Hace unos días otro colaborador de PESADOBLOG se sumó al equipo; estamos hablando de Juan Carlos Ruano, quien lo hizo cuando nos mostró los camiones en miniatura que hace él mismo; en esta nota. 

Más allá de sus admirables habilidades para procurarse sus propios modelos de colección, Juanca ha trabajado asesorando a grandes empresas dedicadas que emplean motorización diesel y la mecánica asociada a estos propulsores; así que lo convocamos para que escribiera un informe sobre las diversas aplicaciones de estas máquinas, hoy cuestionados y en una "anunciada retirada" (que no es tan efectiva como se dice). Las grandes necesidades de potencia, y especialmente de torque, los tienen como principales e insustituibles oferentes; sea por tradición, sea por rendimiento versus autonomía, o porque los sistemas de herramientas, repuestos y servicio están armados, en muchas actividades, alrededor de este centenario motor. Aquí la nota de Juanca sobre las aplicaciones del diesel.

 

Un motor, infinitas aplicaciones

por Juan Carlos Ruano

La oferta de motores diésel es muy amplia a nivel mundial y los mismos se encuentran en infinidad de aplicaciones, por lo que en primer lugar corresponde hacer un breve resumen de los motores y sus aplicaciones.

Los fabricantes diseñan los motores agrupados en “familias”, relacionados entre sí por utilizar los mismos componentes internos (pistones, válvulas, bielas, etc.), con la misma cilindrada unitaria, diferenciando un modelo de otro por la cantidad de cilindros. Hay familias que tienen motores de 4 hasta 10 o más cilindros iguales, con la consiguiente diferenciación en la potencia entregada. En este caso solo cambian los componentes del motor que corresponden a las diferentes cantidades de cilindros (cigüeñal, árbol/árboles de levas, block, tapas de cilindros).

Por otra parte, un mismo motor básico con algunas modificaciones puede ser aplicado en:

  • Camiones o pick-ups

  • Tractores y otras máquinas agrícolas

  • Máquinas industriales o viales

  • Grupos de bombeo (agua, petróleo, gas)

  • Grupos generadores eléctricos

  • Lanchas, buques, remolcadores

  • Equipos ferroviarios

  • Grúas, hormigoneras

Tratándose de una publicación dedicada a los vehículos pesados dejamos de lado considerar los motores Diésel para su uso en automóviles. Por otra parte, sus especificaciones y diseño son totalmente diferentes a las que nos ocupan.

La mayoría de los motores diésel pesados están aplicados sobre estructuras portantes (chasis de un camión, bahía de una cosechadora, chasis de equipos generadores o de bombeo, etc.).

La excepción son los tractores agrícolas en los que el motor es parte estructural de la máquina y el cárter de aceite es de fundición de acero. Incluso en algunos modelos el cárter contiene la parte inferior del motor y también el mecanismo diferencial de la tracción delantera del tractor.

Para las aplicaciones generales vemos una tendencia a usar aluminio como material del cárter desplazando a la chapa de acero usada tradicionalmente.

En cuanto a los componentes que varían de acuerdo a la aplicación se encuentran:

  • Cambios internos como ajustes en la inyección y el diseño del árbol de levas, etc. para modificar la curva de torque de acuerdo a la necesidad de la aplicación
  • Cambios externos como:
    • El sistema de montaje del motor sobre el producto final
    • El sistema de enfriamiento acorde a las condiciones de trabajo
    • Los diferentes sistemas de tratamiento de gases

En este trabajo no consideramos a los motores refrigerados por aire porque su aplicación es cada vez menor, pese a su gran sencillez y facilidad de reparación y mantenimiento.

Hablando entonces de motores refrigerados por líquido el “paquete de refrigeración” se diseña teniendo en cuenta que debe mantener estable la temperatura del motor en cualquier condición de trabajo.

En los vehículos que circulan por calles y carreteras el vehículo por su propio desplazamiento recibe aire en su frente siendo el mismo canalizado hacia el radiador.

En otras aplicaciones móviles, como la maquinaria agrícola o industrial/vial,no sucede lo mismo porque las velocidades desarrolladas son muy bajas o con frecuentes cambios de dirección de marcha. En estos casos la única fuente de aire para refrigerar los radiadores es el ventilador, que puede ser aspirante o soplante.

En algunos países de Europa los tractores agrícolas suelen transitar por rutas a más de 45 km/h llevando remolques, pero esa no es su mayor aplicación.

En una máquina moderna encontramos radiadores en el siguiente orden de paso del aire:

  • Radiador de aceite del motor, o de la transmisión, o del sistema hidráulico, o ambos
  • Condensador del aire acondicionado
  • Radiador del intercambiador de calor“aire/aire” (intercooler)
  • Radiador del agua del motor

Además, hay casos en que por cuestiones de espacio el filtro de aire también está montado delante de los radiadores complicando más el pasaje del aire de refrigeración.

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Tractor agrícola de alta potencia con cinco elementos (dos radiadores de aceite, el condensador del aire acondicionado, el intercooler y el radiador de agua), más el filtro de aire delante del conjunto. Esta foto muestra los radiadores desplegados para facilitar la limpieza.

 

Esto hace que los radiadores de agua deban ser de alta eficiencia debido a que al estar en último lugar reciben el aire pre-calentado por su paso por los demás elementos. También forman parte de este sistema los ventiladores de alto caudal, con ajuste del mismo de acuerdo a las necesidades de refrigeración del motor. Hay ventiladores de flujo fijo y otros de flujo variable mediante variación de velocidad o por la variación del ángulo de las palas, todo comandado por presión de aceite bajo las ordenes de una computadora que mide la temperatura y ordena los ajustes necesarios.

Estos sistemas son particularmente útiles en la maquinaria, pero también se aplican en motores de camiones para entregar un mayor flujo de aire en los recorridos a baja velocidad (tránsito por ciudades) y un menor caudal cuando se transita a velocidad por rutas y autopistas. En este caso al reducir la necesidad de un alto flujo de aire por parte del ventilador el sistema disminuye su accionar y hace que se requiera menor potencia del motor, con la consiguiente reducción del consumo de combustible.

Cuando hablamos de motores estacionarios para generación de energía, bombeo, etc., la refrigeración es producida exclusivamente por un ventilador que debe entregar el caudal de aire necesario. El diseño del sistema se adecua a la zona del país/mundo adonde vayan a trabajar para ajustarse a las temperaturas ambientes.

En los motores marinos la refrigeración de produce mediante intercambiadores de calor “agua/agua”. Se trata de recipientes por lo que circula agua tomada del medio ambiente y que tienen en su interior una serpentina por la que circula el agua del motor. En caso que el agua del medio ambiente sea de mar todo el sistema está preparado para no sufrir la corrosión salina.

El otro punto importante que cambia, de acuerdo a la aplicación, corresponde al sistema de escape y al sistema de tratamiento de gases (en caso de tenerlo), que será objeto de otra nota.

Aún en un motor sin tratamiento de gases post combustión las tuberías y el silenciador ocupan un espacio considerable. Por ello no es lo mismo diseñar el montaje del sistema de escape para un camión, donde todos estos componentes se pueden montar fuera del habitáculo del motor, que en un tractor, donde deben ir colocados bajo el capot por cuestiones estéticas y prácticas (lo práctico corresponde a la ubicación y dimensiones del escape de manera de no interferir en la visión del operador).

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Tractor agrícola con todos los componentes del escape acomodados bajo el capot.

 

Respecto al control para mantenimiento los períodos de cambios de aceite y filtros se miden en kilómetros recorridos para los vehículos, y en horas de marcha trabajadas para las demás aplicaciones.

En cuanto a las unidades de potencia en las aplicaciones vehiculares y de maquinaria se utilizan HP o CV dependiendo del origen del fabricante, mientras que para las aplicaciones estacionarias es común que la potencia sea indicada en kW/h (1 kW = 1,36 CV).

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Motor montado en una cosechadora.

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones
Cummins new QSK95 engines at the Seymour Engine Plant

Motor para aplicación marina u otra estacionaria.

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Equipo generador de electricidad.

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Motor para aplicación industrial diversa.

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones
Scania 16-litre marine engine with 1000 hp. Photo: Göran Wink 2012

Motores marinos.

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Equipo generador.

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Para ciertas aplicaciones de circulación en rutas, los tractores pueden sostener velocidades de crucero de 45Km/h

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Equipo diesel mezclador de cemento, autopropulsado.

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Grupos electrógenos de diversas potencias y capacidades.

 

Diesel: Un motor, infinitas aplicaciones

Motobombeadores

 

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