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“DEPARTAMENTO DE MECÁNICA Y AVIÓNICA” MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA PESADA

Motores de Combustión Interna

Taller N°3 ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DEL ESTADO DEL MONOBLOCK

INTEGRANTES:

• • • •

Pino Espinal, Braam Alexander Boza Quiroz, Yordan Denis Jeri Aquino, Jesús Cayo Mancco García, Derry Verry

CICLO: V GRUPO: C2-A

PROFESOR:

Cristopher Jesús, Reátegui Olivares

Lima - Perú 2019 1 Motores de Combustión Interna

INDICE 1.

INTRODUCCION ................................................................................................... 3

2.

MARCO TEORICO ................................................................................................. 4 2.1 Función del monoblock ............................................................................................ 4

3.

OBJETIVOS ............................................................................................................ 6 3.1 Objetivo general: ...................................................................................................... 6 3.2 Objetivos específicos ................................................................................................ 6

4.

MATERIALES ........................................................................................................ 7

5.

PROCEDIMIENTO ................................................................................................. 8 5.1

Planitud del monoblock ...................................................................................... 10

5.2 Ovalicidad y Conicidad de los cilindros .................................................................. 11 5.3 Cálculo de la cilindrada del motor........................................................................... 12 5.4 Cálculo de la relación de compresión del motor Diesel ........................................... 14 5.5 Cálculo de la potencia del motor Diesel .................................................................. 16 6.

ANÁLISIS DE LA ACTIVIDAD ........................................................................... 17 6.1

Preguntas: ........................................................................................................... 17

7

DIAGRAMA DE GANTT ......................................................................................... 19

8

ANEXOS:.................................................................................................................. 20

2 Motores de Combustión Interna

1. INTRODUCCION En este taller se realizó el tercer laboratorio de motores de combustión interna que con el motor C2 se realizara varios análisis entre ellos la medición de planitud , ovalicidad y conicidad , para posteriormente realizar cálculos de la cilindrada del motor ,relación de compresión y potencia del monoblock , pero previo a esto antes de cualquier cosa que se haga en el laboratorio se hizo el ATS que nos ayudara a reconocer los peligros que puedan haber antes de realizar el presente laboratorio con todo el proceso que se lleva a cabo . La finalidad de todas las operaciones de verificación y reparación de los distintos elementos del monoblock de un motor de cuatro tiempos es parar conseguir un perfecto funcionamiento. El desmontaje del monoblock y su despiece se realiza después de haber diagnosticado perdidas de compresión, contaminación del aceite por desgaste, consecuencia del mal estado de los cilindros o excesivos juegos.

3 Motores de Combustión Interna

2. MARCO TEORICO El block del motor es la parte base en donde se montan los demás componentes del mismo y es la que contiene a los cilindros y el circuito de refrigeración. Actualmente se fabrican en una aleación de aluminio liviana cuyos principales aleantes son el silicio y el hierro o el silicio y el cobre. El uso de este material reemplazo al de la fundición de hierro utilizado anteriormente por su principal ventaja de tener una densidad mucho menor, lo que se traduce en un ahorro significativo de energía.

2.1 Función del monoblock La función del bloque es alojar el tren alternativo, formado por el cigüeñal, las bielas y los pistones. En el caso de un motor por refrigeración líquida, la más frecuente, en el interior del bloque existen también cavidades formadas en el molde a través de las cuales circula el agua de enfriamiento, así como otras tubulares para el aceite de lubricación cuyo filtro también está generalmente fijo a la estructura del bloque. Cuando el árbol de levas no va montado en la culata (como es el caso del motor OHV) existe un alojamiento con apoyos para el árbol de levas de las válvulas. El bloque tiene conexiones y aperturas a través de las cuales varios dispositivos adicionales son controlados a través de la rotación del cigüeñal, como puede ser la bomba de agua, bomba de combustible, bomba de aceite y distribuidor (en los vehículos que los poseen).

4 Motores de Combustión Interna

Materiales del monoblock Los materiales más usados son el hierro fundido y el aluminio, este último más ligero y con mejores propiedades disipadoras, pero de precio más elevado. Resistiendo peor al roce de los pistones, los bloques de aluminio tienen los cilindros normalmente revestidos con camisas de acero. El material del que son construidos los bloques tiene que permitir el moldeado de todas las aperturas y pasajes indispensables, así como también soportar los elevados esfuerzos de tracción de la culata durante la combustión, y alojar a las camisas de cilindro por donde se deslizan los pistones. Asimismo, van sujetas al bloque las tapas de los apoyos del cigüeñal, también llamadas apoyos de bancada. Además, tiene que tener apoyos del cigüeñal reforzados.

Estructura del monoblock Está compuesto por: ➢ Cigüeñal ➢ Biela ➢ Pistón ➢ Camisas ➢ Volante del motor ➢ Bomba de aceite ➢ Bomba de agua ➢ Bomba de combustible

5 Motores de Combustión Interna

3. OBJETIVOS 3.1 Objetivo general: ➢ Analizar, evaluar y comprobar el estado de los componentes internos del motor con instrumentos y herramientas del taller

3.2 Objetivos específicos: ➢ Analizar, evaluar, medir los cilindros del monoblock, comparándola con especificaciones técnicas del manual de servicio. ➢ Desarrollar la fórmula de la cilindrada, relación de compresión y la potencia con los valores obtenidos de las mediciones de los cilindros. ➢ Planificar las actividades a través de un diagrama de Gantt. ➢ Preparar un informe del estado actual para la toma de decisiones para un mantenimiento futuro.

6 Motores de Combustión Interna

4. MATERIALES

Regla de Pelo: Revisar la planitud del monoblock

Calibrador de laminillas: Revisar el espacio entre componentes Alexómetro: Mide el diámetro interior del monoblock

Vernier: Mide los componentes con precisión

Micrómetro: Mide los componentes con mayor precisión

Montacarga: Elevara el motor para una correcta nivelación

7 Motores de Combustión Interna

5. PROCEDIMIENTO ✓ Llenado del ATS Con el llenado del ATS nos ayudara a determinar los peligros que pueda ver dentro del taller.

Se identifican los procedimientos y controles para realizar los trabajos.

8 Motores de Combustión Interna

✓ Identificar el motor

Modelo del motor

TOYOTA 2C-T

Serie del motor Calibre

86 mm

Carrera

85,0 mm

Cilindrada

1975 cm3

Número de cilindros

4

Cantidad de válvulas por cilindro

2

Luz de juego de válvulas

Admisión

1.9 L

0,20 a 0,30

mm

Escape

0,25 a 0,35 mm

Orden de encendido

-

-

Sentido de giro del cigüeñal

-

-

✓ Se instalará el motor en el lugar de trabajo ✓ Se hará las mediciones las cuales serán:

9 Motores de Combustión Interna

5.1 Planitud del monoblock Para realizar esta actividad, primero se hará el desmontaje de la culata, retirar los empaques de la culata, hacer una limpieza para así medir en tres posiciones con la ayuda de la regla de pelo y el calibrador de laminillas. Especificación

Max. 0,20 mm

Posición

Medición

1

0,20 mm

2

0,20 mm

3

0,20 mm

Dentro de esta actividad, lo primero que se tiene que hacer es desmontar la culata, retirar las empaquetaduras y limpiar la superficie del monoblock, para después pasar a medir la planitud en varias posiciones con la regla de pelo y un calibrador de laminillas. De acuerdo a los datos obtenidos en las 3 mediciones el resultado fue de 0.20 mm, es decir que no supera el límite establecido por lo tanto no requiere un cambio de cilindros y tampoco monoblock ya que la culata y empaques pueden acentar sin problemas, por lo que en este caso no afectar sl rendimiento de del motor.

10 Motores de Combustión Interna

5.2 Ovalicidad y Conicidad de los cilindros En esta actividad se medirá el interior de los cilindros por debajo del Punto Muerto Superior (TDC), debajo del surco del anillo (de 10 a 20 cm por debajo de la superficie superior del monoblock) y por encima del Punto Muerto Inferior (BDC), y luego realice las mismas medidas a 900 de las primeras.

No. De

ɸ a (A1)

ɸ b (A2)

ɸ c (A3)

ɸ B1

ɸ B2

ɸ B3

Cilindros

Ovalicidad

Conicidad

Medida mayor-menor

Medida mayor-menor

(entre A - B)

(entre a, b, c)

1

85.83

85.82

85.82

85.82

85.82

85.83

0.01 mm

0.02 mm

2

85.75

85.75

85.72

85.72

85.74

85.74

0.03 mm

0.02 mm

3

85.72

85.70

85.72

85.70

85.72

85.74

0.02 mm

0.02 mm

4

85.84

85.83

85.84

85.83

85.83

85.83

0.01 mm

0.02 mm

Análisis: De acuerdo a las medidas en general, la Ovalicidad que se registró para cada uno se encuentra dentro del límite permitido por lo que estos cilindros pueden realizar su función sin problemas, no se encontró un desgaste mayor a lo indicado por el fabricante. Lo mismo sucede en las medidas de Conicidad, las medidas que tomamos en todas fue de 0,02mm entonces se encuentra dentro del desgaste permitido, por lo que si se encuentran en funcionamiento los cilindros actuarán de manera normal cumpliendo con su funcionamiento. 11 Motores de Combustión Interna

✓ Mediciones realizadas en el taller:

5.3 Cálculo de la cilindrada del motor Procedimiento para realizar las mediciones correspondientes: ✓ Realice una limpieza rápida en la superficie del cilindro. ✓ Halle la carrera del motor. Mida el recorrido del pistón desde el PMI y PMS.

12 Motores de Combustión Interna

✓ Halle el área del cilindro. Mida el diámetro del cilindro, a una pulgada por debajo de la superficie superior del monoblock.

Utilice los valores obtenidos, para determinar la cilindrada unitaria y total del motor asignado.

Fig. 4. Medición de la cilindrada y calibre Fuente: Universidad politecnica de Valencia

Datos:

Mediciones

Diámetro de calibre del Cilindro

86.05 mm

Carrera

83.9 mm

Fórmula: 𝑽𝒄/𝒖 = 𝜫 × 𝒓𝟐 × 𝑳

Volumen de Cilindrada Unitaria ✓

Desarrollo:

𝑽 𝒄/𝒖 = 𝜫 × 𝟒𝟑. 𝟎𝟐𝟓 𝒎𝒎𝟐 × 𝟖𝟑. 𝟗 𝒎𝒎

13 Motores de Combustión Interna

𝑽 𝒄/𝒖 = 𝟒𝟖𝟕, 𝟗𝟐𝟓. 𝟓𝟖 𝒎𝒎𝟑 𝟒𝟖𝟕, 𝟗𝟐𝟓. 𝟓𝟖 𝒎𝒎𝟑 ≅ 𝟒𝟖𝟕. 𝟗𝟐 𝒄𝒎𝟑 ≅ 𝟎. 𝟒𝟖𝟕 𝑳𝒕𝒔

Volumen de Cilindrada Total

✓

𝑽 𝒄/𝑻𝒕 = 𝑽𝒄/𝒖 × 𝒏

Desarrollo:

𝑽 𝒄/𝑻𝒕 = 𝟒𝟖𝟕. 𝟗𝟐 𝒄𝒎𝟑 × 𝟒

𝑽 𝒄/𝑻𝒕 = 𝟏, 𝟗𝟓𝟏. 𝟔𝟖 𝒄𝒎𝟑 ≅ 𝟏. 𝟗𝟓 𝑳𝒕𝒔 Cilindrada Total: 1.95 Litros

5.4 Cálculo

de la relación de compresión del motor Diesel

Procedimiento para realizar las mediciones correspondientes: ✓ Realice una limpieza rápida en la superficie del cilindro. ✓ Halle la carrera del motor. Realice la medida del recorrido del pistón desde el PMI y PMS. ✓ Halle el área del cilindro. Realice la medida del diámetro del cilindro, a una pulgada por debajo de la superficie superior del monoblock. ✓ Halle el volumen de la cámara de combustión. Puede encontrarse en el volumen restante de la parte superior del pistón o dentro de la cavidad del pistón. ✓ Utilice los valores obtenidos, para determinar la relación de compresión del motor asignado.

Fig. 5. Medición de la relacoión de compresión

14 Motores de Combustión Interna

Calculo de Ralación de Compresion:

𝑅𝑐 =

Formula:

𝑉𝑚á𝑥 𝑉𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎

𝑉𝑚á𝑥 = 𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 + 𝑉𝐸𝑚𝑝. + 𝑉𝑐𝑢𝑙𝑎𝑡𝑎

𝑉𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 𝑉𝑐𝑢𝑙𝑎𝑡𝑎 + 𝑉𝐸𝑚𝑝. + 𝑉𝑝𝑖𝑠𝑡ó𝑛

Volumen de Empaquetadura Datos:

Mediciones

Diámetro de calibre de Empaquetadura

87.3 mm

Espesor de Empaquetadura

1.45 mm

𝑽 𝑬𝒎𝒑. = 𝜫 × 𝒓𝟐 × 𝑳

𝑽 𝑬𝒎𝒑. = 𝜫 × 𝟒𝟑. 𝟓 𝒎𝒎𝟐 × 𝟏. 𝟒𝟎 𝒎𝒎

𝑽 𝑬𝒎𝒑. = 𝟖, 𝟑𝟐𝟐. 𝟓𝟓 𝒎𝒎𝟑 ≅ 𝟖. 𝟑 𝒄𝒎𝟑

Otros volúmenes obtenidos, en el taller. Cuadro de Volúmenes Datos experimentales

Mediciones

Volumen de Culata

12.2 cm3

15 Motores de Combustión Interna

Volumen de Pistón

3.01 cm3

16 Motores de Combustión Interna

Desarrollo de cálculo de Razón de compresión:

𝑅𝑐 =

𝑅𝑐 =

𝑉𝑚á𝑥 𝑉𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎

487.92 𝑐𝑚3 + 8.3 𝑐𝑚3 + 12.2 𝑐𝑚3 12.2 𝑐𝑚3 + 8.3 𝑐𝑚3 + 3.01 𝑐𝑚3

𝑅𝑐 = 21.6

5.5 Cálculo de la potencia del motor Diésel La potencia de un motor diésel es la capacidad que tiene para ejecutar un trabajo en un tiempo determinado. La energía química del combustible se transforma en energía mecánica al empujar los pistones dentro del motor. La energía mecánica o trabajo mecánico es el producto de multiplicar una fuerza por el espacio recorrido. Si por ejemplo, un pistón es empujado con una fuerza de 4000 kilogramos y su carrera es 86 mm, el trabajo desarrollado es: ✓ La potencia máxima que puede desarrollar un motor depende de diversos factores, entre ellos: - La cilindrada

- La relación de compresión

- La carrera

- Los numero de cilindros

- Régimen de giro del motor ✓ La ecuación que para calcular la potencia es: 𝑷=

𝑴 × 𝟐𝜫 × 𝑵 17

Motores de Combustión Interna

𝟔 𝟎 𝟎 𝟎 𝟎

18 Motores de Combustión Interna

Donde 𝑀 es el par en N.m y 𝑁 es la velocidad en RPM.

𝑷=

𝟏𝟑𝟐 𝑵𝒎 × 𝟐𝜫 × 𝟑𝟎𝟎𝟎 𝑹𝑷𝑴 𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑷 = 𝟒𝟏. 𝟒𝟔 𝑲𝒘

6. ANÁLISIS DE LA ACTIVIDAD ✓ Considerando y utilizando los datos obtenidos, es posible hallar la potencia indicada del motor asignado, ¿o falta algún dato importante?

Marca

Modelo

Potencia

Torque

CAT

3114

60 kW @ 2200 rpm

318 Nm @ 800 rpm

CAT

3208

PERKINS

LD 4.236

76 kW @ 2600 rpm

340 Nm @ 1600 rpm

TOYOTA

2C

54 kW @ 4700 rpm

132 Nm @ 3000 rpm

122 kW @ 2200 rpm

609 Nm @ 1500 rpm

Si es posible calcular la potencia con los valores obtenidos, pero existen diferentes fórmulas que requieren más datos como, velocidad angular, tiempo, cilindrada, presión media de pistón.

6.1Preguntas: ✓ Basado en las mediciones e inspecciones, determine el estado de cada uno de los cilindros del monoblock. De acuerdo a la inspección que se realizó a los 04 cilindros del monoblock, presentaba adhesiones en sus paredes de hollín o residuos de una mala combustión en la cámara, además en función a las mediciones, se encuentra dentro de los parámetros de mediciones que establece el fabricante para que los cilindros cumplan su funcione de forma eficiente. 19 Motores de Combustión Interna

✓ ¿Cuáles son sus recomendaciones con los datos y observaciones encontradas en los cilindros del monoblock? Mis recomendaciones con los datos y observaciones encontradas en los cilindros del monoblock son que se utilice camisas húmedas de mejor calidad ya que esté es un elemento importante en los cilindros del monoblock ya que el pistón recorrerá y desgastará con el pasar del tiempo. ✓ ¿Cuáles son los peligros identificados durante el proceso de desarmado, medición y armado del monoblock? ¿Cuáles serían sus recomendaciones?

Los peligros identificados son el aceite derramado que pueden provocar caídas entre los compañeros y también el propio motor al inclinarlo para tomar las medidas de los cilindros. Las recomendaciones son trabajar con bastantes trapos para poder limpiar todo derrame de aceite al instante o también podemos traer una bandeja para que el aceite pueda juntarse en este. La recomendación al momento de inclinar el motor es poner tacos en las llantas para que este no patine hacia atrás pudiendo causar graves daños a alguno de los alumnos.

✓ ¿Cuáles son los peligros identificados alrededor del ambiente de trabajo (físicos, químicos, biológicos, factores humanos o de gestión)? y mencione algunas alternativas de solución para eliminar o controlar el riesgo de los mismas. Los peligros identificados alrededor del ambiente de trabajo son el derrame de aceite en el piso , también el de líquido refrigerante y bueno al momento de alzar los motores con el montacargas hidráulico ,teniéndolo elevado todo el taller y la medida de control sería realizar una limpieza con el disolvente respectivo para controlar el riesgo de los mismos y usar trapos para un constante secado al ver el piso mojado ,respecto al motor levantado el control poner tacos fijos alrededor de todo el motor y tener cuidado al momento de realizar acciones por el motor , ya que podría generar su caída .

18 Motores de Combustión Interna

7

DIAGRAMA DE GANTT

19 Motores de Combustión Interna

Concepto: El diagrama de Gantt es una herramienta gráfica cuyo objetivo es exponer el tiempo de dedicación previsto para diferentes tareas o actividades a lo largo de un tiempo total determinado.

8 ANEXOS:

Medición en empaquetadura o junta.

Diámetro:

Espesor de empaquetadura

20 Motores de Combustión Interna

Estado de cilindro del monoblock

Medición de volumen de pistón.

21 Motores de Combustión Interna

Medición de volumen de Culata.

LINK DEL VIDEO: https://youtu.be/Vffg7-5CjgI

22 Motores de Combustión Interna