(2022)

ESCUELA COLOMBIANA DE
INGENIERÍA
JULIO GARAVITO

LABORATORIO DE
COMBUSTIÓN

Reconocimiento de un MCIA y su Proceso

de Montaje.

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 I. INTRODUCCIÓN

Éste laboratorio tiene como finalidad reconocer cada una de las piezas fundamentales que componen
un Motor de Combustión Interna Alternativo (MCIA). Dentro de éstos elementos, se encuentran piezas
móviles, piezas fijas y elementos auxiliares que permiten la correcta operación del motor.

A continuación, se enuncia el desarrollo de la práctica, tomando en cuenta los elementos a utilizar, las
normas de seguridad y los pasos a seguir. En la parte final de la guía, se da a conocer los resultados a
obtener, siguiendo los lineamientos dados en la presentación del laboratorio.

II. OBJETIVOS

Con la realización de esta práctica, se espera que el estudiante cumpla con los siguientes objetivos.

OBJETIVOS GENERALES

• Reconocer cada uno de los componentes de un motor de combustión interna alternativo.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Reconocer las partes principales de un MCIA.

• Apreciar el principio de operación de un MCIA.
• Identificar los accesorios de los diferentes sistemas que componen un MCIA.
• Aprender a aplicar el correcto par de apriete en el ajuste de un motor.

III. INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD

Sin importar la experiencia de quien vaya a operar la máquina, las instrucciones de seguridad deben ser
leídas cuidadosamente, completamente entendidas y aplicadas. Es importante identificar las zonas de
trabajo, al igual que las salidas de emergencia, ubicación de extintores y puntos de encuentro.

Adicionalmente, se deben seguir antes y durante la realización de la práctica las instrucciones dadas
por el profesor o el laboratorista encargado. Por último, tener en cuenta los siguientes aspectos:

• Utilizar los implementos de seguridad requeridos para la práctica tales como: botas de
seguridad, guantes (nylon o carnaza en función de la práctica), overol, gafas de seguridad y tapa
oídos personales.
• Si la máquina presenta alguna anomalía que vaya en contra de la seguridad no debe operarse.

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 • Previo a poner en marcha la máquina, revisar que la máquina está en correcto estado para
operar o preguntar al profesor o laboratorista encargado si se puede poner en marcha.
• No se deben retirar los dispositivos de seguridad, incluyendo los utilizados en la parte eléctrica.
• No usar joyas, manillas, relojes o ropa suelta cerca de las partes en movimiento de la máquina.
• No colocar herramientas u otros objetos encima de la máquina mientras esté funcionando.
• No introducir las manos dentro de la máquina para realizar ajustes mientras se esté funcionando
• No se permite juegos o generar distracciones en el área de trabajo.
• Evite el contacto manual con cualquiera de las partes calientes de la máquina.

IV. ASIGNACIÓN DE TIEMPOS

A continuación, en la Tabla 1 se muestran los tiempos asignados a la práctica. Es importante tener en

cuenta que, aunque se hará una explicación de la práctica, es deber del estudiante traer la guía leída y
el tema estudiado.

Tabla 1. Tiempos asignados

Ítem Tiempo [min]
Quiz 10
Explicación de la práctica 20
Disposición de los elementos 5
Realización de la práctica 60
Comentarios adicionales 5
Tiempo total 90

V. MARCO TEÓRICO

En la Figura 1, se muestran algunas partes de un MCIA y a continuación se dan a conocer las definiciones
de sus componentes principales de operación.

Pistón: Se denomina pistón al émbolo que se ajusta al interior de las paredes de un cilindro mediante
aros flexibles llamados segmentos o anillos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que
se haya dentro del cilindro a modificar su presión y su volumen, es decir, transforma en movimiento el
cambio de presión y volumen que se produce en el interior del cilindro. Su movimiento alternativo se
transforma en rotativo a través de la articulación biela-cigüeñal.

Cilindro: Se denomina cilindro al recinto por donde se mueve un pistón, y reciben su nombre de su
forma cilíndrica. La función de un cilindro es contener el fluido formado por el combustible y el aire
durante sus cambios de presión y temperatura y a su vez albergar el pistón en su interior.

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 Figura 1: Esquema de un motor.

Culata: Es la parte superior de un motor de combustión interna que permite el cierre de las cámaras de
combustión. Constituyen el cierre superior del bloque motor, y sobre ellas se asientan las válvulas.
Sirven para cerrar la cámara de combustión y en los motores actuales a su vez sirve de alojamiento de
las válvulas y eje de levas.

Colectores (admisión y escape): Son los conductos que permiten la entrada de la mezcla aire-
combustible (en motores de inyección directa solo circula aire) y la salida de gases de escape. Se
encuentran acoplados directamente a la culata.

Válvulas: Las válvulas de admisión y de escape regulan la entrada y salida de la mezcla y de los gases
de escape respectivamente. Están sometidas a grandes esfuerzos mecánicos y térmicos. Durante el
tiempo del ciclo en el que no se está produciendo admisión ni escape, las válvulas se mantienen
cerradas generando sello en su asiento. Las cabezas de las válvulas cierran los colectores de admisión

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y/o de escape y el vástago tiene como función guiar el movimiento y estar en contacto con sistema de
levas para permitir la apertura y cierre (con ayuda de un resorte).

Levas: Una leva es un elemento mecánico de forma específica sujeto a un eje. En un motor, las levas se
encargan de abrir las válvulas de admisión y de escape según corresponda (de cerrarlas se encarga un
resorte que se encuentra a compresión). Determinan también la duración de la fase en la que las
válvulas permanecen abiertas, por lo que en realidad regulan la cantidad de la mezcla o aire que entra
en el cilindro.

Árbol de levas: Un árbol de levas es un mecanismo formado por un eje en el que se colocan varias levas,
que pueden tener distintas formas y tamaños, y estar orientadas de distinta manera para accionar
diferentes mecanismos. En el caso de los motores de combustión interna alternativos (MCIA), un árbol
de levas se encarga de activar la apertura de las válvulas de admisión y escape.

Cárter: El cárter cierra el bloque del motor por la parte del cigüeñal, la opuesta a la culata, y además de
aislar el bloque del exterior, cumple con la función de ser el depósito del aceite lubricante del motor.

VI. PROCEDIMIENTO

Elementos necesarios para la práctica:

• Implementos de seguridad.
• Guantes de Nylon.
• Motor de Combustión Interna Alternativo (MCIA).
• Calibrador pie de rey.
• Llave dinamométrica.
• Copa de 17 mm.
• Copa de 12mm.
• Copa de 10mm.
• Llave de 10mm.
• Ratchet de 1/2” y 3/8”.
• Extensores de 1/2” y 3/8”.

Pasos a seguir:

1. Identifique el motor que se va a utilizar para la práctica. Verifique que el motor está
correctamente ubicado sobre el soporte (tapa válvulas en la parte superior y cárter en la parte
inferior). De aquí en adelante durante el desarme y armado no retirarse los guantes.

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2. Empezar por retirar la tapa válvulas, solicitando la copa o llave adecuada.

3. Determine el orden de encendido a partir del movimiento valvular, haciendo girar el eje de levas
y tomando como pistón Nº 1 el que se encuentra más cerca a la rueda dentada. Debe hacer girar
el motor en sentido horario mirando de frente la rueda dentada.

4. Introducir la varilla medidora de aceite por cada uno de los orificios donde se ubica la bujía y
verifique que todos los pistones se encuentran a la misma altura.

5. Una vez estén los pistones iguales, no permitir el movimiento del cigüeñal y retirar la tuerca y
arandela que sujetan la rueda dentada del eje de levas y retirar la cadena.

6. Una vez determinado el orden de encendido proceda a retirar la culata prestando especial
atención al orden mostrado en la Figura 2. Solicite la llave dinamométrica y una copa de 17mm.

Figura 2: Orden de desmontaje de la culata.

7. Cuando haya soltado por completo el eje de levas, retire todo el conjunto de balancines como
si fuera un todo, sin dejar que se salgan los balancines de sus ejes. Ubique el tren de balancines
de forma vertical en un lugar seguro.

8. Retire a continuación el eje de levas.

9. Identifique las válvulas de admisión y las válvulas de escape. Tome nota del diámetro de cada
una de estas.

10. Ahora tome nota de la geometría de las levas de admisión y de escape. Es importante tomar
nota no solo de la mínima y máxima distancia de la leva sino de todo el perímetro de la leva.
Puede hacer uso de papel y aceite para obtener la geometría. Adicionalmente, tome los
balancines y mídalos desde el punto donde pivotan hasta el punto de contacto con la leva y el
punto de contacto con la válvula (ambas en verdadera magnitud).

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 11. Proceda a realizar de nuevo el montaje y ensamble del motor en el orden inverso al que fue
desarmado y teniendo en cuenta la Figura 2 y Figura 3. Para el ajuste de la culata al bloque,
aplicar primero un par de 10lb*pie y luego aplicar 20lb*pie.

Figura 3: Orden de apriete tornillos de la culata

Figura 4: Ajuste cadena

Preguntas y análisis:

Plantearse a nivel individual las siguientes preguntas e inquietudes:

• ¿Cuándo los pistones están a la misma altura de carrera en qué posición está cada válvula?
¿Cuántas opciones existen?
• ¿Cuál es el orden de encendido del motor? (no solo desde el punto de vista mecánico).
• ¿Cómo se determina el levantamiento de una válvula a partir del análisis del mecanismo leva
seguidor (balancines)? Realice una figura en donde se aprecie el levantamiento en función del
ángulo del cigüeñal tanto para la admisión como para el escape para dos giros del cigüeñal.

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 Dibujar en una sola figura admisión y escape para ver el comparativo.
• ¿Cómo se determina el área de paso de la mezcla de aire-combustible por la válvula de admisión
y el área de paso de los gases de escape por la válvula de escape (tome el área de paso como si
fuera un cono truncado)?. Realice un gráfico de como varía el área de paso de las válvulas en
función del ángulo de giro del cigüeñal. En las figuras anteriores use dos giros del cigüeñal y
dibuje la variación de admisión y escape en una sola figura para comparar.
• Por último, resulta interesante conocer antecedentes sobre el proceso de fabricación de las
piezas que componen un MCIA (incluidas las válvulas) y lo que se ha realizado en avance
tecnológico acerca de la apertura variable.

BIBLIOGRAFÍA

• ÇENGEL, Y. A.; Boles, M. A. Thermodynamics: An Engineering Approach. McGraw-Hill. 7 ed. 2008.

• EASTOP & MCCONKEY. Applied Thermodynamics for Engineering Technologist. Longman. 1997.
• MORAN, J. M.; SHAPIRO, H. N. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. Reverté. 7 ed. 2012.
• PULKRABEK W.W. Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, 2da edición. Prentice
Hall, (2003).
• PAYRI, F. & J. DESANTES. Motores de combustión interna alternativos. Editorial Reverté, (2011).
• HEYWOOD J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals, 1ra edición. McGraw Hill

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 ANEXO I
PROTOCOLO DE SEGURIDAD