Estructura. Cárter. Cilindros. Camisas (Materiales y terminación). Tapas. Cojinetes de bancada. Guías de crucetas. Piezas móviles principales. Eje cigüeñal. Pistones. Pernos de pistones. Aros de pistón. Bielas. Vástago. Cruceta.
PARTES CONSTITUTIVAS
Las partes básicas principales de los motores diesel se denominan igual, cualquiera sea el tamaño o diseño del motor.
Las piezas del motor se pueden, en general, dividirse en dos tipos:
- Fijas principales
- Móviles principales
Naturalmente hay un número de otras partes sin las cuales el motor no podrá trabajar pero sus funciones son más o menos subordinadas. A estas partes se las conoce como sistemas auxiliares.
Las piezas fijas principales son:
- Columnas, cárter o cubierta del motor.
- Bancada y cojinetes de bancada.
- Cilindros y camisas de cilindros.
- Culatas o tapas de cilindros
Las piezas fijas principales de un motor diesel se construyen para soportar el peso, los esfuerzos y las vibraciones del motor durante su funcionamiento; fabricándose lo más liviano posible para reducir el peso. Se utilizan materiales de aleaciones livianas y de alta resistencia con el fin de obtener un motor de poco peso por caballo de fuerza; uno de estos materiales es el llamado Cromasil, que también es soldable.
ESTRUCTURA O BASTIDOR DEL MOTOR:
La estructura del motor o también llamado bastidor, en los motores lentos consistía en bloques de cilindros separados, caja de cigüeñal y bancada con carter para el aceite; como el que se aprecia en la figura.
En los motores diésel grandes con cruceta se suele emplear los armazones del tipo que nos presenta la figura, con montajes y columnas; fijándose en la parte superior los cilindros postizos con espárragos que soportan y trasmiten los esfuerzos a la bancada del motor. Estos se construían de hierro fundido gris, similares a los de las maquinas a vapor veloces.
En los motores modernos de gran potencia y alta velocidad, el bloque del motor es construido de chapas de acero laminado cortadas convenientemente: de chapones y perfiles soldados eléctricamente; que una vez soldado el bloque es tratado térmicamente, para eliminar las posibles tensiones internas, provocadas por las diferentes temperaturas durante la construcción.
Este sistema de bloque representa una economía del 40% en el peso del motor, lo que significa menos peso para igual potencia o sea menos kilos de peso por caballo de fuerza.
En la figura se puede ver un tipo de motor con carter separado.
La bancada lleva cojinetes de bancada donde soporta el cigüeñal y los esfuerzos que se producen durante el funcionamiento y el peso del motor.
CARTER DEL CIGÜEÑAL:
El carter o caja del cigüeñal generalmente es parte integrante del bloque de cilindros, cubriendo el cigüeñal y los cojinetes de bancada o principales. En algunos casos, los cojinetes de bancada están fijos mediante nervaduras transversales al carter del cigüeñal; en motores chicos y medianos generalmente los cojinetes de bancada están fijos en el fondo del bloque de cilindros.
La parte interna del carter (generalmente implica todo el block en sus distintas formas), puede venir de 2 maneras:
- Pintado (lo más común)
- Pulido
El pintado es interno y con pintora epoxica que requiere de mantenimiento y cuidados. Presenta las siguientes ventajas:
- Se adhiere perfectamente al metal, no permite que se desprenda material de la superficie.
- No se oxida
Como desventaja podemos destacar:
- Con el tiempo se desprende (o cuartea por golpes etc.) generando oxidación y esta se incorpora al aceite (los restos de pintura) esto involucra que cuando se lo inspecciona hay que prestar mucha atención. Para solucionar este problema se lo pule, no se vuelve a pintar.
- El carter pulido no tiene los inconvenientes del pintado.
- La presión dentro del cárter varía junto con la temperatura. Esto provoca que se incorpore humedad del ambiente lo que produce oxidación y esta se incorpora al aceite. Para evitar esto se lo vira diariamente con el propósito de mantener las paredes con aceite y mantener la temperatura “estable” para que no se produzcan variaciones de presión y no se incorpore la humedad, es decir no dejamos que el motor respire ni transpire.
- La unión entre bancada y bastidor ésta abulonada con junta o pasta selladora (lo más común). Los bulones tienen mantenimiento por que se van aflojando; la práctica nos se hace hacer un “quinteo de bulones”. Se asienta en el historial los bulones que revise y a que torque los apreté, este valor de torque esta registrado en la tarjeta de mantenimiento.
BASAMENTA O FUNDACIÓN
Es el elemento sobre el cual se realiza la afirmación de la bancada del motor. En las instalaciones marinas la base de sustentación está constituida por los polines del barco, los cuales deben de afirmarse convenientemente al mayor número de consolidaciones del buque
.
Figura 1 Bancada de un motor Diesel Burmeister-Wain
Figura 2 Bancada de un motor Diesel Burmeister-Wain
Figura 3 Bancada de un motor Diesel Burmeister-Wain
BANCADA
Es una pieza, única y sólida, construida con robustos tabiques transversales que constituyen, coma se aprecia en las figuras 1, 2 y 3, la base de asentamiento de los cojinetes para el cigüeñal.
La bancada a través del movimiento de manivela de transformación, soporta todos los esfuerzos desarrollados en los diferentes cilindros, los fuertes momentos de torsión provocados por el par motor y las fuerzas de tracción de la hélice.
Normalmente, toda la estructura de la bancada se construye de fundición de hierro o acero. La parte inferior o fondo de la bancada, herméticamente cerrada con la estructura resistente, se utiliza coma recipiente colector de aceite de engrase. La parte superior está perfectamente maquinada en aquellos sitios donde espera anclarse los bastidores o columnas.
CAMISAS DE CILINDROS
La camisa de cilindros es la pieza donde se desplaza el pistón para producir el trabajo.
Existen tres tipos de camisas de cilindros:
- Camisa seca
- Camisa húmeda
- Camisa con cámara de agua.
Camisa seca: es un cilindro de paredes delgadas colocada dentro del cilindro que forma parte del bloque. Quiere decir que el agua de refrigeración no toca la camisa.
Estas camisas secas son colocadas en el cilindro, previo calentamiento del bloque a 100º C mientras la camisa debe estar a temperatura ambiente. Otro sistema de colocación consiste en enfriar la camisa en una mezcla frigorífica a -80º C para producir la contracción de la camisa, y el bloque debe estar a temperatura ambiente, lo que permite su colocación a mano.
Camisas húmedas: esta camisa de cilindro, la superficie exterior esta en contacto directo con el agua de refrigeración, va fijada en la parte superior del cilindro con junta por debajo de la pestaña o ajustada previo esmerilado y en la parte inferior es estanca con anillos de goma o neoprene, que le permite libre dilatación y contracción de la camisa en toda su longitud.
El espesor de las paredes de la camisa se construye de tal grosor para que soporten la presión de trabajo de los gases de la combustión.
Las camisas con cámara de agua: en los motores de gran tamaño y en especial los de dos tiempos usan este tipo de camisa, que lleva su propio manguito fundido o ajustado permanentemente por contracción por donde circula el agua de refrigeración, que entra por abajo y sale por arriba.
CARACTERISTICAS QUE DEBE REUNIR UN CILINDRO
- Alta resistencia al desgaste (esto se logra utiliza ndo materiales especiales).
- Buena transmisión del calor (colocándoles canales de refrigeración).
- Facilidad de reparación (con camisas de recambio).
COMPORTAMI ENTO DE LOS DISTINTOS CILINDROS
TALLADOS EN EL BLOCK CAMISAS RECAMBIABLES
* Requiere block de fundición de hierro * Facilitan el recambio
* Se rectifican a distintas sobre medidas * Eliminan tensiones térmicas por la libertad de
expansión del borde inferior.
* No admiten tratamientos especiales * Restauran el diámetro original del cilindro
* Coeficiente de transmisión de calor malo. * Usan materiales con propiedades especiales
* Altas tensiones térmicas
CAMISAS SECAS CAMISAS HUMEDAS
* Requieren maquinado en situ * No requieren maquinado en situ
* Mala conducció n del calor * Buena conducción del calor
*Admiten tratamientos especia les
PROBLEMAS DE LAS CAMISAS HUMEDAS
- Requieren cierres estancos en sus extremos .
- Pueden facilitar la contaminación del aceite con agua.
- Oxidación interna (producida por el azufre del combustible que se combina con el oxigeno
- y produce ácido sulfúrico, ataca los metales,y agua enfría la combustión)
- Corrosión externa producida por la oxidación por agua de refrigeración y cavitación por vibraciones.
La cavitación se produce cuando el pistón en su PMS golpea contra la camisa provocando en el exterior de está, que el agua se separe de la pared, esto provoca un vació que favorece la evaporac ión del liquido refrigerante. Luego el agua recupera su l.ugar pero las burbujas de agua vienen con mucha velocida d a consecuencia de una implosión. Esto genera vibración en los lugares donde chocan esas partículas (pare<Jes) y causa dos fenómenos uno es ruido y el otro destrucción del mateñal.
MATERIALES EMPLEADOS EN CAMISAS
- Hierro fundido son económicas con elevado desgaste y poca vida útil.
- Acero superan la v1da útilde las anteriores pero no lo suficiente.
- Acero con revestimiento interno de cromo duro, estas adquieren un alto grado de pulido superficial(espejado).Los inconvenientes que presenta son varios a saber, una vez usadas no aceptan, con facilidad un cambio de aros.Tiene largos periodos de asentamiento dell aro. También el calentamiento del aro ante una lubricación imperfecta. Ace ro con revestimiento interno de cromo poroso,de gran uso en nuevos diseños (la vida útil es tres veces mayor). La superficie porosa asegura una perfecta lubricación. Acepta con facilidad futuros cambios de aros, los periodos de asentamiento de aros son cortos.
CABEZA DE CILINDRO
La culata es la tapa delcilindro y forma parte de la cámara de combustión. La mayoría de los motores llevan en la culata válvulas y pasajes para la admisión y escape; inyector de combustible,válvula de arranque y de seguridad. La refrigeración la recibe del agua que circula desde los cilindros.
En los motores grandes las culatas suelen ser individuales, una parta cada cilindro mientras que en los chicos una para cada dos o para todos los cilindros.
Se construyen de fundiciones de hierro y muy raramente de aluminio.
FUNCIONES
* Forman la parte superior de la cámara de combustión.
* Contienen los alojamientos para las válvulas y sus mecanismos asociados.
* Contienen los conductos para la circulac ión de aire de admisión y escape.
* Contiene el alojamiento para el inyector.
* Poseen conductos para circulación de agua de refrigeración.
* Además en algunos pueden existir:
o Alojamiento para válvulas de arranque .
o Alojamientos para válvulas de seguridad.
o Alojamientos para grifos de purga.
MEDICION DE LA CAMARA DE COMPRESION
La cámara de compresión tiene un volumen geométrico cuya fonna es muy variada tanto más, cuanto más complicado elsistema de combustión. De ello se deduce que una medición por cálculo geométrico de la misma es siempre complicado y solo aproximado. Hasta aquí hemos
visto la manera de medir la distancia del embolo a la culata, ello es una medida puramente
mecánica . Lo más importante es poder medir exactamente el volumen total de la cámara de compres ión y con ello saber exactamente cual es la relación de compresión. Este proceso se puede hacer con una probeta graduada que llenaremos con líquido y colocaremos dentro de la cámara para hallar el volumen total de la misma. Para ello con elinyector afuera,colocaremos el embolo en el PMS teniendo las válvulas cerradas, conla probeta por el orificio del inyector llenaremos toda la cámara de liquido hasta la zona donde llega el inyector,y procurando que no se llene de burbujas de aire. Ellíquido vaciado de la probeta nosindicara el volumen exacto de la cámara de compresión.-
Para efectuar esta medición puede emplearse simplemente agua, que luego de efectuar la operación saldrá perfectamente con un chorro de aire. No es conveniente usar aceite que luego saldría con dificultad,ni tampoco gasoilque diluiría el aceite .
Para el caso de los motores en V se suele utilizar para la medición una sustancia gelatinosa en lugar de agua que no ocuparía todo el volumen.
MEDICIÓN DEL ESPACIO NOCIVO
Se llama espacio nocivo, en un motor,a la distancia que queda entre elpistón y la culata, cuando el primero se halla en el PMS, esta distancia debe ser comprobada cada v ez que se desmonta cambia cualquier pieza del tren alternativo, embolo, biela, cojinetes,cigüeñal.
Para ello,una vez montado el pistón, se colocan sobre el y en puntos opuestos del mismo,trozos de alambre de plomo ó plastigage del diámetro que indique el fabricante del motor, de modo que al subir elembolo pueda quedar prensados entre este y la culata. A continuación se coloca la junta de culata y se monta la misma.
Hecha la operación,se hace girar el cigüeñal lentamente varias vueltas, con lo que se consigue aplastar el alambre de plomo hasta que tenga el espesor delespacio nocivo. Se desmo nta nuevame nte la culata y se podrá comprobar si la distancia entre raras planas del alambre corresponde con elvalorindicado por el fabricante. La modificación del espacio nocivo se efectúa cambiando la junta de tapa o largo de biela.
PISTONES
Pistón es la pieza móvil que recibe el empuje de los gases de la combustión para transmitir su movimiento alternativo por la biela al cigüeñal que lo transfonna en rotativo.
Términos técnicos y denominaciones en el pistón
FUNCIONES DEL PISTON
* Transmitir la presión de los gases al perno ( por eso no son simétricos tiene refuerzos en donde va el perno)
* Formar elpiso de la cámara de combustión.
* Alojar y transportar los aros.
* Absorber el empuje lateralde la biela.
* Controlar las lumbreras de admisión y escape ,en los motores de dos tiempos.
Denominaciones: la sección superior delembolo se denomina corona y la sección inferior falda.
La forma de la corona depende en gran parte de la forma de la cámara de combustión. La
secció n de la corona es generalmente de espesor mayor con objeto de que esta pueda resistir la presión de los gases sin deformarse y disponer asimismo de un buen camino para que el calor de su superficie pase a los aros.
TIPOS DE PISTON
PISTONES SIMPLES:
De aleaciones livianas: sufren altos desgaste de las ranuras de los aros (aluminio). Cuando se
descontrola la temperatura del motor.
De aleación liviana con insertos de acero: para reducir eldesgaste de las ranuras de los aros.
Es utilizado por ej emplo en motores PIELSTICK
De acero fundido:tiene un reducido desgaste, se usan en motores lentos con bajo esfuerzos
inerciales (son pesados).
PISTONES COMPUESTOS : Por ej emplo los usados por MTU,utilizan: Corona de acero y faldas de aluminio.
Se usan en motores rápidos de media potencia y alta resistencia. Tiene un reducido desgaste de las ranuras de aros.
Poseen una facilidad para fomiar cámara de enfriamiento.
PISTON ROTATIVO: pemiite una distribución mas uniforme de la temperatura y reduce los
huelgos.
MANTENIMIENTO DEL PISTON
A) Calibrado diametral del pistón.
B) Calibrado de ranuras porta aros.
C) Control de unión entre corona y falda (pistones compuestos)
D) descarbonizado qu1m1ca - no usar elementos abrasivos ,nicortantes.
MEDIDAS DE SEGURIDAD
Manual Descriptivo MTU 
