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INSTITUTO TECNOLOGICO DE OAXACA

DPTO. METAL-MECANICA

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO A TURBOMAQUINAS

PROFESOR: ING. ANGEL RAMOS ALONSO

7° SEMESTRE

ALUMNA: ABIGAIL BETSHAIDA MONTES GARCIA

TEMARIO UNIDAD I FUNCIONAMIENTO Y OPERACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA 1.1 Generalidades y clasificación de los motores de combustión interna 1.2 Motores Diesel y Gasolina de dos y cuatro tiempos 1.2.1

Simplemente aspirados

1.2.2

Sobrealimentados

1.2.3

Turboalimentados

1.2.4

Inyección directa e indirecta

1.2.5

Computarizados

1.3 Sistemas de un motor de combustión interna UNIDAD II FUNCIONAMIENTO Y OPERACIÓN DE LAS TURBINAS DE VAPOR 2.1 Generalidades y clasificación de las turbinas de vapor 2.1.1 Turbinas de acción 2.1.2 Turbinas de reacción 2.2 Partes principales de una turbina de vapor 2.3 Sistemas de gobierno y seguridad 2.4 Lubricación y enfriamiento 2.5 Fallas características y correcciones 2.6 Montaje, alineación, pruebas y arranque UNIDAD III FUNCIONAMIENTO Y OPERACIÓN DE LAS TURBINAS DE GAS 3.1 Generalidades y clasificación de las turbinas de gas 3.2 Partes principales de una turbina de gas 3.3 Sistemas de gobierno y velocidad

3.4 Lubricación y enfriamiento 3.5 Fallas características y correcciones 3.6 Montaje, alineación, pruebas y arranque 3.7 Normatividad ambiental sobre la emisión de los gases de la combustión UNIDAD IV FUNCIONAMIENTO Y OPERACIÓN DE LAS TURBINAS HIDRAULICAS 4.1 Generalidades y clasificación de las turbinas hidráulicas 4.2 Turbinas Kaplan 4.3 Turbinas Francis 4.4 Turbinas Pelton 4.5 Partes principales de las turbinas hidráulicas 4.6 Sistemas de gobierno y seguridad 4.7 Sistema de lubricación y enfriamiento 4.8 Fallas características y correcciones 4.9 Montaje, alineación, pruebas y arranque UNIDAD V PROGRAMA DE MANTENIMIENTO A TURBOMAQUINAS 5.1 Elección del programa 5.2 Desarrollo o formulación 5.3 Presentación del programa

DEFINICIONES Mecanismo: Sistema de partes relacionadas que constituyen un conjunto de trabajo para transformar los factores de la potencia: las fuerzas, las velocidades o las direcciones de los movimientos. Máquina: Conjunto de mecanismos dispuestos para producir, aprovechas o regular una energía motriz. Motor: Máquina destinada a producir movimiento a expensas de una fuente de energía. TIPO DE MOTORES Los motores tienen varias clasificaciones, pero la más usada es la siguiente: 1. Motor de combustión externa (MCE): Máquina que realiza una conversión de enrgia calorífica en energía mecánica mediante un proceso de combustión que se realiza fuera de la máquina generalmente para calentar agua, que en forma de vapor, será la que realice el trabajo, en oposición a los motores de combustión interna.

2. Motor de combustión interna (MCI): Máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión que se produce dentro de la máquina en sí misma.

CLASIFICACION DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA Los motores de combustión interna o MCI, pueden clasificarse de diferentes maneras: 1. Según su modo de operar 2. Según el tipo de combustible 3. Según el sistema de alimentación 4. Según los ciclos de trabajo 5. Según el tipo de inyección

Alternativos Según el Tipo de Movimiento de sus Piezas Principales Rotatorios Directa

Según su tipo de inyección

Motores de Combustión Interna

Indirecta De Dos Tiempos

Según las Fases por las que pasa el Pistón para completar un Ciclo

Según el Tipo de Ciclo

De Cuatro Tiempos Motor Otto (Motor de Gasolina)

Motor Diesel Aspirados Según su Sistema de Alimentación

Sobrealimentados (Turbo)

MODO DE OPERACIÓN a) Alternativos Un motor alternativo o alternante, es un motor que utiliza uno o más pistones para convertir la presión en un movimiento de rotación. Su gran desarrollo se debe a una serie de características como la posibilidad de poder quemar combustibles líquidos de elevado poder calorífico (posibilidad de transportar mucha energía con muy poco peso). Esta característica les hace muy importantes en el campo de la automoción, ya que condiciona la autonomía del vehículo. Les permite competir con ventaja frente a los vehículos eléctricos los cuales la energía almacenada en la batería pasa mucho más. Otra característica es el rendimiento térmico aceptable, dependiente del tamaño del motor pero que se mantiene bastante acotado para diferentes grados de carga y regímenes.

b) Rotatorios El motor Wankel o rotatorio fue inventado por Felix Wankel, que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores alternativos. El motor utiliza un rotor triangular- lobular dentro de una cámara ovalada en lugar de un pistón y un cilindro que lo hacen funcionar de un modo suave, silencioso y fiable, gracias a su simplicidad de diseño.

TIPO DE CICLO a) Motor de Gasolina (Otto) Este ciclo recibe el nombre de Nicolás Otto, quien llevo a la practica un sistema de operación del motor a base de válculas, cuyo uso se ha generalizado y se aplica prácticamente en la mayoría de motores para automóviles. El combustible utilizado en dicho ciclo es gasolina y se divide en cuatro tiempos para su encendido. Un ciclo Otto ideal es una aproximación teórica al comportamiento de un motor de explosión. Las fases de operación de este motor son las siguientes: Admisión (1) El pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de mezcla (aire + combustible) en la cámara. Esto se modela como una expansión a presión constante (ya que al estar la válvula abierta la presión es igual a la exterior). Compresión (2) El pistón sube comprimiendo la mezcla. Dada la velocidad del proceso se supone que la mezcla no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el proceso es adiabático.

Combustión Con el pistón en su punto más alto, salta la chispa de la bujía. El calor generado en la combustión calienta bruscamente el aire, que incrementa su temperatura a volumen prácticamente constante (ya que al pistón no le ha dado tiempo a bajar). Expansión (3) La alta temperatura del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él. Escape (4) Se abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla fría en la siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues intercambia masa con el exterior. No obstante, dado que la cantidad de aire que sale y la que entra es la misma podemos, para el balance energético, suponer que es el mismo aire, que se ha enfriado.

b) Motor diesel Un tipo de motor que usa el calor de la compresión para encender el gasoil en lugar de chispa. El motor diesel tiene una relación de compresión mucho mayor que uno de gasolina y por esta razón puede sacar un mayor rendimiento a cada gota de combustible. Un motor diesel consigue de 30 a un 50 % menor consumo que un motor de gasolina de la misma cilindrada. No emplea carburador ni válvula de mariposa.

Un ciclo Diésel ideal es un modelo simplificado de lo que ocurre en un motor diésel. En un motor de esta clase, a diferencia de lo que ocurre en un motor de gasolina la combustión no se produce por la ignición de una chispa en el interior de la cámara. En su lugar, aprovechando las propiedades químicas del gasóleo, el aire es comprimido hasta una temperatura superior a la de autoignición del gasóleo y el combustible es inyectado a presión en este aire caliente, produciéndose la combustión de la mezcla. Puesto que sólo se comprime aire, la relación de compresión (cociente entre el volumen en el punto más bajo y el más alto del pistón) puede ser mucho más alta que la de un motor de gasolina (que tiene un límite, por ser indeseable la autoignición de la mezcla). La relación de compresión de un motor diésel puede oscilar entre 12 y 24, mientras que el de gasolina puede rondar un valor de 8. Para modelar el comportamiento del motor diésel se considera un ciclo Diesel de seis pasos, dos de los cuales se anulan mutuamente: Admisión El pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de aire en la cámara. Esto se modela como una expansión a presión constante (ya que al estar la válvula abierta la presión es igual a la exterior). Compresión El pistón sube comprimiendo el aire. Dada la velocidad del proceso se supone que el aire no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el proceso es adiabático. Combustión Un poco antes de que el pistón llegue a su punto más alto y continuando hasta un poco después de que empiece a bajar, el inyector introduce el combustible en la cámara. Al ser de mayor duración que la combustión en el ciclo Otto, este paso se modela como una adición de calor a presión constante. Éste es el único paso en el que el ciclo Diesel se diferencia del Otto. Expansión La alta temperatura del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él. De nuevo, por ser un proceso muy rápido se aproxima por una curva adiabática reversible.

Escape Se abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla fría en la siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues intercambia masa con el exterior. No obstante, dado que la cantidad de aire que sale y la que entra es la misma podemos, para el balance

energético,

suponer

que

es

el

mismo

aire,

que

se

ha

enfriado.

FASES DEL CICLO DE TRABAJO a) Dos tiempos El motor de dos tiempos, también denominado motor de dos ciclos, es un motor de combustión interna que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámico (admisión, compresión, expansión y escape) en dos movimientos lineales del pistón (una vuelta del cigüeñal). Se diferencia del más conocido y frecuente motor de cuatro tiempos de ciclo de Otto, en el que este último realiza las cuatro etapas en dos revoluciones del cigüeñal. Existe tanto en ciclo Otto como en ciclo Diésel. Funcionamiento

Fase

de

admisión-compresión

:

El pistón se desplaza hacia arriba (la culata) desde su punto muerto inferior, en su recorrido deja abierta la lumbrera de admisión. Mientras la cara superior del pistón realiza la compresión en el cilindro, la cara inferior succiona la mezcla de aire y combustible a través de la lumbrera. Para que esta operación sea posible el cárter tiene que estar sellado. Es posible que el pistón se deteriore y la culata se mantenga estable en los procesos de combustión.

Fase

de

explosión-escape

:

Al llegar el pistón a su punto muerto superior se finaliza la compresión y se provoca la combustión de la mezcla gracias a una chispa eléctrica producida por la bujía. La expansión de los gases de combustión impulsan con fuerza el pistón que transmite su movimiento al cigüeñal

a

través

de

la

biela.

En su recorrido descendente el pistón abre la lumbrera de escape para que puedan salir los gases de combustión y la lumbrera de transferencia por la que la mezcla de aire-combustible pasa del cárter al cilindro. Cuando el pistón alcanza el punto inferior empieza a ascender de nuevo, se cierra la lumbrera de transferencia y comienza un nuevo ciclo.

b) Motor de cuatro tiempos Se denomina motor de cuatro tiempos al motor de combustión interna alternativo tanto de ciclo Otto como ciclo del diésel, que precisa cuatro, o en ocasiones cinco, carreras del pistón o émbolo (dos vueltas completas del cigüeñal) para completar el ciclo termodinámico de combustión. Estos

cuatro

tiempos

son:

Tiempos

del

ciclo

:

1. Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión

se

encuentra

abierta

y

su

carrera

es

descendente.

2. Segundo tiempo o compresión: al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas

y

su

carrera

es

ascendente.

3. Tercer tiempo o explosión/expansión: al llegar al final de la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido provocado o de ciclo Otto salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diésel, se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado, que se autoinflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas da gira,

ambas

válvulas

se

encuentran

cerradas

y

su

carrera

es

descendente.

4. Cuarto tiempo o escape: en esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de 90º . TIPO DE INYECCIÓN a) Directa En los sistemas de inyección directa de combustible, la gasolina es inyectada directamente en la cámara de combustión y no en el colector o puerto de admisión, lo cual ofrece ventajas en cuento a la eficiencia del motor. Los sistemas de inyección directa de gasolina fueron desarrollados hace varias décadas mediante una bomba que llevaba el combustible hasta un inyector colocado en la cámara de combustión, sin embargo por los problemas que presentaba como el alto costo y las emisiones. Otras características importantes de este sistema, además de la posición del inyector en la cámara de combustión son: Precisión del tiempo de inyección: En los motores de inyección indirecta, no es tan importante el tiempo en que se realiza la inyección del combustible, sin embargo, en la inyección directa la inyección debe hacerse en la fase de admisión y/o compresión. Alta presión de inyección: El combustible debe ser inyectado a alta presión para favorecer la pulverización y la adecuada mezcla con e aire. Cabeza del pistón: La cabeza del pistón tiene formas que permiten la formación de turbulencias dentro de la cámara de combustión para mejorar la mezcla aire combustible y/o para dirigir la mezcla a un espacio específico como cerca de la bujía, para mejorar la combustión. En algunos motores de inyección directa se usa la carga estratificada que consiste en inyectar el combustible en dos tiempos, el primer tiempo, en la fase de admisión y el segundo en la compresión cuando el aire se encuentra cerca de la bujía, lo que provoca que la mezcla que se enciende sea la que está cerca de la bujía, dejando la mezcla pobre del resto del cilindro sin encenderse, solo se dilata, esta mezcla combinada es usada cuando al motor no se le requiere de demasiada potencia, como puede ser el caso de la ciudad o cuando se viaja a velocidades

constantes en terreno plano. Además, que la combustión se realice cerca de la bujía y el resto de la mezcla solo se dilate, produce menor temperatura en las paredes del cilindro mejorando el rendimiento del motor,

b) Indirecta En los motores de gasolina o diésel de inyección indirecta1 el combustible se introduce fuera de la cámara de combustión. En los motores de gasolina, el carburante es inyectado en el colector de admisión, donde se inicia la mezcla aire-combustible antes de entrar en el cilindro. En los diésel de inyección indirecta, el gasóleo se inyecta en unaprecámara, ubicada en la culata y conectada con la cámara principal de combustión dentro del cilindro mediante un orificio de pequeña sección. Parte del combustible se quema en la precámara, aumentando la presión y enviando el resto del combustible no quemado a la cámara principal, donde se encuentra con el aire necesario para completar la combustión.

TIPO DE ALIMENTACIÓN a) Simple aspirado La propia succión natural del pistón sirve para llenar el cilindro. Un motor de combustión interna de sistema de aspiración natural para un vehículo, comprende:un cilindro provisto con un agujero de cilindro;un pistón ajustado para alternar en el agujero de cilindro del cilindro;una válvula de entrada que se abre y se cierra en un punto de apertura de válvula de entrada fijado y un punto de cierre de válvula de entrada fijado en un rango de operación completo que cubre un rango de operación sin carga y un rango de operación de alta carga alta velocidad; yuna válvula de salida para ser abierta y cerrada en un punto de apertura de válvula de salida fijado y un punto de cierre de válvula de salida fijado en el rango de operación completo;en donde el punto de cierre de la válvula de entrada fijado es o un punto antes del centro muerto inferior o un punto después del centro muerto inferior, en el cual el aire de entrada succionado dentro del cilindro se invierte por la válvula de entrada, y el motor de combustión interna tiene un desplazamiento de pistón establecido que permite el motor de combustión interna genere una potencia máxima requerida indicada cuando la válvula de entrada está cerrada en el punto de cierre de válvula de entrada fijado en el rango de operación de alta carga alta velocidad.

b) Sobrealimentado El uso de elementos que sirvan para sobrealimentar los motores viene dado por la necesidad de aumentar la potencia sin tener que aumentar la cilindrada. Aumentar la potencia depende de la cantidad de combustible quemado en cada ciclo de trabajo y del numero de revoluciones. Pero tanto en motores Diesel como en los de gasolina, por mucho que aumentemos el

combustible que hacemos llegar al interior de la cámara de combustión, no conseguimos aumentar su potencia si este combustible no encuentra aire suficiente para quemarse. Así pues, solo conseguiremos aumentar la potencia, sin variar la cilindrada ni el régimen del motor, si conseguimos colocar en el interior del cilindro un volumen de aire (motores Diesel) o de mezcla (aire y gasolina para los motores de gasolina) mayor que la que hacemos entrar en una "aspiración normal" (motores atmosféricos). En el caso de los motores de gasolina, la sobrealimentación, presenta un problema inicial que ha de tenerse en cuenta. Como se ha visto, en la combustión de los motores de gasolina, el problema que acarrea sobrepasar una cierta presión de compresión puede ocasionar problemas

de

picado,

bien

por

autoencendido

o

por

detonación.

Este problema es debido al aumento de temperatura que sufre la mezcla de aire-combustible dentro del cilindro en la carrera de compresión del motor que será tanto mayor cuanto mayor sea el volumen de mezcla (precisamente es lo que provoca la sobrealimentación). La solución para este problema consiste en reducir la relación de compresión por debajo de 10:1 con el fin de que no aumente demasiado la presión y con ello la temperatura de la mezcla que

puede

provocar

el

autoencendido

o

la

detonación.

Otro problema que hay que sumar a estos motores lo representa el aumento de las cargas térmicas y mecánicas. Debido a que las presiones durante el ciclo de trabajo en un motor sobrealimentado son mayores, esto se traduce en unos esfuerzos mecánicos y térmicos por parte del motor que hay que tener en cuenta a la hora de su diseño y construcción, reforzando las partes mecánicas mas proclives al desgaste y mejorando la refrigeración del motor. Otra cosa a tener en cuenta es la variación en el diagrama de distribución. Así para un motor sobrealimentado, cuanto mayor sea el AEE (avance a la apertura de la válvula de escape) tanto mejor

será

el

funcionamiento

de

la

turbina.

También la regulación al avance del encendido debe de ser mucho mas preciso en un motor sobrealimentado, por eso se hace necesario un motor un encendido sin ruptor, por lo que es mejor el uso de encendidos transistorizados o electrónicos. En el caso de los motores Diesel; la sobrealimentación no es una causa de problemas sino todo lo contrario, es beneficioso para un rendimiento optimo del motor. El hecho de utilizar solamente aire en el proceso de compresión y no introducir el combustible hasta el momento final de la carrera compresión, no puede crear problemas de "picado" en el motor. Al

introducir un exceso de aire en el cilindro aumenta la compresión, lo que facilita el encendido y el quemado completo del combustible inyectado, lo que se traduce en un aumento de potencia del motor. Por otro lado la mayor presión de entrada de aire favorece la expulsión de los gases de escape y el llenado del cilindro con aire fresco, con lo que se consigue un aumento del rendimiento volumétrico o lo que es lo mismo el motor "respira mejor". No hay que olvidar que todo el aire que entra en el cilindro del motor Diesel hay que comprimirlo, cuanto mas sea el volumen de aire de admisión, mayor será la presión en el interior de los cilindros. Esto trae como consecuencia unos esfuerzos mecánicos en el motor que tienen un limite, para no poner en peligro la integridad de los elementos que forman el motor.

c) Turboalimentados La crisis de la energía que comenzó en los años 70 y que está usted padeciendo todavía en su bolsillo y en otras muchas cosas más, ha sido responsable de que los fabricantes de automóviles renovaran el interés sobre los turbocompresores. Los motores dotados de ellos son de mantenimiento más económico, aunque el mecanismo, en sí, sea caro. El rendimiento térmico de los motores de combustión interna es muy bajo: solo el 25 por 100. gran parte de la energía de la gasolina se pierde por el tubo de escape. El turbo compresor la aprovecha. El turbocompresor es, en esencia, un compresor impulsado por los gases de escape. El compresor impulsa más combustible del que normalmente llegaría a la cámara de combustión del motor. El turbocompresor lleva a cabo exactamente la misma operación. Sólo que el procedimiento para hacerlo funcionar es distinto. Los compresores comunes se mueven arrastrados por procedimientos mecánicos, mientras que el turbocompresor tiene una pequeña turbina y los gases de escape pasan por ella y hacen que gire a gran velocidad (suelen ser comunes en muchos modelos velocidades de hasta 100.000rpm). La turbina esta unida

mediante un eje al compresor, que es una rueda con una docena de paletas curvadas o algunas más. Cuando gira la turbina, también gira el compresor, y las paletas curvadas recogen aire de la lumbrera de admisión. El compresor hace girar el aire y lo impulsa a mucha velocidad. El aire entra entonces en un difusor que suele estar situado en un mismo alojamiento del compresor en casi todos los modelos. El difusor funciona como un embolo al revés; frena la velocidad del aire, pero aumenta la presión de él considerablemente. A esta presión superior el aire penetra en el sistema de admisión del motor a través del carburador (donde recoge una carga considerable de gasolina) y llega a la cámara de combustión para seguir el proceso normal del ciclo de cuatro tiempos. El que la mezcla de aire y combustible esté a presión elevada quiere decir que una proporción mayor de ella penetra en el motor que cuando sólo existe la presión atmosférica normal (carburadores sin compresor). Al penetrar más combustible en el motor, éste desarrolla más energía, de forma que el turbocompresor aumenta de modo significativo el rendimiento energético del motor. El aumento de rendimiento viene regulado por los gases de escape, que impulsan el turbo compresor. Cuando aumenta el flujo de los gases de escape, la velocidad de la turbina y del compresor aumenta proporcionalmente a aquel crecimiento. Los gases de escape son una fuente de energía que normalmente se desperdicia por completo, de manera que el turbocompresor es un añadido muy eficaz que se le hace al motor. La misma función puede hacerla el compresor común, pero la desventaja de éste es que se mueve impulsado mecánicamente por medio de correas o cadenas enlazadas con el cigüeñal. Es decir, que una proporción considerable de energía se sacrifica para mover el compresor. Por consiguiente, el compresor es menos eficaz. En sus comienzos, el diseño del turbocompresor debió más al mundo de los motores de aviación que a la ingeniería de los automóviles. Para el uso en carretera, el desarrollo de los turbos se concentró en un principio en los grandes motores Diesel que llevan los camiones pesados. Las existencias reducidas de componentes adecuados retrasaron el desarrollo de motores de gasolina turbocomprimidos para automóviles. Probablemente, la parte más importante es el diseño del compresor. Es preciso calcular la posición de las paletas de la rueda del compresor de manera que produzcan un estímulo útil a la velocidad requerida del motor. Esta es cuestión de diseño cuidadoso de la forma y del ángulo adecuado de las paletas. Cuando se han decidido las características del compresor, es preciso diseñar una turbina que proporcione las velocidades requeridas por aquellas al compresor en cada uno de los modelos. Todos los turbocompresores tienen un compresor centrífugo, cuya presión de salida crece

según el cuadrado de su velocidad. Es decir que, por ejemplo, un compresor centrífugo que dé 0,562 kg/cm² a 6,.250 rpm. del motor, únicamente rendirá 0,14 kg/cm² a 2.500 rpm. esta circunstancia plantea cierto números de preguntas técnicas que el ingeniero debe responder satisfactoriamente al diseñar el turbocompresor y sus dispositivos. Otra característica importante del diseño del turbocompresor son lo cojinetes y su lubricación. La mayoría de los turbocompresores tienen cojinetes flotantes que mantienen el eje principal entre la turbina y el compresor. Los cojinetes flotantes encajan suavemente sobre el eje de la turbina y también están flojos dentro del alojamiento del turbocompresor. Se introduce aceite en el espacio que hay entre el alojamiento y el cojinete, y el aceite llega al interior del cojinete. Esto explica el nombre del cojinete: ‹‹flota›› en una bolsa de aceite. El aceite para el turbocompresor se toma del sistema de lubricación del motor, pasa por los cojinetes y vuelve al motor. Como la turbina gira a menudo a 100.000 rpm, es crucial la eficacia de la lubricación, la más breve interrupción del suministro de aceite soldaría el cojinete al eje. Los turbocompresores más grandes necesitan 5 litros de aceite por minuto, y el aceite vuelve al motor con aspecto, de ‹‹nata batida sucia››. También están relacionados con los cojinetes los sellos que los aíslan de la turbina y del compresor. El sello entre la turbina y los cojinetes suele ser a menudo un simple anillo, parecido a un segmento del pistón. Va insertado en un surco del alojamiento del cojinete y está lo suficientemente ajustado para evitar que entre el gas. En algunos turbocompresores, se emplea un sello de laberinto, en el cual el taladro del alojamiento del cojinete está acanalado en el lugar donde entra el eje para evitar que penetre el gas de escape. El sello que se encuentra en el lado del compresor es más complicado y consiste en un collarete con resorte que se apoya contra el eje de la turbina. Un anillo tórico completa el sello.

PARTES PRINCIPALES DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA (MCI)



CABEZA O CULATA DE CILINDROS Es la parte superior del motor en donde se encuentran las válvulas y las cámaras de combustión. Es la tapa de los cilindros y se fija al bloque por medio de pernos o espárragos, es casi siempre desmontable. La culata puede estar hecha de aluminio o aleaciones ligeras, en su interior posee aberturas que se comunican con las camisas de agua en el bloque de cilindros. En la culata se instalan las válvulas de admisión y escape, los elementos de carburación o inyección. Entre la culata y el bloque se encuentra el empaque de la culata que hace impermeable la unión. La culata debe ser resistente a la presión de los gases, tener buena conductividad térmica, ser resistente a la corrosión y poseer un coeficiente de dilatación igual al del bloque de cilindros.

En la superficie pulida de la culata que se une al bloque de los cilindros, existen una serie de depresiones poco profundas que forman junto con las coronas de los pistones las cámaras de combustión, en estas depresiones se hallan los asientos de las válvulas y las aberturas a través de las cuales las bujías penetran en las cámaras de combustión.



MONOBLOQUE O BLOQUE DEL MOTOR

Es la parte más grande del motor. Contiene los cilindros donde los pistones suben y bajan. Unos conductos donde pasa el líquido de enfriamiento y otros para la lubricación de las partes móviles. El bloque del motor es el cuerpo principal del motor y se encuentra instalado entre la culata y el depósito de aceite. Por lo general, el bloque es una pieza de hierro fundido, aluminio o aleaciones especiales, provisto de grandes agujeros llamados cilindros. El bloque está suspendido sobre el chasis (bastidor) y fijado por unas piezas llamadas soportes. En la parte alta recibe la culata del cilindro, formando un cuerpo con los cilindros. El monobloque debe ser rígido para soportar la fuerza originada por la combustión, resistir a la corrosión y permitir evacuar por conducción parte del calor.



CILINDROS

El cilindro consta de dos partes que son el cuerpo y la culata; el cuerpo es de forma cilíndrica. Las dimensiones son determinadas de acuerdo a las características del motor como son el número de cilindros y potencia. Dentro del cilindro se desplaza el pistón con movimiento alternativo entre el punto muerto inferior y el punto muerto superior, por lo tanto las paredes de los cilindros son completamente lisas, en algunos motores modernos se efectúa un revestimiento de metal de cromo en las paredes altas de los cilindros, aumentando la dureza y resistencia a la corrosión. El diámetro interior de los cilindros de motor se acaba a cerca de una exactitud de 0.038 mm. Con una conicidad que no pase de 0.024 mm. Cuando se desgastan los cilindros, el desgaste no debe ser superior a 0.127 mm y el desgaste de la conicidad no más de 0.254mm. Como resultado del empuje lateral de los pistones contra las paredes de los cilindros, el desgaste tiende a ser ligeramente ovalado y la conicidad con el mayor diámetro en la parte superior, la cual resulta de gran parte por la presión de los anillos del pistón. Adicionalmente del empuje natural, el desgaste resulta de otros factores como la temperatura de funcionamiento del motor, eficiencia de la lubricación, tipo de lubricante, tipo de combustible, presencia de detonación, cantidad de abrasivos.

Lo más usual en los motores, son los cilindros que se labran directamente en el monobloque. No obstante muchos cilindros tienen camisas (manguitos) colocados en el bloque de cilindros. Estas camisas pueden ser de dos clases, húmedas o secas. El tipo seco es simplemente una camisa que se presiona en el diámetro interior en el bloque de cilindros estando soportada y

rodeada a todo lo largo el metal del bloque de cilindros. El tipo húmedo de camisa reemplaza completamente el cilindro y se apoya arriba y abajo solamente. La camisa húmeda se usa generalmente como una brida arriba ajustándose a una ranura correspondiente en el bloque. Cuando se instala la culata se presiona contra la brida y en esa forma se evita cualquier movimiento. El tipo de camisa posee la ventaja de simplificar el reacondicionamiento (reparación), ya que solo requiere quitar la camisa gastada e instalar una nueva, en caso de motores sin camisas, es necesario reacondicionar el diámetro interior del cilindro cuando el desgaste es excesivo, por lo tanto es más complicado y costoso. Los bloques del cilindro se diseñan de manera que camisas de agua rodeen a cada uno de los cilindros, lo cual es indispensable para mantener una temperatura uniforme alrededor de todo el cilindro.