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PLANTAS DE EMERGENCIA
Las plantas de emergencia son de vital importancia dentro de una industria o institución donde se requiere mantener un suministro de energía continuo o donde el equipo o maquinaria no deba suspender su proceso. También pueden ser utilizadas donde no haya suministro de energía. La función primordial de las plantas de emergencia es suministrar energía cuando falla el sistema principal de alimentación eléctrica como el de la Compañía de Luz y Fuerza del Centro o el de la Comisión Federal de Electricidad. Por lo que es importante que por el tipo de actividad o función que desempeña no se interrumpa el servicio, es así como las plantas son comunes en hospitales, hoteles, cines, teatros, centros comerciales, etc.



FIG. 1 EMPRESAS QUE SUMINISTRAN EL SERVICIO ELECTRICO EN EL PAIS
Su empresa y su negocio no pueden depender de la disponibilidad del suministro eléctrico comercial, ya que las ausencias prolongadas de energía eléctrica pueden poner en riesgo su operación y productividad. Cuando la actividad o giro de su negocio lo requiere, es necesario contar con plantas de emergencia, de fácil funcionamiento, confiables y seguras, con una exigencia mínima de mantenimiento, incluso bajo las más extremas condiciones climáticas y ecológicas. La planta o generador de emergencia es sumamente útil, sobre todo cuando usted requiere de tiempos de respaldo prolongados, ya que una de las características principales de la planta es su autonomía. Esto quiere decir que es capaz de generar energía, cuando el suministro falla, durante tiempos prolongados a un costo muy económico. Ahora bien, la planta de emergencia por sí misma, no resuelve los problemas que se llegan a presentar en el suministro eléctrico y que son los causantes de daños severos a equipo especializado, de cómputo, impresoras, servidores; pérdida de información importante y valiosa que se traduce en altos costos.



FIG. 2 PLANTA DE EMERGENCIA TÍPICA

De la misma manera, cuando hay una falla en la línea comercial la planta tarda en transferir a la carga entre uno o varios minutos. ¿Qué pasa durante ese tiempo? Al sólo tener una planta de emergencia, su equipo delicado e información quedan desprotegidos, sólo bastan unos cuantos segundos para quemar computadoras, discos duros o parar una línea de producción. Es por esto que una solución integral se compone tanto de una planta de emergencia que, ante la ausencia de energía eléctrica, le permita operar durante largos tiempos de respaldo a bajos costos, como de un Sistema de Energía In interrumpida que, ante cualquier eventualidad que se presente en la línea comercial, le proporcione protección y seguridad para sus equipos e información.
Por lo general las plantas de emergencia pueden tener un uso continuo hasta de 8 horas y permitir de forma eventual sobre cargas por lapsos de ½ hasta 1 hora, siempre y cuando no exceda al 10 o 20% de su capacidad. Es importante recordar que las plantas de emergencia solo deben alimentar aquellos servicios de mayor importancia; por lo que se debe hacer un censo sobre las cargas que se deben mantener en operación continua cuando se interrumpe la alimentación de la compañía suministradora.
Como se menciono anteriormente, la función de las plantas de emergencia es la de proporcionar energía a las cargas estrictamente de emergencia o cargas principales instaladas, y por lapsos relativamente cortos. Su capacidad queda comprendida entre 30 y 1000 Kw, y por lo general son accionadas por motores de combustión interna de diesel, gasolina o gas.
El tamaño del generador y el motor de combustión se determina en función del valor de la carga que se debe absorber durante una interrupción en el servicio normal. También el tipo de combustible para el motor impulsor queda determinado por la carga, y las restricciones normativas en el lugar de la instalación, la localización del grupo moto-generador, y algunos otros aspectos.

FIG. 3 PLANTA DE EMERGENCIA A GASOLINA

La planta de emergencia están constituida principalmente por un grupo motor – generador, el motor normalmente es de combustión interna, el tamaño del motor generador se determinara en base al valor de la carga instalada, también el tipo de combustible para el motor impulsor quedara determinado por la carga; así como la localización de la planta y otros aspectos.


FIG. 4 VISTA DE LAS PARTES PRINCIPALES DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA
Los sistemas de emergencia tienen la función de suministrar energía cuando falla el sistema principal de alimentación de energía eléctrica; y es importante que por el tipo de actividad o función que se desempeñe no se interrumpa el servicio; es así como las plantas de emergencia son comunes en: hospitales, hoteles, teatros, cines, industrias de procesos continuos, etc.
Para plantas de emergencia de alta capacidad, dentro de su rango, se prefiere el diesel como combustible, por ser relativamente económico; ser menos inflamable, y tener un mayor poder calorífico que otros combustibles.
Plantas de Emergencia de hasta 100Kw – Gasolina

Plantas de Emergencia de hasta 500Kw – Gas

Plantas de Emergencia hasta 2,000Kw - Diesel

CARACTERISTICAS PRINCIPALES A ESPECIFICAR DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA


  1. Potencia (En HP)

  2. La velocidad, que dependiendo del número de polos del generador da la frecuencia; pudiendo ser por ejemplo, de 1,200 RPM A 1,800 RPM, para generar a 60 Hz.

  3. La cilindrada, que se refiere al volumen que admite cada cilindro cuando succiona aire; multiplicado por el número de cilindros de la máquina.

  4. El diámetro que tienen los cilindros y su desplazamiento. (Carrera)

  5. Condiciones ambientales como: Presión atmosférica, temperatura y humedad


CLASIFICACIÓN DE LAS PLANTAS DE EMERGENCIA
a) Por el tipo de combustible: Gas LP, Gasolina, Diesel
b) Por su operación: Automática o Manual
c) Por el tipo de servicio: Continuo y de Emergencia
OPERACIÓN AUTOMÁTICA
Se dice que una planta es automática cuando opera por si sola, realizando cinco funciones: Arrancar, Proteger, Transferir carga, Retransferir carga, Paro, Solo requiere de supervisión y mantenimiento preventivo. Son utilizadas en industrias, centros comerciales, hospitales, hoteles, aeropuertos, etc. Estas plantas se arrancan, paran y se protegen en forma totalmente automática, supervisando la corriente eléctrica de la red comercial. Dichas plantas son utilizadas sólo en servicio de emergencia.


a) Los selectores del control maestro deben estar ubicados en la posición de automático. El control maestro es una tarjeta electrónica que se encarga de controlar y proteger el motor de la planta eléctrica.
b) En caso de fallar la energía normal suministrada por la compañía de servicios eléctricos, la planta arrancará con un retardo de 3 a 5 segundos después del corte del fluido eléctrico. Luego la energía eléctrica generada por la planta es conducida a los diferentes circuitos del sistema de emergencia a través del panel de transferencia, a esta operación se le conoce como transferencia de energía.
c) Después de 25 segundos de normalizado el servicio de energía eléctrica de la compañía suministradora, automáticamente se realiza la retransferencia (la carga es alimentada nuevamente por la energía eléctrica del servicio normal) quedando aproximadamente 5 minutos encendida la planta para el enfriamiento del motor. El apagado del equipo es automático.

OPERACIÓN MANUAL
Las plantas manuales, son aquéllas que requieren que se opere manualmente un interruptor para arrancar o parar dicha planta. Normalmente estas plantas se utilizan en aquellos lugares en donde no se cuenta con energía eléctrica comercial, tales como: Construcción, aserraderos, poblados pequeños, etc. por lo que su servicio es continuo.


También se utilizan en lugares donde la falta de energía puede permanecer durante algunos minutos, mientras una persona acude al lugar donde está instalada la planta para arrancarla y hacer manualmente la transferencia. Por ejemplo; casas, algunos comercios pequeños e industrias que no manejan procesos delicados.
En esta modalidad, se verifica el buen funcionamiento de la planta sin interrumpir la alimentación normal de la energía eléctrica. El selector de control maestro debe colocarse en la posición de “Manual”. Como medida de seguridad para que la planta eléctrica trabaje sin carga (en vacío), se debe colocar el interruptor principal “Main” del generador en posición de apagado off. Recomendación: El arranque manual es solo para realizar pruebas.
Son aquellas que requieren para su operación que se opere manualmente un interruptor para arrancar o parar dicha planta. Se dice que una planta es manual cuando solo PROTEGE.

SERVICIO CONTINUO.


Son aquellas que operan por varias horas, entre 300 y 500 horas por año. Y se utilizan en lugares alejados donde las Compañías Suministradoras no tienen acceso, en otras palabras donde no hay suministro; por ejemplo, en las estaciones receptoras de radio y televisión, en lugares donde se tengan computadoras (centros de computo), aserraderos, etc. así mismo como en lugares donde es indispensable la continuidad de servicio

SERVICIO DE EMERGENCIA.
Son aquellas que operan hasta 300 horas por año. Y se utilizan en lugares donde se tienen sistemas de distribución por parte de las Compañías Suministradoras y donde se requiere que nunca falte la energía: Hoteles, Hospitales, Centros Comerciales, Aeropuertos, etc.
Las plantas eléctricas de emergencia, se utilizan en los sistemas de distribución modernos que usan frecuentemente dos o más fuentes de alimentación, debido a razones de seguridad y/o economía de las instalaciones en donde es esencial mantener el servicio eléctrico sin interrupciones, por ejemplo:

  • Instalaciones de hospitales en las áreas de cirugía, recuperación, cuidado intensivo, salas de tratamiento, etc.

  • Para la operación de servicios de importancia crítica como son los elevadores públicos.

  • Para instalaciones de alumbrado de locales a los cuales acude un gran numero de personas  (estadios deportivos, aeropuertos, comercios, transportes colectivos, hoteles, cines, etc.)

  • En la industria de proceso continuo.

  • En instalaciones de computadoras, bancos de memoria, equipos de procesamiento de datos, radar, etc.




FIG. 5 VISTA DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA
PARTES DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA:
A) Grupo motor generador

B) Tablero de transferencia

C) Conexión del generador al tablero de transferencia

D) Tubería de escape de humos del motor

E) Chimenea de escape al silenciador

F) Trampa de condensación

G) Válvula de drenaje

H) Tubería de alimentación de combustible

I) Tanque de combustible

J) Capuchón de ventilación del tanque de combustible

K) Válvula de llenado del tanque

L) Tanque de reserva

M) Tubería de retorno

N) Tubo de alivio

O) Acumuladores para excitación del generador


FIG. 6 COMPONENTES DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA

SISTEMA ELECTRICO Y ELECTRONICO DE LA PLANTA DE EMERGENCIA
El equipo eléctrico de la planta de emergencia comprende, el tablero de control y transferencia, el generador eléctrico, la batería o acumulador, el alternador, además del cableado o arnés correspondiente. La batería almacena energía para alimentar los diferentes sistemas eléctricos. Cuando el motor está en marcha, el alternador, movido por el cigüeñal, mantiene el nivel de carga de la batería.
Control Maestro: Monitorea el rendimiento del motor y la salida de corriente alterna.

controla el encendido y apagado de la planta de emergencia.




En el Generador Monitorea el Voltaje, Amperaje, kw/hora, Velocidad y Frecuencia

Tablero de Control y Transferencia: Cuando falla el servicio de alimentación de energía eléctrica de la compañía suministradora, la planta de emergencia puede entrar en forma manual o automática, lo ideal es que sea automáticamente, para evitar interrupciones de servicio en casos de urgencias, se usan los interruptores de transferencia, estos son trifásicos y están dentro de un gabinete con la función de alimentar a la carga cuando falle el suministro de la compañía. El tablero de transferencia es un equipo que permite que la planta eléctrica opere en forma totalmente automática supervisando la corriente eléctrica de la red comercial.



FIG. 7 TABLERO DE TRANSFERENCIA
La capacidad del motor impulsor, y del generador de la planta de emergencia, debe ser suficiente para absorber las cargas definidas como de emergencia; si se trata de transferir la carga total al generador, el diagrama de conexiones, es como el mostrado en el diagrama siguiente:

DIAGRAMA 1. CONMUTACIÓN DE SERVICIO DE ALIMENTACIÓN

G.- Terminales del Generador

N.- Terminales del Servicio de la Compañía Suministradora

Cuando solo se trata de transferir cargas esenciales al generador de la planta de emergencia, como por ejemplo alumbrado, aire acondicionado, elevadores, centros de procesamiento de datos, etc. se usa una conexión como la mostrada en el siguiente diagrama:




DIAGRAMA 2. ARREGLO BÁSICO DE GENERADOR DE EMERGENCIA Y SWITCH DE TRANSFERENCIA.
Circuito de Control de Transferencia y Paro
Al frente señalización luminosa (lámpara verde de alimentación normal y roja de alimentación de emergencia) para indicar el estado de suministro o alimentación a la carga.
El tablero de transferencia, es un gabinete metálico, el cual tiene integrado:


  • Una tarjeta de estado sólido, que cumple con la función de detectar voltaje en rangos ajustables a diferentes valores para la protección de equipos contra voltajes (variaciones) incorrectos de operación tanto en bajo como en alto voltaje, con operación de contactos e indicación luminosa.

  • Una tarjeta de estado sólido, que tiene la función de procesar 2 tiempos independientes, ajustables a diferentes valores de cero a cinco minutos para retardar la retransferencia y paro del motor. Un cargador de baterías, que está diseñado para cargar baterías del tipo plomo ácido.

  • Una unidad Básica de Transferencia (UBT) para alimentar a la carga desde la fuente de suministro normal o la de emergencia, que dependiendo del voltaje, capacidad de corriente, tipo de operación, puede ser de varios modelos, entre ellos: Contactores, Termomagnéticos, Electromagnéticos.

  • Un interruptor de prueba, para simular fallas de energía normal.

  • Un reloj programador a base de un control electrónico de tiempo que proporciona un sencillo y económico control de la planta eléctrica, con un programa de horario y día. El control puede utilizarse como un control de 24 horas o de 7 días, para arrancar a la planta eléctrica de manera automática y programada.


Funciones del Tablero de Transferencia


  • Censar el voltaje de alimentación.

  • Dar señal de arranque a la planta cuando se presenta una ausencia, bajo o alto voltaje sobre el nivel adecuado.

  • Dar señal al interruptor de transferencia para que haga su cambio (transferencia)

  • Retardar la retransferencia para dar tiempo de normalización por parte de la compañía suministradora.

  • Dar señal al interruptor de transferencia para que haga su cambio cuando se normaliza la alimentación (retransferencia).

  • Retardar la señal de paro del motor para lograr un buen enfriamiento del mismo.

  • Programar el arranque de la planta para ejercitarla.

  • Permitir un simulacro de falla de la compañía suministradora.

  • Realizar la transferencia de la carga de la red comercial a la planta y viceversa. (Esta función se realiza a través de la unidad de fuerza, que puede ser del tipo contactores o interruptores, según la capacidad requerida)

  • Dar la señal a la unidad de fuerza para que haga el cambio cuando se normaliza la alimentación (retransferencia)

  • Retardar la retransferencia para dar tiempo a la compañía suministradora de normalizar su alimentación.

  • Retardar la señal de paro al motor para lograr su enfriamiento.

  • Mandar la señal de paro al motor a través del control maestro.

  • Mantener cargado el acumulador.

  • Permitir un simulacro de falla de la compañía suministradora.

Batería o Acumulador: La batería es un generador electroquímico y no guarda electricidad. La energía guardada es energía química que se transforma en energía eléctrica cuando a través de las terminales de la batería se completa el circuito.
Una batería esta formada por cierto número de celdas, normalmente cada celda esta encerrada en una caja de hule duro conteniendo placas negativas y positivas. Las placas están separadas por divisores y sumergidas en un líquido llamado electrolítico. En un extremo de las celdas, cada placa negativa tiene un tirante de metal; en el otro extremo cada placa positiva tiene su propio tirante metálico. Como cada placa produce 2.2 Volts, los tirantes de cada celda están conectados en serie por eslabones conectores de celdas.
Los materiales activos de las placas positivas y negativas son diferentes. El electrodo positivo es de cobre o de un material activo en las placas de peróxido de plomo y el electrodo negativo es de cinc o de oxido de plomo. El electrolito consiste en una mezcla de agua destilada y ácido sulfúrico.


FIG. 8 ACUMULADOR
Bobina de Ignición: Es un pequeño transformador con un devanado primario y un secundario para producir una nueva tensión que es necesaria para brincar la abertura de los electrodos de la bujía. La corriente de la batería es tan débil que no puede brincar el espacio del grueso de una hoja de papel. La bobina esta formada por alambrados primario y secundario, un conductor laminado de acero suave, una cubierta protectora, las terminales de conexión, un envolvente de baquelita con tapa y aceite enfriador.
Generador Eléctrico: Esta es una de las partes más importantes de la planta de emergencia, ya que es la que produce el voltaje requerido. Un generador eléctrico es una máquina eléctrica rotativa que transforma la energía mecánica en energía eléctrica, un generador produce electricidad por la rotación de un grupo de conductores dentro de un campo magnético. La energía mecánica que entra puede provenir de motores de combustión interna, turbinas de vapor, reactores ó motores eléctricos. A la salida del generador se obtiene una FEM que se induce en los conductores cuando estos se mueven a través del campo magnético.
Cuando un conductor, como por ejemplo un cable metálico, se mueve a través del espacio libre entre los dos polos de un imán, los electrones del cable, con carga negativa, experimentan una fuerza a lo largo de él y se acumulan en uno de sus extremos, dejando en el otro extremo núcleos atómicos con carga positiva, parcialmente despojados de electrones. Esto crea una diferencia de potencial, o voltaje, entre los dos extremos del cable; si estos extremos se conectan con un conductor, fluirá una corriente alrededor del circuito. Éste es el principio que da base a los generadores eléctricos rotatorios, en los que un bucle de hilo conductor gira dentro de un campo magnético para producir un voltaje y generar una corriente en un circuito cerrado.


FIG. 9 GENERADOR TÍPICO


CAPACIDADES DE GENERADORES DE 60Hz PARA PLANTAS DE EMERGENCIA







CORRIENTE MAXIMA EN AMPERS




POTENCIA KW

240V

480V

30

90

45

50

150

75

75

226

113

100

300

150

125

376

188

150

452

226

200

600

300

250

752

376

300

904

452

350

1054

527

400

1204

602

500

1500

750

750

2260

1130

1000

3000

1150

TABLA 1. CAPACIDADES DE GENERADORES


DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERISTICAS DE LOS GENERADORES PARA PLANTAS DE EMERGENCIA
Parte de la información que se debe proporcionar para la selección de las características de las plantas de emergencia, es la relacionada con los datos de placa del generador, que es básica cuando se diseña, instala y mantiene, ya sea para aplicaciones comerciales o industriales. Los datos básicos a proporcionar son:
Nombre del fabricante

La frecuencia de operación

El número de fases

El factor de potencia

La capacidad en KVA o KW

la velocidad nominal en r.p.m

El tipo de aislamiento y temperatura ambiente

LOS GENERADORES ELECTRICOS EN APLICACIONES INDUSTRIALES Y DE EMERGENCIA
Para las plantas de emergencia, dependiendo de su tamaño, los generadores de C.A. se pueden construir monofásicos y trifásicos, accionados por motores de combustión interna, pueden generar con los siguientes niveles de voltaje;
A) 600 Volts ó menos

Monofásicos

120 Volts, 3 conductores

120/240 Volts 3 fases

Volts 3 conductores
B) Mayores de 600 Volts

Trifásicos

2,400 Volts

4,160 Volts

12,470 Volts

13,800 Volts

SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO PARA GENERADORES ELECTRICOS
El método de aire enfriado
Toman el aire del exterior a la temperatura ambiente como medio de enfriamiento, el aire circula en el interior del generador por medio de impulsores en ambos extremos. El aire caliente se extrae por la parte trasera donde solo circula una vez.
Cambiador de calor aire – aire
Cuenta con un intercambiador de calor, constantemente recircula el mismo aire a través del estator, este método conserva limpios los aislamientos, ya que el aire se cambia constantemente y con esto se elimina la necesidad de los filtros de aire en el sistema.
Cambiador de calor aire – agua
El calor del generador se circula a través de un enfriador que consiste de un cierto número de tubos de cobre con perforaciones de circulación alrededor del diámetro exterior de los tubos. Es necesaria una fuente de agua que se debe hacer circular a través de estos. Este sistema evita que se introduzcan al generador, contaminantes para los devanados.

SISTEMA MECANICO DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
Principio de Funcionamiento
El motor de combustión interna trabaja en 4 tiempos que son la admisión, la compresión, la explosión y el escape. En el primer tiempo o admisión, el cigüeñal arrastra hacia abajo el émbolo, aspirando en el cilindro la mezcla carburante que está formada por gasolina y aire procedente del carburador.



FIG. 10 LOS 4 TIEMPOS DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA
En el segundo tiempo se efectúa la compresión. El cigüeñal hace subir el émbolo, el cual comprime fuertemente la mezcla carburante en la cámara de combustión.
En el tercer tiempo, se efectúa la explosión cuando la chispa que salta entre los electrodos de la bujía inflama la mezcla, produciéndose una violenta dilatación de los gases de combustión que se expanden y empujan el émbolo, el cual produce trabajo mecánico al mover el cigüeñal.
Por último, en el cuarto tiempo, los gases de combustión se escapan cuando el émbolo vuelve a subir y los expulsa hacia el exterior, saliendo por el mofle de la planta de emergencia.
Naturalmente que la apertura de las válvulas de admisión y de escape, así como la producción de la chispa en la cámara de combustión, se obtienen mediante mecanismos sincronizados en el cigüeñal. De acuerdo a la descripción anterior, comprendemos que si la explosión dentro del cilindro no es suave y genera un tirón irregular, la fuerza explosiva golpea al émbolo demasiado rápido, cuando aún está bajando en el cilindro.
COMBUSTIÓN:
Proceso de oxidación rápida de una sustancia, acompañado de un aumento de calor y frecuentemente de luz. En el caso de los combustibles comunes, el proceso consiste en una reacción química con el oxígeno de la atmósfera que lleva a la formación de dióxido de carbono, monóxido de carbono y agua, junto con otros productos como dióxido de azufre, que proceden de los componentes menores del combustible.
Los elementos necesarios para la combustión y para que ella se produzca a base de una reacción química, son los siguientes:
El combustible

La presencia de oxígeno

Un medio para iniciar la reacción química


FIG. 11 LA CAMARA DE COMBUSTIÓN ES PRODUCIDA EN EL INTERIOR DEL CILINDRO

CARBURACIÓN:

 
En el carburador se mezcla aire con gasolina pulverizada. La bomba de gasolina impulsa el combustible desde el depósito hasta el carburador, donde se pulveriza mediante un difusor. El pedal del acelerador controla la cantidad de mezcla que pasa a los cilindros, mientras que los diversos dispositivos del carburador regulan automáticamente la riqueza de la mezcla, esto es, la proporción de gasolina con respecto al aire. La conducción a velocidad constante por una carretera plana, por ejemplo, exige una mezcla menos rica en gasolina que la necesaria para subir una cuesta, acelerar o arrancar el motor en tiempo frío. Cuando se necesita una mezcla extremadamente rica, una válvula conocida como estrangulador o ahogador reduce drásticamente la entrada de aire, lo que permite que entren en el cilindro grandes cantidades de gasolina no pulverizada.


EL MOTOR A GASOLINA
Los motores de gasolina pueden ser de 2 y 4 tiempos. Contrariamente a los motores diesel, los motores de gasolina presentan otro tipo de encendido, en el tiempo de la compresión se inicia la combustión de la mezcla comprimida de combustible y aire, mediante una chispa eléctrica que genera la bujía. La chispa se produce a una tensión correspondiente alta generada por la bobina de encendido. En un momento exactamente definido salta la chispa entre el electrodo central y el de masa. Partiendo de la chispa se expande un frente de llamas por toda la cámara de combustión hasta que se ha quemado la mezcla. El calor liberado aumenta la temperatura, la presión en el cilindro crece rápidamente, presionándose así el émbolo hacia abajo. El movimiento es transmitido por la biela al cigüeñal.



FIG. 12 EXPLOSION PRODUCIDA POR LA BUJIA
El movimiento alternativo de los pistones se convierte en giratorio mediante las bielas y el cigüeñal, que a su vez transmite el movimiento al volante del motor, un disco pesado cuya inercia arrastra al pistón en todos los tiempos, salvo en el de explosión, en el que sucede lo contrario. En los motores de cuatro cilindros, en todo momento hay un cilindro que suministra potencia al hallarse en el tiempo de explosión, lo que proporciona una mayor suavidad y permite utilizar un volante más ligero.
El cigüeñal está conectado mediante engranajes u otros sistemas al llamado árbol de levas, que abre y cierra las válvulas de cada cilindro en el momento oportuno.


FIG. 13 CAMARA DE COMBUSTIÓN
Encendido: El dispositivo que produce la ignición es la bujía, un conductor fijado a la pared superior de cada cilindro. La bujía contiene dos hilos separados entre los que la corriente de alto voltaje produce un arco eléctrico que genera la chispa que enciende el combustible dentro del cilindro. La bujía se atornilla en la cabeza del cilindro o bloque del cilindro, con su extremo inferior sobresaliendo en la cámara de combustión. La bujía resiste oleadas de tensión de 10,000 a 30,000 Volts, presiones mayores de 800 lb/plg2 y temperaturas hasta de 4,400o



FIG. 14 BUJIA DE IGNICIÓN
Actualmente se usa cada vez más el sistema de encendido electrónico. Hasta hace poco, sin embargo, el sistema de encendido más utilizado era el de batería y bobina, en el que la corriente de la batería fluye a través de un enrollado primario (de baja tensión) de la bobina y magnetiza el núcleo de hierro de la misma. Cuando una pieza llamada ruptor o platinos abre dicho circuito, se produce una corriente transitoria de alta frecuencia en el enrollado primario, lo que a su vez induce una corriente transitoria en el secundario con una tensión más elevada, ya que el número de espiras de éste es mayor que el del primario. Esta alta tensión secundaria es necesaria para que salte la chispa entre los electrodos de la bujía. El distribuidor, que conecta el enrollado secundario con las bujías de los cilindros en la secuencia de encendido adecuada, dirige en cada momento la tensión al cilindro correspondiente. El ruptor y el distribuidor están movidos por un mismo eje conectado al árbol de levas, lo que garantiza la sincronización de las chispas.

EL MOTOR DIESEL
El motor diesel funciona de forma semejante al motor de gasolina. La principal diferencia que hay entre ellos consiste, en que el motor diesel, se emplea un grado de comprensión bastante más elevado. En esta comprensión hay una gran elevación de la temperatura, por lo que no hay necesidad de una chispa eléctrica. Además, este motor es más económico, puesto que funciona con combustibles más pesados. La combustión tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presión constante. La mayoría de los motores diesel tienen también cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera fase se absorbe solamente aire hacia la cámara de combustión. En la segunda fase, la de compresión, el aire se comprime a una fracción mínima de su volumen original y se calienta hasta unos 440 ºC a causa de la compresión. Al final de la fase de compresión el combustible vaporizado se inyecta dentro de la cámara de combustión y arde inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire. Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La combustión empuja el pistón hacia atrás en la tercera fase, la de potencia. La cuarta fase es, la fase de expulsión de la mezcla de los gases y de la combustión.
Por lo tanto en los motores diesel no existe ninguna chispa para la combustión, la iniciación de este proceso se establece por un procedimiento de autoencendido basado en la alta temperatura que el aire alcanza cuando se ve sometido a compresión. Así pues la temperatura alcanzada será la que determine el inicio de la combustión. Esta situación se presenta en el gasóleo a una temperatura mínima de 270oC. De hecho, en la práctica, la temperatura que debe alcanzar el aire debe ser del orden de los 500oC.


FIG. 15 VALORES MEDIOS DE LAS TEMPERATURAS EN EL INTERIOR DEL CILINDRO, MEDIDOS EN GRADOS CENTÍGRADOS.

La eficiencia de los motores diesel es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles más baratos.
Los motores diesel siguen el mismo ciclo de cuatro tiempos explicado en el motor de gasolina, aunque presentan notables diferencias con respecto a éste. En el tiempo de admisión, el motor diesel aspira aire puro, sin mezcla de combustible. En el tiempo de compresión, el aire se comprime mucho más que en el motor de gasolina, con lo que alcanza una temperatura extraordinariamente alta.
En el tiempo de explosión no se hace saltar ninguna chispa, los motores diesel carecen de bujías de encendido, sino que se inyecta el gasoil o gasóleo en el cilindro, donde se inflama instantáneamente al contacto con el aire caliente. Los motores de gasoil no tienen carburador; el acelerador regula la cantidad de gasoil que la bomba de inyección envía a los cilindros.


FIG. 16 PARTES DE UN MOTOR DIESEL DE CUATRO CILINDROS EN LÍNEA


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