ignición por chispa, cuyos orígenes se remontan a la
máquina de vapor y que poseen una mayor prestación. Así fue como a
finales del siglo XIX, en el año 1897, MAN produjo el primer motor
conforme los estudios de Rudolf Diesel, encontrando para su
funcionamiento, un combustible poco volátil, que por aquellos años
era muy utilizado, el aceite liviano, más conocido como fuel oil que
se utilizaba para alumbrar las lámparas de la calle.
Constitución
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 los siguientes, son elementos que si bien la mayoría
(excepto bujías de pre-calentamiento y toberas)son componentes
comunes con los motores de gasolina, pueden ser de diseño y
prestaciones diferentes:
Bomba inyectora
Ductos
Inyectores
Bomba de transferencia
Toberas
Bujías de Precalentamiento
Principio de funcionamiento
Bomba de inyección diésel de Citroën motor XUD.
Un motor diésel funciona mediante la ignición (encendido) del
combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en
una cámara (o precámara, en el caso de inyección indirecta) de
combustión que contiene aire a una temperatura superior a la
temperatura de autocombustión, sin necesidad de chispa como en los
motores de gasolina. Ésta es la llamada autoinflamación .
La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la
presión que se produce en el segundo tiempo del motor, la compresión.
El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de
combustión a gran presión desde unos orificios muy pequeños que
presenta el inyector de forma que se atomiza y se mezcla con el aire
a alta temperatura y presión (entre 700 y 900 °C). Como resultado, la
mezcla se inflama muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el
gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia
abajo.
Inyector common rail de mando electrohidráulico.
Esta expansión, a diferencia del motor de gasolina es adiabática
generando un movimiento rectilíneo a través de la carrera del
pistón . La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace
girar, transformando el movimiento rectilíneo alternativo del pistón
en un movimiento de rotación.
Para que se produzca la autoinflamación es necesario alcanzar la
temperatura de inflamación espontánea del gasóleo. En frío es
necesario pre-calentar el gasóleo o emplear combustibles más pesados
que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de
destilación del petróleo fluctuando entre los 220 °C y 350 °C, que
recibe la denominación de gasóleo o gasoil en inglés.
Conducción de plantas Diesel en buques
En buques, antes de la puesta en marcha de un motor Diesel principal
es necesaria una inspección de los circuitos de refrigeración y
lubricación, y controlar sus niveles. Antes de su puesta en marcha se
debe poner en funcionamiento un generador. Limpiar los filtros de
toma de agua de mar, de combustible y de aceite. Se debe hacer
funcionar el virador con los grifos abiertos para purgar los
cilindros, y verificar el nivel de agua de camisas. Debe
precalentarse el combustible en caso de que éste sea viscoso (Hay
motores donde esto no es necesario porque el Fuel Oil circula
permanentemente con un sistema de calentamiento constante, que puede
incluir desde precalentadores hasta recubrimiento calefaccionado de
las tuberías de alta presión de inyección). Y una vez que se han
eliminado todos los bloqueos, poner en funcionamiento el motor acorde
a lo indicado por el puente de mando, el cual indicará mediante el
telégrafo cuál es la velocidad deseada.
Ventajas y desventajas
Comparados con los motores a gasolina, la principal ventaja de los
motores diésel es su bajo costo de operación, debido al precio del
combustible que necesita para funcionar (DIESEL 2). Existe una
creciente demanda del mercado por motores de este tipo, especialmente
en el área de turismo (desde la década de 1990, en muchos países
europeos ya supera la mitad). Actualmente en los vehículos pequeños
se está utilizando el sistema common-rail. Este sistema brinda una gran
ventaja, ya que se consigue un menor consumo de combustible,
mejorando las prestaciones del mismo; menor ruido (característico de
estos motores) y una menor emisión de gases contaminantes.
Las desventajas iniciales de estos motores (principalmente valor de
adquisición, costos de mantenimiento, ruido y menos prestaciones) se
están reduciendo debido a mejoras tecnológicas que se han hecho con
el tiempo, en su diseño original sobre todo en inyección electrónica
de combustible y mejoras en sistema de alimentación de aire forzado
con accesorios como el turbocompresor. El uso de una precámara para
los motores de automóviles, se consiguen prestaciones semejantes a
las de los motores de gasolina, pero se presenta el inconveniente de
incremento del consumo de combustible, con lo que la principal
ventaja de estos motores prácticamente desaparece. Durante los
últimos años el precio del combustible ha superado a la gasolina
común por al aumento de la demanda. Este hecho ha generado quejas de
los consumidores de gasóleo, como es el caso de transportistas,
agricultores o pescadores.
Aplicaciones
Vista de un motor diésel de dos tiempos marino
Sección de un diésel de dos tiempos, con las válvulas de escape y el
compresor mecánico para las lumbreras de admisión
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
Rudolf Diesel desarrolló la idea del motor diesel y obtuvo la patente
alemana en 1892. Su logro era crear un motor con alta eficiencia. Los
motores a gasolina fueron inventados en 1876 y, específicamente en
esa época, no eran muy eficientes.
Las diferencias principales entre el motor a gasolina y el Diesel
eran:
Un motor a gasolina succiona una mezcla de gas y aire, los comprime y
enciende la mezcla con una chispa. Un motor diesel sólo succiona
aire, lo comprime y entonces le inyecta combustible al aire
comprimido. EL calor del aire comprimido enciende el combustible
espontáneamente.
Un motor diesel utiliza mucha más compresión que un motor a gasolina.
Un motor a gasolina comprime a un porcentaje de 8:1 a 12:1, mientras
un motor diesel comprime a un porcentaje de 14:1 hasta 25:1. La alta
compresión se traduce en mejor eficiencia.
Los motores diesel utilizan inyección de combustible directa, en la
cual el combustible diesel es inyectado directamente al cilindro. Los
motores a gasolina generalmente utilizan carburación en la que el
aire y el combustible son mezclados un tiempo antes de que entre al
cilindro, o inyección de combustible de puerto en la que el
combustible es inyectado a la válvula de succión (fuera del
cilindro).
La siguiente animación muestra el ciclo diesel en acción. Puede
compararlo a la animación del motor a gasolina para ver las
diferencias:
Note que el motor diesel no tiene bujía, se toma el aire y lo
comprime, y después inyecta el combustible directamente en la cámara
de combustión (inyección directa). Es el calor del aire comprimido lo
que enciende el combustible en un motor diesel.
En esta animación simplifica, el aparato verde pegado al lado
izquierdo del cilindro es un inyector de combustible. De cualquier
forma, el inyector en un motor diesel es el componente más complejo y
ha sido objeto de gran experimentación -en cualquier motor particular
debe ser colocado en variedad de lugares-. El inyector debe ser capaz
de resistir la temperatura y la presión dentro del cilindro y colocar
el combustible en un fino rocío. Mantener el rocío circulando en el
cilindro mucho tiempo, es también un problema, así que muchos motores
diesel de alta eficiencia utilizan válvulas de inducción especiales,
cámaras de pre-combustión u otros dispositivos para mezclar el aire
en la cámara de combustión y para que por otra parte mejore el
proceso de encendido y combustión.
Una gran diferencia entre un motor diesel y un motor a gasolina está
en el proceso de inyección.
La mayoría de los motores de autos utilizan inyección de puerto o un
carburador en lugar de inyección directa. en el motor de un auto, por
consiguiente, todo el combustible es guardado en el cilindro durante
el choque de succión, y se quema todo instantáneamente cuando la
bujía dispara. Un motor diesel siempre inyecta su combustible
directamente al cilindro, y es inyectado mediante una parte del
choque de poder. Esta técnica mejora la eficiencia del motor diesel.
La mayoría de motores diesel con inyección indirecta traen una bujía
encandescente de algún tipo que no se muestra en la figura. Cuando el
motor diesel está frío, el proceso de compresión no puede elevar el
aire a una temperatura suficientemente alta para encender el
combustible. La bujía encandescente es un alambre calentado
eléctricamente (recuerde los cables calientes que hay en una
tostadora) que ayuda a encender el combustible cuando el motor está
frío.
COMBUSTIBLE DIESEL
Si usted ha comparado el combustible diesel y la gasolina, sabrá que
son diferentes. Huelen diferente. El combustible diesel es más pesado
y aceitoso. El combustible diesel se evapora mucho más lento que la
gasolina -su punto de ebullición es más alto que el del agua-. Usted
oirá a menudo que al combustible diesel lo llaman aceite diesel por
lo aceitoso.
El combustible diesel se evapora más lento porque es más pesado.
Contiene más átomos de carbón en cadenas más largas que la gasolina
(la gasolina típica es C9H20 mientras el diesel es típicamente
C14H30). Toma menos tiempo refinar para crear el combustible diesel,
ya que es generalmente más barato que la gasolina.
El combustible diesel tiene una densidad de energía más alta que la
gasolina. En promedio, un galón de combustible diesel contiene
aproximadamente 147x106joules, mientras que un galón de gasolina
contiene 125x106joules. Esto, combinado con la eficiencia mejorada de
los motores diesel, explica porqué los motores diesel poseen mejor
kilometraje que el equivalente en gasolina.
MANTENIMIENTO DE LOS INYECTORES DIESEL
Un inyector defectuoso puede dañar el electrodo de la bujía de
incandescencia; por lo tanto si ha habido problemas con los
inyectores en motores de inyección indirecta deberá comprobarse el
estado de dichas bujías.
El estado de los inyectores tiene una importancia critica para el
buen funcionamiento del motor y por ello es necesario comprobarlos
periódicamente. Los síntomas de suciedad o desgaste de los inyectores
son la emisión de humo negro en el escape, fuerte golpeteo del motor,
pérdida de potencia, sobrecalentamiento, fallos de encendido y mayor
consumo de combustible.
NOTA: El gasoil es perjudicial para la piel y los ojos. La exposición
prolongada de la piel a dicho combustible puede provocar dermatitis.
Por ello cuando se manipule algún componente del sistema de
combustible es aconsejable utilizar guantes protectores o al menos
protegerse las manos con una crema adecuada.
DESMONTAJE Y MONTAJE DE LOS INYECTORES
Como norma general deberá tenerse en cuenta los siguientes puntos:
1. Antes de aflojar cualquier conexión del sistema de combustible
compruebe que esté libre de grasa y suciedad, para evitar la posible
contaminación de las tuberías de combustible. Se puede utilizar aire
comprimido para eliminar la suciedad de los racores pero nunca
después de haber abierto cualquier parte del sistema de combustible.
2. Primero afloje los racores de conexión de la tubería de
combustible al inyector y a la bomba de inyección. Si las tuberías de
combustible se mantienen unidas por medio de una o varias
abrazaderas, retire éstas.
3. Desacople las conexiones de retorno del inyector, teniendo la
precaución de recoger las arandelas de cobre si los racores son del
tipo orientable.
4. En los inyectores de sujeción por mordaza o brida con más de una
tuerca o tornillo de fijación, afloje estos elementos graduales y
uniformemente para no deformar el inyector y después retire las
tuercas o tornillos y la mordaza. Si el inyector está muy apretado en
la tapa tendrá que utilizar un extractor adecuado.
5. En casi todos los inyectores, la estanqueidad entre éstos y la
tapa se consigue por medio de una arandela de cobre. Esta arandela
cierra la parte superior del inyector y en algunos casos éste asienta
sobre una arandela ondulada o cóncava situada en la parte inferior
del alojamiento para el inyector, la cual actúa como aislante
térmico. Estas arandelas deberán renovarse cada vez que se desmonte
el inyector. Suelen ir encajadas con apriete en el alojamiento del
inyector y a menudo hay que utilizar un alambre doblado para
extraerlas. Algunos inyectores van montados con un casquillo aislante
además de la arandela de estanqueidad y a veces este casquillo
sustituye a la arandela cóncava u ondulada. Si el citado casquillo es
de tipo desmontable deberá renovarse también cada vez que se desmonte
el inyector.
6. Tapone el extremo de todas las tuberías de combustible
desconectadas para evitar que entre suciedad. La presencia de
suciedad en el sistema de combustible puede provocar graves averías
en las delicadas superficies internas de la bomba de inyección y los
inyectores, mecanizadas con gran precisión.
7. Es indispensable limpiar meticulosamente los alojamientos de los
inyectores antes de volver a montar éstos.
8. Cualquier partícula de suciedad que quede en el alojamiento puede
ocasionar fugas de compresión, lo mismo que si se vuelven a utilizar
arandelas de estanqueidad viejas, ya aplastadas, y tales fugas pueden
originar fuertes erosiones en el inyector debido a las altas
temperaturas de los gases de la fuga. Además los depósitos de
carbonilla formados entre el cuerpo del inyector y las paredes de la
tapa debido a la fuga pueden hacer que el inyector se aga-rrote en el
alojamiento. Si los inyectores son de montaje a rosca y tienen
prescrito un determinado par de apriete, respete éste al volver a
montarlos. Utilice una llave de inyectores o una llave de vaso de
suficiente profundidad para poder utilizar una llave dinamométrica.
DESARMADO, LIMPIEZA Y ARMADO DE LOS INYECTORES
Todos los inyectores pueden desarmarse ya que el porta inyector y el
cuerpo del inyector van unidos a rosca. Con este fin el inyector está
provisto, en los lugares adecuados, de caras planas o hexágonos para
las correspondientes llaves. La mayoría de los inyectores tienen
componentes parecidos, siendo los más importantes el cuerpo del
inyector, el porta inyector, la tobera, la válvula de aguja y el
muelle de presión.
Los motores de inyección indirecta suelen llevar inyectores Bosch y
CAV de montaje a rosca, el muelle de presión que mantiene apretada la
aguja contra su asiento en el inyector se monta con una precarga
conseguida por medio de un suplemento, o de un tornillo de ajuste.
Esta precarga determina la presión de apertura del inyector y
normalmente no es preciso reajustarla. No obstante si el resultado de
la prueba de apertura indica que el inyector está descalibrado, puede
ajustarse el tornillo de precarga o añadirse un suplemento de
distinto espesor para corregir el defecto.
Es esencial limpiar escrupulosamente el inyector antes de desarmarlo.
Para ello lo mejor es utilizar un recipiente limpio con petróleo y
una brocha de cerdas duras. Cualquier mota de polvo o partícula de
suciedad que penetre en el inyector puede ocasionar un grave desgaste
del mismo.
Entre las piezas del cuerpo del inyector suelen ir montadas arandelas
de estanqueidad de cobre; estas arandelas compresibles han de
renovarse cada vez que se desarme el inyector. Para desarmar y armar
el inyector lo mejor es sujetarlo firmemente en un útil especial o en
una morza de banco, teniendo la precaución en este último caso de no
apretar el tornillo excesivamente.
NOTA.- Si se desarma más de un inyector es importante que no se
mezclen los componentes de unos con los de otros ya que tal
intercambio descompensaría las tole-rancias de montaje y
perjudicarían el funcionamiento de los inyectores.
Los equipos especiales de limpieza suelen contener un cepillo
metálico de latón, raspadores de toberas y agujas, un surtido de
alambres de limpieza de orificios y de vari-llas para limpieza de
canalizaciones, de varios diámetros, y un porta
alambres/portavarillas para usar estos utensilios con más facilidad.
El latón es el único metal que puede utilizarse sin peligro para
escarbar en los orificios o raspar los componentes de los inyectores.
Para limpiar las piezas de los inyectores puede utilizar nafta.
Durante la limpieza deberá prestarse especial atención a la
superficie de asiento y a la válvula de aguja del inyector que
deberán secarse perfectamente con un paño que no desprenda pelusa.
Los depósitos de carbonilla del exterior de la tobera pueden
eliminare con un cepillo de latón. Los depósitos de carbonilla
endurecidos pueden rasparse con un trozo de madera dura o una pletina
de latón y, si es necesario, reblandecerse sumergiéndolos antes en
nafta o gas oil.
El vástago de presión de los inyectores de espiga debe examinarse
minuciosamente para ver si existen depósitos de carbonilla en la zona
del escalón, donde varia el diámetro del vástago. Los orificios y las
canalizaciones de combustible deberán limpiarse totalmente de
obstrucciones y depósitos utilizando alambres y varillas de latón de
los diámetros adecuados.
NOTA.- Dado que los alambres de limpieza son muy finos y pueden
romperse fácilmente quedando atascados los pequeños trozos de alambre
en los orificios sin posibilidad de extraerlos, se recomienda dejar
que el alambre asome sólo lo imprescindible del portaalambres a fin
de que ofrezca la máxima resistencia posible a la flexión.
Una vez limpia todas las piezas deberán enjuagarse a fondo el
inyector con disolvente y la superficie del asiento y el cono de la
aguja deberán secarse con un paño que no desprenda hilachas. Para
comprobar si la tobera y el cono de la aguja están perfectamente
limpios puede introducirse la aguja en la tobera y escuchar el sonido
que produce la primera al dejarla caer contra el asiento de la
segunda; deberá ser un claro chasquillo metálico. Si no es así, será
necesario limpiar mejor ambas piezas.
NOTA: Si se observa que el inyector presenta una tonalidad azulada
por haberse sobrecalentado o si el asiento presenta un aspecto mate
en vez de brillante, no intentar esmerilar ambas superficies de
contacto para adaptarlas; en lugar de ello cambiar la tobera y la
aguja (sí se dispone de estas piezas) o el inyector completo.
Antes de armar el inyector, sumergir la tobera y la aguja en gasoil
limpio para que la aguja se deslice con facilidad en su guía. Una vez
armado el inyector comprobar su funcionamiento en un banco de pruebas
de inyectores como se indicará en futuras notas.
MOTORES DIESEL
DE INYECCION DIRECTA
Las últimas versiones de motores turbodiesel que han llegado al
mercado, se caracterizan por equipar sistemas de alimentación de
inyección de combustible directa a alta presión, que bajo las
denominaciones de "Unijet", "Common Rail", "HDI" y otras según el
productor del vehículo- remiten a una nueva tecnología caracterizada
por un aumento de la potencia específica y el ahorro de combustible,
en particular en regímenes de rotación altos.
La novedad fue concebida dentro del Grupo Fiat, con la participación
de sus subsidiarias Magneti Marelli, Elasis y el Centro de Desarrollo
Fiat, y posteriormente fue cedido a Robert Bosch A.G. de Alemania,
para su fase final de desarrollo e industrialización. PSA Peugeot-
Citroën, asociada con Mitsubishi, llevaron adelante un desarrollo
paralelo, con similares resultados.
Respecto de los dispositivos de inyección tradicionales, el Unijet
(lo llamaremos así para sintetizar) garantiza una mejora global
importante de las prestaciones y un funcionamiento más silencioso,
que llega hasta 8 decibeles menos, según el régimen de rotación del
motor.
En los sistemas usados hasta ahora, con cámara de precombustión, la
alimentación de los inyectores del gasoil es accionada por una bomba
mecánica (a menudo con control electrónico) y la presión de inyección
crece proporcionalmente al aumento del régimen de rotación del motor,
lo cual presupone un límite físico para optimizar la combustión, y
por ende las prestaciones, el ruido y las emisiones contaminantes.
En cambio, en el sistema Unijet la presión de inyección es
independiente de la velocidad de rotación del motor, porque la bomba
de inyección genera presión por acumulación. De allí deriva la
posibilidad de utilizar, por un lado, presiones muy altas y, por el
otro, suministrar cantidades mínimas de combustible, e incluso de
realizar una preinyección, o inyección piloto.
Son dos características que conceden grandes ventajas al conductor:
una combustión más eficiente y por lo tanto mejores prestaciones- y
una reducción del ruido de combustión.
En detalle, el sistema consta de una pequeña bomba sumergida en el
depósito que envía el gasoil a la bomba principal. Esta es una bomba
de alta presión, arrastrada por la cadena de distribución, que
"empuja" constantemente el combustible. De esta manera en el "rail" o
depósito de acumulación, siempre hay combustible a presión.
Un sensor ubicado en el rail y un regulador en la bomba, adaptan la
presión a la demanda de la central, generada por la presión sobre el
acelerador. De este modo se puede variar constantemente la presión
del gasoil, eligiendo para cada punto de funcionamiento el valor
ideal.
Está claro que gestionar bien la presión en todo el campo de
funcionamiento del motor, significa disponer de más eficiencia de
combustión y por lo tanto mejores prestaciones y menores consumos.
Esto ocurre porque cuanto más alta es la presión con la que llega el
combustible al inyector, mejor se pulverizan las gotas de
combustible, mezclándose bien con el aire y quemándose completamente.
Pero alta presión, significa también fuerte ruido.
Contra esto último, el sistema Unijet acudió a otro dispositivo: la
inyección piloto, una operación que tiene lugar en aproximadamente
200 microsegundos. Se trata de una solución que permite aumentar la
temperatura y la presión de la cámara de combustión cuando el pistón
llega al Punto Muerto Superior, preparando así la cámara para la
verdadera combustión.
Lo que se consigue, en realidad, es una curva menos escarpada de
desprendimiento de calor, junto a picos de temperatura y presión más
bajos, lo que redunda en obtener la misma energía, pero suministrada
en forma más paulatina, lo que reduce drásticamente el ruido de
funcionamiento.
En los nuevos motores turbodiesel, el "common rail" garantiza mayor
eficiencia de combustión y mejores prestaciones, mientras que la
inyección piloto permite disfrutar de un funcionamiento más
silencioso, arranques en frío más fáciles y un nivel de emisiones más
reducido.
LOS INYECTORES DIESEL
La misión de los inyectores es la de realizar la pulverización de la
pequeña cantidad de combustible y de dirigir el chorro de tal modo
que el combustible sea esparcido homogéneamente por toda la cámara de
combustión.
Debemos distinguir entre inyector y porta-inyector y dejar en claro
desde ahora que el último aloja al primero; es decir, el inyector
propiamente dicho esta fijado al porta-inyector y es este el que lo
contiene además de los conductos y racores de llegada y retorno de
combustible.
Destaquemos que los inyectores son unos elementos muy solicitados,
lapeados conjuntamente cuerpo y aguja (fabricados con ajustes muy
precisos y hechos expresamente el uno para el otro), que trabajan a
presiones muy elevadas de hasta 2000 aperturas por minuto y a unas
temperaturas de entre 500 y 600 °C.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El combustible suministrado por la bomba de inyección llega a la
parte superior del inyector y desciende por el canal practicado en la
tobera o cuerpo del inyector hasta llegar a una pequeña cámara tórica
situada en la base, que cierra la aguja del inyector posicionado
sobre un asiento cónico con la ayuda de un resorte, situado en la
parte superior de la aguja, que mantiene el conjunto cerrado.
El combustible, sometido a un presión muy similar a la del tarado del
muelle, levanta la aguja y es inyectado en el interior de la cámara
de combustión.
Cuando la presión del combustible desciende, por haberse producido el
final de la inyección en la bomba, el resorte devuelve a su posición
a la aguja sobre el asiento del inyector y cesa la inyección.
TIPO DE INYECTORES
Existe gran variedad de inyectores, dependiendo estos del sistema de
inyección y del tipo de cámara de combustión que utilice cada motor,
aunque todos tienen similar principio de funcionamiento.
Fundamentalmente existen dos tipos:
-Inyectores de orificios, generalmente utilizados en motores de
inyección directa.
-Inyectores de espiga o de tetón (que pueden ser cilíndricos o
cónicos) para motores de inyección indirecta. Dentro de este tipo,
existe una variante, que se denomina inyectores de estrangulación,
con los que se consigue una inyección inicial muy pequeña y muy
pulverizada y que en su apertura total consigue efectos similares a
los inyectores de tetón cónico.
LA PRESION DE ACEITE EN LOS MOTORES DIESEL
La lubricación consiste básicamente en mantener separadas las
superficies metálicas en movimiento. Esto se logra mediante el efecto
HIDRODINAMICO. Bajo estas condiciones, se forma una cuña de aceite,
la cual fluye en la misma dirección de la superficie en movimiento.
En otras palabras, se produce también un efecto de BOMBEO del
lubricante, lo que obliga a reponer el aceite desplazado para
mantener las condiciones hidrodinámicas.
La reposición del aceite lubricante se efectúa por medio de la bomba
de aceite, la cual dirige al aceite, hacia todas las partes a
lubricar, impulsando varios litros de aceite por minuto a una presión
controlada.
La presion de aceite es el parámetro más importante que afecta al
circuito de lubricación, en motores de lubricación forzada. En la
práctica en todos los motores de combustión interna de 2 y 4 tiempos,
el lubricante es obligado a circular por diversos conductos al
interior del motor, debido a la presión generada por la bomba de
aceite. La presión máxima en el circuito dependerá de la válvula
limitadora de presión, y la presión mínima del ralentí del motor.
Un factor decisivo es la viscosidad del lubricante, un aceite de alta
viscosidad ( o a bajas temperaturas ) mantendrá una presión elevada,
como en caso contrario un aceite de viscosidad baja ( o de altas
temperaturas ) mantendrá una presión débil.
Por este motivo los indicadores de presiones de aceite en los
motores, nos dan una orientación sobre las condiciones de lubricación
al régimen normal de funcionamiento.
INDICADOR DE PRESIÓN
Este instrumento indica la presión existente en el sistema, si la
lectura es notablemente inferior puede ser señal de desgaste de los
cojinetes de bancada o en los de biela; este desgaste produce un
aumento en las tolerancias de los componentes internos y en
consecuencia una caída en la presión.
El funcionamiento del indicador de presión consta en su interior de
un tubo metálico flexible unido al sistema de lubricación. Al
aumentar la presión, el tubo tiende a desenrollarse. Al hacerlo la
aguja se desplaza a lo largo de la escala del indicador.
Sin embargo, los usuarios notan un cambio en la presión de aceite de
sus motores diesel cuando cambian un aceite monogrado a un
multigrado. Efectivamente la presión del aceite en un multigrado es
más baja y el usuario puede interpretar la caída de la presión como
un problema en su motor o tiende a confundir y poner en duda su
calidad como multigrado.
La presión alta puede necesariamente no ser buena, ya que se puede
deber a un aceite demasiado viscoso, que esté tapado un conducto, o
que sencillamente el ralentí del motor es demasiado alto.
Sin embargo la presión baja en un motor no necesariamente puede ser
mala, ya que podría ser ventajosa para un motor diesel que opere en
condiciones normales.
La presión de operación normal de un motor diesel debe ser
establecida por su fabricante.
LA PRESIÓN DE ACEITE ES CAUSADA POR LA RESISTENCIA DEL ACEITE AL
FLUJO.
La presión estable, ni alta ni baja, es la clave para un
funcionamiento seguro del motor.
En condiciones ideales, la presión del aceite debe ser estable, por
lo tanto, cualquier alza u disminución de la presión debe
investigarse.
Cuando el motor está frío, el aceite se encuentra en el cárter por lo
que la presión es cero, por ello es conveniente verificar su
operación una vez puesto en marcha. El aceite frío tiene una
resistencia natural alta al flujo, por consiguiente su presión será
alta al momento del arranque.
Cuando el aceite comienza a circular y va tomando temperatura, su
viscosidad disminuye hasta llegar a un nivel de presión estable.
Solamente en ese momento el motor está siendo lubricado debidamente.
Hasta que la presión del aceite se estabiliza, los porcentajes de
desgaste son altos debido a la alimentación insuficiente del aceite a
las superficies adosadas. Por lo tanto, un buen aceite llega a una
presión estable rápidamente.
Es por esta razón que el usuario debe preocuparse tanto de la presión
alta como la baja. Una presión alta hace trabajar doblemente a la
bomba de aceite, lo que resta potencia y pérdida en el rendimiento
del motor. ( una presión alta no significa una buena circulación del
aceite ).
Así también una presión baja quiere decir que el aceite lubricante
está circulando vigorosamente por todas las partes donde el motor lo
requiera, para evitar desgastes futuros.
También puede suceder que por efecto de diluciones por combustible la
viscosidad del aceite se vea afectada teniendo como consecuencia una
caída en la presión de aceite.
Una buena lubricación se consigue con una presión adecuada, lo cual
asegura un flujo de aceite suficiente como para mantener lubricado,
refrigerado y limpio el sistema de lubricación.
por lo tanto no debe engañarse con las indicaciones de presion de
aceite en sus motores. no siempre una alta presion significa un alto
caudal de aceite
a mayor caudal de aceite - mayor lubricacion , refrigeracion,
limpieza - mayor vida util del equipo
Presión Baja del Aceite -- Causas y Solución
Causa posible o
Síntoma
Consecuencia, avería o
defectoSolución
Testigo presión de
aceite no se apagaFalta de Aceite
Apague el motor y
compruebe el nivel de
aceite
Bajo nivel de AceitePosible falla del
motor
Llenar de aceite a
nivel y buscar
posibles fugas
Testigo presión de Bajo nivel del aceite Rellene hasta nivel
aceite se enciende al
tomar una curvaen el cárter del motor adecuado
Viscosidad del aceite
reducida por dilución
Mayor consumo de
aceite y desgaste del
motor
Cambiar el aceite; si
el problema persiste,
buscar fugas en el
sistema
Cambio de aceite Ninguna
Ninguna - el aumento
y/o disminución de la
presión de debe a
otros factores
Presión alta de Aceite -- Causas y Solución
Causa posible o
Síntoma
Consecuencia, avería o
defectoSolución
La presión del aceite
permanece alta después
de la partida en frío
Posible falla grave
del motor
Falla potencial del
motor
Apagar el motor;
cambiar el aceite
motor por uno que
tenga mejores
propiedades a baja
temperatura
Aceite demasiado
viscoso por causa del
hollín, y/o oxidación
Falla potencial del
motor
Cambiar el aceite y el
filtro; revisar los
inyectores; evitar el
funcionamiento
excesivo en ralentí
Viscosidad del aceite
demasiado alta
Duración reducida del
motor
Consultar manual del
operador o su
proveedor de
lubricantes para el
grado de viscosidad
correcto
Aceite demasiado fríofalla potencial del
motor
Revisar termostato del
motor; comprobar que
la viscosidad del
aceite sea el adecuado
Válvula de derivación
deja circular el
aceite sin pasar por
el filtro
Reducida vida del
motor
Investigar su posible
obstrucción
Obstrucción de la
succión de la bomba
Elementos extraños;
vida reducida del
motor
Parar el motor,
investigar causa
Ciclos de Funcionamiento
Ciclo de cuatro tiempos
EL motor Diesel de cuatro tiempos funciona con cuatro carreras de los
pistones: admisión de aire, compresion, potencia y escape, Las
valvulas de admision y de escape abren y cierran en momentos
exactos en relación con el pistón. El árbol de levas, impulsado desde
el cigüeñal abre y cierra las válvulas.
Por razón de sencillez, en los siguientes párrafos se considerara que
las válvulas abren o cierran en PMS o en PMI En realidad, no están
sincronizadas abrir y cerrar en estos puntos exactos sino que abren
antes o después de PMS o PMI para permitir la entrada de aire del
exterior al cilindro y para el escape de los gases de combustión con
la mayor eficacia posible.
Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira
la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el
aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape
permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el
primer tiempo el cigüeñal da 180º y el árbol de levas da 90º y la
válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente
Segundo tiempo o compresión: Al llegar al final de carrera inferior,
la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en
la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da
360º y el árbol de levas da 180º,y además ambas válvulas se
encuentran cerradas y su carrera es ascendente
Tercer tiempo o explosión: Al no poder llegar al final de carrera
superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de
encendido provocado, salta la chispa en la bujía provocando la
inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diésel, se
inyecta con jeringa el combustible que se autoinflama por la presión
y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos,
una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente
incrementando la temperatura en el interior del cilindro y
expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en
la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal da 170º
mientras que el árbol de levas da 240º,ambas válvulas se encuentran
cerradas y su carrera es descendente
Cuarto tiempo o escape: En esta fase el pistón empuja cuidadosamente,
en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a
través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al
final de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre
la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal da
360º y el árbol de levas da 180º y su carrera es ascendente.
Ciclo de dos tiempos
En el motor de dos tiempos, se efectua el ciclo completo de
funcionamiento con dos carreras del piston: una ascendente y. una
descendente. Los motores basicos de dos tiempos tienen lumbreras en
las paredes del cilindro las cuales descubre y cubre el piston
durante su movimiento hacia abajo y hacia arriba en el cilindro.
Estas lumbreras son de admision y de escape. En los motores Diesel,
por lo general, se utilizan tanto las lumbreras y valvulas las
lumbreras para introdueir aire en el cilindro y las valvulas de
escape para descargar los gases quemados dentro del cilindro.
El motor esta equipado con una bomba de aire o soplador que
suministra aire a una presion un poco mas alta que la presion de los
gases de escape. Esto, ademas de llenar el cilindro con aire limpio,
ayudaa expulsar los gases de escape. Esta accion se denomiada
barrido.
El piston esta en PMI. El soplador introduce el aire por las
lumbreras de admision en la pared del cilindro. Esto llena el
cilindro con aire exterior y expulsa los gases quernados por las
valvulas de escape que esta en la eulata de cilindros.
El piston se mueve hacia arriba y ha cubierto las lumbreras de
admision para cortar el paso de aire desde el soplador. El piston
sigue su movimiento ascendente para comprimir el aire en el cilindro
a alrededorde 1/16 parte desu volumen, original. Esto eleva la
temperatura del aire comprimido.
El piston casi ha llegado al PMS.en la carrera de compresiom El
combustible atomizado por el inyector en la camara de combustion se
inflama con la alta temperatura del aire comprimido. La presion
resultante empuja el piston hacia abajo en el cilindro en la carrera
de potencia.
El piston casi ha llegado al PMI en la carrera de potencia. La
valvula de escape esta sincronizada para que abra justo antes del PMI
y deje salir los gases quernados del cilindro. Conforme continua la
rotacion del ciguenal, el piston llegara al PMI y descubrira las
lumbreras de admision para que penetre el aire del soplador y el
ciclo continua igual que antes. Todo el ciclo ocurre con una sola
revolucion del cigueñal.
