Taller de Laboratorio N 1

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIALINGENIERIA DE METODOS II

INGENIERIA INDUSTRIALINDUSTRIAL ENGINEERINGENGENHARIA INDUSTRIAL

REPORTE TCNICO N5TECHNICAL WORKSHOP N5RELATRIO TCNICO COURSE : Industrial Equipment and MaintenancePROFESSOR : Eng. Tinoco Rondan AndrsE-MAIL : atinocoings@gmail.comSTUDENT : Eng. Orellana Ferro, RobertoE-MAIL : orellanaferro@gmail.com

Motor a Combustin InternaInternal Combustion MotorMotor de Combusto Interna

LIMA, 02 de Mayo 2015

MEMO N 001-EIM-2015

A:Ing. Tinoco Rondan AndrsDe :Ing. Orellana Ferro, RobertoAsunto:Motor de Combustin InternaFecha :02de Mayo del 2015

El siguiente informe que tiene como finalidad el dar a conocer lo investigado en el taller de metalmecnica con respecto a los motores de combustin interna. En el informe se mostrar las proyecciones isomtricas y as como tambin la ficha tcnica; en donde se describe las especificaciones de fabricacin, diseo y los costos de operacin. Sin nada ms que agregar, se agradece la revisin de este informe.

Atentamente

________________________________Ing. Orellana Ferro, Roberto

INTRODUCCION

La tendencia en la industria es construir plantas cada vez ms grandes con equipos de un solo componente, ms grande y confiable.

La confiabilidad del equipo rotatorio siempre se debe definir en trminos de la duracin esperada de la planta y el tiempo de amortizacin requerido para producir utilidades al propietario. Por ejemplo, muchas plantas de productos qumicos tienen una duracin de cinco aos o menos, pues el proceso ya ser anticuado al cabo de ese tiempo, mientras que las refineras o las plantas petroqumicas tienen un tiempo de amortizacin de diez a quince aos o ms.

El corazn de muchos procesos y el que ms problemas puede ocasionar es el motor de combustin interna. Cuando se selecciona un motor, es indispensable contar con todas las condiciones del proceso para su examen. Si hay algn especialista en la planta, debe estar informado de esas condiciones; de no hacerlo, ha de ocasionar infinidad de problemas.

MARCO TEORICO

El motor de combustin interna funciona con base a los siguientes principios: Primera ley de la termodinmica: de acuerdo con esta Ley, el motor de combustin interna convierte la energa calorfica producida en la explosin de la mezcla aire combustible, en energa mecnica. Segunda Ley de la Termodinmica: El motor slo puede convertir una parte del calor en esfuerzo mecnico til, las restantes partes se disipan en otras formas no aprovechables de energa, este fenmeno se conoce como eficiencia trmica del motor. Ley combinada de Boyle-Charles: Esta Ley considera que la combustin debe realizarse en condiciones de alta presin para que la energa liberada en la explosin produzca fuerza expansiva suficiente y este proceso tenga mayor eficiencia.

Un motor de combustin interna basa su funcionamiento, como su nombre lo indica, en el quemado de una mezcla comprimida de aire y combustible dentro de una cmara cerrada o cilindro, con el fin de incrementar la presin y generar con suficiente potencia el movimiento lineal alternativo del pistn.

Este movimiento es transmitido por medio de la biela al eje principal del motor o cigeal, donde se convierte en movimiento rotativo, el cual se transmite a los mecanismos de transmisin de potencia (caja de velocidades, ejes, diferencial, etc.) y finalmente a las ruedas, con la potencia necesaria para desplazar el vehculo a la velocidad deseada y con la carga que se necesite transportar.

Mediante el proceso de la combustin desarrollado en el cilindro, la energa qumica contenida en el combustible es transformada primero en energa calorfica, parte de la cual se transforma en energa cintica (movimiento), la que a su vez se convierte en trabajo til aplicable a las ruedas propulsoras; la otra parte se disipa en el sistema de refrigeracin y el sistema de escape, en el accionamiento de accesorios y en prdidas por friccin.

TIPOS

MOTORES DE DOS TIEMPOS

El motor de dos tiempos fue el primer motor de combustin interna que se construy. La fabricacin, mantenimiento y funcionamiento es mucho ms sencillo que el motor de cuatro tiempos, a continuacin explicaremos sus partes bsicas y el ciclo de funcionamiento. Para la construccin de un motor de dos tiempos nos podemos basar en dos ciclos, el Otto y el Disel. En este apartado solo citaremos el motor de dos tiempos de Otto, ya que el Disel no se utiliza hoy en da.

Compresin: el pistn cierra las lumbreras de admisin y escape y comprime la mezcla de aire gasolina aceite dentro del cilindro. Preadmisin: la lumbrera de admisin es descubierta por el pistn y la succin creada ste en su carrera de ascenso obligando a la mezcla del carburador a ingresar al crter. El pistn llega al PMS completando una carrera en tanto el cigeal ha girado 180. Carrera descendente de PMS a PMI.Explosin: en el momento de mxima compresin, la buja produce una chispa, que hace explosionar la mezcla como en el motor de cuatro tiempos a gasolina. Fuerza: la fuerza expansiva de la explosin obliga al pistn a descender, esta fuerza se transmite al cigeal y a la volante, en donde se acumula por unos instantes y contina la preadmisin. Pre compresin: Al descender el pistn cierra la lumbrera de preadmisin y comprime la mezcla que se encuentra en el crter. Escape: Al continuar descendiendo el pistn, se descubre la lumbrera de escape y la presin remanente en el cilindro inicia la evacuacin de gases quemados Admisin: Finalmente, el pistn llega a PMI y descubre la lumbrera de admisin, la mezcla del crter entra al cilindro impulsada por la compresin previa y ayuda a terminar la evacuacin de los gases quemados. El pistn ha girado otros 180 completando 360.

MOTOR DE 4 TIEMPOS

El movimiento de los pistones por el interior del cilindro se divide en 4 tiempos diferentes y cada uno de ellos con una misin. Los cuatro tiempos de motor :

Primer Tiempo Admisin: entra la mezcla de gasolina y aire. Baja el pistn. Segundo Tiempo Compresin-ignicin: se comprime la mezcla al subir el pistn. Explota por la chispa de una buja (los de gasolina) o por comprimirlo mucho (diesel). Tercer Tiempo Expansin: la explosin hace bajar fuertemente el pistn, produciendo trabajo. Cuarto Tiempo Escape: al subir el pistn por inercia manda los gases de la explosin al exterior (por el tubo de escape).El pistn sube y baja por los cilindros y se trata de un mbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos. Los pistones se colocan en el interior del cilindro. A travs de la articulacin de biela y cigeal, su movimiento alternativo se transforma en rotativo en el cigeal.

FUNCIONAMIENTO

CICLOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR MCI Como ya lo mencionamos arriba los MCI, funcionan gracias al movimiento de rotacin del cigeal, el cual es originado por el movimiento rectilneo hacia abajo y arriba del pistn dentro del cilindro denominado carrera, que hace girar el cigeal por medio de las bielas; durante estas carreras se suceden una serie de Ciclos (admisin, comprensin, fuerza y escape) estos ciclos pueden llevarse a cabo en cuatro carreras del pistn, en este caso el motor se denomina de cuatro tiempo; o en dos carreras de pistn y a este tipo de motor se les conoce como motores de dos tiempos. Dependiendo del tipo de combustible utilizado los motores pueden ser: a gasolina de cuatro tiempos, Diesel cuatro tiempo, gasolina dos tiempos y Diesel dos tiempos. Los MCI no importan del tipo que sean, presentan una estructura elemental constituida por: cilindro, pistn o embolo, biela, cigeal, volante, crter, vlvulas de admisin y escape, mltiples de admisin y escape. Para que los ciclos del motor puedan llevarse a cabo es necesario que haya un impulso inicial, el cual puede ser ocasionado por diferentes mecanismos dependiendo del tamao o complejidad del motor (palanca, resorte, cuerda, motor de arranque); siguen despus los ciclos sucesivos de la explosin sobre la cabeza del pistn, cuyo golpe por la volante y contrapeso facilita el movimiento giratorio uniforme del eje del cigeal; esto permite el paso de los otros tres ciclos del pistn los cuales se describen a continuacin para los cuatro clase de motores de combustin interna que hemos mencionado.

En este tipo de motor es preciso preparar la mezcla de aire y combustible convenientemente dosificada, lo cual se realizaba antes en el carburador y en la actualidad con los inyectores en los sistemas con control electrnico. Despus de introducir la mezcla en el cilindro, es necesario provocar la combustin en la cmara de del cilindro por medio de una chispa de alta tensin que la proporciona el sistema de encendido. En un motor el pistn se encuentra ubicado dentro del cilindro, cuyas paredes le restringen el movimiento lateral, permitiendo solamente un desplazamiento lineal alternativo entre el punto muerto superior (PMS) y el punto muerto inferior (PMI); a dicho desplazamiento se le denomina carrera.

Tanto el movimiento del pistn como la presin ejercida por la energa liberada en el proceso de combustin son transmitidos por la biela al cigeal. Este ltimo es un eje asegurado por los apoyos de bancada al bloque del motor, y con unos descentramientos en cuales se apoyan las bielas, que son los que permiten que el movimiento lineal del pistn transmitido por la biela se transforme en un movimiento circular del cigeal.

Este movimiento circular debe estar sincronizado principalmente con el sistema de encendido y con el sistema valvular, compuesto principalmente por el conjunto de vlvulas de admisin y de escape, cuya funcin es la de servir de compuerta para permitir la entrada de mezcla y la salida de gases de escape.

Normalmente las vlvulas de escape son aleadas con cromo con pequeas adiciones de nquel, manganeso y nitrgeno, para incrementar la resistencia a la oxidacin debido a las altas temperaturas a las que trabajan y al contacto corrosivo de los gases de escape.

EL CICLO DE FUNCIONAMIENTO TERICO DE CUATRO TIEMPOS

La mayora de los motores de combustin interna trabajan con base en un ciclo de cuatro tiempos, cuyo principio es el ciclo termodinmico de Otto (con combustible gasolina o gas) y el ciclo termodinmico de Diesel (con combustible A.C.P.M.). Por lo tanto, su eficiencia est basada en la variacin de la temperatura tanto en el proceso de compresin isentrpico1, como en el calentamiento a volumen (Otto) o presin constante (Diesel).

El ciclo consiste en dos carreras ascendentes y dos carreras descendentes del pistn. Cada carrera coincide con una fase del ciclo de trabajo, y recibe el nombre de la accin que se realiza en el momento, as:

Fases de funcionamiento del motor

ISOMETRICO

BASIC TECHNICAL FILE / FICHA TCNICA EQUIPMENT/EQUIPO:Internal Combustion Motor/Motor de combustin internaDesign Eng/Ing. Diseo : Orellana Ferro, Roberto Date / Fecha : 02/05/2015Location/ Lugar: Metal mechanic Workshop

I. DESIGN/ DISEODimension/Dimension54x45x39cmWeight: 30kg

Brand/MarcaMPOWER

Components/ ComponentesCilindro, cigeal, pistn, biela, carter, culata.

Model/ Modelo188FD-6500E

Capacity/ Capacidad3600 rpm

II. OPERATION/OPERACIONEngine/ Motor13 hp

Rpm 3600

Voltage/ Voltaje220v

Useful Life /Vida Util50 000 hrs

III. CONSTRUCTION / CONSTRUCCION

Components / PartsMaterial

CilindroIron/Fierro

CigealBronze/Bonce

MonoblockIron/Fierro

BielaBronze/Bonce

PistnAluminio

CarterIron/Fierro

CulataIron/Fierro

IV. MAINTENANCE / MANTENIMIENTO

PreventiveCleaningLubrication

PredictiveCavitation

DetectiveNoiseHeat

TPM (Total Productive Maintenance)

CorrectiveAxisDriving

V. PADRO ISA / NTP (Peruvian Standars)

EN 60 335-1; IEC 335-1; CEI 61-150Cdigo: NT 360.011:1976 ICS- 23.08 Precio : 90

VI. PRICE (Transaction / Valuation )

Entre $1000 y $3000

VII. OPERATIVE COST (US$/Hr.-mont)MATERIALS / MATERIALES 2

INSTALATION / INSTALACIN 6

SPART PARTS / REPUESTOS 2

LABOR/ MANO DE OBRA 20

ANOTHERS / OTROS 5

TOTAL COST / COSTO TOTAL $35 / hour -month

VIII. TECHNOLOGY OF ORIGIN

Country/ Pas GERMANY

FICHA DE DADOSEQUIPAMENTO: Motor de Combusto InternaDesign Eng: Orellana Ferro, Roberto Fecha: 02/05/2015Localizao : Metal mechanic Workshop

I. DESENHODimension54x45x39 cmPeso: 30kg

MarcaMPOWER

ComponentesCilindro, cigeal, pistn, biela, carter, culata

Modelo188FD-6500E

Capacidade13 hp

II. OPERACIONMotor:13hp

Rpm:3600 rpm

Voltage:220V

Vida Util:50 000 horas

III. CONSTRUCCION Componentes/PartesMaterial

CilindroIron/Fierro

CigealBronze/Bonce

MonoblockIron/Fierro

BielaBronze/Bonce

PistnAluminio

CarterIron/Fierro

CulataIron/Fierro

IV. MANUTENOPreventivaLimpezaLubrificao

PredictivoCavitacin

DetectivoPor rudoPor calor

TPM (Total Productive Maintenance)

CorretivoEixoImpulsor

V. PADRO ISA / NTP (Peruvian Standars)

EN 60 335-1; IEC 335-1; CEI 61-150Cdigo: NT 360.011:1976 ICS- 23.08 Precio : 90

VI. PREO (Transao/Valuacin)Entre $1000 y $3000

VII. CUSTO OPERATIVO (US$/Hr.-mont)MATERIAIS 2

INSTALAO 6

PARTS 2

LABOR 20

OUTRAS 5

TOTAL $ 35 / Hr-mes

VIII. TECNOLOGIA DE ORIGEMPas: GERMANY

EXPLOSIONADO DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA

DIAGRAMA DE GOZINTOMotor de combustin interna

CilindroCarter

Monoblock

Biela

Pistn

Cigeal

Manivela

DIAGRAMA DE BLOQUES

DIAGRAMA TECNOLGICO

MATERIAL CILINDROPISTONMANIVELABIELA CIGEAL

100ACEROALUMINIO SILICOSOACERO TEMPLADOACEROACERO

90

80ALUMINIOFIERRO FUNDIDO

70NIQUEL MAGNESIOACERO- CARBONOFIERRO FUNDIDO

60

50

40

30

20

10

DIAGRAMA DE OPERACIONES DE PROCESO DEL ENSAMBLE

DEN

MotorPISTNBIELA

ANEXOS

PROBLEMAS RESUELTOS

PROBLEMA 1

PROBLEMA 2

Laboratorio n3pg. 35 Ing. Tinoco Rondn, Andrs Reporte Tcnico N 1 Pg. 18