Eje Cigüeñal, Construcción, Características Y Empleo En Los Buques Mercantes
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MEMORIA PROFESIONAL PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO JEFE DE MAQUINAS
“Eje Cigüeñal, Construcción, Características Y Empleo En Los Buques Mercantes”
Seudónimo Kemipizulu
Año 2010
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INDICE
TEMA
PAGINA RESUMEN 4
INTRODUCCIÓN
5 CAPÍTULO I EL CIGÜEÑAL:
1. Generalidades
7 2. Destalles Constructivos 10
a. Materiales para su construcción
11 b. Cigüeñales Pequeños 12
c. Cigüeñales Grandes
14 3. Trabajo del Cigüeñal 19
4. Amortiguador de Vibraciones Torsionales
20 5. Manivelas o Brazos 23
6. Balance o Equilibrio Dinámico antes de su Montaje
26 CAPITULO II: FACTORES QUE AFECTAN LA VIDA DEL CIGÜEÑAL
1. Materiales
29 2. Diseño 31
3. Lubricación
45 4. Combustión 48
5. Orden de Encendido
56 6. Velocidad Crítica 65
7. Desgaste Normal
73 CAPITULO III LOS COJINETES
1. Generalidades
77 2. Tipos de Cojinetes 77
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TEMA
PAGINA 3. Causas del Desgaste y sus Soluciones 82
4. Materiales y Propiedades de los Descansos
90 a. Cojinetes de metal blanco o babbitt 91
b. Los descansos de cadmio
94 c. Cojinete de Bronce al plomo 96
d. Descansos de Metales Ligeros
97 e. Descansos de Bronce 97
f. Aleaciones de zinc para descanso
98 g. Descanso de latón 99
h. Los descansos de fundición
99 i. Los metales de polvos sinterizados 100
j. Los descansos de material sintético
100 CAPITULO IV AVERIAS DEL CIGÜEÑAL
1. Mala Alineación (Deflexión)
105 2. Corrosión 115
3. Rayaduras
118 4. Ovalización y Conocidad Anormal 121
5. Pérdida de Dureza
125 6. Pruebas No Destructivas 133
7. Ejemplos de Fallas
146 CONCLUSIONES 163
GLOSARIO
164 BIBLIOGRAFIA 171
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INDICE DE TABLAS
N°
NOMBRE
PAGINA 1 Esfuerzos admisibles para cigüeñales fundidos y forjados 30
2
Composición química para cigüeñales construidos al carbono y carbono-manganeso
31 3 Orden de encendido de motores de cuatro tiempos en línea 61
4
Orden de encendido para motores de cuatro en “V”
64 5 Desgaste Excesivo, Problemas y Soluciones 83
6
Material para Metales
91 7 Composición química me metal blanco a base de estaño – plomo 92
8
Composición química de metal blanco a base de cadmio
94 9 Composición de bronces 98
10
G = Fundido, Velocidad de Resbalamiento = 0,1 m / seg.
99 11 Deflexión Eje Cigüeñal 110
12
Tolerancia de acuerdo al diámetro de los muñones
123 13 Dureza Rockwell 131
14
Dureza Rockwell Superficial
131 15 Tabla de correspondencia entre escalas Brinell, Rockwell (C y D) y Vickers 132
INDICE DE GRAFICOS
N°
NOMBRE
PAGINA 1 Agentes que intervienen en la vida útil del Eje Cigüeñal 76
2
Dureza de distintos metales de cojinetes a 20° y 200°C
93 3 Dureza en caliente de metales blancos a base de plomo, zinc y estaño 94
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RESUMEN
La presente memoria mostrará la importancia del cigüeñal dentro del ámbito de las maquinas marinas, exponiendo a la vez sus principales características físicas como también se presenta un análisis de los cojinetes utilizados en los motores marinos, las posibles fallas, soluciones de montaje y sus propiedades, debido al intenso trabajo al que está sometido, influenciado por determinados agentes entre ellos principalmente el diseño, los materiales usados en su fabricación, lubricación, combustión , orden de encendido, velocidad crítica y desgaste normal.
Se analizan las fallas del cigüeñal mediante pruebas destructivas y no destructivas, dentro de las cuales se presentan con mayor frecuencia la mala alineación, la corrosión, las rayaduras, la ovalización y conicidad, además de la pérdida de dureza por desgaste.
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INTRODUCCION
El motor Diesel es una máquina de combustión interna que debe su nombre a su inventor el Ingeniero alemán Rudolf Diesel, quien lo patentó en la ciudad de Munich en 1982, para luego construir el primero de esta serie de motores en 1986.
En este tipo de motor, solamente se comprime aire dentro de los cilindros, para luego, cuando el aire ya está lo suficientemente comprimido, inyectar la carga de combustible finamente atomizada dentro del cilindro logrando la ignición por el calor producido gracias a la compresión del aire, la que varía a razón de entre 12 y 24:1.
Las partes de movimiento de un motor diesel son aquellas unidades que convierten las fuerzas desarrolladas en los cilindros productos de la combustión del combustible, en energía mecánica que es llevada al cigüeñal, estas partes están distribuidas en forma tal que el movimiento lineal alternativo es transformado a movimiento circular uniforme. Dichas piezas están divididas en tres grupos principales que son las que tienen movimiento rotatorio (los cigüeñales y ejes de levas), las que tienen movimientos alternativos (los pistones, los pasadores del pistón y anillos) y las que tienen movimientos rotatorios y alternativos (las bielas). En el primer grupo se encuentran los elementos que a juicio de muchos expertos, son los que revisten una especial importancia para el buen funcionamiento de los motores propulsores, cualquiera sea su tipo, forma o tamaño. Es por este motivo que la presente memoria pretende profundizar el estudio de todos los aspectos relacionados con el cigüeñal.
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Los cigüeñales necesitan de un cuidado exclusivo ya que están sometidos a grandes esfuerzos flexotorsionales periódicos, por lo tanto, se debe evitar que exista la más mínima distorsión de su estructura ya que un pequeño descuido u omisión de una simple calibración puede traer graves consecuencias a la vida de una máquina, ocasionando hasta la paralización de la nave, lo que implica elevadísimos costos para los armadores.
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CAPITULO I
EL CIGÜEÑAL
1. GENERALIDADES
El cigüeñal es una de las piezas más importante de un motor de combustión interna, tiene la función de convertir el movimiento lineal alternativo del pistón, producido por la presión de los gases de combustión y por intermedio de la biela en movimiento circular uniforme, como se aprecia en la Figura N°1.
El Cigüeñal también puede ser llamado en forma compuesta como Eje Cigüeñal, Árbol de Manivelas o Eje Motor.
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