Desarme y armado de un motor.

Introducción.

Un motor de combustión interna, es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de la cámara de combustión.

Tipos principales.

Alternativos.

El motor de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que

lo desarrolló, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina,

aunque también se lo conoce como motor de ciclo Beau de Rochas debido al

inventor francés que lo patentó en 1862.

El motor diésel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en

Francia, Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele

consumir gasóleo.La turbina de gas.El motor rotatorio.

Clasificación de los alternativos según el ciclo.

De dos tiempos (2T): efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro.De cuatro tiempos (4T): efectúan una carrera útil de trabajo cada dos giros.

Existen los diésel y gasolina, tanto en 2T como en 4T.

El motor que se desarmo en práctica, es un motor diésel de 4 cilindros en línea sobre el cigüeñal, alimentado de combustible diésel, en un tiempo atrás ocupado en un tractor.

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 compresión del aire en el interior del cilindro, según el principio del ciclo del diésel.

Objetivo.

1. Conocer la arquitectura externa como interna y los elementos más importantes que forman los mecanismos y sistemas del motor de combustión interna.

2. En equipo, despiezar y armar un motor de la manera correcta, de tal manera que se comprenda mejor el funcionamiento de un motor de combustión interna.

Materiales y herramientas.

Motor Fiat, New Holland 60 hp, 4 cilindros.Maneral de fuerza.Llave mixta.Desarmadores (punta plana y punta felix o cruz).Dados.Berbiquí.Matraca o raize.Martillo de bola.Llave española.Nudo universal.Torquímetro de caratula.Levanta válvulas.Opresor de anillos.Pinzas para seguro.

Investigación bibliográfica.

Árbol. Los árboles son elementos que transmiten potencia y están sometidos a esfuerzos de torsión. Tiene un diámetro mayor a las flechas.

Eje. Es una pieza constructiva que resulta útil a la hora de dirigir el desplazamiento de rotación. Cargados transversalmente y sujetos a esfuerzos de flexión.

Flecha. Se usan para transmitir movimiento de rotación a distancias relativamente cortas. Sujeta a esfuerzos de torsión y flexión.

Tipos de aceites.

La función del aceite es lubricar y proteger el motor, generando una película separadora de las partes móviles y disminuyendo así el desgaste.

Los aditivos utilizados para la formulación de aceites lubricantes automotrices son:

Antidesgaste: La finalidad de cualquier lubricante es evitar la fricción entre dos superficies que están en movimiento en forma encontrada, este aditivo permanece pegado a la superficie de las partes en movimiento, formando una película de aceite, que evita el desgaste entre ambas superficies.

Modificadores de fricción: Estos permiten que las partes en movimiento se deslicen más rápidamente, permitiendo menos fricción, y en consecuencia importantes ahorros de consumo de combustible.

Detergentes: Como su nombre lo indica, su función es lavar las partes interiores en el motor, que se ensucian por las partículas de polvo, tierra, etc., que entran al motor.

Dispersantes: Este aditivo pone en suspensión las partículas que el aditivo detergente lavó y las disipa en millones de partes.

Existen diversos tipos de aceite para el motor, así como diversos grados y composiciones. Se pueden encontrar dos categorías, Multigrados y Monogrados.

Monogrados.

Diseñados para trabajar a una temperatura específica o en un rango muy cerrado de temperatura. En el mercado se pueden encontrar aceites monogrado SAE 10, SAE 30, SAE 40, entre otros.

Son aceites de una sola viscosidad de trabajo, es decir, el SAE 40 y SAE 50. El rango de temperatura parte en una escala más alta: en frío comienzan desde los 10ºC y 20ºC hacia arriba respectivamente. Este aceite es utilizado en muchas ocasiones como aceite de relleno.

SAE 40. Usado para motores de trabajo pesado y en tiempo de mucho calor (verano).

SAE 30. Sirve para motores de automóviles en climas cálidos.

SAE 20. Empleado en climas templados o en lugares con temperaturas inferiores a 0°C.

SAE 10. Empleado en climas con temperaturas menores a 0°C.

Multigrados.

En la categoría de los multigrados se encuentran los Sintéticos, Semi-Sintéticos (tecnología sintética), y Minerales.

Diseñados para trabajar en un rango más amplio de temperaturas, en donde a bajas temperaturas se comportan como un monogrado de baja viscosidad y como un monogrado de alta viscosidad a altas temperaturas. Esto permite a los aceites multigrados trabajar en un rango muy amplio de temperatura manteniendo las propiedades necesarias para proteger el motor. En el mercado podemos encontrar aceites multigrados SAE 5W30, SAE 15W40, SAE 20W50, entre otros.

SAE 5w30 – 5w40 – 5w50, son aceites sintéticos que rinden sobre 10 mil kilómetros y son recomendados para vehículos nuevos o con poco uso. Están diseñados para trabajar en un rango de temperatura de invierno entre -30ºC y 30, 40 o 50ºC temperatura ambiente, respectivamente.

SAE 10w40 se encuentra en versiones semi-sintético o de tecnología sintética, es recomendado para 7 mil kilómetros. Este aceite es el más utilizado por los vehículos nuevos. Su rango de trabajo está entre -20ºC y 40ºC.

SAE 15w40, aceite mineral que sirve en ambos casos, para vehículos diesel y bencineros, y con un rango entre -10ºC y 40ºC. Recomendado para no más de 5 mil kilómetros.

SAE 20w50, aceite mineral formulado para vehículos con mayor desgaste, su rendimiento es recomendado para 5 mil kilómetros. El rango está entre -10ºC a 40ºC. Este aceite es especial para temperaturas de verano que sobrepasan los 30ºC.

Sistemas del motor.

Para el buen funcionamiento de un motor de combustión interna es necesario 5 sistemas:

1) Los sistemas de admisión y escape.

El sistema de admisión alimenta el motor con la mezcla de combustible y de aire, mientras que por el sistema de escape elimina los gases quemados en la cámara de combustión.

El sistema de admisión de aire tiene por objetivo alimentar al motor de aire limpio, a una dosis precisa. En la alimentación directa de los cilindros, el combustible se mezcla con el aire limpio al pasar este por el dosificador, y esta mezcla llega al cilindro pasando por el múltiple de escape y finalmente a la válvula de admisión abierta.

Una vez realizado la combustión dentro de la cámara de combustión, es donde entra la función del sistema de escape, que este se encarga de recoger los gases quemados y devolverlos a la atmosfera. Uno de los componentes, la válvula de escape se cierra durante la combustión de la mezcla y se abre con suficiente anticipación para dar salida a los gases quemados antes de que se vuelva a llenar los cilindros con mezcla fresca. El múltiple de escape recolecta el gas quemado en cada uno de los cilindros y los conduce al silenciador. El silenciador conduce los gases hacia el exterior, disipa el calor y silencia el ruido de las explosiones del motor.

2)

2) El sistema de enfriamiento.

Como se mencionó en la práctica el sistema de refrigeración impide que el motor se sobrecaliente, de tal manera que mantiene la temperatura de trabajo constante. En este caso el sistema de refrigeración era por líquido, y el profesor de la práctica nos recomendó usar anticongelante en vez de agua. Por lo general este sistema consta de las siguientes partes:

Radiador. Componente encargado de transferir al aire atmosférico el calor del líquido almacenado en este.Ventilador. Hace forzar el aire hacia el radiador para disipar más aprisa el calor del líquido.Bomba de agua. Elemento con el fin de hacer circular el líquido refrigerante por el sistema.Cámara de agua del bloque. Todos los bloques tienen los espacios o conductos para que circule el líquido alrededor de cada cilindro y de esta manera disipar el calor.Líquido refrigerante.

3) El sistema de lubricación.

El sistema de lubricación del motor está diseñado y constituido para cumplir las siguientes funciones:

Evitar la fricción o rozamiento entre las piezas metálicas.Absorbe y disipa el calor.Evitar o disminuir el desgaste de las piezas móviles.Transportar materiales tales como carbón, gomas, barro, óxidos, limallas y otros. Todos son acarreados hasta el filtro donde son retenidos, manteniendo limpias las tuberías y la parte interna del motor.Amortiguar los golpes o presiones entre las piezas, es decir, que cumpla una función de colchón hidráulico.Realizar el cierre hermético entre el cilindro y el pistón.

Los sistemas de lubricación total a presión mandan el aceite a presión a los cojinetes de bancada, de cabeza de biela y del árbol de levas, así como el filtro, los mandan también por las correspondientes canalizaciones hasta el casquillo del bulón del pistón.

La canalización para el engrase del bulón va taladrada en la biela. Las paredes de los cilindros y los pistones se lubrican por el aceite que se escapa de los bulones de los pistones o de los cojinetes de cabeza de biela.

El sistema de lubricación total a presión requiere que se cumpla una condición indispensable: el aceite ha de tener suficiente presión. Se usa este sistema (con filtro de paso total) en la mayoría de las máquinas agrícolas e industriales.

En efecto, en este sistema el aceite tiene que llegar con suficiente presión hasta puntos muy distantes.

4) El sistema de alimentación del combustible.

La función de este sistema consiste en inyectar combustible, bien pulverizada, a una cantidad determinada de combustible en cada uno de los 4 cilindros que este motor tiene, sin olvidar que debe ser en el momento preciso.

El sistema de alimentación por combustible, consta:

Depósito de combustible.La bomba de alimentación de combustible. Este manda el combustible a la bomba de inyección, sin antes pasarlo por filtros.Los filtros de combustible. Limpia de tal manera que deja al combustible libre de impureza.La bomba de inyección. Uno de sus funciones importantes es elevar la presión para dosificar e inyectar el combustible en los cilindros en el momento preciso.Los inyectores. Pulveriza finamente el combustible al inyectarlo al cilindro.

5) El sistema eléctrico.

En esta práctica, no se pudo observar el sistema eléctrico, pero se sabe que también es de suma importancia para el encendido del motor, aunque no en el caso de apagado. Este sistema provee la energía eléctrica necesaria para producir el encendido de la mezcla combustible. La función principal es la de convertir energía eléctrica de baja tensión en alta tensión y distribuirla a cada uno de los cilindros del motor.

6) Adicional (sistema de biela-manivela).

La biela tiene por misión transmitir los esfuerzos generados por los gases quemados sobre el pistón hacia las manivelas del cigüeñal.

La biela va desde la unión con el pistón a través un bulón (pie) hasta la parte donde se une al cigüeñal (cabeza). En otras palabras la biela está compuesta fundamentalmente de tres partes:

Cabeza de biela: es la parte de la biela unida al cigüeñal.Pie de biela. Es la parte de la biela unida al pistón a través del bulón.Cuerpo de la biela; une la cabeza y el pie.

La manivela va del centro del muñón de apoyo del cigüeñal al centro del muñón de la biela; el sistema de biela-manivela tiene 4 movimientos pendular, radial, axial, translación.

Desarrollo.

Principales partes de un motor.

Primero identificamos las partes principales de un motor, aquí pudimos observar cómo eran físicamente cada una de ellas. Estos fueron:

Elementos fijos del motor. Son elementos que constituyen el armazón y la parte exterior, cuya misión es alojar, sujetar y tapar a otros elementos.

1. Cárter (recipiente o depósito de aceite).2. Bloque de cilindros (monoblock, en inglés).3. Culata.

Elementos móviles del motor. Son elementos encargados de transformar la energía del carburante en trabajo.

En el diagrama se muestran otras partes que componen el motor.

Bloque de cilindros.

Es una pieza fundida en hierro o aluminio que aloja los cilindros de un motor de combustión interna, así como los soportes de apoyo del cigüeñal. La función del bloque es alojar el tren alternativo, formado por el cigüeñal, las bielas y los pistones.

Orden en el que se desarmo el motor.

1) Tapa de punterías (tapa de la culata).2) Múltiple de admisión (fue identificado por su material, hierro colado).

Su función principal es distribuir la mezcla aire combustible en forma equitativa a cada cilindro.

3) Múltiple de escape (esta hecho de aluminio-bronce).

Está encargado de recolectar los gases de escape que produce la cámara de combustión para expulsarlos.

4) Base del termostato.5) Varillas de empuje.

Varilla metálica encargada de mover los balancines.

6) Aspa del aire y a su vez bomba de agua.

Aspa de aire. Activa el paso de aire a través del radiador.

Bomba de agua. La bomba del agua hace circular el líquido refrigerante, y debe garantizar el flujo correcto a cada régimen de rotación del motor.

7) Tornillos de la culata.

La forma técnica de quitar y apretar los tornillos es del centro a las orillas (formando círculos).

Para separar la culata del bloque, fue necesario que los tornillos se aflojaran empezando por el centro de la culata y hacia las orillas (formando círculos), hasta terminar con todos los tornillos.

8) Culata y junta de la misma.

Culata. La culata, tapa de cilindros, cabeza del motor o tapa del bloque de cilindros es la parte superior de un motor de combustión interna que permite el cierre de las cámaras de combustión. Al momento del despiece del motor se observó que en ella están las válvulas, guías de las válvulas, balancines, entre otros. Además tiene orificios o conductos, para la refrigeración, para la lubricación y el conducto de admisión y escape de gases. En la parte inferior presenta una superficie lisa que junto con la parte superior del cilindro, y con la cabeza del pistón forman la cámara de combustión.

Casi todas las culatas son de fundición, de una sola pieza. Se proyectan de forma que provoquen la turbulencia de la mezcla, con el objeto de que se queme.

Junta de culata. La función de la junta de la culata es hacer un cierre hermético (no pasa fluido o aire) con el bloque, para evitar fuga de agua y de gases.

9) Campana del embrague.

Sirve para suavizar la transmisión de potencia entre el cigüeñal y el embrague.

10) Tapa sistema de distribución (ahí se encuentran los engranes distribuidores).11) Tapa del impulsor.

Impulsor. Se acopla mediante su engranaje al volante del motor transmitiendo la rotación del inducido.

12) Engrane transmisor.

Utilizado para transmitir potencia de un componente a otro.

13) Engrane de bomba de combustible (bomba de baja presión).

Los dientes llenos transportan el líquido a lo largo de la pared de la carcasa hacia la cámara de impulsión.

14) Disipador de calor (enfriador de aceite).

Es un dispositivo para mantener la temperatura óptima del aceite.

15) Cárter.

El cárter es un recipiente en el cual se almacena el aceite.  Cierra al bloque de cilindros por la parte del cigüeñal (opuesto a la culata).

16) Bomba de aceite.

Sirve para poner en circulación el aceite, manteniendo un caudal y presión dentro de los límites dados por la característica de cada motor.

17) Árbol de levas.

Controla la apertura y el cierre de las válvulas de admisión y escape.

18) Base de sistema de distribución.

Sirve de base para la retención de los engranajes que se acoplan en el bloque.

19) Tapa de biela.

Es la parte inferior de la biela (pie de biela).

20) Base del retén trasero del cigüeñal.

Sirve como hermético al no permitir la fuga de aceite que puede haber entre bloque y el cárter.

21) Los cuatros pistones (2, 3, 1, 4).

Su función principal es la de constituir la pared móvil de la cámara de combustión, transmitiendo la energía de los gases de la combustión a la biela mediante un movimiento alternativo dentro del cilindro. En la práctica se observó que los pistones tienen una marca para indicar la forma de colocarlo en cierta dirección y no se debe perder el lugar que corresponde a cada pistón con su respectivo cilindro. Primero se quitó los pistones del centro y después los colocados en los extremos.

22) Tapas de bancada.

Se define como soporte de bancada, el asiento sobre el cual rueda una muñequilla del cigüeñal (muñequilla de bancada).

23) Cigüeñal.

Es un eje acodado, con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela-manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en circular uniforme y viceversa.

24) Buzos o taqué.

Es un vástago de metal que va situado entre las válvulas y el árbol de levas. Este componente va alojado en una cavidad especial del bloque.

Armado del motor.

Desarme y armado de válvulas.

Para sacar las válvulas, se utilizó un levanta válvulas, esta se apoyó en la culata para poder sujetar bien la parte superior del muelle, y con mucho cuidado se sacó las válvulas. Primero se verifico las partes de las válvulas, ya que pueden existir fallas en su estructura, el vástago puede estar desgastado, el ángulo del chaflán no sea la adecuada, o simplemente la guía necesite ser cambiado. Después se colocaron de la misma manera.

Válvulas.

Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

Orden de armado del motor (ensamble de piezas).

1. Colocación del eje cigüeñal. Se limpió y se lubrico con aceite el cigüeñal, de la misma manera los cojinetes, para evitar daños. Se acoplo en los cojinetes que se instalan en el bloque. Los medios cojinetes llevan unas salientes en la ranura para el aceite, se aseguró su alineado correcto. También se cercioro que el orificio para el aceite del cojinete coincidiera con el orificio opuesto del bloque de cilindro. Una vez que el cigüeñal estaba puesto en las bancadas, se instaló los restantes medios cojinetes y las tapas. Después se apretó los tornillos de las tapas con el par de apriete recomendado, comenzando por la tapa central, y continuando de manera alterna, hacia los extremos del bloque.

2. Instalación de los pistones. Se lubrico cada pistón, con aceite de motor, antes de instarlo en el cilindro. Con la ayuda de un opresor de anillos, se colocaron los anillos de compresión y de rascado de aceite, después se introdujo suavemente con la ayuda de un martillo a los cilindros.

Los pistones se colocan en la dirección de su marca; por otra parte la ranura de los anillos nunca se colocan en la misma parte que se encuentre el orificio para el bulón.

3. Base de distribución.

4. Colocación del árbol de levas. De igual manera se colocó en su respectivo lugar con mucho cuidado, para tratar de no dañar alguna parte de esta.

5. Bomba de aceite.

6. Cárter. 7. Colocación de engranajes transmisores. Estos engranes sirve para transmitir el

movimiento generado por el eje cigüeñal, a otros engranes que cumplen con otras funciones.

8. Engranaje impulsor. Engrane transmisora de movimiento para una función opcional. Es de suma importancia, sincronizar cada engrane uno con otro, ya que de lo contario el motor jamás funcionara. Para hacer coincidir los engranes con otros, es basarse en la marca que trae en los dientes (puede ser números o puntos) de cada engrane.

9. Base de reten trasero.

10. Tapa de distribución.

11. Junta de culata. Se coloca entre el bloque (parte superior) y la culata. Verificar que no exista rotura en alguna parte de la junta.

12. Culata. Para colocar la culata encima del bloque es necesario seguir un técnica de apretado de los tornillos o las tuercas se aprieten primero con los dedos nada más y después, 3 vueltas con un torque de 30, 30 y 20 libras, con un total de 80 libras, estas medidas se logra con la ayuda de un torquímetro de caratula.

13. Varillas para balancines.

14. Tapa de balancines.

15. Múltiples de escape y de admisión.

16. Disipador de calor (enfriador de aceite).17. Ventilador y bomba de agua.

18. Base del termóstato.

19. Motor armado.

Conclusión.

En estas prácticas realizadas, pudimos observar las partes de un motor, conocimos el funcionamiento de cada una de ellas y la forma en que se le debe cuidar a cada una de estas piezas, también identificamos los sistemas que componen a un motor de combustión interna. Obtuvimos un poco de experiencia en el armado y desarmado de un motor, lo cual es muy importante para nuestra carrera.

Comentario.

Se debe trabajar con motores más recientes, para estar al corriente de las nuevas tecnologías en motores.

Bibliografía.

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Calleja González, David. Motores, Transporte y Mantenimiento de Vehículos, Electrónica de Vehículos. Edición Paraninfo S.A., Madrid, España, 2011, Primera edición.

http://www.guioteca.com/mecanica-automotriz/los-tipos-de-aceite-y-su-importancia-para-el-auto/ [12 de Noviembre del 2013].

http://www.aficionadosalamecanica.net/motor-estructura.htm [14de Noviembre del 2013].