I. INTRODUCCIÓN Termo control o refrigeración significa no solo contar con una temperatura optima en todas las situaciones de funcionamiento, sino también calentar y enfriar el habitáculo del vehículo. Un sistema moderno de termo control se compone, por tanto, de los recambios necesarios para la refrigeración del motor y para el aire acondicionado. Los componentes de estos dos sistemas, que ejercen entre si una influencia mutua, forman a menudo una sola unidad. En este manual le presentaremos los modernos sistemas de refrigeración y los conocimientos técnicos que los sustentan. Dentro de este contexto trataremos también su funcionamiento, causas de averías, peculiaridades y posibilidades de diagnosis. Todo el calor generado por el motor y por los sistemas que dependen de él debe disiparse. Hoy en día, la temperatura de servicio ser vicio de un motor admite un grado muy pequeño tolerancia toler ancia para controlar correctamente la temperatura ambiente y la de servicio (en el motor y en el habitáculo). Si la temperatura de servicio aumenta, los valores de emisión de los gases de escape pueden verse afectados. Ello puede provocar un fallo en la unidad de control del motor. Además, en determinados tipos de motor como los de inyección directa, diésel y de gasolina que generan poco calor, será necesario contar con un sistema de refrigeraci ón que en verano proporcione frio a los ocupantes del vehículo y que en invierno proporcione calor. Todos estos factores deben tenerse en cuenta a la hora de desarrollar un sistema de termo control. Aquí entra en juego, además, la necesidad de disponer de una mayor potencia y de una mayor eficacia en un espacio de montaje muy reducido
II.OBJETIVO Conocer las partes que forman el sistema de refrigeración y de alimentación de un Motor, con énfasis en la búsqueda de fallas. Bomba, Termostato, Radiador, Ventilador, líquido refrigerante.
MATERIALES Y METODOS MATERIALES
Cuaderno de apuntes.
Útiles de escritorio.
Cámara fotográfica.
METODO Realicemos una observación del motor con el profesor Cesar Guevara Hoyos del área de maquinaria agrícola y los alumnos tomaron apuntes para realizar un informe sobre el sistema de alimentación y refrigeración de un motor.
III. MARCO TEORICO SISTEMA DE ALIMENTACIÓN Y DE REFRIGERACION DE UN MOTOR DIÉSEL Y GASOLINERO A. COMPONENTES DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN 1. CIRCUITO DE BAJA PRESIÓN Su misión es llevar el diesel desde el depósito de combustible hasta la bomba inyectora pasando antes por distintos elementos.
Sección de baja presión Los elementos que forman la parte de baja presión en las bombas rotativasson: En el circuito de alimentación de los motores diesel, el combustible es aspiradodel depósito mediante la bomba de alimentación de aletas y transportado alinterior de la bomba de inyección. Para obtener en el interior de la bomba unapresión determinada en función del régimen (nº de rpm), se necesita unaválvula reguladora de presión que permita ajustar una presión definida a undeterminado régimen.
Bomba de alimentación de aletas Está montada entorno al eje de accionamiento de la bomba de inyección. El rotor (2) de aletas (1) está centrado sobre el eje y es accionado por una chaveta del disco. El rotor de aletas está rodeado por un anillo excéntrico (3) alojado en el cuerpo. Las cuatro aletas del rotor son presionadas hacia el exterior, contra el anillo excéntrico, por efecto del movimiento de rotación y de la fuerza centrífuga resultante. El combustible llega al cuerpo de la bomba de inyección através del canal de alimentación y pasa, por una abertura en forma de riñón.
Válvula reguladora de presión Situada cerca de la bomba de alimentación de aletas. Esta válvula es de corredera, tarada por muelle, con lo que se puede variar la presión en el interior de la bomba de inyección según el caudal de combustible que se alimente. Si la presión de combustible excede undeterminado valor, el embolo de la válvula abre el taladro de retorno, de forma que el combustible pueda retornar a la entrada de la bomba de alimentación de aletas. Estrangulador de rebose Va roscado en la parte superior de la bomba de inyección. Permite el retorno de un caudal variable de combustible al deposito,a través de un pequeño orificio (diámetro 0.6 mm.). El taladro ofrece una resistencia a la salida de combustible, por lo que se mantiene la presión en elinterior de la bomba. 2. DEPÓSITO DE COMBUSTIBLE Es un recipiente de chapa o de plástico. Tiene un tubo que se comunica con el exterior para el llenado del mismo, lleva un tapón de cierre para evitar que el gasoil se derrame. Este tapón tiene una salida al exterior para facilitar la salida del aire y así no crear un vacío interno. El depósito lleva un tubo pequeño cogido por un taladro por donde sale el combustible y que se conecta en la bomba de combustible. En su interior lleva un filtro de combustible para separar los pequeños residuos o impurezas que pueda tener el líquido y también lleva un indicador de combustible que actúa dentro del depósito como si fuera la bolla de una cisterna. 3. TUBERÍAS Son rígidas, de latón o cobre, con una forma interior debidamente estudiado por el fabricante. No deben estar próximas a los tubos o conductos de escape ya que el combustible no debe calentarse demasiado, pues se formarían pequeñas bolsas de gasoil evaporado que actuarían como si la bomba o los inyectores no estuvieran desairados. Deben ir sujetas para que no vibren y así evitar que puedan agrietarse o romperse. Para proteger la bomba de las impurezas que contiene el gasoil, es necesario que el tubo que va del depósito a la bomba de alimentación esté ligeramente inclinado hacia el depósito. Hay que evitar cualquier inclinación hacia la bomba.
BOMBA DE ALIMENTACIÓN 1. Bomba inyectora 2. Bomba de combustible 3. Eje de levas 4. Leva excéntrica 5. Entrada del combustible 6. Salida del combustible 7. Bomba de cebado 8. Tuerca de cebado
Las bombas de alimentación empleadas en los motores diesel son de accionamiento mecánico o eléctrico. Su única misión es la de mantener el combustible a la presión establecida sobre la bomba inyectora. La bomba de alimentación es una bomba mecánica de émbolo fijada generalmente a la bomba de inyección. Esta bomba de alimentación es accionada por el árbol de levas de la bomba de inyección. Además la bomba puede venir equipada con un cebador o bomba manual que sirve para llenar y purgar el lado de admisión del sistema de inyección para la puesta en servicio o tras efectuar operaciones de mantenimiento. 4. FILTROS El petróleo bruto contiene una gran cantidad de impurezas que no se eliminan por completo en el proceso de destilación. Dichas impurezas suelen estar constituidas principalmente por azufre, asfaltos y silicatos, que se presentan en forma de partículas muy duras y cuya densidad les permite mantenerse en el líquido durante cierto tiempo.
Por otra parte, y debido al uso y al paso del tiempo, el depósito de combustible puede almacenar polvo, arenas o partículas metálicas. He aquí la necesidad de una limpieza del combustible hasta conseguir separar todas las impurezas que lleva consigo, al menos las que sean superiores a una milésima de milímetro. Los encargados de cumplir esta misión son los filtros de combustible, que se colocan entre la bomba de alimentación y la de inyección.
CIRCUITO DE ALTA PRESIÓN
BOMBA DE INYEC CIÓN LINEAL Esta bomba está formada 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 está constituido por un cuerpo de bomba y su correspondiente émbolo, movido por una leva (tantas como cilindros), montada sobre un árbol de levas que recibe el movimiento del cigüeñal mediante engranajes de la distribución o correas dentadas.
El combustible que retorna al depósito, ha circulado por el interior de la bomba, retirando calor del sistema para mantener la temperatura a los valores adecuados. Esto es importante porque si el combustible que está dentro del conducto de alimentación de la bomba se calienta en exceso, se dilata y disminuye su densidad. Émbolo de bombeo:
Cuando la leva gira el resorte mantiene apretado el seguidor junto con el pistón copiando su perfil, de esta manera el pistón sube y baja constantemente. Cuando el pistón está en la posición mostrada se ha abierto el paso a la parte superior desde la cámara de alimentación visto en el punto anterior.
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 gasoil 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 gasoil. Al ser impulsado el pistón por la leva, comprime el gasoil y venciendo la resistencia de la válvula, lo envía al inyector.
FASES DE LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL COMBUSTIBLE A ALTA PRESIÓN. Entrada de combustible Con el émbolo (1) en posición PMI , elcombustible entra al recinto de alta presión (5), a través del canal deentrada (3) y la ranura de control (4).
Alimentación de combustible Durante la carrera de PMI hacia PMS, el émbolo cierra el canal de entrada (3), sometiendo a presión al combustible que se encuentra en el recinto de alta presión (5). Durante el movimiento giratorio del embolo la ranura de distribución (8) coincide con uno de los orificios que tiene la cabeza distribuidora (7) y que alimenta a uno de los inyectores.
Fin de alimentación La alimentación de combustible concluye en cuanto la corredera deregulación (2) abre los orificios de descarga (9).
Válvula de presión (re aspiración) Esta válvula aísla la tubería que conecta la bomba con el inyector de la propia bomba de inyección. La misión de esta válvula es descargar la tubería de inyección tras concluir la fase de alimentación de la bomba, extrayendo un volumen exactamente definido de la tubería para por una parte mantener la presión en la tubería (así la próxima inyección se realice sin retardo alguno), y por otra parte debe asegurar, igualmente, la caída brusca de la presión del combustible en los conductos para obtener el cierre inmediato del inyector, evitando así cualquier minina salida de combustible, unida al rebote de la aguja sobre su asiento.
INYECTORES Su misión es la de introducir el carburante a gran presión en el interior de las cámaras de combustión del motor. Están unidos a través de un tubo metálico a los porta −inyectores, que mediante unas bridas van unidos a la culata. Hay tantos inyectores como número de cilindros tiene el motor.La parte que asoma al cilindro termina en uno o varios orificios calibrados, que son cerrados por una válvula cónica por la acción de un resorte.
El diesel que entra en el 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.
MOTOR GASOLINERO El carburador. Es un dispositivo que hace la mezcla de aire-combustible, a fin que el motor funcione más económicamente y obtenga la mayor potencia de salida. Su función principal, es la de mezclar el aire exterior con los vapores de combustible líquido para producir una combustión apropiada. Se basa en el efecto Venturi que provoca que toda corriente de aire que pasa por una canalización, genera una depresión (succión) que se aprovecha para arrastrar el combustible proporcionado por el propio carburador. La depresión creada en el carburador dependerá de la velocidad de entrada del aire que será mayor cuanto menor sea la sección de paso de las canalizaciones
Filtro de Aire. Es un elemento que tiene por función retener las partículas en suspensión que contiene el aire que será introducido al interior de los cilindros, para evitar el rayado y desgaste de ellos.
Múltiple de Admisión. Son conductos por los que se transporta la mezcla dosificada de la base del carburador a los cilindros del motor.Tienen un efecto turbulencia a fin de rodear completamente de oxigeno a la gota de combustible.Además los ductos del múltiple de admisión transmiten una cantidad de calor a la mezcla, a fin de mejorar su combustión.
Múltiple de Escape. Es el elemento del sistema montado en la culata del motor, encargado de recibir los gases desde el interior de cilindro. Recibe también el nombre de colector de escape.
Tubo de Salida de Gases. Es un tubo encargado de conducir los gases desde el múltiple de escape a la atmosfera. Cuenta con sujeciones y placas para afirmarlo al vehículo y conectarlo entre sus secciones. Este tubo se debe instalar alejado de la carrocería y/o chasis. Debe estar en buen estado en toda su extensión, ya que de lo contrario dejara escapar gases nocivos.
El Silenciador . Elemento del sistema encargado de reducir o absorber las ondas sonoras para reducir el ruido generado por la combustión, hasta un nivel aceptable, sin perjudicar a los peatones.
B. SISTEMA DE REFRIGERACION El procedimiento generalmente empleado es el de refrigeración por agua. La culata, válvulas y cilindros están rodeados, por una envoltura hueca llena de agua (camisa de agua). El agua se enfría en el radiador y en seguidas vuelve a pasar por las camisas de los cilindros, a calentarse nuevamente para otra vez ir a enfriarse al radiador, etc.
1. PROCEDIMIENTO PARA LA CIRCULACIÓN DEL AGUA La circulación del agua puede asegurarse por dos procedimientos por termosifón o por bomba.
2. ELEMENTOS DE LA REFRIGERACIÓN. La bomba de agua. El modelo más usado es del tipo centrífugo, cuya parte móvil está compuesta por un plato con paletas; el agua llega por el tubo a la parte central de la bomba: las paletas, al girar, impulsan el agua con fuerza hacia fuera, obligándola a pasar a las camisas del bloque de cilindros. El movimiento para la bomba se envía desde el cigüeñal por la correa a la polea que acciona el ventilador, teniendo el mismo eje bomba y ventilador. Para que no haya fugas de agua por este eje, se rodea de una empaquetadura o prensa-estopas hecho de materia plástica y resbaladiza que por medio de la tuerca se oprime contra el eje, impidiendo escapes de agua.
El radiador Es el elemento en el que se produce el enfriamiento del agua calentada en el bloque, va colocado cerca del motor, generalmente en la parte delantera del tractor y protegido por una coraza y parrilla que lo disimula.
3. TIPOS DE RADIADOR El radiador tubular Es de empleo muy generalizado; el agua que llega desde las camisas de cilindros y de la culata, por el tubo superior, desciende por unos tubos largos y finos, rodeados y sujetos por aletas. El calor del agua se esparce rápido por el metal de los tubos y aletas, de donde es robado por el aire que circula entre unos y otros. Los tubos pueden ser circulares o de sección alargada y las aletas que los enlazan y enfrían son planas en radiadores de fácil refrigeración, o bien onduladas, en forma de acordeón cuando se necesita mayor superficie metálica para disipar el calor en el aire, las aletas llevan escotaduras que mejoran la ventilación.
El radiador de panal Usado antiguamente en motores caros, está constituido por una serie de pequeños tubitos, soldados por sus extremos ensanchados, entre cuyos cuerpos, que pueden ser redondos, circula el agua finamente dividida en tanto que por su interior lo hace el aire que ha de enfriarla. Los tubitos tienen de largo el espesor del radiador, pues van colocados en el sentido de la marcha del tractor, para que circule por el interior de ellos la corriente de aire de la marcha, activada por la que proporciona el ventilador. El radiador de panal resulta de construcción costosa por la gran cantidad de soldaduras que requiere.
Radiador de lámina de agua Ha venido a sustituir al anterior por las razones dichas. Está constituido por unos tubos anchos y muy chatos que suelen montarse haciendo ondulaciones soldadas entre sí o bien se separan y sostienen con finas chapas onduladas de latón para dar rigidez a los pasos hexagonales de aire, formando un falso panal.
4. EL VENTILADOR Tiene por objeto activar la corriente de aire que pasa a través del radiador durante la marcha del tractor y también produce esa corriente cuando el vehículo está parado, con el motor funcionando. Es una pequeña hélice de varias palas; se mueve, casi siempre, por medio de una correa que recibe su giro desde una polea montada en el extremo delantero del cigüeñal. El ventilador aspira la corriente de aire a través del radiador, la hace circular alrededor del motor y, para que su circulación sea fácil y quede bien canalizada, ha de tener salida al exterior; esto se consigue por las aberturas laterales del capo que cubre y encierra el motor, protegiéndole de la intemperie.
5. REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA La refrigeración está calculada para dar un buen rendimiento en tiempo caluroso, el más desfavorable, en forma que la temperatura del agua no suba de los 85ºC a 90ºC, sin legar a hervir. Pero en tiempo frío la refrigeración puede ser excesiva y, sobre todo, al poner el motor en marcha conviene que se caliente rápidamente para dar fluidez al aceite y facilitar el engrase, calentamiento que ha de conseguirse por algún medio que no sea el frotamiento brutal, sin lubricación, de las piezas metálicas en movimiento.
6. REFRIGERACIÓN A PRESIÓN En todos los tractores modernos se hace hermético el sistema de refrigeración para que el agua no comience a hervir hasta pasados los 100ºC, con lo que el rendimiento del motor mejora y se pierden menos agua y anticongelante. El tapón del radiador cierra herméticamente y está provisto de una válvula de seguridad que se abre en cuanto la presión del sistema alcanza el valor calculador, que desde luego es muy reducido (0,3 a 0,7 kg/cm2). El tapón oprime la válvula mediante el resorte tarado. Cuando hierve el agua y hace vapor a presión, éste empuja venciendo al muelle y el vapor escapa por el tubo de rebose, con lo que baja la presión a cerrase la válvula.
A). Refrigeración a presión con circuito cerrado En vez de tubo de desagüe al aire libre, y de colocar simplemente un tapón con válvula para refrigerar a presión, se combinan ambos: Cuando el agua se caliente bastante, el vapor producido por el aumento de temperatura, así como el volumen de agua dilatada, van desde el radiador al “vaso de expansión”, que es un depósito auxiliar cuya capacidad es de tres o cuatro litros, pero donde solamente hay medio. Ahí se conserva a presión. Cuando la temperatura en el radiador baja, y por tanto su presión, la presión del vaso hace regresar su agua por el mismo tubo al radiador
7. ANTICONGELANTES En tiempo frío, cuando el termómetro baja por las noches de 0ºC, es decir, que hay heladas, deben tomarse precauciones para evitar que, al congelarse el agua del sistema de refrigeración y aumentar con ello el volumen, se rajen las camisas de los cilindros, la culata, la bomba de agua o el radiador. La precaución más elemental es vaciar el agua todos los días, al terminar el trabajo, echándola de nuevo al otro día, cuando se vaya a poner el motor en marcha.
8. REFRIGERACIÓN POR AIRE. En este sistema se prescinde del circuito de agua y todos los elementos del mismo. Se hace circular por entre los cilindros y sus aletas una fuerte corriente de aire producida por un gran ventilador o turbina, movida por el propio motor. El aire es canalizado en forma que rodee y refresque bien los cilindros y la culata.
9. AVERÍAS EN LA REFRIGERACIÓN. Normalmente, la temperatura del agua del radiador es inferior a los 100°C, es decir, que no hierve. Pero son de tan graves consecuencias los "calentones", que deben observarse, de cuando en cuando, tanto la temperatura del agua del motor como el nivel de agua del radiador.
Un consumo anormal de ésta o el olor a aceite quemado a la vez que el motor humea, son síntomas alarmantes de avería. Causas de un calentamiento anormal del motor. Las causas más importantes de un calentamiento anormal del motor son las siguientes:
Poca agua en el s is tema de refri g eración. Descuido imperdonable, pues debe mirarse con frecuencia el nivel de agua en el radiador. El remedio es fácil: se añade agua, pero con la precaución de echarla muy poco a poco y teniendo el motor en marcha, para evitar que una repentina entrada de agua fría en las camisa muy calientes del bloque, produzca un enfriamiento brusco y se rajen los cilindros o la culata.
R adiador s ucio por el exterior Cuando sea preciso limpiar el radiador por haberse adherido suciedades, barro, insectos, etc., se puede lavar con una manga de riesgo, de dentro hacia afuera, a la vez que es bueno ayudarse con un cepillo, no muy duro, para desincrustar la suciedad.
La corr ea del ventilador patina. Ya se explicó cómo se efectúa el tensado, debiendo siempre existir una suavidad de atirantado que se mide apretando fuerte, con el dedo pulgar entre la polea basculante del generador y la más alejada (en este caso la del cigüeñal), o bien meter el mango adecuado de un destornillador: la correa debe ceder unos dos centímetros.
E l termos tato funciona mal Si el motor se calienta y no vemos otra causa, ha de comprobarse el estado del termostato, desmontándolo con cuidado de su alojamiento, casi siempre la salida del bloque hacia la parte alta del radiador. Pero antes de culpar al fuelle metálico, se debe examinar el estado de ésta y su varilla de mando, posiblemente agarrotada por incrustaciones, óxido o suciedad.
B omba de ag ua averiada Se nota mirando por el tapón del radiador y observando si el agua circula con el motor en marcha. Las averías se reparan en el taller.
Fug as por el cárter de la bomba Cuando la empaquetadura se afloja puede apretarse con la tuerca poco a poco, hasta que no haya pérdidas de agua; en caso de agotarse la capacidad de apriete debe reponerse la empaquetadura. El eje de la bomba suele llevar un engrasador que se lubricará frecuentemente. Actualmente las bombas usan como empaquetadura un disco de grafito oprimido por un muelle; aquí no cabe el apriete, sino reposición.
Motor recién ajus tado Con los pistones y articulaciones, rozando, apretando en los cilindros y cojinetes, se desarrolla una gran cantidad de calor. Por ello, el periodo de suavización del roce entre metales recién ajustados (tractor nuevo o recién reparado), debe cuidarse con esmerado engrase, cambio frecuente del aceite, y, sobre todo, llevando el motor siempre a marcha moderada, pidiéndole poco esfuerzo y vigilando la temperatura para evitar calentones.
CONCLUSIONES
En este Sistema de alimentación de diesel, no hay que descuidar el nivel del combustible en el depósito.
Los filtros deben estar siempre en revision para que asi no tenga fallas el motor.
Los inyectores deben estar en perfecto estado para que haya un buen funcionamiento del motor.
El sistema de refrigeracion es muy elemental para el motor, porque gracias al sitema de refrijeracion el motor no sufre daños como el incendio.
ANEXOS
