UNIDAD 5

ELEMENTOS MOTRICES

En los grandes motores Diesel lentos de uso naval, el bloque está separado de los cilindros,

para facilitar el trabajo, a causa de las considerables dimensiones de las partes, y el

bloque se vincula a las camisas cilindros con tirantes y tornillos.

En el caso de los motores refrigerados con aire, los cilindros están normalmente separados

entre ellos, para que se refrigeren.

Bloque y cilindros de un motor refrigerado con aire

BLOQUE Y CILINDROS

El bloque soporta, mediante los cojinetes, el cigüeñal y sirve para unir los varios grupos

mecánicos además de encerrar y proteger en su interior los órganos rotantes y el aceite

lubrificante.

El bloque está provisto de enganches para fijar el motor a las estructuras de sujeción

(suspensión moto-propulsor), por lo tanto debe soportar, además de los esfuerzos internos

de las bielas, cigüeñal y pistones, también la fuerza aplicada a los soportes y estructura.

Las fuerzas que debe soportar el bloque, que es el órgano más importante en dimensiones

y masa, son numerosas y es muy complejo calcular el esfuerzo del material en los distintos

puntos, teniendo en cuenta simultáneamente todas estas fuerzas.

Por otra parte, y sobre todo en un monobloque, es muy importante garantizar la máxima

rigidez en cada situación de carga, para que funcionen correctamente las bielas y el

cigüeñal y no se verifiquen deformaciones superiores a las admitidas.

Los cálculos más complejos y recientemente utilizados (cálculo de los elementos finitos)

permiten construir un óptimo monobloque, reduciendo el peso del conjunto, pero

garantizando la adecuada rigidez durante el funcionamiento (bloque con paredes finas).

Además se pueden realizar, en el laboratorio, verificaciones estructurales muy complejas

en las que se estudia el nivel de deformación del monobloque bajo la acción de las

diferentes cargas aplicadas. Un punto crítico son los tornillos de fijación de los sombreretes

para los cojinetes del cigüeñal.

Durante el funcionamiento, las fuerzas aplicadas a los cilindros y cojinetes de bancada

varían su valor y dirección. Esto hace que la tensión en los tornillos sea mayor y que se

monten tornillos más resistentes.

Algunos constructores han sustituido los tradicionales sombreretes de bancada por soportes

circulares de gran diámetro introducidos apropiadamente en alojamientos anulares en

el bloque (bloque en túnel). En este caso los soportes, divididos por la mitad, primero

se montan en el cigüeñal; luego el conjunto es introducido en el túnel del bloque.

El mono bloque se puede construir de distintas maneras:

Con las camisas cilindros que formen parte integral de la fusión (camisas integradas).

Con las camisas cilindros insertadas (en seco o en húmedo).

Con una solución intermedia, con camisas cilindro integradas pero con monobloque

abierto en la parte superior

La hélice

 Son las que se encargan de producir la corriente de aire fría o caliente, girando a

altas o bajas velocidades. Estas se encuentran fabricadas principalmente de materiales como

aluminio o pasta que son perfectos, ya que son capaces de soportar las diferentes presiones del aire, y no romperse

Bobina

La bobina por su forma en espiras de alambre enrollados almacena energía en forma

de campo magnético. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo

magnético generado por la mencionada corriente. Al estar la bobina hecha de espiras de cable,

el campo magnético circula por el centro de la bobina y cierra su camino por su parte exterior.

Una característica interesante de las bobinas es que se oponen a los cambios bruscos de la

corriente que circula por ellas.

Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por ellas (ejemplo: ser

conectada y desconectada a una fuente de poder), esta tratará de mantener su condición.

Motor eléctrico

 Es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía

mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Este es el que contiene todos los

elementos que hacen funcionar al ventilador

Otras partes son:

Cojinetes

Encargados de sostener el eje. Estos no se encuentran en los ventiladores de techo,

de mesa de piso y de pared.

 

UNIDAD 4

ELEMENTOS FIJOS Y MÓVILES DEL MOTOR

 Elementos fijos por orden de importancia Son los que componen el armazón y la estructura externa del motor y cuya misión es alojar, sujetar y tapar los elementos del conjunto. Estos son: el bloque de cilindros, culata, cárter y tapa de balancines. Bloque de cilindros Es el elemento principal del motor. En él se pueden distinguir dos partes: los cilindros y la bancada o cárter superior. Los cilindros Son unas oquedades cilíndricas donde se desplazará el pistón realizando un movimiento lineal alternativo entre sus dos posiciones extremas ( P.M.S. punto muerto superior y P.M.I. punto muerto inferior).Los cilindros pueden formar parte del mismo bloque o ser independiente de éstos. Además el bloque está diseñado para: Acoplar la bomba de refrigeración. Los conductos necesarios para la circulación de la refrigeración y engrase. Los apoyos del cigüeñal y el árbol de levas. Los acoplamientos del distribuidor de encendido, filtro de aceite y bomba de gasolina. La bancada o cárter superior

  
ELEMENTOS MÓVILES

 Son los encargados de transformar la energía química del carburante en energía mecánica. Estos elementos son : El pistón. Las bielas. El cigüeñal. Pistón Es el elemento móvil que se desplaza en el interior del cilindro. Recibe directamente la fuerza de expansión de los gases durante la combustión, que le obliga a desplazarse con un movimiento lineal alternativo entre sus dos posiciones extremas (PMS  PMI).Misiones del pistón o Transmitir a la biela la fuerza producida en el interior del cilindro durante la expansión de los gases. o Evitar fugas de gases así como el paso de aceite a la cámara de combustión .o Conducir parte del calor producido en la combustión y transmitirlo a las paredes del cilindro para evacuarlo al sistema de refrigeración. Descripción del pistón Tiene forma de vaso invertido y se pueden distinguir dos partes: cabeza y falda. La cabeza lleva unas ranuras o gargantas donde se alojarán los segmentos. El pistón tiene un diámetro ligeramente inferior al del cilindro. La cabeza puede ser plana o con formas especiales para conseguir en parte la turbulencia de aire, como o curre en los motores diesel. La falda lleva un taladro pasante , cuya longitud corresponde al diámetro del pistón. En este taladro se introduce el bulón , que servirá para acoplar el pistón y la biela

UNIDAD 3

MOTORES

Un motor es la parte de una máquina capaz de transformar algún tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento.

Existen diversos tipos, siendo de los más comunes los siguientes:

• Motores térmicos, cuando el trabajo se obtiene a partir de energía calórica.
• Motores de combustión interna, son motores térmicos en los cuales se produce una combustión del fluido del motor, transformando su energía química en energía térmica, a partir de la cual se obtiene energía mecánica. El fluido motor antes de iniciar la combustión es una mezcla de un comburente (como el aire) y un combustible, como los derivados del petróleo y gasolina, los del gas natural o los biocombustibles.
• Motores de combustión externa, son motores térmicos en los cuales se produce una combustión en un fluido distinto al fluido motor. El fluido motor alcanza un estado térmico de mayor fuerza posible de llevar es mediante la transmisión de energía a través de una pared.
• Motores eléctricos, cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente eléctrica.

En los aerogeneradores, las centrales hidroeléctricas o los reactores nucleares también se transforma algún tipo de energía en otro. Sin embargo, la palabra motor se reserva para los casos en los cuales el resultado inmediato es energía mecánica.

Los motores eléctricos utilizan la inducción electromagnética que produce la electricidad para producir movimiento, según sea la constitución del motor: núcleo con cable arrollado, sin cable arrollado, monofásico, trifásico, con imanes permanentes o sin ellos; la potencia depende del calibre del alambre, las vueltas del alambre y la tensión eléctrica aplicada.

Características generales

• Rendimiento: es el cociente entre la potencia útil que generan y la potencia absorbida. Habitualmente se representa con la letra griega η.
• Velocidad de poco giro o velocidad nominal: es la velocidad angular del cigüeñal, es decir, el número de rotaciones por minuto (rpm o RPM) a las que gira. Se representa por la letra n.
• Potencia: es el trabajo que el motor es capaz de realizar en la unidad de tiempo a una determinada velocidad de giro. Se mide normalmente en caballos de vapor (CV), siendo 1 CV igual a 736 vatios.
• Par motor: es el momento de rotación que actúa sobre el eje del motor y determina su giro. Se mide en kg*m (kilogramos por metro) o lo que es lo mismo néwtones-metro (Nm), siendo 1 kgm igual a 9,81 Nm (9,81 kg*f*m). Hay varios tipos de pares, véanse por ejemplo el par de arranque, el par de aceleración y el par nominal.

UNIDAD 2

LUBRICANTES

Un lubricante es una sustancia que, colocada entre dos piezas móviles, no se degrada, y forma así mismo una película que impide su contacto, permitiendo su movimiento incluso a elevadas temperaturas y presiones.

Una segunda definición es que el lubricante es una sustancia (gaseosa, líquida o sólida) que reemplaza una fricción entre dos piezas en movimiento relativo por la fricción interna de sus moléculas, que es mucho menor.

En el caso de lubricantes gaseosos, se puede considerar una corriente de aire a presión que separe dos piezas en movimiento, en el caso de los líquidos, los más conocidos son los aceites lubricantes que se emplean, por ejemplo, en los motores. Los lubricantes sólidos son, por ejemplo, el de sulfuro de molibdeno (MoS₂)

Tipos

Existen distintas sustancias lubricantes dependiendo de su composición y presentación:

LÍQUIDOS

De base (origen) mineral o vegetal. Son necesarios para la lubricación hidrodinámica y son usados comúnmente en la industria, motores y como lubricantes de perforación.

SEMISÓLIDOS

Son las denominadas "Grasas". Su composición puede ser mineral, vegetal o animal y frecuentemente son combinadas con lubricantes sólidos como el Grafito, Molibdeno o Litio.

SOLIDOS

Es un tipo de material que ofrece mínima resistencia molecular interna por lo que por su composición ofrece optimas condiciones de lubricación sin necesidad de un aporte lubricante líquido o semisólido. El más común es el Grafito aunque la industria está avanzando en investigación en materiales de origen metálico.

Lubricante mineral

Es el más usado y barato de las bases parafinitas. Se obtiene tras la destilación del barril de crudo después del gasóleo y antes que el alquitrán, comportando un 50% del total del barril, este hecho así como su precio hacen que sea el más utilizado.
Existen dos tipos de lubricantes minerales clasificados por la industria, grupo 1 y grupo 2 atendiendo a razones de calidad y pureza predominando el grupo 1. Es una base de bajo índice de viscosidad natural (SAE 15) por lo que necesita de gran cantidad de aditiva para ofrecer unas buenas condiciones de lubricación. El origen del lubricante mineral por lo tanto es orgánico, puesto que proviene del petróleo.
Los lubricantes minerales obtenidos por destilación del petróleo son fuertemente aditiva dos para poder:
1. Soportar diversas condiciones de trabajo
2. Lubricar a altas temperaturas
3. Permanecer estable en un amplio rango de temperatura
4. Tener la capacidad de mezclarse adecuadamente con el refrigerante (visibilidad)
5. Tener un índice de viscosidad alto.
6. Tener higroscopicidad definida como la capacidad de retener humedad.

Lubricante sintético

Es una base artificial y por lo tanto del orden de 3 a 5 veces mas costosa de producir que la base mineral. Se fabrica en laboratorio y puede o no provenir del petróleo. Poseen unas excelentes propiedades de estabilidad térmica y resistencia a la oxidación,así como un elevado índice de viscosidad natural (SAE 30). Poseen un coeficiente de tracción muy bajo, con lo cual se obtiene una buena reducción en el consumo de energía.

Existen varios tipos de lubricantes sintéticos:

1.- HIDROCRACK o grupo 3
2.- PAO o grupo 4
3.- PIB o grupo 5
4.- ESTER

1.- Hidrocrack. Es una base sintética de procedencia orgánica que se obtiene de la hidrogenación de la base mineral mediante el proceso de hidrocracking. Es el lubricante sintético mas utilizado por las compañías petroleras debido a su bajo costo en referencia a otras bases sintéticas y a su excedente de base mineral procedente de la destilación del crudo para la obtención de combustibles fósiles.

2.- PAO. Es una base sintética de procedencia orgánica pero mas elaborada que el hidrocrack, que añade un compuesto químico a nivel molecular denominado Poli-Alfa olefinas que le confieren una elevada resistencia a la temperatura y muy poca volatilidad (evaporación).

3.- PIB. Es una base sintética creada para la eliminación de humo en el lubricante por mezcla en motores de 2 tiempos. Se denomina Poli-isobutileno.

4.- ESTER. Es una base sintética que no deriva del petróleo sino de la reacción de un acido graso con un alcohol. Es la base sintética mas costosa de elaborar porque en su fabricación por "corte" natural se rechazan 2 de cada 5 producciones. Se usa principalmente en aeronáutica donde sus propiedades de resistencia a la temperatura extrema que comprenden desde -68ºC a +325ºC y la polaridad que permite al lubricante adherirse a las partes metálicas debido a que en su generación adquiere carga electromagnética, hacen de esta base la reina de las bases en cuanto a lubricantes líquidos. El éste es comúnmente empleado en lubricantes de automoción en competición.

 COMBUSTIBLES

Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor poco a poco. Supone la liberación de una energía de su forma potencial (energía de enlace) a una forma utilizable sea directamente (energía térmica) o energía mecánica (motores térmicos) dejando como residuo calor (energía térmica), dióxido de carbono y algún otro compuesto químico. En general se trata de sustancias susceptibles de quemarse, pero hay excepciones que se explican a continuación.

TIPOS DE COMBUSTIBLES

• Entre los combustibles sólidos se incluyen el carbón, la madera y la turba. El carbón se quema en calderas para calentar agua que puede vaporizarse para mover máquinas a vapor o directamente para producir calor utilizable en usos térmicos (calefacción). La turba y la madera se utilizan principalmente para la calefacción doméstica e industrial, aunque la turba se ha utilizado para la generación de energía y las locomotoras que utilizaban madera como combustible eran comunes en el pasado
•  Entre los combustibles fluidos, se encuentran los líquidos como el gasóleo, el queroseno o la gasolina (o nafta) y los gaseosos, como el gas natural o los gases licuados de petróleo (GLP), representados por el propano y el butano. Las gasolinas, gasóleos y hasta los gases, se utilizan para motores de combustión interna. El combustible se utiliza en autos lo que contamina grandes ciudades y también el medio ambiente 

TABLA DE PODERES CALORÍFICOS DE SUSTANCIAS COMBUSTIBLES

Combustible	MJ/kg	kcal/kg
Gas natural	53,6	12 800
Acetileno	48,55	11 600
Propano Gasolina Butano	46,0	11 000
Gasoil	42,7	10 200
Fueloil	40,2	9 600
Antracita	34,7	8 300
Coque	32,6	7 800
Gas de alumbrado	29,3	7 000
Alcohol de 95º	28,2	6 740
Lignito	20,0	4 800
Turba	19,7	4 700
Hulla	16,7	4 000