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INGENIERIA INDUSTRIAL

INDUSTRIAL ENGINEERING

ENGENHARIA INDUSTRIAL

REPORTE TÉCNICO N°5

TECHNICAL WORKSHOP N°5

RELATÓRIO TÉCNICO

COURSE : Industrial Equipment and Maintenance

PROFESSOR : Eng. Tinoco Rondan Andrés E-MAIL : atinocoings@gmail.com STUDENT : Eng. Orellana Ferro, Roberto E-MAIL : orellanaferro@gmail.com

Motor a Combustión Interna

Internal Combustion Motor

Motor de Combustão Interna

LIMA, 02 de Mayo 2015

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MEMO Nº 001-EIM-2015

A : Ing. Tinoco Rondan Andrés

De : Ing. Orellana Ferro, Roberto Asunto : Motor de Combustión Interna

Fecha : 02de Mayo del 2015

El siguiente informe que tiene como finalidad el dar a conocer lo investigado en el taller

de metalmecánica con respecto a los motores de combustión interna. En el informe se

mostrará las proyecciones isométricas y así como también la ficha técnica; en donde se

describe las especificaciones de fabricación, diseño y los costos de operación. Sin nada

más que agregar, se agradece la revisión de este informe.

Atentamente

________________________________

Ing. Orellana Ferro, Roberto

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INTRODUCCION

La tendencia en la industria es construir plantas cada vez más grandes con equipos de un solo

componente, más grande y confiable.

La confiabilidad del equipo rotatorio siempre se debe definir en términos de la duración esperada

de la planta y el tiempo de amortización requerido para producir utilidades al propietario. Por

ejemplo, muchas plantas de productos químicos tienen una duración de cinco años o menos,

pues el proceso ya será anticuado al cabo de ese tiempo, mientras que las refinerías o las plantas

petroquímicas tienen un tiempo de amortización de diez a quince años o más.

El “corazón” de muchos procesos y el que más problemas puede ocasionar es el motor de

combustión interna. Cuando se selecciona un motor, es indispensable contar con todas las

condiciones del proceso para su examen. Si hay algún especialista en la planta, debe estar

informado de esas condiciones; de no hacerlo, ha de ocasionar infinidad de problemas.

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MARCO TEORICO

El motor de combustión interna funciona con base a los siguientes principios:

Primera ley de la

termodinámica: de acuerdo con

esta Ley, el motor de

combustión interna convierte la

energía calorífica producida en la

explosión de la mezcla aire

combustible, en energía mecánica.

Segunda Ley de la Termodinámica:

El motor sólo puede convertir una

parte del calor en esfuerzo

mecánico útil, las restantes partes

se disipan en otras formas no

aprovechables de energía, este

fenómeno se conoce como

“eficiencia térmica del motor”.

Ley combinada de Boyle-Charles: Esta Ley considera que la combustión debe

realizarse en condiciones de alta presión para que la energía liberada en

la explosión produzca fuerza expansiva suficiente y este proceso tenga

mayor eficiencia.

Un motor de combustión interna basa su funcionamiento, como su nombre lo indica, en

el quemado de una mezcla comprimida de aire y combustible dentro de una cámara

cerrada o cilindro, con el fin de incrementar la presión y generar con suficiente potencia

el movimiento lineal alternativo del pistón.

Este movimiento es transmitido por medio de la biela al eje principal del motor o

cigüeñal, donde se convierte en movimiento rotativo, el cual se transmite a los

mecanismos de transmisión de potencia (caja de velocidades, ejes, diferencial, etc.) y

finalmente a las ruedas, con la potencia necesaria para desplazar el vehículo a la velocidad

deseada y con la carga que se necesite transportar.

Mediante el proceso de la combustión desarrollado en el cilindro, la energía química

contenida en el combustible es transformada primero en energía calorífica, parte de la

cual se transforma en energía cinética (movimiento), la que a su vez se convierte en

trabajo útil aplicable a las ruedas propulsoras; la otra parte se disipa en el sistema de refrigeración y el sistema de escape, en el accionamiento de accesorios y en pérdidas

por fricción.

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TIPOS

MOTORES DE DOS TIEMPOS

El motor de dos tiempos fue el primer

motor de combustión interna que se

construyó. La fabricación,

mantenimiento y funcionamiento es

mucho más sencillo que el motor de

cuatro tiempos, a continuación

explicaremos sus partes básicas y el ciclo

de funcionamiento. Para la construcción

de un motor de dos tiempos nos

podemos basar en dos ciclos, el Otto y

el Diésel. En este apartado solo

citaremos el motor de dos tiempos de

Otto, ya que el Diésel no se utiliza hoy

en día.

Compresión: el pistón cierra las lumbreras de admisión y escape y comprime

la mezcla de aire – gasolina – aceite dentro del cilindro.

Preadmisión: la lumbrera de admisión es descubierta por el pistón y la succión

creada éste en su carrera de ascenso obligando a la mezcla del carburador a

ingresar al cárter.

El pistón llega al PMS

completando una carrera en

tanto el cigüeñal ha girado

180°.

Carrera descendente de PMS

a PMI.

Explosión: en el momento de

máxima compresión, la bujía

produce una chispa, que hace

explosionar la mezcla como

en el motor de cuatro

tiempos a gasolina.

Fuerza: la fuerza expansiva de la explosión obliga al pistón a descender, esta fuerza se

transmite al cigüeñal y a la volante, en donde se acumula por unos instantes y continúa

la preadmisión.

Pre compresión: Al descender el pistón cierra la lumbrera de preadmisión y comprime

la mezcla que se encuentra en el cárter.

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Escape: Al continuar descendiendo el pistón, se descubre la lumbrera de escape y la

presión remanente en el cilindro inicia la evacuación de gases quemados

Admisión: Finalmente, el pistón llega a PMI y descubre la lumbrera de admisión, la

mezcla del cárter entra al cilindro impulsada por la compresión previa y ayuda a terminar

la evacuación de los gases quemados. El pistón ha girado otros 180° completando 360°.

MOTOR DE 4 TIEMPOS

El movimiento de los pistones por el interior del cilindro se divide en 4 tiempos

diferentes y cada uno de ellos con una misión. Los cuatro tiempos de motor :

Primer Tiempo Admisión: entra la mezcla de gasolina y aire. Baja el pistón.

Segundo Tiempo Compresión-ignición: se comprime la mezcla al subir el pistón.

Explota por la chispa de una bujía (los de gasolina) o por comprimirlo mucho

(diesel).

Tercer Tiempo Expansión: la explosión hace bajar fuertemente el pistón,

produciendo trabajo.

Cuarto Tiempo Escape: al subir el pistón por inercia manda los gases de la

explosión al exterior (por el tubo de escape).

El pistón sube y baja por los cilindros y se trata de un émbolo que se ajusta al interior

de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos. Los pistones se

colocan en el interior del cilindro. A través de la articulación de biela y cigüeñal, su

movimiento alternativo se transforma en rotativo en el cigüeñal.

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FUNCIONAMIENTO

CICLOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR MCI

Como ya lo mencionamos

arriba los MCI, funcionan

gracias al movimiento de

rotación del cigüeñal, el cual

es originado por el

movimiento rectilíneo hacia

abajo y arriba del pistón

dentro del cilindro

denominado carrera, que

hace girar el cigüeñal por

medio de las bielas;

durante estas carreras se

suceden una serie de “Ciclos” (admisión, comprensión, fuerza y escape) estos

ciclos pueden llevarse a cabo en cuatro carreras del pistón, en este caso el motor se

denomina de cuatro tiempo; o en dos carreras de pistón y a este tipo de motor se les

conoce como motores de dos tiempos. Dependiendo del tipo de combustible utilizado

los motores pueden ser: a gasolina de cuatro tiempos, Diesel cuatro tiempo, gasolina

dos tiempos y Diesel dos tiempos. Los MCI no importan del tipo que sean, presentan

una estructura elemental constituida por: cilindro, pistón o embolo, biela, cigüeñal,

volante, cárter, válvulas de admisión y escape, múltiples de admisión y escape. Para que

los ciclos del motor puedan llevarse a cabo es necesario que haya un impulso

inicial, el cual puede ser ocasionado por diferentes mecanismos dependiendo del

tamaño o complejidad del motor (palanca, resorte, cuerda, motor de arranque); siguen

después los ciclos sucesivos de la explosión sobre la cabeza del pistón, cuyo golpe por

la volante y contrapeso facilita el movimiento giratorio uniforme del eje del cigüeñal;

esto permite el paso de los otros tres ciclos del pistón los cuales se describen a

continuación para los cuatro clase de motores de combustión interna que hemos

mencionado.

En este tipo de motor es preciso preparar la mezcla de aire y combustible

convenientemente dosificada, lo cual se realizaba antes en el carburador y en la

actualidad con los inyectores en los sistemas con control electrónico. Después de

introducir la mezcla en el cilindro, es necesario provocar la combustión en la cámara de

del cilindro por medio de una chispa de alta tensión que la proporciona el sistema de encendido. En un motor el pistón se encuentra ubicado dentro del cilindro, cuyas

paredes le restringen el movimiento lateral, permitiendo solamente un desplazamiento

lineal alternativo entre el punto muerto superior (PMS) y el punto muerto inferior (PMI);

a dicho desplazamiento se le denomina carrera.

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Tanto el movimiento del pistón como la presión ejercida por la energía liberada en el

proceso de combustión son transmitidos por la biela al cigüeñal. Este último es un eje

asegurado por los apoyos de bancada al bloque del motor, y con unos descentramientos

en cuales se apoyan las bielas, que son los que permiten que el movimiento lineal del

pistón transmitido por la biela se transforme en un movimiento circular del cigüeñal.

Este movimiento circular debe estar sincronizado principalmente con el sistema de

encendido y con el sistema valvular, compuesto principalmente por el conjunto de

válvulas de admisión y de escape, cuya función es la de servir de compuerta para permitir

la entrada de mezcla y la salida de gases de escape.

Normalmente las válvulas de escape son aleadas con cromo con pequeñas adiciones de

níquel, manganeso y nitrógeno, para incrementar la resistencia a la oxidación debido a

las altas temperaturas a las que trabajan y al contacto corrosivo de los gases de escape.

EL CICLO DE FUNCIONAMIENTO TEÓRICO DE CUATRO TIEMPOS

La mayoría de los motores de combustión interna trabajan con base en un ciclo de

cuatro tiempos, cuyo principio es el ciclo termodinámico de Otto (con combustible

gasolina o gas) y el ciclo termodinámico de Diesel (con combustible A.C.P.M.). Por lo

tanto, su eficiencia está basada en la variación de la temperatura tanto en el proceso de

compresión isentrópico1, como en el calentamiento a volumen (Otto) o presión

constante (Diesel).

El ciclo consiste en dos carreras ascendentes y dos carreras descendentes del pistón.

Cada carrera coincide con una fase del ciclo de trabajo, y recibe el nombre de la

acción que se realiza en el momento, así:

Fases de funcionamiento del motor

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ISOMETRICO

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BASIC TECHNICAL FILE / FICHA TÉCNICA EQUIPMENT/EQUIPO:Internal Combustion Motor/Motor de combustión interna Design Eng/Ing. Diseño : Orellana Ferro, Roberto Date / Fecha : 02/05/2015 Location/ Lugar: Metal mechanic Workshop I. DESIGN/ DISEÑO

Dimension/Dimension 54x45x39cm Weight: 30kg

Brand/Marca MPOWER

Components/ Componentes

Cilindro, cigüeñal, pistón, biela, carter, culata.

Model/ Modelo 188FD-6500E

Capacity/ Capacidad 3600 rpm

II. OPERATION/OPERACION

Engine/ Motor 13 hp

Rpm 3600

Voltage/ Voltaje 220v

Useful Life /Vida Util 50 000 hrs

III. CONSTRUCTION / CONSTRUCCION

Components / Parts Material

Cilindro Iron/Fierro

Cigüeñal Bronze/Bonce

Monoblock Iron/Fierro

Biela Bronze/Bonce

Pistón Aluminio

Carter Iron/Fierro

Culata Iron/Fierro

IV. MAINTENANCE / MANTENIMIENTO

Preventive Cleaning Lubrication

Predictive Cavitation

Detective Noise Heat

TPM (Total Productive Maintenance)

Corrective Axis Driving

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V. PADRÃO ISA / NTP (Peruvian Standars)

EN 60 335-1; IEC 335-1; CEI 61-150 Código: NT 360.011:1976 – ICS- 23.08 – Precio : 90

VI. PRICE (Transaction / Valuation )

Entre $1000 y $3000

VII. OPERATIVE COST (US$/Hr.-mont)

MATERIALS / MATERIALES 2

INSTALATION / INSTALACIÓN 6

SPART PARTS / REPUESTOS 2

LABOR/ MANO DE OBRA 20

ANOTHERS / OTROS 5

TOTAL COST / COSTO TOTAL $35 / hour -month

VIII. TECHNOLOGY OF ORIGIN

Country/ País GERMANY

FICHA DE DADOS EQUIPAMENTO: Motor de Combustão Interna Design Eng: Orellana Ferro, Roberto Fecha: 02/05/2015 Localização : Metal mechanic Workshop I. DESENHO

Dimension 54x45x39 cm Peso: 30kg

Marca MPOWER

Componentes Cilindro, cigüeñal, pistón, biela, carter, culata

Modelo 188FD-6500E

Capacidade 13 hp

II. OPERACION

Motor: 13hp

Rpm: 3600 rpm

Voltage: 220V

Vida Util: 50 000 horas

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III. CONSTRUCCION

Componentes/Partes Material

Cilindro Iron/Fierro

Cigüeñal Bronze/Bonce

Monoblock Iron/Fierro

Biela Bronze/Bonce

Pistón Aluminio

Carter Iron/Fierro

Culata Iron/Fierro

IV. MANUTENÇÃO

Preventiva Limpeza Lubrificação

Predictivo Cavitación

Detectivo Por ruído Por calor

TPM (Total Productive Maintenance)

Corretivo Eixo Impulsor

V. PADRÃO ISA / NTP (Peruvian Standars)

EN 60 335-1; IEC 335-1; CEI 61-150 Código: NT 360.011:1976 – ICS- 23.08 – Precio : 90

VI. PREÇO (Transação/Valuación)

Entre $1000 y $3000

VII. CUSTO OPERATIVO (US$/Hr.-mont)

MATERIAIS 2

INSTALAÇÃO 6

PARTS 2

LABOR 20

OUTRAS 5

TOTAL $ 35 / Hr-mes

VIII. TECNOLOGIA DE ORIGEM

País: GERMANY

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EXPLOSIONADO DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA

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DIAGRAMA DE GOZINTO

Motor de combustión interna

Monoblock

Cilindro

Pistón

Biela

Cigüeñal

Carter

Manivela

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DIAGRAMA DE BLOQUES

Aire

Bujía

Gases Calor

Combustible

Explosión Fuerza Baja

Pistón

Gira

CigüeñalEnergía

Mecánica

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DIAGRAMA TECNOLÓGICO

MATERIAL CILINDRO PISTON MANIVELA BIELA CIGÛEÑAL

100

ACERO ALUMINIO SILICOSO

ACERO TEMPLADO

ACERO ACERO 90

80

ALUMINIO FIERRO

FUNDIDO

70

NIQUEL MAGNESIO

ACERO- CARBONO

FIERRO FUNDIDO

60

50

40

30

20

10

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DIAGRAMA DE OPERACIONES DE PROCESO DEL ENSAMBLE

Pg 1-1

quitar volante de inercia

sacar tornillos del cojinete

quitar sistema biela-pistón

de cilindros

bajar el cigüeñal

Motor

Desconectar cables de la bujia

Quitar aceite del carter

revisar cables

desmontar el carburador

DIAGRAMA DE OPERACIONES DEL PROCESODesensamblaje del motor de combustión interna

Analista

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

Revisado: Ing. Andrés Tinoco RoldánOrellana Ferro, Roberto

quitar culata, tubo de

admisión y culata

quitar árbol de levas

9

1

RESUMEN

Cant.NombreSímbolo

Inspección

Operación

1

2

3

1

4

5

6

7

8

9

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DEN

Motor

PISTÓN BIELA

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ANEXOS

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PROBLEMAS RESUELTOS

PROBLEMA 1

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PROBLEMA 2