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FUNCIONAMIENTO Y ESTRUCTURA DEL MOTOR DIESEL

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La caracteristica fundamental que define al motor Diesel, s lo que dio Iugar a u creacion, ya que nacio con Ia idea de obtener un rendimiento superior al del motor de gasolina, empleando para ello una relacion volumetrica de compresion muy elevada, que en el motor de gasolina no se puede emplear porque provocaria el autoencendido. Rodolfo Diesel fue su inventor y en 1892, en una epoca en que estaban e pleno apogeo las experiencias con los motores de gas, publico un folleto titulado" Teoria y proyecto de un motor racional destinado a sustituir Ia maquina de vapor y los demas motores conocidos actualmente ". Diesel estuvo cinco alios trabajando con Ia casa Man, consiguiendo construir un motor que funcionaba con combustible liquido, ef cual se introducia con el auxilio de aire comprimido. En 1898 pudo ver instalado su primer motor en una fabrica de cerillas, funcionando con verdadero exito. Rapidamente se concedieron licencias de fabricacion a Krupp, Sulzer y Burmeister & Wain, ocupando el motor Diesel un importante Iugar en los mercados industriales. .. A partir de 1901, Ia construccion de estos motores se comercializa ampliamente, llegando a obtener unidades de hasta 1000 CV de fuerza. En 1902 se aplica el motor Diesel a Ia propulsion de un barco mercante y en 1904 se bota el primer submarino equipado con este tipo de motor. En 1920, ocho alios mas tarde a Ia muerte de su inventor, se instala Ia primera inyeccion directa de combustible, suprimiendo el compresor de aire. Es a partir de este momento cuando se inicia una etapa de continuo progreso del motor Diesel, hasta llegar a nuestros dias en que su aplicacion alcanza a toda clase de maquinas industriales y vehiculos. Una de las hipotesis que formularon los tecnicos hace algunas decadas, se ha visto plenamente confirmada: Ia expansion del empleo del motor Diesel. lncluso Ia crisis del petroleo, no prevista en un principio, afianza mas todavla Ia difusion de sus aplicaciones actuates, hasta el punto que no es descabellado pensar que dentro de algun tiempo, cuando

se inicie el siglo XXI, el motor Diesel se haya convertido en el instrumento por excelencia para el funcionamiento de maquinas y vehiculos de todo tipo. Esto presupone Ia necesidad de que exista un numero mas creciente cada dia de mecanicos perfectamente preparados para esta especialidad, los cuales pueden prestar todo el servicio de atencion y reparacion de los motores Diesel, a plena capacidad. Esta coleccion esta orientada hacia todos aquellos tecnicos mecanicos que quieran conocer cueles son las caracteristicas de los motores Diesel y el tratamiento especifico que debe darseles, de acuerdo con las exigencies de Ia tecnologia mas actual. Los diversos capitulos que constituye esta coleccion estan dedicado, de manera monografica, a cuestiones concretas, formando su conjunto un completo tratado practico del motor Diesel, con temas tales como los fundamentos e los cuales se basa el funcionamiento de estos motores, su estructura y las partes de que se compone, los sistemas de inyeccion y combustion, alimentacion, sobrealimentacion, lubricacion, refrigeracion, etc.; Ia localizacion de las diversas averias, Ia sistematica para el establecimiento del diagnostico y Ia reparacion. de las mismas; las maquinas soplantes y el turbocompresor; Ia clasificacion y caracteristicas de los distintos tipos de motores, pruebas y ensayos, analisis y revisiones, causas de las vibraciones y roturas, etc. El conjunto de Ia obra, por otra parte, posee el doble aspecto didactico y de consulta que, sin duda, sera de gran utilidad para todos aquellos que tanto en estos momentos como en un futuro inmediato han de enfrentarse a Ia problematica especifica que plantea Ia utilizacion, las aplicaciones y el mantenimiento del motor Diesel.

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Juan Miralles de Imperial

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Juan Villalta Esquius Perito Industrial, Profesor de Ia Escue Ia Tecnica de Peritos Industriales y Maestria Industrial de Barcelona

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Foto Cubierta: Julia Inglada Diseiio Cubierta: Francese Bas

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© EDICIONES CEAC, S. A. 1984 Peru, 164/08020-Barcelona (Espaiia) Primera edici6n, noviembre 1984 ISBN: 84-329-1202-6 Deposito Legal: B. 37.778-1984 Impreso y encuadernado por GRAFICAS MANUEL PAREJA. Montana, 16/08026-BaJ;"celona

lmpreso en Espana Printed in Spain

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El sistema de inyeccion es el que mejor caracteriza los motores Diesel y los diferencia de los demas motores de combustion interna yael dedicamos exclusivamente este libro. Como el lector ya sabe, si no es asi lo podra apreciar enseguida que comience a leer, se trata de un sistema complejo, y a la vez que preciso y delicado debe ser robusto y fiable. Puede afirmarse que el desarrollo de las modernas aplicaciones de este tipo de motores ha sido posible solo gracias al avance de la tecnologia que ha permitido perfeccionar todas estas cualidades, algunas en cierto modo contradictorias, de los sistemas de inyeccion. Ellibro nose limita a describir el sistema de inyeccion, cosa que por otra parte seria de cierta inutilidad y desmesurada extension, sino que se enfoca a que el mecanico adquiera unos conocimientos claros y completos de los requerimientos de la inyeccion, el funcionamiento de los distintos dispositivos empleados para hacer frente a estos requerimientos y tambien las consecuencias que sobre la marcha del motor pueden producir los desajustes o inadecuacion de los mismos. Se trata, sobre todo, de dar al mecanico unos conocimientos que le permitan enfrentarse a cualquier sistema de inyecci6n concreto desde la primera.vez que se encuentre ante el. Para comprender y dominar en esta fcirma la mecanica de los sistemas de inyeccion es imprescindible el conocimiento previo teoricopractico del desarrollo de Ia combustion y por esto justamente se dedican los primeros capitulos dellibro a! estudio de Ia combustion y los combustibles en el motor Diesel.

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LA MEZCLA Y LA COMBUSTION

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Sabemos que en el motor Diesel se trata de conseguir que una cantidad de gas-oil inyectada en una camara a la temperatura de autoencendido, conseguida por compresion de aire, se queme para aprovechar la fuerza de expansion de los gases. Hay esencialmente dos formas de camara de combustion: la directa y la de turbulencia; la di.recta suele ser de plato en los motores lentos y torica en los rapidos. Tambien conocemos las fases del ciclo termodinamico que se repite cada dos vueltas o en cada vuelta, segun sea el motor de 4 ode 2 tiempos. Aunque sea importante todo el desarrollo d~l ciclo, se comprende que la combustion tiene excepcional interes puesto que es la que proporciona la energfa para producir el trabajo mecanico del motor. Vamos, pues, a dedicarle ahora la atenci6n debida.

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Aire necesario para Ia combustion Supongamos el cilindro lleno de aire comprimido por el embolo. Llega un momento en que la temperatura alcimzada gracias a la compresion ya es suficiente para encender el combustible, silo hubiese. Para que-

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mar cada gramo o cada kilo de gas-oil se necesita una cantidad minima de aire que, segun el origen y la calidad del combustible, oscila entre 14 y 15 veces el peso de gasoleo. Se suele tomar como valor corriente 14,5. Como en el Diesel, el cilindro se llena solo con aire, nada impide que se aspire el aire que se quiera, ni que se comprima todo lo que haga falta para quemar bien, ni que se elija el momenta mas adecuado para introducir el combustible. Par otra parte, es facil comprender que si el aire fuese el justo, habria muchas posibilidades de que ciertos rincones de aire no llegasen a alcanzar al combustible, o que ciertas particulas de combustible se rodeasen de humos sin encontrar aire para acabar de quemar. Todo ello ha hecho que, en la practica, se considere necesario trabajar, no con el aire justa, sino con un exceso bastante importante que oscila entre el 20% y el 100 %.

Exceso de aire para una buena combustion Son muchas las razones que obligan en la practica a aumentar esa proporcion teorica de 14,5 a 15 en un 20 a 100%, siendo un valor muy corriente el 40 % o 1,4 veces el teorico. En la practica se viene a consumir, o par lo menos gastar, 20 kg de aire por cada kilo de combustible. Se comprende que este valor puede ser bastante variable de un motor a otro y, en general, es menor en la inyeccion directa que en lade turbulencia. Tambien influye mucho, como vera usted despues, en la cantidad de contaminantes toxicos que salen por el escape. Cuanto mas exceso de aire, menos humos y menos contaminantes, por regia general. Ahora bien, si el exceso es muy grande, se desaprovecha mucho el volumen de la cilindrada, cosa que hace al motor caro y pesado y, por lo tanto, no in teresa. Imagine por un momenta que en la cubeta que forma la camara de combustion en el em bolo tiene unos gramos de gas-oil y que va aumentando la temperatura basta que comienza a quemar. Quemani su superficie que es la que puede combinarse con el aire que tiene en contacto, pero si no hay una corriente que remueva ese aire los propios humos pararan la combustion aunque la temperatura siga subiendo. En el motor Diesel mas lento (100 r.p.m.) el tiempo para la combustion es como maximo de 1/10 de vuelta (vuelta = 60/100 = 0.6 segundos y 1110 de vuelta = 0,06 segundos), o sea, 6 centesimas de segundo. Ello explica claramente que todo se haga para tratar de conseguir una buena mezcla de aire-combustible ya que de este resultado depende el exito del motor.

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Hablemos ahora del primer caso. El movimiento del aire para que vaya en busca del combustible se puede provocar de dos maneras: al ser aspirado por el em bolo, o sea, al entrar, o bien al ser comprimido desigualmente a causa de la forma de la camara. Son varias las formas de crear torbellino al entrar. En los grandes motores lentos de lumbreras, estas no se disponen radialmente sino de manera que el aire forme un torbellino al entrar, como se ve en la figura 1. Ese movimiento circular remueve el aire fresco en las zonas en que ira quemando. Este metoda, buenisimo cuando los motores Bevan valvula de escape en culata, es dificil de conseguir en los de barrido por lazo, porque es muy facilla interferencia de los dos movimientos. Si el aire entra por la valvula de aspiracion, el sistema mas sencillo y bastante eficaz consiste en hacer el conducto de aspiracion direccional, es decir, muy inclinado y progresivo de modo que, al ser aspirado el aire por el embolo, se ve obligado a entrar muy inclinado aprovechando casi un solo lado de la valvula. En esa forma se consigue, como seve en la figura 2, que en el cilindro se forma un torbellino.

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Encuentro del aire con el combustible El encuentro del aire con el combustible se consigue por dos caminos: que el aire busque al combustible, y que el combustible busque al aire.

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Figura 1. Lumbreras de admisi6n de un motor lento de 2 tiempos.

Figura 2. Motor con conducto de aspiraci6n direccional.

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El inconveniente de ese sistema es que pequeii.os errores de fundicion provocan grandes diferencias en los resultados. Pero eso mismo es una gran ventaja para un mecimico con sentido y oficio, porque tan solo el repaso afinando la calidad de las superficies del conducto, ya suele provocar gran mejora en un motor que, por ejemplo, ha salido de la serie sin acabar de dar resultado. Y si, ademas, logra mejorar la fluidez de la vena aspirada, eliminando o allanando algun reborde o defecto en los conductos, mejor que mejor. Es tan importante conseguir la mezcla creando turbulencia que muchas veces se asegura la direccionalidad del conducto colocando en la valvula una pantalla que impide el paso del aire en ese lado y lo obliga a seguir el torbellino que nace por el otro lado. La valvula tiene entonces la forma de la figura 3 y, como es natural, lleva un fresado en la cabeza que le impide girar ya que; si lo hiciera, el efecto que produce y que aparece claramente en la figura 4, serfa contraproducente. Pero aquf sf que no queda margen ninguno para el mecanico, pues el diseii.ador ha fijado la posicion optima tras largos ensayos y nose podran mejorar. Especialmente en los motores rapidos esta divulgandose hoy dia el sistema que han dado en llamar de caracol. En efecto, tanto Leyland, como Mercedes y Pegaso eran basta ahora direccionales, o en todo caso con val-

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A Figura 5. Modo de trabajo de Ia inyecci6n directa con admisi6n de caracolillo.

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) Figura 3. Valvula de aspiraci6n con pantalla.

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Figura 4. Efecto de Ia valvula de pantalla.

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vula de pantalla, pero todos ellos estan ya con nuevas versiones en elmercarlo, resueltas a base del caracolillo. Esta solucion esta representada en la Figura 5. El dibujo A es la seccion acostumbrada pero c0mo en ella es diffcil interpretar el camino que sigue el aire. Para aclararlo se muestra la perspectiva transparente del dibujo B, en el que se aprecia que el aire entra en un conducto de aspiracion con verdadera forma de caracol alrededor de la valvula. Como en todos los casos, la aspiracion provoca el paso del aire por la espiral en caracol y, durante la com presion, el aire se concentra en la cavidad del embolo, reforzando el movimiento de torbellino. Ya es conocida la existencia de culatas que, para conseguir el paso facil del aire, tienen doble valvula de aspiracion. Hasta ahora, en esos casos se "recurrfa casi siempre a disponer las dos valvulas con pantalla, para asegurar el torbellino de aire; pero es bastante general el caso, como el de la figura 6, en que la posicion optima de las pantallas no parece corresponder a lo que intuitivamente harfamos. Hecha esta observacion, en la figura 7 queda diseii.ado el objetivo teorico de la doble pantalla. Insistimos que en la practica nunca se encontrara con esa posicion teorica. Debe respetar la que queda obligada por los posicionadores de las valvulas. Tambit~n los motores con doble valvula de aspiracion han ido cambiando• de tendencia y la solucion mas- general es ahora combinar una valvula direccional con una de caracolillo. El caracolillo manda la turbulencia y el conducto direccionalla refuerza. Parece, en cambio, que nose encuentra buena solucion al combinar dos direccionales; y, por otra parte, ya se comprende que no se pueden introducir y provocar dos torbellinos porque la friccion entre ambos los anularfa. Soluciones con culatas de dos

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) ) Figura 7, Culata con doble valvula de pantalla y su orientaci6n.

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Figura 8, Efecto antagonista de dos caracolillos.

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Figura 6. Situaci6n y orientaci6n de las valvulas de admisi6n. A con pantalla de un motor Pegaso.

valvulas y que las dos sean de caracolillo, como la que pretende representar la figura 8, no son realizables, Al comenzar dijimos que habia dos caminos para conseguir el movimiento del aire. Acaba de ver los sistemas que se suelen emplear para conducirlo y dirigirlo ya desde la entrada. Veamos ahora los efectos suplementarios que se aii.aden aprovechando la combinaci6n de la energfa de compresi6n con la forma de la camara. Para comprender bien lo que ocurre siga la explicaci6n sobre la figura 9. En ella esta esquematizado un cilindro de motor lento con un embolo con la clasica camara de plato. Hay una relaci6n de compresi6n T que es igual a la relaci6n entre el volumen de camara y el total (camara mas cilindrada) pero en realidad ese es un valor medio porque si consideramos separados la zona t6rica exterior T y la zona cilindrica interior C vemos que en T la relaci6n de compresi6n es 1/16 mientras que en C es 3/18, o sea, 1/6. Silas dos zonas estuviesen separadas, el aire de T que se comprime casi tres veces mas que el deC, apretaria contra la pared de separaci6n inflandola. Como no hay pared lo que ocurre es que se crea una corriente de aire e'n el senti do de las flechas que es lo que se pretende. En los motores rapidos de inyecci6n directa, ese efecto se exagera aun mas y se suma al de torbellino de entrada. Ambas cosas se explican en la figura 10.

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Figura 9. Efecto de Ia compresi6n irregular segun las zonas.

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Hay ligeras variantes cuyos extremos puede ver en ..la figura 11. En general, se parecen ala versi6n A, no porque vaya mejor, sino porque a medida que nos acercamos ala forma mejor C, resulta mas dificil eliminar la concentraci6n de calor que se produce en los picas rayados, a consecuencia de lo cual se queman y agrietan estos puntas de los embolos. Quedan los motores con camara de turbulencia que ya conoce. La teoria se basa en el mismo principia explicado en la figura 9, pero ahara las dos zonas estan realmente separadas por un paso estrangulado como ve en la camara Ricardo, que se emplea en casi todo el mundo en los motares pequeftos (Fig. 12). El aire alcanza la presi6n de compresi6n en la camara de turbulencia ·con un cierto retraso causado par la resistencia al paso que encuentra el chorro, lo que provoca un encendido mas suave pero exige avanzar alga mas el momenta de inicio de la inyecci6n. Un motor bastante corriente y generalizado es el Perkins, que emplea una versi6n alga diferenciada y que puede apreciar c6mo funciona en la figura 13. En lo que respecta al aire, el sistema es el mismo.

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Figura 10. 'Camara de combusti6n de doble remolino de motor rapido de inyecci6n directa. 1, inyector; 2, culata; 3, cilindro; 4, embolo; 5, aros; 6, aire; 7, combustible. A, aire aspirado; 8, torbellino comprimido, C, compresi6n: D, torbellino transversal; E, torbellinos superpuestos; F, inyecci6n sobre E.

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Figura 11. Tres versiones de camara de inyeccion directa de doble turbulencia.

Figura 12. Camara de turbulencia tipo Ricardo, muy ganeralizada en motores de menos de 100 cv. (75 ki'V). 1, bujfa o resistencia de arranque; 2, inyector; 3, camara de turbulencia.

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() afmosferas y a esta presion el pun to de encendido es del arden de 270 grados centigrados.

Poder calorifico La energia o poder calorifico de un combustible es !a cantidad de calor que desprende a! quemar completamente un kilo de combustible. La unidad de medida es !a kilocaloria (kcal), aunque actualmente se recomienda emplear el kilojulio (kJ). Recuerde que 1 kcal equivale a 4,2 kJ y que los combustibles Diesel poseen un poder calorifico de 10 000 kcal, o sea, 42 000 kJ/kg. La potencia de un motor depende del poder calorifico del combustible; por ella, es el valor que mas debe importar, a pesar de que no suele tenerse muy en cuenta debido a que sus variaciones son pequeiias. El consumo por caballo de un motor sera tanto menor cuanto mas alto sea el poder calorifico del combustible. Normalmente sedan, en las tablas, dos valores de potencia calorifica: la potencia calorifica inferior y la potencia calorifica superior. Para la utilizacion del combustible solo tiene in teres la potencia calorifica inferior, y siempre nos referimos a ella. La superior solo sirve para laboratorio, ya que nose tienen en cuenta ciertas correcciones.

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Impurezas: Agua, azufre, sodio y cenizas

Indice o mimero de Cetano Si se compara el retardo de la inflamacion del combustible con el retardo que necesita una mezcla de cetano (que es una proporcion de cetano y alfametilnaftaleno) se obtiene lo que se llama Indice de Cetano o Equivalente o Numero de Cetano de un combustible (que viene a ser la proporcion de cetano que quema igual, es decir, con el mismo a vance). Asi pues el indice de cetano mide la facilidad con que se prepara a quemar un combustible. Cuanto mas elevado sea el indice de cetano mas disminuye el retardo y, por consiguiente, requiere un avance mas corto a igualdad de carga, regimen y demas condiciones. Ya se comprende que con aditivos especiales (por ejemplo aqui el nitrato de amilo) se puede mejorar un combustible elevando el indice, pero esos aditivos que el mercado ofrece son siempre caros y solo pueden tener objeto en competiciones deportivas. Llevan nombres comerciales y no

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Aunque en su origen el combustible no lleve agua, puesto que al destilar el petroleo el agua sale cuando se alcanzan los 100 °C y solo alllegar a los 190 °C comienza a destilar la fraccion gas-oil. En la practica el combustible puede contener agua procedente de la condensacion de la contenida en la propia atmosfera. El azufre y el sodio son, en contrapartida, muy dificiles de eliminar totalmente, siempre suelen estar presentes en mas o menos proporcion, y, en contacto con la humedad, una temperatura media y cierta presion, dan acidos y bases muy corrosivos que se comen las piezas. El sodio es grave para las valvulas y el azufre para los cilindros y toberas. Es necesario exigir que su presencia sea minima. Las cenizas son materiales inquemables capaces de erosionar las piezas. Concretemos un poco mas cada caso.

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Agua. El agua esta ya saturada de oxigeno y no quema. Todo lo que haya de agua hay de menos en poder calorifico; ademas, dificulta el encendido y corroe los organos internos del motor. Debido ala alta temperatura ataca especialmente las valvulas de escape y las segmentaduras. El agua de mares mucho mas corrosiva. En los depositos de combustible se colo-

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can siempre grifos de purga en la parte inferior donde se va decantando el agua que debe ser retirada de cuando en cuando. En los vehiculos, estas purgas suelen disponer de un gancho para poder purgar tirando sencillamente de el, y afladen en el circuito alimentador un filtro separador y, casi siempre, ante el bombillo de alimentaci6n va colocado otro indicador de condensacion de agua muy facilmente purgable. En las grandes instalaciones fijas o marinas, es corriente la instalacion de centrifugadoras. En los demas motores, lo prudente es emplear combustible de la mejor calidad. En todo caso no conviene que la cantidad de agua en el combustible pase de 1%. Azufre. Ya conoce usted sus efectos y su gravedad. No convendria que su presencia pasase de 0,5% yen todo caso se puede aceptar ell % porque el combustible actual rebaja raramente esa tasa. Sodio. Ademas de atacar las piezas, acostumbra a provocar depositos de combustible en las lumbreras de los motores de dos tiempos. Tan solo pueden aceptarse indicios o considerar como tope la suma de azufre y sodio. Su presencia es menos corriente que la del azufre.

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Cenizas. No hay que confundir las cenizas con los alquitranes u otros productos organicos que a. veces lleva el combustible o que se producen por fraccionamiento quimico durante la combustion. Ni unos ni otros deben estar presentes en el combustible. Se admite tan solo un 0,05 %.

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Figura 6. Aparato para determinar Ia temperatura de inflamaci6n de un combustible. I, term6metro; h, recipiente de hierro; c, capsula de porcelana; a, arena; m, lampara.

El conocimiento de este punto no tiene gran importancia, pues para conocer el peligro de incendio basta el punto de inflamacion, ya que la temperatura de combustion suele ser de unos 40-50 oc mas alta que lade inflamacion.

Punto de solidificacion

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Seria mejor decir punto a partir del cual el combustible deja de ser bombeable. Son muchas las aplicaciones que exigen que los conductos tengan que soportan temperaturas inferiores a los 5, 12 o 30 grados bajo cero en ciertas epocas. Si el combustible sigue siendo bombeable a- 5 °C, el primer caso no necesitara ayudas. En los otros siempre se debe recurrir al calentamiento. Asi pues, aunque no sea en servicio, porque los motores siempre trabajan a temperaturas mucho mas altas, debe tenerse muy en cuenta ese punto, que convendria estuviese por debajo de 5 °C bajo cero, para no encontrarse con que despues de una parada ya nose puede volver a arrancar.

Punto de combustion El punto de combustion es la temperatura a que debe calentarse el combustible para que al acercarle una llama se encienda de una manera permanente, es decir, hasta consumirse por completo.

Punto de inflamacion Este dato indica la temperatura minima a que debe estar el combustible para que emita vapores que al contacto de una llama se inflamen. El conocimiento del pun to de inflamacion solo sirve para prever el peligro de encendido al manipular combustibles. No debe confundirse el pun to de inflamacion con el pun to de encendido. El primero indica inflamaci6n provocada con el auxilio de una llama, y el segundo indica encendido sin ayuda de llama alguna, o sea, solo por contacto con el aire caliente de la camara de combustion. Para. conocer la temperatura de inflamacion se procede del modo siguiente:. Con un soporte de laboratorio (Fig. 6) se suspende un recipiente de hierro (h) en cuyo fondo se coloca algo de arena (a). Sobre esta arena se coloca una capsula de porcelana (c) conteniendo el combustible a ensayar. Seg{ln indica la figura, se dispone un termometro (t) y una lampara de

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alcohol (m) de forma que, al encenderla, el termometro marque un aumenta de temperatura de 5 oc por minuto. Cuando supongamos que esta cerca el punto de inflamacion, se retirara un poco el mechero para que el aumento de temperatura sea mas Iento. De cuando en cuando se acerca una cerilla con unas pinzas, rozando la superficie delliquido y se aparta en seguida. En el momento en que se note una breve inflamaci6n, parecida a una explosion, que se apaga rapidamente, se ha llegado ala temperatura de inflamacion. En los combustibles para motores Diesel esta temperatura no debe ser inferior a los 65 °C.

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El Diesel-oil que se encuentra en el mercado es una mezcla de gas-oil y fuel-oil y es de calidad inferior al Diesel-oil de destilaci6n. El Diesel-oil suministrado por la CAMPSA,lo compone un 25 %de gas-oil, mas un 75 % de fuel-oil tipo I. Es mas barato que el gas-oil puro, pero solo puede utilizarse en aquellos motores cuya construccion lo permita. Cuando por razones economicas se emplea en instalaciones de mediana y gran potencia, el combustible debe ser calentado previamente para disminuir su viscosidad. En pequeflos motores industriales, camiones y tractores, su utilizacion no es adecuada, salvo indicacion del constructor.

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Fuel-oil COMBUSTIBLES PARA MOTORES DIESEL Los motores Diesel utilizan combustibles mas inferiores que los de explosion, y por tanto, son tambien mas econ6micos. Es esta la raz6n, unido al alto rendimiento del ciclo Diesel, del extraordinario empleo de esta maquina en instalaciones industriales, marinas y automoci6n. Estudiaremos a continuaci6n las caracteristicas de los principales combustibles empleados en estos motores.

Gas-oil Es el producto llamado vulgarmente aceite pesado. De todos los combustibles es el mas apropiado para ser quemado en motores Diesel y definido en los parrafos anteriores. • Se obtiene como subproducto en la destilacion del petroleo natural,· entre 250 y 360 °C. La cantidad de gas-oil que contiene el petroleo natural es aproximadamente un 10 por 100. Las caracteristicas medias del gas-oil se dan en la tabla II.

Diesel-oil Este aceite parece indicar con su nombre que es el genuino para motares Diesel, sin embargo, no es asi. Es inferior al gas-oil, aunque mas barato. Se obtiene por destilaci6n fraccionada del petroleo natural, a temperaturas superiores a 360 °C; antes de empezar a destilar los aceites lubricantes, lo hace el producto combustible, llamado Diesel-oil. Este Diesel-oil, obtenido por destilaci6n del petroleo, no se utiliza mucho por su escasez.

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Es una mezcla de aceite sin refinar que resulta de extraer al petroleo natural los productos mas ligeros. Como antes hemos dicho, se utiliza para obtener el Diesel-oil comercia!; ahora bien, debido a su bajo precio, tiene mucho interes quemar fuel oil en los motores Diesel, necesitandose para ello una instalacion especial: recalentadores, centrifugadoras del combutible, etc. El fuel-oil es empleado como combustible en hogares de calderas, de homos, en fabricas de gas, etc. Las caracteristicas medias del fuel-oil suministradas por la CAMPSA son las de la tabla III.

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Alquitnin de hulla Se denominanpetr6leos artificiales a los productos aceitosos obtenidos por destilacion del alquitran de hulla y del alquitran de lignito. De la destilaci6n del alquitran de hulla, aparte de otros diversos productos, se obtiene un combustible denominado petr6leo o aceite de alquitran de hulla, de color pardo, con fuerte olor a alquitran. Para utilizar este combustible de forma que se consiga una combustion completa, es preciso un calentamiento previo del combustible y llevar la compresi6n a valores mas altos que con el gas-oil, debido a su alto punto de encendido. Generalmente para el arranque se utiliza un combustible mas ligero, como por ejemplo aceite solar, que suministra otra bomba de inyecci6n, aparte de la bomba principal, que funciona con aceite de alquitran. Este juego de doble boinba, a veces se elimina, mezclando el alquitran de hulla,con gran cantidad de gas-oil (1 parte de alquitran de hulla por 3 de gas-oil). Pero este recurso no es muy acertado, pues se obtiene poca economia, debido·a la gran proporci6n de gas-oily a que la mezcla tiene un poder calorifico inferior al gas-oil puro. El alquitran de hulla es el unico combustible mas pesado que el agua, es decir, tiene un peso especifico superior a 1. En caso de incendio puede

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MOTOR DIESEL

apagarse con agua, pues el agua flota sobre el combustible, aisbindolo del aire, por lo que la combustion no continua. Pero nunca se intente sofocar con agua la combustion de los otros productos combustibles para motares, pues estos flotan sobre el agua. Se comprende que estos combustibles solo se emplean en instalaciones de gran consumo, donde el precio por caballo es de capitalisima importancia. Las caracteristicas del petroleo alquitnl.n de bulla se dan en la tabla IV.

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INYECCION Y COMBUSTION

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TABLA II Caracteristicas medias del gas-oil Propiedades ffsicas Peso especffico Viscosidad Engler a 20 o C ......... . Punto de inflamaci6n Punto de combustion Poder calorffico Punto de solidificaci6n

Com posicion

0,84 kg/litro 1,60 68 ° 100 ° 10 000 kcal/kg -8°C

c c

86,20% 12,65% 0,50% 0,50% 0,52% 0,03%

Carbo no Hidr6geno Azufre Agua As! alto Cenizas

Aceite solar De la destilacion dellignito se obtiene el alquitnl.n de lignito, el cual mediante nueva destilacion da el aceite solar y los aceites de parafina. El aceite solar es un excelente combustible para motores Diesel, es de muy facil encendido y esta exento de sustancias corrosivas, por lo que constituye un combustible de mejores cualidades que el gas-oil. Pero se obtiene muy pequefia cantidad, un 3 por 100 de alquitran, por lo que el mercado no puede abastecerse. Se emplea solo para el arranque de los motores que funcionan con petroleos artificiales. Las caracteristicas del aceite solar son las dadas en la tabla V.

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TABLA III Caracteristicas del fuel-oil

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Aceites de parafina Los aceites de parafina constituyen excelentes sustitutivos del gas-oil para el consume en marcha normal. S~ obtienen del alquitran en proporciones del 5 al 10 %. Es precise tener en cuenta que si los procedimientos de obtencion no son lo suficientemente escrupulosos, estos aceites contienen sustancias perjudiciales al motor. Las caracteristicas medias se dan en la tabla VI.

Otros combustibles para motores Diesel

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FUEL-OIL I

FUEL-OIL II

Peso especffico (15 °C} ............... . Viscosidad Engler a 50 Punto de inflamaci6n Azufre Poder calorffico

0,938 kg/litro 6,30 90°C 2,37% 10.000 kcal/kg

0,945 kg/litro 15,60 98 2,48% 10.200 kcal/kg

oc .......... .

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CARACTERISTICAS

Dada la gran flexibilidad del motor Diesel para consumir combustibles muy diversos, existen una proporcion de sustancias que pueden emplearse con exito. En genert;~.l, son los aceites citados anteriormente los mas interesantes, por la frecuencia de su empleo; pero tambien hay otras sustancias que se adaptan mas o menos bien al consume en motores, aunque consideraciones economicas ode distribucion restringen su uso en la mayoria de los casos. ·

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TABLA IV Caracteristicas medias del aceite combustible alquitran de bulla

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Peso especifico Viscosidad Engler a 20 °C Punto de inflamaci6n Punto de combustion Poder calorffico Carbo no Hidr6geno Azufre Agua Cenizas

1,06 kg/litro 1,4 80°C 135 °C 8.800 kcal/kg 90%

7 % 0,7% 1 % 0,05%

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que algunos procedimientos patentados hacen muy econ6mico el tratamiento y que ademas de los aceites combustibles se obtienen otras materias de mucha utilidad en otras industrias, se comprende que en varios paises existan numerosas refinerias dedicadas a explotar estas pizarras. Las caracteristicas aproximadas del aceite combustible extraido de la pizarra petrolifera de Espana son:

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INYECCION Y COMBUSTION

TABLAV Caracteristicas medias del aceite solar Peso especlfico Viscosidad Engler a 20 °C Punta de inflamaci6n Poder calorffico Carbona Hidr6geno Oxfgeno y nitr6geno Azufre

0,83 kg/litro 1,05 a 1,1 50 °C 9.980 kcal/kg 85,50% 12,31 % 1,33% 0,83%

Peso especifico Poder calorifico Punto de inflamacion Carbo no Hidrogeno Oxigeno y Nitrogeno Azufre

TABLA VI Caracteristicas medias de los aceites de parafina Peso especlfico Viscosidad Engler a 20 °C Punto de inflamaci6n Poder calorffico Carbo no Hidr6geno Oxfgeno y nitr6geno Azufre

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MOTOR DIESEL

Los alquitranes de madera y de turba son tambien aceites combustibles que se utilizan para quemar en los paises del Norte de Europa, pero que no suelen consumirse en motores, a causa de su fuerte contenido de creosota, sumamente perjudicial a la vida del motor. Lo mismo se puede decir del contenido en cenizas, que obstruyen las toberas del inyector y ensucian la camara de combustion.

0,85 a 0,91 kg/litro 1,1 a2,3 66 a 120 °C 9.700 a 9.800 kcal/kg 83,1 % 10,73 % 2,62% 1%

Estos otros combustibles son los petroleos obtenidos de esquistos bituminosos, aceites de alquitran de turba, aceites de alquitran de madera, aceites vegetales y animales, etc. Los esquistos bituminosos o pizarras petroliferas, son productos procedentes de una descomposicion analoga ala formacion del petroleo natural, con la diferencia de que aqui la transformacion afecta a materias organicas de todas clases, es decir, vegetales y animales, mientras que el proceso fue sufrido solo por materias animales en la produccion del petroleo, y por materias vegetales en la formacion del carbon. Se encuentran pizarras petroliferas, constituyendo grandes yacimientos en Escocia, Alemania, Suecia, Francia, Estados Unidos, Canaday tambien en Espana, si bien en E&pana se explota aun en pequena escala. Por destilacion de estas pizarras se obtiene un 6 % del alquitran, del cual se extraen aceites combustibles pesados en una proporcion del 35 al 60 %. Vemos, pues, que la cantidad de aceite obtenido es bastante pequena en proporcion con la materia prima a tratar; pero teniendo en cuenta

0,945 kg/litro 9.500 kcal!kg. 48 °C 83,10% 10,72% 2,62%. 3,56%

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Aceites vegetales Las grasas y aceites animales y vegetales tampoco se usan en motores Diesel, mas que en muy raros casos, por impedirlo su precio elevado, consecuencia de su gran utilidad para fines alimenticios, fabricacion de jabones, lubricantes, etc., y tambien su posibilidad de fermentaci6n. Sin embargo, hemos de consignar la importancia que para Espana puede tener el consumo de aceites vegetales, principalmente de oliva, como combustible del motor Diesel. Los aceites vegetales tienen las caracteristicas medias siguientes:

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Peso especifico Viscosidad Engler a 50 °C Punto de inflamacion Poder calorifico Carbono Hidr6geno Oxigeno Azufre Otras impurezas

0,91 kg/litro 3,40 200°C 8.500 kcal!kg 74,7% 11,9% 12,9% 0,1% 0,1%

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El uso de tales sustancias para combustibles exige una gran atencion en el entretenimiento del motor, porque casi todas elias forman a altas temperaturas productos resinosos que afectan al trabajo normal de los aros del embolo, agarrotfmdolos en sus ranuras. (Recuerde que en caso de guerra, o de falta de suministros priman otras razones.) Estos combustibles presentan el inconveniente de que, si bien pueden quemarse en el Diesel, requieren al mismo tiempo transformaciones en el motor. Ademas, sus caracteristicas tienen muy poca homogeneidad; por ejemplo, los aceites vegetales pueden tener viscosidades entre 1 y 5°E (30 y 180 SSU); poderes calorificos de 33.000 a 40.000 kJ/kg y, en general, puntos de inflamacion demasiado altos. Lo peor es la presencia de acido acetico que se debiera neutralizar y su tendencia a enranciar y fermentar perdiendo sus cualidades.

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INYECCION Y COMBUSTION

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Gases En Rolanda, en Austria y en Inglaterra ya estan en servicio flotas de autobuses alimentados con lo que se ha dado en Hamar LPG (Gas Licuado de Petroleo). Su potencia calorifica es buena, pues viene a ser del mismo orden que la del gas-oil. El precio es muy economico, pues ningun Estado lo ha cargado de tasas fiscales por ahora. Es un combustible que quema bastante bien y en general mejora la presencia de contaminantes en el escape (razon principal de su introduccion en los autobuses). Por si fuese poco, da una combustion que viene a ser intermedia entre la gasolina y el gas-oil, es decir, mas suave y menos ruidosa que el Diesel pero de menor consumo y mas economica que la gaso~ina. Los inconvenientes son muy serios: como es una mezcla de metano y etano, para mantener los gases en estado liquido han de ser contenidos en botellas a muy alta presion y su manejo es peligroso. Ademas, el motor ha de ser reformado muy seriamente. Se mantiene la alimentaci6n con gasoil hasta tal pun to que solo a partir del 70% de carga se inicia la introduccion del gas que permite llegar a plena carga. El gas-oil es el unico consumido hasta el 70% y sirve, ademas, para provocar el encendido. El gas llega por medio de un carburador adicional con valvula distribuidora que fija el momento de la aspiracion o introduccion gracias a la presion de la botella, pero eso exige un nuevo elemento de distribucion que hay que afiadir a los normales de admision, inyeccion y escape. Hay un gas que seria mucho mas apropiado, mas manejable y menos peligroso: el butano, que es liquido en las bombonas, pero que a 0 °C y ala presion atmosferica ya es gaseoso. El inconveniente es que no abunda en estado natural y para obtenerlo partiendo del gas natural, del carbon o de otro producto, la produccion actual no es suficiente a poco que se popula-

Figura 7. Esquema de alimentacion con GLP. - 1, botella de gas. - 2, deposito de gas-oil. - 3, valvula principal del gas. - 4, regulador del gas. - 5, alimentacion de gas-oil. - 6, bomba de inyeccion de gas-oil.- 7, regulador normal.- 8, graduador del gas.- 9, carburador de gas.- 10, toma especial de admision.- 11, toma de presion de admision para el regulador de gas 4.- 12, toma de temperatura para el regulador de gas 4.- 13, radiador normal.- 14, tubos de impulsion.- 15, inyectores.

rice. Asi y todo debe tenerse en cuenta que su manejo es mas peligroso que el del gas-oil, aunque menos que el del GLP. Finalmente, tenemos el metanol, un alcohol liquido en wndiciones normales, manejable como el gas-oil, capaz de dar buenos resultados en los motores Diesel mejorando la contaminacion y muy facil de obtener partiendo del gas natural o de otros productos abundantes, pero que de momenta no pasa de los laboratorios porque el mercado solo dispone de pequefias cantidades y sobre todo porque su poder calorifico es aproximadamente la mitad que el del.gas-oil. El motor requiere transformaciones minimas pero se tendrian que usar aditivos regularmente. Unos para darle el poder lubrificante que no tiene y otros alcalinos para destruir el acido formico que deja en la combustion, aunque parece que eso es a causa del.proceso de transformacion, cuando es obtenido a partir del metana. Noes apto para quemar por el procedimiento de camaras auxiliares, lo que descarta los motores muy pequefios de mas de 3.000 revoluciones por minuto y camara de turbulencia. Las inyecciones de gas se consiguen en forma semejante al esquema de la figura 7.

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MOTOR DIESEL

INYECCION Y COMBL:STION

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Gasolina No vamos a hablar aqui de la gasolina empleada como combustible de motor de explosion, sino de su aplicacion al motor Diesel. Como vera en los parrafos siguientes, los ejercitos de muchos paises han insistido mucho en que al declararse un estado de emergencia o encontrarse con dificultades de suministro siempre es mas facil encontrar un puesto de gasolina en cualquier pueblecito que conseguir un combustible especial. Se ha tratado de conseguir que el motor Diesel quemase gas-oil y que pudiese al mismo tiempo ser alimentado, en caso de necesidad, con gasolina. El problema principal de la gasolina era que al no ser lubrificante agarrotaba facilmente los pistones de las bombas y las agujas de los inyectores. En el momenta en que los motores de explosion han visto resuelta la alimentacion por inyeccion en lugar de carburador, ese problema ha dejado de existir. Otro inconveniente de la gasolina es que se vaporiza muy pronto (antes de 100 °C) y autoenciende muy tarde (por encima de 400 °C) con lo que debe disponerse de juegos de toberas y de reglajes de puesta a punto diferentes en uno yen otro caso. Otro problema es el indice de cetano. La gasolina tiene un indice bajo y una preparacion larga. Con esos avances, en el momento del encendido, la acumulacion de combustible es grande y el picado exagerado. No hay mas remedio que facilitar el encendido con bujias o con aditivos. En general, esos motores, caros y medianillos en todas las condiciones, no son usuales en el mercado, y en todo caso hay que atender a las instrucciones del fabricante y actuar siempre con mucha pausa, serenidad y buen juicio. En los motores marinas se prefiere emplear combustibles mas baratos y mas viscosos como el fuel-oil o aceite de calderas. Noes recomendable nunca, pero la solucion noes dificil. En la figura 8 se muestra un motor con el circuito de circulacion del fuel caliente adaptado y en la figura 9 toda la instalacion tipica de esta clase. Basta que se detenga un poco en cada figura y vea los elementos que la componen para que lo comprenda todo. Lo que si es recomendable, si se funciona con fuel, es trabajar el primer cuarto de hora y la ultima media hora con gas-oil, para facilitar los arranques inmediatos en todo momenta y tener los circuitos siempre limpios.

Figura 8. Motor Diesel Sulzer dispuesto para quemar fuel-oil. ·A, elementos de calefaccion eh3ctri· ca. · 8, bomba de circulacion. • C, calentador par agua caliente del propio motor para ahorro del sistema eiE'lctrico.

Figura 9. Esquema de instalacion fija, o a bordo, para alimentar con fuel-oil o mezcla; 1, deposito general fuel-oil; 2, deposito general gas-oil; 3, bomba de fuel; 4, trasiego fuel; 5, centrifugadora; 6, fuel de 1. •centrifugacion; 7, bomba de fuel; 8, calentador; 9, fuel de 2. •centrifugacion; 10, nodriza de fuel; 11, calentador de fuel o mezcla; 12, valvula; 13, filtro; 14, bomba de inyeccion del motor; 15 retorno del combustible de circulacion y calentamiento; 16, bomba de gas-oil; 17, gas-oil; 18, gas· oil centrifugado; 19, valvulas; 20, nodriza de gas-oil; 21, bombas auxiliares de mana; 22, agua caliente; 23, nodriza de mezcla; 24, mezclador.

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INYECCION Y COMBUSTION

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OBJETIVO E IDEA GENERAL DEL SISTEMA DE INYECCION

Figura 1. Esquema del circuito de inyecci6n de bomba en linea de motores pequenos y medianos. 1, leva; 2, rodillo; 3, empujador; 4, resorte; 5, embole; 6, valvula de descarga; 7, resorte; 8, tobera; 9, aguja del inyector; 10, alimentaci6n; 11, camara de inyecci6n.

Requerimientos del sistema de inyeccion ) )

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La finalidad del sistema de inyeccion en los motores Diesel es introducir el combustible en la ca.mara de combustion en la cantidad adecuada, en el momento preciso y en las condiciones requeridas para su perfecta combustion. Teniendo esto bien presente no sera dificil en tender el porque y la logica disposicion de cada uno de los elementos que constituyen el sistema de inyeccion. La cantidad de combustible a introducir en cada ciclo de funcionamiento del motor depende de las caracteristicas de este y del regimen de funcionamiento: velocidad y potencia exigida. El momento de introduccion, como sabemos, se debe producir al finalizar la carrera de compresion con un ligero adelanto sobre la llegada del embolo a su PMS; adelanto que en muchos motores es variable segun el regimen de giro, para lograr el funcionamiento optimo. En cuanto a las condiciones de introduccion del combustible en la camara, o inyeccion propiamente dicha, se han de contar la eh::vada presion en el interior de la camara y la necesidad de conseguir rapidamente una mezcla intima del combustible con el aire para que la combustion sea completa. Como veremos el sistema de inyeccion esta ordenado para satisfacer todos estos requerimientos, que tambien estudiaremos con mayor detalle.

Antes de proseguir con el estudio del sistema de inyeccion es interesante pensar que, por ejemplo, para un motor de 1 litro por cilindro a 2.500 r/min., cada vez que uno de los embolos llega al final de la carrera de com presion se de ben inyectar 2 miligramos de gasoleo perfectamente pulverizado a presiones cercanas a los mil bar (unidad equivalente ala antigua atmosfera) en una milesima de segundo. Se comprendera perfectamente que estamos tratando con mecanismos de altisima precision y fina mecanica.

Idea general del sistema de inyeccion En esencia un sistema de inyeccion esta formado por una bomb a de. embolo (homba de inyeccion) que comp'rime y envia el combustible, a traves de ·un tubo, al inyector por el cual se introduce pulverizado en la camara de combustion. Veamos esquematicamente en la figura 1, como esta dispuesto y fundona este sistema. El esquema esta limitado a la inyeccion en un solo cilindro.

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MOTOR DIESEL

El arbol de la leva (1) toma el movimiento del ciguenal del motor, en una u otra forma, sincronizado con el. Al girar la leva (1) levanta, a traves del rodillo (2) al empujador (3), elevando el embolo (5) que se desliza por el interior del cilindro al cual esta perfectamente ajustado para impedir fugas de combustible. El embolo comprime al combustible que hay en la camara del cilindro o camara de compresion (11) y que ha entrado antes por la lumbrera (10) situada en la pared del cilindro. En cuanto la presion del combustible alcanza el valor suficiente, la valvula de presion ode impulsion (6) se levanta al ceder su muelle (7) y el combustible pasa por el tubo de impulsion hacia el inyector (8), donde vence al muelle de la aguja del inyector (9) y esta permite su salida a presion por los orificios de la tobera del inyector. Cuando el embolo de la bomba deja de dar presion al combustible, cae la presion en la camara del inyector (8), se cierra el inyector y finaliza Ia inyeccion. A continuacion Ia leva (1) presenta su flanco descendiente al rodillo (2), que se mantiene en contacto con la leva gracias al muelle (4) y el embolo baja formando un vacio en la camara del cilindro (11) hasta que descubre la lumbrera del cilindro (10), con lo que penetra por ella al interior de la camara el combustible para la siguiente impulsion. Para evitar el descebamiento, vaciado, del tubo de impulsion, el muelle (7) habra cerrado la valvula de impulsion (6) tan pronto como el embolo haya dejado de dar presion al combustible. Con esto tenemos una idea general del sistema de inyeccion. Mas adelante veremos que la bomba esta dispuesta para dosificar la cantidad de combustible a inyectar en cada circunstancia de funcionamiento del motor y a jus tar el momento de inyeccion a los requerimientos adecuados para una buena combustion. Para gobernar su funcionamiento en este sentido la bomba es comandada por un elemento de regulacion, el reguladar, sensible a la marcha del motor y a los mandos, que no se ha representado en el esquema y que, segun los casos, puede estar integrado en la misma bomba o ser un mecanismo separado de ella.

DIVERSIDAD DE DISPOSICIONES DEL SISTEMA DE INYECCION Es conocida la enorme diversidad de los motores Diesel, tanto en tamano, potencia y ciclo de funcionamiento como en velocidades de regimen, disposiciones constructivas y aplicaciones. No puede extranar, pues, que el sistema de inyeccion, aunque siempre basado en el principia que se acaba de exponer, se presente en disposiciones practicas diversas incluso con diferencias notables entre si, para adaptarse a las necesidades concre-

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tas de los diferentes tipos de motores y siguiendo distintos estilos de diseno, fruto de la experiencia de los constructores. Sin embargo, puesto que las necesidades son las mismas o parecidas, los problemas que se plantean son amilogos y la soluciones adoptadas son similares; lo cual, afortunadamente, permite reducir el estudio fundamental a un limitado numero de dispositivos y esquemas generales. En los motores grandes y lentos suele disponerse de una bomba de inyeccion para cada cilindro, aunque sean comandadas por un eje de levas unico y un solo regulador, separado, para todas elias. Para los motores pequenos rapidos 0 muy rapidos la solucion generalmente adoptada es una sola bomba que agrupa una serie de cilindros de bombeo, uno por cada cilindro del motor, son las denominadas bombas en linea, con el regulador incorporado, o bien una bomba con un solo cilindro de bombeo y un distribuidor que envfa sucesivamente a cada cilindro del motor el combustible comprimido, son las denominadas bombas rotativas. Generalmente en los motores, especialmente los europeos, los inyectores son automaticos de mando hidraulico, es decir que se abren por la presion del combustible enviado por la bomba. Algunas marcas americanas utilizan inyectores de mando mecanico, que se abren comandados por una leva; sistema poco utilizado por las complicaciones constructivas que introduce en el motor. Resulta interesante en cambio el sistema de inyeccion Cummins denominado tambien de colector en baja o de inyector-bomba. En el cualla bomba de inyeccion y el inyector estan integrados en un solo dispositivo para cada cilindro. Se dice que este sistema es mas simple que los otros de inyeccion mecanica. En la figura 2 se presentan esquematicamente las diferentes disposiciones generales de los sistemas de inyeccion mas corrientes. Solo a titulo historico mencionaremos la inyeccion por aire, que tuvo una importancia decisiva en el desarrollo del motor Diesel en sus primeros tiempos y que actualmente esta por completo en desuso. En este tipo de motores el combustible se introducia en la camara de combustion despues de mezclarse con aire a presion en la valvula de inyeccion. Vemos que los elementos constituyentes del sistema de inyeccion son: la bomba de inyeccion, con su sistema de regulacion, los tubos de impulsion y las valvulas de inyeccion o inyectores. Antes de estudiar con detalle estos elementos en los proximos capitulos conviene tener una idea general de la disposicion y funcionamiento de cada uno de ellos.

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BOMBA DE INYECCION

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Hay dos tipos fundamentales de bombas: rotativas y en linea. Esta claro que los motores pequenos van equipados con bomba rotativa y los

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JNYECCION Y COMBt:STION

MOTOR DIESEL

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Figura 3. Bomba Bosch de inyecci6n en linea para cami6n. A, cremallera de regulaci6n o dosado;

Figura 2. Esquemas de Ia disposici6n general de los sistemas de inyecci6n mas corrientes: A, bombas individuales por cada cilindro; 8, bomba en linea; C, bomba rotativa; 0, bomba-inyector.

8, corona dentada de posicionado; C, casquillo de giro; 0, martillo de arrastre del piston en su giro; E, tuercas de regulaci6n del avance.

lentos con bomba en linea, pero c:donde esta ellimite? Es bastante indefinido, aunque casi podriamos decir que los motores con camara de turbulencia llevan bomba rotativa y los ·de inyeccion directa bomba en linea.

de piston con la posibilidad de graduar el a vance y la regulacion del dosado por apertura de lumbreras mediante el giro del piston inyector, sistema muy generalizado que describiremos con todo detalle. En la parte alta estim las salidas a cada inyector y dentro de ellas la valvula de descarga con su muelle. El principio es el mismo explicado anteriormente: el piston al moverse hacia arriba cierra el orificio de entrada del gas-oil al cilindro y comienza entonces la inyeccion. Subiendo o bajando, es decir, alargando o acortando la distancia entre piston y leva se modifica el momento del cierre, o sea, se gradua el avance ... Vale la pena conocer desde ahora el mecanismo de graduacion del caudal, o sea, la duracion de l.a inyecci6n, es decir, el dosado, de acuerdo con la carga o trabajo a desarrollar. El piston inyector lleva en su cabeza unos fresados que permiten que ofrezca ante la lumbrera u orificio de admision, .un recorrido mas o menos largo, durante el cual la superficie del piston obstruye la llegada y la salida del gas-oil que se ve entonces obligado air hacia el inyector (vea la Fig. 4). Cuando la parte superior del piston esta por debajo de los orificios de admision, como se ve en (a), el gasoleo llena la camara. A medida que este embolo va subiendo, la camara sigue llena hasta que se alcanza la posi-

Bomba en linea

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Casi todas las marcas tienen soluciones que solo difieren en detalles accesorios. Sin embargo, segun el tamaii.o del motor todas adoptan disposiciones diferentes. Los motores pequeii.os o nipidos llevan los elementos de todos los cilindros y el regulador formando un todo unico. Los motores medianos y los lentos llevan una bomba con los elementos de inyeccion delante de cada cilindro. En los grandes motores lentos, se pierde ya la unidad de las soluciones. Esta, pues, claro que la ~olucion mas completa es la de los motores pequeii.os y es la que tomaremos como ejemplo. La marca mas extendida es tambien la Bosch y su esquema corresponde a la figura 1. La bomba esta dispuesta realmente como aparece en la figura 3. Como puede verse comprende incluso su eje de levas en la parte inferior, sus accionamientos

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MOTOR DIESEL

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Figura 4. Explicaci6n del comienzo y fin de Ia inyecci6n y regulaci6n de cantidad o dosado con pist6n autorregulable. a) llenado de camara (lumbrera abierta), b) comienzo de Ia inyecci6n (lumbrera cerrada), c) fin de Ia inyecci6n (lumbrera abierta), d) posici6n de media carga (mitad de .carrera uti I),_ e) marcha en vaclo (muy poca carrera uti I), f) posici6n de parada (cortocircuito constante).~

cion (b), en la cual quedan obturadas las lumbreras. Si el piston sigue subiendo, movido por su leva, elliquido ya no tiene otra salida que por los orificios del inyector, despues de veneer la reaccion del muelle. Tan pronto como el borde inferior del fresado descubre la lumbrera, como seve en (c) Ia propia presion alcanzada en Ia inyeccion hace retroceder a! combustible hacia el conducto de admision, a traves de las ranuras o rebajes del piston. Con ello Ia presion cae bruscamente y el inyector se cierra violentamente gracias a Ia accion de su muelle. Ha terminado la fase de inyeccion. El embolo, cuya carrera es fija, sigue subiendo, sin inyectar por estar las lumbreras abiertas, hasta alcanzar su punto muerto superior. A partir de ese momento vuelve a bajar segun le permite Ia leva con Ia que esta en contacto gracias al muelle del accionamiento. Es evidente que Ia parte efectiva de bombeo de la Carrera del embolo es la distancia cubierta por el embolo desde el momento en que su borde· superior, a! subir, obtura las lumbreras hasta aquel, en que el borde inferior de Ia helice de control descubre Ia lumbrera y reduce asi Ia presion del combustible. Aunque Ia carrera sea constante, ya vemos que se puede graduar su parte uti! o de inyeccion haciendo girar el em bolo de modo que Ia generatriz o tramo util que presenta ante las lumbreras sea mayor o menor.

) INYECCION Y COMBUSTION

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Asi vemos en c la posicion de alimentacion maxima o plena carga, en d una posicion intermedia yen e lade vacfo. Finalmente en fla lumbrera esta siempre ante la ranura vertical y por lo tanto no hay ni cierre ni inyeccion, es decir, es posicion de parada. Este procedimiento, tan sencillo y con tan pocos elementos, requiere, en cambio, un trabajo de altisima precision y unos juegos minimos, hasta tal punto que piston y camisa de bomba, al igual que aguja y guia de inyector, estan hermanados y, si se cambian, debe cambiarse el juego. El mecanismo de orientaci6n o giro del piston es siempre muy pareddo al que ve en Ia figura 5. En A tiene otra vez el piston ya conocido, con su camisa By su lumbrera de entrada F. El piston Alleva en su parte inferior, una especie de martilloJ que se aloja en su manguito G. Este manguito G

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Figura 5. Regulaci6n del dosado en Ia bomba en linea. A, embolo o pist6n; B, camisa; C, valvula de descarga; D, empalme tubo de impulsi6n; E, cremallera reguladora; F, admisi6n de gas-oil; G, manguito dentado; H, corona dentada; J, martillo del pist6n.

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MOTOR DIESEL

INYECCION Y COMBUSTION

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Fresado recto

Con regulacion solo por el avance

Con taladro central de descarga

Corte clasico

Figura 6. Diversas formas de fresado de regulaci6n en los pistones inyectores.

puede hacerse girar por medio de una corona dentada H y una cremallera E. Segun sea la posicion de la cremallera, sera lade la guia G, la del piston J y por lo tanto la longitud de fresado A que quedara encarada con la · lumbrera F. La cremallera recibe el mcivimiento combinado de regulador y el mando del motor. Las ranuras del piston pueden tener formas diversas, como se muestra en la figura 6, segun el constructor.

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otro, la camara G reducira el volumen, pero el gas-oil ya no podra volver atras porque el paso se ha cerrado. Saldra pues inyectado a presion por el orificio I 1 • Este es el proceso que se repetira 4 o 6 veces por vuelta segun el numero de cilindros del motor. Claro que la bomba tendra los lobulos de leva y salidas a inyector correspondientes. En las bombas rotativas, las soluciones son menos universales que las que se dan en las bombas en linea. Aunque la mas usual es la que hemos visto, la solucion que ha adoptado la marca de mas prestigio en Europa y en America, la casa Bosch de Alemania, se parece mas a las disposiciones de las bombas en linea. Vea el esquema que corresponde a la figura 8. Ahora el piston es distribuidor e inyector a un tiempo. La leva L forma cuerpo con el mismo pero noes ni interior ni exterior, sino axial. El muelle de retorno M apoya la leva L contra los rodillos fijos R. Todo el conjunto se mueve dentro de una caja hafiada en gas-oil. El esquema esta dibujado en el momenta de inyectar. Cuando las muescas de la leva permiten que la camara G se agrande y el piston vaya con la leva hacia la izquierda, se descubre mas o menos, segun la disposicion del manguito de dosado E del mando D, el orificio de admision y se llena de nuevo la camara. Como aqui el piston noes flotante, se produciria un vacio y se vaporizaria el combustible si el dosado se regulase por estrangulacion. El manguito es ahora un sencillo distribuidor que igual alimenta la camara G, mientras da paso al liquido A descubriendo el orificio, que inicia la descarga sub ita de presion y termina la inyeccion cuando vuelve a descubrir el orificio. Al girar el

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Bomba rotativa

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Asi como la-bomba en linea lleva un piston por cilindro, la bomba rotativa lleva solo uno giratorio o dos opuestos trabajando sobre una sola camara de inyecci6n. Un distribuidor se ocupa de llevar la inyeccion al inyector que corresponda. La leva es unica, pero con los lobulos o salientes necesarios para dar las inyecciones previstas por cada vuelta. La figura 7 muestra el esquema mas corriente de bomba rotativa en uso actualmente. Las marcas CAV, Lucas y Roosa-Master responden a este esquema. Un distribuidor giratorio lleva la camara de inyeccion G, los pistones inyectores (dos) P y los rodillos o tuchos empujadores R. Los dos pistoncillos flotantes se separan uno de otro, admitiendo la cantidad de combustible que llega por A. Segun la posicion del mando acelerador o regulador de dosado D, la estrangulacion E, deja entrar mas o menos combustible. La cantidad de liquido que sale por un o:dficio o estrangulacion .es proporcional a la seccion de paso y a la presion. La camara G se llenani, mas o menos, separando lo suficiente los dos pistoncillos. Al rodar llega un momenta en que los lobulos de la leva obligaran a los pistoncillos a acercarse uno a

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Figura 7. Esquema de Ia bomba rotativa mas corriente. A, alimentaci6n; 8, aspiraci6n; C, llenado de Ia camara; D, mando de dosado; E, estrangulaci6n; F1 y F2 , 16bulos de Ia leva; G, impulsi6n del combustible; P, embolos inyectores; R, rodillos o tuchos de accionamiento; S, eje de dis!Fibuidor; 11 e /2 , salidas a los inyectores.

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MOTOR DIESEL

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INYECCION Y COMBUSTION

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Figura 8. Esquema de funcionamiento de Ia bomba rotativa Bosch. - R, rodillos tope de Ia leva. - L, leva axial. - M, muelle antagonista. - D, regulaci6n y dosado. -A, alimentaci6n. -I, e /2, inyecciones. - G, camara de inyecci6n. - E, distribuidor de reglaje de Ia duraci6n de inyecci6n.

Figura 9. Motor Pegaso de cami6n mostrando el racimo de tubas de impulsi6n entre bomba e inyectores.

piston con su leva va admitiendo e inyectando sucesivamente a cada uno de los cilindros I 1 , fz, ... , a lo largo de la vuelta. · Las bombas rotativas tienen su aplicacion en los motores pequeii.os, nipidos y muy nipidos y, como se estudiara mas adelante; el sistema de regulacion esta integrado comunmente en elias. · !•

TUBOS DE IMPULSION El combustible que sale a alta presion de la bomba de inyeccion llega a cada inyector a traves de unos tubos de impulsion, de los que vamos a hacer notar algunas cosas interesantes. Son muy aparentes en todo motor porque forman algo asi como un manojo que sale de las bombas para terminar esparcido en cada inyector. Un ejemplo claro es el motor Pegaso en la figura 9.

1-

Estos tubos han de reunir una serie de condiciones bastante importantes porque su funcion tarnbien lo es. Han de ser todos de la misma longitud que la del que debe unir la bomba con el inyector mas alejado para que la onda de presion tarde en llegar lo mismo a cada uno. Recuerde que tratamos rnilesirnas de segundo. Observe la solucion de la figura 10. Su pared hade ser gruesa no solo para que x:~sistan las presiones a.que trabajan (entre 500 y l 000 bar) sino para que nose hinchen elasticamente con esas presiones para deshincharse luego y producir nuevas inyecciones. El grueso de pared es mayor que el diarnetro interior ode paso. Pero, por si fuese poco, ese diarnetro ha de ser precisamente el que fija el fabricante (con un error menor que 0,05 rnm) ya que del volurnen acumulado en el tuba depende el avance del motor y la ley de alirnentacion con lo que

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MOTOR DIESEL

INYECCION Y COMBUSTION

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) Figura 11. Uni6n de tubos por enchufe c6nico.

Figura 12. Uni6n de tubos por acoplamiento esferico.

sion de inyeccion se trasmita a gran velocidacl al inyector y el volumen inyectado responda al dosificado por la bomba. Estas valvulas, denominadas de retencion, pueden ser de bola o de asiento conico, como las que se presentan en Ia figura 13, cuyo funcionamiento simple no necesita mayor explicaci6n. En algunos motores, sin embargo, especialmente en los motores rapidos, al cerrarse la valvula de retencion quedaria el combustible a sobrepresion en los tubos de impulsion. Aunque los tubos son de gran espesor relativo y gran rigidez no dejal'l de ser elasticos, y bajo la elevadisima presion de inyeccion se deforman aumentando muy ligeramente su capacidad y al cesar Ia presion de la bomba recobraran su volumen interno

Figura 10. Los tubos de impulsi6n ofrecen una geometria extrana en este motor Pegaso con objeto de tener todos Ia misma longitud.

queda destruida toda la puesta a pun to. Cuando le digan: tubos de impulsion de 1,6 mm de diametro interior, quiere decir que no pueden ser ni de 1,5 ni de 1,7. Para saber si tiene defectos en Ia pared interior se hace pasar una corriente de aire por su interior y se mide la caida de presion. Para cada motor, cada fabricante tiene sus valores definidos con ese proposito. Recuerde, pues, que es esencialla longitud, el diametro interior, el grueso de pared o diametro exterior y Ia calidad. Los tubos de impulsion estan unidos mecanicamente a la salida de la bomba de inyeccion, por un lado, y al inyector, por el otro. Dada Ia elevadisima presion a que se inyecta el combustible, del orden de 300 bars, las conexiones o empalmes de estos tubos ~on puntos criticos de su instalacion, en el sentido de que deben evitar perdidas o fugas que perturbarian la inyeccion. La union por enchufe conico, que se muestra esquematicamente en la figura 11, ha demostrado ser Ia mas id6nea. Tam bien se utiliza el acoplamiento esferico, como el representado en la figura 12, pero parece ser menos fiable y es de ejecuci6n mucho mas delicada.

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VALVULAS DE RETENCION Y DE REASPIRACION

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Hemos visto que a Ia salida de Ia bomba hacia los tubos de impulsion se dispone de una valvula cuya funcion, es mantener los tubos de impulsion cebados, es decir llenos de combustible, para asi permitir que Ia pre-

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Lado inyector

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De bola Figura 13. Wtlvulas de retenci6n.

De osiento

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primitivo impulsando el combustible bacia el inyector y produciendo segundas inyecciones y goteo. Para evitar esto se dispone, en lugar de las sencillas valvulas de retencion, unas valvulas denominadas valvulas de reaspiracion 0 descarga cuya forma y funcionamiento se muestra en la figura 14. Como vemos en Ala valvula permanece cerrada mientras el combustible comienza a ser comprimido pcfr el piston inyector cuando este cierra la lumbrera de entrada de combustible. Cuando la presion es superior a la que tiene el combustible que se encuentra en la tuberia y a la tension del resorte, comienza a desplazarse el vastago. Durante esta ascension, llega un momenta en que el collarin abandona su guia, ~omo seve en B. Tan solo es en este momenta cuando el gasoleo tiene paso libre bacia el inyector. En el momenta que cesa la inyeccion por baber llegado la rampa del piston inyector a descubrir la lumbrera de alimentacion, la diferencia de presion que se crea entre la camara de compresion y la del tubo de inyecdon sumada ala accion del resorte, obliga al vastago a descender. Cuando el collarin vuelve a alcanzar la guia estrangula o cierra el paso del combustible bacia la alimentacion y a medida que va bajando por ella basta que la valvula apoya en su asiento produce un aumento de volumen Vd en el espacio que conecta con el inyector y en consecuencia una disminucion de su presion o lo que es lo mismo de la tension de la pared del tubo de impulsion.

B

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INYECCION Y COMBUSTION

MOTOR DIESEL

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Figura 14. Valvulas de reaspiraci6n. A, cerrada; B, abierta; C, explicaci6n del efecto de reaspiraci6n del volumen Vd al bajar.

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) Valvula de descarga abierta

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PresiOn residual

) Figura 15. Valvula de descarga en bomba rotativa. A, volumen reaspirado.

Valvula de descarga cerrada )

Esta reduccion es la que imp ide que el inyector puede gotear al finalizar la inyeccion a consecuencia del aumento de presion que suelen alcanzar los motores rapidos. Conviene decir, que asi como la valvula de retencion y especialmente la de la bola son sencillas y duraderas, las valvulas de reabsorcion son elementos con un ajuste entre collarin y guia tan preciso y delicado como el que corresponde a piston inyector y su camisa. Son piezas que van siempre hermanadas, ajustadas en pares, con superficies lapeadas y juegos inferiores a 3 micras. Eso quiere decir que estan sujetas a desgaste, que con el tiempo pierden estanqueidad, que el vo.lumen Vase reduce y dejan por lo tanto de producir la descarga de presion deseada. Es muy buena norma renovarlas cada vez que tienen que sustituirse los pistones inyectores y sus camisas. En las bombas rotativas, esta valvula es similar pero a veces su disposicion parece distinta. En la figura 15 puede Vd. ver la disposicion adoptada en la bomba Roosa en que la carrera A mide el volumen reaspirado. El metoda es exactamente el mismo, pero la valvula lleva ajuste cilindrico en lugar de asiento conico.

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MOTOR DIESEL

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a obstruir los orificios de salida de la tobera A. El gas-oilllega por el taladro de la izquierda a la parte baja de la aguja y la levanta, empujando el vastago D y venciendo el resorte C. Si hay alguna perdida de combustible que llega a pasar entre aguja y guia hacia arriba, vuelve al deposito por el empalme de retorno de sobrantes G. Algunas veces no queda espacio en motores rapidos para alojar el diametro de la tobera en la pared de la culata y para reducirlo al minimo se alarga el extremo de la aguja como seve en la figura 18. Trate de reconocer de nuevo el cono de entrada, la llegada bajo la guia, el asiento conico en la punta, el vastago, el resorte y la salida de sobrante. En todos estos inyectores la presion de apertura es superior a la presion de cierre. El motivo es el que representa la figura 16, donde vera ala

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Area sometida a presion

INY.:TC Area sometida a presion

Figura 16. lnyector normalizado.

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El inyector tiene como funcion introducir el combustible finamente pulverizado en la camara de combustion. En la figura 16 puede verse la disposicion esquematica de un inyector normalizado, que generalmente se utiliza en los motores rapidos. Podni apreciar que, en esencia, se trata de una valvula de aguja que abre y cierra el paso del combustible en una tobera, que es la que se situa en el interior de la camara de combustion. La apertura se efectua por la presion del combustible que envia comprimido la bomba y el cierre por la fuer:z:a del muelle antagonista cuando cesa la compresion de la bomba. Un inyector clasico seve en la figura 17. El tubo de impulsion termina en el empalme conico F. En E suele disponerse un filtro de laberinto, con objeto de recoger cualquier particula antes de que pase a rayar la aguja o

Figura 17. lnyector clasico Bryce; A, tobera; B, inyector o porta-inyector; C, resorte; D, vastago; E, porta-filtro; F, tubo de impulsion; G, retorno sobrante; H, tornillo de regulaci6n; K, tuerca del inyector.

Figura 18. lnyector de tobera larga.

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MOTOR DIESEL

izquierda que la presion que levanta la aguja se aplica solo a la corona superficial exterior represeniada debajo. En cambio, para cerrar la aguja, el muelle debe veneer una presion que se aplica sobre toda la superficie como se ve en la parte derecha de la figura. Como la superficie es mucho mayor, la presion de cierre sera mucho mas pequena. Ahora bien, entre la presion de apertura y la presion de cierre, se mantiene la presion de derrame mucho mayor que estas dos e impuesta unicamente por el caudal de la bombay la seccion de los orificios del derrame. Ya vimos que las presiones de apertura oscilaban entre 125 y 250 bar. Pues bien, las de cierre son del orden de la mitad y las de derrame del doble o mas. Pero es facil ver que la unica que da un golpe mecanico al rebotar la aguja sobre el asiento al cerrarse, es la presion de cierre, que es la menor. ·

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4 La regulaci6n

REGULACION EN LOS MOTORES DIESEL En todo motor que esta desarrollando un trabajo, se corre el peligro de que la resistencia desaparezca y el motor se embale rapidamente, sobrepasando las velocidades perifericas que es capaz de resistir. Para evitar este posible defecto y estabilizar la velocidad han nacido los reguladores. Los reguladores de los motores Diesel grandes, medianos y rapidos, con bombas de inyeccion en linea, son practicamente elementos independientes, pero en los motores pequenos, que suelen llevar bomba de inyeccion rotativa, los elementos del regulador se confunden y mezclan con los de la bomba de inyeccion. En los motores de gasolina, tan conocidos de todo el mundo este equipo regulador desaparece. El motor de gasolina aspira mezcla aire-combustible y al querer embalarse, por cualquier motivo, aumenta el caudal aspirado, pero no los pasos de valvula que estrangulan el caudal, limitando asi la velocidad. Es decir, que estamos ante un motor autorregulado. El mqtor Diesel siempre aspira solo aire y en exceso, por ello hade ser el regulad9r de la bomba quien limite el combustible a quemar para reducir la velocidad maxima. Ese regulador, tal como lo acabamos de definir, es un regulador de seguridad que evita que el motor adquiera una velocidad excesiva por causa de una falsa maniobra.

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MOTOR DIESEL

nistas {R) y·los aprieta hasta que R = Fe. Se ve claramente que si nos apartamos de Ia posicion de equilibrio es que Ia velocidad de giro ha subido o bajado y con ella Ia posicion del manguito (m). Volvamos ahora a Ia figura 1. En (V), por ejemplo tomamos Ia velocidad de accionamiento del regulador (R) yen el es comparada con Ia deseada, tal como acabamos de describir. Si resultan iguales nada se mueve, pero si no es asi las masas se moveran hacia afuera si es mayor o hacia dentro si es menor. Con ello el manguito (m) subira o bajara, provocando una reaccion negativa en el caudal de Ia bomba de inyeccion. Es decir, si se embala qui tara combustible y·eJ motor se retendra y si decelera aii.adira alimentaci6n y el motor se reanimara. Pero fijemonos que al propio tiempo que esto ocurre el circuito se cerrara porque al frenarse o embalarse el motor el manguito (m) volvera bacia su posicion de equilibria. Este circuito esquematico de regulaci6n es el que seve en Ia parte derecha de Ia figura.

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Figura 1. Mecanismo de regulaci6n. \1, velocidad de salida o valor a regular; n0 , velocidad tipo ode comparaci6n; R, regulador; C0 , reacci6n conseguida variando el caudal de alimentaci6n; M, motor; 8, bomba de inyecci6n; C, caudal o dosado; Q, carga del motor (variable por definici6n).

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Pero entienda bien que esa seguridad no es absolu~a. Por ejemplo, si un conductor de camion, convencido de que su regulador ya limita Ia velocidad maxima, se Ianza cuesta abajo con una marcha larga conectada, se encontrara con que el regulador ha funcionado correctamente y ha cortado totalmente Ia alimentacion de combustible pero, a pesar de ello, el solo peso del camion habra ido acelerando el vehiculo y, aun sin alimentacion de combustible, se habra pasado de vueltas, si antes no se ha estrellado. Basandose, sin embargo, en que Ia regulacion tiene por objeto mantener una velocidad de giro determinada, se le confian distintas funciones relacionadas con las aplicaciones concretas de los diversos motores.

MECANISMO DE LA REGULACION ).

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!NYECCION Y COMBUSTION

Fijemonos en Ia figura 1. A Ia izquierda vemos representado un motor que acciona un generador u otra maquina cualquiera. Queremos que Ia velocidad de giro nose dispare o que se mantenga dentro de unos limites estn!chos. Lo primero que tenemos que hacer es tener un patron de esa velocidad o valor de referenda que deseamos para poder saber si en cada momenta nos separamos mas o menos de ell.a. Esa frecuencia de giro puede venir dada par un diapason, un pendulo, un crista! de cuarzo, etc., pero lo corriente y sencillo en nuestro caso es Ia posicion de equilibria entre unas masas centrifugas y unos muelles antagonistas (R) como vemos en Ia figura 2. El propio motor a regular suele ser el que acciona y hace girar el regulador creando Ia fuerza centrifuga F = mro 2 r, proporcional a las masas giratorias, al cuadrado de Ia velocidad de giro y al radio de giro. Esa fuerza centrifuga pone en tension Ia reaccion de los muelles antago-

PARTES CONSTITUYENTES DEL SISTEMA DE REGULACION

I· I

Para comprender el funcionamiento del sistema de regulacion conviene tener una primera y clara idea de sus partes constituyentes; aunque luego, en Ia practica, podamos encontrarlas dispuestas en tal manera que se mezclen y lleguen incluso a confundirse con otros elementos del sistema de inyeccion, especialmente en las bombas rotativas. Como parte fundamental del sistema se tiene un detector de regimen del.motor, es decir alga que detecte Ia velocidad de giro y de una indicacion de si esta es Ia deseada o esta por encima o debajo de ella. El detector de.regimen debera actuar sobre un dispositive que determine Ia cantidad de combustible a inyectar en cada momenta para mante-

R

Figura 2. Esq'uema de un regulador. Equilibria entre fuerza centriga t=c y reacci6n de los muelles R. (Fe sube con el cuadrado (n~ZJ, del regimen de giro n).

/2. etc., segun sea la lumbrera de inyeccion (5) que se presente. La inyeccion termina cuando el orificio de descarga (6) sale del collarin (2) de dosado. En la posicion dibujada el collarin distribuidor da el dosado maximo y en la de trazos deja siempre descubierta la descarga con lo que el dosado es nulo. La posicion del collarin de dosado es mandada par el regulador.

Oosado

lnyecci6n

6

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7

Figura 6. Explicaci6n del sistema Bosch de regulaci6n de caudal de Ia bomba rotativa EPNA.

Dosado por estrangulaci6n

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1)

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Figura 7. Explicaci6n del dosado por estrangulaci6n. 1, movimiento axial; 2, movimiento rotativo; A, alimentaci6n; D, dosado. ~

que cerro la alimentacion cuando 5 alcanza la descarga de 7. Ha habido, pues, inyecci6n. Creemos aclararlo mejor con el esquema C de la misma figura. En lugar de mover el'eje movemos la camisa pasando los orificios 5 y 6 progresivamente ile la posicion a a la b con lo que la fase util de inyeccion pasa de un arco de giro nulo al C 1 + C b es decir todo lo que las ranuras de carga y descarga se alejan de las lumbreras 5 y 6.

.

Este sistema se utiliza en muchas bombas de inyeccion rotativas de pistones inyectores flotantes y consiste en disponer una valvula de estrangulaci6n, comandada par el regulador en la entrada de la alimentacion de combustible a la camara de inyeccion de la bomba. En la figura 7 se muestra esquematicamente dos variantes de esta valvula, la representada en 1 es una valvula de carrete de movimiento axial, el combustible llega por A y sale par D hacia la camara de inyeccion; en la posicion dibujada en la figura el orificio de salida esta semiobstruido, si el regulador hace subir la valvula el paso se estrangulara mas aun y disminuira la cantidad de combustible que llegara ala camara de inyecci6n; si, par el contrario, la valvula desciende se abrira mas el paso y la cantidad inyectada sera mayor. La variante representada en 2 de la misma figura 7, trabaja segun el mismo principia, pero la abertura en mayor o menor grado del orificio de salida se obtiene par giro de la valvula. La primera variante se utiliza con reguladores de tipo mecanico o hidraulico y la segunda se usa mas corrientemente con reguladores de mando mecanico.

Otras disposiciones de dosado Jr

En los motores grandes ya no son las casas especializadas las que suministran los equipos de inyecci6n, sino que cada fabricante resuelve su propio problema de acuerdo con sus necesidades, sus medias y su costumbre.

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MOTOR DIESEL

INYECCION Y COMBUSTION

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Figura 9. Dosado por leva en esviaje.

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Figura 10. Dosado par estrangulaci6n o graduaci6n de Ia presion de descarga.

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Figura 8. Regulaci6n de comienzo y fin de inyecci6n por valvulas independientes.

El inconveniente que resulta de ello es que no hay dos soluciones iguales, aunque si se estudia cada caso con un poco de cuidado se ve que se puede reducir a alguno de los siguientes:

El momenta de la descarga de presion, y por lo tanto el de fin de la inyeccion por cierre del inyector conectado a j, se consigue gracias a la abertura de descarga causada por ellevantamiento de la valvula k, totalmente similar a la de inicio e en accionamiento por la leva I en graduacion por el mando m y en reglaje por el vastago n.

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Dosado porvalvulas

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Es decir, que se da a cada elemento una funcion especifica. El embolo principal accionado por su leva aspira el combustible al bajar y lo inyecta al subir. El momenta del cierre de la lumbrera de aspiracion se consigue por medio de una valv~la, tambien accionada por su leva siendo el momenta de cierre, es decir, del comienzo de la subida de presion graduable con independencia de todo lo demas. Todo esto podemos verlo en la figura 8 donde a es el embolo inyector con su leva b de carrera fija, su orificio de aspiracion c y su lumbrera de descarga d. En e) tenemos la valvula de inicio de inyeccion que cierra al bajar su vastago f, sobre la leva g. Moviendo el tirante h se puede adelantar o atrasar el comienzo de la inyeccion. Alargando o acortando el vastago f se puede ajustar ese misino pun to para que sea el adecuado para una carga determinada.

Dosado par leva

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Pocas veces se-usan las llamadas levas en esviaje que hacen variar tanto la carrera como los puntos de inyeccion y descarga por desplazamiento longitudinal del eje de levas. Un ejemplo es el de la figura 9. Dosado por presi6n de descarga

Finalmente existe otro procedimiento muy diferente de variar la can· tidad inyectada, que consiste en derivar una cantidad mayor o menor. provocando un retroceso a traves de una aguja de estrangulacion, como se ve en la figura 10.

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INYECCION Y COMBUSTION

MOTOR DIESEL

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Eje Figura 11. Efecto producido al repartir mal Ia posicion angular de una manivela.

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\ En cada caso particular sera facil descubrir cual es la combinacion empleada observando cuidadosamente la disposicion de la bomba, de sus mandos y de los dispositivos de accionamiento y aun mejor de los esquemas o pianos si se puede disponer de ellos.

Oistnbucrcin

servo- 0

Aceleracidn- A

Figura 12. Esquema de regulaci6n con servoasistencia. 8, bomba de inyecci6n; E, energia adicional hidn1ulica; P, mando exterior.

ENLACE DETECTOR-DOSADOR Consiste en un sistema de palancas y varillas, destinadas a llevar el movimiento del manguito hasta el mando de dosado. Aqui entran en juego, por un lado la carrera del manguito, que debe traducirse en el otro extrema por la carrera total de dosado. Es facil, durante el montaje, olvidarse de colocar las palancas en su posicion angular optima y los tirantes o varillas con longitudes que modifican las carreras; eso provoca, luego, que los mecanismos no respondan bien. Este efecto queda claro en la figura 11. AI moverse el eje dentro del angulo (a), la varilla se mueve de (3) a (4) pero, si hubiesemos desplazado la fijacion de la palanca del angulo (b), no habriamos ganado de (4) a (5) la carrera perdida en (3). Antes de desmontar, conviene marcar ejes, palancas y medir las longitudes de enlace, para poderlas reconstruir al montar sin tener desagradables sorpresas. . Algunas veces la fuerza del regulador no es suficiente para actuar sabre equipos grandes o pesados. En tales casas, que son frecuentes, se intercala una servoasistencia, es decir un suplemento de esfuerzo, gobernado por el propio varillaje. La figura 12 presenta el esquema total de regulacion con asistencia. Los elementos de la servo-asistencia (distribuidor y servomotor) estan dibujados en grueso. El funcionamiento es sencillo. Un bombillo, que puede ser la propia bomba de alimentacion de combustible, suministra el caudal , a presion de donde tomaremos la energia (E) que nos falta. Si el regulador

esta en su posicion de equilibria, el distribuidor cierra todos los pasos y el dosado no se mueve. Tan pronto como el regulador se desequilibra y su manguito sube o baja, el distribuidor da paso ala cara superior o inferior del servomotor, descargando al propio tiempo la otra. Con esto, el dosado se reduce o aumenta y el motor Diesel que estaba frenandose o embalandose, se acelera o decelera, hacienda volver el regulador ala posicion de equilibria y se cierra de nuevo el distribuidor. Por supuesto que el distribuidor puede ser radial en lugar de longitudinal, al igual que el servomotor. Tambien pueden formar un grupo independiente o fundirse con el regulador o con el motor Diesel. Cuanto menos corriente es un mecanismo, menos uniforme es la solucion que presenta y mas importante es conocer y reconocer como funciona. Con la palanca (A), que puede ser el pedal acelerador o la empuii.adura de mando del maquinista principal de un buque, se puede subir o bajar el punta de oscilacion (P), lo que modifica el regimen de equilibria del regulador y, por lo tanto, la velocidad regulada. En (3) tendremos la velocidad maxima yen (4) la minima o el paro.

ENLACE REGIMEN MOTOR-REGULADOR Del mismo modo que para mover el eje de levas o la bomba de refrigeracion se emplean unos engranajes que taman la fuerza necesaria del

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INYECCION Y COMBUSTION

motor, aqui tambien, el enlace mecanico con el que el motor hace girar el regulador es un juego de engranajes que, casi siempre, parten de algunas de las ruedas que mueven el eje de levas. No hace falta trazar marcas de sincronismo ode posicionado con respecto a PMS, porque el regulador no actua par posicion sino par velocidad de giro.

so a caer par falta de aire. En cambio, la helice absorbe una potencia mucho mayor a! subir de vueltas, mientras que cae mucho al bajar de regimen como ve en la curva (H). Si forzasemos el regimen, siguiendo los trazos (H) vemos que la resistencia crece insospechadamente y no deja que el regimen suba. Parece, pues, que en un buque que funcionase al regimen (n) dando la potencia (k), es decir, estando todo en perfecto equilibria, si par cualquier motivo la resistencia (H) cede pasando a ser la curva de trazo y pun to, el motor se embala solo hasta (N) donde se encuentra que la helice absorbe toda su potencia que es (K). Siempre, pues, que la curva de resistencia es mas pendiente que lade potencia el conjunto es autorregulado y se frena par si mismo. En esos casas, el regulador no es necesario porque con solo graduar manualmente el dosado, el conjunto encuentra su regimen de equilibria. Pero lo que no se puede eliminar es el regulador de corte o de sobrevelocidad que a veces toma formas curiosas a fuerza de simplificaciones. Imaginar el mismo equipo propulsor y que se presenta un temporal, el barco comienza a dar saltos y bandazos. Carla vez que la helice sale del agua se encuentra sin resistencia, como el buque es grande y la inercia mayor, el tiempo durante el cual queda fuera del agua y sin resistencia es apreciable, por lo que el motor que estaba a plena admision o dosado puede embalarse mucho, antes de que la helice lo frene de nuevo. Por otra parte, si cuando la helice vuelve a entrar en el agua, tenemos el motor tan embalado, la resistencia que le corresponde ala helice, a un regimen tan elevado, es capaz de calar el motor, rompe algun elemento fundamental o destruir la propia helice. En esos casos el regulador es un mecanismo de corte o de seguridad que limita el numero maximo de r/min que el motor es capaz de alcanzar por si mismo. Un ejemplo, que ha sido muy tipico, es el de la figura 14. El regulador (R) esta constituido por una masa (m) con su resorte antagonista (r). Antes de arrancar, se monta el gatillo (g) de modo que retenga Ia masa (m) tensando el muelle (s) que mantiene en posicion Ia palanca tope (t). En este caso el regulador noes movido circularmente, sino en forma alternativa, como si fuese un embolo, por medio de la bieleta (A). La fuerza de inercia de Ia ,masa (m) crece con el cuadrado de la velocidad, igual que la fuerza centrifuga, pero no ocurre nada hasta que esa velocidad es capaz de crear una fuerza que venza al resorte (r). La masa (m) gira entonces sobre el apoyo (z) y suelta el gatillo (g). En ese momenta el muelle (s) aplica la palanca (t) contra el mando del eje de dosado (e) que gradua las bombas de inyeccion (B 1 ), (B 2 ), etc. por medio del mando manual (P). Con ello el dosado se retira hacia la posicion de parada y el motor no se puede embalar. En la mayoria de los casos es necesario que el mando manual (P) vaya unido al dosado (ese mando es a veces el acelerador) mediante un orificio coliso para que el regulador pueda ejercer su accion. En el otro lado el

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DIVERSAS POSIBILIDADE5 El regulador tiene siempre por objeto limitar la velocidad de embalada extemponinea de un motor, par averia o causas internas del equipo, pero, las posibilidades de la regulacion son mucho mayores y por ello los reguladores suelen tener alguna otra funcion que casi siempre va ligada a las aplicaciones. Segun sean esas funciones el con junto del sistema reguladar adoptara unas soluciones u otras y requerini unos detalles u otros.

Cortar peligros El motor propulsor de un buque, por medio de una helice, es un conjunto muy estable porque tan pronto como ceda la resistencia ala vance por haber entrada en una corriente favorable, por ejemplo, el motor tendra tendencia a acelerarse, pero al acelerarse lo hani tam bien la helice. Fijese bien en la figura 13. El motor Diesel es capaz de dar una potencia tanto mayor cuanto mayor es la velocidad de giro, siempre que nose sobrepasen los limites recomendables. Si forzasemos a seguir por la linea de puntos (M) se marcaria una clara tendencia a dejar de subir y luego inclu-

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107

MOTOR DIESEL

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Figura 13, Formas de las curvas de potencia. H, he/ice; M, moior.

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100%

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Figura 14. Regulador de corte. R, regulador; A, accionamiento; P, palanca de mando; 8,, 8 2 , bombas de inyecci6n; m, masa reguladora; r, resorte regulador; z, punto de apoyo de Ia masa; s, muelle del gatillo; t, palanca del gatillo; f, resorte de enlace; e, palanca reguladora; g, gatillo.

regulador debe ejercer su accion a traves de un resorte fuerte (f) que se pueda veneer con el mando al querer parar. Siestas uniones fuesen rigidas, no podriamos parar o el regulador no podria gobernar. Esta funcion de corte o seguridad es propia de casi todos los reguladores, tanto si son sencillos, como si son complicados.

Estabilizar un regimen de giro Consideremos, ahora, una central termica generadora de corriente. La corriente electrica debe tener una frecuencia bien definida y muy constante. Eso solo es posible si la velocidad de regimen reune esas mismas condiciones. Se trata de conseguir que, sea cual sea la carga, el regimen de giro (n) varie tan solo lo que se llama grado de irregularidad. Es decir que si (nc) es el regimen en carga y (nv) el regimen en vacio, el regimen medio sera: (nm1,_nc+nv · . 2

Hay dos definiciones de grado de irregularidad: 100 (nv- nc) Para unos es: d en%. n,., 100 (nv-nc) 200 (nv-nc) en%. Para otros: d =

nm

nc

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INYECCION Y COMBUSTION

MOTOR DIESEL

Estos valores difieren muy poco uno del otro. El mas corriente es el primero. Pero para complicarlo un poco mas, supongamos que el grado de irregularidad es 4 %, pues bien, unos dicen 4 % y otros mas menos 2 %, que es decir lo mismo pero de otro modo. En este caso las curvas se presentan como en la figura 15. El motor tiene la curva (M) de siempre, pero no funciona por debajo del regimen (nc). La variacion entre (nc) y (nv) define bien el grado de irregularidad (d). Las posibilidades entre (O) y (C) son inutiles a efectos de servicio. Por encima de (C) se presenta la accion mas clasica de un regulador. Cada vez que disminuye la carga (en este caso el consumo) el motor tiene menos resistencia y se embala. Con ello las masas del regulador se abren y reducen el dosado. El motor deja de embalarse y estabiliza su regimen entre (nc) y (nv), es decir, dentro del grado de irregularidad. El grado de irregularidad de un regulador, es el tanto por ciento de variacion de regimen, que le permite al motor. En algunos casos el regulador esta preparado para trabajar asi, es decir, para estabilizar un regimen, pero no uno, sino varios. Son muchos los casos de dos, asi: accionamiento de maquina principal y de maquina auxiliar; regulacion del desplazamiento del vehiculo y funcionamiento del equipo que lleva montado; marcha de crucero y marcha de arrastre, etc. En otros casos, regula en cinco, ocho o mas puntos, como si el mando fuese u.n reostato de tranvia. Este es el caso de locomotoras con transmision Diesel-electrica y algunos buques. En estos ultimos casos y en algunos de los primeros la solucion mas sencilla es aprovechar la servoasistencia y fijar el mando manual en dos o mas posiciones correspondientes a las marchas parciales.

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Figura 15. cu'rva de potencia de una central. Figura 16. Regulaci6n servoasistida con cinco puntos de mando.

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110

111

JNYECCJON Y COMBUSTION

MOTOR DIESEL

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El esquema es entonces el de Ia figura 12 y el funcionamiento corresponde a! grafico de Ia figura 16. El muelle delregulador, que en el caso de Ia figura 15 variaba muy poco de fuerza, o sea de regimen, mientras carga y dosado pasaban de todo a nada, ahora es muy rigido, es decir, que necesita una variacion muy grande de regimen (n 1 ) a (n 5) para que Ia masa centrifuga haga su recorr.ido. En Iugar de emplear, en cada posicion del mando, toda la posibilidad del resorte, gracias a Ia servoasistencia, se tiene la posibilidad de que en el punto (n 1) el servomotor nos de el dosado (K), bastando que se produzca una aceleracion hasta (n 2 ), para que el regulador corte el dosado. Con el mando en las posiciones sucesivas (n 2 ), (n 3 ), etc, se van utilizando las otras zonas del resorte, de modo que los puntos (A), (B), (C) se pueden escoger con criterios diferentes. Unas veces serim los puntos de mejor rendimiento y menor consumo del motor, otras pueden ser los puntos que nos den un par constante a regimenes diferentes, pero esas condiciones no aparecen escritas en ningun sitio y, por lo tanto, el medmico no puede hacer otra cosa que remontar, despues de dejar todas las piezas en perfectas condici~nes, reparadas o renovadas, pero con las longitudes y posiciones de enlace de origen.

C

t> que deje

Figura 17. Regulador centrifuge Bosch de automoci6n. A, masas; B. palancas; C, enlace; D. dosado; E, excentrica; G, mando; 1, topes; 2, cube; 3, eje de accionamiento; 4, manguito.

el motor al minimo regimen de giro. En realidad estamos ante el caso de regulacion en dos puntas. La solucion generales que el primer trocito de carrera del regulador, es decir, cuando las masas comienzan a abrirse, trabaje contra un resorte muy debil, sin que los restantes resortes trabajen, por estar pretensados y sin poder actuar. Como el resorte de ralenti es muy debil, cede en seguida y con muy poco aumento de regimen el manguito retira el dosado. Asi mantiene la velocidad de ralenti. Como el motor no tiene resistencias, pues esta desacoplado, Ia velocidad es poco estable y como en esas condiciones, con muy poca variacion de dosado, se acelera o decelera con facilidad, el regulador resulta tambien bastante inestable, pero es mucho mejor esta soluci6n que dejar de tener la posibilidad de esa marcha a regimen minima. En la,figura 17 tiene usted seccionado el regulador centrifugo Bosch. (A) son las masas centrifugas, (B) las palancas que las unen a! manguito (4), (C) es el enlace con el dosado (D), (E) el accionamiento excentrico del punta de articulaci6n de (C), mediante Ia palanca de mando (Gi (1) es el tope de reacci6n de los resortes de regulaci6n, (2) y (3) el cubo de arrastre y el eje de accionamiento, respectivamente. Observe que hay dos muelles:

112

I

MOTOR DIESEL

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Nm

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V4

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K,

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V1

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n

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113

j

encuentre un nuevo regrmen de equilibria a menos velocidad pero a mayor par. Para conseguirlo, se emplean en los reguladores unos sencillos artificios llamados asimiladores de par. En la figura 18 la linea (0), (K10) representa !a potencia del motor en conexi6n directa con las ruedas para dar la maxima velocidad, sin reducci6n en el cambia de marchas y, por lo tanto, con el minimo par (N 1 ) (N 4 ) entre los regimenes de motor (n 2 ) y (n 1). Para evitar el inconveniente que hemos dicho antes, la recta (K6 ) (Kw) debe caer hasta (K6 ) (K1 ) con lo que el par sube al bajar las vueltas de (N 5) a (N 1) consiguiendo lo que pretendiamos. Aunque se presente una cuesta, no necesitaremos cambiar de marcha, si el motor encuentra el par necesario al subir desde (N5 ) a (N 1 ). Sino es asi, el conductor ha de introducir por medio del cambia !a reducci6n siguiente (2 a) en el caso de !a figura. Asi, el motor vuelve a girar entre (n 1 ) y (n 2) con la potencia (K5 ) (K2) que es la misma que (K6 ) (K1), pero al haber intercalado una reducci6n, el par en ruedas ha subido a (N 2) (N 1) con lo que se puede encontrar un punto de equilibria. La asimilaci6n consiste en bajar el punto (K10) a (K1 ) o lo que es lo mismo, el (N 4 ) a (N 5). Las zonas (KI) (K7 ) o (K2) (K8 ), son las de corte por sobrevelocidad. El artificio empleado para la asimilaci6n o correcci6n de par, consiste en un muelle de acci6n negativa que actua s6lo en la zona interesada corrigiendo la acci6n del principal y cuya acci6n casi siempre es graduable, ya sea modificando un huelgo ya variando la pretensi6n. I

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Figura 18. Regulaci6n con asimilaci6n a traves de un cambio de velocidades.

uno exterior debil. destensado que vade tope(l) amasa (A), es el de ralentf que actua en cuanto las masas se mueven. El otro es interior y va del tope (1) a otro tope que s6lo comienza a actuar cuando las masas han recorrido el huelgo yen ese momenta, como el muelle estaba pretensado entre topes, s6lo despega, si el regimen es el suficiente para veneer la fuerza del resorte.

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Correccion de par Es este un caso muy particular de la automoci6n. Sabemos que el motor Diesel da una potencia casi proporcional a la velocidad, lo cual quiere decir que da un par o ejerce una fuerza casi independiente de la velocidad, pero resulta que tuando los vehiculos encuentran una resistencia, por ejemplo al subir una pendiente, el motor no puede con ese par y baja de regimen. Para que el vehiculo sea conducible, hace falta que al bajar la velocidad suba el par, de modo que lejos de calarse el motor, se

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Vamos aver ahora los conjuntos que mas facilmente se encuentran en la realidad. Los demas son versiones parecidas a estas, aunque, especialmente en los motores grandes, cada constructor suele aportar sus detalles. Uno de los reguladores mas generalizado es el Bosch que bajo un mismo esquema general tiene varias versiones, pero que, como estabilizador de regimen para centrales no suele ser suficiente. Describiremos primero el regulador Woodward, prototipo de reguladar: para grupos de centrales, que siempre es servoasistido. Figura 1. Regulador de central Woodward.

REGULADOR ESTABILIZADOR DE REGIMEN WOODWARD La figura 1 es el esquema' del regulador Woodward pero es tipico de la mayoria de reguladores de esta clase. Vea en la figura las masas centrifugas con el nombre de contrapeso, y en el centro de la figura, vea el resorte antagonista que es c6nico. Ala izquierda, el piston motriz (M) es el servomotor alimentado por el distribuidor (D) y la bomba de engranajes inferior que es la fuente de energia de asistencia. La palanca principal, en la parte alta de la figura, va de lado a lado y lleva a la derecha el mando o palanca de ajuste de velocidad, en el centro la palanca o mando de ajuste de dosado y, ala izquierda un ajuste de grado de irregularidad.

rios grupos que se van acoplando a la red para suministrar la corriente que haga falta, segun las necesidades de cada momento. Para acoplar a la red, que ya tiene su frecuencia y su carga, un nuevo grupo, es preciso graduar su velocidad hasta que iguale la de la red. En ese momento, se puede acoplar, peroseguira funcionando en vacio hasta que, con el mando de combustible, le vayamos dando la carga que le corresponde. Queda por ver que pasa con el grado de irregularidad. Supongamos dos grupos y sigamos lo que ocurre con ayuda de la figura 2. El grupo 1 tiene una curva de regulaci6n tal que en vacio (carga 0) alcanza una velocidad de giro nv1 (velocidad en vacio, grupo 1) y con 100% carga nc1 {velocidad en carga, grupo 1). Su grado de irregularidad es:

Acoplamiento en paralelo 1-

Es importante que estos reguladores puedan ajustar la velocidad y el grado de irregularidad. Veamos porque. En una central, suele haber va-

61 = 100

n v l - ncl ncl

116

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117 )

bajen a plena carga se hayan repartido las cargas, porque sino lo hacemos asi, uno de los grupos se sobrecargaria descargando inutilmente al otro. Al no tener ambos grupos el mismo grado de irregularidad, no pueden distribuirse igualmente la carga cuando esta varia; pero si pueden hacerlo si tenemos la posibilidad de ajustar tambien la irregularidad. En ese momenta coincidiran las caidas de los dos grupos. Todos estos ajustes son propios del servicio y no del taller. Un reguladar no debiera necesitar ningun cuidado durante la vida del motor, pero una averia siempre es posible y ciertos reguladores excesivamente sensibles estan constantemente actuando, provocando desgastes prematuros. Los puntos mas delicados, en cuanto a desgastes, son las articulaciones, el distribuidor con su camisa y el servomotor. El distribuidor desgastado tiene mal arreglo. Si hay recambios, lo mejor es siempre cambiarlo con su camisa. En cambio el servomotor admite todas las operaciones de recrecido, rectificado, etc., de un embolo cualquiera, pero teniendo cuidado de mantener el diametro y las holguras originales si no queremos encontrarnos con sorpresas. Casi siempre, estos reguladores van movidos por un engranaje multiplicador que permite que todo el conjunto sea de tamafl.o reducido pero al mismo tiempo de piezas pequefl.as y delicadas.

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200! Cargo

Figura 2. Curvas de regulaci6n, en Ia puesta en sincronismo de dos grupos cuyos reguladores se han de repartir Ia carga.

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que suponemos = 3 %. El segundo grupo gira en vacio a nv2 yen carga a nc 2 r/min. Su grado de irregularidad:

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ncz- nvz nc2

100

supongamos que es mayor, por ejemplo = 6 %. _ Si el estado o demanda de carga era pequefl.o podemos suponer que teniamos en marcha el grupo 1 (micamente. Imaginemos que va aumentando la carga y se va acercando al punto Cp 1 (carga plena de 1). A_ntes de que esto ocurra habremos puesto en marcha, en vacio, el grupo (2) que girara, por ejemplo a la velocidad nv2 . No siendo iguales las dos velocidades de giro nc 1 y nv2 , no podemos acoplarlos. Es preciso llevar el grupo (2) bajando su curva de regulacion (destensado muelle de regulador), hasta que alcance la velocidad de giro igual al nc 1 del grupo (1). Tendremos entonces que el grupo (2) obedecera a la curva de regulacion que dice