Biocombustible y su aplicación en motores Diesel.

Nombre: Juan Monje Mancilla

Curso: 3ro medio “D” Mecanica Automotriz

Profesor: Sergio Avalos

Introducción.

Los motores bio Diesel se pueden trabajar tanto en motores de ciclo otto como diesel, en este caso conoceremos los componentes del ciclo otto y más en profundidad el ciclo diesel, teniendo conocimiento el accionamiento y funcionamiento de sus partes principales para así lograr comprender el motor en su funcionamiento para que luego funcione con biodiesel.

El bidiesel se puede elaborar de variadas formas en este caso conoceremos la elaboración con aceite de cocina usando teniendo en cuenta su elaboración y funcionamiento en el motor.

Justificación.

El biodiesel será elaborado con el fin de disminuir los costos del gasto en el diesel normal para así abaratar costos.

Con este combustible podremos colaborar al medio ambiente ya que el uso del aceite es mucho menos contaminante con los combustibles que se utilizan actual mente de los motores normales.

Para lograr esto debemos obtener conocimientos avanzados sobre los motores en los que se instalar este sistema de combustible para así lograr un mejor funcionamiento.

Motor Diesel De Cuatro Tiempos.

El ingeniero alemán Rudolf Diesel estudio y desarrollo el motor que lleva su nombre, cuya eficiencia es bastante mayor. Existen motores diesel de dos y cuatro tiempos, teniendo este ultimo cuatro ciclos tanto teórico como práctico que se describen a continuación.

Ciclo teórico:

● Primer tiempo: AdmisiónEsta es la primera carrera o desplazamiento del pistón desde el PMS al PMI, aspirando solo aire de la atmosfera debidamente purificado a través de un filtro, pasando este por un colector y las válvulas de admisión que se van abriendo sincronizadas con el cigüeñal, y esta permanece abierta hasta llenar todo el volumen del cilindro, durante este tiempo el cigüeñal gira 180º. Al llegar al PMS la válvula de admisión se cierra completamente.

● Segundo tiempo: CompresiónEn la carrera de compresión ambas válvulas tanto de admisión como de escape permanecen cerradas, el pistón comprime el aire a gran presión en la cámara de combustión, con esto el cigüeñal gira otros 180º y completa la primera vuelta del árbol del motor. La presión alcanzada al interior de la cámara de combustión mantiene la temperatura del aire por encima de los 600ºc , superior al punto de inflamación del combustible.

● Tercer tiempo: TrabajoAl final de la compresión con el pistón en el PMS se inyecta el combustible al interior del cilindro en una cantidad que es regulada por la bomba inyectora, el combustible que debido a la alta presión de inyección sale finalmente pulverizado se inflama en contacto con el aire caliente, produciéndose la combustión de este por lo tanta la temperatura interna se elevada, mientras mas temperatura exista mejor será la combustión, poniendo fin a esta carrera se trabajo, asiendo así que el cigüeñal gire 180º.

● Cuarto tiempo: EscapeDurante este cuarto tiempo se suponer que la válvula de escape se abre instantáneamente permanece abierta, el pistón mientras su carrera ascendente expulsa a la atmosfera los gases quemados en la combustión. En esta carrera el cigüeñal gira otros 180º completando así las dos vueltas del árbol del motor.

Ciclo practico:

● Primer Tiempo Admisión: Corresponde a este tiempo o proceso la carrera descendente del pistón, la válvula de admisión se abre unos 15º antes de que el pistón llegue al PMS.

● Segundo Tiempo Compresión: Este proceso se produce durante la carrera ascendente del pistón, Este proceso comienza realmente cuando la valvula de admisión se cierra y se da por finalizada cuando el piston llega al PMS.

● Tercer Tiempo Combustión: Se realiza este proceso durante la carrera descendente del pistón. Durante el tiempo tiene lugar la combustión y la expansión, la temperatura eleva a unos 3,27ºF (1,800ºC) y la presión a unos 146 lb./pulgadas (50 Kg./centímetros cuadrados) , El Aumento de presión obliga al pistón a descender con cierta violencia , a la vez que la gran cantidad de gases generados por la combustión se expansionan por el aumento de volumen creado por el descenso del pistón.

● Cuarto Tiempo Escape: Antes de terminar la carrera motriz se abre la válvula de escape con objeto de dar mayor facilidad de salida a los gases quemados, y evitar en lo posible la contrapresión en la carrera ascendente del pistón.

Relación compresión motor diesel.

Es la relación entre el volumen máximo del cilindro (cilindro en punto muerto inferior) y el volumen mínimo (cilindro en el punto

muerto superior). La compresión puede cambiar, cualquier fuga de aire de la cámara de combustión, por ejemplo, aire que se escapa por los insertos de válvulas o anillos de pistón, reducirá la compresión en ese cilindro.

Si el máximo volumen comprendido entre el pistón, en el punto muerto inferior, y la culata es de diez centímetros cúbicos y el mínimo volumen, el pistón en su punto muerto superior, es de un centímetro cúbico, entonces la relación de compresión sería de 10:1. La relación de compresión en los motores diesel suele ser de 16:1 a 18:1. En los motores de gasolina suele ser de 7:1 a 12:1, esta relación está limitada para no causar autoencendido.

Los motores diesel alcanzan temperaturas de unos 540ºC durante la compresión, por lo que se produciría autoencendido si se mezclase el aire con el combustible como en los motores de gasolina. En estos motores solamente entra aire al cilindro en la carrera de compresión, el combustible es inyectado en la cámara en el momento en que el cilindro está llegando al punto muerto superior.

Dado que la temperatura de ignición del combustible diesel es de 450ºC y la cámara en el momento de la inyección tiene unos 540ºC, se produce la combustión espontánea de la mezcla sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina.

Motor otto de cuatro tiempos.

Los motores bencineros a cuatro tiempos se denominaban genéricamente Otto en honor a su inventor, el alemán Nikalous August Otto. Se basan en la existencia de cuatro movimientos en el funcionamiento del motor: admisión, compresión y explosión de la mezcla, y expulsión de los gases quemados. Ideado para combustibles ligeros, capaces de vaporizarse, se trata de motores de chispa, es decir, que necesitaban la ayuda de una chispa para iniciar la combustión.

Esto consta de dos ciclos los cuales son ciclo teórico y ciclo práctico los cuales conoceremos a continuación.

Ciclo teórico.

● Primer tiempo Admisión:Durante este tiempo el pistón se desplaza desde el PMS al PMI y efectúa su primera carrera o desplazamiento lineal, durante este desplazamiento el cigüeñal realiza un giro de 180º.

Cuando comienza esta fase la válvula de admisión y mientras se realiza este recorrido la válvula de admisión permanece abierta y, debido a la depresión o vacio interno que se crea en el pistón en su desplazamiento, se aspira una mezcla de aire combustible que pasa atreves del espacio libre que deja la válvula de aspiración para llenar en teoría la totalidad del cilindro. Al final de esta carrera la válvula de admisión se cierra completamente.

● Segundo tiempo Compresión:En este tiempo el pistón efectúa su segunda carrera y se desplaza desde el PMI al PMS, durante este movimiento el cigüeñal gira otros 180º, durante esta fase las válvulas permanecen cerradas, el pistón comprime la mezcla la cual queda alojada en el volumen de la cámara de combustión, o también llamada de compresión situada entre el PMS y la culata.

● Tercer tiempo Explosión:Cuando el pistón llega al final de la combustión, entre los electrodos de la bujía salta una chispa eléctrica en el interior de la cámara de combustión que produce la ignición de la mezcla, con lo cual se origina la inflamación y combustión de la misma. Durante este proceso se libera la energía calórica del combustible, lo que produce una elevada temperatura en el interior del cilindro, con lo que la energía cinética de las moléculas aumenta considerablemente y al chocar estas con la cabeza del pistón generan la fuerza del empuje que hace que el pistón se desplace hasta el PMI. Durante esta carrera que es la única donde se produce trabajo, se produce la transformación

de energía, al llegar el pistón al PMI se supone que la válvula de escape se abrirá inmediatamente.

● Cuarto tiempo Escape:Es este tiempo el pistón realiza su cuarta carrera o desplazamiento desde el PMI al PMS, por lo tanto el cigüeñal gira otros 180º.

Durante este recorrido del pistón la válvula de escape permanece abierta, a través de ella los gases quemados procedentes de la combustión salen a la atmosfera, al principio en estampida por estar a elevada presión en el interior del cilindro, y el resto empujado por el pistón en su carrera hasta el PMS. Cuando el pistón llega al PMS se supone que instantáneamente se cierra la válvula de escape.

Ciclo Práctico.

El ciclo de cuatro tiempos descrito anteriormente, llamado teórico, en la práctica no se realiza exactamente como se ha indicado, en cuanto a los momentos de apertura y cierre de las válvulas, existiendo en la realidad un desfase con respecto a los momentos en que el pistón alcanza los puntos muertos. Con este desfase se consigue no solamente un mejor llenado del cilindro y mejor vaciado de los gases quemados, sino que se mejora la potencia y el rendimiento del motor. El ciclo del motor de 4 tiempos el que la apertura y cierre de las válvulas no coincide en los puntos muertos del pistón se denomina Ciclo práctico reglado. Vamos a ver en que momento se abren y cierran en el ciclo practico las válvulas de admisión y escape en relación con el momento en que el pistón se encuentra en sus puntos muertos .de admisión En el ciclo teórico abría en el momento en que el pistón iniciaba durante el primer tiempo su descenso desde el PMS al PMI .En el práctico, lo hace un momento antes de alcanzar el P.M.S; existe pues un avance de apertura a la admisión (A.A.A) para aprovechar la inercia que tienen los gases con el colector de admisión que son aspirados en el cilindro más próximo y que se lanzarán hacia el cilindro interesado. En cuanto

a su cierre, ocurre lo contrario; se retrasa. El cierre se produce cuando el pistón ya ha iniciado la compresión (segundo tiempo); pasado el P.M.I. existe un retraso al cierre de la admisión (R.C.A). Con ello se consigue aumentar el llenado aprovechando la inercia de los gases.

Sistema de inyección diesel.

Al final de la carrera de compresión el aire que ha entrado al cilindro durante la carrera de admisión previa, ha sido confinado a un pequeño volumen llamado cámara de combustión y sometido a una fuerte compresión y está muy caliente. Si en ese momento se inyecta al interior del cilindro la cantidad adecuada de combustible Diesel pulverizado, este se inflamará y producirá el debido incremento de presión que actúa sobre el pistón para producir la carrera de fuerza del motor. El mecanismo que se ocupa de dosificar, pulverizar e introducir al cilindro en el instante y por el tiempo adecuados el combustible al cilindro se llama sistema de inyección.

El proceso de inyectar combustible en el motor Diesel puede resumirse en pocas palabras como se ha hecho, y aparentemente parece ser simple, pero en realidad está rodeado de un gran número de particularidades que hacen de él, una de las mayores conquistas tecnológicas realizadas por el hombre en la mecánica de precisión del siglo XX. Baste decir que este sistema tiene que poder inyectar con gran exactitud y a grandes presiones (entre 120 y 400 kg/cm²), volúmenes de líquido que pueden ser comparables con el de la cabeza de un alfiler, con un comienzo y tiempo de duración muy exactos, a frecuencias que pueden llegar a mas de 2000 ciclos por segundo, y por un período de millones de ciclos sin fallo. Súmele a eso que la inyección se produce en una cámara donde hay combustión simultánea a la inyección, en un ambiente caliente y agresivo.

Este sistema posee dos circuitos una de baja presión y otro de alta presión los cuales conoceremos y describiremos a continuación.

● Circuito de baja presión: consta de tres componentes esenciales.

● Depósito de combustible: El depósito de combustible está provisto de una boca de llenado con una tamiz que impide la entrada de grandes impurezas junto con el combustible. Contiene además el tubo de aspiración del combustible que está provisto a su vez de un prefiltro y otro de retomo, de un pequeño pozo de decantación y de un tapón con un orificio de ventilación u otro dispositivo que pueda contener también un tapón de vacio.

● Bomba de alimentación: En los vehículos modernos, el depósito de combustible está situado en un plano inferior al de la bomba de inyección, hecho que hace necesario disponer de un elemento capaz de aspirar el combustible y llevarlo hasta la bomba a una determinada presión (entre 1 y 2 kg/cm2) y un caudal suficiente para cualquier condición de trabajo del motor. Habitualmente, sobre la propia bomba de alimentación, se monta una bomba manual de cebado, usada tanto para llenar el circuito de combustible (en el caso de cambio de filtros o de haberse quedado sin combustible) como para purgar las posibles incursiones de aire en el circuito de alimentación (hecho que perturbaría el funcionamiento de la bomba de inyección llegando a imposibilitar la puesta en marcha del motor).

● Elementos filtrantes: Para el perfecto funcionamiento del motor Diesel es necesario el filtrado del combustible. Si tenemos e cuenta que las tolerancias entre los elementos móviles en las bombas de inyección y los propios inyectores llegan a ser del orden de 3 milésimas de milímetro y que sus superficies lisas deben asegurar la estanqueidad, comprenderemos que partículas pueden provocar depósitos, erosiones y en definitiva deterioraciones capaces de perjudicar sensiblemente al equipo de inyección y consecuentemente al buen funcionamiento del motor. Pero no

solamente las partículas sólidas perturban al sistema. El agua, como ya se ha apuntado anteriormente, además de provocar oxidación de los elementos de inyección, en invierno puede congelar- se y consecuentemente provocar la obstrucción de los conductos de alimentación en paradas prolongadas del motor. Y no sólo eso, en cantidades suficientes, puede combinarse con el azufre contenido en el combustible y producir así ácidos corrosivos posteriores a la combustión.

● Circuito de alta presión:

● Bomba de inyección: El corazón del sistema de alimentación lo constituye la bomba de inyección, que basa su principio de funcionamiento en el desplazamiento de un pistón dentro de un cilindro (bomba volumétrica). El combustible debe ser inyectado a una muy elevada presión (entre 130 y 250 bares) pero en una cantidad muy pequeña y precisa, e igual en cada cilindro.

● Válvula de presión: Esta válvula tiene la misión de separar la tubería de impulsión del combustible del circuito de alta presión y descargar la tubería de impulsión de la bomba. Está formada por un rácor que se encuentra roscado en el cuerno de la bomba en el interior de la cual hay una válvula que es mantenida a presión por un muelle sobre su asiento.

● Inyector: Un inyector bomba es una bomba de alta presión asociada a un inyector que forma un solo conjunto. En los sistemas de inyección diesel por medio de inyector bomba existe un elemento por cada uno de los cilindros del motor. Su ubicación es montado sobre la culata, accionado por un eje de balancines específico solidario a] árbol de levas. Con el montaje por sistema de inyección bomba se elimina así la bomba tradicional rotativa y los conductos de presión hasta los inyectores consiguiendo ventajas como: - Generar la alta presión de inyección. - Inyectar la cantidad precisa de combustible en cada momento. Es importante respetar la posición y forma de montaje, pues las elevadas presiones y

fuerzas existentes en este tipo de inyección pueden dañar el elemento bomba inyector en caso de un mal montaje.

Sistema De Alimentación En Los Motores Diesel.

En los motores diesel la alimentación se realiza introduciendo por separado, en el interior de los cilindros, el aire que en el tiempo de compresión alcanza los 600º C, y el combustible que se inyecta a alta presión, los cuales se mezclan en el interior de la cámara de combustión, donde se produce la combustión de esta mezcla.

Generalmente, en el colector de admisión, no hay válvula de mariposa que regule la cantidad de aire en la admisión.

Mediante el pedal del acelerador que activa la bomba de inyección se dosifica la cantidad de combustible que se inyecta en el tercer tiempo, momento en el cual se inflama la mezcla, produciéndose trabajo.Los factores que influyen sobre la combustión son los siguientes:

● Un buen llenado del aire● Buena pulverización del combustible del combustible● Buen reparto del combustible en el aire● Control de la presión● Duración de la combustión

Sistema de combustión:

Las primeras gotas de petróleo que entran en la cámara de compresión donde ya se encuentra el aire comprimido y a elevada temperatura, tardan un tiempo en empezar a quemarse, tiempo necesario para adquirir su temperatura de combustión.

Este tiempo, llamado “retraso en la iniciación de la combustión”, se ha intentado reducir al mínimo por distintos procedimientos. Por una parte, pulverizando lo más posible el petróleo, para que las partículas tengan poco volumen en proporción a la superficie que presentan al aire para recibir el calor. Por otra parte, dotar al aire de un movimiento (turbulencia) para que atraviese el chorro de gasoil en la inyección y, por lo tanto, no sea el petróleo el que enfríe el aire

que le rodea.

Estos procedimientos son los que han hecho aparecer los distintos sistemas de combustión en los motores diesel.

En el motor diesel la forma de las cámaras de combustión o la de la cabeza del pistón, son diseñadas para favorecer la combustión, mejorar así el rendimiento y la potencia. En efecto, existen dos tipos de sistemas de inyección:

● Inyección directa● Inyección indirecta

Inyección directa:

El petróleo se inyecta sobre la cabeza del pistón ( por ser la parte más caliente), a una presión de 150 a 300 atmósferas, para conseguir su pulverización. El aire al final de la compresión tiene una presión de unos 40 bares o kg/cm2.

La turbulencia del aire se consigue por la forma de la cabeza del pistón, en la que lleva una concavidad toroidal , o esférica que hace que la expansión sea regular, mejorando el rendimiento del motor y además hace que el combustible no se pueda diluir en el aceite de engrase ni provocar su escurrimiento en el cilindro.

La formación del torbellino de aire se facilita en ocasiones por un deflector que lleva en la válvula de admisión , que orienta el aire hacia los bordes de la concavidad existente en la cabeza del pistón.

Este sistema tiene dos ventajas principales: ser el más económico en consumo de combustible, y de fácil arranque, no necesitando bujía de calentamiento para calentar el aire generalmente. La pequeña superficie de la culata no permite que se irradie mucho calor, consiguiéndose un buen arranque. La relación de compresión es baja de 18 a 1. La cámara de combustión es sencilla.

Como inconveniente se puede citar el ser más ruidoso y requerir gran presión de inyección, lo que implica un buen sistema de

inyección, y como utiliza un inyector con orificios (0,2 mm. de diámetro), éstos se obstruyen con relativa facilidad.

Inyección indirecta:

En este tipo de motor la inyección no se realiza directamente en la cámara de combustión o en la cámara del pistón. Existen tres tipos de inyección indirecta, que reciben distintas denominaciones:

● Sistema de cámara de precombustión o antecámara● Sistema de cámara de turbulencia o cámara auxiliar o

separada● Sistema con cámara de reserva de aire o acumulador

Sistema de cámara de precombustión o antecámara:

Este sistema lleva en la culata una antecámara que se comunica con la de combustión por unos orificios muy finos (pulverizador).

El inyector tiene un solo orificio y desemboca en la cámara de precombustión, que representa aproximadamente 1/3 del volumen de la cámara total. Debe utilizar dispositivo de arranque en frío, generalmente bujía de caldeo.

El aire comprimido se aloja en la antecámara, donde se inyecta el petróleo a una presión de 80 a 120 atmósferas. Al contacto con el aire caliente y en movimiento, inicia su combustión; la expansión de los gases producidos expulsa el resto de combustible sin quemar, a través del pulverizador, a la cámara de combustión, donde termina de quemarse y finaliza la fase del ciclo.

Este sistema es menos económico que el de inyección directa en consumo de gasoil. El arranque es más difícil, pues al existir más superficie, el aire comprimido pierde calor, necesitándose para facilitar el arranque el empleo de bujías de incandescencia (caldeo) y una relación de compresión medio-alta de 20 a 1.

Como ventajas presentan: menor ruido, menor presión de inyección, disponer de inyector de agujero único de difícil obstrucción y menor desgaste de los órganos mecánicos por tener menor presión en la cámara de combustión.

Sistema de cámara de turbulencia o cámara auxiliar o separada:

Este sistema evita parte de los inconvenientes de la inyección directa. La cámara de turbulencia está alojada normalmente en la culata, aunque a veces lo está en el bloque del motor. Es una variante del sistema de precombustión.

En la cámara de turbulencia se aloja casi todo el aire acumulado en el cilindro durante la admisión. Esta cámara se comunica con el cilindro por un orificio amplio y de forma tal que imprime al aire, al entrar, un fuerte movimiento de torbellino, favorecido por la forma un poco cóncava de la cabeza del pistón.

La inyección se realiza en la cámara auxiliar o de turbulencia donde se quema en su totalidad. Los gases salen ardiendo, pasan violentamente al cilindro (cabeza del pistón). La fuerte detonación producida queda frenada en la cámara auxiliar y a lo largo del tubo de comunicación con el cilindro, llegando muy disminuido a la cabeza del pistón.

La cámara de turbulencia representa aproximadamente los 2/3 del volumen total de la cámara y está situada en una parte no refrigerada (normalmente en la culata). El inyector que se utiliza es de aguja o tetón.

Las ventajas e inconvenientes de este sistema son similares al de precombustión.

Las ventajas se deben a:

● La pequeña presión de inyección (aproximadamente 100 bares).

● El menor consumo que en el sistema con cámara de precombustión.

● La marcha suave (poca tendencia al golpeo o traqueteo).

Los inconvenientes son:

● Un mayor consumo de combustible que en los sistemas de inyección directa.

● Necesitar un dispositivo de arranque en frío (generalmente bujías de precalentamiento).

● Necesitar una relación de compresión alta.

Sistema con cámara de reserva o acumulador de aire:

El aire es comprimido en un acumulador que puede estar en la culata, o en la cabeza del pistón. Tanto en un caso como en otro, se comunica por un conducto estrecho, venturi o difusor. El petróleo es inyectado en este estrechamiento, donde empieza su combustión. El calor producido en él, dilata el aire del acumulador, aumenta su presión. Al mismo tiempo el pistón desciende y la presión disminuye en el cilindro simultáneamente, se produce en ella una fuerte turbulencia y por consiguiente, una combustión completa.

Ventajas:

● Menor presión de inyección que en los casos anteriores.● Baja presión en la cámara de combustión.● El consumo equiparable al sistema de inyección directa.

Inconvenientes:

● Motor más ruidoso que los de cámara de turbulencia. ● Dificultad en el arranque. Disponen de bujía

de precalentamiento.● Relación de compresión media-alta de 20 a 1.

Circuito de alimentación de aire:

El aire de la atmósfera se introduce debidamente filtrado en el interior de los cilindros. La cantidad de aire admitida depende únicamente de la aspiración de los pistones.

La necesidad de filtrar el aire en estos motores es la misma que en los de explosión. El aire lleva siempre en suspensión polvo; si se introduce en los cilindros ese polvo actuará como esmeril sobre sus paredes, desgastándolos, dando lugar a un desajuste que llevaría consigo una pérdida de presión en la compresión y el paso del petróleo al aceite, diluyéndolo y perdiendo su viscosidad. Para el filtrado, se coloca en la tubería de admisión un filtro. Los

filtros empleados son idénticos a los del motor de explosión, que se estudiaron en el tema 8, empleándose tres tipos de elementos filtrantes: filtros secos, filtros de malla metálica y filtros en baño de aceite.

Los filtros de baño de aceite son utilizados en motores de gran cilindrada, aplicados a camiones y autobuses.

La diferencia con el motor de explosión reside en que el mantenimiento de éstos ha de ser más frecuente.

Circuito de alimentación del combustible:

Este circuito tiene como misión hacer llegar al cilindro la cantidad de combustible necesario y en las condiciones de presión justas para su buena mezcla con el aire y posterior combustión.

Este circuito tiene como misión hacer llegar al cilindro la cantidad de combustible necesario y en las condiciones de presión justas para su buena mezcla con el aire y posterior combustión.

En el motor diesel el combustible es llevado desde el depósito a las cámaras de combustión por dos circuitos distintos:

● Circuito de baja presión.● Circuito de alta presión.

Circuito de baja presión:

Llamado igualmente circuito de alimentación; es el encargado de enviar el combustible desde el depósito al dispositivo creador de la alta presión (bomba inyectora), que es necesaria para realizar la introducción y la pulverización del combustible en el interior de la cámara de combustión.

La presión enviada desde la bomba de prealimentación a la bomba inyectora es de 1 a 4 bares.

El circuito de baja presión está compuesto por los siguientes elementos:

● Depósito de combustible● Filtro (colador)

● Prefiltro● Bomba de prealimentación● Filtro principal● Válvula de descarga de petróleo● Tubería de bomba a filtro● Tubería de filtro a bomba de inyección.● Tubería sobrante de inyectores.● Tubo de retorno

Circuito de alta presión:

Llamado también circuito de inyección. Es el encargado de introducir, pulverizar y repartir en el interior de la cámara de combustión una carga precisa de combustible. El circuito de alta presión está compuesto por los siguientes elementos:

● Bomba de inyección.● Tubo de inyección.● Inyector.

Sistemas Hidráulicos.

Mecanismo operado por la resistencia que ofrece la transmisión cuando el líquido es forzado a través de una pequeña abertura.Puede verse como una red interdependiente, cuidadosamente equilibrada.La idea básica de cualquier sistema es muy simple, la fuerza que se aplica en un momento dado en un punto se transmite a otro punto en forma de fluido. El líquido que se usa generalmente siempre un aceite de algún tipo. La fuerza se multiplica casi siempre en el proceso.Un ejemplo de un sistema hidráulico simple, es colocar dos pistones conectados por la parte inferior con una tubería llena de aceite, que puede ser de cualquier forma y tamaño. Si se aplica una fuerza hacia abajo a un pistón, entonces la fuerza se transmite al segundo pistón a través del aceite en la tubería. Lo sorprendente es que la fuerza aplicada que aparece en el segundo pistón es casi la totalidad de la fuerza aplicada en el primer pistón.Lo que hace importante a los sistemas hidráulicos es la facilidad de

poder controlar la disminución de la fuerza aplicada y el aumento; Esto se consigue cambiando el tamaño de un pistón y el cilindro con respecto a la otra, en los sistemas mecánicos.En los sistemas hidráulicos hay que evitar las burbujas de aire. Si hay una burbuja de aire en el sistema, entonces la fuerza aplicada del primer pistón se enfoca en la compresión del aire en lugar de pasar el segundo pistón.

Bomba inyectora rotativa tipo VE.

AplicacionesEl campo de aplicación y el diseño de la bomba viene determinados por el nº de rpm, la potencia y el tipo de construcción del motor diesel. Las bombas de inyección rotativas se utilizan principalmente en automóviles de turismo, camiones, tractores y motores estacionarios. GeneralidadesA diferencia de la bomba de inyección en línea, la rotativa del tipo VE no dispone más que de un solo cilindro y un solo émbolo distribuidor, aunque el motor sea de varios cilindros. La lumbrera de distribución asegura el reparto, entre las diferentes salidas correspondientes al nº de cilindros del motor, del combustible alimentado por el émbolo de la bomba.

En el cuerpo cerrado de la bomba se encuentran reunidos los siguientes componentes con sus respectivas funciones:1.- Bomba de alimentación de aletas: aspira combustible del depósito y lo introduce al interior de la bomba de inyección.2.- Bomba de alta presión con distribuidor: genera la presión de inyección, transporta y distribuye el combustible.3.- Regulador mecánico de velocidad: regula el régimen, varia el caudal de inyección mediante el dispositivo regulador en el margen de regulación

4.- Válvula electromagnética de parada: corta la alimentación de combustible y el motor se para.5.-Variador de avance: corrige el comienzo de la inyección en función del régimen (nº de rpm motor). nota: la bomba rotativa de inyección también puede estar equipada con diferentes dispositivos correctores, que permiten la adaptación

individual a las características especificas del motor diesel (p. ejemplo para motores equipados con turbo se utiliza un tipo de bomba que tiene un dispositivo corrector de sobrealimentación)

Componentes de una bomba VE:1.- Válvula reguladora de presión en el interior de la bomba.2.- Grupo regulador del caudal de combustible a inyectar.3.- Estrangulador de rebose (retorno a deposito).4.- Cabezal hidráulico y bomba de alta presión.5.- Bomba de alimentación de aletas.6.- Variador de avance a la inyección.7.- Disco de levas.8.- Válvula electromagnética de parada.

Montado en sentido transversal al eje de accionamiento de la bomba, en la parte inferior de la bomba va alojado el variador de vance hidráulico. Su funcionamiento es influido por la presión interna de la bomba de inyección. La presión depende del nº de rpm. A la que gire la bomba de alimentación de paletas y de la válvula reguladora de presión.

Accionamiento de la bomba.

En los motores de 4 tiempos, la velocidad de rotación de la bomba es la mitad de la del cigüeñal del motor diesel y la misma velocidad que la del árbol de levas. El accionamiento de las bombas es forzado y, eomét se realiza, de forma que el eje conductor de la bomba gira en perfecto sincronismo con el movimiento del pistón del motor. Este movimiento sincrónico se consigue mediante correa dentada, piñón de acoplamiento, rueda dentada o cadena. Hay bombas rotativas de inyección para giro a derechas o a izquierdas. El orden de inyección depende, por tanto, del sentido de rotación, pero las salidas inyectan siempre el combustible según el orden eométrico de disposición. Para evitar confusiones con la designación de los cilindros del motor, las salidas de la bomba se designan con A, B, C, etc.

Ventajas y desventajas del biodiesel.

Ventajas:

El biodiesel es un carburante ecológico que posee variadas ventajas medioambientales.

● Combustible que no daña el medioambiente, debido a que es un combustible de origen vegetal.

● Se produce a partir de materias primas renovables, ya que se utiliza aceites vegetales reciclados, estos aceites pueden ser sacados de los restaurantes o de el hogar de cada persona. Con el reciclaje de aceites vegetales usados evitamos su vertido al medioambiente.

● Mejora la combustión produciendo menos hollín, dado que la molécula de biodiesel aporta por unidad de volumen mas átomos de oxigeno que lo que aporta el volumen del gasóleo convencional.

● Producen mientras su combustión menos CO2 , el biodiesel vierte menos CO2 al ambiente durante la combustión es neutro, la combustión del biodiesel no contribuye al efecto invernadero.

● No contiene benceno ni otras sustancias aromáticas cancerígenas. El biodiesel no contiene ninguna sustancia nociva ni perjudicial para la salud a diferencia de los hidrocarburos, que tienen componentes aromáticos y bencenos.

● Es fácilmente degradable y en caso de derrame no produce riesgo para los que lo utilizan ni tampoco el suelo, el biodiesel se degrada en aproximadamente 21 días, su origen vegetal lo hace compatible con la naturaleza y la ausencia de compuestos químicos y sintéticos lo ase inocuo con nuestro medio.

● No es una mercancía peligrosa ( su punto de inflamación es superior a los 110ºC)

● Posee un gran poder lubricante y protege el motor reduciendo su desgaste así como sus gastos de mantención.

Desventajas:

● A bajas temperaturas puede empezar a solidificar y formar cristales, que pueden obstruir los conductos del combustible.

● Por sus propiedades solventes, puede ablandar y degradar ciertos materiales, tales como el caucho natural y la espuma del polietileno, es por esto que es necesario cambiar algunas mangueras y retenes del motor antes de utilizar biodiesel, especialmente en vehículos antiguos.

● Sus costos aun pueden ser más elevados que los del diesel de petróleo, esto depende básicamente de la fuente de aceite utilizado en su elaboración.

Como hacer biodiesel.

Si, BioDiesel, puedes ocuparlo en motores diesel sin problemas, y de paso ayudar al medio ambiente evitando echar ese aceite usado al resumidero, contaminando sus buenos cientos de litros de agua. es un proceso largo pero bastante entretenido.

Lo primero es decir que este biodiesel se podría hacer con aceite vegetal sin usar, siendo su fabricación mucho más sencilla, pero obviamente es poco rentable.

El aceite usado de cocina lo podemos conseguir, si no bien guardando el propio también recolectando el de nuestros vecinos, una buena organización podría ayudar a que la comunidad se ahorre muchos pesos. además estaríamos reciclándolo para convertirlo en algo útil.

Sin embargo deben de tener en cuenta que vamos a tratar con productos peligrosos y tóxicos, por lo que tendremos que extremar las precauciones; hacer las mezclas en lugares ventilados, usar guantes, mascarillas, gafas, alejar a los niños, etc.

Ingredientes para hacer biodiesel:

● Aceite vegetal del usado en cocina● Metanol puro● Soda cautica pura

Utensilios:

● Recipientes de acero inoxidable● Filtros

● Algo para remover (para grandes cantidades son ideales las pequeñas batidoras de mezcla de albañilería)

● Pequeños bidones de plástico (si son transparentes mejor)● Pesos y medidores de liquido exactos● Termómetro

Proporción para un litro de aceite:

● 1 litro de aceite● 200 ml de metanol● 3,5 gr soda

Fabricación: Aquí viene lo más complicado de la fabricación de biodiesel con aceite usado: Este peso aumenta para hacerlo con aceite usado, pero no aumenta en la misma proporción en todos los aceites, ya que una vez usado, ninguno es igual a otro, lo más fácil es hacer la prueba y error con pequeñas cantidades. Por ejemplo haríamos todo el proceso de fabricación con: 100 ml de aceite + (20ml de metanol + 0,4 gr de soda)Si con esta fórmula no decantan claramente las grasas, sin crearse una diferenciación perfecta entre biodiesel y glicerina, hay que aumentar la cantidad de soda ( ej: 100 ml de aceite + (20ml de metanol + 0,45 gr de soda) hasta que demos con la cantidad de soda idónea.Si por ejemplo nos ha dado buen resultado con 0,45gr de soda, pues solo tendremos que multiplicar por 10 para saber que cantidad de sosa tendremos que utilizar para un litro de aceite: 4,5 gramos.

En la fabricación del biodiesel es importantísimo respetar las cantidades, la temperatura y los pasos a seguir al máximo para obtener el mejor biodiesel posible. Proceso para el aceite:

● Quitar impurezas: Lo primero es filtrar el aceite usado el máximo posible. Puede valer una simple tela, pero si lo quieres hacer en serio, en el mercado venden filtros de bolsa ideales para esto y de diferentes tamaños en micras. Si los puedes conseguir, bastarían unas 15 micras para este primer filtrado.

● Eliminar restos de agua: Calentaríamos el aceite una vez filtrado para evaporar los posibles restos de agua. Lo llevaríamos a poco mas de100º y lo mantendríamos a esa temperatura hasta que deje de humear y producir burbujas. Lo dejamos enfriar.

● Mezclar el metanol + soda = Metoxido de sodio: Como lo estamos haciendo en el supuesto de 10 litros de aceite y 3,5 gramos de sosa por litro, tendríamos que mezclar:

● (200ml de metanol x 10) + (3,5 gr soda x 10) = 2 litros metanol + 35 gr de soda Como lo estamos haciendo en el supuesto de 10 litros de aceite y 3,5 gramos de sosa por litro, tendríamos que mezclar:

● (200ml de metanol x 10) + (3,5 gr soda x 10) = 2 litros metanol + 35 gr de soda, ten muchísimo cuidado en este proceso ya que el metanol y la soda harán reacción y se producen gases tóxicos que no es bueno respirar. Lo revolveremos todo muy bien hasta que la soda quede totalmente disuelta. El resultado de esta mezcla se llama“metóxido de sódio”.

Conclusión.

Este trabajo entrego conocimientos no solo básicos sino más a fondo de lo que son los motores diesel y cómo funcionan y la importancia de cada una de sus piezas, también como lograr transformar este motor en uno que funcione con biodiesel en este caso con aceite de cocina usado y como crear nuestro propio combustible. Teniendo la prevención adecuada para poder realizar esta actividad.