Motores Diesel (Primera parte)

El  motor  Diesel es  un motor  térmico  que  tiene  combustión interna  alternativa  que se  produce  por  la  autoignicion   del  combustible   debido  a  altas  temperaturas  derivadas  de la  alta relación de  compresión   que posee  ,según  el  principio del  ciclo  diésel. Para  su  funcionamiento   actual se utiliza    diesel/gasoil,aceites  pesados  derivados  del petroleo,  en  su  ,momento  y  fase experimental  se  emplearon otros  tipos  de  aceites   como  de  palma  y  aceite  de  girasol.Es  un motor  muy  eficiente  en términos  termodinámicos ,los  mejores  y  mas  desarrollados   llegan  a  alcanzar  un valor  de  45% a 55%  de  eficacia   térmica,un  valor  muy  elevado  en relación a casi  la  totalidad  de  los  motores de  explosión.

El motor  diesel  fue  inventado   en 1893  por el  ingeniero Aleman  Rudolf  Diesel  empleado   de  la  firma  Man,que  por  aquellos  años   ya  estaba en la  producción de  motores y  vehículos de  carga  de  rango   pesado.Rudolf estudiaba   los  motores  de  alto  rendimiento  térmico,con  el  uso de  combustibles  alternativos   en los motores de  combustión interna,para  reemplazar  a  los  viejos  motores  de  vapor   que  eran poco  eficientes,muy  pesados  y  costosos.Su  invento  le  costo caro :sufrió  un  accidente   que  les  provoco  lesiones  a  el   y  a sus  colaboradores ,y  que casi le  costo la  vida a causa  de  la  explosión  de  uno  de  sus  motores   experimentales.

Durante  años  Diesel  trabajo  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  maquina  de vapor  y  que posee  una mayor  prestación .Así  fue  como  en el  año 1897 MAN produjo el  primer  motor   conforme  a los  estudios  de  Rudolf  Diesel,encontrando  para  su  funcionamiento  un  combustible  poco  volátil,que  por  aquellos  años  era  muy   utilizado,el llamado aceite liviano,mas  conocido    como fueloil, que se  utilizaba  para  alumbrar  las  lamparas de  la  calle.El motor  diésel  esta  constituido   por   algunas mismas  piezas  de  un motor  a  gasolina, entre  las  que tenemos:

•  Segmentos.
• Bloque  del  motor.
• Culata 
• Cigueñal
• Volante  
• Pistón
• Árbol  de  levas
• Válvulas 
• Cárter.

Fig.1 Partes  de   motor  Diésel

Mientras   que  los siguientes   son elementos  que  si bien la  mayoría(exepto bujías  de  pre calentamiento  y toberas)  son  componentes  comunes  con los  motores  a  gasolina,pueden  ser  de  diseño  y  prestaciones  diferentes.

• Bomba   inyectora
• Inyectores (Mecánicos,electrohidraulicos,Piezoelectricos)
• Bomba de  transferencia.
• Toberas 
• Bujías  de  pre calentamiento.

Funcionamiento  de  un motor  diésel.

Un motor  diésel  funciona  mediante  la  ignición  del  combustible al  ser  inyectado   muy  pulverizado  y  con alta  presión  en una cámara (o  precamara   en  caso d e  inyección  indirecta) de  combustión   que  contiene  aire  a  una temperatura  superior  a  una temperatura  de  autocombustion  sin necesidad  de  chispa  como  en los  motores  a  gasolina.Este  proceso  se  dedomina  autoinflamacion.

La  temperatura  que inicia   la  combustión  procede de la elevación de la temperatura  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  tiene  el    inyector , de  forma  que se  atomiza  y se  mezcla  con el  aire a  alta  temperatura(entre  700  y 900  grados)  y  alta  presión .Como  resultado ,la mezcla  se  inflama  muy  rápidamente .Esta    combustión  ocasiona  que  el  gas  contenido en  la  cámara se  expanda  impulsando  el  pistón hacia  afuera.

Esta   expansión ,  a  diferencia   del motor  a  gasolina, es  adiabatica,generando  un movimiento rectilíneo  atravez  de  la  carrera  del  pistón. La  biela  trasmite  este  movimiento al  cigueñal,al  que  hace  girar,transformando  el movimiento  rectilíneo  alternativo( de   va  y viene , ida y vuelta)del  pistón en un movimiento   de  rotación.

Para  que  se  produzca la  autoinflamacion es  necesario  alcanzar  la  temperatura  de  inflamación espontanea  del diesel. En frió  es  necesario  pre calentar  el  diésel  o  emplear  combustibles  mas  pesados   que  los  empleados  en un motor a  gasolina,empleándose  la  fracción de  destilación   del  petroleo  fluctuando  entre  los  220   y  350  grados,   y  que  reciben la  denominación  de  gasóleo.

Ventajas

• En vehículos  pequeños  con la  integración  del   sistema  common-raíl  se  consigue  menor  consumo  de   combustible,mejorando  las  prestaciones  del  mismo,menor    ruido  y  menos emision de   gases contaminantes.
•  Menor  consumo  de  combustible a  igual  cilindrada por  trabajar con exceso  de  aire  con  respecto  a  los motores  gasolina.
• Fiabilidad.Lo  que hace  realmente  fiables  a  estos motores  son  su  sencillez:no  hay cables,  rotores, distribuidores,etc.
• Durabilidad    y  larga  vida.Probablemente esta  sea  la  característica  mas   importante y es  debido a  que el  proceso  de  combustión  de  un motor  diésel  es  por  compresión de  aire,mientras  que  el d e gasolina necesita  una mezcla de  aire   y  gasolina,para  generar  la  explocion  que  ocurre  dentro  de  los  pistones.Esto  al  final  se  traduce   en mucho menos desgaste   de  sus  partes    y  mas  aguante   de  millas  en  comparación  de  su  par  de   gasolina.
• Economia. Otro  aspecto  de  mucha   importancia  es  que  este  tipo de  motor  puede  rodar  mas  del  doble  de   distancia    que   un motor  a  gasolina,con la misma  cantidad  de  combustible.Esto  es  debido  a  que el  diesel  posee mayor  densidad  que  la  gasolina  y  como  consecuencia  ahorra  un 30% su  consumo.
•   Mayor capacidad  de  arrastre.Estos  motores  generan  gran  capacidad de  fuerza como  resultado de  las  bajas  revoluciones   que genera,lo  que se traduce  en un  aumento  de  efectividad  y  capacidad   para  cargar  o  arrastrar.

Desventajas

• Reparaciones.La mano de  obra ,  así  como  el  costo de  sus  partes/repuestos, es mas  costosa  aun  cuando   también  es menos probable   que sea necesario  hacer el  cambio de  piezas,pues  su tecnología,durabilidad  y  la frecuencia  de  mantenimiento  contribuyen  a  reducir  el  riesgo.

• Velocidad.Son motores  mas  lentos ,aunque  los  desarrollos  tecnológicos de  hoy en día   han  hecho  que     estos  puedan generar  velocidades   similares  a  un motor  a  gasolina.

• Peso.El motor  diésel  es mas  pesado  que el  de  gasolina,pero  debido  a  su  relación   peso  potencia no se le da  tanta  importancia,  aunque  sigue  siendo  una desventaja.

• Mantenimiento.Los  cuidados  periódicos  a este  tipo de  motores  tiene  que ser mas frecuente que de  cualquier  otro,pues  si no se  hacen  con  regularidad  pueden  llegar a ser  altamente contaminantes.

• Ruido.Con  todo  y  los  avances  de  hoy  en día ,los  motores  diésel  siguen   siendo mas  ruidosos  que  los  de  gasolina. 

Estrategias de mejora

Este  es  un tema apartado a lo que he venido describiendo aqui,es el concepto de cambios o "innovación" hay varias acepciones    ,por ejemplo  que para realizar una mejorar de algún producto  se requiere  un conocimiento profundo de lo que se quiero mejorar y lo otro  contar con recursos como dinero y tiempo  sin esto las dificultades se incrementarán.

Dicho  eso  ,  hay  varios varias   cosas  que se  han mantenido   y  otras  nuevas  que  han  surgido   con  la   expansión  de   la  información.

Hay  cuatro tipos de innovaciones:

La innovación   roja  o de" océano  rojo": Está es aquella  iniciativa   conservadora colectivizada  por parte  de las empresas o por  cualquier organización  en su afán de competir y ganar más mercado estas asumen unos bajos riesgo  esperando  retornos incrementa les  de dinero u otro beneficio. Aquí  se encierran las mejoras  que llegan por parte de sugerencias de  los clientes ,modificaciones de un producto u servicio solicitado por un cliente,nos encontramos con la innovación de continuidad pues lo que busca es mantener  el núcleo de la empresa  u negocio

Ahí  es    donde  ponemos  nuestros  ahorros  cuando  en el banco exigimos  seguridad,Ahí  es  donde  los  productos  y  servicios  denominado  "maduros" juegan  sus  partidas de  resistencia  en la reducción de  precios  y  costes.Son acciones  defensivas ,donde el océano  se  tiñe  de  rojo   por  la  sangre de  los  competidores

El océano azul o  Innovación  azul .Se da cuando encontramos  segmentos de mercados  totalmente nuevos libres de competidores , sin explorar ,al dar con esto nos permite  ejercer  una actividad a forma de un pequeño monopolio dado que somos únicos en ese mercado ,todo esto en la mayoría de las veses es temporal  dado que luego aparecen  los  repetidores  que esparcen el mismo producto pero con un diferente precio.

Hay que mencionar que al abordar este tipo de mercado el riesgo que se toma es mayor pero si se asierta con los planes tomados los resultados se tornan jugosos.

Ejemplos  de esto se dio en el ámbito tecnológico ,hubieron quienes rentaban  el uso de computadoras  cuando  recién  el uso del servicio de Internet  empezaba a masificarse. Les  fue bien mientras  eran únicos en ese mercado ,luego ya se torno repetitivo este servicio   variando mucho los costes.

La innovación blanca .Aquí se trata acerca de investigación científica  por parte de universidades , laboratorios médicos,etc ,se involucra la ciencia y se invierten recursos    sin retorno económico aparente ."es la zona de exploración de las fronteras de la ciencia  por el bien altruista de la humanidad,sin esperar  benéfico  económico,  pero persiguiendo  liderazgo científico. Se crea nuevo conocimiento  que en el mejor de los casos  dará origen nuevos océanos  azules.

Innovación amarilla o innovación de oro .Es la que implica un bajo riesgo  y una alto retorno ésto es posible gracias a plataformas digitales  que permite crear apps y probarlas gracias a  la red pudiendo convertirse  en centro de acumulación de muchísimos  usuarios  y en pocas semanas,ejemplo de ello son aplicaciones como Facebook ,whatsapp (aplicación vendida por 19.000 millones de  dólares  contando   con 13 empleados ) con uber ocurre similar .Es el lugar de la compra venta de compañías .

Bombas de inyeccion Lineal

Bombas  de  inyección Lineal

Introducción.
Los  motores  diésel  de  combustión  interna   son   maquinas   térmicas   los cuales  funcionan mediante  la  quema   de  una especifica  cantidad de  diésel  en el  interior   de  los  cilindros.Un motor  diésel  es  una    maquina  de   combustión interna  que    hace  uso de    gasoil  inyectado  en  forma  de pulverizacion   en el  interior  de  los  cilindros , mismos   que  para ese  entonces  ya  contendrán  aire    comprimido  a   una  presión   y  temperatura    muy  elevados.

Ocurre  que   en el  ciclo  de  combustión  de   un motor  diesel  ,el  combustible  se inyecta  en el  aire  comprimido  y  caliente a  una  elevada  presión  que puede  oscilar  entre   los  150  y  300kg/cm2 y a    una  cantidad  ideal.Todo  este  proceso se da  gracias  al  sistema de   inyección   que  esta  constituido  por  un inyector por  cada  cilindro  y  una bomba que  dosifica , distribuye , da  presión  y  envía  al  diésel pulverizado a los  cilindros   a la  presión y  cantidad  especificada.

Siendo  asi   el  circuito de  alta  presio  esta  constituidos   por  el  inyector  y  la  bomba.

Bombas  de   inyección lineales 

Esta  bomba  esta  formado  por tantos  elementos  de  bombas  como  cilindros  tiene  el  motor .El combustible  pasa  a  un  colector al  que  asoman  las  lumbreras de cada  uno  de  los  elementos  de  la bomba.Cada elemento  esta  constituido por  un  cuerpo  de  bomba  y  su  correspondiente  embolo,movido  por  una leva(tantas  como  cilindros), montado  sobre  un  árbol de  levas   que  recive  el movimiento  del  cigueñal mediante  engranajes de  la  distribución o correas dentadas.

Fig.1 Bomba  lineal

Los  pistones  de  la  bomba  de  inyección  tienen  en la  parte  superior  una  ranura  vertical  y  seguidamente  un  corte  sesgado(inclinado)o  bisel,colocados  de   forma  que  regulan la  cantidad  de  diésel que  impulsa  la bomba  de  inyección.

El  pistón se  mantiene en su  parte  inferior  por  la acción de  un resorte,llenándose el  cuerpo  de  bomba de  diésel. Al ser  impulsado el pistón por  la leva,comprime el  diésel y   venciendo  la  resistencia de la  válvula lo  envía al  inyector.

Funcionamiento de  la bomba  lineal  diésel

Al  girar  el  árbol  de  levas  mueve  los  impulsores y  los émbolos  que  se encuentran  ubicados en los  cilindros   de la bomba.Mientas  se  oprime el  acelerador  se  mueve  la cremallera  y  a su  ves  esta hace  girar  el  helicoidal el  cual  suministra mas  cantidad  de  combustible a  los  cilindros  de  la bomba  y  por   medio  de los émbolos el  combustible  es transferido a  cada  inyector en la cámara de  combustión  del motor .Cada elemento(impulsor  y embolo) es  accionado  por  el  eje de  levas  de la bomba de  suministro o  elevadora,que va  acoplada a la carcaza de  la bomba  de  inyección  se  utiliza  una leva  extra acoplada  directamente  en el  eje  de levas.El  funcionamiento  es  similar al  conjunto de  camisa,pistón ,  de  un motor  corriente.El  arbol de  levas  va conectado  a  un  acople  que  permite  sincronizar  la  bomba  con respecto al  funcionamiento del  motor.

Fig.2 Estructura  interna  de  bomba  lineal.

Partes

1)                Cremallera

2)                Entrada  de  combustible

3)                Pistón del  elemento

4)                Válvula de retroceso

5)                Tubería de  retroceso

6)                Manguito de reglaje

7)                Mando de  carga

8)                Válvula de  descarga

9)                Retorno de  combustible

10)                      Placa de  reglaje del  regulador

11)                       Muelle del  regulador

12)                      Muelle del  regulador

13)                      Eje excéntrico

14)                      Palanca de  mando

15)                      Muelle del  regulador

16)                      Masas  centrifugas

17)                      Tornillo  empujador

18)                      Árbol de llevas

19)                      Leva empujador

20)                      Conjunto de  avance.

21)                      Conjunto de  avance.

22)                      Conjunto de  avance.

Componentes  de  la  bomba lineal.

Fig.3 Vista  lateral

 De  la  posición  que  tenga  el   pistón dentro  del  cuerpo  de  bomba ,depende  la  cantidad  de  gasoil   que  se  envia  al  cilindro,que   sera  mayor  o menor  según la  rampa sesgada  se  presente  antes  o  después frente  a  la  lumbrera  de  admisión.

Fig.4 Elementos  de  bomba  lineal.

Partes

1)    Camisa

2)    Embolo de  presión

3)    Lumbrera de   retorno

4)    Helicoidal

5)    Cremallera

6)    Ranura  vertical

7)    Casquillo

8)    Lumbrera de  descarga

9)    Ranura  circular

C) Carrera de  embolo

Este  movimiento  de  giro  en el  embolo  se  realiza  por  medio  de  la   cremallera  que  engrana  con los  sectores  dentados de cada  uno  de  los elementos  de  la  bomba, de  forma  que  cualquier desplazamiento en  la misma  hace  que  todos  los  émbolos giren  simultáneamente    para  que la  entrega  y  el  caudal  de   combustible sean  idénticos  en  cada  uno   de los  cilindros  del  motor .El  control  de  la  varilla de  regulación   se  efectúa atravez  del pedal acelerador , el  cual   con  su  desplazamiento,determina   la  mayor  o menor cantidad de   combustible  a  inyectar para  obtener  la  potencia  deseada.

Antiguamente  para  parar  el motor   se   empleaba  un tirador   que actuaba  sobre  la  cremallera. Actualemente  se consigue  automáticamente   mediante  una válvula  cónica accionada  por un rele  que lleva  la  bomba  conectada   a la  llave  de  contacto  cortando  el  paso  de   diésel  a  los  inyectores.

Inyectores

Fig.5 Inyector  diésel

Su  función  es   introducir  el  carburante   a   gran presión  en  el interior  de  las  cámaras de   combustión  del  motor .Están  unidos  atraves  de  un tubo  metálicos  a  los  portainyectores ,que  mediante  a   unas  bridas  van  unidos   a  la  culata .Hay  tantos  inyectores  como  numero de  cilindros  tenga  de  el motor.

.La  parte  que  asoma  al  cilindro termina  en uno   o  varios  orificios  calibrados ,  que  son cerrados  por  una válvula  cónica   por  la accion  de  un resorte.El  diésel  que  ingresa  al inyector  enviado  a  presión   por la  bomba ,llega  a  la  punta  del  inyector  venciendo  la  resistencia  de la  válvula, a  la  que  abre , y  penetra  en el  cilindro.

Cuando  cesa  la presión en la tubería  de  llegada , la válvula  cónica  cierra  la  comunicación  al  cilindro.

Para  conocimiento  del   lector   existen  dos  tipos  de  inyectores:

1. -De espiga  o  tetón
2. -De  orificio.

El  inyector  de  espiga,tiene  la  válvula  terminando en forma de  espiga que  sale  y  entra  en el  orificio de  paso del   gasoil  al  cilindro siendo  difícil  que se  tapone.El  cierre se  efectua por  la  parte  cónica que  lleva  por encima  de la  espiga  o  tetón.

Es empleado particularmente  en motores  de  combustión  separada

o  cámara  auxiliar  y  en general en todos los  que  el  aire  comprimido tiene  gran turbulencia.

La  presión de  inyección   oscila  entre  60 y  125   Atmósferas.
-Tetón  cilíndrico
-Tetón cónico

El  inyector  de  orificio  ,tiene  varios  orificios  de  salida.Las  valvulas  cierran las  salidas  sin  introducirse  en  dichos  orificios  estando  mas  expuestos a  taponarse  por  la  carbonilla.Sin  embargo  tienen  la  ventaja de  que  permite  la  orientación   y  reparto del gasoil,asegurando  una  completa  combustión  aunque  no haya gran  turbulencia  de  aire,de  ahí  que  sean muy  utilizados  en inyección  directa.

Fig.6 Inyector  abierto.

La  presión  de  inyección es superior  a  los de  espiga alcanzando  valores  entre  150  y  300 kg/cm2.

-Con  orificio  central

-Con  orificio  capilar.

Cualquiera de  los  inyectores consta de  dos partes:el  portainyector  y  el  inyector  propiamente dicho.

El  porta  inyector  sirve  de  soporte  del  inyector ,el  cual va  roscado  en  su  interior.El  gasoil  penetra  en  un  tubo  por el  que  desciende  hasta  la  cámara  que  hay  alrededor  de  la válvula del  inyector.

El  inyector  es la  pieza  mas  delicada  y  la  principal debiendo  vigilarse  con  frecuencia ,manteniendola  limpia  y  debidamente  calibrada.

Para  finalizar     como  mencione   en la   introducción  de  este  tema  ,  que la alimentación  de  los  motores  diésel se  realiza   introduciendo  aire  y   combustible.El  aire  que  ingresa  a  los  cilindros debe  estar  perfectamente  filtrado para  no dañar las  camisas   ni  obstruir  los  inyectores.Para  realizar  el  filtrado  de  aire  se  coloca  a  la  entrada   de  la  tubería  de  admisión  un  filtro.El mantenimiento  de  estos  es  mas  frecuente   que  en los motores de  gasolina,debido   a  que  un motor a  gasoil  consume  mayor  cantidad de  aire(alrededor  de  1  litro de  combustible  por  13000 litros de  aire),al  tener  que  filtrar  mayor  cantidad de  aire   sus  dimensiones  también  son mayores.

Ventajas   y  desventajas  de las  bombas  lineales.

Ventajas

1)      Habilidad  para  producir   fluidos  altamente  viscosos  y  con  alto  contenidos  de arenas.

2)      Tolerar  altos  contenidos  de  gases libres.

3)      Ausencia  de  .válvulas evitando  el  bloqueo  o  desgaste de  partes  móviles.

4)      Bajos  costos  de  inversión inicial.

5)      Bajos  costos  de  energía.

6)      Bajo  mantenimiento.

7)      Simple  instalación  y  operación

8)      Equipos  en  superficie  pequeños.

9)      Baja  emisión  de  ruidos

Desventajas

1)      Operación  con bajas  capacidad  volumétricas.

3)      Desgaste por  contacto  entre  la  tubería de  bombeo  y  la  de  producción.

4)      Poca  experiencia  en el  diseño ,instalación  y  operación del  sistema.

5)      Resistencia  máxima  de  temperatura  entre  350'F

6)      Capacidad  de  elevación real  entre 6000 Pies.

Conclusion:

Se  localiza  a   un  extremo  del  motor  diésel  que  proporciona  una  inyección casi  directa  a  los  inyectores  y  por  los  cilindros  que se  mueven en dirección del  suministro.Estas  bombas  disponen por cada  cilindros  del motor  de  un elemento de  bombeo   que  consta de  cilindro de  bomba  y de  embolo de  bomba.El  embolo de  bomba  se  mueve  en la  dirección del  suministro por el árbol de levas  accionado  por el motor  y retrocede  empujado  por  el  muelle  del  embolo.