El documento resume los fundamentos de operación de un motor diesel. Explica que Rudolf Diesel inventó este motor en 1892 y que funciona mediante la ignición del combustible al ser inyectado en una cámara de combustión caliente sin necesidad de chispa. Describe los 4 tiempos de un motor diesel: admisión, compresión, combustión y escape, y explica brevemente los principales sistemas de un motor diesel como el de aire, combustible, refrigeración y lubricación.

1. Fundamentos de operación
de motor a diesel.
Ing. WALTER
CONTRERAS IBAGÓN
Fuente: entrenamiento para Mantenimiento de Motores Cummins

2. El origen del motor diesel guarda relación
con el señor Rudolf Diesel, quien
en el año 1892, inventó y luego patentó este motor. Su primera
aparición fue en la Feria Internacional de París en 1900,
y fue presentado
como el primer motor para biocombustibles;
fue diseñado para la combustión
de aceite de palma con un 100% de pureza.

3. Teoría Básica en Motores de
Combustión Interna
Un motor
Térmico es
una maquina
que
convierte la
energía
térmica , en
energía
mecánica.
Es un tipo de
maquina que
obtiene energía
mecánica
directamente
de la energía
química
producida por
un combustible
que arde dentro
de una cámara
de combustión,
la parte
principal de un
motor.
Los motores de combustión interna
según su funcionamiento pueden ser:
• Rotativos
• Alternativos
• Reacción
Motores de
Combustión Interna

4. Tipos de Motores
Motor Otto: Es el mas empleado en la actualidad y realiza la
transformación de energía calorífica en mecánica fácilmente
utilizable en cuatro fases.
Motor Diesel: En teoría, el ciclo Diesel difiere del ciclo Otto en que la
combustión tiene lugar a volumen constante en lugar de producirse
a presión constante.
Motor Wanquel: Este utiliza un rotor triangular lobular dentro de una
cámara ovalada, en lugar de un pistón y un cilindro
Motor de 4 tiempos
Motor Wanquel
Motor Radial

5. Diagramas de motores de combustión interna
Ciclo ideal de Otto
Ciclo ideal del Diesel

6. Motor Wanquel

7. Es necesario conocer la terminología
universalmente usada hoy para indicar
algunas dimensiones y valores
fundamentales:
Punto muerto superior (P.M.S.)
Punto Muerto Inferior (P.M.I.)
Diámetro (en ingles Bore)
Carrera (en ingles Stroke)
Volumen Total del cilindro (V1)
Volumen de la cámara de combustión (V2)
Volumen desalojado por el pistón o cilindrada
(V1-V2)
Relación Volumétrica de compresión l =
V1/V2
P.M.I.
P.M.S.
Carrera
V1
V2
D

8. Principio de funcionamiento
de un Motor Diesel
Un motor diesel funciona mediante la ignición del combustible al
ser inyectado en una cámara de combustión que contiene aire a una
temperatura superior a la temperatura de autocombustión, se
produce la combustión sin necesidad de chispa.
La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la
presión que se produce en el segundo tiempo motor, la compresión.
El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de
compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con
el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se
quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas
contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia
abajo.
La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar,
transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de
rotación.

9. Tiempos de un
motor a Diesel

10. Admisión
Primer Tiempo: Admisión
En este primer tiempo
el pistón efectúa su primera
carrera desde el P.M.S. al
P.M.I., aspirando aire de la
atmósfera debidamente
purificado a través del filtro

11. Del Múltiple de admisión
Al Múltiple de
Admisión ó
al Post-enfriador
Escape
Del Filtro
de aire
El Sistema de Admisión
Una
combustión
completa
depende de
la cantidad
de oxigeno
Eficiencia Volumétrica

12. Válvulas de
Admisión
Válvulas de
Escape

13. Compresión
Segundo Tiempo:
Compresión
En este segundo
tiempo y con las dos
válvulas completamente
cerradas el pistón
comprime el aire a gran
presión, quedando solo
aire alojado en la cámara
de combustión.

14. Sellado de la combustión
Pelicula
lubricante
Anillos
Proceso del Sistema de Compresión

15. Tiempo de compresión / inyección

16. Presión x Área =
Fuerza
Presión
Área
Fuerza
Tercer Tiempo: Trabajo,
explosión o combustión
Al final de la compresión
con el pistón en el PMS se
inyecta el combustible en el
interior del cilindro, en una
cantidad que es regulada
por la bomba de inyección.
Explosión

17. Fuerza
Calor Generado por la compresión
Reacción Química
Acción
Mecánica
Termodinámica
Calor - Combustión

18. Escape
Cuarto Tiempo: Escape
Durante este cuarto
tiempo se abre
instantáneamente la válvula
de escape, el pistón durante
su recorrido ascendente,
expulsa a la atmosfera los
gases remanentes

19. Traslape Valvular
La carrera de escape comienza
poco antes de qué el pistón llegue
al PMI, en ese instante las válvulas
de escape abren, esto para asegurar
qué los gases de la combustión
serán expulsados por completo y
eficazmente.

20. Principio de funcionamiento de un
Motor Diesel

21. Principales Sistemas
de un motor a Diesel.

22. Sistemas de un motor
Un motor diesel tiene cuatro sistemas que
son necesarios para sostener el movimiento
rotatorio y la vida útil del motor estos son:
• Sistema de Aire
• Sistema de Combustible
• Sistema de Refrigeración
• Sistema de Lubricación

23. Sistemas de Aire
Las funciones son
suministrar el oxígeno a los
cilindros para que el
combustible pueda quemarse
y sacar los gases gastados
dejados por la combustión.
El aire seco es compuesto
de nitrógeno
aproximadamente del 78% y
de oxígeno del 21 % sobre el
volumen. El nitrógeno es un
elemento inactivo y no sirve
ningún propósito útil pero
este hace calentar la
compresión con el oxígeno.
El sistema de aire tiene un
filtro por lo general se
localiza donde el aire entra en
la tubería y debe ser revisado
de vez en cuando para
mantener la restricción a un
mínimo, quitar el polvo y
otras partículas .
Filtro de aire:
Retiene impurezas
del aire de admisión

24. Sistemas de Aire: Componentes
Objetivos de un
turbocompresor son
(1)Llenar de más aire el cilindro
entonces más combustible
puede ser quemado así aumenta
la potencia
(2) para compensar la presión
de aire en altitudes mayores así
el motor no pierde energía. El
turbocompresor aumenta
considerablemente la eficiencia
volumétrica.
Turbocargador:
Aprovecha la
energía de los
gases de
escape

25. Sistemas de Combustible
1.- Suministro de combustible limpio al resto del sistema donde
será regulado.
2.- Medición de la cantidad de combustible exacta que será
inyectado en toda las condiciones de velocidad y carga
3.- La sincronización de la inyección de combustible para que el
combustible sea quemado en el período óptimo del ciclo.
4.- Inyectar, atomizar, y distribuir el combustible en la cámara de
combustión

26. Sistemas de Inyección en motores Diesel y
su regulación
Componentes mecánicos principales de un Sistema de Inyección:
- Filtro de combustible.
- Bomba de alimentación de combustible.
- Bomba de inyección.
- Inyector.
- Porta-inyector.
- Regulador.

27. Sistemas de Combustible:
Componentes
En el sistema de
combustible en la mayor
parte de sistemas de
gasoil, el combustible es
suministrado por una
bomba de tipo engranaje
de desplazamiento
positiva.
El periodo del
tiempo de inyección
esta determinado por la
configuración de la
excéntrica del lóbulo
de inyección en el
árbol de levas.

28. Sistemas de Combustible
Algunos motores usan el sistema de bomba múltiple. En este
sistema, combustible es suministrado a un alojamiento que
incorpora un grupo de bombas de presión altas. En este sistema,
el inyector no es manejado por el árbol de levas de motor. Las
funciones de medir, sincronizar, y controlar son realizadas dentro
del alojamiento de la bomba

29. Diagrama de flujo Cummins PT
Inyectores
Inyector: Atomiza el
combustible que entra
a la cámara de
combustión.

30. Sistemas de Combustible
1/3 de la energía caloríficas del combustible es
aprovechada para hacer el trabajo sobre los pistones. El resto
del calor que es generado sale al sistema de escape o
transferido a un líquido o el medio de aire y luego a la
atmósfera.

31. Sistemas de Refrigeración
Absorber el exceso de
calor del motor y
disiparlo a la atmósfera
es el trabajo del sistema
de refrigeración.
El quitar del calor impide
1.- La interrupción de la película de
aceite lubricante que separa partes
que rozan
2.-Que se debilite el metal por el
calor

32. La mayoría de los motores
utiliza líquido de enfriamiento y
tiene el molde de pasos de
refrigerante en el bloque, cabezas, y
algunas veces colectores de escapes.
Sistemas de Refrigeración
Los pistones transfieren un poco
del calor de combustión a paredes
de cilindro y un poco de ello al
aceite lubricante. El refrigerante
que se circula en las chaquetas de
agua absorbe la mayor parte de este
calor y lo lleva de distancia al
radiador donde este es transferido a
la atmósfera.

33. Ventilador de
enfriamiento:
Aumenta flujo y
velocidad del aire
que pasa a través
del radiador
Radiador: Dispersa el
calor del refrigerante
Sistemas de Refrigeración

34. Sistemas de Refrigeración
La mayoría de los
motores diesel usan un
enfriador de aceite especial
para reducir la temperatura
del aceite lubricante. El
enfriador del aceite es un
transformador de calor de
tipo de tubo- y- cáscara con
el refrigerante que pasa a
través de los tubos y recoger
el calor del aceite que pasa
por la cáscara.

35. Sistemas de Refrigeración
El refrigerante circula
todas partes del sistema
por la bomba de agua que
trabaja por la fuerza
centrífuga. La bomba
consigue su poder del
cigüeñal de motor y puede
ser engranaje conducido
por una banda.
La pureza del
refrigerante es un factor
muy importante para el
enfriamiento eficiente del
motor, El agua es el
principal componente del
refrigerante y usualmente
lleva a la formación de
escalas e impurezas

36. Sistemas de Lubricación
El aceite lubricante
es bombeado a través
de pasajes internos
en el bloque por la
bomba de aceite de
engranaje. El trabajo que debe
realizar el aceite es permitir
el deslizamiento entre
superficies de metal, para
ello debe poseer
propiedades para soportar
temperaturas extremas y
cargas sin fracturarse.
El sistema desempeña
básicamente
cuatro funciones:
Lubricar, Sellar,
Limpiar, Enfriar
partes en
movimiento.

37. La película de
aceite entre los aros
del pistón y la pared
del cilindro debe ser
lo suficiente delgada
y mantener la
viscosidad para
proveer el sellado,
así el pistón se
desplaza con mínimo
de fricción del fluido
Sistemas de Lubricación
Para cumplir la
función de limpieza el
aceite debe ser capaz
de mantener las
partículas sólidas en
suspensión, y así el
filtro de aceite pueda
retenerlas por más
tiempo

38. Aunque los sistemas están separados se afectan unos con otros
cuando realizan sus funciones. Considere por ejemplo, una fuga
en el sistema de admisión de aire, suficientes partículas de sucio
pueden entrar al cilindro eventualmente y hacer pequeñas rayas
en la pared del cilindro. Así se rompe el sellado de la combustión
y vapores de agua se mezclan con el aceite formando ácidos
corrosivos, además que afecta la perdida de presión en el cilindro
incrementando el consumo de combustible. Como una
consecuencia adicional, los gases de escape más caliente
sobrecargan el sistema de enfriamiento.

39. Principales componentes
de un motor a Diesel.
Para facilitar la comprensión de este tema hemos
distribuido los principales componentes de motor en 5
grupos diferentes.
1) Grupo del Block.
2) Grupo de la Cabeza de Cilindros.
3) Grupo de las Cubiertas
4) Grupo del Carter.
5) Grupo de los Accesorios.
Fundamentos de Operación del
Motor a Diesel.

40. 1) Grupo del Block.
Monoblock del motor
Camisas de cilindros
Pistones y anillos
Bielas de pistón
Cigüeñal
Árbol de levas
Seguidores de levas
Fundamentos de Operación del
Motor a Diesel.
2) Grupo de la Cabeza de Cilindros.
Cabeza de cilindros
Válvulas
Los inyectores
Ensamble de la carcaza
de balancines.
Cubierta de la carcaza
de balancines.
Multiples de admisión y
escape
Pares de cada Grupo.

41. 3) Grupo de las cubiertas
Cubierta frontal de engranes.
Amortiguador de vibraciones.
Carcasa del volante
Cubierta trasera
Volante
Fundamentos de Operación del
Motor a Diesel.
4) Grupo del Carter.
Carter
Ensamble de la tubería
de succión
Empaques
5) Grupo de los accesorios.
Bomba. De Agua.
Ventilador.
Bomba de Aceite
Ensamble del filtro enfriador de aceite
Compresor de Aire
Bomba se Combustible
Frenos de Motor
Turbocargador

42. Partes y piezas
Fundamentales
Cigüeñal Amortiguador de
vibraciones o Dámper:
Absorbe vibraciones
torsionales del cigüeñal.

43. Tipos de accionamiento de
válvulas
(1)Regulación por varilla de empuje, (2)Regulación por ciclo oscilante,
(3)Regulación por balancín, (4) regulación por empujadores planos
Válvula
Árbol de Levas

44. Bandas: Medio de
transmisión de
movimientos por
poleas
Soporte del motor:
Soporta y absorbe
vibraciones del motor

45. Muchas Gracias