SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AIREDIDÁCTICO

CRISTIAN FERNANDOLÓPEZ OBANDO- EDWIN SANABRIA SANABRIA

11-02

MANTENIMIENTO DE EQUIPO PESADO

(INSTITUTO TÉCNICO GONZALO SUAREZ RENDÓN)

INSTRUCTORES:

MICHAEL GONZÁLEZ

ALBERTO RODRÍGUEZ

TUNJA

2013

INTRODUCCIÓN

Importancia del material didáctico en el proceso de enseñanza-aprendizaje

Al haber una conciencia generalizada sobre el valor de la educación, habrá

exigencia por aspirar a una enseñanza de calidad como meta óptima para

alcanzar el desarrollo sustentable y lograr una sociedad justa.

Una educación de calidad requiere, por ende, cambios sustanciales a las formas

convencionales de cómo se ha venido abordando ésta y tendrá que hacerse

desde metodologías pedagógicas que hayan demostrado su eficacia; así vemos

como en estas prácticas educativas también ha habido la necesidad de

adecuar estrategias facilitadoras del proceso enseñanza-aprendizaje y entre éstas,

tenemos la creación de materiales educativos para facilitar los medios que

permitirán al maestro, saber que va enseñar o como fijar la intencionalidad

pedagógica y los materiales didácticos que empleará como instrumento mediador,

facilitador y potencializador para incidir en la educación del alumno.

En este caso el proyecto busca por medio de material físico (SISTEMA DE

ALIMENTACIÓN DE AIRE DIDÁCTICO) que el estudiante tenga una mejor

comprensión de esta sección del motor, el cual es un buen punto de partida para

que el estudiante gonzalista afiliado a la modalidad de técnico en mantenimiento

de maquinaria pesada, pueda tener un acercamiento no solo teórico sino también

practico a los diferentes tipos de motores que en un futuro tendrá que reparar.

Este proyecto se lleva a cabo con el fin de dejar una experiencia tangible en torno

al trabajo y funcionamiento del sistema de alimentación de aire, el cual, es de vital

importancia pues adecua el suministro de aire necesario para combustión en

cuanto a su calidad. Es de suma importancia para el funcionamiento y la vida del

motor, ya que debe suministrar el aire en cantidad necesaria y además retener

partículas sólidas que tiene el aire en suspensión.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Hoy día, millones de estudiantes en todo el mundo se encuentran subyugados a

una educación que no satisface sus necesidades intelectuales y que no aporta en

nada a su desarrollo cognitivo, este problema es mucho más frecuente en el

¨tercer mundo¨, hablando más específicamente de sur américa, Asia, y África, el

termino educación de mala calidad a tomado fuerza en los últimos años, pero,

pese a que la conciencia en torno a este gran problema ha aumentado

considerablemente, las medidas necesarias para atacar esta quimera no se toman

aun, o se han tomado de manera equivocada, el sistema educativo actual, está

enfocado hacia una educación cuantitativa(como si el problema fuera

exclusivamente de cobertura), lo cual ha generado la creación de miles de nuevas

escuelas, colegíos y universidades pero hemos dejado un factor de gran

relevancia en el olvido, la calidad en la educación no es la mejor, ¨si bien

cuantitativamente el sistema educativo se mantiene e incluso crece,

cualitativamente la educación se deteriora. De seguir este proceso, el sistema

educativo estará lejos de cumplir su cometido: formar seres humanos de calidad¨

Podemos ver la verdadera dimensión del problema de la educación reflejada

directamente en la pobreza, siendo la ignorancia sinónimo de miseria, hambre y

violencia, ¨la riqueza de una nación, depende de su gente¨

Algunos afirman que llevar a cabo reestructuraciones de este tipo (cualitativo)

seria devastador para la economía de un país, pues reinventar los cimientos de la

educación podría resultar ¨excesivamente caro para un país¨ pero el hecho, es

que dar educación de buena calidad a un pueblo necesitado de conocimiento no

es ni peligroso ni caro. Si se toma en cuenta que a veces pequeños aportes

generan grandes cambios, la educación hoy solo necesita de pequeños

empujones que hagan un poco más viable el aprendizaje al alumno, la relación

docente-alumno podría ser un poco más productiva si ponemos de por medio

material didáctico que abra espacios para un aprendizaje practico y no solo teórico

en el aula de clase.

De no solucionarse este problema podríamos enfrentar en el futuro grandes

problemas de orden social y económico pues la academia ya no podrá abastecer

los requerimientos de la maquinaria social que mantiene vivas ciudades y países.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL:elaborar tablero didáctico del sistema de alimentación

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Crear un cronograma de actividades para la realización del proyecto

Trazar planos para el diseño y organización de los componentes

Conseguir los materiales para la elaboración de un banco didáctico

mostrando las principales partes del sistema de alimentación de aire

Trabajar en el acople satisfactorio de los componentes de este

Dejar un registro físico que permita al estudiante de la modalidad de

maquinaria pesada tener de primera mano informaciónfísica y teóricaacerca

del sistema de alimentación de aire.

3. JUSTIFICACIÓN

La mejor manera de entender este proyecto se verá reflejada en

el estudiante gonzalista que se encuentre afiliado a la modalidad de maquinaria

pesada,puespodrá contar con material didáctico que le facilite el aprendizaje a

través de medios físicos apoyado en el marco teórico, el estudiante podrá asimilar

conocimientos aplicables en situaciones reales. Hoy en día la institución cuenta

con muy poco material físico con el cual los estudiantes puedan interactuar, este

sistema de alimentación didáctico le costaría a la institución un aproximado de

$2.680.000$, dinero, con el cual no se cuenta pues es bien sabido que el

gobierno tiene en el olvido a las instituciones públicas, ahora viendo la necesidad

de material didáctico por parte de la modalidad (Técnico en mantenimiento de

maquinaria pesada) decidimos donar este proyecto al colegio, el cual sabemos,

será de gran utilidad para las futuras generaciones de estudiantes del instituto

técnico Gonzalo Suarez Rendón.

4) RECURSOS HUMANOS: solo se necesitara de la intervención de dos personas

como máximo para el transporte de elementos que harán parte del tablero

didáctico, la investigación y los recursos económicos para la elaboración del

proyecto

4.1)RECURSOSECONÓMICOS

Recursos Cantidad Valor Horas

Materiales

múltiple de admisión 1 $12.000$ 1

filtros 2 $10.000$ 1

pintura(galón) 1/2 $15.000$ 12

logos 2 $6.000$ 3

camisa filtros 1 $20.000$ 6

base metálica 1 $60.000$ 9

intercooler 1 $50.000$ 1

turbo cargador 1 $80.000$ 1

culata 1 $100.000$ 1

conexiones $10.000$ 4

Otros costos

transporte …. $15.000$ 4

internet(horas)

$36.800$ 46

varios $10.000$ 2

Total # $424.800$ 91

CRONOGRAMA

MES AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE

SEMANA 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

N° ACTIVIDAD

1 Propuesta de Proyecto

2 Creación trabajo escrito

3 Elaboración de planos

4 Búsqueda de materiales

5 Diagramación del banco

6 Acoplar elementos

7 Pintura

8 Últimos detalles

9 Entrega parcial

10 Culminación del proyecto

11 Entrega final

12 Sustentación

5)_MARCO_TEÓRICO

¿Qué_es_el_sistema_de_admisión_de_aire? Su función es suministrar grandes cantidades de aire limpio al motor. Este sistema adecua el suministro de aire necesario para combustión en cuanto a su calidad. Es de suma importancia para el funcionamiento y la vida del motor, ya que debe suministrar el aire en cantidad necesaria y además retener partículas sólidas que tiene el aire en suspensión. Este sistema toma aire del medio ambiente, separa las impurezas en estado sólido y lo conduce hasta el múltiple de admisión o hasta el carburador. Consta de un filtro que puede ser del tipo seco o húmedo y un conducto; puede además tener adosado algún accesorio (sensores) y puede ingresar también en un compresor o sobrealimentador. El filtro de aire mediante una serie de laberintos de papel, metálico y/o líquido retiene las partículas sólidas contenidas en el aire de ingreso, luego ingresa en un conducto que lo deriva a un sobrealimentador, al múltiple de admisión o a un carburador.

Para determinar si este sistema funciona mal se pueden

realizar distintas

mediciones, una es el análisis de los gases de

escape. Como la falla más común es la

obstrucción del filtro,

muchas veces

bastara con observar el mismo y verificar su limpieza. Generalmente los problemas de este sistema se solucionan reemplazando el elemento filtrante. Manipular elementos de este sistema es de muy bajo riesgo. Solamente hay que tener la precaución de que el motor no esté funcionando. En cuanto al medio ambiente, simplemente habrá que disponer los cartuchos o desperdicios del filtro, en lugar adecuado.

COMPONENTES

Turbo_cargador: Tiene la particularidad de aprovechar la fuerza con la que salen los gases de escape para impulsar una turbina colocada en la salida del colector de escape, dicha turbina se une mediante un eje a un compresor. El compresor está colocado en la entrada del colector de admisión, con el movimiento giratorio que le transmite la turbina a través del eje común, el compresor eleva la presión del aire que entra a través del filtro y consigue que mejore la alimentación del motor. El turbo impulsado por los gases de escape alcanza velocidades por encima de las 100.000 rpm, por tanto, hay que tener muy en cuenta el sistema de engrase de los cojinetes donde apoya el eje común de los rodetes de la turbina y el compresor. También hay que saber que las temperaturas a las que se va a estar sometido el turbo en su contacto con los gases de escape van a ser muy elevadas (alrededor de 750 ºC).

Ciclos_de_funcionamiento_del_Turbo Funcionamiento a ralentí y carga parcial inferior: En estas condiciones el rodete de la turbina de los gases de escape es impulsada por medio de la baja energía de los gases de escape, y el aire fresco aspirado por los cilindros no será pre comprimido por la turbina del compresor, simple aspiración del motor.

Funcionamiento a carga parcial media: Cuando la presión en el colector de aspiración (entre el turbo y los cilindros) se acerca la atmosférica, se impulsa la rueda de la turbina a un régimen de revoluciones más elevado y el aire fresco aspirado por el rodete del compresor es precomprimido y conducido hacia los cilindros bajo presión atmosférica o ligeramente superior, actuando ya el turbo en su función de sobrealimentación del motor.

Funcionamiento a carga parcial superior y plena carga: En esta fase continua aumentando la energía de los gases de escape sobre la turbina del turbo y se alcanzara el valor máximo de presión en el colector de admisión que debe ser limitada por un sistema de control (válvula de descarga). En esta fase el aire fresco aspirado por el rodete del compresor es comprimido a la máxima presión que no debe sobrepasar los 0,9 bar en los turbos normales y 1,2 en los turbos de geometría variable

Los elementos principales que forman un turbo son el eje común (3) que tiene en sus extremos los rodetes de la turbina (2) y el compresor (1) este conjunto gira

sobre los cojinetes de apoyo, los cuales han de trabajar en condiciones extremas y que dependen necesariamente de un circuito de engrase que los lubrica Por otra parte el turbo sufre una constante aceleración a medida que el motor sube de revoluciones y como no hay límite alguno en el giro de la turbina empujada por los gases de escape, la presión que alcanza el aire en el

colector de admisión sometido a la acción del compresor puede ser tal que sea más un inconveniente que una ventaja a la hora de sobrealimentar el motor. Por lo tanto se hace necesario el uso de un elemento que nos limite la presión en el colector de admisión. Este elemento se llama válvula de descarga o válvula wastegate (4).

Temperatura_de_funcionamiento

Como se ve en la figura las temperaturas de funcionamiento en un turbo son muy diferentes, teniendo en cuenta que la parte de los componentes que están en contacto con los gases de escape pueden alcanzar temperaturas muy altas (650 ºC), mientras que los que está en contacto con el aire de aspiración solo alcanzan 80 ºC. Estas diferencias de temperatura concentrada en

una misma pieza (eje común) determinan valores de dilatación diferentes, lo que comporta las dificultades a la hora del diseño de un turbo y la elección de los materiales que soporten estas condiciones de trabajo adversas. El turbo se refrigera en parte además de por el aceite de engrase, por el aire de aspiración cediendo una determinada parte de su calor al aire que fuerza a pasar por el rodete del compresor. Este calentamiento del aire no resulta nada favorable

para el motor, ya que no solo dilata el aire de admisión de forma que le resta densidad y con ello riqueza en oxígeno, sino que, además, un aire demasiado caliente en el interior del cilindro dificulta la refrigeración de la cámara de combustión durante el barrido al entrar el aire a una temperatura superior a la del propio refrigerante líquido.

Los motores de gasolina, en los cuales las temperaturas de los gases de escape

son entre 200 y 300ºC más altas que en los motores diésel, suelen ir equipados

con carcasas centrales refrigeradas por agua. Cuando el motor está en

funcionamiento, la carcasa central se integra en el circuito de refrigeración del

motor. Tras pararse el motor, el calor que queda se expulsa utilizando un pequeño

circuito de refrigeración que funciona mediante una bomba eléctrica de agua

controlada por un termostato. En un principio cuando se empezó la aplicación de

los turbocompresores a los motores de gasolina, no se tuvo en cuenta la

consecuencia de las altas temperaturas que se podían alcanzar en el colector de

escape y por lo tanto en el turbo que está pegado a él como bien se sabe. La

consecuencia de esta imprevisión fue una cantidad considerable de turbos

carbonizados, cojinetes defectuosos y pistones destruidos por culpa de la

combustión detonante. Hoy en día los cárteres de los cojinetes de los

turbocompresores utilizados para sobrealimentar motores Otto se refrigeran

exclusivamente con agua y se han desarrollado y se aplican materiales más

resistentes al calor. Los fondos de los pistones de los motores turbo casi siempre

se refrigeran por medio de inyección de aceite. Con estas medidas se han

solucionado la mayor parte de los problemas que tienen los motores de gasolina

sobrealimentados por turbocompresor, eso sí, siempre teniendo presente que si

por algún motivo la temperatura de escape sobrepasa durante un tiempo

prolongado el límite máximo de los 1000ºC el turbo podrá sufrir daños.

Intercooler

Para evitar el problema del aire calentado al pasar por el rodete compresor del

turbo, se han tenido que incorporar sistemas de enfriamiento del aire a partir

de intercambiadores de calor (intercooler). El intercooler es un radiador que es

enfriado por el aire que incide sobre el coche en su marcha normal. Por lo tanto se

trata de un intercambiador de calor aire/aire a diferencia del sistema de

refrigeración del motor que se trataría de un intercambiador agua/aire.

Con el intercooler (se consigue refrigerar el aire aproximadamente un 40% desde

100°-105° hasta 60°- 65°). El resultado es una notable mejora de la potencia y del

par motor gracias al aumento de la masa de aire (aproximadamente del 25% al

30%). Además se reduce el consumo y la contaminación.

Ventajas

Mayor potencia: se puede lograr un incremento alrededor del 40 o el 50 %en relación con un motor de aspiración natural del mismo tipo la potencia adicional se logra hacer entre una masa adicional de aire a presión a los cilindros para realizar la combustión Reducción del humo debido a que el turbo envía suficiente aire para lacombustión completa del combustible se reduce mucho el humo negro si nohay suficiente aire el combustible no arderá por completo y se producirá humo negro.Compensación de altitud: los turbos pueden compensar el cambio de altitud y mantiene una potencia casi constante del motor a grandes altitudes , en las cuales, como el aire es menos denso hay menor resistencia al aire en la turbina ,por lo cual puede girar con más libertad y hacer que el compresor gire con más velocidad esto por tanto produce mayor presión Ruido de la combustión : el turbo ayuda a reducir los ruidos de la combustión el ruido característico de los motores diésel que se suele llamar cascabeleo ocurre por el aumento de presión en las cámaras de combustión .Aumenta 1.3 veces su capacidad volumétrica. Compensa los cambios de presión de aire por altura, a mayor altura gira entre25000y 120000 RPM.

Recomendaciones de mantenimiento y cuidado para los turbocompresores El turbocompresor está diseñado para durar lo mismo que el motor. No precisa de mantenimiento especial; limitándose sus inspecciones a unas comprobaciones periódicas. Para garantizar que la vida útil del turbocompresor se corresponda con la del motor, deben cumplirse de forma estricta las siguientes instrucciones de mantenimiento del motor que proporciona el fabricante: - Intervalos de cambio de aceite - Mantenimiento del sistema de filtro de aceite - Control de la presión de aceite - Mantenimiento del sistema de filtro de aire

El 90% de todos los fallos que se producen en turbocompresores se debe a las siguientes causas: - Penetración de cuerpos extraños en la turbina o en el compresor - Suciedad en el aceite - Suministro de aceite poco adecuado (presión de aceite/sistema de filtro) - Altas temperaturas de gases de escape (deficiencias en el sistema de encendido/sistema de alimentación). Estos fallos se pueden evitar con un mantenimiento frecuente. Cuando, por ejemplo, se efectúe el mantenimiento del sistema de filtro de aire se debe tener cuidado de que no se introduzcan fragmentos de material en el turbocompresor.

Filtro de Aire

Los motores de los Vehículos no funcionan solamente con combustible. El

combustible debe mezclarse con aire a efectos de que se produzca la combustión.

El aire fresco penetra al sistema de admisión del motor, pasando previamente a

través del filtro para aire. En el tubo de admisión se mezcla con la nafta en un

proceso llamado atomización.

La mezcla de aire y combustible es luego llevada por un conducto a la cámara de

combustión del motor donde es encendida por las bujías. Al quemarse la mezcla

de aire y combustible crea un presión que impulsa a los pistones hacia abajo, y

provoca la rotación del cigüeñal. Al girar el cigüeñal transmite esta fuerza a las

ruedas e impulsa al vehículo. La cantidad de aire que penetra en un vehículo en

funcionamiento es enorme. Por cada litro de combustible quemado en el proceso

de combustión, se consumen de 10.000 a 12.000 litros de aire.La función del

La función del filtro para

aire es la de eliminar el

polvo y otras partículas

abrasivas antes que

este aire penetre en los

cilindros y finalmente a

las partes en

movimiento del motor.

Los contaminantes

básicos transportados

en el aire son: el polvo,

la suciedad y el carbono.

Las cantidades varían en gran medida según el lugar, teniendo las áreas

industriales los niveles más altos de contaminación. Cuanto más contaminado sea

el medio ambiente, más importante resultará el mantenimiento de un filtro para

aire.filtro para aire es la de eliminar el polvo y otras partículas abrasivas antes que este aire penetre en los

cMedida del rendimiento del filtro

Para llevar a cabo su función de manera adecuada, el filtro para aire debe poseer:

*Una alta eficiencia en la retención de los contaminantes;

* Una baja restricción a la circulación del aire;

*Una alta capacidad para la retención de la suciedad

Estos criterios de rendimiento son establecidos por los fabricantes de motores y

medidos por los procedimientos de prueba desarrollados por la Society of

Automotive Engineers (SAE). Para analizarlos más cuidadosamente hacemos

referencia a lo siguiente:

Eficiencia:

Es la relación entre el contaminante retenido por el filtro y el contaminante total

que penetra en la entrada de la caja del filtro para aire. Por ejemplo, si ingresan

100 gramos de contaminante y dos gramos pasan a través del filtro, la eficiencia

del filtro es del 98%. Es importante advertir que un filtro para aire con una

eficiencia del 98% es el doble de eficaz, en la protección de un motor, que un filtro

con una eficiencia del 96%. Si 100 gramos de polvo y suciedad ingresan por la

toma, un filtro eficiente en un 98% permitirá que sólo pasen dos gramos, mientras

que un filtro eficiente en un 96% permitirá que pasen cuatro gramos, o sea el

doble.a las partes en movimiento del motor. Los contaminantes básicos transportados en el aire son: el

polvo, la suciedad y el carbono. Las cantidades varían en gran medida según el lugar, teniendo las áreas

inNecesidad de aire:

Esto se refiere a la cantidad de aire requerida por un motor a su velocidad

promedio. Un motor es, en efecto, una bomba de aire de desplazamiento

constante. Cuando funciona lentamente, circula poca cantidad de aire, a medida

que aumenta la velocidad aumenta la circulación de aire; el requerido cuando el

motor está funcionando a su velocidad máxima, es denominado "máxima

necesidad de aire". Los filtros para motores determinados, están diseñados para

adaptarse a su necesidad de aire. Generalmente, cuando mayor sea la necesidad

de aire más grande deberá ser el filtro.

Restricción:

La restricción es la resistencia a la circulación del aire a través del cartucho o

conjunto del filtro. Un filtro para aire bien diseñado produce una baja limitación a la

circulación, permitiendo la entrada de aire limpio a la cámara de combustión en las

cantidades necesarias para una máxima eficiencia y potencia del motor. Si la

restricción fuera muy elevada, el motor perderá potencia y consumirá mayor

cantidad de combustible, en los motores carburados; mientras que en los de

inyección producirá una pérdida de potencia.

Capacidad:

La capacidad se refiere a la aptitud del filtro para acumular

contaminante. Esencialmente es la cantidad de suciedad que puede acumular el

filtro para aire antes que la restricción alcance el grado máximo. Cuando esto

ocurre, el filtro debe ser reemplazado, la capacidad del filtro debe ser, por lo tanto,

tan grande como sea posible.

Intervalos de cambio de filtro

Una inspección visual determinará cuándo debe ser reemplazado el filtro doble

para aire. Mientras que el filtro exterior puede aparecer sucio, es posible que el

cartucho esté aún dentro del plazo de duración útil. Por lo tanto, el mejor método

es el de observar a través del filtro, preferiblemente con una luz fuerte. Si fuese

evidente un saturamiento en el filtro principal, o el conjunto exhibiese cualquier

signo de daño, el cartucho debe ser descartado y reemplazado por uno nuevo.

El filtro de aire de tipo seco debe ser cambiado de acuerdo a las recomendaciones

del fabricante del motor. Puede ser necesario cambios más frecuentes si el

vehículo transita en un área de alta concentración de polvo y suciedad. Un

cartucho de filtro que exhiba pruebas de atascamiento o daños debe ser

descartado y reemplazado.altos de contaminación. Cuanto más contaminado sea el medio ambiente,

más importante resultará el mantenimiento de un filtro para aire.

Filtro para aire tipo seco

En 1949 Fram comenzó a ensayar un nuevo tipo de filtro para aire con medio de

filtración seco que utilizaba papel. De este programa de prueba y diseño surgió el

filtro para aire de tipo seco, de papel plegado. El conjunto de piezas que

componen el filtro para aire de tipo seco, que apareció por primera vez en el

Studebaker modelo 1953, es el más utilizado en la actualidad. Tal como se ilustra

en la figura del costado, el cartucho del filtro reemplazable consiste en estos

componentes: • Un tamiz exterior confeccionado en metal desplegado que protege

el medio filtrante de papel y lo mantiene en su lugar.

• Un tamiz interior que respalda al papel filtrante, haciéndole de soporte cuando el

flujo de aire tiene a desplazarlo. Además cumple con la función de parallama por si

se produce una contraexplosión en el motor.

• El medio filtrante de papel que está plegado, provee una gran superficie para

atrapar el polvo y la suciedad. El papel, que es una mezcla de fibras naturales y

sintéticas, está ideado para retener la suciedad sin limitar la circulación de aire.

Aunque este medio de papel parece muy simple, es realmente un material

complejo. Está impregnado de una resina termoplástica curada térmicamente para

agregar durabilidad y mantener la forma del pliegue. También soporta una serie de

rígidos controles de calidad para asegurar que el papel cumpla con los

requerimientos de eficiencia, capacidad, restricción y durabilidad.

Un medio filtrante de papel de tipo seco de alta calidad, proveerá más de un

99.8% de eficiencia en la retención de los contaminantes.

• Los sellos de plastisol de los extremos, actúan como un cierre entre el cartucho y

la carcasa permanente. El plastisol moldeado es un plástico vinílico, liviano y

durable, que asegura un sellado confiable. Como el medio filtrante de papel, los

componentes del plastisol son cuidadosamente confeccionados y sometidos a

rigurosos procedimientos de control de calidad.

El filtro para aire tipo panel

La permanente reducción en el espacio disponible para la instalación del filtro de

aire, motivada por la búsqueda de la disminución de la resistencia aerodinámica

mediante diseños de carrocería más aguzados, trompas más bajas y menor altura

general (reducción del Cx) por parte de los fabricantes de automóviles, sea por

motivos estéticos como por la búsqueda de la reducción del consumo de

combustible, motivó la aparición de un nuevo tipo de filtro de aire, el filtro panel.

Sumado a esto la necesidad de aumentar el tamaño de la cámara de aire, en la

carcasa del filtro de aire previo al paso de aire para el mismo, con el fin de

disminuir ruidos aumentando de esta forma el confort de los tripulantes del

vehículo, más la mejor relación superficie filtrante versus volumen total ocupado,

definieron nítidamente la tendencia a favor de este tipo de filtros.

Una importante característica de estos filtros es la de ser parcialmente

autolimpiantes. Como su disposición en la carcasa es paralela al piso, con la cara

de ataque (ingreso) del aire mirando hacia abajo, la propia vibración del motor al

detenerse hace que las partículas más pesadas que quedaron adheridas al filtro

caigan por gravedad al fondo de la carcasa.

Filtro panel con prefiltro

Como el nombre lo indica, este tipo de filtro combina dos elementos, el elemento

principal y un prefiltro, para proveer una protección extra y una vida útil más

prolongada.

Los filtros dobles han sido utilizados durante largo tiempo para proteger a los

camiones y equipos pesados.

Durante años, su costo fue muy elevado para permitir su adaptación a los motores

de los automóviles; los ingenieros de Fram lograron éxito al perfeccionar el filtro

doble balanceado para uso en automóviles, que provee una protección superior y

ayuda a la eficiencia del motor.

Incorpora los siguientes componentes:

• Un prefiltro compuesto de un material sintético. Este medio filtrante es una

mezcla de fibras sintéticas resistentes, diseñadas para eliminar los contaminantes

finos del aire antes de que pasen a través del filtro interior. Al retener

aproximadamente el 90% del polvo y la suciedad del aire, el filtro exterior actúa

como un predepurador para prolongar la vida útil del filtro interior y mejorar su

eficiencia.

• Un filtro principal de papel plegado que elimina las partículas grandes de

suciedad restante, proveniente del aire, antes de que pasen al motor. Este medio

de papel es idéntico al del filtro ya descripto.

Juntos, los elementos del filtro exterior e interior proveen un porcentaje de

eficiencia del 99.9% en la retención de los contaminantes. Por lo tanto, menos

partículas de suciedad penetran en el motor asegurándole una mayor protección.

De qué manera el diseño doble mejora el rendimiento

Prolonga la vida útil del filtro, debido a que existen dos elementos de filtrado en

lugar de uno, el filtro doble provee una mayor capacidad de retención de la

suciedad. Además acumula una mayor cantidad de suciedad y dura más que los

filtros convencionales. Como resultado, protege las válvulas, aros y paredes del

cilindro de los contaminantes durante un período más prolongado.

Instalación

El reemplazo de un filtro, de tipo seco o panel, es un procedimiento fácil y rápido.

En primer lugar se afloja la mariposa (en las carcasas de filtros redondos) o se

destraban las sujeciones de la tapa (en el caso de las carcasas para filtros panel),

y se retira la misma, luego se quita el filtro usado, se limpia el receptáculo y la

tapa; se instala el nuevo filtro.

En el caso de los filtros redondos, van con cualquiera de los extremos hacia arriba,

salvo que uno de ellos fuese más ancho, en cuyo caso éste irá hacia arriba.

Los filtros panel se instalan con el papel orientado hacia la boca de entrada de

aire, en la mayoría absoluta de los casos esto significa hacia abajo.

MÚLTIPLE DE ADMISIÓN

Conjunto de conductos que comunican

el carburador, o el filtro del aire, con

la culata. En los motores de varios

cilindros, la llegada de la mezcla de aire

y carburante a los diversos cilindros se

efectúa independientemente para cada

cilindro: la razón puede ser, por ejemplo, la

de utilizar un solo dispositivo dosificador de

la mezcla (un solo carburador). En este

caso se produce el problema de distribuir la

mezcla, así formada, entre los diferentes

cilindros, y a ello contribuye el colector de

admisión.

Al menos en su función esencial, puede imaginarse constituido por un conducto

principal, del cual derivan otros varios correspondientes a los distintos cilindros. En

general se trata de un cuerpo, de fundición de aluminio o hierro, en el que se han

practicado los canales de los conductos mencionados, mediante el uso de almas

en los moldes de fusión. También se citan colectores, aunque impropiamente, en

el caso de cilindros alimentados independientemente, cada uno con su conducto;

en esta situación se hace referencia a un elemento cuyo único objeto es la

comunicación de cada conducto de admisión con los cilindros correspondientes,

provistos eventualmente de inyectores y válvulas de mariposa. En tal caso la

función del colector es exclusivamente de construcción mecánica.

El diseño de un colector de admisión debe responder a condiciones muy precisas.

Tiene que alimentar en la misma medida todos los cilindros, manteniendo

homogénea la mezcla de aire y gasolina durante el recorrido; por tanto, las

diversas ramificaciones en que se divide el conducto principal han de ser de

longitudes y formas casi iguales; eventualmente se recurre a una aportación de

calor transmitido por los gasesdeescape o por el agua de refrigeración que circula

por el motor. Además, debe permitir un buen rendimiento volumétrico, es decir,

hacer lo mayor posible la cantidad de mezcla aspirada por cada ciclo del motor y,

por tanto, la potencia suministrada. Por ello, se comprende fácilmente la

conveniencia de evitar toda resistencia posible al movimiento de la mezcla, lo cual

se consigue utilizando conductos muy lisos, de diámetro suficientemente grande, y

evitando los cambios bruscos de sección y de curvatura.

Sin embargo, un aspecto que hay que tener presente, por su importancia respecto

al rendimiento volumétrico, es el hecho de que la admisión de cada cilindro puede

ser perturbada Por las de otros cuyos conductos estén reunidos con el del primero

a través del colector. En general, unir los conductos de admisión implica una

disminución del rendimiento volumétrico. Este inconveniente será despreciable, sin

embargo, si se comunican cilindros cuyos ciclos estén suficientemente

distanciados. Por ejemplo, cuando en un motor de 4 cilindros la fase de admisión

resulta superior a 180° (es decir, a 1/4 de ciclo completo, que es de 720°), para

que no se produzca interferencia es posible unir 3 cilindros solamente, aunque en

la práctica se han obtenido buenos resultados acoplando los 4. Está claro,

también, que la suficiente longitud de las diferentes ramas contribuye mucho para

minimizar la interferencia de un cilindro sobre otro. En efecto, si durante la fase de

admisión de un cilindro, otro cilindro empieza a aspirar, la perturbación producida

por éste se propagará con una velocidad dada (por definición, la velocidad del

sonido) a lo largo de su propio conducto; esta perturbación alcanzará la

confluencia con el primer conducto considerado al cabo de cierto tiempo, tanto

mayor cuanto mayor sea la longitud de la ramificación. La importancia de un

acoplamiento correcto de los diversos cilindros impone, a veces, la colocación de

los cilindros y de los cigüeñales que mejor se presta, por simplicidad y eficacia,

para realizar un buen llenado. En efecto, en los motores de prestaciones elevadas,

se prefiere alimentar cada cilindro con un conducto independiente de los otros.

Basta considerar el más clásico de los motores de automóvil, el de 4 cilindros en

línea, y examinar las diferentes configuraciones del acoplamiento de los conductos

de admisión que se pueden adoptar. Si bien la mejor solución desde el punto de

vista del rendimiento volumétrico es el de los 4 conductos separados, la más

económica es la de un conducto único del que parten (con un solo carburador) 4

conductos. Una solución intermedia entre las 2 citadas es la adopción de 2

carburadores; en tal caso son posibles diversas soluciones:

- la unión de los cilindros 1-2 y 3-4, que sería más interesante desde el punto de

vista de construcción, puesto que comunica cilindros adyacentes, pero que no

ofrecería buenos resultados para el rendimiento volumétrico, pues los cilindros

adyacentes quedan próximos en la sucesión de las explosiones (desfasados

solamente en 180°) y no son equidistantes;

- la unión de los cilindros 1-4 y 2-3, cuyos ciclos se suceden en el tiempo, son

equidistantes y están desfasados en 720°/2 = 360°, y que, por tanto, carece de

interferencias.

Para cualquier otro tipo de motor pueden estudiarse las mejores configuraciones

del colector: para un motor de 8 cilindros en V de 90°, por ejemplo, una buena

solución es la de que los 4 cilindros de cada fila se alimenten por un carburador.

Es conveniente recordar también que las dimensiones de los conductos (diámetro

y longitud) pueden influir notablemente en el rendimiento volumétrico, por la

aparición de fenómenos de inercia y de resonancia. Sin embargo, en el caso de un

colector que una varios cilindros, los fenómenos citados presentan menor

importancia, incluso para las mutuas perturbaciones entre los cilindros y, por tanto,

resulta más difícil aprovechar sus ventajas.

Sistema de Admisión Variable

El sistema de admisión variable se utiliza para mejorar la entrada de aire a los cilindros en dependencia del régimen al que se encuentre el motor, mejorando directamente el par motor a esos regímenes y en consecuencia las prestaciones de motor. Los colectores de admisión convencionales no disponen de la flexibilidad, con la que cuentan los colectores de admisión variable, para adaptarse a los distintos regímenes del motor. Con los colectores de admisión convencionales se consigue un par motor elevado a un numero de revoluciones bajo o una potencia elevada para un numero de revoluciones alto, pero no se consigue las dos condiciones a la vez, por eso la necesidad de un sistema eficaz para todos los regímenes de funcionamiento del motor. Los sistemas de admisión variable generalmente se utilizan en motores con cuatro válvulas por cilindro para compensar la falta de par motor a bajo número de r.p.m.. Los tubos de admisión en motores con carburador o con inyección monopunto, necesitan, para una distribución uniforme de la mezcla de aire-gasolina, tubos cortos individuales de igual longitud para cada cilindro, lo que imposibilita diseñar un sistema de admisión variable óptimo para estos motores. Al contrario en los motores con sistemas de inyección multipunto, donde el combustible es inyectado en el tubo de admisión o directamente en la cámara de combustión (inyección directa) a muy poca distancia delante de la válvula de admisión. En estos sistemas los tubos de admisión transportan solo aire lo que permite un buen diseño de los tubos para mejorar la admisión de aire.

Las dimensiones de los tubos del colector de admisión deberían adaptarse al número de revoluciones del motor. Lo ideal sería disponer de sistemas de aspiración ajustables en continuo, en los que los conductos se alargaran y encogieran, para poder graduar la longitud de los tubos desde la válvula de admisión del motor hasta el colector. Estos sistemas de aspiración ajustables en continuo son muy complicados, caros y difíciles de fabricar.

En estos últimos años se han hecho grandes progresos. La marca Audi, por ejemplo, ha sustituido en su motor V8 el múltiple de admisión con tubos variables de dos fases (tubo largo y estrecho para bajas r.p.m. y tubo ancho y corto para altas r.p.m.) por otro de tres fases. Honda también utiliza para sus motores V6 un sistema de aspiración de tres fases.

Pero ha sido BMW la que se atrevido, con la introducción de su motor de 8V con Valvetronic de la serie 7 (año 2001), el primer fabricante que instalo un sistemas de aspiración continuo. Está formado por una carcasa de magnesio, a la cual también se han montado externamente las toberas del combustible y de inyección. La geometría interna tan compleja del engranaje de velocidad variable fabricado de material plástico solo pudo llevarse a cabo gracias a la alta tecnología. La pieza compleja gira sobre rodamientos y experimenta torsión por medio de un servomotor eléctrico. La longitud de los tubos de admisión varia de 670 a 230 mm. Hasta 3500 r.p.m. se mantiene, en principio, toda su longitud.

La mayoría de los fabricantes de automóviles no pueden permitirse tal inversión y, por motivos económicos, prefieren los múltiples de admisión con dos fases para diferentes longitudes y secciones de los tubos de admisión. La forma que se elige para el conducto de aspiración depende tanto del modo de construcción del respectivo motor, como del número de cilindros. El número de cilindros juega un papel importante, por cuanto que determina las forma de oscilaciones y la fuerza de las pulsaciones en el sistema de aspiración.

Podemos mejorar la admisión de aire teniendo en cuenta: Las dimensiones de los tubos de la admisión: Los conductos de admisión para

instalaciones de inyección multipunto (fig., inferior), son independientes y se unen en un depósito colector (3), comunicado con la atmósfera a través de una mariposa de paso (4). La mejora de la admisión de aire depende de la longitud y configuración del tubo (2) y de las revoluciones del motor. Las aperturas de las válvulas de admisión crean un movimiento de aire hacia el deposito (3), donde se produce la vuelta de los mismos hacia el cilindro a gran velocidad, por esta razón a estos tubos se les denomina también como tubos oscilantes de admisión. Los tubos oscilantes de admisión anchos y cortos repercuten favorablemente en la admisión de aire a altas r.p.m.. Los tubos largos y delgados mejoran la admisión a bajas r.p.m..

La estructura o configuración de los tubos de admisión: dependiendo del número de cilindros del motor, se puede estructurar un sistema de admisión tal, que mejore la entrada de aire, aprovechando el efecto de la resonancia que se produce en los conductos de admisión. El sistema de admisión (fig., inferior) para un motor de 6 cilindros en línea optimizado para aprovechar las ventajas del efecto de la resonancia, se configura uniendo los cilindros que tienen iguales intervalos de encendido mediante tubos cortos (2), a un depósito común por cada grupo (3), estos depósitos comunican con la atmósfera a través de un depósito único (5), y una mariposa de estrangulación (6) le pone en contacto con la atmósfera, la conexión entre (5) y (3), se hace con unos tubos de resonancia orientados (4), que aumentan la velocidad del aire. La separación de los depósitos (3), de los dos grupos de cilindros (A y B) con dos tubos de resonancia impiden que se solapen los fenómenos de flujo en dos cilindros vecinos en orden de encendido. Si el orden de encendido es : 1-5-3-6-2-4 no hay dos admisiones seguidas dentro de cada depósito.

La clasificación de los modelos de admisión variable con los que nos podemos encontrar son los siguientes:

Admisión variable por longitud del colector. Son generalmente los más usados, constan de dos longitudes distintas de conductos hacia el cilindro: una larga para regímenes bajos y otra corta para alto régimen. De esta forma se adapta la frecuencia de entrada del aire tanto para regímenes bajos como altos. A medida que aumenta el régimen (número de r.p.m.) debería disminuir la longitud y aumentar el diámetro de los conductos, de manera que se mantenga la inercia de los gases sin producir perdidas de carga. Para conseguir una admisión variable por longitud del colector se utilizan unas mariposas, controladas electrónicamente, que regulan el paso de aire o de la mezcla eligiendo el conducto de admisión largo o corto (2 fases) según sea el número de r.p.m. del motor.

Admisión variable por resonancia Esta basada en el fenómeno vibratorio del aire de admisión, provocado por la apertura de las válvulas de los diferentes cilindros del motor, en el colector de admisión. La frecuencia de entrada de los gases dependerá de la longitud y sección del colector y las pulsaciones originadas en los mismos facilitarán su entrada al interior de los cilindros a una presión mayor que la atmosférica. Las ondas de presión y depresión se desplazan por el interior de los conductos con una frecuencia que varía con el régimen del motor. Las dimensiones del colector de admisión determinan que a cierto número de r.p.m. del motor la frecuencia de las oscilaciones producen un efecto de sobrealimentación de los cilindros por resonancia. Pero, para que la resonancia sea efectiva, los pulsos del aire que se desplazan por los colectores, tienen que llegar sincronizados, “en fase", con la apertura de las válvulas de admisión del motor. Como las válvulas de admisión de cada pistón accionadas por el árbol de levas se abren y cierran secuencialmente y sus tiempos de cierre y apertura van variando en función de la velocidad de giro, así como varían la compresibilidad del aire y las frecuencias pulsantes, para mantener siempre sincronizada la entrada de los pulsos es necesario ir variando la geometría de los colectores (longitud y diámetro) en función de la velocidad de giro del motor. Si se incorpora un dispositivo que varía tales dimensiones, se conseguirá mejorar el llenado a diferente número de revoluciones. Este sistema funciona añadiendo una toma adicional de aire a cada cilindro con un mando de mariposa que abra a alto régimen, puesto que se mejorará la entrada de aire de admisión.

CONCLUSIÓN El sistema de admisión de aire es una de las partes más importantes del motor,

pues es el que le da vida a este (como una especie de nariz) pues le suministra

aire (frio o caliente) al motor que más adelante se mezclara con el combustible.

Es uno de los sistemas más propensos a daños o fallas y el mal funcionamiento

de cualquiera de sus partes comprometerá el rendimiento de todo el motor por lo

que es necesario su conocimiento a fondo por parte del estudiante gonzalista.

Por ende,con la realización de este trabajo se busca reforzar el aprendizaje con

medios lúdicos, para una mayor aprehensión del estudiante, con esto concluimos

que:

1. Es necesario la utilización de medios físico-didácticos, en este caso el sistema

de alimentación de aire didáctico, en la producción de conocimientos, para generar

profesionales de alta calidad con esto se beneficiara a los estudiantes que se

encuentren afiliados a la modalidad de maquinaria pesada en el I.T.G.S.R Tunja

2. Con este proyecto se logra beneficiar la institución pues no cuenta con el

material ni las instalaciones adecuadas para apoyar el aprendizaje del Técnico en

mantenimiento de equipo pesado, este proyecto entra como una donación para la

institución lo cual sienta un precedente para que los futuros egresados sigan

generando proyectos que beneficien a la comunidad gonzalista.

BIBLIOGRAFÍA – INFOGRAFÍA

Álvarez Mejía, F. (2011). Sistema de admisión y escape. Notas de clase del Curso

Maquinaria y Mecanización Agrícola. Profesor Titular, Laboratorio de Mecanización

Agrícola, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, Material didáctico.

Álvarez Mejía, F. (2011) Sistema de combustible a gasolina y DIESEL. Notas de clase del

Curso Maquinaria y Mecanización Agrícola. Profesor Titular, Laboratorio de Mecanización

Agrícola, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, Material didáctico.

Álvarez Mejía, F. (2011). Sistema de enfriamiento. Notas de clase del Curso Maquinaria y

Mecanización Agrícola. Profesor Titular, Laboratorio de Mecanización Agrícola,

Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, Material didáctico.

Álvarez Mejía, F. (2011). Subsistema eléctrico. Notas de clase del Curso Maquinaria y

Mecanización Agrícola. Profesor Titular, Laboratorio de Mecanización Agrícola,

Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, Material didáctico.

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funcionamiento. Profesor Titular, Laboratorio de Mecanización Agrícola, Universidad

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Marín Cortes, E. A. (2010). Lubricantes y Lubricación. Profesor Titular, Laboratorio de

Mecanización Agrícola, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, Material

didáctico.

Anónimo. (1996) Lo que debe saber y hacer con los combustibles: las preguntas más

frecuentes de los consumidores. Revista Motor N°. 14. Noviembre 27.

HACIA UNA MEJOR CALIDAD DE NUESTRAS ESCUELAS (SYLVIA

SCHMELKES) INTERAMER 32 SERIE EDUCATIVA

Sistema de admisión variable

http://www.naikontuning.com/articulos/sistema-admision-variable/

http://www.cat.com/

Sistema de admisión y escape por AUNARMCI

La importancia del material didáctico en el proceso de enseñanza-aprendizaje (Un

acercamiento)

J. Roberto Jiménez Rosique - 13 de septiembre de 2009

Este trabajo está dedicado a:

nuestros padres porque fueron el soporte no solo

económicosino también emocional para la culminación

de este proyecto, a los diferentes docentes que

participaron en nuestra formación académica y a las

diferentes personas que con aportes físicos y

conceptuales ayudaron en la realización del sistema de

alimentación de aire didáctico….