TOLERANCIA MECÁNICA

METROLOGÍA - METROLOGÍA
Tolerancia de fabricación
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La tolerancia es el espacio permisible, en la dimensión nominal o el valor especificado de una pieza manufacturada. El propósito de una tolerancia es especificar un margen para las imperfecciones en la manufactura de una parte o un componente.
La tolerancia puede ser especificada como un factor o porcentaje de un valor nominal, una máxima desviación de un valor nominal, un rango explícito de valores permitidos, ser especificado por una nota o un estándar publicado con esta información, o ser expresado por la precisión del número del valor nominal. La tolerancia puede ser simétrica, como en 40±01, o asimétrica como 40+0.2/-0.1.
Es una buena practica de ingeniería el especificar el mayor valor posible de tolerancia mientras mantenga su funcionalidad, desde que preciso y cercano son más difíciles de maquinar y por lo tanto tengan un costo mayor tanto en construcción como en costo.
La tolerancia es diferente del factor de seguridad, pero un adecuado factor de seguridad tomara en cuenta tolerancias relevantes además de otras posibles variaciones.


EL COEFICIENTE DE SEGURIDAD
(TAMBIÉN CONOCIDO COMO FACTOR DE SEGURIDAD)
ES EL COCIENTE ENTRE UN NÚMERO QUE MIDE LA CAPACIDAD MÁXIMA DE UN SISTEMA DIVIDIDO DE LOS REQUERIMIENTOS TEÓRICOS O ASUMIDOS COMO USUALES. EN INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y OTRAS CIENCIAS APLICADAS ES COMÚN QUE LOS CÁLCULOS DE DIMENSIONADO DE ELEMENTOS O COMPONENTES DE MAQUINARIA, ESTRUCTURAS CONSTRUCTIVAS, INSTALACIONES O DISPOSITIVOS EN GENERAL, INCLUYAN UN COEFICIENTE DE SEGURIDAD QUE GARANTICE QUE EN BAJO DESVIACIONES ALEATORIAS DE LO PREVISTO EXISTA UN MARGEN EXTRA DE PRESTACIONES POR ENCIMA DE LAS MÍNIMAS ESTRICTAMENTE NECESARIAS.
LOS COEFICIENTES DE SEGURIDAD SE APLICAN EN TODOS LOS CAMPOS DE LA INGENIERÍA, TANTO ELÉCTRICA, COMO MECÁNICA O CIVIL, ETC.


Contenido
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1 Tolerancia en un componente eléctrico
2 Tolerancia mecánica en un componente
3 Unidades y precisión
4 Estilo
5 Véase también
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Tolerancia en un componente eléctrico [editar]
Una especificación eléctrica podría necesitar una resistencia con un valor nominal de 100oΩ (ohms), pero también tener una tolerancia de 1%. Esto significa que cualquier resistor que se encuentre dentro del rango de 99Ω a 101Ω es aceptable. Podría no ser razonable especificar una resistencia con un valor exacto de 100Ω en algunos casos, porque la resistencia exacta puede variar con la temperatura, corriente y otros factores más allá del control del diseñador.
Tolerancia mecánica en un componente [editar]
La tolerancia es similar de una manera opuesta al ajuste en ingeniería mecánica, el cual es la holgura o la interferencia entre dos partes. Por ejemplo, para un eje con un diámetro nominal de 10 milímetros se ensamblara en un agujero se tendrá que especificar el eje con un rango de tolerancia entre los 10.04 y 10.076 milímetros. Esto daría una holgura que se encontraría entre los 0.04 milímetros (eje mayor con agujero menor)y los 0.112 milímetros (eje menor con agujero mayor). En este caso el rango de tolerancia tanto para el eje y el hoyo se escoge que sea el mismo (o.036 milímetros), pero esto no es necesariamente el caso general.
En mecánica, la tolerancia de fabricación se puede definir como los valores máximo y mínimo que debe medir un eje u orificio para que en el momento de su encaje el eje y el orificio puedan ajustarse sin problemas. Si se supera el valor máximo o el mínimo, entonces resultará imposible encajar el eje dentro del orificio, por lo que se dirá que el mecánico se ha pasado del valor de tolerancia.
La tolerancia se aplican a diversos, sino a todos, los procesos de fabricación, y no solamente a procesos que involucran una perforación y un eje, por lo que se puede definir como el máximo error permitido en la construcción o fabricación de un elemento, ya sea en sus dimensiones, peso, resistencia o cualquiera de sus propiedades medibles.
Por ejemplo, la longitud de un barra pude medir 1m +- 0.01m, la tolerancia es de 0.01m o 1%.
Unidades y precisión [editar]
Las unidades de medida empleadas son determinantes a la práctica; por lo general, entre mayor cantidad de lugares decimales mayor la precisión, pero las unidades deben preferiblemente ser escogidas siguiendo los protocoles y estándares de industria. Por ejemplo, la medida angular puede ser indicada en forma decimal o en precisión de grado, minuto y segundo; mas estas dos formas no son las únicas formas de definir un ángulo. No se debe combinar unidades de medida en los valores delimitantes.
Estilo [editar]
La nomenclatura de las tolerancias puede ser de un estilo conocido y preferido:
Limites. Cuando las tolearancias denotan los límites se escribe el mayor límite subrayada, y el límite menor en la parte inferior, o bajo la línea.
Básico. Un rectángulo encierra la dimensión teóricamente perfecta.
Simétrica. La toleracia es equitativa hacia la delimitación mayor que la menor.
Unilateral. Ambos valores delimitantes son hacia el lado mayor o hacia el menor.

SISTEMA ADMISIÓN Y ESCAPE

SISTEMA
DE ADMISIÓN Y DE ESCAPE


El sistema de admisión de aire suministra aire limpio para la combustión del motor. El sistema de escape hace salir los gases y el calor e impulsa el turbocargador. Los componentes que producen la admisión y escape del aire son los siguientes:


1.-Antefiltro
El antefiltro saca las partículas grandes de polvo y basura.

2.-Filtros de Aire
Por lo general, hay dos filtros de aire: uno primario y otro secundario. Estos recogen los contaminantes e impiden la entrada de polvo en el motor.

3.-Indicador de Servicio del Filtro de Aire
El indicador vigila la restricción a través de los filtros. Es el método más preciso para determinar cuándo se deben cambiar los filtros de aire. Cada motor debería tener uno. Un dato interesante es que cambiar los filtros muy a menudo produce más daño que beneficio — porque el polvo puede entrar con mucha facilidad en el motor durante el cambio. Por esto, el indicador es una herramienta de mantenimiento muy importante.

4.-Turbocargador
Los gases de escape impulsan el turbocargador que bombea aire adicional en el motor permitiendo quemar más combustible y, por lo tanto, aumentar la salida de potencia.

5.-Posenfriador
El posenfriador enfría el aire después que éste deja el turbocargador pero antes de entrar en el motor. Esto aumenta la densidad del aire, para que se pueda acumular más aire en cada cilindro.

6.-Múltiple de Admisión y Múltiple de Escape
Los múltiples de admisión y de escape se conectan directamente con la(s) culata(s). El múltiple de admisión distribuye el aire limpio desdé el filtro de aire ó desde el turbocargador a cada cilindro, mientras que el múltiple de escape recoge los gases de escape de cada cilindro y los dirige al turbocargador y/o al silenciador.

7.-Silenciador
El silenciador reduce el nivel del sonido y proporciona suficiente contrapresión al motor, para que el motor “respire” según se ha diseñado.








Turbocompresor
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Turbocompresor (corte longitudinal)

TURBOCOMPRESOR
es un sistema de sobrealimentación que usa una turbina para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustión interna.

Funcionamiento
El turbocompresor consiste en una turbina movida por los gases de escape de un motor de explosión, en cuyo eje se fija solidariamente un compresor centrífugo que toma el aire a presión atmosférica después de pasar por el filtro de aire y luego lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presión que la atmosférica. Este aumento de la presión consigue introducir en el cilindro una mayor cantidad de oxígeno (masa) que la masa normal que el cilindro aspiraría a presión atmosférica, obteniendo el motor más potencia que un motor atmosférico de cilindrada equivalente, y con un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire.
Como la energía utilizada para comprimir el aire de admisión proviene de los gases de escape, que se desecharía en un motor atmosférico, no resta potencia al motor cuando el turbocompresor está trabajando, tampoco provoca pérdidas fuera del rango de trabajo del turbo, a diferencia de otros, como los sistemas con compresor mecánico (sistemas en los que el compresor es accionado por una polea conectada al cigüeñal).

INTERCOOLER
El aire, al ser comprimido, se calienta y pierde densidad; es decir, en un mismo volumen tenemos menos masa de aire, por lo que es capaz de quemar menos combustible y, en consecuencia, se genera menos potencia. Además, al aumentar la temperatura de admisión aumenta el peligro de detonación, picado, o autoencendido y se reduce la vida útil de muchos componentes por exceso de temperatura, y sobreesfuerzos del grupo térmico.
Para disminuir esta problemática se interpone entre el turbocompresor y la admisión un "intercambiador de calor" o "intercooler". Este sistema reduce la temperatura del aire, con lo que se aumenta la densidad de éste, y que introducimos en la cámara de combustión.
En el lado negativo, los intercambiadores de calor provocan una caída de presión, por lo que se disminuye la densidad del aire, aunque en muchos casos es necesario instalar uno para evitar la detonación o autoignición.

EXISTEN 3 TIPOS DE INTERCOOLERS:

Aire/aire: en estos el aire comprimido intercambia su calor con aire externo.
Aire/agua: el aire comprimido intercambia su calor con un líquido que puede ser refrigerado por un radiador o, en algunas aplicaciones, con hielo en un depósito ubicado en el interior del coche.
Criogénicos: se enfría la mezcla mediante la evaporación de un gas sobre un intercambiador aire/aire.





SISTEMA DE REFRIGERACIÓN.

Este sistema elimina el exceso de calor generado en el motor.
Es de suma importancia ya que si fallara puede poner en riesgo la integridad del motor.
Su función es la de extraer el calor generado en el motor para mantenerlo con una temperatura de funcionamiento constante, ya que el motor por debajo o por encima de la temperatura de funcionamiento, tendría fallas pudiendo hasta no funcionar por completo.

COMPONENTES

1. bomba de circulación (hay sistemas que no la utilizan),

2. un fluido refrigerante, por lo general agua o agua más producto químico para cambiar ciertas propiedades del agua pura,

3. uno o más termostatos,

4. un radiador o intercambiador de calor según el motor,

5. un ventilador o u otro medio de circulación de aire y

6. conductos rígidos y flexibles para efectuar las conexiones de los componentes.

FUNCIONAMIENTO

En la mayoría de los sistemas de refrigeración, la bomba de circulación toma el refrigerante (fluido activo) del radiador, que repone su nivel del depósito auxiliar, y lo impulsa al interior del motor refrigerando todas aquellas partes más expuestas al calor, puede incluir refrigerar el múltiple de admisión, camisas, culatas o tapa de cilindro, radiador de aceite, etc., pasa a través de uno o varios termostatos y regresa al radiador donde se enfría al circular por tubos pequeños de gran superficie de disipación, el intercambio de calor generalmente se realiza con el aire circundante el cual es forzado a través del radiador utilizando un ventilador que generalmente es accionado por el mismo motor. Existen sistemas de refrigeración donde el fluido activo es el aire circundante, el cual es forzado por las partes del motor que se quieren refrigerar, cilindros, tapas de cilindros, radiador de aceite, etc,. Estos sistemas generalmente utilizan también un circuito auxiliar con otro fluido activo, por ejemplo el aceite del motor, el cual consta de otro radiador que intercambia calor con el aire exterior y refrigera sobre todo aquellas partes internas del motor donde es difícil o imposible que pueda alcanzar otro fluido refrigerante (agua o aire).
Para verificar que el sistema funciona bien, los motores disponen de uno o varios termómetros que indican en cada instante la temperatura del refrigerante en la parte del motor que se desea medir. La temperatura medida por los termómetros deben encontrarse en el rango de temperatura aceptado por el fabricante para las condiciones de funcionamiento del motor. Temperaturas anormales pueden indicar dos cosas: a)Hay una falla en el sistema de refrigeración, por ejemplo falta de fluido refrigerante o b)Hay una falla o defecto en una parte o en todo el motor.
Para que este sistema funcione es primordial controlar periódicamente el correcto nivel del fluido refrigerante; controlar que los termostatos abran a la temperatura indicada por el fabricante; que el radiador esté libre de incrustaciones que obturen los canales de circulación de fluido y del aire por el exterior; que el fluido refrigerante tenga la proporción correcta de anticongelante acorde al clima de la zona; que el accionamiento de la bomba de circulación esté en buen estado y esté funcionando correctamente.

Las fallas se detectan precozmente si observamos los indicadores de temperatura, estando atentos a incrementos inusuales de la misma; por eso es aconsejable instalar protecciones y/o alarmas que paren el motor por alta temperatura. Si hubiera indicadores de nivel de refrigerante sería otro parámetro para prevenir fallas del sistema.

Los cuidados pueden abarcar desde un buen mantenimiento, rellenar fluido refrigerante y limpieza externa del radiador hasta reparaciones con el reemplazo de componentes dañados como bomba de agua, termostatos, radiador, mangueras, conexiones, etc.

Las precauciones de seguridad se basan fundamentalmente en trabajar con el motor detenido y frío para evitar incidentes con objetos en movimiento y quemaduras. Para cuidar el medio ambiente debe disponerse adecuadamente el fluido refrigerante cuando se reemplaza evitando derrames.

Los fluidos refrigerantes actuales son a base de alcoholes especialmente los glicoles, que mezclados con agua en distintas proporciones protegen al sistema de refrigeración y al motor de daños por congelamiento cuando funciona en regiones con muy bajas temperaturas. Según la proporción de fluido anticongelante en el agua, variará el punto de congelamiento de la mezcla, debiéndose adecuar la misma a cada región de trabajo.








SISTEMA DE ENFRIAMIENTO


Los elementos que conforman el sistema de enfriamiento son:

1.1.-Bomba de Agua
La bomba de agua provee circulación continua del refrigerante cada vez que el motor gira. Las bombas de agua en os motores Cat se impulsan con engranajes, excepto en los motores 3208, 3114 y 3116, que tienen bombas de agua impulsadas por correa.

1.2.-Radiador
El radiador transfiere el calor lejos del refrigerante, bajando la temperatura de éste. El refrigerante fluye por los tubos del radiador mientras que el aire circula alrededor de los tubos, proveyendo transferencia de calor hacia la atmósfera. Tenemos tres estilos de radiadores: el estilo convencional, el de panales en zigzag y el radiador de módulos de frente.

1.3.-Refrigerante
El refrigerante es una mezcla de agua, anticongelante (glicol) y acondicionador de refrigerante. Para lograr el enfriamiento adecuado, cada uno debe mantenerse en la proporción correcta.

1.4.-Termostato
El termostato como un regulador de temperatura. El termostato ayuda a calentar el motor y a conservar la temperatura del refrigerante y del motor durante a operación. Cuando el motor está frío, el termostato permite circular el refrigerante sólo por el motor, desviándolo del radiador (para ayudar a mantener caliente el motor). Cuando el motor está a la temperatura de operación adecuada, el termostato se abre para permitir que el refrigerante fluya a través del radiador (de este modo se efectúa el enfriamiento). El termostato se abre y se cierra continuamente, a medida que cambia la temperatura.

1.5.-Indicador de la Temperatura del Agua
El indicador de temperatura indica la temperatura del refrigerante. La gama de operación recomendada es generalmente de 880 a 990 0
(1900 a 2100 F).

1.6.-Ventilador
El ventilador introduce a la fuerza el aire alrededor de los tubos del radiador para transferir el calor hacia afuera del refrigerante y bajar la temperatura. Los ventiladores se impulsan con polea desde el cigüeñal.

1.7.-Enfriadores de aceite
La función de los enfriadores de aceite es mantener la temperatura del motor, la transmisión y el aceite hidráulico. Hay dos tipos básicos: de aceite a refrigerante y de aceite a aire.

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

La función principal del sistema de enfriamiento es mantener la temperatura correcta del motor sacando el calor excesivo generado por la combustión y la fricción. Aproximadamente, el 33% de la energía térmica que se desarrolla durante la combustión se convierte en potencia utilizable, el 7% se irradia directamente desde las superficies del motor y el 30% se saca por el escape. El 30% restante lo disipa el sistema de enfriamiento.
El refrigerante circula por los pasajes del motor llamados camisas de refrigerante o de agua. El refrigerante absorbe el calor de las superficies calientes del motor y lo lleva al radiador, donde se transfiere a la atmósfera.
El sistema de enfriamiento también ayuda a mantener la temperatura correcta del motor, de la transmisión y del sistema hidráulico mediante el uso de enfriadores de aceite.

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SISTERMA E.G.R

VALVULA PARA RECIRCULACION DE GASES DE ESCAPE
ESTAS VALVULAS FUERON DISEÑADAS, PARA TRAER GASES DEL MULTIPLE DE ESCAPE HACIA EL (MULTIPLE) MANIFOLD DE ADMISION, CON LA FINALIDAD DE DILUIR LA MEZCLA DE AIRE/COMBUSTIBLE QUE SE ENTREGA A LA CAMARA DE COMBUSTION.CONSIGUIENDO DE ESTA MANERA MANTENER LOS COMPUESTOS DE NOX (NITROGEN OXIDE) DENTRO DE LOS LIMITES RESPIRABLES.

EL NITROGENO, QUE CONSTITUYE EL 78% DEL AIRE, SE MEZCLA CON OXIGENO, A TEMPERATURAS SUPERIORES A 1400GRADOSC. DURANTE ESTE PROCESO DE COMBUSTION, LA TEMPERATURA EN EL CILINDRO SUBIRA POR ENCIMA DE 1900GRADOSC. CREANDO LA CONDICION IDEAL PARA LA FORMACION DE NOX.
PARA REDUCIR LA FORMACION DE NOX, ES NECESARIO REDUCIR LA TEMPERATURA DE COMBUSTION; DE ALLI LA CONVENIENCIA EN EL USO DE UNA VALVULA EGR. [EGR VALV].

REDUCCIÓN DEL NOX

LAS TEMPERATURAS DE COMBUSTION DE GRAN INTENSIDAD, Y CORTA DURACION CREAN NOX. MEZCLANDO GAS INERTE [GASES DE ESCAPE], CON LA MEZCLA DE AIRE/COMBUSTIBLE, SE DESCUBRIO QUE DISMINUIA LA VELOCIDAD DE COMBUSTION, SE REDUCIAN LAS TEMPERATURAS ELEVADAS, Y LOS COMPUESTOS DE NOX SE MANTIENEN DENTRO DE LOS LIMITES RESPIRABLES. LOS VEHICULOS MODERNOS VIENEN EQUIPADOS CON CATALIZADORES DE OXIDACION/REDUCCION (CONVERTIDOR CATALYTICO), SISTEMA DE CARBURACION RETROALIMENTADO ( FEED BACK), INYECCION DE COMBUSTIBLE; QUE MANTIENEN LOS COMPUESTOS DE NOX DENTRO DE LO ACEPTABLE. PERO AUN CON ESTOS SISTEMAS , SE NECESITA EL SISTEMA EGR PARA REDUCIR LAS EMISIONES EXCESIVAS.

LAS VALVULAS EGR INICIALMENTE FUERON DISEÑADAS PARA SER ACTIVADAS POR VACIO PORTEADO, LO QUE QUIERE DECIR QUE EL VACIO QUE LO ACTIVA VIENE DEL ORIFICIO QUE ESTA LIGERAMENTE ARRIBA DE LA PLACA DE MARIPOSA DEL ACELERADOR ;POR ESTA RAZON CUANDO EL MOTOR SE ENCUENTRA EN MARCHA MINIMA, NO LLEGA VACIO A LA VALVULA EGR. Y ESTA SE MANTIENE INACTIVA.

1]VALVULA DESACTIVADA, NO HAY VACIO, NO HAY CIRCULACION DE GASES.

2]VALVULA ACTIVADA, EL VACIO ESTA PRESENTE, LOS GASES CIRCULAN, INGRESANDO AL MANIFOLD DE ADMISION.

LOS GASES DE ESCAPE CAUSAN UNA MARCHA IRREGULAR, Y HASTA APAGA EL MOTOR CUANDO, ESTE ESTA FRIO, POR ESTA RAZON; EL VACIO DEBE LLEGAR, Y ACTIVAR LA VALVULA AL ACELERAR, Y ESTANDO CALIENTE.[ TOME NOTA QUE EN ACELERACION TOTAL EL VACIO DESAPARECE]
PARA QUE ESTO SUCEDA. EN EL CIRCUITO QUE LLEVA EL VACIO DESDE EL CARBURADOR HACIA LA VALVULA EGR, SE ENCUENTRA UN INTERRUPTOR TERMICO DE VACIO (TVS), DE TAL MANERA QUE AL ACELERAR, EL VACIO LLEGA AL INTERRUPTOR, Y EN LA MEDIDA QUE ESTE SE CALIENTA; TRASLADA EL VACIO A LA VALVULA ACTIVANDOLA Y, ESTA SE ABRE PERMITIENDO QUE LOS GASES DE ESCAPE, CIRCULEN POR EL MANIFOLD (MULTIPLE) DE ADMISION

MECÁNICA DIESEL: RESUMEN TOTAL

ESTE ES UN RESUMEN DE TODAS LAS LECCIONES QUE HE RECIBIDO MÁS MIS INVESTIGACIONES.