viernes, 11 de abril de 2014

Inyectores unitarios de control electrónico y accionamiento hidráulico (HEUI) en motores Caterpillar

HEUI, Inyectores unitarios de control eléctrico en motores Caterpillar
El sistema de control electrónico está diseñado integralmente en el sistema de combustible y en los sistemas de admisión de aire y de escape del motor, permitiendo controlar mejor la sincronización y la relación de combustible/aire en comparación con los motores mecánicos convencionales.
 
El avance de la sincronización se logra mediante un control preciso de la sincronización de los inyectores unitarios. Las rpm del motor se controlan ajustando la duración de la inyección.
 
Se dispone de una rueda especial de impulsos que proporciona información al Módulo de Control Electrónico (ECM) para detectar la posición del cilindro y la velocidad del motor.
 
El módulo de control electrónico (ECM) activa los solenoides de los inyectores unitarios para comenzar la inyección de combustible. 
 
La sincronización de la inyección se logra controlando precisamente el tiempo de disparo del inyector. Las rpm del motor se controlan ajustando la duración de la inyección. Además, el módulo de control del motor desenergiza los solenoides del inyector unitario para detener la inyección de combustible.
 
Los 4 componentes básicos trabajan juntos para obtener precisión, confiabilidad y un mantenimiento simplificado del sistema de combustible HEUI.

Inyectores unitarios (HEUI) en motores Caterpillar
Descargue el Manual de Caterpillar en el siguiente link:
http://www.maquinasdebarcos.com/Caterpillar-HEUI-Controles-de-Motor-3408E-3412.pdf

jueves, 3 de abril de 2014

La importancia de la Inyección de Combustible en la disminución de gases contaminantes de Motores Diesel Marinos

La inyección de combustible ha tomado una importancia cada vez más significativa y junto con la electrónica y los sistemas de control de carga del motor, permite reducir simultáneamente las emisiones de gases de escape contaminantes a la atmosfera y reducir sustancialmente los consumos de combustible, permitiendo el desarrollo de motores de óptimas características.

Desde el comienzo del año 2000, cuando IMO (International Maritime Organization) definió a nivel mundial los límites de emisiones de óxidos de nitrógeno para motores marinos, la optimización de tales motores para conseguir niveles mínimos de contaminantes ha llegado a ser un objetivo primordial. 

La Organización Marítima Internacional (IMO) y la Unión Europea (EU), también han establecido límites para disminuir el contenido de azufre en los combustibles pesados empleados en los motores marinos. 

Por ello el Anexo VI del convenio Marpol 73/78 de la IMO, que a partir de mayo del año 2006 se hizo efectivo, establece que el límite de contenido de azufre en el combustible aceptado globalmente es del 4,5% y para ciertas áreas tales como el Mar Báltico y Mar del Norte (SECAS) el contenido permitido de azufre es de 1,5 %, buscando atenuar así la formación de SOx “óxidos sulfurosos”.

Cuando el combustible diesel con azufre se consume en la cámara de combustión de un motor, se forman óxidos de azufre que reaccionan con el vapor de agua para formar el ácido sulfúrico. Al igual que el sulfuro de hidrógeno, si estos vapores de ácidos se condensan, atacan químicamente las superficies de metal de las guías de válvula, de las camisas de los cilindros y pueden afectar a los cojinetes.

Por ejemplo, cuando la temperatura de las camisas de los cilindros sea inferior a la temperatura de rociado del ácido sulfúrico, y el aceite de lubricación no tenga suficiente reserva de alcalinidad (Número de Base) para neutralizar el ácido, las camisas se pueden desgastar diez veces más rápido.

Cuando se producen daños debido a la presencia de azufre en el combustible, habrá pocos cambios en la potencia del motor. Pero, con frecuencia, el desgaste corrosivo traerá consigo un consumo excesivo de aceite y escape de gases, causando la reconstrucción prematura del motor.

Las reglamentaciones mencionadas anteriormente han obligado a las casas constructoras de motores marinos a desarrollar diseños que permitan cumplir con la legislación y a la vez mantener el empleo de combustibles de bajo costo.

Sistema de Inyección commonrail

El último desarrollo para la inyección de combustible en un Motor Diesel es el conocido como Common Rail. Su principal característica es que no dispone de una bomba inyectora distribuidora, sino que la presión (que alcanza valores muy elevados, pudiendo llegar a ser de aproximadamente 1.400 bar) se genera en una bomba sin ningún tipo de sincronismo con el cigüeñal. La sincronización de los inyectores se logra por medios electrónicos (captadores, sondas, actuadores, etc.).

El conducto común, (common rail) es una tubería de la que parte una ramificación para cada inyector. La principal ventaja de este sistema es que la presión con que trabaja es casi independiente de las RPM del motor y de su carga; es decir, que aunque el motor gire despacio, es posible inyectar el gasoil a una presión muy alta y casi constante durante todo el proceso de inyección.

Este sistema ofrece una serie de ventajas con respecto a los sistemas de alimentación tradicionales, que se traduce en una mayor potencia específica, un menor consumo y menor emisión de gases contaminantes; además, los motores resultan menos ruidosos.

Al no haber un sistema mecánico que rija cuándo se debe inyectar el combustible, se puede elegir libremente cuándo inyectar, incluso realizar varias inyecciones en un mismo ciclo.

En los sistemas más avanzados hay hasta 5 inyecciones en vez de sólo la pre-inyección y la principal.

El calculador de inyección incorpora los siguientes parámetros:

- régimen motor
- temperatura del agua
- temperatura del aire
- temperatura del combustible
- presión del combustible
- presión atmosférica
- posición del acelerador
Y realiza las funciones siguientes:
- determinar la duración de inyección a partir de la presión de combustible
- gobernar, una pre-inyección y la inyección principal
- gobernar el caudal de combustible inyectado
El sistema de control electrónico asegura que el tiempo que dura la inyección, su comienzo y su final (lo que se llama en términos técnicos el timing) sea calculado con precisión de microsegundos para cada punto de la curva de potencia del motor. 
Precisión en la producción
La característica común de todos los componentes del sistema de inyección de combustible es el grado de precisión con el que deben ser producidos. 
Presiones de combustible, que durante muchos años fueron incontrolables e inalcanzables, son ahora fáciles de obtener. 
Otro factor que hay que tener en cuenta son los enormes esfuerzos mecánicos a que están sujetos los inyectores. Son fabricados con unas tolerancias extremadamente pequeñas, que requieren precisiones de milésimas de milímetro.
Uno de los componentes más interesantes de un inyector, desde el punto de vista tecnológico, es la aguja del mismo. Para que sea capaz de absorber hidráulicamente las fuerzas laterales con ayuda del combustible, se mecanizan ranuras microscópicas helicoidales en el eje de la aguja. 
El combustible fluye a lo largo de estas ranuras a alta presión, moviéndose así en espiral alrededor de la aguja del inyector de forma que la acción de la menor fricción de la aguja asegure un grado alto de fiabilidad operativa.
Otra parte importante de los inyectores son las toberas de inyección y se puede ver todo lo relacionado con ellas AQUI
 

viernes, 28 de marzo de 2014

La Calidad de los Combustibles Utilizados en Motores Diesel

Calidad de los Combustibles en Motores Diesel
Hay varias características que tenemos que tener en cuenta sobre el combustible cuando se trata del sistema de inyección de un motor a diesel:
Agua en el combustible
El agua en el combustible es el peor enemigo del sistema de inyección. Las partículas están presentes en el combustible siempre que no se tenga un manejo adecuado del combustible o las condiciones de almacenamiento no sean apropiadas.
Un sistema de inyección moderno puede quedar destruido con tan solo trabajar un par de horas con diesel contaminado con agua.
El combustible diesel es miscible en agua, es decir, que se puede mezclar homogéneamente con agua en cualquier proporción:
Entera o libre (visible)
Mezclada (combustible con una apariencia opaca o con burbujas)
Disuelta (solo hasta enfriar el diesel hasta su punto niebla se puede observar el agua)
Tener en cuenta
  • Cambiar el filtro de combustible regularmente y utilizar filtros de buena calidad.
  • Instalar un filtro adicional con separador de agua con tazón visible o sensor de agua.
  • Incluir en el mantenimiento del motor el lavado de los tanques de combustible.

Los filtros son para atrapar las partículas e impedir que lleguen al sistema de inyección; es más barato cambiar filtros que reparar el sistema de inyección.
Partículas o suciedad en el combustible
Las partículas ocasionan desgaste mecánico de las piezas debido a sus pequeñas tolerancias ocasionando un funcionamiento inadecuado y hasta pueden tapar las toberas de los inyectores. 
Índice de cetano
El índice de cetano es un número para medir la calidad del diesel. A mayor número cetano, mejor inflamabilidad. Si el número de cetano es demasiado bajo, la combustión es inadecuada y da lugar a ruido excesivo, aumento de las emisiones, reducción en el rendimiento y aumento de la fatiga del motor.
La idea es que el encendido del combustible se produzca inmediatamente después de iniciada la inyección, porque si no sucede así se comenzará a acumular combustible pulverizado y cuando se inflame la masa acumulada lo hará de forma explosiva,  sometiendo al pistón a verdaderos martillazos.
En los motores diesel actuales se considera un combustible con un número cetano 55 de mínimo.
Contenido de azufre
El azufre es un elemento natural del petróleo crudo. El rendimiento y la vida útil del motor se relacionan con la cantidad de azufre en el combustible. Un contenido de azufre de más del 0,5% puede acortar grandemente la vida útil del motor.
El azufre en el combustible reacciona durante la combustión y se combina con el agua para formar ácido sulfúrico. Si estos vapores de ácidos se condensan, atacan químicamente las superficies de metal de las guías de válvula, de las camisas de los cilindros y pueden afectar los cojinetes.
Cuando se producen daños debido a la presencia de azufre en el combustible, habrá pocos cambios en la potencia del motor. Pero, con frecuencia, el desgaste corrosivo traerá consigo un consumo excesivo de aceite y escape de gases, causando la reconstrucción prematura del motor.
La temperatura del motor es un factor importante en el proceso de la formación de ácido sulfúrico. Los óxidos de azufre deben combinarse con agua para formar ácido sulfúrico.

Un motor que opera a una temperatura de 87 Cº en la salida del agua de la camisa, generalmente, no permitirá la formación de ácido sulfúrico, debido a que está operando por encima del "punto de niebla" de condensación del ácido sulfúrico.
Esto significa que un motor no debe funcionar enfriado en exceso. Si el aceite de lubricación no tiene suficiente reserva de alcalinidad (Número de Base Total) para neutralizar el ácido, las camisas se pueden desgastar diez veces más rápido.
Lubricidad
La lubricidad es una consideración importante para evitar el desgaste de las piezas del sistema de inyección; el principal problema es que al reducir el contenido de azufre para reducir emisiones dañinas para el ambiente, también se reduce la lubricidad del combustible.
Síntomas de contaminación del combustible
·        Consumo de combustible muy alto
·        Reemplazo frecuente de los filtros o filtros bloqueados
·        Limpieza frecuente y reemplazo de inyectores
·        Pérdida de potencia
·        Desgaste prematuro de los aros  
·        Consumo de aceite por aros dañados
·        Humo negro en los gases de escape 
Si advierte alguno de estos síntomas, su motor está trabajando con   combustible incorrecto que afecta: 

·      El desempeño del lubricante
·      La vida útil del motor
·      Los tiempos de parada por reparación
·      Los costos de repuestos y mantenimiento