Sistema de admisión y escape de Motores Diésel

Aquí tienes toda la información que necesitas del Sistema de admisión y Escape de los motores Diesel.

Como primer punto, tienes que saber que los sistemas de admisión Diésel son muy similares en los vehículos pequeños (autos, camionetas, buses) como en los equipos de Maquinaria Pesada (Camiones Gigantes, Excavadoras, Retroexcavadoras,etc.). Es verdad que el tamaño de los componentes son notablemente distintos pero el principio de funcionamiento es el mismo.

Otro punto importante que tienes que conocer es que, la cantidad de combustible que puedes quemar siempre va a depender de la cantidad de aire. Para aumentar la cantidad de combustible quemado es necesario aumentar el ingreso de aire, y ésta es la necesidad que cubre el turbo dentro del sistema de admisión.

Imagina si pudieras meter el doble de aire, esto quiere decir que puedes quemar el doble de combustible dando más potencia al motor.

Principales Componentes del Sistema de admisión y Escape:

A continuación te voy a listar los principales componentes del Sistema de Admisión y Escape:

• Filtro de aire.
• Turbocompresor.
• Postenfriador.
• Culata de cilindro.
• Válvulas y componentes del sistema de válvulas
• Pistón y cilindro.
• Múltiple de admisión.
• Múltiple de escape.

Algunos algunos modelos pueden tener más sub-sistemas que ayudan a tener un control con respecto a la cantidad de aire que ingresa e incluso reducir emisiones. Pero los listados anteriormente son los que vas a encontrar siempre involucrados en este proceso.

Función del sistema de admisión y escape

En resumen, este sistema se encarga de aprovechar los gases de escape (provenientes de la combustión en los cilindros) para generar mayor flujo de aire hacia la cámara de combustión y potenciar este proceso, aumentando la potencia y/o velocidad del motor en situaciones requeridas por el conductor u operador del equipo. Este sistema también va de la mano con la cantidad de combustible quemado aumentando el rendimiento.

Funcionamiento del Sistema

El aire de admisión atraviesa el filtro de aire pasando a la admisión de aire del compresor del turbocompresor. Se usa un turbocompresor para aumentar el flujo de aire al motor. Este aumento del flujo de aire somete a presión el aire de combustión del motor. La presión del aire de admisión permite comprimir un mayor volumen de aire en el cilindro. Esta compresión del aire de admisión se denomina refuerzo del motor.

La compresión del aire hace que la temperatura del aire aumente a unos 204 °C (400 °F). A medida que el aire circula por el posenfriador, la temperatura del aire comprimido baja hasta aproximadamente 46 °C (115 °F). El posenfriador utiliza un intercambiador de calor 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 combustión del motor. Esto también 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. Las válvulas de admisión se abren en la posición central superior.

Cuando se abren las válvulas de admisión, el aire comprimido frío entra en el cilindro por los orificios de admisión. Las válvulas de admisión se cierran a medida que el pistón alcanza la posición central inferior.A esto se le llama la carrera de admisión del motor. A medida que el pistón empieza a desplazarse a la posición central superior de la carrera de compresión, el aire del cilindro se comprime a una temperatura muy alta.

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. Una vez que se haya iniciado la combustión, la fuerza de combustión empuja el pistón hacia la posición central inferior. A esto se le llama la carrera de potencia. Las válvulas de escape se abren cuando el pistón se mueve hacia la posición central 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 central superior de la carrera de escape. Las válvulas de escape se cierran y el ciclo se repite. El ciclo completo consta de cuatro carreras:

• Admisión
• Compresión
• Potencia
• Escape

Los gases de escape del cilindro se expulsan al múltiple de escape. El flujo de los gases de escape del múltiple de escape entra por el lado de la turbina del turbocompresor. El flujo y el calor de los gases de escape hacen que gire la rueda de la turbina en la turbina del turbocompresor. La rueda de la turbina está conectada a un eje que impulsa la rueda del compresor. Los gases de escape de la rueda de la turbina salen después por el turbocompresor.

Turbocompresor

Turbocompresor enfriado por agua| (10) Admisión del compresor (11) Caja del compresor (12) Rueda del compresor (13) Cojinete del eje (14) Orificio de admisión de aceite (15) Cojinete del eje (16) Rueda de la turbina (17) Salida de turbina (18) Entrada de turbina(19) Orificio de salida de aceite.

Todo el aire que entra en el motor pasa por el turbocompresor. Todos los gases de escape procedentes del motor pasan a través de la turbina.

Los gases de escape entran por la entrada de la turbina (18). El flujo de los gases de escape empuja las paletas de la rueda de la turbina y sale por la salida de la turbina (17). La rueda de turbina está conectada a la rueda del compresor (12) por medio de un eje.

A medida que gira la rueda del compresor, se crea un vacío en la caja del lado del compresor (11). El aire es atraído por los filtros de aire pasando a la caja del compresor por la entrada del compresor (10). Las paletas del rodete están integradas en a rueda del compresor. Las paletas se usan para comprimir el aire que entra. El aire comprimido se dirige a la salida de compresión del turbocompresor pasando a la tubería de entrada. El aire se dirige después hacia el lado de admisión del motor. Se crea una presión de refuerzo a medida que el flujo producido por la rueda del compresor exceda las necesidades del motor.

Esto produce una presión positiva del múltiple de admisión que excede la presión atmosférica. La mayor presión permite que el motor queme más combustible durante la combustión. Mediante una eficiencia de combustible óptima, esta estrategia permite que el motor produzca más potencia y menores niveles de emisiones.

Cuando se abra el acelerador, se inyecta más combustible en los cilindros. La combustión de este combustible adicional produce un mayor flujo de gases de escape y una mayor temperatura de los gases de escape. El flujo adicional y la mayor temperatura del escape hacen que las ruedas de la turbina y del compresor del turbocompresor giren más rápido. A medida que gira más rápido la rueda del compresor, el flujo de aire que llega al sistema de admisión de aire produce un aumento en la presión del múltiple de admisión. Esta mayor presión del aire permite que el motor queme una cantidad adicional de combustible con mayor eficiencia.

Los cojinetes del eje (13) y (15) usan el aceite a presión del motor para propósitos de lubricación y enfriamiento. El aceite ingresa a través del orificio de admisión del aceite (14). Luego, el aceite pasa por unos conductos de la sección central a fin de lubricar los cojinetes. Este aceite también enfría los cojinetes. El aceite procedente del turbocompresor sale por el orificio de salida del aceite (13) ubicado en la parte inferior de la sección central. El aceite vuelve después al colector de aceite del motor.

Principales problemas o fallas del sistema de admisión y escape:

Como todo sistema dentro de nuestro equipo, vamos a encontrar que existen problemas asociados al mismo desgaste o mal funcionamiento. Es por ello que listo los principales y más comunes…

Baja presión de Refuerzo (perdida de potencia)

La presión de refuerzo está relacionada al correcto funcionamiento de los turbos, si algún turbo se encuentra en mal estado la presión del sistema de admisión disminuye cuando el equipo está en condiciones de trabajo. Antes que nada revisaremos los filtros, conexiones, abrazaderas, mangueras, etc. Para descartar daños en la conexión.

Utilizando las herramientas electrónicas de diagnostico, monitoreamos las presiones, cabe recordar que para esto el equipo debe ser calado para simular que el equipo está en operación real, y determinaremos si el turbo o que turbo, en caso de tener más de uno.

Otra manera de descartar si un turbo se encuentra mal es monitoreando las temperaturas de escape, al estar malogrado un turbo las temperaturas de los bancos variarán, esto se nota más cuando se trata de equipos con más de un turbo.

Humo Negro excesivo

La calidad de Congestiono va a estar determinada de acuerdo a la cantidad de aire al momento de la compresión de los cilindros. Si esta relación no es la adecuada el motor no puede quemar totalmente el combustible generando así humo negro producto de la mala combustión.

El proceso de verificación es similar, siempre inspeccionar las temperaturas y presiones del sistema, esto nos ayudara a encontrar el problema.

Agua en el sistema de escape

Se han observado casos en que los turbos refrigerados por agua (refrigerante), presentan fisuras internas lo cual hace que el agua ingrese a la cámara de combustión, este proceso puede ser muy dañino para el motor ya que si el ingreso de agua es considerable puede hacer presión hidráulica y romper la culata, ingresando agua al motor y ocasionando daños muy severos.

Este problema puede encontrarse con anticipación con un monitoreo frecuente de aceite de motor (Toma de muestra cada 250 Hrs de aceite de motor). En el análisis te encontraran niveles de Sodio (Na) y Potasio (K) elevados.

Problemas y síntomas adicionales

Si conoces algún problema que hayas tenido o tienes algún problema con el sistema de admisión/escape comentarlo en la parte inferior para ayudarte y que más personas puedan dar soluciones a sus problemas mecánicos…