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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
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INTRODUCCIÓN
La Ingeniería Automotriz es una rama caracterizada por su constante evolución.
Desde la invención del vehículo, en el que se incursionó con Motores Otto, luego
pasando por los Motores Diesel, los cuales por su alto rendimiento económico e
ilimitado margen de potencia, han copado casi todo el mercado Automotriz; hasta la
reciente recuperación del Motor Otto, con el uso de sistemas electrónicos en el
encendido y la inyección, mas la invención ecológica en el uso del gas, son testigos
de la vertiginosa evolución de la Ingeniería Automotriz.
La Formación Profesional del futuro Ingeniero Mecánico, en lo que respecta al área
Automotriz, requiere de todo un bagaje de conocimientos dentro de los cuales
podemos citar: el estudio de la problemática del transporte Automotriz y las
alternativas de solución, el conocimiento de las cualidades de explotación, los datos y
especificaciones técnicas del vehículo y sus agregados, la evaluación y manejo de
los factores que influyen sobre el rendimiento, mas el análisis y cálculo de la
dinámica de tracción y el planteamiento de recomendaciones para economizar
combustible, por citar algunos, están incluidos en el presente Texto.
La Formación Profesional también requiere de destrezas prácticas e investigación,
para lo cual conjuntamente con el Ing. Enrique Neciosup Incio hemos elaborado el
Proyecto. TALLER DIDÁCTICO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ – FIME.
Este texto hecho con vocación docente y humildad, dedico a los estudiantes de la
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz
Gallo. El mismo servirá como Texto base para la asignatura Ingeniería Automotriz.
Para llegar a el he elaborado desde 1990 diversas publicaciones, dentro de las
cuales están:
Conserve su vehículo y ahorre combustible.
Unidades móviles.
Evaluación y optimización del rendimiento de vehículos.
Espero que este acervo contribuya al reconocimiento y prestigio de nuestra Alma
Mater.
El Autor
3
CONTENIDO:
UNIDAD A.- GENERALIDADES Y CONCEPTOS BÁSICOS
1. Problemática y perspectivas del transporte automotriz en nuestro medio.
2. Cualidades de explotación de los automóviles.
3. Disposición general de los sistemas y agregados. Tipos.
4. Datos y especificaciones técnicas.
5. Órganos de mando y aparatos de control.
6. Rendimiento: Concepto. Factores relacionados al desarrollo del
rendimiento. Optimización.
7. Selección de vehículos.
UNIDAD B.- GENERACIÓN MOTRIZ Y TRANSMISIÓN 1. Principio de funcionamiento. Estructura. Clasificación
1.1. Motor: Arranque, Lubricación. Enfriamiento. Distribución de Gases. Inyección.
1.2. Embrague. 1.3. Caja de Cambios. 1.4. Puente Posterior.
2. Balance de Tracción.
2.1. Características del motor. 2.2. Determinación de los momentos de impulsión aplicados a las ruedas
motrices: Procedimiento de cálculo. Métodos. 2.3. Fuerzas de resistencia al desplazamiento del vehículo. 2.4. Balance de tracción y ecuación diferencial de marcha.
3. Dinámica de Tracción y Economía de Combustible
3.1. Balance de Potencias. Características de Tracción: Concepto. Procedimiento en la confección
de las características de tracción potencial. 3.2. Factor dinámico y característica dinámica universal: Determinación.
Procedimiento. Finalidad. 3.3. Cálculo de Tracción del Automóvil 3.4. Economía de Combustible. Concepto. Procedimiento de cálculo.
Importancia.
4
4. Combustión y uso del Gas como Combustible Alternativo 4.1 Concepto. 4.2 Resultantes de la Combustión Diesel. 4.3 Gas Natural Comprimido: Composición. Propiedades. Ventajas. Ahorro 4.4 Comparación de las Propiedades del Gas con la Gasolina. 4.5 Cuadro Comparativo del Comportamiento del Motor Otto. 4.6 Instalación de un Equipo de GNC.
UNIDAD C: SISTEMAS
1. Finalidad. Estructura. Principio de Trabajo. Tipos:
1.1. Suspensión y amortiguación.
1.2. Dirección.
1.3. Freno.
Ejemplos de Cálculo
UNIDAD D: EXPLOTACIÓN DE VEHÍCULOS:
1. Prueba:
1.1. Concepto y Metodología.
1.2. Procedimiento para determinar las cualidades de explotación.
1.3. Prueba de compresión.
1.4. Determinación del Estado Mecánico.
1.5. Determinación del Rendimiento
1.6. Sistemas automáticos en la Diagnosis de Motores.
2. Conducción:
2.1. Normas de Operación Principales.
2.2. Normas de Operación Complementarias
Influencia de la velocidad sobre los gastos.
Características de trabajo del vehículo. Relación entre la carga que soporta el neumático y su duración. Distancia de parada económica.
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UNIDAD A.- GENERALIDADES Y CONCEPTOS BÁSICOS
1. PROBLEMÁTICA Y PERSPECTIVAS DEL TRANSPORTE AUTOMOTRIZ DE NUESTRO MEDIO
La problemática del transporte automotriz es un tema que merece amplio y
profundo análisis.
Sobre el particular se han escrito monografías, las cuales podemos sintetizar
puntualizando los aspectos más importantes, siendo éstos:
1° El desequilibrio existente entre la flora automotriz y la demanda que sobre ella
hay.
2° Las líneas del transporte urbano en muchas ciudades no tienen trayectorias
adecuadas y coordinadas. Tampoco cuentan con paraderos oficiales, y si los
tienen, no existe señalización alguna.
3° Las unidades usadas, en gran porcentaje, se encuentran en mal estado. Los
factores que contribuyen a ésta preocupante situación son:
- La inexistencia, por parte del Estado, del Control Técnico de las unidades,
al momento de ingresar a nuestro país.
- La falta de un Sistema Periódico de Control del Estado y del Rendimiento.
- La falta de Control Periódico adecuado de Calidad de combustible y
lubricantes, por parte del Estado.
- El desconocimiento total o parcial de las Normas de Operación de la
unidades, por parte de los conductores.
Los factores enumerados hacen que la conducción sea más costosa y que
el tiempo de vida útil sea considerablemente menor.
4° La baja Rentabilidad de los vehículos causada por diversos defectos de
diseño y problemas de Operación y Mantenimiento.
5° La contaminación ambiental, que a futuro puede destruir la ecología.
6° Nuestro país, como los países del tercer mundo solamente se ha limitado a
optar una Tecnología de Consumo (Mantenimiento, Reparación), y en el
mejor de los casos, a la tecnología de Complectación o Montaje.
6
Expuesta la Problemática, veamos cuales podrían ser las alternativas de solución
y las perspectivas inherentes:
Las medidas inmediatas a optar deben ser:
1° En la actualidad, la existencia sobredimensionada de vehículos, si bien al
principio fue beneficiosa por la política de reflotamiento que era necesario, y
para la regulación de los precios del pasaje, este fenómeno viene causando
problemas no sólo de orden social, sino técnico por cuanto habiendo menos
demanda las unidades están siendo demasiadamente exigidas, incurriendo
inclusive en falta a las Normas Técnicas de Operación. Por lo tanto, el
Gobierno debe dar de baja a aquellas unidades que tengan más de 20 años,
sobre todo en el transporte público, por el inminente peligro del freno y la
dirección, producto del elevado desgaste.
Para reflotar el parque automotriz el estado debe otorgar préstamos en
cómodas cuotas.
2° Reordenar toda la infraestructura del transporte urbano y dar toda la ayuda
posible a los transportistas a fin que puedan cumplir con los dispositivos
actualizados.
Una iniciativa importante fue la de seleccionar zonas y vías, según el tipo de
vehículo para descongestionar el tránsito Lo que falta en nuestro medio es
instalar paraderos y señalizarlos. La Policía de Tránsito debe hacer cumplir la
señalización de los paraderos. Nosotros los usuarios y los transportistas
debemos saber que los primeros cambios, producto de estar parando a cada
rato, provocan elevado consumo de combustible y desgaste del Motor.
3° Mejorar el Control de Calidad de combustibles, lubricantes, repuestos y demás
insumos, mediante uso de equipos modernos y de personal altamente
capacitado y probo. Las adulteraciones en la Calidad deben ser sancionadas
drásticamente. debiendo ser la medida extrema la clausura del
establecimiento.
7
4° Crear Sistemas de Control Ecológico de Vehículos.
Constituye una alternativa importante la importación o adaptación de motores a
gas, por ser un combustible limpio y por su bajo precio.
5° Mejorar el nivel de conocimiento a todo el personal vinculado al transporte
colectivo o individual.
- Brindándole información especializada.
- Adiestrándolo e inculcándole disciplina en el cumplimiento de las Normas de
Operación (conductores), Reparación y Mantenimiento (mecánicos)
Respecto a los conductores, se debe fundar una Escuela de Choferes, quienes
por espacio de 1 año deben recibir la preparación técnico-práctica, y el
adiestramiento del caso. Esta iniciativa es un reto para la FIME.
6° Implementar un Sistema de Control de Calidad de las unidades. Por ejemplo,
se puede instalar un Banco de Pruebas de Automóviles en la Aduana u otro
lugar adecuado.
El control debe efectuarse según los Datos y las Especificaciones Técnicas
que el fabricante (o representante) debe entregar como garantía de la calidad
de su producto.
7° Para las grande Urbes, adoptar el Sistema de Transporte Eléctrico (tranvías,
trolebuses). Al respecto, cabe sugerir que "no necesariamente" las vías o
pistas para los tranvías deben ser aéreas.
Claro está, para satisfacer las necesidades de energía de este tipo de flota, se
deben de hacer realidad los grandes proyectos Hidroenergéticos, Nucleares y
otros. El Transporte Ferroviario y Marítimo son soluciones totalmente viables
para nuestro medio.
8° En cuanto refiere a la formación profesional de los alumnos de las
Universidades, se debe implantar la obligatoriedad de la signatura Ingeniería
Automotriz, por las siguientes razones:
- El Transporte Automotriz maneja más del 30% de la economía nacional.
- Por cuanto numerosas empresas cuentan con flota, existe un amplio
espectro de trabajo para los egresados de la FIME como Jefes de
Mantenimiento.
8
- Otras fuentes de trabajo en el Sector Automotriz pueden ser:
Revisión Técnica.
Escuela de Chóferes
Capacitación en todos los niveles
Control de calidad
Instituciones reguladoras del transporte, etc.
9 ° Es notable el alejamiento entre instituciones que en forma directa o indirecta
tienen que ver con el sector Automotriz.
Los problemas actuales requieren de un trabajo conjunto de las Instituciones a
través de sus potenciales intelectuales.
Las Instituciones llamadas a resolver los problemas del sector automotriz son:
- La Universidad
- Los Municipios
- El Colegio de Ingenieros
- La Dirección de Tránsito
- La Cámara de Comercio
10° En cuanto a las perspectivas de la Industria Automotriz, o Industria en
general, se puede crear un Ministerio de Fabricación de Máquinas bajo
convenio con las potencias industriales. Esto seria el inicio de una liberación
tecnológica, aparte que reduciría radicalmente el precio de las maquinarias.
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2. CUALIDADES DE EXPLOTACIÓN Las Cualidades de Explotación son el conjunto de bondades y limitaciones que
tiene cada vehículo.
Las Cualidades de Explotación se pueden clasificar en :
2.1 CUALIDADES CINEMÁTICO-DINÁMICAS
• Velocidad máxima y mínima de movimiento
• Recorrido y tiempo de rodadura libre del vehículo.
• Índices de tracción, como característica externa.
• Recorrido, tiempo e intensidad de aceleración.
• Recorrido, tiempo e intensidad de frenado.
Debido a que el impulso del vehículo creado por la fuerza tangencial de
tracción (Ptg) es diferente para las velocidades y condiciones de caminos
diversos, últimamente se vienen creando Sistemas Computarizados de
Adherencia, los cuales:
• Detectan el tipo de camino.
• Seleccionan y ordenan las mejores variantes dinámicas a fin que tanto, la
adherencia como la Ptg sean las apropiadas.
2.2 CUALIDADES ECONÓMICAS
Principalmente determinan el consumo de combustible (Qs) del motor (ó su
equivalente Rendimiento Económico, Km/G) ligado a la unidad.
Este parámetro se mide a través de la conocida fórmula:
QS = ge Ne (Lit /100 km)……………………………………………….(1) 10γV
ge – Consumo específico de combustible, gr /CV. hr
Ne – Potencia efectiva del motor, CV
γ – Densidad del combustible, gr / cm3
V – Velocidad del vehículo, Km/hr
Densidades:
Gasolina : 0.68 a 0.78 gr/cm3
Petróleo : 0.83 a 0.89 gr/cm3
10
Debido a que Qs puede ser también determinado en forma experimental, la
fórmula expuesta nos permitiría calcular el Consumo Especifico de
Combustible (ge).
Las diferentes pruebas se realizan bajo diferentes regímenes de carga y
velocidad debiendo éstos mantenerse constantes durante el tramo de prueba.
Cabe, como referencia señalar que dentro de los aparatos de medición para
pruebas en la actualidad tienen mayor perspectiva:
- El electroregistrador multicanal.
- El oscilógrafo magneto - eléctrico, entre otros.
2.3 CUALIDADES AUXILIARES
Que evalúan las funciones que son de tipo auxiliar, ejecutadas por los sistemas
diversos; asimismo las cualidades a las que se recurre esporádicamente. AI lado
derecho están los parámetros que los caracterizan.
TRAFICABILIDAD : Los esfuerzos de tracción bajo extremas
condiciones de configuración y consistencia del
camino.
La resistencia a la rodadura.
DIRIGIBILIDAD : Radio mínimo de giro.
Fuerza de adherencia en sentido transversal.
Fuerza de giro.
ESTABILIDAD :
ESTABILIDAD
LONGITUDINAL : Angulo estático limite de ascenso.
Angulo estático limite de descenso.
ESTABILIDAD
TRANSVERSAL : Angulo estático limite, de inclinación transversal
con desplazamiento rectilíneo.
ESTABILIDAD : Fuerza centrífuga resultante que es función de:
TRANSVERSAL CON La velocidad angular de giro del vehículo
DESPLAZAMIENTO alrededor del centro de giro.
CURVILÍNEO : Radio de giro del centro de gravedad.
Componente lateral del peso del automóvil.
Inclinación de la carretera.
11
Respecto a la Estabilidad, la inclusión de sistemas de suspensión de Regulación
automática programada, viene a constituir la mejor alternativa de solución a los
problemas de estabilidad.
SUAVIDAD : La frecuencia, amplitud y velocidad de
oscilación.
La aceleración y velocidad de
variación de las aceleraciones.
Sobre los procedimientos, los aparatos de prueba, las condiciones y
recomendaciones particulares para la determinación de las Cualidades de
Explotación se tratará en la UNIDAD D.
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3. DISPOSICION GENERAL DE LOS SISTEMAS Y AGREGADOS
La Disposición General es la ilustración esquemática de la estructura global del
vehículo.
En el caso particular el vehículo tiene las siguientes características:
- Tracción posterior, 4 x 2.
- Caja de cambios de engranajes desplazables.
- Embrague de discos.
- Motor Diesel.
- Dirección hidráulica.
- Freno neumático.
LEYENDA M : Motor
E : Embrague
C : Caja de cambios
R : Reductor central
R.1. Piñón de ataque
R.2. Corona
R.3. Diferencial
R.3.1.Planeta
R.3.2. Satélite
1. Tambor de freno
2. Aro
3. Neumáticos gemelos motrices
4. Mando luces direccionales
5. Acelerador
6. Pedal de freno
7. Pedal de embrague
8. Rueda directriz
9. Servo de dirección
10. Compresor
11. Radiador
12. Ventilador
13. Bomba de agua
14. Tobera (Inyector)
15. Bomba de Inyección
16. Múltiple de escape
17. Silenciador
18. Tanque de combustible
19. Muelles
20. Semieje
21. Árbol de transmisión
13
Dib. 1. Disposición General
14
TIPOS
La clasificación de los Agregados y Sistemas del Automóvil concernirá a :
I. GENERACION MOTRIZ – TRANSMISIÓN
II. DIRECCIÓN
III. FRENO
IV. SUSPENSION Y AMORTIGUACION
I. GENERACION MOTRIZ - TRANSMISION
MOTOR
1. Tipo de Combustión
a. Externa (motor de carburador) .................................................................. ..... C
b. Interna (motor DIESEL).................................................................................. D
- Con Precámara ...................................................................................... ... DP
- Combustión Directa .................................................................................. DD
- Con cámara de Turbulencia....................................................................... DT
- Con Célula de Energía ............................................................................. DC
Aparte del motor de movimiento alterno, podríamos incluir como agregado de
fuerza motriz, a la Turbina ........................................................................... Tu
2. Según Número de Tiempos
a. De Dos Tiempo ............................................................................................. 2
b. De Cuatro Tiempos............................................................................... ........ 4
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3. Tipo do Encendido
a. Por Autoignición ..................................................................... DD, DP, DT, DC
b. Por Chispa
- Encendido Convencional ........................................................................... EC
- Encendido Electrónico................................................................................. EE
4. Según la Potencia (Ne) o según la Frecuencia de Rotación(n)
Ne (Kw) n (RPM)
Alta Mayor de 200 Mayor de 3,000
Mediana : 100 - 200 2,000 - 3,000
Baja Menor de 100 Menor de 2,000
Ne se puede expresar en Kw = 1.34 HP.
5. Según el par motor, expresado en Kg f-m
1 Nm = 0.102 Kg f-m
6. Disposición de los Cilindros
a. En Línea
- Normales ...................................................................................................... L
- De Embolos Opuestos ............................................................................... EO
- En Estrella ................................................................................................. Es
b. En “V”......................................................................................... ................... V
7. Tipo de Transmisión de Fuerza
a. De Embolo Buzo ......................................................................................... EB
b. De Cruceta ......................................................................................... ........ Cr
c. De Embolo Rotativo ................................................................................... ER
8. Tipo de alimentación - Aire
a. Aspiración Natural ................................................................................. ...... AN
b. Aspiración Forzada o Sobrealimentada o Turbo alimentada ......................... T
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9. Tipo de Enfriamiento
a. Aire ............................................................................................... .................. A
b. Liquido Refrigerante (agua)......................................................................... .. Ag
10. Tipo de Combustible
a. Sólido ............................................................................................................ S
b. Liquido: Gasolina ... (Octanaje) Petróleo (D-1)(D-2)
c. Gaseoso (GLP) (GNC) .......................................................................... G
d. Otros .................................................................................................................
11. Tipo de Bombeo del Combustible
a. Bombeo Mecánico ...................................................................................... BM
b. Bombeo (inyección) Electrónico ................................................................. BE
12. Tipo de Enfriamiento del Aire de Admisión
a. Sin Enfriamiento .......................................................................................... SE
b. Con Enfriamiento Intermedio (INTERCOOLER)............................................ I
Debo mencionar que esta clasificación considera los términos y conceptos modernos;
también hago la salvedad, que ésta ha sido confeccionada bajo criterio personal.
Utilizando esta simbología se puede nomenclaturizar a los Motores con fines de
identificación. Veamos el siguiente ejemplo:
La simbología conjunta del Motor SCANIA DSC 1123 sería:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
DD 4 362 1900
166 1100
L 127 145
T Ag D 2
BM I 142
NOTA:
En el espacio 4 se anotará la Potencia y su RPM correspondiente.
En el espacio 7 se indicará la relación diámetro / carrera el pistón.
El espacio 13 será para anotar una cualidad ergo económica, como el consumo
especifico de combustible ge (gr/cv.h).
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EMBRAGUE
1. Tipo do Acoplamiento
a. De Disco
b. Cónico
c. Centrífugo
d. Hidráulico
e. Electromagnético
2. Según tipo de mando o Accionamiento
a. Mecánico
b. Hidráulico
c. De Vacío
d. Eléctrico
CAJA DE CAMBIOS
1. Según Tipo de Contacto de los Cuerpos Sólidos
a. Sistema de Engranajes Desplazables.
b. Sistema Planetario.
2. Según Grado de Automatización.
a. Manual
b. Semiautomático
c. Automático
CONVERTIDOR DE PAR
El Convertidor de Par es la conjugación del Embrague con la Caja de Cambios en un
solo agregado.
Su clasificación se hará por los nombres más conocidos de los sistemas:
a. S. Cruis - O - Matic
b. S. Dynaflow de Una Turbina
c. S. Dynaflow de Doble Turbina
d. S. Super - Turbina - Drive
e. S. Hydramatic 61-05
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Los rubros II, III y IV pueden clasificarse en el siguiente cuadro:
MECÁNICA HIDRÁULICA NEUMÁTICA
DIRECCIÓN
FRENO
SUSPENSIÓN
AMORTIGUACIÓN
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4. DATOS Y ESPECIFICACIONES TECNICAS (DET)
CONCEPTO
Los DET son parámetros de trabajo del Automóvil como Unidad, de sus Sistemas
y Agregados que la conforman; asimismo de su Estructura.
Esta información nos permite establecer el carácter y amplitud de los parámetros
e índices que identifican tal o cual Cualidad de Explotación del Automóvil.
Desde este punto de vista, el concepto sobre los DET puede abarcar cuatro
etapas en la Industria Automotriz.
1. Etapa de Cálculo y Diseño.
Donde los DET se dan como parámetros iniciales hacia el logro del objetivo
trazado por las Cualidades de Explotación que pueden ser, de orden:
- Técnico-económico: Como el Rendimiento o el Consumo de Combustible
- General: Destinado a establecer los requisitos indispensables para el
funcionamiento normal del automóvil.
- Propio: Vinculado al tipo de Automóvil dentro de su Clasificación General.
- Especial Que lo distingue de otra Unidad de su mismo tipo.
Por tal razón, las Cualidades Especiales intervienen en la citada etapa como
elemento principal.
2. Etapa de fabricación.
Como es de conocimiento, la Unidad Automotriz está conformada por
Sistemas, los cuales a su vez están conformados par Agregados, existiendo en
consecuencia, una estrecha relación entre estos 3 objetivos.
Por ejemplo, la Velocidad del Automóvil depende - aparte del sistema de
Transmisión - del régimen del Motor.
En este caso, la Especificación Técnica como la Potencia del Motor (y la
Frecuencia de Rotación íntimamente vinculada a ella) intervienen coma
parámetro final, para cuyo logro deberán cumplirse (ejecutarse) los parámetros
de tipo constructivo establecidos en la 1ra. etapa.
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3. Etapa de Selección
Donde los DET determinarán la calidad del vehículo en comparación con otros.
4. Etapa de Explotación
La cual podría subdividirse en dos etapas:
- Prueba: Donde los DET intervienen para verificar si la fabricación
corresponde al diseño.
- Explotación Propiamente Dicha: Que utiliza a los DET como Patrón de
referencia para efectos de determinar el Rendimiento de la Unidad,
transcurrido cierto periodo de su explotación.
IMPORTANCIA
El conocimiento de los DET nos permite:
a. ESTABLECER las bondades y limitaciones de un Automóvil, a través de
ciertos índices o parámetros como la Velocidad máxima o la Capacidad.
b. COMPARAR al Vehículo con otro de su género o similar.
El Consumo Especifico de Combustible, por ejemplo, puede establecer
clara ventaja de un Vehículo sobre otro.
c. CALCULAR parámetros en función a otros ya conocidos.
d. DETERMINAR el Rendimiento.
e. REALIZAR un Control de las Unidades importadas al momento de su
recepción en nuestra Aduana.
f. HACER que la Revisión Técnica periódica tenga el nivel acorde a las
exigencias establecidas por la Institución competente.
g. OPERAR adecuadamente el vehículo.
h. ADAPTAR otros Sistemas o Agregados. Por ejemplo, la sustitución de un
Motor de Carburador por un Diesel.
i. PLANTEAR perspectivas de desarrollo a través de un estudio profundo del
comportamiento del Automóvil y de otros fenómenos inherentes a él.
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DATOS TECNICOS
Cuadro N° 1
N° DENOMINACIÓN Unidad Cant.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tara en asfalto (máxima) Tn
Peso del Automóvil
Total (bruto) Kg
Propio (seco) Kg
Velocidad Máxima Km/h
a. Bajo carga total, por terreno horizontal y asfaltado
b. Posible
Distancia de Parada mínima, bajo carga (peso) total, a
determinada velocidad, por terreno horizontal asfaltado. M
Consumo de combustible (de Control), por c/100 Km o Lit./100 Km
Rendimiento Económico Km/Gl
Dimensiones:
Largo mm
Ancho mm
Altura mm
Batalla mm
Radio Mínimo de Giro M
Holgura (luz) para tránsito o distancia
mínima al suelo mm
Capacidad de Tracción :
Remolque : Peso Kg
Tara Tn
Parámetros dinámicos:
Tipo de Tracción
Factor dinámico
En la Bitácora o Libreta de Control del carro se debe consignar esta información
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Las Especificaciones Técnicas son los parámetros de funcionamiento y detalles de
diseño de los agregados.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL MOTOR
Cuadro N° 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Marca. Modelo. Serie. Año de Fabricación
Tipo:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
N° DENOMINACION Unidad Cantidad
Nenominal a .................................RPM CV (HP) (KW)
Mmáximo a ……………………… RPM Kgf-M (N – M)
nmínimo o Ralentí : RPM
Cilindrada Lit, cm3
Relación de Comprensión
Presión de Comprensión Kg/ cm2
Presión del aceite (Régimen nominal) Kg/ cm2
Presión del sistema de frenos Kg/ cm2
Consumo específico de combustible gr / HP - Hr
Consumo admisible de aceite lit /1,000 Km
Dimensiones nominales mm
Peso del Motor Kg
Combustible recomendable
Para la nomenclatura del rubro 2)., ver Clasificación de Motor.
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EMBRAGUE
Tipo ...................................... Marca .................................... Modelo ...... ......................
Juego libre: Palanca de embrague ......................................................................(mm).
Pedal ......................................................................(mm).
CAJA DE CAMBIOS
Tipo ...................................... Marca .................................... Modelo ............................
Relaciones de
Transmisión
1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª Marchas Atrás
Velocidades
correspondientes
Km / h
PUENTE POSTERIOR
Tipo: Transmisión Reductor Central ..................................................................
Transmisión Terminales ..................................................................
Relación de Transmisión ..................................................................
FRENO
Compresor: Tipo ................................................. Marca .............................................
Juego libre : Pedal ................................................................................ ............... (mm)
Horquilla de Accionamiento ............................................................(mm)
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DIRECCION
Tipo del mecanismo directriz ..................................................................................
Relación de transmisión ..................................................................................
Angulo máximo de giro de las ruedas directrices ...... .............................................. (°)
SUSPENSIÓN
Neumáticos: Tipo ........................................................................................................... Presión: Delanteros ............................................................... (Kg/cm2)
Posteriores ............................................................... (Kg/cm2)
INSTALACION ELECTRICA
Tensión Nominal.............................................................................. (v).
Generador : Marca ..................... Tipo de Corriente ...........................................
Arrancador: Potencia .............. (HP) Tipo de Accionamiento ...........................
TIPOS Y VOLUMENES DE LUBRICANTES
Cuadro N° 3
Agregado Propiedad Temperatura (°C)
Tipo Capacidad Gl
Caja de Cambios
Puente Posterior
Dirección
Motor
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5 . ORGANOS DE MANDO Y APARATOS DE CONTROL Los órganos de Mando son aquellos a través de cuya maniobra podemos:
- Encender el motor
- Iniciar la marcha
- Dar el régimen de trabajo
- Variar la dirección de desplazamiento
- Detener el vehículo, en forma provisional o total, entre otras funciones.
Los Aparatos de Control nos indican la funcionalidad de los diversos sistemas e
ilustran las variaciones de sus parámetros:
- Velocidad del vehículo
- Kilometraje
- Presión de los neumáticos
Motor:
- Presión de lubricación
- Temperatura del refrigerante
- Frecuencia de rotación
- Carga eléctrica
Nivel de combustible, etc.
Dada la coincidencia relativa entre los diversos tipos de Automóviles equipados con
Motor DIESEL y la diversidad de modelos y firmas, convengo adecuado
enumerar algunos órganos de Mando y aparatos de Control:
Órganos de Mando
1. Timón
2. Palanca de Cambios
3. Pedales:
Acelerador
Freno
Embrague
4. Mando Manual:
Freno de Estacionamiento
Freno del Remolque
Ralentizador
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5. Mando:
De parada del Motor
Para la supermarcha
De la calefacción y ventilación
6. Acelerador de Mano
7. Válvulas:
De toma de aire, freno de estacionamiento
De bloqueo, freno de estacionamiento
8. Conmutador para el limpia y lava parabrisas
9. Palanca para Intermitentes:
Luces de carretera y cruce
Luz de ráfaga
10. Interruptores
Luces de advertencia
Toma de fuerza
Blocaje de diferencial
Aparatos de Control
1. Tacógrafo
Velocímetro
Contómetro
Reloj y
Registrador
2. Tacómetro
3. Manómetro de aire, de aceite
4. Termómetro
5. Indicador de combustible
6. Luces de advertencia
Frenos de estacionamiento
Sistema de frenos
Sistema de refrigeración
Presión de aceite
Carga
7. Testigos : Luces de carretera, Supermarcha conectada, etc.
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Con respecto a este tema. Debo anotar las observaciones que atañen a la Flota
Automotriz de nuestro medio:
1° La mayoría de los Automóviles (de preferencia livianos) no cuentan con los
Aparatos de control indispensables.
Esta notable deficiencia, en muchos casos, es "arreglada" con una buena
campaña publicitaria montada por los FABRICANTES o REPRESENTANTES
COMERCIALES.
En consecuencia, la competencia por el mercado no se basa en la calidad o
cualidad del Automóvil, sino en la publicidad, la cual, se hace "más efectiva" si es
mayor el desconocimiento o falta de preparaci6n por parte de los propietarios y/o
conductores.
Frente a este problema, el ITINTEC como organismo del estado, debe Establecer
los “requisitos mínimos" con los que debe cumplir un Automóvil para poder ser
importado. Asimismo, debe encargarse del Control.
A. Criterio personal, para los Aparatos sugeriría los siguientes, como mínimo:
1) Velocímetro.
2) Contómetro
3) Tacómetro
4) Manómetro : Aire, Aceite
5) Termómetro
6) Amperímetro
7) Indicador de combustible
8) Luz de Advertencia: Sistema de frenos
Motor: Sistema de refrigeración
Sistema de lubricación.
2° Algunas firmas en sus últimos modelos han incursionado, Sistemas Automatizados
de Control, lo que implica que muchos aparatos no figuren en el Tablero.
28
Las ventajas de esta variante son:
- Menos "exigencia" del nivel de preparación del conductor.
- La posibilidad que ocurra alguna avería se reduce a la totalidad, pues, cuando
algún parámetro sobrepasa su valor normal, el sistema automático se encarga
de parar el Motor, el conductor no podrá arrancar su máquina y
necesariamente tendrá que ordenar reparación.
Las desventajas podrían ser:
- El deterioro de este sistema puede ocasionar:
Averías impredecibles.
Paralización total o parcial de los diversos agregados y/o sistemas y de la
unidad en conjunto, cuando esto no sea necesario.
- La imposibilidad de “prevenir" algún desperfecto.
- La preparación especializada del Personal de Servicio, lo que hace más
costoso el Mantenimiento.
3° Quizás la observación más saltante, es que la mayoría de los conductores vienen
mostrando una indiferencia preocupante respecto a la operatividad de los
Aparatos de su Tablero de Control.
Considerando esta realidad, cabe la sugerencia de instalar un "'ojo mágico" en el
tablero de Control.
Este aparato está conectado a todos los sistemas y sus aparatos. Por ello cuando
surge cualquier desperfecto, éste se encenderá a la vez que lo hará la Luz de
Advertencia correspondiente. En caso extremo, si la Luz de Advertencia no
funciona, la Luz del “ojo mágico" si encenderá.
4° La operatividad de los Aparatos de Control es útil para evaluar el Rendimiento del
vehículo; inclusive para dar cumplimiento correcto al Plan de Mantenimiento. En
este caso, el Contómetro (Odómetro) juega un rol importantísimo.
Aguardo la esperanza, que los propietarios y conductores, con la ayuda de este
acervo, entiendan la enorme importancia de tener en total estado operativo su
Tablero de Control.
29
6. RENDIMIENTO
CONCEPTO
Es la relación entre la energía resultante que puede manifestarse bajo las
formas de trabajo, potencia, par, calor y la energía inicial o de entrada.
También puede establecerse otro concepto:
Rendimiento Relativo.- Como relación entre las energías resultantes
(o efectivas), tomadas estas en 2 instantes:
1. En el momento del inicio de la explotación.
2. Después de transcurrido cierto tiempo arbitrario, de la vida útil.
Para obtener la información de 1 serán suficientes los datos y especificaciones.
Para la 2da. se deberá someter la unidad o agregado a pruebas de laboratorio
y/o campo.
FACTORES
Dada la practicidad del Texto a continuación se enumerarán los principales
factores que influyen sobre el Rendimiento del Automóvil.
A. Factores Internos
1. Estado del Motor, que es principal factor.
2. Rendimiento de todos los agregados que conforman el Sistema de
Transmisión. Su valor es aproximadamente constante.
3. Calidad y estado de Lubricantes y Combustible, cuyos parámetros y
propiedades están normados. Además, respecto al Combustible
debemos recordar los indicadores:
Número de Cetano : Es el poder "autoinflamación".
Número de Octano : Es el poder “antidetonación".
30
B. Factores Externos
4. Condiciones Ambientales:
Temperatura.
Las temperaturas extremas tienen influencia negativa sobre el
rendimiento. Considerando nuestro medio, estas pueden ser
menor de 0°C o mayor de 40°C
Motor 0 - 10 °C deficiente intercambiabilidad de los detalles e insuficiente
grado termodinámico para la quema o explosión de la mezcla, entre
otros.
Más de 40°C, disminución de la densidad del aire y pérdida de
viscosidad del lubricante, principalmente
Sistema de Transmisión
0 - 10 °C, elevada viscosidad del lubricante, lo que genera resistencia al
movimiento de los engranajes.
Más de 40°C, relativa pérdida de viscosidad y de otras propiedades, lo
que a la larga significará incremento de rugosidad de la superficie de
contacto, debido a la fricción.
Altura
1% de disminución de potencia por cada 100 m de altura sobre el
nivel del mar (ASNM) . En el Dib. 2 se puede apreciar las
pérdidas ocasionadas tanto por la °T, como por la ASNM.
4.3. Condiciones Topográficas
Tipo de camino (consistencia y estado).
Pendiente o ángulo de inclinación.
4.4. Interacción entre los Neumáticos y el Camino
En la que la elección del tipo de neumáticos (radial o axial) y la
presión de estos mas su estado son factores influyentes.
4.5. Presencia de lluvias o vientos.
31
C. Factor Humano
5. Peso del conductor. De mayor importancia para los automóviles livianos.
6. Nivel de preparación y habilidad. Para que el nivel sea técnicamente aceptable,
deberá éste conocer y cumplir las Normas de Operación.
D. Factor Propio
7. Peso del vehículo.- Que enmarca la tendencia a emplear en su fabricación
materiales de menos peso, pero al mismo tiempo más resistentes.
8. Perfecci6n de su aerodinamismo.
9. Perfecci6n de la combusti6n del motor.
10. Perfección del diseño y acabado de las superficies de los detalles de la
transmisión.
Temperatura (OC)
Dib. 2 : Característica de la influencia de altura sobre el nivel del mar y la temperatura del medio ambiente sobre la N del motor.
32
INSTRUCCION:
Para establecer la influencia que ejercen la altitud y la temperatura sobre el
comportamiento del motor, proyectar desde el eje de abcisas hacia la línea de
corrección correspondiente y luego hacia el eje de ordenadas, determinando así el %
de pérdida de potencia del motor.
Respecto a la corrección de altitud:
La línea superior corresponde a motores de aspiración natural.
La línea de rayas intermitentes corresponde aproximadamente a motores sobre
alimentados (turboalimentados).
De aquí la gran ventaja de los motores turboalimentados sobre los aspirados, en lo
que refiere a operación en alturas.
En realidad, los Motores turboalimentados fueron diseñados para incrementar la
potencia, pero se dio el caso que en nuestras alturas la turboalimentación sirvió para
compensar en gran parte la falta de oxigeno.
Otro mecanismo interesante es el enfriamiento intermedio del aire de admisión
(intercooler), destinado a resolver problemas de temperatura del medio ambiente.
OPTIMIZACIÓN DEL RENDIMIENTO DEL VEHÍCULO CAPACIDAD DE CARGA (Gcu)
La evaluación de la tara se efectúa a través del coeficiente de capacidad de carga
ƞG el cual depende del tipo y las particularidades del vehículo Por definición:
Gcu
ƞ G = ------- --------------------------------------------------------------------------- (2) Go
Go - Peso propio
ƞ Gautos = 0.25-0.4
ƞ Gcamiones = 0.9-1.1
33
OPTIMIZACION
La optimización de la capacidad de carga parte de la buena elección del material con
que están hechos los diversos agregados y estructuras.
Si bien las fundiciones maleables y los aceros responden a las exigencias de trabajo
del vehículo, el problema es el peso.
Existen muchos elementos ligeros como Al, Si, Mg, Zn, Mn, Tu, Ti, y Mo, los cuales
agregados al acero nos permitirían mejorar ƞG como es el caso de los materiales
estratégicos usados en la industria aeronáutica.
El problema es el costo del material, lo cual obviamente implica el incremento del
precio del vehículo, pero a largo plazo el beneficiado seria el usuario dado que esto
redundaría en los siguientes beneficios:
a. Menos costos operativos.
Si calculamos el costo del transporte de cada tonelada de carga útil:
1 Pre c. Gl ƞec CTr = + k ------------------------------------------------------- (3)
Gcu
K - Factor que involucra variables que influyen sobre los costos operativos,
excepto el consumo de combustible y la tara .
b. Mayor tiempo de vida útil:
El peso total del vehículo en el caso más generalizado es:
Gtot = Gcu + Go + Grem --------------------------------------------------------- (4)
Grem = Peso del remolque
Cuanto menor es Go, tanto mayor serán Gcu y Grem, y por consiguiente se
aprovechará mejor la potencia al Motor.
34
La potencia del motor se calcula mediante la siguiente formula (Fundamentos en la
Teoría y Cálculo de Automóviles y Tractores, Chudakov D.A.):
Ne = [ ΨGtot + Pw] V ------------------------------------------------------------------------- (5) 270 ƞtr
Ψ - coeficiente de resistencia del camino
Pw - fuerza de resistencia del aire, Kg-f.
V - velocidad, Km/Hr.
ƞtr - rendimiento de la transmisión.
VELOCIDAD (V)
Como todos sabemos, la velocidad es medida por el velocímetro. Es importante que
el velocímetro este operativo porque, entre otras cosas, podemos constatar si
estamos viajando a la "velocidad de crucero", que por supuesto no es la máxima, sino
más bien, es la recomendable desde el punto de vista ergo econ6mico; es decir,
donde el consumo especifico de combustible es mínimo.
OPTIMIZACIÓN
Recurriendo nuevamente a la formula 5 tendremos:
V = 270Neƞtr_ ΨGtot + Pw
En términos más teóricos:
V = f (Ne, ƞtr, Ψ, Gtot, Pw)
Para optimizar la velocidad, bajo la misma potencia de motor, se deberá:
- Perfeccionar el diseño y fabricación de los elementos de la transmisión.
- Reducir el peso propio.
- Reducir la fuerza de resistencia del aire, dando mejor aerodinamismo al
vehículo.
35
AERODINAMISMO
Se puede conceptuar al aerodinamismo como la virtud de las superficies del vehículo
de penetrar fácilmente el aire.
E! aerodinamismo se evalúa a través de la fuerza de resistencia del aire Pw.
Según Chudakov D.A. Pw depende estructuralmente de tres factores:
a. Resistencia frontal que ejerce el aire comprimido por el vehículo en marcha.
b. Resistencia creada por los remolinos de aire alrededor del automóvil en
marcha.
C. Rozamiento del aire por las superficiales del carro.
La filosofía de diseño de las superficies es evitar formación de remolinos los cuales
se originan por gradientes de presión.
Se estima que la forma ideal de la superficie aerodinámica es la gota de agua. El
primer diseño comercial aerodinámico pienso que fue el Volkswagen "escarabajo", y
a partir de él se desarrollaron los actuales modelos.
Por lo contrario, las, superficies planas verticales sin bordes pronunciados, como las
de los camiones F10 y F12 tienen marcados problemas de aerodinamismo, dado que
al aire al impactar sobre la nariz incrementa Pw por las razones siguientes:
• El aire “impacta frontalmente" con la superficie
• El “aire rebotado" incrementa la superficie frontal de manera virtual.
Pw = KwFV2 , kg.f ………………………………………………… (6) 13
F - superficie frontal, m2
V - velocidad km/h
kw - coeficiente aerodinámico, kgf.seg2/m4
Kwautos : 0.015 - 0.020
Kwcamionetas : 0.020 - 0.025
Kwcombis : 0,025 -- 0.030
Kwomnibuses : 0.030 - 0.035
Kwcamiones : 0.030 - 0.050
Existe un tremendo error al señalar a las “combis" como "camionetas de tipo rural",
por que sencillamente la camioneta es un camión pequeño; así también la furgoneta
es un furgón pequeño. En realidad el término correcto es microbús.
36
Fig 3a. Perfiles
Fig 3b. Perfiles recomendables para buses
37
OPTIMIZACIÓN
a. Forma
Al señalar que la gota de agua era la forma ideal, se debe tener en cuenta que los
ovalamientos no solo se deben dar en el plano vertical, sino también en el plano
horizontal. La idea es evitar cambios bruscos de sección.
Dib. 4.- La gota de Agua
A diferencia de los Fórmula 1, los autos comerciales tienen que considerar espacios
tanto para los pasajeros como para el equipaje.
La mayoría de las recomendaciones ya se han ejecutado, quedando algunas en
proceso de investigación.
b. Superficies:
Los modernos diseños tienen cambios radicales, al extremo de no permitir
inclusive los pequeños cambios de sección, que anteriormente se daban en las
ventanas.
La filosofía actual del diseño y fabricación de las superficies es "cero gradiente y
cero rugosidad".
Si bien los cambios de sección en la forma del vehículo generan "macro
turbulencia", los pequeños detalles y la rugosidad generan “microturbulencia",
entonces nace la filosofía "turbulencia cero".
38
Detalles:
Hemos considerado la optimización tanto de la forma como del acabado de las
superficies pero el incesante incremento de velocidad de los nuevos- diseños de
vehículos, no solo de autos, sino hasta camiones, obliga a los ingenieros a buscar
mas alternativas que permitan mejorar kw:
a. Tapas de aro. - Que en lo posible no deben tener altos relieves.
b. Parachoques aerodinámicos.- Donde la forma ovalada corta mejor el viento, y la
fuerza Fe (Fig. 5.a) prácticamente "eleva" al vehículo.
c. Deflectores superiores
d. Deflectores laterales verticales
e. Deflectores laterales horizontales, con respiraderos
f. Espejos retrovisores aerodinámicos
g. Aliviadores de cambio brusco de presión.
En el mercado de omnibuses y camiones resultan interesantes el modelo IRIZAR y el
Perfil de los últimos camiones Ford, Scania y Kenworth.
Fig. 5a. Fuerza elevadora del vehículo
R-Resultante Fw- Fuerza que tiene la direcci6n de Pw
Fe - Fuerza "elevadora".
39
Pw
Pw
VOLVO
SCANIA
Vista Frontal Vista Superior
Fig. 5b. Incremento virtual de la superficie de los modelos planos de los camiones
VOLVO F10 y F12
Fig. 5c Disminución de la "superficie virtual" do los camiones
planos de SCANIA.
Fig. 5. Alternativas optimizadoras del aerodinamismo de la nariz.
40
Los modelos de camiones F10 y F12 de Volvo tienen problemas de aerodinamismo
dado que la superficie frontal carece de bordes pronunciados. Representa una
alternativa interesante el diseño de los últimos modelos de Scania, principalmente en
sus modelos 124G y R400, de nariz plana, el cual se distingue por sus pronunciados
bordes laterales y superior. Algo parecido hace Volvo con su modelo FH 12.
RENDIMIENTO ECONÓMICO
Mayormente el rendimiento de los vehículos está relacionado al consumo de
combustible recorriendo un determinado tramo.
Para optimizar el Rendimiento Económico se debe:
DISEÑAR : - Motores con mejor turbulencia, con mejor admisión
de aire y una inyección capaz de combustionar mejor el
combustible con el comburente.
- Transmisiones cada vez más eficientes.
- Superficies aerodinámicas.
- Estructuras livianas.
OPERAR : - Operar a velocidades adecuadas.
- Evitando zonas de alto congestionamiento.
- Utilizando al máximo la inercia, durante el frenado.
- Cuando la temperatura del medio ambiente no sea
demasiado alta .
MANTENER : - En perfecto estado el vehículo, teniendo importante
incidencia el afinamiento del motor y el estado del
purificador y otros filtros.
- La presión de los neumáticos a nivel optimo.
USAR : - Combustibles y lubricantes de calidad. Así mismo
buscar otros tipos de combustible más ecológicos como
el gas, el agua, etc., u otras fuentes de energía como
las energías eléctrica, solar, etc.
41
7. SELECCIÓN DE VEHÍCULOS
En estos últimos años se viene observando un considerable incremento del
mercado de vehículos en nuestro medio.
La cantidad y variedad de unidades, exige del comprador un buen criterio
selectivo, pues, en la medida que este tenga la información y preparación del
caso, podrá adquirir el vehículo que no sólo satisfaga sus exigencias subjetivas,
sino también estará en capacidad de comprar un carro altamente redituable.
En Ingeniería Automotriz se considera un automóvil altamente
redituable a aquel que tiene un comparativo mayor Rendimiento Económico y un
menor Costo de Inversión (precio); teniendo también en consideración otros
índices, factores y parámetros como durabilidad, capacidad de carga, existencia
de repuestos y servicios, entre otros
Debido a la diversidad de vehículos, así coma a la cantidad de parámetros
e índices que los distinguen, es necesario conocer varios métodos y que
así mismo éstos contengan el mayor bagaje de criterios selectivos.
El presente tema está destinado a comparar cualesquiera tipo, de vehículos, con
el objeto de seleccionar aquellos que más convienen al cliente.
Por su orientación y asidero práctico, determina cuantitativamente (cifras,
números) qué automóvil es mejor, considerando los aspectos tanto TECNICO,
como ECONOMICO, porque un vehículo, como cualquier máquina, es una
INVERSION.
Para lograr el objetivo trazado, se dan fórmulas reconocidas y utilizadas en el
Mercado Mundial; también se plantean otras, que deben ser materia de análisis
por los organismos competentes. Este estudio tiene la aprobación del Centro
de Investigación de la FIME-UNPRG.
42
La Comparación, que será la forma metodológica, se puede efectuar en forma
manual, recurriendo a la Informática, para lo cual se puede diseñar un Programa
que simultáneamente puede comparar numerosas marcas y modelos. Para tales
efectos el comprador deberá recabar los Datos y Especificaciones Técnicas que
el vendedor brindará en una proforma firmada y sellada, después de mostrar el
Catálago.
Expuesto cada método, se ha resuelto un ejemplo, a fin que el lector pueda tener
una idea más clara y esté en capacidad de seleccionar por si mismo; caso
contrario, deberá recurrir a los Servicios Profesionales del especialista autorizado.
La adecuada aplicación de este Instructivo orientador hará de nuestro Parque
Automotriz un mercado ALTAMENTE COMPETITIVO y contribuirá a la Economía
Nacional, pues, su concepción y métodos prefieren a los vehículos de Alto
Rendimiento Económico y a la vez de mejor precio.
La comparación se puede dar:
1° Entre vehículos Otto (gasolineros)
2° Entre vehículos Diesel y Otto.
3° Entre vehículos Diesel
Dado que el futuro inmediato del Transporte Automotriz mundial es el uso del gas,
y que la adaptación más fácil es en los Motores Otto, desarrollaremos un ejemplo
de selección entre vehículos Otto.
43
CUADRO COMPARATIVO DE DATOS Y ESPECIFICACIONES
Comparación entre Vehículos Otto
Cuadro N° 4
44
METODOS DE COMPARACION
La comparación, tal como fue señalado antes, puede efectuarse en dos niveles:
A. Comparando motores.
B. Comparando Vehículos.
A. COMPARACION DE MOTORES
Para que un motor sea mejor que otro u otros, debe ser mas:
FUERTE.- Osea, que su Par sea mayor.
POTENTE.- Es decir, que pueda realizar más trabajo por unidad de tiempo.
ECONÓMICO- Que comparativamente su Consumo de Combustible sea
menor.
Veamos dos métodos de evaluación:
a. Calculando el Consumo Específico de Combustible de los Motores,
independientemente del vehículo.
Fórmula: 1000 G
ge = ---------- (gr/CV.h) -------------------------------------------(7) Ne
donde : G = Consumo horario (balanza milimétrica) Kg/h.
Ne = Potencia efectiva, CV.
Para determinar ge se hace la Prueba de Consumo, para lo cual se debe
contar con el equipo necesario y la Característica del Motor.
La frecuencia de rotación (n, RPM) se registra con Tacómetro.
EJEMPLO:
Después de haber realizado la Prueba de Consumo durante una hora, se
obtuvieron los siguientes datos:
MOTOR A: G =12.60 Kg (o 17.26 lit, o 4.56 G1)
MOTOR B : G = 12.47 Kg (o 17.03 lit, o 4.52 G1)
45
Aplicando la fórmula:
1000 x 12.60 MOTOR A : ge = ------------------- = 210 gr/CV.h 60
1000 x 12.47 MOTOR B : ge = -------------------- = 215 gr/CV.h 58
MEJOR : Motor A, por que en cada hora, por cada CV, consume 5 gr menos que
el Motor B.
EI comparativo mayor ge del Motor B puede ser a que éste, aparte de sus funciones
vitales o indispensables, cuando trabaja el Motor complectado al vehículo es fuente
de energía para:
aire acondicionado.
mando hidráulico de la dirección.
turboembrague.
Que también son factores disminuyentes de la Potencia del Motor.
Defectos de diseño o fabricación pueden también contribuir a ello.
b- Unificando los parámetros más representativos con el fin de obtener un resultado
numérico.
Una forma de comparar numéricamente es sumando algebraicamente Ios
parámetros, multiplicando éstos por coeficientes, por ejemplo en un rango de
cero a dos.
Los parámetros que pueden ser considerados como Ios más representativos son:
Par Motor, M (Kgf.m)
Potencia efectiva, Ne (CV)
Consumo especifico de combustible, ge (gr/CV.h)
Masa, m (Kg)
La suma algebraica de estos parámetros dará un resultado adimensional que
será asignado por puntos.
46
Para ello se asignarán coeficientes de tal modo que se podrá suprimir toda y cada
una de las unidades de Ios parámetros correspondientes.
Los valores de Ios coeficientes teniendo en cuenta la magnitud de su importancia
serían:
* Coeficiente del Par, CM. = 2.0 / K.gf.m
* Coeficiente de Potencia, CNe.= 1.8 / CV
* Coeficiente del Consumo específico de
Combustible Cge = - 0.3 CV. h/gr
* Coeficiente de Masa, Cm = - 0.1 / Kg
Los valores de los coeficientes son resultado de pruebas de cálculo efectuado de
sobre diversos tipos de, Motor existentes en el Mercado Mundial.
FUNDAMENTO:
El Motor debe tener buen Par para poder adaptarse y superar la sobrecarga;
aparte que el máximo valor del Par se efectúa a menos RPM que la
correspondiente a la Potencia Máxima, lo que significará mejor
aprovechamiento del combustible (al régimen del Par máximo).
Un valor elevado de ge significa que el consumo de combustible es excesivo
respecto a la Potencia que el Motor debiera desarrollar.
La masa del Motor es un factor que también deberá tomarse en cuenta, más
aún si se compararía Motores Otto con Motores Diesel.
FORMULA :
M.Cr1 + Ne.CNe, - ge.Cge - m.Cm --------------------------------------(8)
EJEMPLO :
MOTOR A : 9.1x 2.0+60 x l.8 – 210 x 0.3 – 110 x 0.1= 52.2
MOTOR B : 8.8x2.0 + 5Bx1.8 – 215 x 0.3 – 105 x 0.1 = 47.0
MEJOR : Motor A. Su ventaja sobre el Motor B es 5.2 puntos.
47
Este método aparte de determinar cuantitativamente la ventaja de un motor -ya
sea el otro de su mismo principio de funcionamiento o de principio diferente
(Diesel vs. Otto, segundo caso)- nos permitiría establecer hasta que punto el
Diesel puede dentro de la factibilidad técnica completar un vehículo liviano. Este
punto, al comparar un Diesel con Otto llegaría cuando la diferencia de los
resultados sería CERO. Si desde este punto seria factible sustituir al Otto por el
Diesel, se deberá considerar la resistencia del chasis (soportes del Motor), así
como la capacidad del sistema de amortiguación y suspensión.
La limitaciones del Diesel son su masa y volumen.
NOTA:
Si no hubiera información sobre, ge y/o m. no incluir en la fórmula, aunque no
sería la solución más correcta; en todo caso, si se aplicara esta modalidad o
variante, la ventaja del mejor sería bastante relativa.
B. COMPARACION DE VEHICULOS.
1. Cálculo de la Diferencia de los ge, relacionados al trabajo del Motor vinculado
al vehículo.-
Aunque este ge figura en Ios datos que algunas firmas incluyen en su
Catálago, es importante saber cómo éste se calcula y de qué parámetros
depende.
Este tratamiento nos permite efectuar un análisis fundamentado de Ios
fenómenos que influyen sobre Q.
FORMULA :
ge = 10 Q V ɣ (gr/CV.h) Ne
EJEMPLO :
VEHICULO A : ge = 213
VEHICULO B : ge = 220
MEJOR: Vehículo A, con un ventaja de 7 gr/CV.h.
Comúnmente, el estudio y la determinación de ge se realiza bajo las
condiciones de desplazamiento uniforme, con la marcha directa, teniendo
disposición horizontal el camino, entre otras. Bajo las citadas condiciones se
calcula Ne (aunque, esta es información que el fabricante debe dar):
48
………………… (9)
PΨ+W : Factor que representa a los elementos, resistivos, tales como el tipo de
camino y fuerza del aire que se opone desplazamiento del vehículo, Kgf.
ηtr : Rendimiento de la transmisión.
Reemplazando en la fórmula, anterior:
Como se puede observar, éste ge será siempre mayor que el ge del Motor solo. Esto
se debe a la influencia de Q y ηtr vinculados íntimamente a la carga, resistencias y
pérdidas inevitables, como el del sistema de transmisión.
De otro lado, sobre Q y Pφ+W influyen considerablemente:
La habilidad y grado de preparación del conductor.
Las condiciones topográficas como:
- Traficabilidad.
- Estado, configuración y disposición del camino
- Grado de congestionamiento del tránsito.
Presencia de lluvia y viento.
Temperatura y altura del medio ambiente.
Aerodinamismo del vehículo.
49
2. Cálculo de la economía obtenida al utilizar el vehículo elegido adecuadamente.-
Para hacer este cálculo consideraremos que los vehículos han de recorrer en
promedio 100000 Km.
La información de entrada necesaria para realizar cálculo se presenta en el
siguiente cuadro:
CUADRO N° 5
CONCEPTO SÍMBOLO UNIDAD A B
Consumo de combus
tible en 100000 Km. Q10 5 Gl 2242 2242
Precio por galón PrecG1 S/. 10.0 10.0
Precio de catálogo
del vehículo Prec veh $ 18500 20000
Cilindrada cil cc 1130 1078
FORMULACION
Se calcula la economía realizada a los 100000 Km. La economía es la diferencia
de Ios Costos Totales (CT):
CT = Q10 5 x Prec Gl + Precveh ----------------------------------------------------------(10)
Si se comparan más de dos vehículos se confeccionará una lista de prioridad
donde aquellos vehículos que tengan menor CT serán Ios primeros, mientras
aquellos de mayor CT serán los últimos.
EJEMPLO:
Costos Totales:
VEHICULO A : 2242 x 10 + 59200 = 81620
VEHICULO B : 2242 x 10 + 64000 = 86420
MEJOR : Vehículo A, con una economía de S/. 4800 en 100000 Km, o su
equivalente, 2 años.
50
NOTA: Las cantidades de distancia recorrida o su tiempo de uso equivalente
pueden ser menores pero siempre se debe tener en cuenta que cuanto mayor es
la distancia (o tiempo) tanto. Más clara es la diferencia comparativa.
3. Comparación de los Precios de Reventa (PR).-
EI Precio de Reventa depende de la Depreciación tanto por uso (kilómetros
recorridos) como por tiempo (años, desde su fabricación); además de la
cilindrada del Motor.
De una forma referencial y con las limitaciones ello presupone, se puede
determinar el Valor Residual mediante la Tabla de Depreciación.
La comparación de los Precios de Reventa puede tener como referencia cualquier
kilometraje o tiempo. En este caso, consideramos dos años.
FORMULACIÓN:
PR = Precveh x 0.01 VRP
VRP: Valor Residual Porcentual
EJEMPLO
FRA = 59200 x 0.01(70) = S/. 41440
PRB = 64000 x 0.01(70) = S/. 44800
MEJOR : Vehículo B, en S/. 3360
51
TABLA DE DEPRECIACION
VALOR RESIDUAL PORCENTUAL Cuadro N° 6
TVU
Años
CILINDRADA, cm3
500 a 1000 1000 a 2000 2000 a 5000 5000 a 10000 10 000 a más
01 80 75 70 80 85
02 73 70 63 74 80
03 65 63 56 67 75
04 58 57 50 62 70
05 50 50 45 57 65
06 40 43 38 52 60
07 30 35 35 46 55
08 20 25 30 42 52
09 18 20 27 37 48
10 16 18 24 33 45
11 14 16 22 30 42
12 12 14 20 25 38
13 10 12 18 23 35
14 9 11 16 22 33
15 8 10 15 20 32
52
4. Cálculo del Costo del Transporte de cada Tonelada de Carga Útil (CTr).-
Para lograr este objetivo se fija una distancia para que respecto a ella se pueda
calcular los precios relativos de los diversos conceptos o rubros referidos a los
gastos. Como en el caso anterior, la distancia referida será 100000 Km; esta
distancia se elige arbitrariamente.
Los rubros difieren según el tipo de empresa; por ejemplo, para una empresa de
transportes o un transportista individual que no tienen taller mecánico ni garaje
propio, Ios rubros serán :
- Repuestos, accesorios y pertenencias.
- Combustible, lubricantes e insumos.
- Mano de obra por Mantenimiento y Reparación.
- Estacionamiento y guardianía.
- Salarios.
- SOAT.
- Amortización, tributos, etc.
Por cuanto aquí el tema está planteado en términos de comparación respecto al
Consumo de Combustible, excluiremos Ios detalles de Ios demás conceptos.
FORMULA
1/ηec x PrecGl CTr = --------------------- + K ------------------------------------------------------(11) Gcu
ηec = Rendimiento económico, km/Gl . K = Constante general que toma en cuenta los diversos conceptos,
exceptuando al Consumo de combustibles.
K puede ser diferente, similar o igual para todos los vehículos que se
comparan. Para aplicar esta fórmula, si consideramos que los demás gastos
podemos manejar, asignaremos igual valor a K.
53
EJEMPLO:
1 x 10. 0 VEHICULO A : 44.6 + K = 0.448 + K (S/. por Tn) 0.50
1 x 10. 0 VEHICULO B : 44.6 + K = 0.467 + K (S/. por Tn) 0.48
MEJOR : Vehículo A.
La economía realizada por este vehículo (respecto a que si hubiera comprado el
otro carro) es S/. 0.019 por cada tonelada que transporta; lo que significa que la
economía seria S/. 1900 al transcurso de 100,000 Km, o 2 años.
5. Calculando el Consumo de combustible referido a cada Tonelada – Kilómetro. (q)
FORMULA :
qGcu
Q.100
(lit/ Tn – Km)-----------------------------------------------------(12)
EJEMPLO:
VEHICULO A : 8.50 = 0.170
100 X 0.50
VEHICULO B : 8.50 = 0.177
100 X 0.48
MEJOR : Vehículo A, porque gasta 0.007 litros menos que el B por cada
tonelada – kilómetro .
El método 4 es más adaptable al sistema americano mientras que el método 5 se
adecua mejor al sistema europeo y asiático.
54
6 - Calculando el Rendimiento Económico relacionado a la Carga. (ηec – car).-
FORMULA ηec – car = Qvac ---------------------------------------------------------. (13) Qcu
Qcu = Consumo necesario para superar las resistencias relacionadas con la
utilización de capacidad de carga.
Esta relación dará un resultado adimensional.
Es lógico suponer que Qvac será siempre menor que Qcu.
EVALUANDO :
“El vehículo de mejor Rendimiento será aquel cuyo Motor resista y sobrelleve las
cargas energéticas sin que se produzca alteraciones en su funcionamiento;
también, sin que la carga signifique un desproporcional consumo de combustible”
La carga energética varia directamente proporcional a:
- La cantidad de carga a transportarse.
- La velocidad.
- La pendiente del camino, así como su consistencia.
Si no existe información sobre este parámetro, determinar experimentalmente.
Debido a la dificultad para obtener esta información, considerar este método
opcional.
7. Unificando los parámetros más representativos que identifican el comportamiento
Técnico – Económico del vehículo a través de una SIMPLE SUMA.-
Los parámetros más representativos son:
- Capacidad, Gcu (Kg, Tn)
- Velocidad, V (Km / h)
- Rendimiento económico relacionado
al consumo de combustible, ηec (Km/G1)
Aplicando el mismo criterio que para el método b tendremos los siguientes
coeficientes :
- Coeficiente de Capacidad, KGcu = 1 /Kg
- Coeficiente de Velocidad, Kv = 0.5 h/Km
- Coeficiente de Rendimiento
Económico K ηec = 1 Gl/Km
55
El Coeficiente de Velocidad tiene valor 0.5 debido a que por cuestiones
técnicas (como, el desgaste acelerado y el excesivo, consumo de combustible,
propios de velocidades altas) y principalmente por razones de seguridad, la
velocidad que el carro no debe superar al del régimen económico, ni debe
ser causa de accidentes.
También se podrá observar que se ha dado igual importancia a la Capacidad
y al Rendimiento Económico, esto queda a criterio del analista.
FORMULA : Gcu + KGcu + V Kv + ηec + Kηec. -----------------------------(14)
EJEMPLO :
VEHICULO A : 500 x 1 + 133 x 0.5 + 44.6 x 1 = 611.1
VEHICULD B : 480 x 1 + 150 x 0.5 + 44.6 x 1 = 599.6
MEJOR : Vehículo A, en 11.5 puntos.
NOTA:
La velocidad puede no ser incluida, puesto que todos los autos modernos
desarrollan más de 100 Km/h y los vehículos pesados, más de 80 Km/h,
sumando a esta consideración el estado y calidad de nuestras carreteras.
8. Calculando el tiempo de recuperación del capital. (t) .-
Este índice es vitalmente importante debido a que el Vehículo podrá rendir
utilidades netas sólo a partir del momento en que haya recuperado su inversión.
De ahí que: "Cuanto más rápido el vehículo recupera su inversión, tanto mejor es”:
FORMULA :
t = Precveh --------------------------------------------------------------(15) Ud
La Utilidad Diaria (Ud) es la diferencia entre lo que se recaba y lo que se gasta,
brindando un servicio cada día:
Ud = Ingreso – Gastos
Por ejemplo, si un sedán tiene capacidad para 5 pasajeros y realiza diez viajes
por día (cada viaje tiene dos recurridos, uno de ida y otro de vuelta), estando el
pasaje a S/.0.50 y llegando a S/.20.00 sus gastos operativos y otros, la Utilidad
Diaria será:
Ud = 50 - 20 = S/. 30.00
56
COMPRA AL CONTADO:
EJEMPLO: Consideraremos que ambas carros tienen capacidad para
cinco pasajeros y que las Utilidades Diarias llegan a S/. 30.00,
cada auto.
VEHICULO A : 59200 = 1979 días 30
VEHICULO B : 64000 = 2133 días 30
MEJOR : Vehículo A, pues, cuando el vehículo B haya recuperado su inversión, el
auto A ya habrá generado S/. 4620 en UTILIDAD NETA, en Ios 154 días que
llevaría de ventaja.
Para resolver este caso se consideró que Ios carros parten con 5 cinco pasajeros
y llegan al paradero final con el mismo número; Io cierto es que a veces parten
con menos pasajeros, pero en la ruta suben más y bajan otros, y así
reiteradamente. La consideración hecha en el ejemplo puede ser el promedio
del ingreso.
COMPRA A PLAZOS:
FORMULA:
t = Prec veh N . Ud
N - Número de letras.
EJEMPLO : Si ambas unidades tuvieran que pagarse en 36 partes o letras y se
diera un recargo del 10 % por pago a plazos (aunque esto es algo más
complejo); considerando una Utilidad Diaria de S/. 30.00
VEHICULO A : 59752 = 55 días 36 X 30
VEHICULO B: 64640 = 59 días 36 x 30
MEJOR: Vehículo A, porque este estará en la posibilidad de pagar su letra
cada 55 días, mientras que B cada 59 días.
57
En cuanto al monto de las letras, la primera constituye entre el 30 y 70 % del
Precio el carro, siendo lo más conveniente para el cliente que este monto sea el
menor posible.
En el problema resuelto las letras tienen, mismo valor.
COMPARACION ENTRE VEHÍCULOS USADOS Y NUEVOS
Los carros usados generalmente se compran al contado. Las Utilidades Diarias que
estos dan son menores debido a que:
- Consumen más combustible y lubricante.
- Tienen depreciación por tiempo y desgaste.
- Exigen reparaciones en el momento menos previsto.
- Tienen elevado costo de mantenimiento.
Teniendo presente estas consideración procederemos a calcular las Utilidades
Diarias.
VEHICULO A, nuevo : Ud = 50 - 20 = S/. 30.00
VEHICULO A, usado : Ud = 50 - 30 = S/. 20.00
De acuerdo a la Tabla de Depreciación, si el segundo tuviera 2 años de uso el
Valor Residual sería 70 %, entonces el Precio Reventa sería S/.41,440.00
t = 41440/20 = 2072 días
Con Io que se demuestra que un carro usado destinado como medio de ingreso
puede no ser buena inversión.
58
ALGUNAS RECOMENDACIONES PARA LA EVALUACIÓN
Al alimentar los Datos y Especificaciones de los vehículos al Sistema, esta Ios
procesará y dará los resultados parciales correspondientes a cada método.
La computadora puede estar también en la capacidad de dar el RESULTADO FINAL,
pero, eso debe ser minuciosamente analizado y descrito. Por ello, después de la
CONCLUSION se debe CATEGORIZAR la ventaja con la siguiente escala:
1. Abrumadora Cuando todos los métodos unívocamente indican que uno de Ios
vehículos es mejor.
2. Clara Cuando seis métodos indican aquel carro es mejor.
3. Considerable Cuando cinco métodos dan resultado favorable a uno de Ios
automóviles.
4. Ligera Cuando cuatro métodos favorecen a uno y desde luego tres
métodos favorecen al otro u otros.
5. Relativa. Cuando gana una de Ios coches pero no habiéndose utilizado
todos Ios métodos par falta de información.
NOTA :
Cuando se aplique cualquier método, si una de Ios vehículos tiene la información
requerida, y el (Ios) otro (s) carro no, declarar como mejor al primero. Si. ninguna de
las unidades que se comparan no tiene información para aplicar tal o cual método, no
considerar ese método; exigir esa información al fabricante seria lo más
recomendable.
59
SÍNTESIS DE LA COMPARACIÓN ENTRE VEHÍCULOS GASOLINEROS
Cuadro N° 07
N° METODO UNIDAD MEJOR
MOTORES
gr
CV. hr
MOTOR A 1 Método basado en la comparación de los Consumos
Específicos de Combustible
2 Método que unifica los parámetros más
representativos.
puntos
MOTOR A
VEHÍCULOS
Gr CV.hr
VEHÍCULO A 1 Método basado en la comparación de los Consumos
Específicos de Combustible
2 Método basado en el cálculo de los
Costos Totales
S/.
VEHÍCULO A
3 Método que compara los Precios de Reventa S/. VEHÍCULO A
4 Método basado en la comparación de los Costos del
Transporte de cada tonelada de carga útil
__S/ .
Tn – Km
VEHÍCULO A
5 Método basado en la comparación del Consumo de
Combustible referido a cada tonelada - Kilómetro
Litros
Tn – Km
VEHÍCULO A
6 Método basado en la comparación de los
Rendimientos Económicos relacionados a la carga
energética
S/U
7 Método que unifica los parámetros más importantes
que identifican el comportamiento técnico –
económico.
Puntos
VEHÍCULO A
8 Método que compara
el Tiempo de Recuperación
del Capital
8.1. Al contado
Días
VEHÍCULO A 8.2. A plazos
CONCLUSIÓN: MEJOR : VEHÍCULO A
VENTAJA : CLARA
60
UNIDAD B. GENERACION MOTRIZ Y TRANSMISION
1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO, ESTRUCTURA, CLASIFICACIÓN
ARRANQUE
. El sistema de arranque está conformado por el motor eléctrico (arrancador) que
posee en el extremo de su eje un engranaje (piñón Bendix) que se dispara hacia la
corona (cremallera) del volante, el cual hace girar a efectos de producir el arranque
del motor.
La frecuencia de rotación del arrancador es en promedio 200 RPM.
Existen dos tipos de accionamiento del arrancador.
Mediante un tornillo sin fin que sirve de eje al piñón Bendix, el mismo que
permite que entre el Bendix a la corona del volante, como su retorno,
cuando el Motor principal ya arrancó.
Dib. 06.- Sistema de Arranque.
1. Batería, 2. Interruptor de arranque 3. Arrancador. 4. Bendix. 5. Volante.
Mediante un Relé que activa simultáneamente el arrancador y el collarín
que está unido al Béndix. De este modo se resolvió el problema de tener un
sistema de accionamiento para el arrancador y otro para el accionamiento
del Béndix.
61
4
3
2
1
DIBUJO Nº 07.- Arranque con relé
1. Relé de arranque 2. Interruptor del Relé
3. Horquilla 4. Collar
LUBRICACIÓN
El sistema de lubricación tiene las siguientes funciones:
1. Evitar la fricción metal con metal.
2. Ayudar al enfriamiento del motor.
Para cumplir sus funciones la estructura comprende una bomba que succiona
el aceite depositado en el carter a través de un colador. Luego la bomba
impulsa el lubricante a 2-6 kg/cm2 pasando por el filtro, hacia:
- Los cigüeñales – bielas – bulones – pistones.
- El árbol de levas.
- Los balancines – tirantes (empujadores) – bocinas de válvulas.
62
Dib. 08.- El Sistema de Lubricación
1. Colador 2. Bomba 3. Árbol de levas
4. Tirante 5. Balancín 6. Tapa de balancines
7. Guía de válvula 8. Pistón 9. Bulón.
10. Anillos de lubricación 11 Biela. 12 Cigüeñal.
4
63
LUBRICANTES
La función principal de los lubricantes es evitar la fricción metal con metal de
los diversos pares cinemáticos. Otras funciones del lubricante moderno son: evitar la
oxidación de la cámara de combustión, limpiar las impurezas como el hollín,
disminuir la fluidez crítica, evitar la formación de espuma, y otras que son
proporcionadas por los aditivos.
Tipos de lubricantes.
Los lubricantes para motor son clasificados por la Society Automotive Engineers
(SAE) y se clasifican en dos grupos:
Monogrados: SAE 10
SAE 20
SAE 30
SAE 40
SAE 50
SAE 60
SAE 70
Multigrados: SAE 5w/20
SAE 10w/30
SAE 15w/40
SAE 20w/50
Los multigrados tienen la propiedad de “variar” su viscosidad de acuerdo a la
temperatura en forma proporcionalmente directa.
La calidad de los multigrados se puede comprobar experimentalmente midiendo la
viscosidad a diferentes temperaturas.
Los multigrados varían su viscosidad porque poseen polímeros que son moléculas
capaces de variar su tamaño cuando varía la temperatura.
64
INDICES DE CALIDAD DE LOS LUBRICANTES
Viscosidad.-
Es la resistencia interna al movimiento condicionado por el rozamiento de los
diversos pares cinemáticos.
De la viscosidad dependen:
- La facilidad de arranque.
- Las pérdidas por fricción.
- El grado de compresión de la cámara.
- El consumo de combustible.
- El consumo de lubricante.
- La temperatura del motor.
Existen dos unidades de medición de la viscosidad:
a.- Viscosidad Cinemática v.-
Se mide en stocks (St) (1 St = 1 cm2/seg) o centistokcs (cSt).
b.- Viscosidad Dinámica η .-
Se mide en poises (Po) (1 Po = 1gr/cm. seg) o centipoises (cPo).
Entre las viscosidades cinemática y dinámica existe la dependencia:
v = η/ρ
ρ - densidad, gr/cm3
Coquizabilidad.-
La coquizabilidad caracteriza el grado de oxidación del aceite y la cantidad de
productos de combustión incompleta del combustible, donde el principal elemento,
respecto a este índice es el hollín.
El análisis de aceite, incluyendo el pesaje constituyen el método de evaluación.
Contenido de cenizas.-
Es el contenido de partículas nocivas provenientes del desgaste de las piezas, el
polvo y otras sustancias contaminantes.
Se mide en milésimas partes por ciento.
La composición de la ceniza puede determinarse mediante el análisis químico o
espectral.
65
Alcalinidad.-
Se podría definir como la capacidad del lubricante de neutralizar los productos
resultantes de la oxidación del aceite y de los óxidos de azufre que se forman al
quemar los combustibles sulfurosos.
Los aditivos de sulfato, salicilato de alquilo y otros elevan la alcalinidad y se
determina según el método de titulación potenciométrica, y oscila entre 3.5mg de
KOH y 6.0 mg de KOH en 1gr de aceite.
Temperatura de inflamación.-
Básicamente está propiedad permite detectar la presencia de fracciones volátiles
en el aceite. Cuanto menos fracciones volátiles tiene el lubricante tanto mayor será
su temperatura de inflamación, es decir, el lubricante podrá superar fácil o
normalmente las altas temperaturas de trabajo.
Las exigencias técnicas establecen que la temperatura de inflamación de los
lubricantes para verano no debe ser mayor que 205 ºC, y para invierno, no mayor
que 200 ºC.
Estabilidad Termooxidante.-
La oxidación bajo la acción de altas temperaturas y el oxígeno del aire provocan la
fusión de hidroperóxidos y peróxidos los cuales forman en combinación con los
hidrocarburos del aceite – compuestos complejos macro moleculares, tales como
resina, asfaltenos, carbonos, carboides, etc.
Los aceites que no poseen buena estabilidad termooxidante son más propensos a
formar sedimentos pegajosos sobre los pistones, cilindros y anillos.
Al hacer un desmontaje se puede observar la presencia de los sedimentos, y a
través de ello evaluar la estabilidad termooxidante del aceite.
Las propiedades detergentes, dispersantes, anticorrosivas, antiespumantes
mayormente están en función de la presencia de aditivos.
La estabilidad mecánica, sobre todo a altas temperaturas depende de los aditivos
polímeros.
66
ADITIVOS
Son substancias químicas que adicionadas a los aceites les confieren ciertas
propiedades nuevas o le refuerzan propiedades ya existentes.
Es importante señalar que cada productor de lubricantes tiene sus propias
formulaciones y emplea sus propios aditivos.
Dispersante – Detergentes
Son sustancias químicas adicionadas a los aceites con la finalidad de mantener en
suspensión y finamente disperso el carbón formado por la combustión de la
gasolina o el petróleo diesel.
Es debido a este hecho que el aceite se oscurece después de algún tiempo de uso.
Otras substancias tales como los productos de la oxidación y otros contaminantes
son igualmente mantenidos en suspensión en el aceite, asegurando así la limpieza
interna del motor.
Anti – Oxidantes
Todos los aceites lubricantes minerales son derivados del petróleo y constituidos
por moléculas de hidrocarburos, cuyos elementos principales son el carbono e
hidrógeno.
Estas moléculas en presencia de aire y por efecto de altas temperaturas tienden a
reaccionar con el oxígeno, oxidándose y dando origen a productos nocivos como
barros, gomas y barnices (lacas), que además de perjudicar la lubricación aumenta
la acidez del aceite y pueden provocar corrosión a las partes metálicas.
Así, el aceite lubricante al efectuar su trabajo en el motor de combustión interna
queda sometido a condiciones que favorecen su oxidación, pues como se sabe, su
agitación a altas temperaturas en presencia de oxígeno y metales contribuyen a
provocar su deterioro.
Para retardar este proceso se adicionan a los lubricantes los aditivos anti-
oxidantes.
Al comenzar la oxidación de las moléculas del aceite, estas adquieren la propiedad
de acelerar la oxidación de sus propias moléculas vecinas, provocando así una
reacción en cadena. Los anti-oxidantes inhiben la acción de las moléculas ya
oxidadas, aumentando así el período de vida útil del aceite, pues evitan la
formación de productos indeseables para la lubricación.
67
Anti – herrumbe
Son agentes químicos que evitan la acción de la humedad sobre los metales
ferrosos. Son usados para motores de combustión interna, aceites para turbinas y
sistemas hidráulicos.
Anti – espumantes
Los aceites lubricantes tienden a formar espuma cuando son agitados en presencia
de aire. Las burbujas entrampadas en el aceite tienden a reducir la capacidad
soportante de carga de la película lubricante, por este motivo, se agregan a los
aceites los aditivos anti-espumantes.
Para extrema presión
Cuando las superficies lubricadas son sometidas a elevadas cargas, la película de
aceite se rompe, con lo cual se produce un contacto de metal con metal y por lo
tanto, un desgaste con generación de calor.
Tal efecto se evita dosificando los aceites con aditivos de extrema presión, los
cuales son substancias que reaccionan con los metales, dando origen a
compuestos que funcionan como lubricantes sólidos.
Para la lubricación de engranajes, y especialmente para reductores centrales
(piñón de ataque, corona y diferencial) es esencial que los lubricantes contengan
aditivos de extrema presión.
Anti – desgaste
Los aditivos anti-desgaste son usados cuando las condiciones de lubricación son
tales que existe un acentuado desgaste abrasivo. Estos aditivos son usados
comúnmente en aceites para motor de combustión interna y sistemas hidráulicos.
Anti – corrosivos
Los agentes corrosivos presentes en el aceite provienen en general de su propia
oxidación, pero en el caso de los motores, principalmente de los ácidos formados
en la combustión. Los aditivos anticorrosivos neutralizan tales ácidos tomándolos
inocuos y protegiendo así, de este efecto, la superficies metálicas, especialmente
las aleaciones especiales de los metales de bancada y biela.
68
Mejoradores del índice de viscosidad
Como ya vimos, los aceites de alto índice de viscosidad, presentan una menor
variación de viscosidad con la temperatura, característica muy importante para
aceites de motor ya que estos durante su funcionamiento están sometidos a
condiciones diversas de temperatura.
Los aditivos mejoradores del índice de viscosidad son substancias que agregadas
a los aceites hacen que su viscosidad varíe menos con las distintas temperaturas,
aumentando consecuentemente su índice de viscosidad. En otras palabras, tales
aditivos permiten que un aceite pueda ser utilizado en diferentes condiciones de
climas o distintas temperaturas de funcionamiento del motor.
Depresores del punto de escurrimiento o fluidez
Son agentes químicos que disminuyen el punto de fluidez de los lubricantes
mediante la modificación de la estructura de los cristales de cera parafínica que se
van formando en el aceite cuando este se encuentra sometido a condiciones de
muy baja temperatura.
69
CARACTERÍSTICAS DE LOS LUBRICANTES POR LAS NORMAS
INTERNACIONALES Cuadro Nº 08
INDICE Unidad Cantidad
recomendable
Estabilidad termooxidante a 250ºC, mínimo 80
Indice de viscosidad Seg 90
Propiedades detergentes según PZV, no más de Grados 1.0
Corrosividad, no más de gr/M2 10
Contenido de cenizas % Máximo 2.5
Estabilidad contra la oxidación, no menos de 30
Alcalinidad, no menos de Mg de
KOH en
1 gr de
aceite
No menos de
3.5 – 6.0
ºT de congelación, mínimo ºC -15
Impurezas mecánicas % 0.015
Contenido de agua % -
ºT de inflamación ºC 200 – 205
Contenido de elementos activos, no menos de:
Calcio
Bario
Zinc
Fósforo
%
0.08
0.18
0.05
0.05
ADEMÁS:
No debe tener coquizabilidad.
Debe ser buen dispersante.
Debe tener buenas adaptabilidad a las condiciones de fricción y desgaste.
Debe tener buena adaptabilidad a la temperatura.
Debe tener óptima estabilidad mecánica
70
SELECCIÓN DEL ACEITE PARA MOTOR
La selección se hace en función a la estación o Temperatura, en función a la
intensidad de trabajo de la máquina y en función al estado de esta.
Según NATI (Academia de Ciencias en pla Investigación de los Combustibles de
Rusia) la intensidad de trabajo se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
ac
enfcomb
GniFKKNeQ
I***
*** …………………………………(16)
Donde:
I - índice convencional de intensidad
Qcomb - consumo horario de combustible, kg/h
F - superficie especular activa total del cilindro, del
cabezal del pistón y de la culata, M2
i - número de cilindros
n - frecuencia de rotación, RPM
Ne - potencia efectiva del motor, CV
Gac - capacidad del carter del aceite, Kg
K - coeficiente de sobrealimentación
Kenf - coeficiente de enfriamiento del motor
A efectos de dar mayor sentido práctico a continuación se dará un Cuadro que
orientará la elección del lubricante con la equivalencia del API:
ELECCIÓN DEL LUBRICANTE Cuadro Nº 09 Grado SAE recomendable
Nº GRADO DE
INTENSIFICACIÓN
TIPO DE
VEHÍCULO
Verano Invierno Clima
variable
1 Bajo Autos 30 20 10w /30
2
Mediano
Camionetas y
microbuses y
minibuses
30, 40 20, 30 15w/40
3 Alto Omnibuses y
camiones
40, 50,
60 , 70
30 a 40 15w/40
20w/50
71
COEFICIENTES DE SOBREALIMENTACIÓN Y ENFRIAMIENTO DEL MOTOR CUADRO N° 10
Coeficiente Kα kenf
Sin sobrealimentación
Con presión de sobrealimentación, kgf/cm2
1.4 – 1.5
1.8 – 1.8
con enfriamiento por agua
con enfriamiento por aire
1.0
1.2
1.4
-
-
-
-
1
1.3
ENFRIAMIENTO
La temperatura ideal del Sistema de Enfriamiento es 85 – 90ºC , con alguna
excepción en motores de autos de carrera que puede llegar hasta 100ºC.
Para que la temperatura de la combustión (aprox. 2,000ºC) sea reducida a la
temperatura de trabajo se necesita de un sistema capaz de reducir y hasta regular la
temperatura del motor.
El sistema de enfriamiento está conformado por una bomba que succiona agua,
desde el radiador y pasa hacia las cavidades del monoblock y la culata. Luego llega
al termostato, el cual en función a la temperatura del motor regula el paso del agua
del siguiente modo:
Si el Motor está frío, el termostato hace circular el agua hacia la bomba, quedando
cerrado el pase al radiador.
Cuando el motor ya calentó, el termostato cierra el pase de agua a la bomba y abre el
pase al radiador.
El funcionamiento del termostato es de carácter paulatino.
Existe dos tipos de termostato:
Cilíndrico.
Bimetálico.
Para enfriar el agua están el radiador y el ventilador que envía aire hacia el radiador
que posee tubos y paneles.
72
1
2
3
456
Dib. 09.- Sistema de Refrigeración
1. Radiador . 2. Ventilador. 3. Bomba.
4. Termostato. 5. Cavidad refrigerante del monoblock.
6. Cavidad refrigerante de la culata. 7. Vaso de expansión.
VP. Válvula de pase. VS. Válvula de seguridad.
Uso del Agua Tratada
El radiador, la bomba y los conductos refrigerantes se llenan de “zarro” cuando se
usa “agua del caño”. El zarro provoca “recalentamiento del motor” y puede trabar el
termostato.
Actualmente todas las firmas proveen de agua tratada en sus motores, en el
momento de la venta.
El tiempo de duración del agua tratada es aproximadamente un año, al término del
cual, “necesariamente” hay que cambiarlo.
Los principales requisitos de calidad del agua refrigerante son:
a) Bajo contenido de cloritos, sulfatos y ácidos.
b) Debe ser blanda.
c) En lo posible, no tener impurezas que forman incrustaciones (zarro), tales como
carbonato de calcio y de magnesio.
VP
7 VS
73
Los aditivos que se utilizan para tratar el agua son:
a) Suavizadores: cal o soda cáustica.
b) Coagulantes y sedimentadores: aluminato de sodio.
c) Antioxidantes: cromato alcalino.
El tratamiento del agua tiene el siguiente procedimiento:
1. Filtración
2. Suavización
3. Coagulación
4. Sedimentación.
5. Separación
6. Desoxidación.
Constituye una interesante alternativa hacer empresa mediante una Planta de
Tratamiento de Agua para Motores.
DISTRIBUCIÓN DE GASES
El Sistema de Distribución de gases se encarga de coordinar la entrada de aire y
combustible; asimismo tiene la función de evacuar los gases quemados.
Este sistema está compuesto por el árbol de levas cuya función es accionar el tirante.
El tirante acciona el Balancín, el cual acciona la válvula.
Para admitir aire se tiene un múltiple el cual está unido al filtro.
Para expulsar los gases quemados hay un múltiple y un silenciador el cual debe
poseer un catalizador para evitar la contaminación del ambiental.
Existe tres tipos de accionamiento de válvulas:
- Accionamiento indirecto, que fue descrito antes
- Accionamiento directo, en el que árbol de levas acciona las válvulas directamente.
- Accionamiento indirecto hidráulico, que consiste en introducir aceite del sistema
de lubricación al taqué o vaso de accionamiento del tirante, que en este caso esta
compuesto por dos vasos: uno externo y uno interno, entre los cuales hay cámara
de aceite lo que hace que el accionamiento del sistema sea amortiguado y
silencioso; además no se necesita reglaje alguno.
74
Dib. 10.- Distribución de Gases
1. Leva 2. Vaso 3. Tirante 4. Balancín
5. Válvula 6. Múltiple de Admisión 7. Purificador
8. Múltiple de escape 9. Silenciador 10. Catalizador
Veamos ahora algunos mecanismos optimizadores de la distribución de gases:
Colectores
Los colectores deben ser diseñados con formas aerodinámicas y superficies bien
acabadas.
En los colectores de escape el objetivo es que los gases quemados sean expulsados
sin caída de presión.
Una alternativa constituye la posibilidad de fabricar colectores con cerametales u
otros materiales y procesos que sean capaces de obtener fundiciones sin rugosidad y
sean a la vez capaces de “repeler” la adherencia de los gases.
Por otro lado, los cerametales, aparte de su bajo costo, tienen menos peso que los
metales.
75
Cantidad y diámetro de las válvulas:
Para que la combustión de los Diesel sea eficiente, el llenado de aire también debe
ser eficiente, inclusive la admisión, debe ser diseñada con cierto exceso para permitir
al motor superar problemas de falta de oxígeno ya sea por causa de la altura sobre
el nivel del mar (ASNM), o por causa de alta temperatura ambiental.
Es mejor incrementar la cantidad de válvulas, tanto de admisión, como de escape
dado que esta alternativa mejora la turbulencia tanto en intensidad como en
uniformidad. Habitualmente el incremento de la cantidad de válvulas es a dos.
A una determinada frecuencia de rotación, por ejemplo 2000 RPM, el cambio de la
presión de escape (Pesc) es desde 3 hasta 7 kgf/cm2, cuando son dos las válvulas,
da una reducción del coeficiente de llenado de aire (ηv) en un 5%; mientras que en el
caso de cuatro válvulas la variación de Pesc es desde 3 hasta 8kgf/cm2 y la
reducción es a solo 2%.
Turbulencia
Se podría decir que la turbulencia es el grado de arremolinamiento de la mezcla.
La turbulencia depende de la inyección, de la cámara de combustión y del tipo de
formación de la mezcla.
Existen tres tipos de formación de la mezcla:
a. Formación volumétrica de la mezcla:
Donde la turbulencia tiene lugar simultáneamente en todo el volumen de la
cámara de combustión.
b. Formación pelicular:
Donde el combustible se evapora en las paredes de la cámara de combustión.
c. Formación volumétrico – pelicular
Donde tienen lugar ambos tipos de formación y es característica de los motores
rápidos.
76
PARÁMETROS DE LOS DIVERSOS TIPOS DE CÁMARA
Cuadro N° 11
TIPO DE CÁMARA Piny
Kg/cm2 ge gr/cv.hr
De inyección directa.
Con cámara de precombustión.
Con cámara de turbulencia.
Con células de energía.
14 – 18
15 – 18
18 – 22
14 – 16
170 – 1000
100 – 150
110 – 150
120 – 140
180 – 190
190 – 280
140 – 185
185 – 190
Existe una diversidad de cámaras de combustión diseñados en la cabeza del pistón,
todas desde luego, con el objeto de mejorar la turbulencia. El tipo de las cámaras se
determina por la geometría (ejem: omega, lenticular, esférica), o por el patentador
(Hesselman, Saurer, MAN).
Otro mecanismo optimizador de la turbulencia es la cantidad de orificios del
pulverizador y el ángulo de inclinación de la tobera. Por ejemplo para la cámara MAN
la disposición de la tobera es tangencial.
77
Dib. 11.- Formas características de los pistones
Arriba: pistones con cámara asimétrica, lenticular, omega o semiesférica, etc.
1: Caterpillar. 2. Saurer. 3. MAN. 4. Latil
Centro: pistones con cámara de turbulencia centrada en forma de corona omega. Motores de inyección directa:
5. Renault 505 6. Renault 572. 7. Rochet Schneider 8. Affa Romeo.
Abajo: pistones para motores con cámara de aire y precámara.
9: Buda-Lanova. 10: Ricardo Comet Ill. 11. Bussing. 12. Pistón para un motor AEC
de inyección directa.
78
3
21
VEVA
Turboalimentación
La turboalimentación es un mecanismo optimizador del rendimiento del motor, y
consiste en reutilizar los gases de escape para accionar una turbina que está
conectada con una bomba de aire o comprensor rotativo.
En los motores turboalimentados con INTERCOOLER, la presión del aire de admisión
antes de la cámara es igual a la presión después del enfriador y es igual a:
p1 = penfr = pk - Δenfr …………………………………………… (17)
Pk - presión de sobrealimentación
Δenfr - pérdidas de presión en el enfriador
Δpenfr = 0.04 ÷ 0.05 kgf/cm2
COEFICIENTES DE LLENADO DE LOS DIESEL, EN EL RÉGIMEN NOMINAL Cuadro Nº 12
Tipos de motor Sin sobrealimentación Con sobrealimentación
Nº de válvulas 2 4 2 4
Coeficiente de llenado 0.75 –0.8 0.82 – 0.85 0.88 -0.95 0.90 – 0.98
Las ventajas de la turboalimentación son:
- Permite incrementar la potencia del motor
- Compensa la falta de oxígeno
- Incrementa el rendimiento
Dib. 12.- Sistema de turboalimentación con intercooler
1.- Turbina; 2.- Compresor; 3.- Enfriador de aire
79
Enfriamiento intermedio (Intercooler)
En algunos lugares como Piura o Tumbes en verano la temperatura sobrepasa los
40ºC. La alta temperatura disminuye la densidad del aire, es decir, disminuye la
cantidad de oxígeno; por consiguiente, la combustión sufre alteraciones que traen
como resultado la pérdida de potencia.
Para evitar que ingrese aire enralecido de oxigeno por efecto de la temperatura se
enfría este antes que ingrese al colector de admisión.
Diagrama indicador.-
Al estudiar los tiempos de un motor se han considerado las aperturas y cierres de
válvulas en las PMS y PMI.
El funcionamiento de los motores se ve optimizado cuando se adelantan o retrazan
las aperturas y cierres de las válvulas, obteniéndose los siguientes beneficios:
- Aumenta la Potencia, y sobre todo el Par, debido a la mejor combustión.
- Aumenta la “elasticidad” del motor
- Aumenta la capacidad de superar las sobrecargas del motor.
- Mejora el Rendimiento Económico
Arias Paz M., Manual de Automóviles, presenta una ilustración bastante didáctica del
diagrama indicador (o circular) que no es otra cosa que la ilustración de los ángulos
del ciclo práctico. A este diagramase ha agregado las posiciones de las válvulas.
80
DIBUJO Nº 13.- Posiciones del mecanismo embolo-biela-manivela
Dib. 14.- Diagrama Indicador
(AAA)20°
(RCA)65°
VA VE
AdmisiónAbre
AdmisiónCierre
VA VE
Avance al encendido
Avance a la inyecciónó
8°-16°
60°(AAF)
20° (RCE)
VAInyección
Chispao Escape
Abre
VE
EscapeCierra
AAA
65° 0°
PMI
RCA
90°
0°
90°
60°
AAE
Escape
Expansión
RCE
Compresión
Admisión
81
Avance a la apertura de la admisión (AAA).-
La válvula de admisión se abre antes que el pistón llegue al PMS. Esto permite en
primera instancia barrer los gases quemados, y luego permite mejorar el llenado de la
cámara.
AAA = 10º - 40º
Retraso al cierre de la admisión (RCA)
La válvula se cierra después del PMI
Al llegar el pistón al PMI, la velocidad del aire ha adquirido su máximo y continuará
ingresando por inercia mientras la válvula permanezca abierta, optimizando mas la
admisión.
RCA = 45º - 100º
Avance a la apertura del escape (AAE.)
Antes de terminar la expansión y que el pistón llegue al PMI, se abre la válvula de
escape.
Cuando el pistón llegue al PMI los gases quemados ya habrían adquirido cierta
velocidad y esto facilitará el ascenso del pistón.
AAE = 45º - 90º
Retraso al cierre del escape (RCE)
La válvula de escape se cierra después del PMS con el objeto de asegurar un barrido
total.
RCE = 0º - 60º
El AAA y el RCE hacen que los gases quemados sean casi totalmente expulsados
por el efecto “traslapo”.
82
87
65432
1
Adicionalmente al mecanismo de distribución de gases se completa con otro
mecanismo optimizador:
- Avance al encendido, para motores Otto.
- Avance a la inyección, para motores Diesel.
En ambos casos la idea es propiciar la “reacción en cadena” de la combustión.
El sistema de inyección
El sistema de inyección, conceptuándolo como todo un conjunto, tiene las funciones
de almacenar, filtrar, succionar e inyectar el combustible a la cámara de combustión.
La evaluación de la inyección se efectúa a través de las gotas microscópicas cuyo
diámetro oscila entre 5 y 60 m y el dardo es el conjunto de estos, el cual debe
ingresar a la cámara comprimida hasta 3-7 MPa, a 500-800ºC.
Principio de funcionamiento
El combustible es mencionado del tanque 1 a través de la tubería de baja presión por
la bomba de alimentación 4, pasando por el filtro de depuración corriente 3. Luego el
combustible pasa por el filtro de depuración fina 5, para luego pasar a la bomba de
inyección 6, y finalmente llegar a la tobera (inyector) 8 a través, de la cañería 7 de
alta presión a 10-150 MPa.
Como quiera que el sistema está diseñado con cierto exceso de presión se preveen
los reboses que habitualmente se encuentran en las toberas.
Dib. 15.- El sistema de alimentación – inyección
83
Parámetros de trabajo:
El caudal se determina por Qb =tV k1, m3/h ………………………..........................(18)
V - volumen del combustible que hay que bombear, m3
t - tiempo, h
k1 = 1.15 ÷ 1.18 – coeficiente de reserva de potencia
La potencia necesaria para el accionamiento de la bomba de inyección es igual
a: kwkQbPNb ,600,3
10.2
3
……………………………………............................………… (19)
P - Presión de inyección, MPa
η - rendimiento de la bomba
k2 = 1.1 – 1.5 – coeficiente de reserva de potencia
La relación entre Qb y Nb es
2
4.2tgeNeQb …………………………………………………(19 - A)
Ne - potencia del motor
t2 - tiempo de bombeo, h
ρ - densidad del combustible, kg/m3
El suministro cíclico de combustible se calcula por la siguiente fórmula:
ciclogrn
geNegleva
cilcicl /,
60 ………………………………..........…… (20)
Necil - potencia desarrollada por cada cilindro, kw
nleva - frecuencia de rotación del árbol de levas, RPM
84
El coeficiente de suministro de combustible representa la relación de la cantidad
real suministrada por la tobera y la cantidad teórica inyectada por la aguja de la
tobera:
4qcicl
ηsum= ……………………………………………… (21)
ρπØ2ag htrab
Øag - diámetro de la aguja de la tobera, cm
htra - carrera de trabajo de la aguja, cm
Características del dardo
El dardo de combustible debe reunir ciertos requisitos para asegurar una buena
inyección; a saber, las gotas microscópicas deben tener un diámetro de modo que
al combustionar se deben quemar totalmente, y por otro lado, el conjunto de gotas
(vapor) debe llenar adecuadamente la cámara de combustión.
Según el Manual para Combustibles y Lubricantes, de Gulin E.I. Somov B.A.,
Chechot J.M., los parámetros que evalúan la calidad de la inyección son tres:
a. Diámetro medio aritmético de la gota:
Øm.aritm =oigotai )( 2
………………………………………… (22)
Σ (iØ2gota)- suma aritmética del producto entre el número de gotas de
determinado Ø y el cuadrado del Ø.
io - cantidad total de gotas de todos los Ø.
85
ld
Ød
IIIII
b. Diámetro medio volumétrico de la gota:
Øm.vol = 3
3 )(
oigotai
………………………………… (23)
Σ (iØ3gota)- suma aritmética del producto entre el número de gotas de
determinado Ø al cubo.
io- cantidad total de gotas de todos los Ø.
c. Características geométricas del dardo
La principal característica es el alcance que se puede determinar.
ld= 4.35 vm0.5Øp1.7 ρcc-0.475t0.76 ………………………… (24)
vm - velocidad media de pulverización, m/seg
Øp - diámetro de los orificios del pulverizador, mm
ρcc - densidad del aire en la cámara de combustión, kg/m3
t - tiempo que dura el desarrollo del dardo, seg
Dib. 16.- Dardo de pulverización
I - núcleo
II - periferia
ld - alcance
Ød - diámetro
86
Especificación de la bomba de inyección
Para diversificar este tema teniendo en cuenta que el principio de funcionamiento
de los motores es similar, veremos las especificaciones de una bomba de un
motor Diesel marino:
ESPECIFICACIONES DE LA BOMBA DE INYECCIÓN
Cuadro Nº 13
Parámetro Unidad Cantidad
Suministro cíclico
Frecuencia de rotación de la leva
Carrera del pistón
Diámetro del pistón
Máxima velocidad del pistón
Duración de la inyección
Diámetro de la leva
Dimensiones nominales:
Longitud
Ancho
Altura
gr/ciclo
RPM
mm
mm
m/seg
volante
mm
mm
0.056
750
8
8.5
1.53
16
18
94
80
172
87
FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA EFICIENCIA DEL SISTEMA DE
INYECCIÓN
Veamos como los diversos factores influyen sobre la eficiencia de la inyección.
- Al aumentar la presión de inyección y disminuir el diámetro del canal de la
tobera mejora la pulverización.
- Si la viscosidad del combustible es baja, así también la tensión superficial,
la forma, velocidad y alcance del dardo varían poco.
- El ángulo de conicidad del dardo (β= 10 – 30º) es función de la geometría
del pulverizador y de la presión de inyección.
- La velocidad y el alcance del dardo dependen de la presión de
pulverización.
- La velocidad de propagación del vapor y el alcance del dardo, decrece al
aumentar la densidad de la cámara, pero crecen con el incremento de la
densidad del combustible.
Según experimentos realizados en el Instituto Central de Investigación del
Motor. (TSNIDI - Rusia), existen diversas curvas como:
ld = f (ppulver, t)
ld = f(perfil de leva, t)
ld = f(piny,t)
Dentro de las características mencionadas, lo que mas importancia reviste,
considerando los mismos diseños de toberas, es la curva, que muestra la
dependencia entre la longitud del dardo (ld) y la presión de inyección (piny) y
el tiempo (t).
88
1 2 3 t,seg-3
50
100
150
ld,mm
Ping=31.2 Mpa
19.6 Mpa
9.8 Mpa
Dib. 17.- Dependencia entre la longitud del dardo
y la presión de inyección.
En la curva ld = f (Piny, t) a diferentes presiones de inyección podemos observar que
a un determinado tiempo, cuanto mayor es la presión de inyección, tanto mayor será
el alcance del dardo.
89
EMBRAGUE
La función del embrague es acoplar o desacoplar el Motor de la Caja de
Cambios, operación que debe realizar con la mayor suavidad posible, cuando
se ejecutan los cambios.
Existen varios tipos de Embrague, siendo estos:
Embrague de Discos
5
4
3
2
1
Dib. 18.- Embrague de Discos
1. Volante 2. Forro de Embrague 3 Plato conducido 4. Collar 5. Pedal de Embrague
90
Embrague de Cono:
Dib. 19.- Embrague de Cono Embrague Centrifugo:
Dib. 20.- Embrague Centrífugo
91
Embrague electromagnético:
Dib. 21.- Embrague Electromagnético
CAJA DE CAMBIOS
La caja de cambios varía la relación de transmisión para vencer la inercia del
vehículo.
Existen dos tipos de cajas:
Caja de engranajes desplazables, en la que la variación de la relación se
hace a través de la combinación de los engranajes del árbol intermedio y
secundario
92
Dib. 22. Caja de Cambios de Engranajes Desplazables
1. Árbol primario 2. Árbol intermedio 3. Árbol secundario 4. Palanca de cambios
Caja planetaria Wilson: en la que los cambios se ejecutan
automáticamente gracias a un gobernador hidráulico que activa las zapatas
de freno de la caja produciéndose el cambio. Estas cajas trabajan con turbo
embragues para dar mayor suavidad.
Dib. 23. Turboembrague con Caja Planetaria Wilson
1. Turbo embrague 2. Bomba 3. Turbina 4. Planeta 5. Satélite 6. Tambor 7. Freno de cinta 7. Gobernador
93
PUENTE POSTERIOR
El puente posterior cumple dos funciones:
1. Soporta el peso de la parte posterior del vehículo
2. Transmite la potencia proveniente de la caja de cambios y la envía a las
rueda motrices.
Mayormente los vehículos tienen tracción posterior; es decir puente posterior
está unido a las ruedas motrices. En algunos casos la tracción es delantera,
para lo cual el motor se ubica en la parte delantera y la caja da cambios está
directamente conectada al reductor central. Este diseño permite mayor
adherencia a la ruedas directrices , en la curvas, y menores problemas en la
transmisión al carecer de cardán .
El puente posterior está constituido por:
El reductor central.-
- Corona.
- Diferencial.
Los semiejes o palieres
Dib. 24. Reductor Central
1. Cardán 2. Engranaje cónico (piñón de ataque).
3. Corona 4. Satélite 5. Planeta
6. Funda.
94
2. BALANCE DE TRACCIÓN
CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR
Concepto:
Es la representación gráfica del conjunto de parámetros que identifican el
carácter de funcionamiento del motor, identificándolos como Régimen, al cual
clasificaremos del siguiente modo.
a. Por su magnitud: Régimen mínimo.- Donde el motor desarrolla la potencia mínima,
necesaria para su funcionamiento. A este Régimen se denomina Ralentí,
es decir, el Motor funciona, pero está desconectado de la transmisión.
Según sea el diseño y tipo del Motor el Ralentí mínimo oscila entre 400 y
600 rpm.
El Ralentí acelerado constituye 1.5 a 2 veces mas que el Ralentí mínimo y
se usa cuando el vehículo se a estacionar 10 a 20 min.
No es conveniente hacer funcionar el motor en Ralentí Mínimo por mucho
tiempo pues surgen dos problemas:
- Se carboniza la cámara de combustión.
- Surgen vibraciones torsionales ocasionadas por la resonancia.
Régimen Explotativo.- Corresponde al consumo específico mínimo de
combustible. Esto significa que la dinámica de funcionamiento ha llegado a
su punto de equilibrio y que las condiciones de la combustión que de ello
deriva, son óptimas. A esto corresponde la “velocidad crucero” que en
Europa y América es 80 km/h, y en nuestro medio es 90 km/h.
Régimen Nominal.- Su concepción varía según el tipo de motor.
Tipo de motor Motor Otto.- Es la potencia de régimen continuo y constituye el 80-85% de
la potencia máxima.
Motor Diesel.- Es la potencia máxima reglamentada y regulada
El motor Diesel no debe desarrollar su potencia máxima, debido a su alta
relación de compresión (ε=12 a 25) y al elevado poder calorífico del
combustible (petróleo) que supera los 9,000 calorías, los cuales
provocarían el incremento desmesurado de las revoluciones del motor
95
(embalamiento). Para evitar este problema existe un regulador automático
de pase de combustible ubicado en la bomba de inyección.
Régimen Máximo: Es la potencia máxima que puede desarrollar el motor y
por lo visto solo es aplicable al Motor Otto.
b. Por su Continuidad Régimen Alterno: Al cual se debe recurrir por periodos limitados, siendo
estos:
Precalentamiento
Detención provisional
Operación bajo condiciones rigurosas.
Régimen continuo: Que es el que debemos recurrir mayormente por la
ventajas ergo-económicas. En este régimen, el consumo óptimo de
combustible, o mayor rendimiento económico se debe a:
La combustión casi ideal, producto del tiempo suficiente que se le da
para operar al régimen correspondiente al Par máximo (Mmax).
La velocidad del vehículo no provoca tanta resistencia del aire.
Dib. 25. Características del Motor
n (RPM)
96
DETERMINACIÓN DE LOS MOMENTOS DE IMPULSION APLICADOS A LAS
RUEDAS MOTRICES
Es importante conocer como se determina el Momento de Impulsión, tanto
para conocer como se transmite la energía proveniente del Motor hacia las
ruedas motrices, pasando por la transmisión, como para analizar la interacción
entre las ruedas y el camino.
Inicialmente veamos las diversas disposiciones del Motor y la Transmisión:
TIPOS DE TRACCIÓN
Tracción Posterior
Simple: 4 x 2
6 x 2
M
RC
CCE
97
6 x 2
8 x 2
Doble
4 x 4
6 x 4
M
98
Tracción Delantera.
Dib. 26. Formas de Tracción
PROCEDIMIENTO GENERAL DE CALCULO
Veamos el tipo de tracción simple 4 x 2
65
3 2
4 1
Mimp
Ftg
Dib. 27. El Momento de Impulsión
99
El Momento de Impulsión es igual a:
Mimp = Mm itr tr. .................................................................(25)
Mm - Par Motor.
itr – Relación de transmisión.
tr – Rendimiento de la transmisión.
El par se obtiene de la característica del motor, con la lectura del tacómetro,
proyectando las RPM hacia la curva del par. De existir solo información de la
potencia se puede recurrir a la siguiente formula:
716.2NeMnn
................................................. (26)
La relación de transmisión es igual a:
itr = icc x iRC
icc – Relación de la Caja de Cambios
2 4
1 3
icc x
..................................................................(27)
iRC - Relación del Reductor central
6
5
iRC
.......................................................................(28)
El rendimiento de la transmisión es igual a: tr = carga vacio ..........................................................(29)
1 2carga 1 2
n n ……………………………………………...(30)
1 - Rendimiento de los pares cilíndricos
2 - Rendimiento de los pares cónicos
n1 – Número de pares cilíndricos n2 – Numero de pares cônicos
1 = 0.98 0.99
2 0.97 0.98
1 1vaciovac
M MnomMm Mm
......................................................(31)
Mvacio – Par de resistencia aplicado al árbol primario Mm – Par de régimen que queremos analizar - Factor que determina que parte del Mnom compone del Mvac - 0.03 0.05
Mm
100
FUERZAS DE RESISTENCIA AL DESPLAZAMIENTO DEL VEHÍCULO
Todo vehículo al movilizarse supera fuerzas que se oponen a su desplazamiento. A través del siguiente gráfico veamos cuales son estas fuerzas:
Dib. 28. Fuerzas de Resistencia
Xr –Fuerza de impulsión de la rueda motriz
Xd – Fuerza de resistencia a la rodadura
Fa – Fuerza debida al cambio de velocidad
Fw – Fuerza de resistencia del aire
Frem – Fuerza de resistencia del remolque
Mimp Mar MfrXrr
…………………………………………….(32)
Mar – Momento de las fuerzas tangenciales de inercia, aplicando a las ruedas
motrices
Mfr – Momento necesario para superar la resistencia a la rodadura de las
ruedas motrices.
P Mar MfrXr tgr
………………………………………………(33)
Xd = Mad + Mfd r Mad – Momento de las fuerzas tangenciales de inercia, aplicando a las ruedas
delanteras.
Mfd – Momento necesario para superar la inercia de las ruedas delanteras.
GFa ag
…………………………………………………………………….(34)
G – peso del vehículo
g – Aceleración de la gravedad.
a – Aceleración
101
2
13KwFVFw ……………………………………………………………….(35)
En el estudio sobre aerodinamismo se hizo el análisis correspondiente. En el
presente capítulo veamos algunos detalles adicionales.
La medición de la superficie frontal se hace desde el camino hasta el borde
superior del techo.
La dependencia cuadrática de Fw de V se acentúa a partir de ciertas
velocidades, según sea el tipo y perfil aerodinámico del carro.
Fw
70 80 90 V,Km/h
AutosOmnibuses
Camiones
Dib. 29. Influencia del Viento sobre el desplazamiento del vehículo
102
V
6
Xd
123
Mimp
45
Ptg Xr
2.4 BALANCE DE TRACCIÓN
Es la correlación global de las fuerzas activas y resistivas, la cual en el caso
generalizado tiene la siguiente forma:
Ptg = PΨ ± δgir Pa + Pw + Prem ………………………………… (36)
Ptg = fuerza tangencial de tracción
PΨ = fuerza de resistencia del camino
δgir = coeficiente que toma en cuenta la inercia de las
masas giratorias del vehículo.
Pa = fuerza de inercia
Pw = fuerza de resistencia del aire
Prem = fuerza de tracción del remolque
Si consideramos V-const. la ecuación será:
Ptg = PΨ + Pw + Prem
PΨ = ΨG
Ψ = Coeficiente de resistencia del camino
Ψasfalto = 0.04
Prem = f Grem
f = coeficiente de rodadura
fasfalto = 0.015 – 0.20
farena = 0.2 – 0.3
Para que el vehículo se desplace tienen que girar las ruedas motrices con la
energía proveniente desde el Motor pasando por la transmisión. El punto de
contacto entre las ruedas motrices y el suelo es el lugar donde actúa la fuerza
de impulsión Xr, la misma que es vectorialmente opuesta a Ptg.
Dib. 30.- Cadena dinámica del vehículo
1 - Motor, 2 - embrague, 3- caja de cambios, 4- reductor central, 5 - rueda
motriz, 6- rueda directriz.
103
Si el carro asciende una pendiente aceleradamente, la Ecuación del Balance
de Tracción tiene la siguiente forma:
Xr = Xd + G sen α + Pa + Pw + Prem ……………………………… (37)
En todas las ecuaciones, como factor de diseño interviene G que es el peso
propio del carro mas su carga útil, y Grem que es el peso del remolque. Esto
significa que si disminuimos el peso total del autotren (Gtot = G + Grem)
tendremos mas capacidad de tracción.
Hay que aclarar que lo que se va a optimizar es Go y Gorem en:
G = Go + Gcu
Grem = Gorem + Gcurem
ECUACION DIFERENCIAL DE MARCHA
Según Chudakov D.A. la ecuación del Balance de tracción se expresa del
siguiente modo:
8 48 Pw remgir gir
Ftg Fresdv Ft F F gdt G
……………………………(38)
Esta ecuación nos permite establecer el tipo de aceleración que depende de la
correlación entre Ftg y Fres , que es la sumatoria de las fuerzas sensitivas:
Si Fres < Ftg dvdt
es positiva y el vehículo marcha con aceleración, caso
contrario el carro marchará con desaceleración.
104
EJEMPLO 1:
Calcule el momento de impulsión de un auto cuyos datos son (Dib 28).
MOTOR:
Ne = 100 Kw a 4000 RPM
CAJA DE CAMBIOS REDUCTOR CENTRAL
1 = 80 mm 5 = 60 mm
2 = 160 mm 6 = 300 mm
3 = 80 mm 2 = 0.98
4 = 160 mm
1 = 0.99
Considerar M nominal = Mm
SOLUCIÓN
Mimp = Mm x itr x tr
mkgf24000,4
136x2.716Mm
480
160x80
160itrcc
560
300itrRC
97.003.01MmnomM1vac
97.003.01MmnomM1vac
98.0tr
M imp = 24x20x0.98= 471 Kgf-m = 4,518 daN-m
105
EJEMPLO 2:
Evaluar el Rendimiento Económico de Camiones Planos SCANIA y VOLVO desde el punto de vista Aerodinámico
La superficie frontal de los camiones planos genera un área adicional creado por el
rebote y turbulencia del aire, cuando el vehiculo se desplaza. Se denomina superficie
virtual al área frontal del vehiculo, mas el área adicional.
En el gráfico se puede observar como las diversas áreas frontales pueden generar
diversas superficies virtuales.
La superficie virtual tiene influencia directa sobre el Consumo de Combustible. Para
demostrarlo vamos a considerar los mismos siguientes parámetros a efectos de
simplificar el análisis y teniendo en cuenta que el mismo es principalmente
aerodinámico:
Velocidad (V) : 80 Km/h
Capacidad (tara) (Gcu) : 10 Tn
Peso propio (seco) ( Go) : 20 Tn
Rendimiento de la transmisión (tr) : 0.96
Combustible Diesel D2, con una densidad, = 0.85 Kg /lit.
Coeficiente de resistencia del camino, = 0.04 (asfalto)
PROCEDIMIENTO:
1. Calculamos la demanda de Potencia del Motor:
CV,tr270
VPwGoGcuNe
Para calcular la fuerza de resistencia del aire (Pw), consideramos que esto será
mayor para las superficies que tienen mayor área neta (AN x HN), lo cual de
manera lógica e indubitable hará que el coeficiente aerodinámico (Kw) sea mayor:
13FVKwPw
2
, Kgf
F = A x H
Kw1 = 0.05 (Area neta = 6.17 m2)
Kw2 = 0.045 (Area neta = 5.97 m2)
Kw3 = 0.045 (Area neta = 6.76 m2)
Kw4 = 0.04 (Area neta = 4.26 m2)
106
Es decir, cuanto mas son los bordes pronunciados, tanto mejor es su
Aerodinamismo.
El Coefiente Aerodinámico evalúa tanto la forma como el área frontal neto, por
que Aerodinamismo es la facilidad de penetración al aire. Los camiones de nariz
plana sin bordes pronunciados generan mas turbulencia, lo cual afectan tanto a
Kw, como al área frontal del vehículo.
Kgf16813
8005.3x25.205.0Pw2
1
Kgf15213
8005.3x25.2045.0Pw2
2
Kgf17113
8045.3x25.2045.0Pw2
3
Kgf13513
8005.3x25.204.0Pw2
4
Calculando la demanda de Potencia:
CV42096.0x270
80168000,20000,1004.0Ne1
CV41696.0x270
80152000,20000,1004.0Ne2
CV42196.0x270
80171000,20000,1004.0Ne3
CV41096.0x270
80135000,20000,1004.0Ne4
1 CV = 0.986 HP 1 Kw = 1.34 HP
Cada camión según su Ficha Técnica tiene su Potencia especificada, el cual
según su capacidad de carga será mayor o menor. Para que esta evaluación
tenga validez desde el punto de vista Aerodinámico, la capacidad de carga será la
misma para todos los camiones que se están comparando.
107
VOLVO F12
VOLVO F10
Altu
ra N
eta
= 3.
01 m
.Al
tura
Virt
ual
Ancho Neto = 2.05
Ancho = 2.25
Ancho Virtual
Altu
ra =
3.0
5
1
VOLVO FH12
Altu
ra N
eta
= 3.
00 m
.
Ancho Neto = 1.99
Ancho = 2.25Al
tura
= 3
.05
2
R 35
R 35
V
Pw
SCANIA 124G
SCANIA R400
SCANIA 124 G
Altu
ra N
eta
= 2.
75 m
.
Ancho Neto = 1.55
Ancho = 2.25
Altu
ra =
3.0
5
4
SCANIA R400
VOLVO FH12
Altu
ra N
eta
= 3.
40 m
.
Ancho Neto = 1.99
Ancho = 2.25
Altu
ra =
3.4
5
3
Con sobretecho
R4
R16
Lado superior
Lado inferior
V
PwVOLVO F10VOLVO F12
R5
R21
V
PwVOLVO FH12
VISTA DESDE ARRIBA
VISTA FRONTAL
Dib. 31. Detalles Aerodinámicos de la superficie frontal de camiones planos
108
2. Calculemos el Consumo de Combustible (Q), para lo cual tomaremos el Consumo
Específico de Combustible (ge) de SCANIA = 142 gr/CV.h, dado que VOLVO no
proporciona dicha información en su ficha técnica.
km100/lit,V10
NegeQ
0.8480x85.0x10
420x142Q1
2.8380x85.0x10
416x142Q2
2.8480x85.0x10
421x142Q3
0.8280x85.0x10
410x142Q4
Considerando un promedio de 200,000 Km. de recorrido en un año, tendremos los
siguientes consumos:
QI = 44,400 Gl.
QII = 44,021 Gl.
QIII = 44,550 Gl.
QIV = 44,386 Gl.
El ahorro de combustible de los camiones SCANIA respecto a los camiones
VOLVO es:
SCANIA 124G, R400 con VOLVO F10, F12 = 1,014 Gl
SCANIA 124G, R400 con VOLVO FH12 = 635 Gl
SCANIA 124G, R400 con VOLVO FH12 con sobretecho = 1,164 Gl
109
N
Nr
Ner
3. DINAMICA DE TRACCIÓN Y ECONOMÍA DE COMBUSTIBLE
BALANCE DE POTENCIAS
Es una ecuación que muestra como se consume la Potencia del Motor. Esta en
el caso mas general es igual a:
Ne Ntr N n Nf Ni Na Nrem
Ntr – Potencia necesaria para vencer las perdidas en la transmisión
N - Potencia necesaria para vencer el resbalamiento.
Nf - Potencia necesaria para vencer la resistencia a la rodadura
Ni - Potencia necesaria para vencer las pendientes
Na - Potencia necesaria para vencer la inercia del carro.
Nrem - Potencia necesaria para traccionar el remolque.
La característica de tracción es la ilustración que muestra el Balance de
Potecias teniendo como objetivo la determinación del rendimiento maximo de
tracción (Chudakov D.A.).
Dib. Nº 32. Características de Tracción
1Ntr Ne tr
75PfVNf
N Nr
.maxNrem trac
110
3.2. FACTOR DINÁMICO (D):
Últimamente los fabricantes están proporcionando información sobre D, pero lo
clientes no saben que es, mucho menos lo que significa para su vehículo.
El Factor Dinámico es la reserva de la fuerza de tracción que recae sobre la
unidad de peso.
D = Gtot
PwPtg ………………………………………… (39)
Considerando que el camino asfaltado es el que menos resistencia ofrece al
desplazamiento de las ruedas y teniendo en cuenta la siguiente deducción:
Ptg = ΨG ± δgir G ga + Pw
mM itr tr PwPtg Pw a rgirG g G
D= Ψ ± δ gir ga
D = Ψ, a V – const.
D = 0.04 – 0.8
Nuevamente la reducción de Gtot a través de la reducción de G0, mejorará la
característica dinámica.
111
1 2 3 4 5
1
2
3
4
5
6
7
8I
II
III
IV
0 V5 V,Km/h
150
a
D
Dib. 33. Características Dinámica Universal
APLICACIONES
1. Dado el tipo de camino, bajo condiciones extremas, podemos determinar a
priori si el vehículo es capaz de superarlo.
Para ello al hacer que la velocidad sea constante los valores de D y son
iguales. Por ejemplo, si el vehículo va a pasar por arena o barro cuyos
coeficientes de resistencias de camino son superiores a 7, si la curva de
inflexión de D es igual o superior a max imo , el vehículo podrá superar el
camino.
GtotFCGo
max
V6
112
2. Se puede determinar el cambio y velocidad de desplazamiento bajo
cualquier tipo de carga.
Por ejemplo, si queremos saber a que velocidad debemos desplazarnos por
asfalto 0.04 , con un factor de carga (FC) igual a 5, proyectamos la
diagonal (líneas punteada) hasta FC = 5 y luego desde el punto de
intersección a nos dirigimos hacia la curva III (tercer cambio), para luego
bajar hacia la velocidad buscada, entonces vemos que esta es igual V5.
3. Se puede determinar la velocidad máxima. Para que el vehículo desarrolle
su velocidad máxima 0.04 . Siguiendo el mismo procedimiento anterior
llegamos a las siguientes conclusiones:
- FC = 1
- Cambio = IV
- Velocidad máxima, V6 = 120 Km/hr
3.3. CÁLCULO DE TRACCIÓN
El cálculo de tracción nos permite determinar los parámetros globales de
diseño del vehículo.
Procedimiento
1º Se establecen los datos de entrada, como:
- Capacidad de carga, Gcu
- Velocidad máxima, Vmax
- Superficie frontal y kw
2º Se calcula la potencia efectiva:
Ne = [ ]
trVPGuGo wmáx
η270)(ψ max++
, CV
3º Se calcula la relación de transmisión del reductor central
iRC = max
377.0V
rn ………………………………………………………… (40)
113
4º Se determina el factor dinámico máximo, que por supuesto se dá en el
primer cambio:
DImax = φλr ……………………………………………………… (41)
φ - coeficiente de adherencia
φasfalto= 0.6 – 0.70
φarena = 0.65 – 0.80
λ - coeficiente de carga de las ruedas motrices
5º Se calcula la relación de transmisión correspondiente al primer cambio
itrI = 1
max
max.trMmrGtotDI
η …………………………………………………… (42)
6º Se selecciona los cambios, para lo cual
- Se determina la cantidad de cambios
- Se calcula la relación del primer cambio de la caja:
iccI = RCi
itrI …………………………………………………………… (43)
- Se calcula la relación de los demás cambios utilizando el criterio de la
progresión geométrica:
q = z-1Iicc …………………………….………………………………… (44)
z = número de escalones de la caja
A partir de q calculamos las relaciones de los demás cambios utilizando
valores estadísticos.
q1 = 1
2
iccicc , q2 = 2
3
iccicc
q3 = 3
4
iccicc
, qn = n
n 1
iccicc
Finalmente obtendremos las relaciones de la caja de cambios, y si las
multiplicamos por iRC obtendremos las relaciones totales.
114
3.4. ECONOMIA DE COMBUSTIBLE
Concepto
Desde el punto vista dinámico, uno de los factores que tienen mayor ingerencia
sobre la economía de combustible es la determinación del régimen ideal de trabajo el cual se evalúa a través de la Característica de Tracción Potencial
que plantea Chudakov D.A.
Sin embargo a los empresarios lo que mas les importa es saber cual es el
régimen ideal desde el punto de vista “económico” y a ello nos avocaremos:
Experimentalmente el régimen ideal se puede determinar efectuando pruebas
de consumo variando tanto las cargas (GCU), como las velocidades. Para
mayor exactitud se debe recurrir a las características del motor, información
que “necesariamente debe entregar el fabricante”.
Procedimiento de Cálculo para determinar el Régimen Ideal
1º Se elige el cambio mas económico, que por lo general es el último
cambio.
2º Se ubica gemin
En el gráfico los valores de ge están en función al grado de carga:
G.C. = '
NeNe
……………………………………………………… (45)
Ne’ = potencia obtenida bajo condiciones de laboratorio
Ne = potencia correspondiente al régimen que queremos analizar
Ne = [ ]( )270
Gcu Go Pw Vtr
yh
+ +
3º Teniendo en cuenta que el grado de carga óptima es 80 – 85%
tendremos:
Ne = (0.80-0.85)Ne’
4º Proyectando gemin sobre n, y desde la proyección trazando una paralela al
cambio, obtendremos la velocidad ideal: Videal = 80 km/h.
5º Despejando Gcu obtendremos la carga ideal:
Gcu= V
PwVGoVtrNe 270
115
Dib. 34.- Determinación del Régimen Ideal
80 100
1,500 2,000 2,500
122
Ne (Cv)
M(kgf-m)
45
70-85%
55-60%
100%
80-85%
85
V
RPM
160
ge (gr/cv.h)
M
Ne
116
EJEMPLOS DE CÁLCULO
EJEMPLO 1
Optimizar el diseño de un vehículo cuyos datos son:
- Motor de aspiración natural, gasolinero de 4 tiempos, 4 cilindros.
Nemax = 100 CV a 3,200 RPM
Mm = 28 kgf.m a 2,800 RPM
- Caja de cambios de cuatro cambios:
Cambio I II III IV
itrcc 6.46 3.23 1.7 1
- Cualidades aerodinámicas:
F= 3.6 m2
Kw = 0.05 kgf.seg2/m4
- Rodamiento:
r = 0.43 m
- Transmisión:
ηtr = 0.93
- Capacidades:
Gcu = 3,500 kg
Go = 3,200 kg
- Vmax= 75 km/h
Solución:
1. El coeficiente de capacidad de carga del vehículo fabricado es:
ηG = 1.1GoGcu
Gtot= Gcu + Go = 3,500 + 3,200 = 6,700
Al utilizar aleaciones ligeras, reduzcamos, por ejemplo:
Go = 3,000 kg
El empleo de aleaciones ligeras permitirá mejorar ηG = 1.16
117
2. Planteamos el incremento de velocidad a 100km/h y calculamos Nemax:
Nemax=
trVPwGuGo
270)( maxmax
mejorando kw, podemos tener:
Kw = 0.02 kg.seg2/M4
= = =2 23.6 100
0.02 55.38 .13 13FV x
Pw Kwx x kg f
Nemax= 0.04(3,000 3,500) 55.38 100270 0.96
xx
Nemax= 121.67 CV.
Bajo las mismas condiciones de tamaño los motores Otto tienen mas Potencia
que los Diesel; pero los Diesel tienen mas Par, a lo cual si agregamos
sobrealimentación y enfriamiento del aire podemos llegar a obtener una potencia
mayor.
La falta de velocidad compensaremos con una “transmisión más veloz”.
3. La relación de transmisión del reductor central:
iRC= 05.4100
500,243.0377.0377.0
xxV
rn
4. El factor dinámico máximo:
DImax = = 0.5 x 0.75
DImax= 0.375
5. La relación total del primer cambio es:
itrI =
max
max I
DI Gtot x rMm tr
Mmmax = max
max2.716n
NeKm
Km = coeficiente de adaptación del motor
Km = 1.15 – 1.20
Mm = 1.20 716.2 1222500x x
Mm = 42 kg.f
118
Como el par máximo se da a menos revoluciones (~80º de nmax)
Considerando, además que ηtrI= 0.9
estimaremos que Mmax= 45 kgf.m
itrI = 0.375 6,500 0.4345 0.9x xx
itrI= 25.87
6. La relación de la caja del primer cambio
iccI= 05.4
1.29
RC
I
iitr
iccI= 6.39
7. La razón de la progresión geométrica: 31 6.39z
Iq icc
q = 1.86 2
7.1 ; 9.1 ;0.24
33
3
22
21
icciccq
icciccq
icciccq I
8. Las relaciones de la “transmisión veloz” serán:
Cambio I II III IV
Relación de la caja 6.39 3.2 1.68 0.98
Relación Total 25.87 12.96 6.80 4.00
EJEMPLO 2
Considerando el ejemplo 1 determinar el Régimen Ideal
1. Cuando las cajas tienen bastantes escalones los cambios económicos
dependen de la cantidad de carga. Por ejemplo para una caja de 8 escalones,
los cambios económicos serán:
- Con carga 5°, 6º escalón
- Sin carga: 8°
Cuando la caja es de solo 4 escalones, lo más probable es que el 4º cambio
sea el económico bajo cualquier cantidad de carga.
119
La filosofía actual tiende a diseñar vehículos veloces, pero con cajas de pocos
escalones. Esto es posible gracias al diseño de “motores elásticos”, es decir
aquellos que son capaces de por ejemplo desarrollar velocidades de 0 a 60
km/h, en un solo cambio.
2. Viendo la característica:
gemin = 160 gr/cv.h
con un grado de carga = GC = 80 – 85%
GC = Ne’
Ne
Ne = 0.80x 122 = 97.6 cv
Pw = 13
806.302.0 2xx
Pw = 44.8 kg.f
3. La carga ideal será
Gcu= 270 Ne ηtr - ψ GoVPw/ΨPwV
=
270 97.6 0.96 0.04 3000 90 44.80.04 44.8 90
x x x x xx x
Gcu= 2,850kg
La carga ideal constituye el 80% de la capacidad máxima.
Si mejoran algunas variables, como las condiciones del camino, las
condiciones ambientales, o la aerodinamicidad, mas si consideramos la
“rentabilidad inmediata” como factor preponderante, se puede incrementar la
carga hasta el 90%, sin perjuicio de desgaste acelerado.
La carga máxima (3500) está elegida para las “condiciones extremas” de
trabajo del vehículo. Esta carga exige el “máximo esfuerzo” de todas las piezas
el vehículo.
Si de todas maneras se va a transportar la carga máxima, lo recomendable es
reducir la velocidad máxima a un 10% - 20%.
120
IMPORTANCIA Y RECOMENDACIONES PARA ARROZ COMBUSTIBLE
El estudio de la Economía de Combustible es importante por que no solo permite la
economización del carburante, sino porque esta permite prolongar la vida útil del
vehículo; es mas el uso racional de combustible, en lo que respecta a la economía
nacional, permite reducir el consumo interno, con lo cual el país tiene la posibilidad de
exportar combustible.
Puntualizando las recomendaciones para ahorrar combustible son:
Viajar a la velocidad crucero que corresponde al Régimen Ideal.
Evitar zonas congestionadas de tránsito.
Para los vehículos de transporte público, estacionar solo en paraderos
autorizados.
No sobrecargar el vehículo.
Utilizar al máximo la inercia del vehículo, durante el frenado.
Seleccionar adecuadamente los neumáticos y mantenerlos a la presión
recomendable.
Conservar en buen estado de mantenimiento de la máquina.
Usar lubricantes y combustibles de buena calidad
121
4. COMBUSTIÓN Y USO DEL GAS COMO COMBUSTIBLE ALTERNATIVO
Últimamente el uso de Gas se ha convertido en la mejor alternativa para el
transporte Automotriz, entre otras aplicaciones, debido a las múltiples ventajas que
ofrece, comparativamente.
Existen experiencias de cambio del uso tradicional de combustible (gasolina,
petróleo), como el que sucede en Argentina, quien inició la conversión en 1989,
llegando a la fecha a tener más de 1'100,000 unidades automotrices que usan GNC,
contando con 1,100 estacionamientos de expendio, que venden alrededor de
1700,00m3 diarios.
La reserva de Gas Natural Comprimido (GNC) del centro de producción del
Proyecto CAMISEA, asciende a 8.7 trillones de pies cúbicos, con un factor de
recuperación del 78% y 411 millones de barriles de líquido de gas natural
asociado (propano (C3H8) y butano (C4H10) concentrados).
Otro combustible gaseoso para MCI es el Gas Licuado del Petróleo (GLP),
compuesto por propano y butano. Se encuentra en estado gaseoso a 20°C y 101.3
KPa y a bajas temperaturas o mayores presiones se encuentra en estado líquido.
Para confirmar la justificación del cambio al Gas, veamos los siguientes tópicos:
COMBUSTIÓN 4.1 CONCEPTO.-
Según Maggott Cuvru, combustión es "la combinación del aire con un cuerpo
combustible". La terminología actual considera también la quema de la mezcla y
divide la combustión en tres etapas que fueron enunciadas anteriormente:
- Pre combustión,
- Combustión propiamente dicha y
- Post combustión
122
COMPONENTES REALES DE LA COMBUSTIÓN DIESEL
Combustible: Carbono, hidrógeno, azufre (C,H,S)
Aire: Oxigeno, nitrógeno, humedad. (O2, N, H2O)
COMPONENTES REALES DE LA COMBUSTIÓN CON GLP O GNC
A diferencia de la combustión Diesel; la combustión con GLP o GNC no contiene
azufre, con lo cual se evitan problemas de coquizabilidad de la cámara de
combustión y problemas de contaminación ambiental.
El Coeficiente Estequiométrico, que es la masa de aire que teóricamente se
necesita para quemar completamente el combustible, se define por la siguiente
formulación:
Gas Licuado de Petróleo: C3H8 +5O2 3CO2 + 4H2O
C4H10 +6.5Ü2 4CO2 + 5H2O
Gas Natural Comprimido:
4 2 2 22 2CH O CO H O
4.2. RESULTANTES DE LA COMBUSTIÓN DIESEL.-
En el Cuadro Nº 14 se muestran los componentes resultantes de la combustión Diesel
según Vsorov V.A., en el que indica la composición de gases de una combustión
normal, a la cual se debe agregar las siguientes puntuaciones respecto a los
elementos contaminantes:
- NO y NO2 (óxidos de nitrógeno).- Es el smog fotoquímico generador de la
lluvia acida.
- SOx (óxidos de azufre).- Son las nieblas sulfurosas que atacan los tejidos
vivientes, produciendo problemas de bronco constricción y cáncer.
123
- CO (monóxido de carbono).- Es el resultado de la combustión incompleta y
tiene la particularidad de inhibir la capacidad de la sangre de absorber
oxigeno, perjudicando la función cerebral y cardiovascular.
- O3.- Produce irritación en los ojos, nariz, garganta.
- PM10 (Material Particulado).- Polvo, hollín, plomo, sulfatos e
hidrocarburos.
Como observación, la combustión del GNC produce un 25% menos de CO2 que el
petróleo.
COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS GASES DE ESCAPE DE
LACOMBUSTIÓN DIESEL
CUADRO Nº 14
COMPONENTES RESULTANTES
COMPOSICIÓN %
INFLUENCIA DEL COMPONENTE SOBRE
EL ORGANISMO HUMANO
Nitrógeno 76-78 No Tóxico (NT) Oxigeno 2-18 NT Vapor de agua 0.5-4 NT
Anhídrido carbónico 1-10 NT Monóxido de carbono 0.01 - 03 Tóxico (T) Oxido de nitrógeno 0.0002-0.5 T Hidrocarburos 0.009-0.5 T Aldehidos 0.001-0.009 T Hollín 0.01-1.1 gr/cm3. T
Benzopireno Hasta 10gr./cm3. T
124
4.3 GAS NATURAL COMPRIMIDO
COMPOSICIÓN
Es un combustible fósil, compuesto casi en su totalidad por metano (CH4), (80% -90%)
que es el hidrocarburo más simple formado por un átomo de carbono.
PROPIEDADES
- Es un combustible inherentemente limpio.
- Gracias a la mayor relación H - C casi no quema:
• Residuos carbonosos.
• Hidrocarburos reactivos.
- Proporciona mayor eficacia, porque al ser un combustible limpio permite
regular mejor la temperatura de la cámara de combustión; también por que
posee igual o mayor poder calorífico que la gasolina y similar poder
calorífico que el petróleo. VENTAJAS
Como se puede observar las propiedades del GNC constituyen las ventajas a las
cuales se les pueden añadir.
- El GNC no lava ni contamina la película lubricante con lo cual:
• Es menor el desgaste de las piezas en fricción en 1.5 a dos veces.
• Prolonga el tiempo de vida útil de motor (TVU) en 30-40%.
- Mayor intervalo entre cambios de aceite, a aproximadamente el doble.
- Autonomía.- Para un automóvil la autonomía es aproximadamente de
150Km.
- Peso: El tanque es de acero liviano, constituyendo 01 Kg. x cada litro de
capacidad, originando un pequeño sobre peso de 25 a 30Kgs.
- El Coeficiente de Llenado, que es la cantidad de aire real que ingresa al
motor, respecto a la cantidad de aire teóricamente necesaria, es menor que
el de los motores gasolineros y Diesel.
125
AHORRO:
- Igual o más del 75% de los gastos en combustible, es decir si el rendimiento
económico de un vehículo Diesel es de 20Km./gl., el Rendimiento
Económico del mismo con GNC sería de 20 a 25Km/gl.
Mayormente el ahorro está en el precio del combustible, que en promedio
constituye la mitad de los combustibles convencionales.
El Gasto Anual del GNC se puede determinar por:
• GAGNC=GA Diesel X 0.885 X 0.25
• 0.885 - por la razón del poder calorífico.
• 0.25 - relación promedio entre el costo del GNC y el costo del Diesel 2.
Por los argumentos expuestos, es totalmente justificada la conversión del sistema de
combustión a GNC o GLP de la flota automotriz a nivel nacional. A nivel local todavía
existen dudas sobre las bondades del GNC. Actualmente la Cámara de Comercio de la
Provincia de Lambayeque viene impulsando la incursión del gas en el transporte
automotriz, como tecnología de punta, no solo en el aspecto ergo-económico, sino en
el aspecto ecológico. SENATI actualmente viene participando en la Certificación de los
Talleres que brindan su servicio en Chiclayo. Es también imprescindible la
participación de la FIME en esta tarea, a efectos de propiciar el nexo entre la
Universidad y la sociedad, que es su función.
126
4.4 COMPARACIÓN DE LAS PROPIEDADES DEL GAS CON LA GASOLINA Cuadro Nº 15
ccd
Propiedades
GLP GNC
Etano Propano Butano Metano Hidrógeno Oxido de Carbono
Gasolina
• Masa respecto de la del aire, Kg/m3 1,083 1,523 2,007 0,554 0,0695 0,967 3,94 0,446 0,509 0,582 - - - 0,740
• Densidad en estado líquido, Kg/I 1,273 1,867 2,460 0,717 0,090 1,250 0.750
• Densidad en estado gaseoso, Kg/m3 60,08 85,832 111,785 33,885 10,236 12,046 212,852
• Poder calorífico MJ/m3. 4,7 19 3,460 4,5 44 3,230 3,029 3,561 3,560
• Poder calorífico de la mezcla, calorías 8,403 8,391 3,0 95 9,520 8,380 2,380 8,8 60
carburante, MJ/kg.
• Cantidad estequeométrica de aire m3/m3. 650 a 580
510 a 580
475 a 510
680 a 750
500 a 600
625 a 675
470 a 530
• Temperatura de encendido, °C 125 120 93 110 70 100 76
127
4.5 CUADRO COMPARATIVO DEL COMPORTAMIENTO DE UN MOTOR DE ENCENDIDO POR CHISPA
Cuadro Nº 16
Parámetros de comportamiento del motor Tipo de combustible >le Gasolina GLP GNC
Presión en el sistema de alimentación, Mpa
Número de octanaje
Calor de combustión específico de la mezcla, Kj/Kg.
Disminución de la potencia del motor si variar la relación de
comprensión, % • Adelanto de la chispa eléctrica
Cantidad teórica de aire para quemar 1 Kg. de combustible, m3/Kg.
0,03
84-97
111
12,35
< 1,6
110
110
5-7
4-6°
12,35
20
110
108
15-18
5-7°
128
4.6 INSTALACIÓN DE UN EQUIPO DE G.N.C
FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SISTEMA
Describiremos el funcionamiento del sistema siguiendo el recorrido del Gas Natural
Comprimido desde su carga hasta su combustión en el motor:
El gas es introducido al circuito por medio del pico de carga interno (o externo si lo
tuviese) a una presión de 200 bar. Esto se puede comprobar en el manómetro
que se encuentra inmediatamente a continuación del pico y debe observarse el mismo
durante la operación de carga. Luego pasa por la válvula de carga la cual permite
cortar la entrada de gas.
De allí el Gas Natural Comprimido es conducido por un caño Bundy de acero sin
costura hasta el o los cilindros de almacenamiento. Estos cilindros de distinto
diámetro y largo según la cantidad de gas a almacenar cuentan en su entrada con una
válvula de servicio que permite cerrar la entrada o salida de gas. Los cilindros se
instalan en cunas especiales las que se fijan a la carrocería según el lugar de
colocación de los cilindros (bajo chasis, en baúl en caja).
De la válvula de servicio el gas se dirige por un caño Bundy a la válvula de carga
nuevamente y de allí al regulador de presión.
En el regulador de presión el gas pierde presión hasta alcanzar la presión de trabajo
que es de entre 0.5 y 0.7 bar. Esta pérdida de presión hace que el gas pierda
temperatura llegando hasta el congelamiento par lo cual se hace necesario
calefaccionario utilizando una derivación del sistema de refrigeración del motor.
Un caño de goma recubierto p r una malla de acero lleva el gas desde el regulador
hasta el dosificador o hasta el mezclador pasando antes por una válvula limitadora de
caudal o válvula de máxima.
129
El dosificador se instala en un agujero practicado en la zona del venturi del
carburador y colocando allí el pico. En el caso del mezclador este se instala en el
conducto filtro de aire hacia el carburador o entre el carburador y el múltiple de
admisión.
El kit provee una llave conmutadora que sirve para seleccionar el tipo de
combustible y se encuentra instalada al alcance del conductor en la cabina de control
del vehículo. Esta además cuenta con un indicador de nivel de carga de los cilindros de
almacenamiento.
Existe la posibilidad de corregir el avance a! encendido (que para el GNC es mayor)
con el agregado de un variador electrónico de avance que se desactiva cuando el
vehículo funciona con natfa.
Para los vehículos con inyección electrónica de combustible existen una serie de
elementos que se deben agregar y otros que reemplazan a lo componentes de los
sistemas carburados.
Constituye una alternativa importante de cambio a gas propuesta por
COFIGAS, la cual actualmente está operando en Lima, y se espera que pronto se
difundirá a las provincias.
Existen tres formas de conversión:
a) Adaptando los Motores Otto con un costo promedio de $ 600.00, con un TRC de
aproximadamente un año.
b) Adquiriendo una unidad nueva o usada a gas, pero para comprarla hay que
someterla a un riguroso Control de Calidad.
c) Reemplazando un Motor Diesel por un Motor Otto a Gas de fabrica.
Por las dificultades de diseño, es bastante difícil y costosa la adaptación de un Motor
Diesel al Sistema Gas.
A continuación veamos los esquemas de elementos que trabajan en la instalación
de un vehículo a gas:
131
Di b
. 35
Circ
uito
del
GN
C
132
COMPONENTES DEL KIT PARA LA INSTALACIÓN Y LOCALIZACIÓN EN ÉL VEHÍCULO
Cuadro Nº 17
POS COMPONENTE UBICACIÓN
1 Reductor o regulador de presión Vano motor
2 Pico de carga interno Vano motor
3 Pico de carga externo (no siempre utilizado)
4 Válvula de carga Vano motor 5 Manómetro Vano motor 6 Electroválvula de nafta Vano motor
7 Pico dosificador/Mezclador (Según corresponda) Vano motor
8 Tubería y conexiones de gas a baja presión Vano motor
9 Tubería y conexiones de agua Vano motor
10 Regulador de caudal (válvula de máxima) Vano motor
11 Tubería y conexiones de nafta Vano motor
12 Tubería y conexiones de gas a alta presión y elementos de protección Bajo piso
13 Tubería para venteo Baúl, caja o bajo Chasis según vehículo
14 Cilindro contenedor de GNC con válvula de cilindro y disco de alivio
Baúl, caja o bajo Chasis según vehículo
15 Soportes para cilindro/s (completo) Baúl, caja o bajo Chasis según vehículo
16 Llave de conmutación y cebado con cableado y fusible Habitáculo
17 Variador electrónico de avance (opcional) Vano motor
18 Indicador remoto de combustible (opcional) Vano motor
Todos los componentes son suministrados con sus accesorios correspondientes para una correcta instalación en el vehículo.
133
º
Dib. 36. Disposición General de los Componentes de la Instalación
134
UNIDAD C: SISTEMAS
La comodidad como cualidad de explotación está dada, entre otros factores,
por el grado de extinción de las vibraciones provocadas por el desplazamiento
del vehículo por caminos irregulares y rompemuelles.
El Sistema de Suspensión y Amortiguación se encarga de mantener en
suspensión a la carrocería y también extinguir las vibraciones.
En este capítulo también están incluidos los sistemas de Freno y Dirección,
sistemas de vital importancia para la seguridad del vehículo.
El sistema de freno tiene la función de detener al vehículo, ya sea
disminuyendo la velocidad de desplazamiento, o deteniéndolo totalmente.
El sistema de freno está compuesto por:
Freno Principal.
Freno de estacionamiento.
A pesar que el motor estructuralmente no forma parte del sistema de freno,
funcionalmente participa en el frenado, cuando el vehículo desciende por
caminos inclinados, soportando altas cargas y por tiempos prolongados.
El Sistema de Dirección varía el sentido de desplazamiento del vehículo, y así
como se exponen los diversos tipos de freno, también se exponen los tipos de
Dirección.
Aparte de la estructura, principio de funcionamiento se han incluido los
parámetros de trabajo de los sistemas.
135
4 9 7
1 86
2 5 3
10
1.1. SISTEMA DE SUSPENSIÓN Y AMORTIGUACIÓN:
El sistema de suspensión sirve de nexo entre el chasis y los puentes.
El sistema de amortiguación es también nexo entre el chasis y los puentes, y
está conformado por los elementos de la suspensión de las ruedas.
Se puede decir que el sistema de suspensión actúa cuando el vehículo está
tanto estacionado como en movimiento, mientras que el sistema de
amortiguación solo actúa cuando el vehículo está en movimiento.
Físicamente ambos sistemas tienen los mismos elementos, siendo estos:
Las ballestas, que es el conjunto de muelles y accesorios
Los amortiguadores.
Los neumáticos.
Los neumáticos absorben pequeñas oscilaciones, los muelles absorben
oscilaciones medianas, mientras que los amortiguadores absorben las mas
grandes oscilaciones.
Dibujo 37: El Sistema de Suspensión y Amortiguación.
1. Muelle; 2. Amortiguador telescópico; 3. Neumático; 4. Larguero
longitudinal; 5. Larguero transversal; 6. Grillete 7. Gemela. 8. Abrazadera
9. Hoja madre o maestra 10. Funda.
MUELLES:
Los muelles se clasifican tanto por su diseño, como por su disposición:
136
AIRE
NEUMATICO BARRA DE TORSIÓN
DE DISCO DE FRICCION HIDRÁULICO
De una sola hoja.
De varias hojas.
Semielípticas
Rectas.
Longitudinales.
Transversales
Las hojas se fabrican de acero al Silicio, al Manganeso, al Si – Mn, al Cr – Mn y
son tratados térmicamente, principalmente para aliviar tensiones. La dureza de
estos es HB363 – 444. Para evitar rotura por fatiga, últimamente se viene
aplicando el pulverizado con granalla.
AMORTIGUADORES:
Los tipos de amortiguadores son:
Telescópicos
De disco de fricción.
Hidráulicos
Neumáticos
Resortes
Barras de torsión.
137
4
3
2
1 5
6
TELESCÓPICO
Dibujo 38: Amortiguadores
NEUMÁTICOS:
Los neumáticos son elastómeros fabricados con caucho natural mediante
vulcanización, aunque en los últimos años se fabrican artificialmente de
petróleo crudo o de alquitrán, de hulla y alcohol, siendo las más difundidas:
Buna N, que supera al caucho natural por su resistencia a los lubricantes y
combustibles.
Butil, que se caracteriza por su alta impermeabilidad.
SBR o Buna S, fabricado a base de estireno y butadieno.
Polisopreno, que resuelve el problema de elasticidad que tienen los
cauchos artificiales.
Polibutadieno, el cual además de simular la elasticidad de los cauchos
naturales, duplica la resistencia de estos.
La rueda está compuesta por el neumático, la cámara y el aro. La llanta
está compuesta por la banda de rodadura y la lona.
Figura Nº 39: Neumático con Cámara
138
4
2
3
1
1. Aro 2. Cámara 3. Lona 4. Banda de rodadura 5. Cables de acero
6. Válvula
Dibujo Nº 40. Neumático sin Cámara
1. Cubierta 2. Capa de butil 3. Válvula.
TIPOS:
Los neumáticos se clasifican en:
Con cámara
Sin Cámara
Radiales
Axiales
Mixtos.
139
A
SD
Dibujo Nº 41: Tipos de Cubiertas.
DIMENSIONES:
Los fabricantes establecen las dimensiones de los neumáticos expresándolas
en milímetros o pulgadas por dos cifras que miden su ancho, altura o diámetro
de montaje con el aro.
Dibujo Nº 42: Dimensiones del Neumático:
Veamos algunos ejemplos de dimensiones
6.50 – 15 .– S = 6.50’’
D = 15’’
160 – 15. – S = 160 mm
D = 15’’
12.00 – 20. – S = 12’’
D = 20’’
140
135 – 400.- S = 135 mm
D = 400 mm
15 – 45 .- S = 15 cm
D = 45 cm
PRESIÓN DE INFLADO:
La presión de inflado es el resultado de varios ensayos de investigación cuyo
propósito es que los neumáticos puedan resistir la carga, asegurando un
óptimo rendimiento del vehículo y cumpliendo eficazmente con la función de
amortiguamiento.
Existen tablas mediante las cuales se puede determinar la presión de inflado
para lo cual se debe seguir este procedimiento.
1º. En función a la dimensión se ubica la carga o el peso (Kg) por rueda, el cual
será mayor cuanto mayor es el número de capas.
2º. Una vez ubicado el peso nos proyectamos hacia arriba y ubicamos el valor
de la presión de inflado.
141
TABLA DE PRESIÓN DE INFLADO DE NEUMÁTICOS CUADRO Nº 17
MEDIDA CAPAS
PESO/ PRESIÓN DE INFLADO – VEHÍCULOS LIVIANOS
PSI 16 18 20 22 24 26 28 30 32 36
Kg/cm2 1.10 1.25 1.40 1.55 1.70 1.85 2.00 2.10
165/70
185/70
AUTOS
4 -
-
355
-
380
-
400
-
410
-
-
540
-
580
-
-
-
-
-
-
7.00-14
MICROBUSES
4
6
-
-
375
375
400
400
420
420
445
445
-
465
-
485
-
510
-
540
-
-
215/75
7.50 -14
CAMIONETAS
4
6
-
-
540
540
575
575
610
610
640
640
-
675
-
700
-
730
-
-
-
-
VEHÍCULOS MEDIANOS
PSI 28 32 36 43 50 57 64 71 78 86
Kg/cm2 2 2.25 2.50 3 3.50 4 4.50 5 5.50 6
8.25 – 16
MINIBUSES
10.00 – 18
CAMIONES
8
10
12
12
-
-
-
-
-
-
-
-
950
950
-
-
1,070
1,070
-
-
1,180
1,180
1,180
-
-
1,250
1,250
-
-
1,350
1,350
1,750
-
-
1,430
1,850
-
-
-
1,950
-
-
-
-
VEHÍCULOS PESADOS
PSI 43 50 57 64 71 78 86 93 100 114
142
Kg/cm2 3 3.50 4 4.50 5 5.50 6 6.50 7 8
10.00 – 20
11.00 – 20
12.00 – 20
CAMIONES
OMNIBUSES
12
12
14
16
14
16
X
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1,900
2,150
-
-
-
-
-
2,000
2,150
-
-
2,530
-
-
2,100
2,350
2,350
-
2,700
2,700
2,500
-
-
2,500
2,500
-
2,850
2,700
-
-
2,600
2,700
-
3,000
2,900
-
-
-
2,950
-
-
3,100
-
-
-
-
-
-
3,500
PARÁMETROS DE TRABAJO
Uno de los parámetros principales es la flecha de flexión, la misma que se
determina por la siguiente fórmula:
,EI6
Pf0
3 cm ------------------------------------------------------------------------- (46)
Donde: - Coeficiente de diseño del muelle.
P – Carga sobre el muelle, Kgf.
- Brazo de la ballesta, cm.
E - Módulo de elasticidad, Kgf/cm2.
I0 – Momento de inercia en la sección media del muelle, cm4.
Dibujo Nº 43: Muelle semielíptico simétrico.
P/2 P/2
P
l l
143
MOTOR
R min.a) Motor Adelante
Por otro lado, la tensión de flexión es igual a :
fl0I4
hmP , kg/cm2 ------------------------------------------------------------------- (47)
Donde:
hm - Espesor de la hoja madre.
Se admite fl = 4,000 5,000 Kg/cm2 cuando le flexión es estática, siendo
aproximadamente el doble cuando la flexión es dinámica.
1.2. DIRECCIÓN :
La dirigibilidad de un vehículo depende de tres parámetros:
Radio Mínimo de Giro, Rmin: Cuanto menor es la magnitud de este
parámetro, tanto mejor será su dirigibilidad, por que esto dará mejor
acceso al vehículo a espacios reducidos y curvas estrechas y
pronunciadas.
Rmin depende del ángulo de giro (), por lo que la ubicación del motor
en la parte posterior del vehículo resulta una buena solución para los
omnibuses, para los camiones lo mas recomendable es completar con
motores lineales, pero siempre adelante.
144
Fadh
Fadh Xr
+Fad
h
Xr+F
adh
MOTOR
a aB
R min.
Dibujo Nº 44: El Ángulo de Giro
Fuerzas de Adherencia en Sentido Transversal Fadh: Cuanto mayor es este
parámetro, tanto menor será el resbalamiento entre las ruedas directrices y el
camino.
Este parámetro depende de la calidad de los neumáticos.
Como se mencionó en el capítulo anterior, los neumáticos artificiales como los
fabricados con polisopreno o polibutalieno, debido a su elasticidad pueden
igualar y superar a los elastómeros naturales.
La elasticidad volumétrica favorece la amortiguación del neumático.
La elasticidad superficial favorece la adherencia entre el neumático y el camino.
Fuerza de Giro, Fgir: Cuanto mayor es Fgir tanto mejor será la dirigibilidad
del vehículo.
Los vehículos medianos y pesados tienen tracción posterior, por lo que su
esquema dinámico es el siguiente:
145
Dibujo Nº 45: Propulsión y Dirigibilidad
Actualmente la mayoría de los autos modernos tienen tracción delantera. La
ventaja reside en que cuando el vehículo gira se suman Xr y Fadh
produciéndose una mejor Fuerza de Giro. Aparte de ello, al tener cardanes
cortos en la transmisión, evitamos problemas de vibración y desbalanceo del
cardán.
En los camiones es muy difícil tener tracción delantera por que tanto la caja
como el reductor central son voluminosos, por su alta relación de transmisión.
En los omnibuses también es difícil por que al ubicar el motor y la transmisión
adelante disminuiríamos .
TIPOS DE DIRECCIÓN:
Existen dos tipos de dirección:
Dirección Mecánica, con mando de columna:
- Con rueda dentada.
- Con tornillo y rodillo.
- Con tornillo sin fin y engranaje.
- Con engranaje y cremallera.
146
7
6
5 4
2
3
1
8
9
Arias Paz M. Manual de Automóviles. Edición 51ª, brinda información amplia
sobre Dirección, por lo que me limitaré a esquematizar el sistema con
engranaje y cremallera, por ser el mas sencillo.
Dibujo Nº 46: Dirección Mecánica
1. Volante 2. Columna 3. Engranaje 4. Cremallera 5. Rotula 6. Biela
7. Pivote 8. Amortiguador telescópico 9. Cubo.
Dirección Hidráulica:
El rendimiento de la dirección mecánica es 7.06.0. md por lo que para
elevarlo se ha inventado la dirección hidráulica o hidroamplificador, encargado
de multiplicar el par de volante.
Cuanto mayor es el peso del vehículo, tanto mayor es la necesidad de recurrir
a la dirección hidráulica. Dependiendo de la bomba, la fuerza de giro del
volante puede reducirse hasta 2 – 6 Kgf, para autos y vehículos pesados
respectivamente.
Por otro lado, la velocidad de giro del volante se incrementa notablemente.
cam = 1.5 2.0 vueltas/ seg.
autos = 2.0 vueltas/seg.
147
34 5
2
1
Dibujo Nº 47: Dirección Hidráulica 1. Tanque 2. Bomba 3. Distribuidor 4. Brazo de mando principal
5. Pistón.
PARÁMETROS DE DISEÑO:
Una de las cualidades de la dirección es la estabilidad, la misma que se evalúa
a través de:
- La capacidad de amortiguación de las vibraciones ocasionadas por las
irregularidades del camino.
- La direccionalidad que es la capacidad de mantener la línea recta tanto ante
la presencia de irregularidades, como después de pasar curvas.
Para estabilizar la vibración se incorpora un amortiguador telescópico.
Para la mayor direccionalidad se utilizan los siguientes diseños:
148
A
C S
Avance (Caster), A .– 1 a 7º:
Es el ángulo formado entre el pivote y la vertical, lo cual hace que el pivote sea
excéntrico a efecto que cuando el vehículo pase una esquina, regrese
automáticamente a su posición inicial, es decir, el vehículo puede recuperar su
trayectoria rectilínea.
Dibujo 47. Mecanismos estabilizadores de la Dirección.
2º Salida, S .– 4a 9º
Sirve para disminuir el brazo de palanca originado por que el eje vertical
de la rueda y el eje del pivote no coinciden, entonces estos deben
aproximarse por lo menos en su proyección en el suelo.
3º Caída (Camber), C .– 0.25 a 2º
La cual evita que la rueda se salga, conservando la rueda apretada
hacia el eje.
4º Convergencia. – 10 – 15 mm.
Cuando un vehículo se desplaza las ruedas directrices tienden a
separarse en la parte delantera. Por ello se le diseña con
convergencia, como un mecanismo de compensación.
149
6
7
8
9
10
43
5
2
11
1
Ll
FRENOS Al igual que la dirección, el freno es un sistema vital para el vehículo, pues de
esto depende la vida de los pasajeros.
El frenado consiste apretar el elemento conductor (zapata, pastillas) contra el
tambor, al que está anclado el aro.
FRENO HIDRÁULICO:
Se acciona el pedal del freno y este activa un pistón de mando. Luego el fluido
(líquido de freno) es transportado a una cámara pequeña (bombín) que pose
dos pistones, los mismos que activan las zapatas abriéndolas y apretándola
contra el tambor, produciéndose el frenado. El retorno de las zapatas se hace
a través de un resorte.
La multiplicación de la fuerza depende de los diámetros de los pistones.
150
Dibujo 49.- Freno Hidráulico:
1. Pedal 2. Bomba de mando 3. Cámara de distribución 4. Cañería de
las ruedas posteriores 5. Cañería de las ruedas delanteras 6. Bombín
7. Zapata 8. Resorte 9. Tambor 10. Pivote 11. Tanque.
FRENO NEUMÁTICO
La existencia de vehículos pesados crea la necesidad de diseñar nuevos
sistemas, con mayor presión de frenado. Esto precisamente se logra utilizando
aire comprimido.
Al pisar el pedal se da pase al aire depositado en el tanque. El aire acciona el
diafragma del tambor de frenos, y a su vez este hace girar a la leva la misma
que apertura las zapatas.
1
2
3
4
5
68
9
7
151
CAJA DE
CAMBIOS
Dibujo 50.- Freno Neumático.
1. Purificador 2. Compresor 3. Regulador de presión 4. Manómetro 5.
Tanque 6. Cañería a las ruedas posteriores 7. Cañería a las ruedas
delanteras 8. Tambor de freno 9. Diafragma 10. Leva.
FRENO ELECTRICO:
En autos últimamente se ha hecho común el uso de pastillas. Estas
pueden estar activadas en forma hidráulica o eléctrica.
El frenado eléctrico está compuesto por un tambor de freno el cual activa
un electroimán y este acciona la pastilla contra el tambor de la rueda.
En el caso de los camiones se usa un ralentizador eléctrico el cual se
intercala en el árbol de transmisión.
El sistema está compuesta por una caja unida al bastidor que contiene
bobinas. Cuando se envía corriente a las bobinas se crea un campo
magnético con los platos que giran con la transmisión, creándose
corrientes parásitas, favoreciendo el desplazamiento al reaccionar con el
campo magnético de los platos hacia la caja, produciéndose el frenado.
Dibujo 51.- Ralentizador Telma.
1. Caja 2. Plato con estrías 3. Bobina 4. Cardán con estrías
MOTOR CONTROLREDUCTOR
3 1
2
4
CENTRAL
152
e
ba
rt
uN1uN2
w
P P
N 1 N 2
PARÁMETROS DE TRABAJO Veamos el esquema del sistema hidráulico, teniendo en cuenta que el análisis
para los demás tipos es similar.
Dibujo 52.- Freno de zapatas simétrica simple
Cuando se frena, entre la zapata y el tambor se originan dos fuerzas.
Fuerza Normal, N1 y N2
ebbaPN
1 ebbaPN
2
Donde:
P - Presión de frenado
a, b, e – Brazos de las fuerzas que actúan en las zapatas.
153
- Coeficiente de rozamiento.
Fuerzas Tangenciales de Rozamiento, N1 y N2
También se origina un Par de Frenado igual a:
Mfr = rt (N1 + N2) = P rt (a+b)
ebeb
11 ------------------------(48)
Donde:
rt – Radio del tambor
FRENO DE ESTACIONAMIENTO Cuando el vehículo se estaciona sobre un terreno inclinado, es necesario
frenarlo.
Existen dos tipos de freno de estacionamiento.
154
Freno Manual: Es el que accionando una palanca se activan las zapatas
dejándolas firmemente apretadas contra el tambor. El mecanismo es
mecánico.
Freno Neumático: En este caso el frenado se ejecuta a través de una
perilla que activa el pase de aire (sin retorno) a través de una válvula.
En ambos casos el frenado puede efectuarse a las zapatas de las ruedas o
a unos discos colocados en el árbol de la transmisión.
EJEMPLOS DE CALCULO Problema 1:
155
Calcular el espesor de la hoja maestra de una ballesta de 11 hojas, que soporta
2,530 kg, siendo la longitud de la hoja maestra 1 m.
n1 = 5, de 10 mm de espesor.
n2 = 5, de 8 mm de espesor
Solución.
Considerando la carga planteada seleccionamos como material el acero al Cr –
Mn, por lo que 2cm/kgf000,5fl . Como ancho de las hojas según
estándares asumimos b = 80 mm.
04IhPfl m
322
3110 12
hnhnbI
33 8.0x51x5128
50 I
PlflxIhm
04
2651.hm cm
Problema 2:
156
Según las ilustraciones correspondientes a freno hidráulico calcular el par de
frenado, si el área de la bomba de mando es 10 cm2, el área del bombin es 20
cm2 , el radio del tambor es 23 cm, y la fuerza que se aplica al pedal es 50 kgf
L = 30 cm
= 5 cm
a = 20 cm
b = 20 cm
Solución:
Al actuar una fuerza P = 50 Kgf sobre el pedal, con un brazo seis veces mayor
que el brazo menor, obtenemos una presión en la bomba de mando de 30
Kg/cm2 y una fuerza en el bombín de 600 kg f.
Cuando se esboza el diseño, se establecen los parámetros geométricos como
a, d y e. Como a y b han sido considerados como datos iniciales,
determinamos e a escala, siendo e = 18 cm.
Calculamos el Par de Frenado:
eb
1eb
1barPNNrtMfr t21
=
18020201
18020201202023020600
x.x.x.x
Mfr = 1,104 kg f.m.
Problema 3:
157
El Radio mínimo de giro de un vehículo cuya batalla es Formular B; la
distancia entre pivotes de dirección es 2a y el ángulo de giro de las ruedas
directrices es .
Solución:
El ángulo está formado por la pared externa de la rueda y una paralela al eje
longitudinal del vehículo. Las perpendiculares a estas líneas también formarán
, cuya vértice será un extremo de R min, mientras el otro extremo será el eje
longitudinal del vehículo.
Entonces:
Ctg = B
aR min
De donde:
aBxCtgR min
158
UNIDAD D. EXPLOTACIÓN DE LOS VEHÍCULOS:
1. PRUEBA 1.1. CONCEPTO Y METODOLOGÍA
La Revisión Técnica tiene por objeto determinar el Estado Técnico. Esta
tarea tiene dos fases:
- Inspección Ocular.
- Prueba
La Inspección Ocular “revisa” la complectación y estado de conservamiento
de la unidad.
La Prueba se conceptúa como el proceso de verificación, comprobación, de
las Cualidades de Explotación de Automóvil, bajo las condiciones de
funcionamiento externas de trabajo a los que éste ha sido predestinado.
Se distinguen los siguientes tipos de prueba:
a. PRUEBA DE EXPERIMENTACIÓN O ENSAYO
Destinada a determinar la posibilidad de que el Automóvil pueda ingresar
a la producción en serie.
b. PRUEBA DE TRANSACCIÓN
Cuyo objeto es comprobar si la unidad expuesta a venta, cumple con los
datos y especificaciones técnicas garantizada por el fabricante. Si la
transacción se realiza entre dos países, es recomendable que esta
prueba se realice en presencia de una representación del país importador
(si la prueba se realiza en las instalaciones de la fábrica o país
exportador), o en su defecto, que la misma sea efectuada en la Aduana
del país importador.
c. PRUEBA DURANTE LA EXPLOTACIÓN
Que, puede realizarse en el transcurso del período de explotación elegido
arbitrariamente. Esta prueba tiene los objetivos siguientes:
159
Determinar el Estado y Rendimiento de la unidad, lo cual derivará a
establecer:
- El estado de complectación y conservación del carro.
- Si la merma del rendimiento se debe a factores naturales de desgaste,
o si esta disminución es debida a la existencia de desperfectos
locales.
La baja de la unidad o de algún agregado.
Realizar, en función al punto anterior operaciones de compra-venta de
unidades usadas
Conceder autorización para libre circulación.
Habitualmente a y b son del tipo Control de Calidad y factibilidad mientras
que c es denominado Revisión Técnica.
La Prueba del automóvil es un trabajo voluminoso y complicado debido a
que éste está compuesto por diversos agregados, sistemas y estructuras que
tienen fines específicos. Esto nos obliga a adicionar otro criterio de
clasificación, según el cual tendríamos las siguientes pruebas: (Chudakov
V.A.: Fundamentos en la teoría y cálculo de tractores y automóviles).
a. DE LABORATORIO
En el que el automóvil se ensaya en Banco de Prueba donde se imitan
diversas condiciones de desplazamiento.
Para este fin, se ancla al vehículo y sus ruedas giran sobre las fajas que
puedan tener distintas configuraciones. Aparte de ello, se conectan
sensores destinados a medir por ejemplo, las vibraciones de la
transmisión frecuencias, amplitud y grado de extinción o de oscilaciones
del sistema de suspensión-amortiguación, entre otros parámetros e
índices.
Esta variante tiene preferencia para el estudio del comportamiento del
motor, desvinculado cinemáticamente de la transmisión y por ende de la
unidad.
Los parámetros que pueden obtenerse del motor y sus instrumentos de
medición correspondientes son:
- Ne, en función a : M Dinamómetro rotativo
n Tacómetro
160
ge, en función a : Cc Balanza milimétrica.
t Cronómetro
Aparte se puede medir:
La temperatura del agua refrigerante.
La presión del lubricante.
El grado de vibración.
El grado de contaminación, expresado en unidades Borch.
b. EN AUTODROMOS
Donde las carreteras tienen diferentes formas y grados de compactación
aparte de elementos adicionales para prueba como el agua.
En el dibujo 53 se puede observar un banco de Prueba para motores,
seguido de un cuadro de parámetros para los ensayos.
Figura 53. Banco de Pruebas de Motores.
161
PARÁMETROS
Parámetros mas importantes y las fórmulas que nos permiten calcularlos
(GOST-8.055-73)
Cuadro Nº 18
PARÁMETRO UNIDAD FÓRMULA
Presión efectiva media, pe Kgf / cm2
iVhMm314.0pe
- Nº de tiempos
i – Nº de cilindros
Vh – cilindrada, lit
Potencia efectiva, Ne CV
225
niVhpeNe
2.716n.MnNe
Consumo específico de
combustible, ge h.CVgr
NecombGge
Gcomb – Combustible
comsumido
Rendimiento efectivo, ef ge2.63ef
Presión media convencional de
las pérdidas mecánicas, Ppm Kgf / cm2
iVhtM314.0
P medpm
Potencia convencional de las
pérdidas mecánicas, Npm CV
225
niVh.PN pm
pm
Rendimiento mecánico
convencional, mec NpmNe
Nemec
Potencia indicada, Ni CV Ni = Ne + N pm
Coeficiente de exceso del aire. combG35.14
Ga
Grado de aumento de la presión. compPPz
Expulsión específica de los gases
de escape, gge Mg / CV
NeGgegge
162
La longitud de los tramos de cada tipo de carretera oscila entre 100 y
1000 M. o más. Además de ello, para obtener mayor precisión es
recomendable que el Autódromo tenga un diseño que permita excluir la
influencia del viento.
c. DURANTE LA EXPLOTACIÓN
La cual se realiza en condiciones corrientes de trabajo. Esta coincide en
concepto y método con su homónima anterior.
Por su relativa sencillez y aceptable grado de precisión vamos a
enumerar las Pruebas de Autódromos.
1.2. PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LAS CUALIDADES DE
EXPLOTACIÓN 1.2.1 CUALIDADES CINEMÁTICO-DINÁMICAS
Vmáx y Mmín de movimiento
Recorrido y tiempo de rodadura libre del vehículo.
Índices de tracción, como característica externa.
Recorrido, tiempo e intensidad de aceleración.
Recorrido, tiempo e intensidad de frenado.
1.2.2 CUALIDADES ECONÓMICAS
Principalmente determinan el Consumo de Combustible, QS (ó su
equivalente Rendimiento Económico, Km/G ) ligado a la unidad.
Este parámetro se mide a través de la conocida fórmula:
)km100/Lit(V10
NgQ ees
Densidades:
Gasolina : 0.68 a 0.78 gr/cm3
Petróleo : 0.83 a 0.89 gr/cm3
Debido a que Qs puede ser también determinado en forma experimental,
la fórmula expuesta nos permitiría calcular el Consumo Específico de
Combustible (ge).
163
Las diferentes pruebas se realizan bajo diferentes regímenes de carga y
velocidad debiendo éstos mantenerse constantes durante el tramo de
prueba.
Cabe, como referencia señalar que dentro de los aparatos de medición
para pruebas en la actualidad tienen mayor perspectiva:
- El electroregistrador multicanal.
- El oscilógrafo magneto - eléctrico, entre otros.
1.2.3 CUALIDADES AUXILIARES
Evalúan las funciones que son de tipo auxiliar, ejecutadas por los
sistemas diversos, asimismo las cualidades a las que se recurre
esporádicamente. Al lado derecho están los parámetros que los
caracterizan.
TRAFICABILIDAD : Los esfuerzos de tracción bajo extremas
condiciones de configuración y consistencia
del camino.
La resistencia a la rodadura
DIRIGIBILIDAD : Radio mínimo de giro.
Fuerza de adherencia en sentido transversal.
Fuerza de giro.
ESTABILIDAD :
ESTABILIDAD
LONGITUDINAL : Ángulo estático límite de ascenso.
Ángulo estático límite de descenso.
ESTABILIDAD
TRANSVERSAL : Ángulo estático límite de inclinación
transversal con desplazamiento rectilíneo.
ESTABILIDAD : Fuerza centrífuga resultante que es función
de:
TRANSVERSAL CON : * La velocidad angular de giro del
vehículo -
164
DESPLAZAMIENTO alrededor del centro de giro.
CURVILÍNEO * Radio de giro del centro de gravedad.
* Componente lateral del peso del automóvil.
* Inclinación de la carretera.
Respecto a la Estabilidad, la inclusión de Sistemas de Suspensión de
Regulación Automática Programada, viene a constituir la mejor alternativa
de solución a los problemas de estabilidad.
SUAVIDAD : Las frecuencias, amplitudes y velocidad de
oscilación..
La aceleración y velocidad de variación de las
aceleraciones.
DETERMINACIÓN DE LAS CUALDIADES TÉCNICAS Y ECONÓMICAS DURANTE LA PRUEBA.
1. VELOCIDAD MAXIMA (Km/h) * CONDICIONES
Régimen uniforme de desplazamiento del vehículo durante el sector
de control.
Camino plano, rectilíneo, horizontal de superficie dura.
Tiempo sin lluvia ni viento.
Cargas de transporte: Máxima y sin carga.
* PROCEDIMIENTO
Elegir el tramo de prueba que se compondrá de dos partes:
- La primera parte (aprox. 100-300m.) permitirá llegar (iniciada la
marcha) a la velocidad máxima.
- La segunda parte (aprox. 1000m.) corresponderá al
desplazamiento a Vmáx. la cual, al momento de la evaluación
debe ser promediada si hubieran fluctuaciones.
A fin de excluir la influencia de fenómenos que pueden alterar los
resultados, el sector control debe recorrerse de ida y vuelta.
Calcular si no hubieran problemas de variación de velocidad Vmáx.
por la fórmula siguiente:
165
Vmáx. = 3.6 s/t ……………………………………………… (49)
Donde:
S : Longitud del sector de control (m).
t : Tiempo correspondiente al sector control (SC) (seg).
VELOCIDAD MÍNIMA ESTABLE (km/h) CONDICIONES
- Las establecidas para determinar Vmáx.
- La variante de deslazamiento sin carga útil, corresponderá a la
marcha directa, o sea generalmente con el último escalón de la CC.
La variante con carga deberá también en lo que pueda ser posible
ejecutarse con el último escalón.
PROCEDIMIENTO
- Se recomienda elegir sectores de prueba de 100m. dispuestos uno
tras otro a una distancia de 200 - 300.
- Iniciar la prueba a Vmáx.
- Transcurriendo el primer SC utilice los 200 - 300m. para disminuir y
estabilizar la segunda velocidad inferior de tanteo.
- Repetir esta operación hasta llegar a una velocidad cuando el motor
se ahogue y en lo sucesivo, el desplazamiento del automóvil sea
imposible.
- La Vmín estable será aquella que inmediatamente antecede a la
descrita en el párrafo anterior.
- El cálculo de Vmín estable se realiza con la fórmula análoga a la de
Vmáx, donde s y t corresponderán a la V citada arriba.
- La prueba de la Vmín estable se efectúa bajo el mismo escalón de la
caja de cambio.
166
RECORRIDO DE RODADURA LIBRE
* CONDICIONES
Las establecidas para Vmáx a excepción de la primera condición donde
la velocidad resultante será variable de carácter descelerado. De otro
lado, el camino deberá reflejar excelente estado.
Sería recomendable realizar la prueba bajo 3 variantes de carga.
Vmáx con carga máxima o con carga nominal (aprox. 80% de la carga
máxima) a transportarse.
Vmáx sin carga
A 50 km/h sin carga.
Las velocidades citadas corresponderán al punto de inicio del SC.
* PROCEDIMIENTO
Iniciar la marcha y llegar a la velocidad deseada y estabilizarla.
Una vez llegada al punto inicial del SC desacoplar bruscamente el
embrague y accionar la palanca de la CC a la posición neutral.
Medir la distancia desde el punto inicial hasta el punto donde haya
detenido el vehículo.
INDICES DE TRACCIÓN
Los índices de tracción se hallan vinculados a un parámetro que caracteriza
su relación, comportamiento y eficiencia: el Factor Dinámico (D). Este se
calcula por la siguiente fórmula (CHUDAKOV V.A.)
GtotPwPtgD
Aquí :
Gtot = Go + Gcu
Ptg se determina con un dinamómetro rotativo (DR) mientras que Pw se
determina analíticamente.
Gtot : Peso total igual a la suma de:
Go : Peso propio del vehículo (Kg)
Gcu : Peso de la carga que transporte del vehículo (Kg)
Se hace la observación que Gtot. La suma de ambos pesos es igual de la
carabana o autotren:
167
Gcarab = Gtot + Grem
También se puede determinar mediante:
Gtot
PfemPrD ………………………………………..(49)
* CONDICIONES
Similares a las establecidas para Vmáx.
La prueba puede realizarse a diferentes velocidades, las cuales
corresponderán a los escaloresn de la CC.
Respecto a la carga a transportarse será suficiente la variante de
prueba con peso nominal.
* PROCEDIMIENTO
Determinación de Prem:
Conectar un dinamómetro de tracción entre el automóvil y el
remolque.
Llegando al régimen estable de cada cambio, anotar las
indicaciones provenientes del dinamómetro de tracción.
Determinación de Pf:
Instalar el dinamómetro de tracción entre el automóvil remolcado y el
que lo tracciona en algún extremo del cable que sirve de nexo. La
longitud del cable puede ser aprox. 10m.
Remolcar el automóvil objeto de prueba para lo cual la palanca de la
CC deberá estar en posición neutral. La velocidad deberá ser mínima
a fin de excluir la influencia de PW.
Determinar D:
Utilizando la fórmula (49), calculamos D para cada velocidad
teniendo carácter preferente la velocidad correspondiente a la
marcha directa.
168
RECORRIDO, TIEMPO E INTENSIDAD DE FRENADO Sfr, t, Vfr.
Los objetos de prueba son:
a. El sistema de freno principal.
b. El freno de estacionamiento.
a. Freno principal
La prueba se avoca a la verificación de la mínima distancia de parada.
CONDICIONES:
- Las mismas 2° y 3° que para probar Vmáx.
- Régimen uniforme al punto inicial del sector de prueba.
- Cargas a transportarse:
Nominal o máxima.
Sin carga.
- Adicionalmente se recomienda revisar existencia de fugas del
elemento activo de frenado (aire), asimismo la regulación de todo el
sistema de accionamiento debe ser verificado a fin que corresponda a
las especificaciones del caso.
PROCEDIMIENTO:
- Marcar el punto donde se iniciará el frenado.
- Elegir el peso y la velocidad correspondiente al punto inicial del sector
de prueba.
Por ejemplo, para un ómnibus determinado:
Peso máximo 30 km/h
Peso nominal 35 km/h
Peso mínimo 40 km/h
- A la velocidad preestablecida, en el punto inicial frenar bruscamente
presionando hasta el tope el pedal. Al punto inicial, el Motor deberá
desacoplarse por completo de la transmisión.
- Medir el tramo de Frenado.
- Determinar la intensidad de frenado:
Vfr = Sfr/t ………………………………………(50)
169
b. Freno de estacionamiento
El freno de estacionamiento se prueba en posición inerte del vehículo.
Este sistema debe probarse bajo la condición de carga útil máxima y al
ángulo de inclinación que el fabricante especifica.
El freno de estacionamiento puede ser mecánico o neumático.
CUALIDADES ECONÓMICAS (CE)
Las CE del automóvil son el conjunto de índices y parámetros que evalúan
el grado de perfeccionamiento del diseño respecto al aprovechamiento del
combustible, lubricantes, detalles y otros conceptos.
De otro lado éstas evalúan el nivel técnico de la operación del vehículo, así
como también la eficiencia de su administración.
Como resultado final, las CE determinan la rentabilidad de la explotación en
el término más amplio.
Las CE también nos permiten establecer las pautas para ulterior
perfeccionamiento, planteando soluciones a problemas que surgen durante
la explotación y modernizando la teoría y concepción del automóvil.
El estudio de las CE principalmente se aboca a la determinación de los
costos de operación donde tienen su reflejo.
Estos aglomeran una serie de gastos como:
Combustible y lubricantes, además:
Repuestos.
Mantenimiento y reparación
Depreciación (devaluación) de la máquina.
El combustible es el parámetro que mayor influencia tiene sobre el costo,
por ello a continuación se expondrá la prueba respecto al Consumo de
Combustible Qs expresado en litros/100Km.
La prueba tiene dos modalidades:
170
a. DETERMINACIÓN DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE AL
TRANSCURSO DE UNA RUTA.
Lo que implica el trabajo del auto bajo condiciones habituales o
rutinarias. Esta comprenderá el Qs desde:
El arranque del motor.
El inicio de la marcha del vehículo.
El desplazamiento a diferentes velocidades.
Paradas.
Hasta el apague del motor.
* CONDICIONES
El sector de control (SC) estará comprendido entre el punto de
inicio de la marcha y el punto de destino.
Este caso tiene valorable importancia para las unidades de
transporte colectivo, pues a través de Q podemos obtener parte de
la información referente al costo del pasaje. Por ello, en el presente
capítulo se dará énfasis a este caso. Entonces el SC estará
comprendido entre los paraderos inicial y final.
Durante la prueba el vehículo deberá detenerse en cada paradero.
Dentro de las variantes de carga, la que tienen significativa
trascendencia es la Prueba con carga útil nominal y/o máxima.
Si la unidad es de transporte urbano de pasajeros, Q se
determinará en el horario de mayor congestión y afluencia.
Antes de indicar el procedimiento, cabe señalar que toda prueba de
consumo de combustible debe efectuarse con un Indicador
Electromagnético de elevada precisión; de no ser posible puede
incorporarse un tanque portátil que haría la función de depósito de
control. Este deberá contar con:
Flotador con varilla graduada.
Válvula de bloqueo.
171
* PROCEDIMIENTO
1° Conectar el depósito de control al sistema de alimentación.
2° Anotar el nivel de combustible.
3° Arrancar y precalentar el motor hasta llegar a su régimen de
operación.
4° Desplazarse siguiendo las recomendaciones estipuladas antes.
La velocidad correspondiente al tramo estable deberá ser 80% -
90% de la velocidad máxima establecida por el fabricante.
5° Una vez transcurrida la trayectoria, apagar el motor.
6° Anotar la indicación de la varilla de medición.
b. DETERMINACIÓN DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE DURANTE EL SECTOR DE CONTROL.
Se inicia en el punto donde la velocidad se hace estable hasta el
punto donde culmina el SC. Gran significado para este caso tiene la
determinación del consumo de control (Qcontr).
Las condiciones para determinar Qcontr, son establecidas por las firmas
fabricantes y/o entidades gubernamentales.
A continuación como ejemplo, anotaré las condiciones para el
volquete Ruso MAZ de 8 toneladas de capacidad.
* CONDICIONES
Camino asfaltado o pavimento y/o tierra afirmada.
Trayectoria de desplazamiento: rectilíneo.
Disposición horizontal del camino.
Velocidad 60 km/hora, uniforme.
Carga útil: 8 Tn.
Sector de control 10,000m.
172
* PROCEDIMIENTO
A B C
O O O
Impulso Velocidad constante
Dibujo Nº 54: El sector de control BC en la determinación de Q.
1º Se establecerá el tramo que corresponde a los cambios (A-B) para
ello deberá marcar (a un lado de la pista).
El punto A, que corresponde a la posición inerte del coche.
El punto B, donde el auto llega a tener valor estable en su
velocidad.
2º A partir de B medir los 10,000 metros y anotar el punto C (final de
SC).
3° Retornando a A, repetir idénticamente la operación y lógicamente
la marcha al punto B ya se habrá uniformizado a la velocidad
60km/hora.
En el punto B conectar a la línea de suministro de combustible al
depósito de control.
4° En C bloquear el suministro de combustible al Motor; si prefiere,
ponga en neutro la palanca de cambios y luego detenga el
vehículo.
5° Determinar Qcontr el cual comprenderá las indicaciones del nivel
de combustible en los puntos B y C.
6° Para efectos de precisión el procedimiento deberá ejecutarse en
ambos sentidos (ida y vuelta).
7° Si el SC es menor o mayor que 100 Km, convertir a unidades
Lit/100km, el dato obtenido.
8° Conociendo Qcontr y utilizándose a 60km/hora y registrando la
indicación del tacómetro, teniendo n y recurriendo a la
173
característica del motor determinaremos Ne, con lo que podemos
calcular pe.
Este procedimiento también es útil para determinar en forma
experimental la velocidad de desplazamiento más económica, la cual
obviamente estará en función del peso que se transporta.
Realizada la prueba a diferentes velocidades y cargas (útiles) se
puede construir la característica del consumo de combustible. Esta -
como sugerencia - deberá estar a la vista permanente del conductor.
El consumo expresado en litros/100 km puede tener otra modalidad:
la indicada en km/litro ó sea la cantidad de kilómetros recorridos por
cada litro de combustible consumido ó también en km/Gl.
El rendimiento económico expresado en km/Gl puede obtenerse:
1° Conectado el depósito de control en el punto B.
2° Desconectándolo cuando se haya consumido un galón y
señalando la posición.
3° Contando los kilómetros recorridos desde B hasta el punto donde
consumió el galón.
174
1.3. PRUEBA DE COMPRENSIÓN
La prueba de comprensión es una de las formas efectivas de determinar
el Estado Técnico del Motor.
La presión de comprensión (Pcompr) es el parámetro mediante el cual
se determina el estado de la cámara de combustión. Este parámetro
depende de la cilindrada y de la Relación de Comprensión (); también
de la velocidad de arranque y de la potencia del Arrancador.
La zona comprendida entre las curvas (estas son potencias del
arrancador ) correspondiente a los motores de DIESEL cuyas potencias
oscilan entre 160 y 325 HP.
La zona inferior corresponde a los motores carburador de 45 a cerca de
100 HP.
Existen motores Diesel de baja potencia (hasta 40 HP) también hay
motores de carburador de alta potencia (hasta 300HP); pero se ha
elegido los rangos para diferenciar en la ilustración.
Para simplificar el análisis de las características de comprensión he
considerado que la velocidad de arranque 200 RPM para todos los
motores.
A continuación veamos el procedimiento para determinar la presión de
comprensión utilizando las características de comprensión. La forma
como lo haré, será bajo la modalidad de paralelo entre el Motor de
Carburador y el Diesel.
175
DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN DE COMPRENSIÓN
Cuadro Nº 19
MOTOR DE CARBURADOR MOTOR DIESEL
1. Extraer el filtro de aire (Purificador) 1. Idem
2. Cortar el encendido 2. Cerrar la llave de pase de combustible
3. Extraer la bujía del cilindro de prueba. 3. Extraer la tobera (inyectar) del cilindro
de prueba.
4. Instalar un namómetro (comprensión)
en el lugar del detalle extraído.
4. Idem
5. Pisando a fondo el acelerador girar el
motor con el arrancador. Tiempo
máximo de giro -30 seg.
5. Girar el motor con el arrancador.
6. Anotar la indicación del manómetro
en un cuadro donde se hallan ilustrados
los cilindros (posición)
6. Idem
7. Determinar el gradiente mínimo entre
cilindros:
Gradiente normal-aprox. 6PSI.
Gradiente máximo - aprox. 10 PSI.
7. Idem
Gradiente normal-Aprox 8 PSI.
Gradiente máximo - Aprox. 15 PSI.
8. Estando el gradiente dentro de lo
permitido, establecer si el promedio de
las presiones de compresión (de los
cilindros) es inferior a la tolerancia en la
disminución de la Pcompr (TDPC). Por
ejemplo: para las curvas que
corresponden a 0.7 HP, con E = 6.8 ,
corresponderá : PUNTO "A".
8. Idem
Para la curva que corresponde a 10 HP,
con = 11, será: Punto "B".
9. Investigar si la Pcompr es inferior a los
de los puntos citados.
9. Idem
176
Si hay sospecha en que la deficiencia Pcompr se debe el desgaste del conjunto -
cilindro (de modo particular de los anillos), verter aceite SAE 40 por el orificio
correspondiente, lo suficiente como para "sellar" la luz que puede haber entre
el pistón y el cilindro. Luego mida las Pcomp. Compare estos resultados con los
iniciales (o sea con los obtenidos sin haber vertido el aceite).
Si la diferencia de presiones es notable, como:
- Se 30 PSI y más - Motor de carburador.
- De 40 PSI y más - Motor Diesel.
Dentro de los rangos de potencia arriba citados, atribuya la anomalía al
desgaste de los anillos, en primera instancia, y a la excesiva luz entre el cilindro
y el pistón, en segunda instancia.
Antes de iniciar la Prueba de Compresión es recomendable.
Verificar el buen estado de aceite.
Reglar las válvulas.
Utilización del gráfico:
Para determinar la Pcompr (si no la específica su firma), hallar en el Libro
de Instrucciones de su auto la Relación de Compresión del Motor y la Potencia
del Arrancador (Narr).
Por ejemplo, para un Diesel = 15 y Narr = 10 HP: A partir de 15 trazar
un vertical hasta intersecar con la curva correspondiente a 10HP. Luego
177
proyectar hacia la izquierda y determinar la Pcompr, que en nuestro caso
(VOLVO N12) es 25.5kg/cn2 ó 370lb/pulg2 (PSI).
Para el caso del Motor de Carburador, la secuencia sería la siguiente:
= 6.0------- 0.7 HP------- 90 PSI.
Cabe observar, que tanto los gradientes (entre cilindros) como la
Tolerancia TDPC depende de la Potencia del Motor, con quien podría decirse
guarda proporción directa. La TDPC máxima es 15% de la Pcompr
especificada.
La característica ilustrada arriba corresponde a la Pcompr tomada a Nivel
del Mar.
Las tareas sombreadas respectivamente los rangos de Narr y
Pcompresión, para Motores mayormente divulgados.
En el dibujo N°6 se muestra las características de diversos Motores
Diesel, a diferentes frecuencias de rotación (RPM). Finalmente, si no tiene
ninguna información sobre Pcompr, mida este parámetro en un motor nuevo,
del mismo tipo marca y modelo.
178
Dib. 55. Características de compresión de diversos motores Diesel a
diferentes frecuencias de rotación
179
1.4. DETERMINACIÓN DEL ESTADO MECÁNICO:
La determinación del estado Mecánico tiene las modalidades:
1. Estando el vehículo totalmente operativo se desea probarlo para
venderlo o actualizar su permiso de circulación a través de una
revisión Técnica. Pare este efecto se tendrá en consideración los
ítems anteriores y se complementará con los cuadros Instructivos
para determinar el Estado Mecánico del vehículo.
2. Cuando el vehículo tiene fallas y es necesario detectarlas para
elaborar el diagnóstico. Para este caso recurriremos a los cuadros
auxiliares:
El uso de estos cuadros es como sigue:
1º. En el encabezamiento está ubicado el síntoma del desperfecto.
2º. En la parte superior de cada columna se halla el sistema, la anomalía
probable o visible.
3º. Luego se indica la falla.
4º. Finalmente después de la falla, en su parte inferior está la solución o
sugerencia
180
CUADRO PARA LA DETERMINACIÓN DEL ESTADO TÉCNICO DE OMNIBUSES, CAMIONES Y SIMILARES
Cuadro Nº 20
Nº SISTEMA Y
AGREGADOS EN REPOSO EN MOVIMIENTO
1
T
R
A
N
S
M
I
S
I
O
N
Embrague
Comprobar juego libre JL del pedal entando vacío de aire
sus sistemas de accionamiento: JL 34-45 mm (este y los
otros datos corresponden al volquete MAZ 5549). Toda
fabricación debe entregar esta información.
Detectar tirones en el momento del acoplamiento (conexión).
Detectar adelanto o retraso de conexión, desconexión.
Comprobar a recorrido licra de seguridad del pedal:
RL = 1.5 – 3 cm.
Caja de
Cambios
Revisar fugas de aceite.
Desmontar la CC y observar si hay juego de engranajes y
ejes, de no se posible, suspender una rueda motriz
( erminal) y observar si hay juego accionar el cardán a
ambos lados bajo diferentes cambios.
Comprobar accionamiento libre de la palanca. Desplazándose
a velocidad nominal aproximada 80 km/hora, utilizando la
fuerza de inercia positiva y con el motor apagado, el embrague
desacoplado y con la palanca conectada a cada cambio: oir
ruidos.
Transmisi
ón
cardanica
Revisar estado de acoplamiento.
Revisar soportes.
Verificar si hay flexión en el cardán.
Repitiendo el procedimiento anterior, pero con la CC (la
palanca) puesta en neutro, detectar si hay zumbidos o
ronroneos.
Poner cambio en directa (donde por lo general, la velocidad
angular del cardán es igual a la del piñón primario).
Puente Posterior
Fijar ruedas delanteras. Poner cambios en primera. Levantar un Terminal posterior.
Marcar un punto en el borde un neumático y girar hacia ambos lados hasta encontrar resistencia y marcar en el borde de la carrocería:
holgura angular máxima = 8 cm. (de la transmisión). Ponga el cambio en neutro y gira rápido
181
Nº Sist. Y agreg. En reposo En movimiento
2
Ruedas
Observar desgaste; si este es disparejo atribuir al exceso o
insuf. de presión del aire y/o desalinamiento.
Con las ruedas suspendidas, girarlas suspendidas, girarlas
separadamente en los sentidos horizontal y vertical.
Juego periférico máximo 1.5 cm.
Medir los diámetros de las ruedas gemelas con una pita
(después de levantar esa rueda), otra forma es sacando
ambas llantas y colocando el sistema de reglas paralelas.
Cualquiera sea la variante, primero verificar que la presión
sea la misma para ambas gemelas.
Observar los juegos periféricos axiales con la ayuda de
indicador tipo reloj. Estos no deben exceder 8 mm. Aquí se
habla de juegos periféricos máximos, los cuales tienen lugar
en la periferia o borde de los neumáticos.
Suspensión y
Amortiguación
La carrocería no debe aparecer vencida hacia ningún lado y
en ninguna dirección. Detectar rajaduras.
Para probar la amortiguación presionar bruscamente el lugar
donde se encuentra cada amortiguador; si regresara después
de varias oscilaciones, este amortiguador está mal.
Observar si hay choques entre: chasis carrocería-
guardatangos. al pasar por un rompemuelle frenar
bruscamente y detenerse: la extinción de las oscilaciones
debe ser rápida.
Nota:
La amortiguación de las unidades pesadas sólo puede ser
probada en movimiento..
Rodamientos
Desmontando la rueda, determinar la holgura con un
indicador. Con aproximación se puede determinar el grado de
desgaste.
El abaniqueo de las ruedas refleja el mal estado de los
rodamientos.
182
Nº Sist y agreg. En Reposo En Movimiento
3 Dirección
Revise la holgura del timón; esta no debe de ser mayor de
15º.
Estando en el sistema de sarvo funcionamiento, comprobar
el ángulo de giro máximo.
Girando el timón al máximo, no deben rozar los
neumáticos al chasis.
Probar suavidad de accionamiento, probar efecto
sotavitador. Soltar el timón yendo a baja velocidad si
este tiende a girar por si solo hacia un lado, puede ser
a que el reglaje de los frenos este mal o que los
neumáticos estén desalineados y/o que a presión de
estos está dispareja.
Nº Sist y agreg. En Reposo En Movimiento
4
F
R
E
N
O
Compresor Verificar la tensión de la faja conductora. Encender el motor
y observar la indicación del manómetro. Observar el
funcionamiento del regulador de presión, el cual debe
funcionar a 6-7 kg/cm2, lo cual a su vez nos dará una
referencia sobre eficiencia del compresor.
1º Prueba: Comprobar el tramo de frenado (o distancia
de parada), mínimo 18 m.
Parámetros de control del volquete MAZ 5549=V=50
Km/horas carga útil (nominal) = 8 Tn.
2º Prueba: Revisar reglaje de los frenos en los
terminales: Desplazándose a velocidad
moderada, frenar y soltar el timón; si el
vehículo se desvía, atribuir al mal raglaje.
Nota: El desvío puede también presentarse sin el
accionamiento disparejo de los frenos (posreglaje); esto
puede ser debido a:
Presión desigual de los neumáticos.
Distrib. A través de los órganos de depuración observar la
presencia de aceite.
Observar la fuga de aire en toda la línea.
Accionamiento
Comprobar la carrera del pedal: 30 – 33 mm.
Comprobar la carrera de la horguilla 20 – 35 mm.
183
Nº Sist y Agreg. En Reposo En Movimiento
5
C
a
r
r
o
c
e
r
í
a
Exterior
Observar abolladuras, rababas, agujeros, desgarros, óxido y estado
de pintura.
Revisar puertas, ventanas, bodegas.
Detec ta r chir r idos y
c r u j i d o s .
Probar, sentir el efecto
de amortiguación del
asiento del conductor.
Interior
Probar puertas y ventanas.
Revisar cabina de mando, asientos y techo.
Bastidor Detectar defectos locales. Comprobar la perpendicularidad y
paralelismo de los ejes.
Si la dirección “jala”,
puede ser mala
disposición de los ejes
(delantero y posterior)
con respecto al eje
principal (longitudinal)
184
Nº Sist. y agreg. En Reposo En Movimiento
6
Tablero
en control
Comprobar la presión del aceite y tº del agua refrigerante correspondientes a ralenti
normal:
P aceite = 1 – 1.5 kg/cm2
Tº = 70 – 8000
Encender luces y acelerar para comprobar el funcionamiento del amperímetro.
Comprobar el funcionamiento del tacómetro, acelerando hasta la frecuencia nominal.
Rango de los parámetros
correspondientes al desplazamiento:
- P aceite = 4-7kg/ cm2.
- Tº agua = 85-90ºC
- Carga positiva de la batería
(amperímetro)
Comprobar funcionamiento de:
- Velocímetro.
- Contómetro
- Indicador del nivel del combustible.
Instalación
Eléctrica
Revisar y probar las luces de.
- Matrícula.
- Frenos.
- Dirección.
- Interiores.
Probar alineamiento de los faros.
Luces de carretera.
Probar batería: con los faros encendidos, encienda el motor, el brillo de aquellos bajará,
pero si casi se apaga puede ser índice de que la batería no recibe carga.
También se puede probar haciendo corto circuito con un cable:
Probar alcances (largo y corto) de los
faros (de preferencia en horas nocturnas).
Observar también la continuidad de los
mismos.
185
CUADRO DE LA DETERMINACIÓN DEL ESTADO MECÁNICO DEL MOTOR
Cuadro Nº 21
Nº Sistema Prueba de Reposo antes de la Pr. De
Desplazamiento Prueba de Desplazamiento
Prueba en Reposo después de la Pr de Desplazamiento
1 Arranque
(Apague)
Probar facilidad de arranque: duración
máxima = 5 seg. Siguiente intento
después de dos minutos.
Si no arranca el motor, detectar la
causa y eliminaria si es inmediata;
caso contrario proceder a evaluar.
Operando En Régimen Nominal, Apagar.
Si Después De Ello el Motor sigue
funcionando durante cierto intervalo
adicional, puede ser indicio que haya
carbonilla o rebaba en la cámara de
combustión.
2 Generación
Regulación y carga.
La batería debe estar en perfecto
estado.
El buen arranque es indicio del estado
del sistema.
Prueba de carga:
- Comprobar la tensión de la faja que
acciona al generador.
- Probar carga acelerando
paulatinamente y observar la
indicación del amperímetro.
Desplazándose a 10-25 Km/h la
carga se indicará (con mayor
precisión a 400-500 RPM).
Aprox a 50 Km/hora lo que
equivaldría dependiendo de itr del
carro a 600-700 RPM, la aguja no
debes indicar descargas, aún,
pesar el consumo de corriente
fuera el máximo. A partir de
aproximadamente 1000 RPM para
la corriente.
Nota:
Son datos específicamente de un motor al
que se ha tomado como ejemplo.
186
Nº Sistema Prueba de Reposo antes de la Pr. De
Desplazamiento Prueba de Desplazamiento
Prueba en Reposo después de la Pr de Desplazamiento
3
Alimentación y
regulación del
combustible
Observar uniformidad del
funcionamiento en el Reg. Min. Si hay
irregularidad abrir los racores de las
toberas uno por uno.
El surgimiento de toda irregularidad
con moderad caída de frecuencia RPM
al abrir el racor significará buen estado
de la tobera respectiva.
Nota: Para comprobar la uniformidad,
el Motor debe estar pre-calentado.
La buena potencia del Motor en
régimen estable del carro significa
en gran parte buen estado del
sistema, ver cuadro de potencia
baja y evaluar.
Si las condiciones externas son
normales y a pesar de ello la
coloración del humo de escape es
negra, es por que este sistema
está en mal estado.
Efectuar la prueba de consumo
conectando la entrada a una galonera
o tanque mediante una llave de 3
pasos.
si el conductor lleva un reporte del
consumo ver cuantos km. Recorrió el
carro y dividir entre los galones que
consumió.
Una vez llegado al punto donde la
velocidad se hace estable, abrir la
llave de pase tanque - motor
Medir
187
Nº Sistema Prueba de Reposo antes de la Pr.
de Desplazamiento Prueba de Desplazamiento
Prueba en Reposo después de la Pr de Desplazamiento
4
Distribución de
Gases y Conjunto
Cilindro – Fistón
Detectar antes ye después de la
prueba de desplazamiento el soplo
de las válvulas a través de sonido
irregular surgiente en el tubo de
escape.
Observar la presencia de aceite en
el tubo. Ello le dará una idea sobre
desgaste del conjunto C-P.
La baja potencia puede ser
indicio del mal estado de las
válvulas, también de su sistema
de accionamiento y/o del
conjunto C-P.
Deténgase/ acelera 2 o 3 veces si por
el tubo de escape sale humo blanco
azulado: indica quema aceite; si este
es negro revisar admisión de aire por
alguna conexión al carter, detectar
soplos o bufidos rítmicos.
Comprensión
La primera instancia de prueba es
el arranque, para ello se habrá
comprobado el buen estado de los
sistemas anteriores.
Si el arranque es rápido sin pisar el
acelerador, la comprensión es
buena.
Con la marcha en primera soltar
repentinamente el acelerador de
tensión es relativamente rápida
del vehículo significará buena
comprensión.
Compruebe la presión de comprensión
con las especificaciones de su motor.
188
Nº Sistema Prueba de Reposo antes de la Pr.
de Desplazamiento Prueba de Desplazamiento
Prueba en Reposo después de la Pr
de Desplazamiento
5 Lubricación
Consultar Bitácora para evaluar
consumo de lubricante. Si el
consumo es excesivo estando el
motor apagado:
- Revisar y limpiar juntas y
retenes.
- Observar si hay agua o
emulsiones en el aceite.
Encender y verificar la presión
mínima. 0.5 km/cm2 aprox.
Comprobar la presión de
lubricación para diferentes
regímenes.
Estacionar el automóvil en lugar limpio
(de preferencia una rampa) operar 1 a
2 minutos en el Reg. Nominal y
observar fuga de aceite.
Efectuar si fuera posible análisis de la
muestra extraída del carter.
6 Enfriamiento
Radiador:
Ver si hay óxido en la boca y/o
conexiones extrayendo las
mangueras.
Agua refrigerante: observar
presencia de aceite y óxido.
Observar estado del radiador y
mangueras.
Comprobar la Tº siendo la
óptima correspondiente al reg.
Explotativo continuo 80-85 90,
caso contrario, ver diagnóstico
del Motor Diesel y evaluar.
Observar fuga de agua:
- En las conexiones de mangueras –
radiador.
- En la bomba.
189
Nº Sistema Prueba de Reposo antes de la Pr.
de Desplazamiento Prueba de Desplazamiento
Prueba en Reposo después de la Pr
de Desplazamiento
6
Conjunto de
Embolo – Biela
Manivela.
Amortiguación
Funcionando en ralentí y
considerando a los anteriores
sistemas están en buen estado, no
deben de haber vibraciones
exageradas; caso contrario, atribuir
la anomalía siguiendo las
instrucciones que se indican,
previamente. Revisar soportes del
motor.
Acelerar y soltar continuamente el
pedal: si se oye un golpe sordo.
Atribuir las causas a los gabinetes
metales de biela y de bancada.
Determinar las frecuencias de rotación
críticas resonantes, acelerando en
forma escalonada.
190
NEGACIÓN O DIFICULTAD EN EL ARRANQUE
SISTEMA COMBUSTIBLE ADMISIÓN DE AIRE RESTRINGIDA O FRÍA COMPRESIÓN BAJA FALLAS MECÁNICAS
Tanque vacio Precalentador inoperativo Poca velocidad de arranque Motor trancado
Llave de combustible cerrada
Agua en el combustible o mala calidad de éste
Drene el tanque y filtros
Análisis de combustible
Filtración de aire al combustible
Revise permeabilidad de juntas, anillos y otros
Purgar
Obstrucción en filtros cañerías, etc.
Revise en cadena
Falta de corriente a la bujía de precalentamiento
Purificador obstruído
Límpielo a presión moderada o cámbielo
En caso de no existir un Sistema de Precalentamiento, usar aditivos, siempre y cuando lo admita el fabricante.
Una alternativa provisional puede ser calentando con bolsas de agua la bomba de inyección o el filtro o las cañerías de combustible.
Poca velocidad de arranque
Revise carga de batería y conexiones
Verifique por viscosidad de aciete
Saque las toberas y verifique la libre rotación del motor.
Válvulas desregladas pegándose o goteando
Reglaje
Asiéntelas o cámbielas
Anillos, pistones o cilindros gastados
Efectuar Prueba de compresión
Dientes rotos en el tren de engranaje
Agua en los pistones (óxido)
Cojinetes trancados
Conexiones eléctricas sueltas o rotas
Revise en cadena
Arrancador malogrado
Revise en primera instancia las conexiones (tornes)
Si nota en vacío, revisar el mecanismo de acoplamiento Arrancador-volante (bendixi)
Batería descargada
Reponga el líquido electrolítico y recargue
Cuadro Nº 22
191
EXCESIVO HUMO EN EL ESCAPE
HUMO NEGRO O GRIS HUMO BLANCO HUMO AZUL
A. MO TO R TIRANDO B. SISTEMA DE COMBUSTIBLE EN MALA CO NDICIÓN
C. SISTEMA DISTRIBUCIÓN G ASES RESTRINGIDO
Temperaturas de operación muy baja Presencia de aceite
Opere de manera que pueda “encontrar el regulador”
Motor sobrecargado
Opere RPM no mayor que el 90% de la Nominal
No exceda la capacidad
No arrastre el motor
Inyectores o válvulas en mal es tado
Intensidad de Combustible graduada muy alta
Regula la bomba de inyección al límite especificado
Combustible de mala calidad
Purge continuamente filtros y tanque
Dedales y orificios del inyector tapados
Síntomas colaterales: Pérdida de Potencia Consumo exagerado de comb.
Pulverizadores obstru idos gastados
Limpie y cámbielos
Inyectores sueltos
Cañerías de derivación obstru idas tapadas.
Verifique S i la restricción sobrepasa 45 cm. de agua, limpie el purificador
A lta contrapresión en el escape por ejm . ésta no debe exceder 3.75 cm. Hg para una N = 150 HP a 2500 RPM
Aire liviano a gran altura
Opere con carga reducida
Si no hay polvo ni lluvia, puede prescindir del purificador. Para ello se recomienda emplear purificador con cárter húmedo
Aire liviano por clima caluroso
Tome aire de admisión de la parte exterior del capot o cabina
Si la T del medio ambiente es mayor de 40ºC no operar en los sucesivo.
Presencia de humedad y agua en el colector de escape. También en la cámara de combustión.
Si e l humo blanco persiste, destapar la culata y revisar si fue por soplo de empaquetadura o fisuras ra jaduras.
S i este fenómeno se produce en el momento del arranque en zonas húmedas o frígidas considerar como fenómeno normal.
Guías de válvulas desgastadas
Segmentos, p istones o cilindros desgastados
Verifique por soplo en el cárter.
Primera instancia. Cambio de instancia
Turbo en mal estado
Cuadro Nº 23
192
T E M P E R A T U R A S A N O R M A L E S R E F R IG E R A N T E
M A S A L T A Q U E L A N O R M A L M A S B A J A Q U E L A N O R M A L
R e fr ig e ra n te in s u f ic ie n te
R e p o n g a e n fo rm a p a u la tin a
C o rre a v e n t i la d o r s u e lta
A ju s te o c á m b ie la
M a n g u e ra o c o n e x io n e s s u e lta s
In s p e c c io n e e s ta d o m a n g u e ra . R e a ju s te c o n e x io n e s
T e rm o s ta to c o n e x ió n p r in c ip a l t ra b a d o , c e r ra d o .
In c r u s ta c io n e s e n c o n d u c to s re fr ig e ra n te s
L im p ie u s a n d o re a c t iv o s , q u ím ic o s . A g u a d e b e s ie m p re s e r “ t ra ta d a ”
B o m b a d e a g u a g a s ta d a
R e p a re o c a m b ie im p u ls o r o c o n ju n to
S is te m a d e in y e c c ió n
R e v is a r a v a n c e
S e re c o m ie n d a te n e r v a r ia b le e n e l v e n t i la d o r
C o n e x ió n p r in c ip a l T e rm o s ta to tra b a d o a b ie r to
R e p a re o c a m b ie
C o n e x ió n s e c u n d a r ia d e l T e rm o s ta to t ra b a d o , c e r ra d o
R e p a re o c a m b ie
T e m p e ra tu ra m e d io a m b ie n te , z o n a m u y fr íg id a
In s ta le o b tu ra d o re s o p e rs ia n a e n e l ra d ia d o r
S e r ía re c o m e n d a b le re u t i l iz a r lo s g a s e s d e e s c a p e
Cuadro Nº 24
193
POTENCIA BAJA
ESTABLECER LA CAUSA VERDADERA
SISTEMA DE COMBUSTIBLE
AIRE RESTRINGIDO EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN
AJUSTAMIENTOS MECÁNICOS INCORRECTOS
PARTES DEL MOTOR DEMASIADO GASTADOS
La disminución de Potencia de Automóvil no siempre se debe al factor Pot Baja del Motor.Las condiciones Ambientales y de funcionamiento Externas incluyendo Fw podrían ser las causales.
Resbalamiento del Embrague
Regular accionamiento
Desmontar. Revisar forro
En zonas altas. Motor sin turbocompresor, o con deficiencias en la admisión
Filtro de combustible sucio
Limpie o cámbielo
Toberas desregladas
Orificios de pulverización sucios
Limpie y pruebe en Banco
Bomba de Inyección desreglada
Calíbrela según normas de Pruebas Standart
Restricción exagerada aire de admisión
Verifique la Presión de Succión. Esta debe ser de 18 a 35 cm. de agua a RPM max.
Si la restricción excede los 45 cm. De agua, limpie el purificador, si la toma de aire está dentro de la carrocería ubicarla fuera y en la parte alta
Contrapresión en el escape
Verifique la contrapresión
Esta no debe exceder por ejemp. 2.5 cm. Hg para un Motor de 100 HP a 2200 RPM
Si la contrapresión sobrepasa el límite, modificar el sistema de escape.
Aire liviano a gran altura
Aire caliente debido al clima
Se considera natural, que bajo estas condiciones el Motor
Ajustamiento incorrecto de los eslabones del acelerador
Ajuste los eslabones para las debidas posiciones de: Velocidad Máxima y de Ralentí
Ajustamiento incorrecto de válvulas o inyectores
Reglar siguiendo instrucciones de su firma fabricante
Compresión baja
Primero efectuar prueba de compresión
Válvulas pegándose, filtrando
Inspecciónelas. Asiéntelas si es posible cámbielas
Inspecciones anillos, pistones o cilindros.
Si es necesario, instale nuevos (en juego)
Inicialmente verifique por soplo a través de la boca de llenado de aceite u otro conducto conectado al carter
Cuadro Nº 25
194
FALLAS DE UNO O MAS CILINDROS
DISTRIBUCIÓN DE COMBUSTIBLE COMPRESIÓN DESIGUAL INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE
Agua en el combustible o combustible de mala calidad
Drene el agua y sedimentos de los tanques y filtros
Análisis de combustible
Filtración de aire en el combustible
Purge el sistema
Irregularidades en la Bomba de Inyección
Pruébela en un Banco Calibre
Válvulas gastadas o pegadas
Suéltelas o asientelas
Anillos de compresión muy gastados o pegados
Uno o más pistones y camisas agujerados o muy gastados
Prueba de Compresión
Mal ajuste de válvulas e inyectores
Reajuste. Regule
Embolo del inyector pegado
Pulverizador de la tobera dañado o sucio
Limpie o cambie. Pruébelo
Dedales o resortes agarrotados
Escarie o cámbielos
Cuadro Nº 26
195
CO NSUMO E XCESIVO DE LUBRICANTE
FUG AS EX TERNAS F UGAS INTE RNAS CO NSUMO DE BIDO A FE NÓM ENO S TE RMO DINÁM ICO S
Llave a vapor la parte externa del M otor, luego de je secar
Investigue por filtraciones con e l M otor funcionando: Tº agua = 75-90ºC
F ugas en em paquetaduras
Inspeccióne las en e l carter, filtro , e tc .
Reajúste las o cám bie las
F uga por los re tenes
R evise retenes de los extremos de l c igüeñal
En los re tenes de l Sobrea lim entador (Turbocom presor) parte Turb ina
Parte C ompresor
Revise ex istencia de ace ite en el conducto de adm isión
Pérd ida de l lubricante a l s istem a de com bus tib le
Desgaste de implem entos de inyección.
Pérd ida de l lubricante a l s istem a de re frigeración .
Revise em paquetadura de cu la ta
Cojinetes gastados en el Turboalim entador
Anillos gastados en e l compresor
Purgar tanque y revisar presencia de ace ite
G uías de vá lvu las desgastadas
Cam biar gu ias
P is tones, anillos. C ilindros ra jados, agujereados o demasiado gastados
Insta le nuevos
M uñones o b ielas ahogados
D rene lubricante
Estancamiento de a lgún canal ub icado después de l regu lador de presión
L im piar. Analizar lubricante
Evaporizac ión de l lubricante
R espirador sucio
Tº dem asiada a lta en el carter
R evisar s istem a de Refrigeración
N o sobrecargar e l Motor
Cuadro Nº 27
196
CONSUMO EXAGERADO DE COMBUSTIBLE
SISTEMA DE COMBUSTIBLE SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE GASES
PARTES DEL MOTOR DAÑADOS, DESGASTADOS O MAL INSTALADOS
OPERACIÓN INAPROPIADA DEL MOTOR
Graduación intensa de combustible
Regule la aceleración
Mala calidad de comb.
Someta a análisis
Fugas externas de combustible
Fugas internas de combustible
Revise fugas en los dedales de los inyectores y en las conexiones de admisión de combustible
Orificios del Pulverizador desgastados
Admisión de aire restringida
Sist. Admisión adaptado inadecuadamente o purificador sucio
Si la admisión excede 45 cm. De agua, limpie purificador
Contrapresión exagerada en el escape
Sist. Escape modificado inadecuadamente
La contrapresión no debe exceder 3.5-4 cm. De Hg.
Desreglaje de válvulas
Mala instalación de inyectores
Regule avance
Filtración en la punta de la culata
Ajuste las tuercas o cambie la junta
Fuga por las válvulas
Asiéntelas o cámbielas
Pistones, anillos o cilindros gastados
Arrastre el motor
Ver Normas de Operación
Motor sobrecargado
Ver Normas de Operación
Tome en cuenta la influencia de las Condiciones Ambientales
Mantenimiento inapropiado
Nivel de aceite en el carter sobre “Alto NIvel
Drénelo
Aceite muy viscoso para Tº bajas
En zonas frígidas usar SAE 30 SAE 15W/40
Cuadro Nº 28
197
SEDIMENTO EN EL CARTER
OPERACIÓN INAPROPIADA DEL MOTOR LUBRICANTE DE MALA CALIDAD MAL MANTENIMIENTO
Evite periodos largos de marcha al vacío
El tiempo de funcionamiento al Ralentí Normal: no debe superar 5-8 minRalentí Acelerado. No debe superar los 15-20 min.
La temperatura del refrigerante debe oscilar entre 71 ºC – 91 ºC
Use aceite de acuerdo a las Especificaciones que el fabricante o alguna Institución competente recomiendan
Filtro de aceite en malas condiciones
Temperatura del agua muy baja
Indebido trabajo del Termostato
Pistones, anillos o cilindros muy gastados
Cambie
Cuadro Nº 29
198
VIBRACIÓN EXAGERADA
PARTES EXTERIORES PARTES INTERIORES
Amortiguador en mal estado
Cámbielo. Antes de ello inspeccione ajustes
Volante suelto o desbalanceado
Ajuste o balancéelo.En caso extremo cámbielo.
Embrague:Eje de dirección o el agregado en conjunto desviado, suelto, desgastado
Alinie, repare o cambie los detalles desgastados.
No descartar la posibilidad del desgaste de la caja de cambios: desequilibrio de cardán o desgaste de la junta (cruceta) de la transmisión.
Motor operado a Velocidad Crítica
Evite operar en zonas críticas
Uno o mas cilindros no desarrollan normal y totalmente su potencia.
Verifique el Reglaje
Inspeccione desgaste de válvulas, anillos, pistones, cilindros. También toberas
Cigüeñal desbalanceado
Repare o cambie
Cojinetes y bulones desgastados
Bielas o pistones desgastados
Equilibre
Cuadro Nº 30
199
200
1.5. DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTO:
Por definición, rendimiento es la relación entre la energía resultante y la
energía de entrada.
En el vehículo se pueden distinguir tres tipos de Rendimiento:
a. Rendimiento del Motor.
b. Rendimiento de la Transmisión.
c. Rendimiento Económico.
RENDIMIENTO DEL MOTOR
Rendimiento Mecánico:
Es la relación entre la Potencia Efectiva, ósea, la potencia en el eje
saliente del cigüeñal, y la Potencia Indicada:
%100NN
i
emotor
La Potencia Indicada es la que se desarrolla como producto de la
combustión dentro de la cámara. Esta Potencia disminuye por las
siguientes pérdidas:
Rozamiento entre los diversos pares cinemáticas.
Accionamiento de agregados: alternador, compresor, bomba de agua,
bomba de aceite, etc.
Succión de aire y expulsión de los gases de escape.
201
Rendimiento Térmico:
El Motor Diesel tiene mejor Rendimiento Térmico que el Motor Otto por
que tiene mayor compresión, por que la combustión se realiza con exceso
de aire y por que el petróleo tiene mayor potencia calorífica que la
gasolina: 9,200 calorías, frente a las 8,860 calorías de la gasolina.
El Rendimiento Térmico del Diesel puede alcanzar el 58%, contra 45% %
del Otto.
En cuanto al gas, el poder calorífico del GLP es un promedio 8,300
calorías y el del GNC es cerca de 9,000 calorías, y considerando otras
virtudes, como la ausencia de azufre y plomo, pone al gas a la
vanguardia.
RENDIMIENTO DE LA TRANSMISIÓN:
En la Unidad Didáctica B, al determinar el Momento de Impulsión se
formuló el Rendimiento de la Transmisión:
MmMnom1tr 21 n
2n1
Otro método para determinar tr es mediante la siguiente fórmula:
MmxitrMimptr
El Momento de Impulsión (Mimp) se prueba mediante un dinamómetro
rotativo colocado en las ruedas motrices.
El Par Motor (Mm) se determina mediante la característica del Motor,
teniendo como referencia la indicación del tacómetro.
Según el cálculo de Tracción la relación de Transmisión (itr) es igual a:
RCxn
ntr iitri
202
RENDIMIENTO ECONÓMICO:
Es la cantidad de Km. que un vehículo recorre consumiendo un Gl. o la
cantidad de litros que se consumen recorriendo 100 Km.
Gl
Kmec (Sistema americano)
.Km100/itrec (Sistema europeo y asiático)
RENDIMIENTO RELATIVO:
Es la relación de parámetros de vehículos nuevos y usados:
Por ejemplo tenemos:
%100xnuevoVusadoV
rel
Este parámetro es útil para determinar en que momento se debe reparar
un vehículo a través del establecimiento de estándares.
1.6. SISTEMAS AUTOMÁTICOS EN LA DIAGNOSIS:
En estos últimos años debido a la imperiosa necesidad de contar con el
diagnóstico rápido y preciso, la ciencia ha abierto un nuevo campo
introduciendo sistemas automáticos los cuales al transcurrir el tiempo han
hecho de la Diagnosis un proceso eficiente y fidedigno.
El principio de los Sistemas Automáticos se basa en.
1º Captación, transformación e indicación (ilustración) en los términos
convencionales, de los diversos procesos de trabajo de los sistemas y
agregados, especialmente del Motor.
2º Procesamiento de los Datos obtenidos, comparándolos con el patrón de
comportamiento de la máquina.
203
3º Detección de las anomalías.
4º Emisión del resultado final, incluyendo las medidas a tomar para
eliminar la anomalía.
Es lógico suponer que así como existen diversos métodos para
diagnosticar también existirán diversos Sistemas Diagnósticos.
Por ejemplo, el OSCILOSCOPIO MULTICANAL aparte de darnos
información selectiva sobre el nivel vibroacústico, nos brinda información
sobre el carácter del proceso del ciclo a través de la ilustración de la
variación de la Presión respecto al desplazamiento del pistón (Diagrama
de Ciclo).
La parte vibroacústica, como sabemos, determina el grado de desgaste de
los anillos, pistones y cilindros, entre otros.
En cuanto al aspecto termodinámico:
Los resultados del ciclo se reflejan en la pantalla 5. Paralelamente se
puede ver en la pantalla 6 de la Computadora en el ciclo normal emitido
por su memoria.
Luego, superponiendo ambas, estableciendo las diferencias y procesando
estos datos se puede establecer el diagnóstico deseado.
Otra variante puede constituir un osciloscopio con microcomputador
incorporado. Actualmente los vehículos tienen el micro computador en la
cabina, el cual informa sobre las fallas en forma codificada.
Tanto este método como los otros se basa en el principio de diagnóstico y
son de utilidad tanto para observar el estudio del Motor y determinar el
volumen de la reparación (si es que es necesario), para fijar los programas
204
3
4
1
25
6
MOTOR
de Mantenimiento Preventivo, como para corregir los Planes de
mantenimiento actuales.
Uno de los pioneros en estas técnicas han sido las firmas NOR CONTROL
y SCANIA (Suecia) y ACEA – UNGER (Dinamarca).
Actualmente se han aunado a este esfuerzo de creación de nuevos
sistemas, así como el perfeccionamiento de los ya existentes diversas
firmas de RUSIA, ALEMANIA, USA, JAPON y otras potencias.
Dib. 56. Esquema del Sistema Computarizado para la obtención del
Diagnóstico.
1. Transductor de vibración.
2. Transductor de presión.
3. Sensor magnético del PMS.
4. Sensor de las posiciones del cigüeñal.
5. Pantalla del osciloscopio.
6. Pantalla de la computadora.
205
5 6
El diagnóstico basado en el principio en mención permite que el
Osciloscopio determine, en los motores Diesel:
- Si el ciclo termodinámico se realiza en forma normal (Diagrama
Indicador).
- El grado de desgaste de:
El conjunto pistón-cilindro, donde el desgaste mas característico y
frecuente es el de los anillos.
Las válvulas y sus asientos.
Las toberas.
- El estado de regulación (reglaje) de las válvulas.
- El estado y sincronización del sistema de inyección.
Dib. 57. Diagrama para un Motor de 4 Cilindros.
206
2. CONDUCCIÓN:
En lo que respecta a conducción, las unidades móviles de nuestro medio
vienen sufriendo maltratos, aparte que los costos de operación son
preocupantemente elevados debido a las insuficiencias presentadas en el
manejo de las unidades.
Este fenómeno viene constituyendo uno de los principales factores de la
crisis actual del transporte automotriz.
Estimado conductor, las Normas de Operación que en este capítulo se
fundamentan tienen por finalidad brindarle las pautas y recomendaciones
destinadas a la conducción óptima de tu vehículo.
No es la intención, quizá, herir la susceptibilidad de aquellos choferes
considerados “expertos”, sino, es la de reafirmar sus buenos hábitos de
manejo y complementar sus conocimientos, donde sea necesario.
Respecto a aquellos que tienen poco o relativo conocimiento sobre
conducción, el presente Texto constituirá un instrumento valioso en la
adquisición de experiencia, y de este modo, no tendrán que “esperar”
mucho tiempo, ni aún menos “sacrificar” su vehículo y su “economía” para
adquirir esta experiencia.
Respecto a la terminología:
- CONDUCCIÓN: Para el área automotriz significa:
Gestión, dirección, administración de la flota (o unidad) y de todo lo
vinculado a ella.
De otro lado, conducir significa:
Guiar, manejar un automóvil, y entonces la persona encargada de
realizar esta operación es el conductor (chofer).
207
También es necesario mencionar que a la persona que maneja
maquinaria pesada, se le denomina Operador.
Convencionalmente como término amplio estableceremos que operación
es el conjunto de acciones que implican:
Revisión, Arranque, Conducción o manejo y Detención.
- VEHÍCULO: Es cualquier artefacto que sirve para transportar personas o
cosas.
Como se ha podido observar en los capítulos anteriores, son sinónimos:
Automóvil, auto.
Vehículo.
Unidad (móvil, motriz, automotriz)
El presente acervo, en lo que se refiere a Operación, dada la diversidad
de tipos y modelos de automóviles, trata de tener carácter universal
dentro de la factibilidad del caso.
AMIGO CONDUCTOR:
El cumplimiento de éstas Normas y Recomendaciones le permitirán:
Aprovechar al máximo el tiempo de vida útil (TVU) de su carro.
Tener un viaje cómodo y seguro.
AHORRAR COMBUSTIBLE, lubricantes y repuestos.
En el dibujo Nº 58 se ilustra la Curva de Rendimiento para dos casos:
1. Cuando la conducción se ajusta a las Normas Técnicas de
Operación (líneas continuas). Aquí las reparaciones generales se
efectuaron a los 6 y 12 años, llegando a los 15 años con un
Rendimiento del 95%.
208
2. Cuando el conductor no cumple las Normas ocasiona como
consecuencia la disminución del TVU de un carro a 13 años, en
vez 15 que su unidad puede dar (líneas intermitentes). Aquí las
reparaciones generales se realizaron a los 5 y 10 años.
De otro lado, a los 13 años el Rendimiento bajó a 90%. Los
intervalos de reparación dependen del uso y de la cantidad de
kilómetros recorrido en cada año.
La distancia AB es el valor de la recuperación del rendimiento.
AB depende de:
La calidad de los repuestos utilizados en la reparación.
La calidad de los equipos de Diagnosis y Reparación.
La calidad de la mano de obra.
El tiempo o kilometraje.
A mayor calidad, mayor recuperación del rendimiento, teniendo
siempre en cuenta que nunca se puede restablecerlo al 100%.
Dada en algunos casos la marcada influencia de otros factores de
orden no técnico, como, por ejemplo, la competencia por el mercado
(líneas de transporte), o las anomalías del camino, se recomienda
cumplir estas Normas en lo que sea posible.
209
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
100%
TVU correspondiente a una mala operación
TVU correspondiente a una buena operación
TVU Años
95%
90%
A
B A’
B’A’
B’
B
A
Dib. 58. Curva de Rendimiento.
210
NORMAS DE OPERACIÓN PRNCIPALES:
SABER Y RESPETAR:
Las reglas de tránsito:
CONOCER:
- El principio de funcionamiento y/o finalidad de aparatos del tablero de
control y de los órganos de mando.
- Los datos y especificaciones técnicas de su automóvil.
ARRANQUE:
REVISAR previo al arranque:
- Nivel: Lubricante, combustible, refrigerante.
- Estado y presión: Neumáticos.
- Estado: Suspensión.
CONTROLAR: Después del arranque y durante la marcha del
vehículo el funcionamiento de los aparatos del tablero de control.
NO UTILIZAR con indebida frecuencia ni duración el arrancador.
PRECALENTAR EL MOTOR, antes de emprender la marcha
hasta alcanzar los parámetros normales de trabajo.
DESPLAZAMIENTO:
Durante los cambios:
- NO ARRASTRAR el motor.
- NO UTILIZAR INDEBIDAMENTE el embrague.
- MANTENER CONSTANTE los intervalos de frecuencia.
rotación.
211
CONSERVAR en lo posible constante, la velocidad de
desplazamientos, una vez alcanzado el régimen adecuado.
NO OPERAR durante intervalos de tiempo demasiadamente
prolongados en el Régimen Nominal o Máximo (según sea el tipo
de motor). En caso inevitable, durante la conducción detenerse
periódicamente.
NO SOBRECARGUE su vehículo.
Si el peso a transportarse es menor o igual que la tarea máxima,
pero existe sobrepeso parcial, redistribúyalo en forma equitativa.
Si el sobrepeso es total, NO OPERAR.
NO EXCEDA la velocidad recomendada.
FRENADO:
EFECTUAR tramos de frenado lo más prolongadamente posible.
La magnitud del tramo dependerá de la velocidad y del peso total.
NO SE DETENGA caso de las líneas de Transporte Urbano en
paraderos no autorizados. Estos deben estar lo suficientemente
distanciados uno del otro; con ello evitará el desgaste prematuro
de su máquina.
EMPLEAR adecuadamente el Motor y el Retardador (si lo
hubiera) como freno, durante descensos por pendientes bastante
pronunciadas y/o prolongadas.
NO APAGUE el motor, bajo estas circunstancias.
Ante la proximidad de un accidente, frene rápido pero
paulatinamente. Si fuera posible, ayúdese con el Freno de mano.
212
PERMITIR:
Después de un trabajo exigido que el motor funcione al Ralentí
aproximadamente 1 minuto antes de apagarlo.
Se considera como “trabajo exigido” al funcionamiento o explotación
del Motor en el Régimen Nominal (o próximo a él) durante un tiempo
considerablemente prolongado.
Como recomendación, el tiempo de funcionamiento al ralentí
teniendo en cuenta la temperatura ambiental, será:
- 1 minuto o menos, si la Temperatura ambiental es mayor que la
temperatura normal.
- 1 minuto o más, si la temperatura ambiental, es menor que la
temperatura normal.
Convencionalmente, la temperatura normal es 22ºC, cabe la
observación, que si el motor dispone adicionalmente de algún
mando para el Ralentí Acelerado, el tiempo citado arriba, es
respecto al ralentí Normal, que un régimen adecuado para estos
casos.
NORMAS COMPLEMENTARIAS:
1. Aprovechar las ventajas que brinda las particularidades de diseño de su
automóvil.
Cumplir las recomendaciones particulares que el fabricante dá sobre el
manejo de sus vehículos.
2. NO PROSEGUIR la marcha, ante la detección de alguna anomalía
grave. Si el caso fuera considerablemente leve y no comprometiera el
213
funcionamiento de la Unidad, sobre todo la Seguridad Personal,
conducir a baja velocidad y con cautela.
Siendo la anomalía recalentamiento del Motor por falta de líquido
refrigerante, apagarlo y esperar que enfríe lo prudente. Revisar fugas y
eliminarlas, revisar nivel de aceite; dar mayor ventilación al motor.
A momento de reponer agua, NO VERTER BRUZCAMENTE el líquido al
radiador; usar agua siempre tratada.
3. EXIGIR reparaciones en forma oportuna, así también el cumplimiento
del Plan de Mantenimiento.
El Servicio Mecánico debe ser efectuado por personal calificado y
autorizado. Además, con equipamiento y herramientas adecuadas.
4. Emplear repuestos, lubricantes y combustibles RECOMENDADOS Y
GARANTIZADOS.
Para solucionar alternativas, consultar un especialista de preferencia o al
de su firma fabricante.
5. ELEGIR Y UTILIZAR adecuadamente los neumáticos.
6. NO MANTENER la carga máxima, principalmente con el carro
estacionado, durante tiempos demasiadamente prolongados.
7. NO EXCEDER la duración de funcionamiento al Ralentí. El ralentí, que
significa funcionamiento del motor, pero sin transmisión del movimiento
(del carro) se aplica en 2 momentos:
a) Durante el periodo de precalentamiento.
b) Cuando provisionalmente se estaciona el vehículo.
214
El tiempo de precalentamiento para los vehículos Diesel es
aproximadamente 5 minutos y para los vehículos gasolineras 3
minutos.
En cada caso, bajo cualquier circunstancia el tiempo máximo del
ralentí debe ser 15 minutos.
8. NO FORZAR la dirección girando con el vehículo estacionado o
superado diagonalmente una calzada o desnivel.
Evitar durante desplazamiento por trayecto rectilíneo el giro innecesario
del timón, salvo que esto constituya un recurso para evitar el sueño, si
este fuera el caso, lo más recomendable sería ceder el timón al
sustituirlo o detener el auto para descansar o distraerse.
9. En lugares de alta humedad, PROTEGER el carro contra la corrosión.
- Aplicando pintura anticorrosiva, o brea, en las zonas no protegidas.
- Evitando aparcamientos en la intemperie.
60
0.5
1
1.5
2
70 80 90 100 110 120
70 80 90 100 110 120
Zonarecomendable
Zonamáxima
admisible
Combustible
Lubricantes Neumáticos
Reparación
Mantenimiento
* Sueldos y salarios* Seguro* Parqueo* Tributos
Depreciación
Amortizaciones
Dib. 59. Influencia de la Velocidad sobre los gastos
215
I II III X
Fin - neg
Fin - neg
Ptg
Pw
Ptg
Pw
Q
K
DR
Q
0 10 20 30 50 70 80 V Km/ h
D
120
Ruedas motrices
Ruedas directrices
Dib. 60. Características de Tracción, Resbalamiento, Consumo de Combustible, y Desgaste
216
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
50
80
100
130
0
Car
ga
%
Sobrecarga C’
B’
A’A’’
Duración %
A
B
C
Dib. Nº 61. Relación entre la carga que soporta el Neumático y su duración. 0A : Zona de carga normal. A : Carga recomendable para régimen contínuo. BC : Zona correspondiente al factor de seguridad. B : Carga nominal. C : carga máxima admisible. Límite de rotura
217
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tn0
50
100
150
200
300
400
500S
V 1
V 2
V 3
V 4
V 5
V 6
Dib. 62. Determinación de la Distancia de Parada económica
218
IBLIOGRAFÍA
1. CHUDAKOV D.A. Fundamentos de la Teoría y Cálculo de
Automóviles.
Edit. Mir – Moscú
2. VSOROV B.A. Manual de Motores Diesel.
EDit MIr – Moscú
3. GULIN E.I.
SOMOV B.A.
CHECHOT I.M.
Manual de Lubricantes y Combustibles
Edit. Sudostroenie – San Petersburgo.
4. ARIAS PAZ M. Manual de Automóviles
Edit. Dossat
5. LUIS LASTRA ESPINOZA Motores de Combustión Interna a Gas.
Universidad Nacional de Ingeniería.
Lima – Perú
6. TUMIALÁN HINOSTROZA J.A. Unidades Móviles
FIME – UNPRG
7. TUMIALÁN HINOSTROZA J.A. Evaluación y Optimización del
Rendimiento de Vehículos.
FIME – UNPRG
219
