MTD UNINAD 7: MECANISMO DE VALVULAS. Parte 3 Medir Holguras o Huelgos de Válvulas

MTD UNINAD 7: MECANISMO DE VALVULAS. Parte 3 Medir Holguras o Huelgos de Válvulas

Recordemos que la DISTRIBUCIÓN es el conjunto de piezas que regulan la entrada y salida de gases en el cilindro, y la inyección del combustible. Este sistema debe estar en perfecto sincronismo con el cigüeñal, para que las aperturas y cierres de las válvulas, y el inicio de la inyección del combustible en ralenti se produzcan con arreglo a las sucesivas posiciones del pistón dentro del cilindro y en los momentos adecuados. Estas posiciones y momentos han sido estudiados en los diagramas corregidos de la UNIDAD 4: CICLOS DE DOS Y CUATRO TIEMPOS

La distribución esta formada por los siguientes componentes:

• Las válvulas con sus resortes , asientos, guías y elementos de fijación.
• El árbol de levas y elementos de mando.
• Vínculo entre el cigüeñal y los distintos elementos sincronizados.(engranajes, correa, etc)
• Los empujadores y balancines.
• Engranaje conductor de la bomba de inyección.

👉EL HUELGO DE VÁLVULAS
En todos los motores de combustión interna de cuatro tiempos y en algunos de dos tiempos con válvulas de escape, es imprescindible hacer la verificacion de la holgura entre las valvulas y el mecanismo que las acciona (y regular esa holgura) cada una cantidad determinada de horas de servicio del motor (estipulado por el fabricante del motor) de forma tal que no salga de los márgenes o parámetros de diseño.

El objeto del huelgo o luz de válvulas es compensar la dilatación diferencial del mecanismo , para asegurar el cierre de la válvula cuando el motor alcanza la temperatura normal de trabajo. De esta manera, el botador seguirá fielmente el perfil del camón sin permitir que la válvula quede abierta o que el mecanismo de accionamiento golpee.
Debe evitarse un huelgo menor que el especificado, por que puede dar lugar a que no asiente correctamente la válvula, originando fugas que durante la combustión quemaría el asiento y la válvula. Por el contrario una luz mayor recalca (machaca) los extremos del movimiento y daña el asiento de la válvula.

Este huelgo o luz de válvulas se mide con la sonda calibre o galga de espesores, entre el botador y el vástago de la válvula. También se puede hacer con reloj comparador con base magnética.

Existen motores que regulan de forma automatica dicha holgura gracias a un sistema hidraulico -funcionan con aceite a presión en su interior- pero no es el caso de los motores diesel marinos convencionales.
Por lo general, en los motores marinos se utiliza como sistema de regulación de esta holgura o luz el de tornillo-contratuerca.

Juego de Sondas Mecánicas o Galgas de Espesores.

Necesitaremos algunas piezas y herramientas como sondas mecánicas -galgas de espesores-, silicona para sellar las juntas de las tapas de culata, junta de la tapa de la culata, algunas herramientas apropiadas como llaves de boca o combinadas de las medidas adecuadas, un destornillador si es nesesario y ,lo mas importante, el Manual o la Hoja de Servicio del Fabricante con los procedimientos a llevar a cabo, datos del calaje y los valores de los huelgos correspondientes.

Ejemplo de una Hoja de Servicio u Hoja de Mantenimiento de un Fabricante de motores.

Una vez que tenemos a mano todos los  elementos, herramientas necesarias, el motor frío, y el entorno de trabajo limpio y libre de elementos innesesarios, procedemos a retirar la tapa de la culata para dejar al descubierto el mecanismo de balancines.

1. Rueda de accionamiento del árbol de levas.        8. Bulón esférico
2. Árbol de levas.                                                     9. Eje de balancín, admisión.
3. Taque de rodillo.                                                 10. Eje de balancín, escape.
4. Empujador de comando de válvula, admisión.   11. Balancín, admisión.
5. Empujador de comando de válvula, escape.       12. Tornillo de regulación.
6. Soporte.                                                               13. Carcasa de distribución
7. Eje de balancín, escape.

MEDICIÓN DE LA HOLGURA, HUELGO O LUZ DE VÁLVULAS EN EL SISTEMA TORNILLO-CONTRATUERCA

Para la medicion de la holgura entre la leva y la valvula, debemos realizarlo siempre con el motor en frio y en las valvulas que no esten presionadas en ese momento por las levas, lo cual se logra girando el cigüeñal a mano haciendo coincidir las marcas que, por lo general, están en el volante de inercia que nos indican el PMS de la carrera de compresión del cilindro cuyo huelgos de válvulas vamos a medir, siguiendo siempre el orden de encendido.

🔔 (La secuencia u orden de los cilindros con la cual vamos a realizar esta medición se puede obtener de tres formas: MÉTODO 1: POR EL ORDEN DE ENCENDIDO. MÉTODO 2: POR EL CRUCE DE VÁLVULAS, MÉTODO 3: POR EL GIRO DEL CIGÜEÑAL. Veremos aquí el primer método que es el mas sencillo y seguro y que no genera confusiones y dudas en la medición.)


MÉTODO 1: POR EL ORDEN DE ENCENDIDO
Este método es aplicable para todos los tipos de motores de tres, cuatro, cinco seis u ocho o mas cilindros.
Se debe conocer siempre el orden de encendido del motor y su sentido de giro.
1º Paso: Poner el pistón del cilindro Nº1 en la fase de compresión girando el cigüeñal hasta que las marcas de la polea/ volante coincida con las marcas fijas (fig. 2).

Cuando las marcas coinciden, las válvulas del primer cilindro se encontraran cerradas, es decir en la fase de compresión.

🔔OBSERVACIÓN.
Girar el cigüeñal en el sentido de giro normal normal del motor. Si el motor es del tipo reversible, el sentido de giro del motor para efectuar esta medición será el establecido por el manual del fabricante.

2º Paso: Regule las válvulas del cilindro Nº 1. aflojando la contratuerca, con la llave corona o estriada. Luego afloje el tornillo regulador con un destornillador apropiado (o llave de boca si es el caso de un tornillo regulador con caras planas en su cabeza) (Fig 4).

3º Paso:Se debe intercalar la sonda mecánica o galga entre el tornillo de regulacion y el tallo de la valvula y anotar como previamente hemos mencionado las medidas obtenidas.

🔔OBSERVACIÓN.
Para seleccionar el espesor de la lámina calibradora consulte siempre el manual del fabricante.

4º Paso: Una vez que se obtiene la medición, ajuste el tornillo regulador (Fig 3). Girando el tornillo, la holgura aumenta o decrece. Comprobar que la lámina se deslice con una ligera resistencia (Fig. 8/9) de tal forma que pueda sacarse la galga con facilidad pero que no deje mucho juego o quede mordida.Apriete la contratuerca del tornillo regulador al par de apriete determinadado por el fabricante. Sostenga firmemente las herramientas.

5º Paso: Para regular el siguiente cilindro se debe girar el cigüeñal hasta que el cilindro que sigue en el orden de encendido se  ponga en compresión, es decir que las válvulas de este cilindro se encuentren cerradas.
6º Paso: Repita los pasos anteriores para la medición del huelgo del resto de las válvulas.
7º Paso: Limpie las zonas de asentamiento de la tapa de culata.Coloque la empaquetadura o junta de la tapa de válvulas con sellador si es necesario.Es requerido reemplazar todas las juntas para asegurar la estanqueidad de aceite del motor.
8º Paso:Monte la tapa de balancines.Dar el torque correcto a los pernos o tuercas de acuerdo a la especificación del manual.
8º Paso:Registre la comparacion de las medidas obtenidas, procedimiento y detalles del trabajo realizado,fecha de comienzo y fin de la tarea, y horas totales de servicio del motor en el Libro Historial del Motor, en el Cuaderno de Trabajo Diario, y en el Libro de Puerto, además de las tareas sugeridas para cuando se ejecute el próximo registro de huelgos de válvulas.

MEDIDAS DE SEGURIDAD

• Se deben limpiar las superficies de contacto balancín/válvula , balancín/varilla de balancín, varilla de balancín/botador, de polvo y aceite para evitar mediciones erróneas.
• No llevar al área de trabajo (culata del cilindro) mas elementos que los necesarios para evitar olvidos, caídas de objetos en lugares en los que sería complicado recuperarlos, como por ejemplo el alojamiento inferior de algunas de las válvulas.
• La persona que realizará la medición del huelgo o luz de válvulas será la misma persona que lo realizará en todos los cilindros del motor.
• Las personas involucradas no deberán tener objetos en los bolsillos de su ropa, y no deben vestir pulseras, relojes, anillos y/o cadenas al cuello mientras realizan el trabajo.

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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

Válvulas.
Las válvulas con caja que se indican a continuación deberán se desarmadas, inspeccionadas y limpiadas de acuerdo con las instrucciones e intervalos previstos por la casa constructora. En caso de no existir plazos para recorridos, se tomarán los que a continuación se señalan, considerando que son sólo aproximados y pueden variar de acuerdo con las condiciones de combustión y la experiencia que se tenga a bordo.

a. Válvulas de puesta en marcha: Cada 1000 horas de funcionamiento. Además cada 100 horas se accionarán utilizando el circuito de aire, sin desarmarlas y cada 300 horas se probará su libre movimiento.
b. Válvulas de aspiración: Cada 1500 horas.
c. Válvulas de descarga: Cada 500 horas.
d. Válvulas de seguridad: Cada 1000 horas. Se verificará en estas ocasiones su buen funcionamiento, debiendo descargar totalmente antes que la presión supere en un 10 % la máxima normal de combustión.
Al instalar una válvula en la cabeza se tendrá especial cuidado de verificar que sus seguros y los pasadores de los platillos de los resortes están correctamente montados. Una válvula que se desprenda dentro del cilindro puede ocasionar la rotura del pistón, camisa, etc.
e. En los motores pequeños donde sea necesario desmontar la cabeza para el recorrido de las válvulas, se efectuará ese trabajo cada 800 horas de funcionamiento.
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🔔 La ejecución de los otros dos métodos mencionados en esta entrada, el MÉTODO 2: POR EL CRUCE DE VÁLVULAS, y el MÉTODO 3: POR EL GIRO DEL CIGÜEÑAL. los analizaremos mas adelante en otras entradas, en forma especial ya que son mas propios de la mecánica automotriz que de la mecánica de Grandes Motores Diésel Marinos.

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ENTRADAS RELACIONADAS

• MTD UNIDAD 3: PARTES DE UN MOTOR.
• MTD UNIDAD 7: MECANISMOS DE VÁLVULAS. Parte 1
• MTD UNINAD 7 MECANISMO DE VALVULAS. Parte 2 Puesta a punto de la distribución.
• MTD UNIDAD 17: AMORTIGUADORES.OLEAJE DE LOS RESORTES DE VALVULAS.
• Disco para puesta a punto de motores
• Intake and Exhaust 
• MTD Estudio sobre cojinetes y válvulas automotrices.  
• Multi-valve engines 
• Valve rotators
• Variable Valve Timing (VVT) Parte 1
• Variable Valve Timing (VVT) Parte 2  
• Sincronismo de las Válvulas de Admisión y Escape
• Taqués hidráulicos

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FUENTES:

M.J.D.

http://www.mecanicafacil.info/Reglaje_de_Valvulas.html

https://elmaquinante.blogspot.com/2016/06/unidad-7-mecanismos-de-valvulas.html

MAQ 305 MOTORES DIESEL CAPITULO 9 Mecanismos de las válvulas

http://www.aficionadosalamecanica.net/motor-distribucion.htm

Manual Descriptivo MTU

  SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL-"Mantenimiento Básico del Motor"-

Manual del Mecánico Naval

Ciclo Miller

Ciclo Miller

El ciclo Miller es una variación del ciclo Otto en la que se utiliza un cilindro más grande de lo habitual, se aumenta la relación de compresión mediante un compresor mecánico y se cambian los momentos de apertura y cierre de las válvulas de escape. Otra modificación es la utilización de un intercooler en la admisión. Se trata de un proceso de combustión usado en motores de cuatro tiempos de combustión interna. Fue patentado por el ingeniero norteamericano Ralph Miller en 1957.

Este tipo de motor fue usado por primera vez en embarcaciones y en plantas de energía, pero fue adaptado por Mazda para su motor KJ-ZEM V6, usado en el sedán Millenia.

Tradicionalmente el motor de ciclo Otto usa cuatro tiempos (admisión, compresión, explosión y escape), de los que existen dos con alta potencia: alto consumo de potencia en la compresión, y alta producción de potencia en la explosión. Gran parte de la pérdida interna de potencia en un motor se debe a la energía requerida para efectuar la compresión de la mezcla de combustible en el tiempo de compresión, por lo que sistemas que puedan reducir este consumo de energía pueden otorgar una mayor eficiencia.

Diferencias con el ciclo Otto
En el ciclo Miller, la válvula de admisión se mantiene más tiempo abierta que en un motor de ciclo Otto. El tiempo de compresión está dividido en dos etapas:

1.ª parte: cuando la válvula de admisión continúa abierta mientras el pistón ya está subiendo debido a un retraso al cierre de admisión mayor que en el ciclo Otto convencional.

2.ª parte: cuando la válvula de admisión se cierra con aproximadamente un tercio de la carrera ascendente del pistón ya recorrida y se produce la compresión efectiva. Ésta compresión dividida crea un llamado quinto tiempo, que es el reflujo de parte de la mezcla del cilindro al colector de admisión.

Ésta pérdida de carga de aire podría provocar una pérdida de potencia. Sin embargo, en el ciclo Miller el cilindro es sobrealimentado por una carga de aire proveniente de un compresor volumétrico tipo tornillo o Roots, con el que se empuja aire al colector de admisión. El compresor tradicionalmente se utilizaría para producir empuje a velocidades relativamente bajas del motor; sin embargo, disminuye el par disponible a bajas revoluciones del motor puesto que le roba potencia mecánica al cigüeñal para ser arrastrado.

Un aspecto clave del ciclo Miller es que el tiempo de compresión comienza sólo después de que el pistón ha eliminado su carga "extra" y la válvula de admisión se cierra. La apertura dura aproximadamente el 20% o 30% del transcurso inicial del tiempo de compresión. De esta forma, la compresión real sucede aproximadamente en un 70% a 80% del tiempo total de compresión, después de la apertura. El pistón consigue los mismos niveles de compresión de un motor de ciclo Otto pero con menos trabajo, ya que una parte de la compresión total se ha logrado mediante el compresor volumétrico.

Equilibrio en la eficiencia
El ciclo Miller aumenta su potencia en la medida en que el compresor volumétrico pueda comprimir la mezcla empleando menos energía que la requerida por el pistón para hacer el mismo trabajo.
De la compresión total de la mezcla en la culata cuando el pistón está en punto muerto superior, El compresor volumétrico es más eficiente generando baja compresión de la mezcla en el colector de admisión. (algo parecido a la precompresión en el cárter generada en un motor de dos tiempos) El pistón es usado para generar los niveles más altos de compresión, donde resulta más efectivo que el compresor volumétrico.
Así, en el ciclo Miller la compresión total resulta de la PREcompresión efectuada por el compresor volumétrico para la masa de aire que entra al cilindro, sumada a la segunda compresión que efectúa el pistón en el interior del cilindro, logrando así que la fuerza que el pistón debe ejercer para lograr la compresión total de la mezcla en la culata sea menor que en un motor de ciclo Otto que trabaje a la misma presión. El equilibrio en la eficiencia depende de la cantidad de energía que consuma el compresor volumétrico y del aumento del rendimiento termodinámico logrado en el interior del cilindro. En total el arrastre del compresor reduce la potencia útil del motor entre un 10% y un 15%. Para optimizar este ciclo térmodinámico, la producción exitosa de motores ha requerido del uso de colectores de admisión variables, sistemas mixtos de precompresión, (turbo - compresor volumétrico) distribuciones adaptativas para poder regular el retraso al cierre de admisión en función de las necesidades de potencia y rendimiento en cada momento (variable valve timing).

Eficiencia total del ciclo de encendido

Sobre un motor típico de encendido por chispa, (Ciclo Otto) el ciclo Miller proporciona un beneficio adicional. El aire de admisión primero es comprimido por el compresor volumétrico, y luego enfriado por un intercooler. Esta temperatura de entrada de aire en el interior del cilindro más baja, junto con la mayor densidad del aire debida a la PREcompresión en el colector de admisión, hace que la temperatura que alcanza la mezcla al final de la carrera de compresión sea considerablemente más baja. Esto da margen al punto de encendido para que salte la chispa sin que llegue a detonar la mezcla o a autoencenderse antes de tiempo, incrementando la eficiencia total del ciclo termodinámico Miller.

La eficiencia es incrementada al elevar la compresión del motor. En un motor de gasolina común, la relación de compresión varía entre 6,5:1 a 10:1 en automóviles, y se limita a estas cifras ya que altos niveles producirían autoencendido de la mezcla que se comprime por efecto del incremento de la temperatura del gas cuando es comprimido, lo cual en motores de alta compresión se evita usando gasolina de alto octanaje. El tiempo de compresión reducido del ciclo Miller permite que sea posible una compresión total más elevada, obteniendo más rendimiento sin llegar al empleo de gasolinas especiales.
Sin embargo, los beneficios de la utilización de compresores volumétricos tiene su costo. Entre un 15% y un 20% de la energía generada por un motor sobrealimentado mecánicamente es usualmente requerida para hacer trabajar el propio compresor volumétrico.
En consecuencia, la eficiencia total del motor resulta de un delicado equilibrio, en el que la energía mecánica consumida por el compresor volumétrico para funcionar no sea mayor que el aumento de rendimiento dentro del motor.

FUENTE:

https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Miller