SISTEMA DE ADMISION DE AIRE
Se denomina sistema de aire de admisión al conjunto de aparatos y elementos a través de los cuales se suministra aire a los motores diésel.La misión de este sistema es la de proveer el aire necesario para la combustión de combustible en condiciones normales. El aire que entra en los cilindros deben estar perfectamente filtrado para no dañar a las camisas ni obstruir a los inyectores.
Funciones del sistema de aire de admisión:
1- Barrer los gases quemados de los cilindros en motores de dos tiempos.
2- sobrealimentar, para aumentar la potencia entregada por el motor.
3- Filtrar el aire de admisión.
4-Silenciar el ruido del aire de admisión.
El sistema de aire de admisión típico esta formado por:
👉1- Filtro o sistema de filtrado de aire.
👉2-Silenciador del aire de admisión.
👉3- Multiples de admisión y tuberías
👉4- Valvulas de admisión y lumbreras.
👉5- Bombas o ventiladores de barrido y Sobrealimentadores.
👉6- Enfriadores de aire de admisión mara motores de cuatro tiempos sobrealimentados.
1)Filtros de aire: Para el filtrado del aire se coloca a la entrada de la tubería de admisión un filtro. Estos aparatos son empleados para eliminar las impurezas que el aire lleva en suspensión evitanddo dañar las superficies internas del motor. Los filtros deben ofrecer poca resistencia al flujo de aire, consiguiéndose mantener un alto rendimiento volumétrico*.
*Rendimiento Volumétrico: Relaciona la masa de aire que entra realmente en el
cilindro con la que podría entrar teóricamente, por lo que es un
parámetro que mide la eficacia del sistema de alimentación. Varía con el
régimen de giro, pues la resistencia que encuentra al aire para entrar
en los cilindros depende tanto de la forma de los conductos por los que
circula como de la velocidad del propio fluido.Los motores grandes no llevan filtros de aire por el gran volumen del mismo que utilizan en su funcionamiento, sólo usan un silenciador o filtro acústico.
Su mantenimiento es más frecuente que los empleados en los motores de gasolina, debido a que el motor diésel consume mayor cantidad de aire (alrededor de 1 litro de combustible por 13.000 litros de aire); además,al tener que filtrar mayor cantidad de aire sus dimensiones también son mayores.
La fig. 12-9 nos muestra un filtro y silenciador de aire, formado por una malla metálica gruesa, una malla metálica fina con estopa de alambre impregnada en aceite. El elemento filtrante debe ser limpiado periódicamente para evitar la obstrucción del flujo de aire. Se limpiará con nafta y luego empapada en aceite.
Los tipos de filtros más utilizados son: filtros secos, de baño en aceite y mixtos.Tipo seco: El elemento filtrante esta formado por papel o tela, el cual se desecha una vez que esta saturado.
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| Filtro de aire de admisión descartable. |
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| Filtro de aire de admisión con aceite. |
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| Corte de un filtro de aire de admisión con aceite. |
2. Luego el aire con polvo más fino y partículas de polvo pasan por una malla metálica y se adhieren al aceite de la malla.
3. Luego el aire limpio fluye a los cilindros.
De dos etapas o mixtos: Se tiene una combinación de ambos tipos para mejorar la limpieza del aire y reducir la restricción al flujo de aire
2) Silenciadocres de admisión. La fig. 12-10 corresponde a un silenciador de admisión para reducir el ruido del motor en las bombas o ventiladores de barrido.
Son de dos tipos :
I) Con material absorbente de sonido como fibra ignífuga colocada alrededor de los orificios de pasaje para el aire. El sonido pasa a través de los orificios y es parcialmente absorbido por el fieltro. La fig·. 1. 2-10 muestra un silenciador de este tipo.
Estos filtros/silenciadoes se los conocen también como filtros acústicos.
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| Silenciadores de aire de admisión. |
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| Protcciones acústicas para grandes intalaciones. |
3- Multiples de admisión y tuberías.
Tienen
como función distribuir el aire de admisión a cada cilindro. A fin de
no reducir el rendimiento volumétrico de los motores de cuatro tiempos,
los múltiples o colectores de admisión y las tuberías deben ofrecer la
menor resistencia al flujo de aire posible.
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| Múltiple de admisión |
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| Colector de admisión. |
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| Múltiple de admisión |
4- Lumbreras y Válvulas de admisión
Válvulas de admisión y Lumbreras
Las válvulas de un motor diesel de 4 tiempos navales medianos y grandes son:
•Válvulas de admisión.
•Válvulas de escape.
•Válvula de aire de arranque.
•Válvula de seguridad.
•Válvula o grifo de purga o de toma de presión.
La misión de las válvulas de admisión es permitir el máximo llenado posible del cilindro y el de la válvula de escape es producir la menor contrapresión posible en el mismo, es decir la menor resistencia posible al paso de los gases. La válvula de admisión en la mayoría de los motores atmosféricos (sin sobrealimentador) es de mayor diámetro que la de escape.La apertura y cierre de las válvulas de admisión se producen en forma sincronizada con el cigüeñal, gracias al sistema de distribución ( árbol de levas o eje de camones).
LUMBRERAS
En el cilindro del motor de 2 tiempos, se denominan lumbreras a las aberturas que tienen la finalidad de permitir la admisión del aire fresco o mezcla aire-combustible y la expulsión de los gases quemados. El pistón establece las fases, es decir el instante y la duración de la apertura y del cierre de ambas lumbreras.
Las lumbreras de admisión se abren cuando el pistón las deja al descubierto durante un breve instante en el cual el aire fresco debe ingresar al cilindro. Las lumbreras de escape se abren al final de la expansión, un poco antes que las lumbreras de admisión, cuando el escape ya se ha producido en parte y ha disminuido la presión en el cilindro, de manera de evitar que los gases quemados se escapen por las lumbreras de admisión; efectivamente, la apertura de las lumbreras de admisión debe producirse sólo cuando la presión de alimentación es superior a la que existe en el cilindro para un correcto llenado y barrido.
Este proceso en los motores diesel medianos y grandes se realiza por lo general con la ayuda de una bomba de barrido.
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| Motor de dos tiempos de ciclo Diesel con bomba de barrido lobular. |
En los motores chicos y de ciclo Otto, se realiza mediante un conducto de transferencia que trabaja con la compresión de la mezcla aire-combustible que se realiza en el cárter del mismo motor cuando el pistón baja.
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| Motor de ciclo Otto con conducto de barrido o tranferencia que trabaja con compresión del cárter. |
5)Bombas o ventiladores de barrido y Sobrealimentadores.
➤Los motores cuatro tiempos son sobrealimentados por turbocompresores o sobrealimentadores.
➤En los motores de 2 tiempos, se emplea bomba o ventilador de barrido.
Los motores diesel de 2 tiempos emplean las bombas de barrido o ventiladores tipo Roots, de desplazamiento positivo para el aire de barrido. Se ubican en la entrada del múltiple de admisión y reciben movimiento a través de una transmisión desde el mismo motor.
Un métódo de ubicar los ventiladores de barrido lo muestra la fig. 12-1.1 con el recorrido del aire. La presión del flujo centrífugo es proporcional a la raíz cuadrada de la r.p.m. del ventilador, lo que significa una caída de presión rápida cuando la velocidad decae. Un ventilador centrífugo accionado por engranajes al cigüeñal, exige una velocidad mínima del motor por debajo de la cual no desarrolla suficiente presión de aire para, entregar al cilndro. Siendo la causa para que el motor se pare, y esto explica porqué los ventiladores centrifugos, en general, no se emplean para barrido en los motores de dos tiempos.
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| Bomba de barrido o vemtilador tipo "ROOTS" |
Estudiadas en detalle en MTD UNIDAD 7: MECANISMOS DE VÁLVULAS. Parte 1 y en MTD UNINAD 7: MECANISMO DE VALVULAS. Parte 2 Puesta a punto de la distribución.
SOBREALIMENTADORES
Es una máquina que aprovecha la energía de los gases de escape del motor y la usa para comprimir el aire al conducto de admisión.
Está compuestos por una turbina y un compresor centrífugo unidos por un eje.
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| Despiece de un turbocompresor. |
Este aspira el aire por el centro y lo comprime descargándolo por la periferia.
Estudiados con mas detalles en MTD UNIDAD 10: SISTEMAS DEL MOTOR. Parte 3 , Algunas palabras sobre Turbocompresores , Intake and Exhaust , RENDIMIENTO VOLUMETRICO DE UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA , TRABAJOS PREVIOS, DESMONTAJE Y MONTAJE DE UN TURBOCOMPRESOR ,Turbocharging Twin-turbo
💡6- Enfriadores de aire de admisión:
El aire comprimido eleva su temperatura a cerca de 140º c, por lo que se disminuye la densidad del aire que entra al cilindro.
En lo motores diésel automotrices se les llama Cooler o Intercooler.
POR CADA 10º C QUE DESCIENTE LA TEMPERATURA DEL AIRE DE ADMISIÓN, SE AUMENTA CERCA DEL 3% LA POTENCIA DEL MOTOR.
El enfriador de aire de admisión se ubica a la salida del Turbo.
Estos enfriadores o "Intercoolers" pueden tener como medio refrigerante, aire o agua.
Enfriado por Agua: Son tubos largos y finos en los que circula agua derivada del circuito de refrigeración. La temperatura del agua debe ser menor que 95º. El aire no llega a menos de 90 ºC.
Enfriado por Aire : El aire proviene de un ventilador accionado por otra turbina accionada por una derivación del Turboalimentador (10%). Al tomar aire ambiente a 30ºCdesciende la Temperatura del aire interior a 70ºC.
SISTEMA DE ESCAPE
Se denomina sistema de escape a los elementos que permiten el escape de los gases quemados del motor a la atmósfera. Este cumple las siguientes funciones :
1) Silenciar el ruido del escape.
2) Apagar y eliminar las chispas y otras materias sólidas en los gases de escape.
3) Suministrar los gases de escape a las turbinas de gas que accionan a los sobrealimentadores.
4) Proveer el calor a los evaporadores para obtener agua dulce o para calefacción.
El sistema de escape está formado por los siguientes elementos:
I) Válvulas de escape o lumbreras.
II) Múltiple o colector de escape.
III) Tubería de esc.ape.
IV) Silenciador.
V) Tuberías de salida.
Algunas instálaciones marinas suelen llevar elementos adicionales, como:
a) Parallamas.
b) Evaporador o calentadores.
c) Turbosobrealimentador (mencionado mas arriba).
I) Válvulas o lumbreras de escape. (mencionadas mas arriba)
II) Múltiple de escape. Se usa en los motores multicílindros, para permitir el escape de los gases por un solo tubo. En algunos casos estos enfriados con agua.
III) Tubería de escape. Es el elemento que conecta el múltiple de escape con el silenciador . A fin de evitar los esfuerzos que se originan por la dilatación por el calor de los gases y eliminar la transmisión de las vibraciones del motor, la tubería de escape se instala de tubo flexible.
IV) Silenciadores. Los silenciadores tienen por finalidad haber menos ruidoso el escape. Se construyen dos tipos:
a)Secos.
b)Húmedos.
El ruido producido por la salida de los gases de escape, es una vibración producida al desalojar los gases quemados del cilindro en cada tiempo de escape. Cuantoo mayor sea la frecuencia de la vibración, mayor será el sonido escuchado. Si la alta frecuencia de esta vibración se elimina, el ruido disminuye.La velocidad de escape de los gases son ajenos al ruido.
Los silenciadores tíenen la misión de absorber las vibraciones de alta frecuencia sin disminuir el libre flujo de los gases de escape.
a) La fíg. 12-12 nos muestra un silenciador seco con sus características, el diafragma (a) separa la. cámara de entrada con la de salida, y los gases se comunican con ambas cámaras por las tuberías perforadas. Al presente esquema le faltan los tapones de drenaje de agua, qué se forman por condensación de los gases de escape, que puede contener hasta un 10 % de vapor debido a la
combustión del hidrógeno del gas-oil.
b) Los silenciadores húmedos, en éste, el agua de circuiación del motor se mezcla con lo gases de escape, lo que orígina el apagado de las chispas, el amortiguado del ruido y enfriado del escape. La desventaja del típo húmeido es que ofrece mayor resistencia al escape, es decir, mayor contrapresión en el escape. Motivado por la corrosión una vida útil que es relatívamente corta.
V) Tubería de salida. Es la que conecta el silenciador con la descarga a la atmósfera.
INSTALACIONES ESPECIALES USADAS EN LA ARMADA
a) Parallamas. Es un aparato empleado en el sistema de escape de gases, del tipo seco, para separar y recoger las chispas, hollín encendido y otras sustancias sólidas en suspensión en los gases de escape. Esta separación se logra por medio de un cambio brusco de la dirección de los gases y también produciendo torbellino a los gases por medio de aletas direccionales, o álabes en espiral como se puede apreciar en la fig. 12-13.
b) Evaporadores para destiladores de baja presión o calentadores. Los evaporadores para destiladores de agua, que emplean los gases de escape como medio para obtener agua dulce, calentando el agua de mar, están fuera de uso, debido a las dificultades que presenta su funcionamiento, siendo reemplazados por otros sistemas mas sencillos y funcionaales como los "destiladores" de ósmosis inversa.
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NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACION DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (N O C E M) CAPITULO 22 MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
22-45. Barrido en motores de dos tiempos.
Las bombas de barrido acopladas, se calculan para asegurar la alimentación de aire requerido por los motores cuando funcionan a la máxima potencia.
Para las bajas velocidades, sus caudales resultan sobreabundantes y significan un trabajo suplementario inútil. En consecuencia, se deberá, en lo posible, anular‚ el o los elementos de la bomba previstos para cumplir con este fin, como ser obstruyendo parcialmente la aspiración en forma tal que quede rápidamente libre a la máxima potencia.
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ENTRADAS RELACIONADAS:
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FUENTES:
NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACION DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (N O C E M) CAPITULO 22 MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
22-45. Barrido en motores de dos tiempos.
Las bombas de barrido acopladas, se calculan para asegurar la alimentación de aire requerido por los motores cuando funcionan a la máxima potencia.
Para las bajas velocidades, sus caudales resultan sobreabundantes y significan un trabajo suplementario inútil. En consecuencia, se deberá, en lo posible, anular‚ el o los elementos de la bomba previstos para cumplir con este fin, como ser obstruyendo parcialmente la aspiración en forma tal que quede rápidamente libre a la máxima potencia.
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- APLICACIÓN DE LOS LUBRICANTES
- LUMBRERAS DEL CILINDRO Definición
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FUENTES:
M.J.D.
NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACION DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (N O C E M) CAPITULO 22 MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
MAQ 305 MOTORES DIESEL CAPITULO 12 Sistemas del motor.
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