UNIVERSIDAD VERACRUZANA MANUAL DE PRACTICAS Y MANTENIMIENTO CORRECTIVO A LOS MOTORES A DIESEL DEL BANCO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA ZONA POZA RICA - TUXPAN “MANUAL DE PRACTICAS Y MANTENIMIENTO CORRECTIVO A LOS MOTOR...
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA ZONA POZA RICA - TUXPAN

“MANUAL DE PRACTICAS Y MANTENIMIENTO CORRECTIVO A LOS MOTORES A DIESEL DEL BANCO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA” “TRABAJO PRACTICO EDUCATIVO” PARA ACREDITAR LA EXPERIENCIA EDUCATIVA:

EXPERIENCIA RECEPCIONAL PRESENTA: EDGAR ALAN VILLANUEVA CRUZ

DIRECTOR DE TRABAJO: ING. CESAR IGNACIO VALENCIA GUTIERREZ

POZA RICA, VER MARZO 2013

AGRADECIMIENTOS

A dios: Por darme la dicha de existir, brindarme la oportunidad y la fuerza de lograr la meta que me he formado en mi vida.

A mis padres:

Alejandro Villanueva Zúñiga y Leticia cruz rosado, por su gran apoyo incondicional, comprensión y su gran esfuerzo a lo largo de mis estudios.

A mi familia: Por compartir con migo la dicha y el sueño de ser alguien en la vida.

A mi asesor de tesis: Ing. Cesar Ignacio valencia Gutiérrez

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ÍNDICE CAPITULO I……………………………………………………………………........ INTRODUCCION.............................................................................................. JUSTIFICACION…………………………………………………………………... TIPO Y NATURALEZA DE TRABAJO………………………………………....... CARACTERISTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES………………………….

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CAPITULO II……………………………………………………………………....... 1.0 TERMODINÁMICA DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA.. 1.1 Conceptos generales.………………………………………………….......... 1.2 Clasificación de los Motores de Combustión Interna………………......... 1.3 Ciclo Ideal y sus Procesos…………………………………………….......... 2.0 OPERACIÓN EN LOS MOTORES DIÉSEL……………………………….. 2.1 Proceso de la Combustión…………………………………………………… 2.2 Sistemas de Lubricación…………………………………………………….. 2.3 Seguridad en la Operación del Motor…………………………………........ 2.4 Arranque y paro de un motor diésel……………………………………....... 3.0 DESCRIPCIÓN DE LOS MOTORES A DIÉSEL………………………….. 3.1 Motores a diésel de 4 Tiempos…………………………………………….. 4.0 MANTENIMIENTOS………………………………………………………….. 4.1 Tipos de mantenimiento…………………………………………………....... 4.2 Mantenimiento preventivo………………………………………………........ 4.3 Mantenimiento predictivo………………………………………………......... 4.4 Mantenimiento para usuario……………………………………………........ 4.5 Mantenimiento correctivo………………………………………………......... 4.6 Mantenimiento paliativo o de campo (de arreglo)……………………........ 4.7 Mantenimiento curativo (de reparación)………………………………........ 4.8 Mantenimiento productivo total…………………………………………....... 4.9 Método implementación gestión mantenimiento………………………….. 5.0 PRÁCTICAS DE LABORATORIO…………………………………………... Costos……………………………………………………………………………... CAPITULO III.................................................................................................... Aportaciones o contribuciones al desarrollo……………………………………... Bibliografía…………………………………………………………………………… Anexos………………………………………………………………………………..

9 10 10 16 21 24 24 40 61 66 72 72 95 95 98 100 101 101 102 102 102 103 107 108 109 110 111 112

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INTRODUCCIÓN

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La invención de los motores de combustión interna se le atribuye a dos italianos: El padre Eugenio Barsanti un sacerdote Esculapio, y Felice Matteucci ingeniero hidráulico y mecánico. En 1853 detallaron documentos de operación y construcción y patentes pendientes en varios países europeos. En año de 1892 Rudolph Diésel desarrolló la idea del motor diesel y obtuvo la patente alemana finalmente logro crear un motor con alta eficiencia. Las diferencias principales entre el motor a gasolina y el diésel son: Un motor a gasolina succiona una mezcla de aire-combustible, lo comprime dentro del cilindro y enciende la mezcla con ayuda de un sistema de ignición (bujía). Un motor diesel succiona aire, lo comprime y entonces le inyecta el combustible. Debido a la alta temperatura del aire comprimido el combustible se enciende espontáneamente. Un motor diesel utiliza relaciones de compresión de 14:1 hasta 25:1 mientras que uno a gasolina utiliza de 8:1 a 12:1. La alta compresión se traduce en mejor eficiencia. En este trabajo práctico educativo que lleva por título “manual de prácticas y mantenimiento correctivo a los motores a Diesel del banco de motores de combustión interna” se realiza una serie de prácticas de laboratorio para dar un buen funcionamiento y operación a los motores de combustión interna a diésel además se complementa con una manual de las posibles fallas y sus correcciones.

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JUSTIFICACIÓN En las industrias se utilizan motores a diésel debido a su potencia y bajo consumo especifico de combustible a comparación de los motores a gasolina. Es muy importante conocer el funcionamiento de los motores a diesel para su debido mantenimiento, prevenir fallas en los sistemas internos, su calibración y sus recomendaciones antes y después de ponerlos en operación. En este trabajo práctico educativo se dan a conocer las partes que conforman un motor a diesel así como; su ciclo de operación, posible fallas, mantenimientos y precauciones al operar. Además se realizan prácticas de laboratorio para medir la capacidad de los motores de combustión interna, así como el consumo de combustible. Esto se mide a través de un dinamómetro, este es un dispositivo compacto que permite medir el par de rotación y la velocidad de un motor, utilizando agua como medio para controlar la carga aplicada. La finalidad de este trabajo práctico educativo es realizar diversas actividades prácticas con la finalidad de que la comunidad estudiantil de ingeniería mecánica eléctrica conozca los componentes de un motor. Sea capaz de detectar sus fallas y causar que puedan ocasionar un problema mayor. Algunos de estos pueden ser insignificantes, pero otros complicados y causar un paro en el motor y esto a su vez afectar económicamente las operaciones. Este trabajo proporciona una guía para la mayoría de los problemas y como corregirlos. Así como pruebas que se deben realizar a este tipo de motores.

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TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO El presente documento es un trabajo práctico educativo, acerca de los motores de combustión interna a diesel de 4 tiempos; de los cuales describiremos su funcionamiento, características, principales, partes, sistemas de lubricación, mantenimiento preventivo y correctivo, así como las posibles fallas y diversas soluciones y consejos al operador. El equipo experimental que utilizamos es un motor LOMBARDINI MODELO 15 LD 315 de cuatro tiempos. Que tiene como objetivo dotar al estudiante de conocimientos sobre la naturaleza de este tipo de motores. Este trabajo práctico educativo, explica la función de los motores Diesel, sus partes que lo componen y su función. El cual trata de un motor Con el propósito de demostrar su eficiencia ante los motores a gasolina. A lo largo de este trabajo se proponen practicas a desarrollar para los estudiantes y personas relacionadas con este tipo de actividad, lo cual les permitirá involucrarse en un buen programa de mantenimiento y fallas más comunes que presentan

los

motores

a

Diesel,

obteniendo

funcionamiento de la operación global del motor.

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como

resultado

el

buen

CARACTERISTICAS Y FUNCIONES ESÉNCIALES

Este trabajo esta centralizado en el funcionamiento de los motores de combustión interna a Diesel, por lo cual cuenta con una descripción teórica sobre motores de combustión interna, además consta de un anexo con diversas prácticas que pueden realizarse en el laboratorio de ingeniería mecánica-eléctrica. Ya que cuenta con un banco de motores y equipo necesario para dicho desarrollo. Este trabajo está dividido en 5 unidades, mismas que tienen como fin ser el medio de manejo para el usuario ya que se explican diversos puntos esenciales para comprender el funcionamiento de los motores de combustión interna a Diesel. En la unidad uno, puede apreciarse la descripción teórica y conceptos fundamentales sobre los motores de combustión interna, con esto se da una introducción hacia el entendimiento de los mismos. La unidad dos corresponde a la operación de los motores a Diesel, misma en la cual se opto por describir el proceso de su combustión, lubricación y seguridad en la operación de los motores, con ello se pretende ilustrar al usuario los procesos y acciones elementales durante la práctica. La unidad tres se basa en la descripción y análisis de las partes elementales en el motor a Diesel, con ello se pretende ilustrar al usuario sobre la ubicación y función de cada elemento que compone este motor. El tema siguiente corresponde a la unidad cuatro en esta se enfoca en el mantenimiento correctivo de los motores a Diesel, esta unidad pretende dotar de buenas bases al usuario una vez llegado el momento de hacer algún tipo de mantenimiento o corrección. Por último, como anexo dentro de la unidad cinco se localizan una serie de prácticas, mismas que ayudan al usuario a conocer el funcionamiento y características propias de cada tipo de motor.

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PROCESOS DEL TRABAJO

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1.0 Termodinámica de los motores de combustión interna. 1.1 Conceptos generales. Termodinámica. La termodinámica es la ciencia que se encarga del estudio de la energía y sus transformaciones. En esta ciencia todo es extremadamente general: no existen hipótesis hechas referentes a la estructura y al tipo de materia de la cual nos ocupamos. Probablemente esta es una de las razones por las cuales la termodinámica es tan compleja de estudiar. Ya sea que la teoría empleada para describir los fenómenos es muy general y que puede ser aplicable a sistemas de estructura muy elaborada con todas las formas de propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas tan complejas. Para el estudio termodinámico es común idealizar los sistemas para que sus propiedades mecánicas y eléctricas sean lo más triviales posibles. La cuestión esencial es señalar que las restricciones en los tipos de sistemas considerados no son limitaciones básicas sobre la generalidad de la teoría termodinámica, y sólo se adoptan meramente para la simplificación expositiva. Quizá la complicación principal del análisis termodinámico como herramienta en ingeniería se deba a que es práctica común restringir los estudios a sistemas simples, definidos como sistemas que son macroscópicamente homogéneos, isotrópicos, y desprovistos de carga eléctrica, que son lo suficientemente grandes para que los efectos de frontera puedan ser ignorados, y que no se encuentran bajo la acción de campos eléctricos, magnéticos o gravitacionales. En conclusión la termodinámica es un el campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de sistemas macroscópicos de materia y energía. Los principios de la termodinámica tienen una importancia fundamental para todas las ramas de la ciencia y la ingeniería.

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Sistema Un sistema se puede definir como una cantidad de materia o una región en el espacio elegida para el análisis. Un sistema puede ser cualquier objeto, cualquier cantidad de materia, cualquier región del espacio, etc., Un sistema puede ser físico o concreto (una computadora, un televisor, un humano) o puede ser abstracto o conceptual (un software). Cada sistema existe dentro de otro más grande, por lo tanto un sistema puede estar formado por subsistemas y partes, y a la vez puede ser parte de un súper sistema. El sistema y su entorno forman el universo, la envoltura imaginaria que encierra un sistema y lo separa de sus inmediaciones (entorno) se llama frontera del sistema y puede pensarse que tiene propiedades especiales que sirven para: a) aislar el sistema de su entorno. b) permitir la interacción de un modo específico entre el sistema y su ambiente. Es muy importante definir la frontera del sistema como una superficie y no otro sistema, debe quedar claro que el espesor de una superficie es matemáticamente cero por lo que la frontera no puede contener materia u ocupar algún lugar en el espacio. El valor de una propiedad que es medida en el punto exacto de la frontera debe ser por tanto el valor del sistema así como del entorno, ya que después de todo el sistema y el entorno están en contacto en ese punto. Los sistemas termodinámicos se pueden clasificar como: aislados, cerrados y abiertos El sistema aislado es el sistema que no puede intercambiar materia ni energía con su entorno y este es un modelo imaginario cuya frontera o límite del sistema impide cualquier tipo de intercambio. El sistema cerrado es el sistema que sólo puede intercambiar energía con su entorno, pero no materia, es decir, aquel cuya frontera admite únicamente el intercambio de energía. El sistema abierto es el sistema que puede intercambiar materia y energía con su entorno. Al trabajar con dispositivos tales como motores es a menudo útil definir el sistema dentro de un volumen identificable ya sea fijo o deformable donde se presentan tanto flujo de entrada como flujo de salida. Esto se llama un volumen de control.

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Estado En termodinámica estado es un conjunto de los valores que toman las propiedades de un sistema termodinámico que deben ser especificadas para reproducir el sistema. Los parámetros individuales son conocidos como variables de estado, parámetros de estado o variables termodinámicas. Una vez que una cantidad suficiente del conjunto de variables termodinámicas ha sido especificado, los valores de todas las otras propiedades del sistema son determinados únicamente. El número de valores requeridos para especificar el estado depende del sistema, y no siempre es conocido. Un punto importante que requiere ser resaltado es que no todas las cantidades (valores numéricos) que el ingeniero, el físico o alguien más, puede calcular o medir en conexión con cierto sistema son propiedades termodinámicas. Las propiedades termodinámicas son sólo aquellas cantidades cuyos valores numéricos no dependen de la historia del sistema, es decir, son independientes de la ruta seguida entre dos diferentes estados. Las cantidades como presión y temperatura son propiedades termodinámicas ya que sus valores dependen estrictamente de la condición instantánea durante la cual son

medidos.

Como

ejemplo

de

cantidades

que

no

son

propiedades

termodinámicas son trabajo, calor, transferencia de masa, transferencia de entropía, generación de entropía, pérdida de trabajo disponible, pérdida de energía y muchas otras. Las propiedades termodinámicas cuyos valores dependen del tamaño del sistema son llamadas propiedades extensivas (volumen, entropía, energía interna). Las propiedades denominadas propiedades intensivas son aquellas que no dependen del tamaño del sistema (presión, temperatura). Es claro entonces que las propiedades extensivas son aditivas, así, si el sistema se divide en un número de subsistemas, el valor de la propiedad para el sistema entero es igual a la suma de los valores de los subsistemas. El volumen es pues una propiedad extensiva. Por otro lado las propiedades intensivas no dependen de la cantidad presente de materia y éstas no pueden ser obtenidas como la suma de todos los subsistemas, como es el caso de la temperatura. La colección de todas las propiedades intensivas de un sistema constituye un estado Intensivo. Una cierta fase de un sistema es la colección de todas las partes del sistema que 12

tienen el mismo estado intensivo y los mismos valores por unidad de masa de las propiedades extensivas. Es muy importante observar que las propiedades termodinámicas describen un estado solamente cuando el sistema está en equilibrio. Sin embargo cualquier sistema que muestre un conjunto de variables identificable tiene un estado termodinámico, ya sea que esté o no en equilibrio.

Motor Es una maquina cuya función es la de transformar cualquier tipo de energía, en energía mecánica útil al hombre, asociada al movimiento de un cuerpo rígido (rotación de un eje, desplazamiento de un cilindro, movimiento del propio motor en su conjunto, etc.).

Motor de combustión interna Los motores de combustión interna son máquinas termodinámicas que utilizan la energía de un combustible, transformándola en energía mecánica. A lo largo del desarrollo tecnológico; el hombre ha diseñado diferentes tipos de motores, cada uno fabricado para cumplir las diferentes necesidades y condiciones de operación.

Punto Muerto Superior Se define el punto muerto superior (P.M.S.) como la posición que tiene el pistón con respecto al eje central del cigüeñal. Se dice que está en el P.M.S. cuando se encuentra a la máxima distancia del eje de giro del cigüeñal, esta es la posición de desplazamiento máximo, en el sentido ascendente, que puede alcanzar el pistón. P.M.S. (Punto Muerto Superior).

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Punto Muerto Inferior Se dice que el pistón está en el punto muerto inferior (P.M.I.) cuando en su Desplazamiento, se encuentra a la mínima distancia del eje de giro del cigüeñal. En este caso, es la posición de desplazamiento mínimo que puede alcanzar el pistón. PMI (Punto Muerto Inferior). Indica la mínima altura que puede alcanzar el pistón. Carrera La carrera es la distancia recorrida por el pistón en su desplazamiento del PMS y el P.M.I.

Ciclo Se define ciclo como la sucesión de hechos que se repiten de una forma regular. El ciclo del motor alude a una sucesión de hechos repetitivos. (Ciclo de Otto.)

Relación de compresión Ésta se define como la relación entre el volumen total del cilindro más el volumen de la cámara de combustión entre el volumen del cilindro. Su expresión es la siguiente:

𝑎+𝑏 𝑎 Donde

𝑎

es el volumen del cilindro y

𝑏

es el volumen de la cámara de

combustión.

Trabajo Cuando hablamos de trabajo, entendemos que tenemos que utilizar nuestros músculos gastando una cantidad de energía o hacer un cierto esfuerzo para realizar una tarea. En física, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada a

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un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo. Pero hay que tener en cuenta también, que la dirección de la fuerza puede o no coincidir con la dirección sobre la que se está moviendo el cuerpo. 𝑻 = 𝑭(𝑫) Potencia

La potencia es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo. Puede asociarse a la velocidad de un cambio de energía dentro de un sistema, o al tiempo que demora la concreción de un trabajo. Por lo tanto, es posible afirmar que la potencia resulta igual a la energía total dividida por el tiempo. 𝑷=

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𝑻 𝒕

1.2 Clasificación de los Motores de Combustión Interna De acuerdo a la Forma de Realizar el Encendido 

Motores de encendido por chispa: Usan combustibles de fácil inflamación denominados carburantes; los cuales necesitan de la chispa para dar inicio la combustión.



Motores de encendido por compresión: El encendido se origina debido a la alta temperatura ocasionada por la compresión del aire en el cilindro y la inyección del combustible.

De Acuerdo a la Relación Diámetro/Carrera 

Motores alargados: En estos motores la carrera es mayor que el diámetro. Estos motores no alcanzan revoluciones demasiado altas. En la actualidad son más usados para motores diesel que para motores de gasolina



Motores cuadrados (D=L):La carrera y el diámetro tienen la misma longitud, es decir, la relación entre la carrera y el diámetro es 1. Las revoluciones alcanzadas por este tipo de motores son mayores que en los alargados. Cuando el

desplazamiento

es

igual

al

diámetro

del

pistón.

Estos

se usan en motores donde no se requiere de un torque muy alto. 

Motores súpercuadrados(D

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