Bienvenido al modulo del sistema de admisión y escape de motores diésel, aquí conocerás las partes, funcionamiento y fallas recurrentes del sistema de admisión y escape del motor Diesel. ¡Comencemos!
¿Qué es un sistema de admisión y escape?
Es el conjunto de componentes del motor encargados de permitir el ingreso de aire limpio, con baja temperatura para una adecuada combustión, también permiten la evacuación de los gases de escape y aprovechan el flujo de los gases de escape para accionar el turbo y obtener mayor ingreso de aire para poder inyectar más combustible (mayor potencia).
¿Cuáles son tipos de sistemas de admisión y escape?
Dependiendo del trabajo que va realizar el motor y el lugar podemos encontrar estos 2 tipos de sistema de admisión y escape
Motores de aspiración natural
Los motores que no tienen turbocompresor son denominados motores de aspiración natural, es decir que gracias a la presión atmosférica, ingresa el oxigeno a la cámara de combustión, pero que pasa si ese motor se encuentra a 4000 msnm donde la presión atmosférica es menor que a nivel del mar, la respuesta es, una pobre combustión y como consecuencia perdida de potencia.
Motores turboalimentados
Los motores turboalimentados incluyen un turbo compresor en el sistema de admisión y escape, esto permite introducir más oxigeno a la cámara de combustión para que el motor pueda desarrollar más potencia o compensar la disminución de oxigeno por la altura como se vio anteriormente.
Partes del sistema de admisión y escape
Los componentes del sistema de admisión y escape son los siguientes:
- Filtros de aire (primarios y secundarios).
- Turbo compresor.
- Post enfriador o ATAAC.
- Múltiple de admisión.
- Culata.
- Válvulas de admisión y escape.
- Múltiple de escape.
- Wastegate.
- Silenciador de escape
Componentes del sistema de admisión y escape de un motor diésel de maquinaria pesada
El sistema de admisión y escape de un motor diésel de maquinaria pesada es muy similar a los sistemas de admisión y escape de los motores de gasolina, la diferencia esta en el tamaño de sus componentes.
En el siguiente diagrama podrás observar los componentes del sistema de admisión y escape y el recorrido que realiza el aire y los gases de escape.
Funcionamiento del sistema de admisión y escape
El aire de admisión ingresa por los filtros de aire y se dirige hacia el compresor del turbocompresor, El turbocompresor aumenta el flujo de aire al motor.
Una vez comprimido el aire en el turbo compresor este aumenta su temperatura hasta 204 °C (400 °F) y disminuye su densidad (ingresa menos oxigeno a la cámara de combustión) por lo cual se requiere enfriar el aire. y eso se realiza en el posenfriador.
A medida que el aire circula por el posenfriador, la temperatura del aire comprimido baja hasta aproximadamente 46 °C (115 °F). El posenfriador es un intercambiador de calor que puede usar refrigerante o aire para enfriar el aire de admisión.
El enfriamiento del aire de admisión hace que el aire se haga más denso. La compresión y el enfriamiento del aire de admisión aumentan la eficiencia de la combustión del motor y aumenta la potencia del motor.
El aire entra en el múltiple de admisión procedente del posenfriador. Las válvulas de admisión controlan el flujo de aire del múltiple de admisión a los cilindros. Hay dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape para cada cilindro.
Ciclos de combustión del motor Diesel
Los motores diésel trabajan en 4 tiempos que son los siguientes:
- Carrera de admisión
- Carrera de compresión
- Carrera de Potencia
- Carrera de Escape
Carrera de admisión
Las válvulas de admisión se comienzan a abrir cuando el pistón se desplaza desde el punto superior al inferior, durante esta carrera el aire comprimido llena la cámara de combustión, Las válvulas de admisión se cierran a medida que el pistón alcanza la posición inferior, quedando la cámara de combustión sellada herméticamente.
Carrera de compresión
A medida que el pistón empieza a desplazarse a la posición superior de la carrera de compresión, el aire del cilindro se comprime y aumenta su temperatura. Cuando el pistón esté cerca del final de la carrera de compresión, el combustible se inyecta en el cilindro y se mezcla con el aire comprimido. Esto hace que se inicie la combustión en el cilindro.
Carrera de Potencia
La fuerza que produce la combustión empuja el pistón hacia la posición inferior. En esta carrera es donde se transforma la energía del combustible en energía mecánica.
Carrera de Escape
Las válvulas de escape se abren cuando el pistón se mueve hacia la posición inferior y los gases de escape se expulsan por el orificio de escape pasando al múltiple de escape a medida que el pistón se desplaza hacia la posición superior de la carrera de escape. Las válvulas de escape se cierran y el ciclo se repite. El ciclo completo consta de cuatro carreras:
Las cuatro tiempos de trabajo del motor diésel se producen cuando el cigüeñal gira 2 vueltas o 720°
Recuerda que la explosión en el motor diésel se produce por la elevada relación de compresión que incrementa la temperatura dentro de la cámara.
Mecanismo de las válvulas de admisión y escape
El mecanismo de válvulas controla el flujo del aire de admisión y los gases de escape que ingresa y sale de los cilindros durante el funcionamiento del motor.
El cigüeñal gira el árbol de levas a través del tren de engranajes. El árbol de levas y el cigüeñal están sincronizados de manera precisa.
Hay dos lóbulos en el árbol de levas para cada cilindro. Uno de los lóbulos acciona los componentes del mecanismo de las válvulas de admisión y el otro acciona los componentes del mecanismo de las válvulas de escape.
Los rotadores permiten la rotación en las válvulas a medida que estas se abren y se cierran. La rotación de las válvulas reduce los depósitos de carbón que se asienta en las válvulas, lo que hace que se prolongue su vida útil.
Los resortes de válvula ejercer una fuerza de tensión sobre las válvulas. Esta fuerza hace que las válvulas se cierren a medida que los levanta-válvulas se alejan del lóbulo del árbol de levas.
Turbocompresor del motor diésel
¿Qué es un tubo compresor?
Un turbo compresor es un componente que sobrealimenta al motor, es decir permite que ingrese más oxigeno a la cámara de combustión.
Esto permite al motor diésel desempeñarse de forma correcta en zonas con mucha altura y también permite aumentar el torque y potencia del motor.
¿Cuáles son las partes del turbo compresor?
¿Cómo funciona un turbocompresor?
Los gases de escape ingresan en la turbina del turbocompresor provenientes del múltiple de escape. El flujo de los gases de escape hacen que la rueda de la turbina gire. Esta energía rotacional se transfiere de la rueda de turbina a la rueda del compresor través de eje central del turbocompresor.
A medida que la rueda del compresor gira, el aire filtrado se comprime y se dirige al posenfriador, después al múltiple de admisión. Gracias a que el aire ha sido comprimido y enfriado, ingresa mayor cantidad de oxigeno durante la carrera de admisión del pistón lo cual permite que el motor queme una cantidad adicional de combustible con mayor eficacia y esto aumenta la potencia del motor.
La presión que genera el compresor del turbo se denomina presión de refuerzo.
Algunos sistemas de admisión y escape cuentan con una válvula de derivación o descarga de gases de escape, también conocido como WASTEGATE la cual esta regulada a una determinada presión, la presión de refuerzo accione esta válvula para que derive los gases de escape hacia los silenciadores evitando que pasen por la turbina del turbo compresor con lo cual reduce su velocidad y evita que el turbo se sobre revolucione evitando la falla del mismo.
Funcionamiento de turbo compresor en el sistema de admisión y escape.
Presión de refuerzo
Es la presión en el múltiple de admisión. esta presión es utilizada por la computadora para calcular una adecuada relación de combustible – aire.
Sensores del sistema de admisión y escape
Para el correcto funcionamiento del sistema de admisión y escape del motor Diesel los sensores monitorean determinados parámetros, esta información es enviada a la computadora del motor.
Sensor de restricción de los filtros del sistema de admisión
Es el encargado de sensar la restricción que genera los filtros de aire, cuando hay restricción el motor Diesel restringe la inyección de combustible, de esta manera derratea el motor (reduce la potencia que entrega el motor) para protegerse hasta que se realice el cambio de los filtros.
Sensor de presión de refuerzo
Sensa la presión del múltiple de admisión, la información que envía este sensor es utilizada por la computadora del motor para dosificar la cantidad de combustible a inyectar.
Sensor de temperatura de escape
Este sensor alerta de un incremento anormal de la temperatura en los gases de escape, si la temperatura es muy alta la computadora procederá a derratear el motor(reduce la potencia que entrega el motor reduciendo la cantidad de combustible que inyecta).
Ya conoces el funcionamiento del sistema de admisión y escape, es hora de que te conviertas en un experto diagnosticando.
Fallas en el sistema de admisión y escape
Entre las fallas
Filtro de aire obstruido o saturado
Síntomas
- El sistema lanzará una alarma o evento que te indicará que el filtro esta obstruido.
- No hay alerta, pero hay perdida de potencia en el motor Diesel.
Posibles Causas
- Filtros de aire obstruidos.
- Falla en circuito o del sensor de restricción de filtros de aire.
Solución
- Debes revisar los filtros de aire, si estos se encuentran llenos de tierra debes proceder a cambiarlos (te darás cuenta al dar un pequeño golpe al filtro caerá mucha tierra.)
- Si los filtros están limpios debes inspeccionar el sensor de restricción de filtros de aire, revisa el sensor y la señal que recibe.
Baja presión de refuerzo
Síntomas
- Perdida de potencia del motor.
- Exceso de humo negro.
- Falla en sensor de presión de refuerzo
Posibles Causas
- Filtros de aire obstruidos.
- Fuga del aire de admisión.
- Fugas de gases de escape.
- Falla en el turbocompresor.
Solución
- Inspeccionar los filtros de aire.
- Revisar fugar en el sistema de admisión ( si hay fugas lo escucharas al calar el motor), generalmente puede haber fuga por los empaques o mangueras.
- Revisar el sistema de escape en búsqueda de fugas.
- Si no se encontró nada debes proceder a revisar el sensor de presión de refuerzo.
- Por ultimo si no das con la falla debes revisar el turbocompresor, debes revisar que los alabes estén en buen estado y que no roce con la carcaza.
Perdida de potencia
Síntomas
Observaras una lenta respuesta del motor al calarlo.
Posibles Causas
- Baja presión de refuerzo
Solución
- Si observas una baja presión de refuerzo realiza los pasos anteriores.
- Si la presión de refuerzo esta bien procede a inspeccionar el sistema de combustible
Si tienes consultas o deseas que profundice más en algún tema no dudes en comentar.