Motores térmicos

1. Motor de explosión Motor diesel Turbina de gas Motores térmicos Alternativos Rotativos Combustión Interna Combustión Externa Máquinas de vapor Turbinas de vapor Alternativos Rotativos Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

2. Motores alternativos de combustión interna Transformación de movimiento Transmisión de movimiento Con la energía química de los combustibles, transforman el movimiento lineal de un pistón en el giro de un eje Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

3. Motores alternativos de combustión interna Localizar: Pistón Bancada cilndro culata Cámara de combustión Válvula de aspiración Bujía Biela Cigüeñal … Esquema y elementos del motor. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

4. Motores alternativos de combustión interna Punto muerto superior (PMS): posición del pistón más próximo a la culata. Punto muerto inferior (PMI): posición del pistón más alejada de la culata. Diametro: es el diámetro de la circunferencia del cilindro. Carrera: es la distancia entre el PMS y el PMI. Es igual al doble del radio de giro de la manivela en el eje del cigüeñal. Volumen total del cilindro: es el espacio comprendido entre la culata y el pistón cuando se encuentra en el PMI. Volumen de la camara de combustion: está comprendido entre la culata y el pistón cuando se encuentra en el PMS. Cilindrada: es el volumen generado por el pistón en su movimiento alternativo desde el PMS hasta el PMI. Dimensiones y valores fundamentales Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

5. Motores alternativos de combustión interna Relacion de compresion: es la relación que hay entre el volumen total del cilindro y el volumen de la cámara de combustión. Dimensiones y valores fundamentales Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

6. Motores alternativos de combustión interna Ciclo operativo: Sucesión de operaciones que el combustible realiza en el interior del cilindro de forma periódica. Motores de 2 tiempos de compresión La combustión y el escape se realizan en la misma carrera (carrera de trabajo), al igual que la admisión y la compresión. El “2Tiempos” con la idea de simplificar la distribución eliminando las válvulas de admisión y de escape, y para obtener una mayor potencia a igualdad de tamaño recomendado para bajas revoluciones. + potentes = riesgo de calentamiento= problemas en la lubricación= averías de pistón. Motores de dos y cuatro tiempos de compresión y explosión. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

7. Motores alternativos de combustión interna Motores de 4 tiempos de compresión. Admisión: en su carrera descendente aspira el aire a través de la válvula de aspiración situada en la culata. Compresión: una vez cerrada la válvula de aspiración después del inicio de la carrera ascendente, el aire queda encerrado en el interior del cilindro siendo comprimido por el pistón en la cámara de combustión. Debido a la alta relación de compresión (con valores entre 15 y 20) Combustión y expansión: antes de finalizar la carrera de compresión se produce la inflamación del combustible inyectado en la cámara de combustión. Escape: esta fase comienza con la apertura de la válvula de escape, unos 40° antes de que el pistón llegue a PMI. Motores de dos y cuatro tiempos de compresión y explosión. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

8. Motores alternativos de combustión interna Detalle motor de 4 tiempos de compresión (diesel). Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

9. Motores alternativos de combustión interna Motores de 4 tiempos de compresión. Motores de dos y cuatro tiempos de compresión y explosión. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

10. Motores alternativos de combustión interna Motores de explosión. El funcionamiento mecánico del motor de explosión tanto en 2T como en 4T es muy similar al del motor diesel, las diferencias fundamentales están en el modo de introducir el combustible, la naturaleza del mismo y su encendido y combustión. El combustible es aspirado junto con el aire por medio del carburador, que a su vez lo dosifica convenientemente. La apertura y cierre de la válvula de aspiración es similar a como se efectúa en el motor diesel. Una vez cerrada la válvula de aspiración la mezcla es comprimida hasta PMS; en este caso la compresión es menos enérgica (con una relación de compresión del orden de 6 a 12) para evitar que se alcancen temperaturas tan altas Motores de dos y cuatro tiempos de compresión y explosión. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

11. Motores alternativos de combustión interna Detalle motor deexplosión de 2 tiempos. Motores de dos y cuatro tiempos de explosión. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

12. Motores alternativos de combustión interna Diferencia entre motores de explosión y de compresión. MOTORES DIESEL: Construcción más robusta Más caros Más lentos Mejor rendimiento térmico Menos consumo Más duraderos Potencia ilimitada Motores de dos y cuatro tiempos de compresión y explosión. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

13. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

14. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

15. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Materiales Fundición gris de gran resistencia (muy resistente a lata temperatura) Fundición de acero (resitencia media a la alta temperatura) Hierro fundido (menos resistente a la alta temperatura) Temperaturas Temperatura de combustión Altas temperaturas y presiones Baja temperatura Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

16. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

17. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Culatas Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

18. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Culatas construidas en fundición gris, de gran resistencia • Cierra los cilindros por su parte superior. • Sometida a altas presiones y temperaturas. • En motores de 4 tiempos llevan alojadas, las válvulas de admisión y escape, inyector de combustible, válvula de arranque, válvula de seguridad, válvula de purga, conductos de circulación de agua para la refrigeración, y agujeros por los que han de pasar los espárragos que la afirman al bloque de cilindros. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

19. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Culatas construidas en fundición gris, de gran resistencia: • la culata posee una serie de orificios por los cuales circula el agua del circuito de refrigeración y que están comunicados a su vez con los orificios del bloque. • En los motores de mediano y gran tamaño, las culatas son individuales para cada cilindro. • La unión entre la culata y el bloque se realiza por medio de pernos que garanticen la estanqueidad e impidan deformaciones causadas por el calor. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

20. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Culatas El árbol de levas Puede ir situado en la parte superior de la culata o en el lateral Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

21. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Bastidor y bloque de cilindros: Apoyados sobre los refuerzos transversales de la bancada y atornillados a ella, son generalmente de hierro fundido, que mantiene a la distancia debida a los cilindros del cigüeñal. Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

22. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Los cilindros: son los orificios practicados en el bloque motor en los cuales se alojan y desarrollan su labor los pistones. Además de estos orificios, también se encuentran los de circulación del agua de refrigeración Tapas del carter: agujeros de acceso al interior del motor Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

23. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Camisa En ella se desliza el pistón en su funcionamiento sufre más desgaste en los laterales donde existen mayores presiones y temperaturas ( mayor en el diámetro transversal que en el longitudinal). Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

24. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Pistones y aros Elemento móvil que se desplaza en el interior de cilindro el cual recibe directamente sobre él el impacto de la combustión Transmite: Fuerza motriz al eje del motor por medio de la biela Calor de la combustión a las paredes del cilindro para que se disipe por medio del sistema de refrigeración Partes del Pistón Cabeza del pistón: parte superior del pistón que se encuentra en contacto directo con la cámara de combustión Falda del pistón: Es la parte baja guía en su movimiento. Es de dimensiones ligeramente mayores que las de la cabeza del pistón lo cual evita su cabeceo, soportando el empuje lateral y por lo tanto un desgaste descompensado en el cilindro y en el pistón.

25. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Bulón Eje que une la biela al pistón, puede ser fijo a la biela o flotante (más visto). Aros Alojados en las ranuras practicadas en la cabeza del pistón Su misión es la de separar herméticamente el volumen generado por el pistón en su desplazamiento; lubricar las paredes del cilindro y transmitir el calor. Aros de Compresión: Generan un cierre hermético por la parte superior del cilindro sección trapezoidal (de 3 a 6 unidades). Aros rascadores o de engrase (1 ó 2): colocados bajo los aros de compresión, rascan el aceite en las paredes del cilindro (sección cortado en bisel con uno o dos finos rascadores.

26. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Biela Unión entre el pistón y el cigüeñal Se divide en; cabeza, caña o cuerpo y pie Cabeza (cigüeñal) unida a través de sombrerete

27. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Eje cigüeñal Junto con la biela y el pistón realiza la transformación del movimiento alternativo en movimiento rotativo. Partes de un cigüeñal Apoyos: Sombreretes de bancada. Semicasquillos de bancada (uno menos que cilindros) Guitarras: Unión a muñequillas de la biela Contrapeso Radio de giro= distancia entre eje de giro y eje muñón Carrera=2 veces radio de giro

28. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Eje cigüeñal Los principales esfuerzos a que está sometido el cigüeñal son los de torsión y flexión Alineación Para desarrollar su trabajo deben estar correctamente alineados, la alineación se comprueba con flexñímetros que se colocan entre las guitarras que miden el paralelismo entre ellas. Cojinetes de biela y bancada llamadas casquillos (entre el eje de cigüeñal y la bancada) están divididos en dos mitades para facilitar el montaje y desmontaje.

29. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Una curiosidad…. Mira y compara:

30. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Volante Regula la velocidad de giro del motor dentro de un ciclo de trabajo y contribuye a obtener que dicha velocidad sea uniforme. En los pequeños con arranque eléctrico, en el volante va labrado un dentado en el que engrana el piñón del motor de arranque.

31. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución: Tiene por misión la de abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape en el momento adecuado para el llenado y evacuado perfecto de los gases de admisión y escape

32. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución La transmisión del movimiento entre el cigüeñal y el árbol de levas se hace por medio del tren de engranajes o por correa ( cuando la distancia entre ambos ejes es excesiva), tensores Tren de engranajes Correa de distribución

33. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución: Las válvulas de admisión y escape Embutida en la culata encontramos la pieza denominada guia, por la que se desliza el vástago

34. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución: Las válvulas de admisión y escape Cola: tiene hendiduras en las que se fijan el resto de elementos que van acoplados a la válvula Vástago (o cuerpo) Sirve de guía a la válvula en su desplazamiento. Cabeza (o plato) cierra hermético con el orificio dispuesto en la culata (sobre el asiento de la válvula). Suelen estar mecanizadas con un ángulo de inclinación de 45º para evitar fugas (mejorar la estanqueidad).

35. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución: Las válvulas de admisión y escape Alzada : Desplazamiento total de la válvula desde su posición de cierre al de apertura total Elementos acoplados a la válvula: A: válvula B: platillo C: retén D y E: muelles de retención, F: platillo G: chavetas de media luna.

36. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución: Las válvulas de admisión y escape Taqué o empujador: vástago de metal situado entre las válvulas y el árbol de levas mediante el que se transmite el movimiento recibido del camón.

37. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución: Las válvulas de admisión y escape Las varillas han de ser rígidas y huecas Balancín, empleado para válvulas con accionamiento en culata con un solo eje de camones, recibe el accionamiento procedente del camón directamente o a través de la varilla de empuje y transmitiéndoselo a la válvula. Dispone de un tornillo para el ajuste del huelgo existente entre la cola de la válvula y el extremo del balancín

38. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución: Las válvulas de admisión y escape Válvulas con accionamiento en cabeza Válvulas con el accionamiento en el bloque

39. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución: Las válvulas de admisión y escape Reglaje de válvulas. Existe un huelgo calibrado entre el balancín y la válvula que permita la dilatación. El huelgo ha de ser lo suficientemente grande para garantizar que la válvula cierra cuando el camón no actúa y lo suficientemente pequeño para que las piezas trabajen sin golpes. El fabricante nos proporciona el valor del huelgo.

40. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Distribución: Las válvulas de admisión y escape Árbol de levas o eje de camones. Es el elemento encargado de vencer la fuerza que ejercen los muelles sobre las válvulas a través de los mecanismos de mando para poder abrirlas y cerrarlas en el momento adecuado.

41. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor BancadasSoporta por medio de cojinetes el eje motor y une entre sí los diferentes grupos mecánicos, además de cerrar y proteger los órganos rotativos y el aceite lubricante (figura 3). También se encarga del anclaje del motor a la estructura que lo sostiene Instituto Politécnico de FP. Marítimo- Pesquero de Canarias Apuntes del Manual del Patrón Portuario

42. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Cárter no es propiamente una pieza del motor, sino el espacio cerrado por la bancada y el bastidor donde se mueve el tren alternativo. En el cárter se recogen todas las descargas de aceite de las distintas piezas lubricadas del motor comunicado con el exterior por medio de una tubería a la atmósfera a la que se llama respiradero del cárter, que se encarga de mantener la presión atmosférica en el interior.

43. Motores alternativos de combustión interna componentes de un motor Polín No es una pieza del motor, sino la base de sustentación del mismo En los barcos el polín suele estar constituido por cuadernas convenientemente reforzadas Es muy importante es la alineación del motor, de forma que el eje de cigüeñales con el eje del motor han de constituir una línea recta La alineación final se consigue interponiendo entre el polín y la base calzos o tacos de acero, mecanizados a la medida exacta individualmente. La unión entre polín, calzo y base de sustentación se realiza mediante pernos de anclaje, repartidos por todo el perímetro

44. Motores alternativos de combustión interna sistema de refrigeración

45. Motores alternativos de combustión interna sistema de refrigeración El automóvil fue diseñado lo más simple y mecánicamente posible así que no podían cometerse errores; los motores enfriados por aire 985cc de 25 Hp (19 kW) probaron ser especialmente efectivos durante las acciones del Afrika Korps en el Norte de África, bajo el calor del desierto. Esto debido a la configuración de su enfriamiento de aceite y el rendimiento superior del motor 4 cilindros Boxer.

46. Motores alternativos de combustión interna sistema de refrigeración La combustión produce temperaturas máximas comprendidas entre 1.700 y 2.500º C.

47. Motores alternativos de combustión interna sistema de refrigeración Válvula de escape: Entre los 700-750º C, a partir de este valor la resistencia mecánica y a la corrosión disminuye sensiblemente. Paredes del cilindro: Máxima temperatura de trabajo entre 150-200º C, si se supera se degenera el aceite lubricante, perjudicando la lubricación entre la camisa y el pistón, gripándose. Paredes de la cámara de combustión: 250ºC es la temperatura de trabajo recomendable para disipar eficazmente el calor en el asiento de las válvulas y de las bujías o inyectores. Pistón: 300 ºC es la temperatura máxima de trabajo recomendable, así el Pistón no verá reducida su resistencia mecánica. El calor que absorbe el pistón se transmite a las paredes del cilindro.

48. Motores alternativos de combustión interna sistema de refrigeración El circuito de refrigeración debe de enfriar, pero no excesivamente, ya que un enfriamiento excesivo reduciría la vaporización del combustible. ( debe conseguir una subida de temperatura uniformemente distribuida para evitar dilataciones irregulares, lo que perjudicaría por un lado la estanqueidad y por otro someter las distintas partes del motor a tensiones, deformándolo).

49. Motores alternativos de combustión interna sistema de refrigeración La refrigeración se consigue por medio de la circulación de un fluido por unas galerías en el interior del motor. Este fluido está en contacto con las paredes del cilindro o entre el cilindro y la camisa y pasa por el interior de la culata, enfriando ésta y las válvula.

50. Motores alternativos de combustión interna sistema de refrigeración Refrigeración por agua. Es necesario que el cilindro o las camisas, sean de un espesor lo más pequeño y la mayor superficie de contacto posible, para mejorar la transmisión del calor a través de sus paredes. El agua entra por la parte inferior del cilindro, subiendo y pasando a la culata, desde donde retorna, evitando así la formación de bolsas de vapor.