UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA CICLO II-2012

Desarmado, Medición de Componentes y Armado de un motor rotativo (Wankel) de un mazda RX – 3

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Índice.

Introducción........................................................................................................................................ i

Objetivos............................................................................................................................................ ii

Desarmado, medición de piezas y armado del motor rotativo (Wankel) RX – 3................................1

Motor Giratorio Tipo Wankel.........................................................................................................1

Estructura y Funcionamiento del Motor Rotativo..........................................................................2

Comparación con el Motor de Pistones.........................................................................................4

Características únicas del motor rotativo.......................................................................................5

(1) Tamaño pequeño y ligero.................................................................................................5

(2) Características de par constante.......................................................................................6

(3) Menos vibración y menores niveles de ruido....................................................................7

(4) Estructura simple..............................................................................................................7

(5) Confiabilidad y Durabilidad...............................................................................................7

Características Motor Mazda RX – 3...............................................................................................7

Despiece del Motor........................................................................................................................7

Inspección y Medición de piezas..................................................................................................10

TABLA DE MEDICIONES DE INSPECCIÓN DEL MOTOR MAZDA RX-3.........................................11

FALLAS EN EL MOTOR MAZDA.....................................................................................................15

OXIDACION Y CORROSION....................................................................................................15

Análisis.............................................................................................................................15

Conclusión........................................................................................................................17

DEFORMACIÓN Y DESGASTE DE LAS ENVOLTURAS DEL ROTOR...........................................17

Análisis.............................................................................................................................17

Conclusión........................................................................................................................18

ROTORES..............................................................................................................................18

Análisis.............................................................................................................................18

Conclusión........................................................................................................................19

DESGASTE EN LOS COJINETES DEL ROTOR...........................................................................20

Análisis.............................................................................................................................20

Conclusión:.......................................................................................................................21

COJINETES PILOTO................................................................................................................21

Análisis.............................................................................................................................21

Conclusión:.......................................................................................................................22

DEFORMACIÓN DE ENVOLTURAS DEL EJE EXCÉNTRICO.......................................................22

Análisis.............................................................................................................................22

Conclusión........................................................................................................................23

DISTRIBUCIÓN DELANTERA..................................................................................................24

Análisis.............................................................................................................................24

Conclusión........................................................................................................................24

DESVIACIÓN DEL EJE EXCÉNTRICO........................................................................................24

Análisis.............................................................................................................................24

Conclusión:.......................................................................................................................25

SELLOS, ANILLOS Y EMPAQUES............................................................................................26

Análisis.............................................................................................................................26

Conclusión........................................................................................................................26

Bibliografía.......................................................................................................................................27

IntroducciónEn el presente informe se muestra una pequeña reseña acerca de los motores wankel, se muestra el funcionamiento de este, los materiales del cual están conformados los componentes de dicho motor, y durante el armado, inspección y desarmado de un motor wankel de un auto mazda RX3, se realizo un análisis de las piezas del motor, dicho análisis consistió primeramente en el desarmado del motor, luego se verifico el estado de cada una de las partes que los conformaron, a medida se fue avanzando, se tomaron mediciones de las piezas criticas para el funcionamiento del motor, para corroborar que estas estén acorde a las especificaciones del fabricante. Realizado el análisis se procedió a dar una solución al problema de las piezas, y en el caso de que alguna no tuviera forma de arreglarse, se especifico que se debe de cambiar dicha pieza.

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Objetivos Realizar el armado y desarmado de un motor rotativo (wankel).

Realizar la inspección física de las piezas que conforman el motor.

Realizar un análisis de fallas de las piezas inspeccionadas del motor.

Realizar las conclusiones pertinentes en cuanto a las piezas que se analizaron, y así decidir qué se debe hacer con ellas, ya sea sustituirlas, o rectificarlas.

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Desarmado, medición de piezas y armado del motor rotativo (Wankel) RX – 3El laboratorio realizado consistió en el desarmado, medición de las piezas para comprobar juegos y tolerancias permisibles según el manual proporcionado por el fabricante así como su posterior armado, pero antes del desarrollo del laboratorio se hará una breve reseña sobre el motor rotativo y una comparación con el motor de émbolo reciprocante.

Motor Giratorio Tipo Wankel

Durante los últimos 400 años, muchos inventores e ingenieros han perseguido la idea de desarrollar un motor de combustión interna de rotación continua. Desde hace varios años se esperaba que el movimiento alternativo de pistón del motor de combustión interna fuera sustituido por un motor con un movimiento similar al de una "rueda", uno de los mayores inventos de la humanidad.

Fue a finales del siglo XVI que la frase, " motor de combustión interna de movimiento rotatorio constante" apareció por primera vez impreso. James Watt (1736 ~ 1819), el inventor del mecanismo de biela y manivela investigó sobre un motor de combustión interna rotatorio. Durante los últimos 150 años, los inventores han desarrollado varias ideas sobre el diseño de los motores rotativos, pero no fue sino hasta 1846, que la estructura geométrica de la cámara de combustión de los actuales diseños de motor rotativo fue desarrollada y el concepto del primer motor con una curva epitrocoidal fue logrado. Sin embargo, ninguna de esas ideas había sido objeto de un uso práctico hasta que el Dr. Félix Wankel desarrolló el motor rotativo tipo Wankel en 1957.

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Estructura y Funcionamiento del Motor Rotativo

El motor rotativo se compone de una carcasa en forma de capullo y rotor de forma triangular en el interior. El espacio entre el rotor y la pared de la carcasa proporciona las cámaras de combustión interna y la presión de la expansión de los gases sirve para girar el rotor. Con el fin de hacer que el motor rotativo funcione como un motor de combustión interna; los cuatro procesos de admisión, compresión, combustión y escape se llevan a cabo en la cámara de combustión dentro de la carcasa.

Haciendo la suposición de que el rotor triangular fuera colocado concéntricamente dentro de una cubierta circular de verdad, en este caso, la cámara de combustión no variaría en volumen a medida que el rotor gira en el interior. Incluso si la mezcla aire-combustible se encendiera allí, la presión de la expansión del gas de combustión no haría más que trabajar hacia el centro del rotor y no daría lugar a la rotación. Por eso la periferia interior de la carcasa se contornea como una forma curveada llamada trocoide y el rotor gira instalado en un eje excéntrico.

La cámara de combustión cambia de volumen dos veces por revolución, por lo que los 4 tiempos del motor de combustión interna pueden ser realizados.

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Con el motor rotativo Wankel, los picos del rotor siguen el contorno oval de la periferia interior de la carcasa del motor, mientras que permanecen en contacto con el engranaje en el eje de salida que está también en órbita excéntrica alrededor del punto central de la carcasa del motor.

Un mecanismo de engranaje fase dicta la órbita del rotor triangular. El engranaje de fase consiste en un engranaje de dientes en el interior del rotor y un engrane exterior de dientes fijos en un eje excéntrico. El engrane del rotor tiene 30 dientes en su interior, el engranaje del eje tiene 20 dientes en su perímetro por lo que la relación de transmisión es de 3:2. Debido a esta relación de transmisión, la tasa de velocidad de giro entre el rotor y el eje se define como 1:3.

El rotor tiene un período de rotación más largo que el eje excéntrico. El rotor gira una vuelta, mientras que el eje excéntrico gira tres vueltas. Con el motor funcionando a 3000 rpm, el rotor girará a 1000rpm.

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Comparación con el Motor de Pistones

Con el fin de obtener la fuerza de giro, tanto el motor de pistón y el motor rotativo se basan en la presión de expansión creada por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia entre los mecanismos de los dos motores es en la forma en que la presión de expansión se utiliza. En el motor de pistón, la presión de la expansión empuja el pistón empujándolo hacia abajo y la fuerza mecánica se transfiere a la biela, que provoca la rotación del cigüeñal. En el caso del motor rotativo, la presión de expansión se aplica al costado del rotor, obteniendo como resultado que uno de los tres lados de un triángulo sea forzado hacia el centro del eje excéntrico (PG en la figura). Este movimiento está formado por dos fuerzas divididas. Una es la fuerza hacia el centro del eje de salida (Pb en la figura) y la otra es la fuerza tangencial (Ft), que hace girar el eje de salida.

El espacio interior de la carcasa (o la cámara de trocoide) está siempre dividida en tres cámaras de combustión. Debido al giro del rotor, las tres cámaras de trabajo están siempre en movimiento para realizar los cuatro tiempos: admisión, compresión, ignición (combustión) y escape dentro de la carcasa. Cada proceso se lleva a cabo en un lugar diferente en la cámara trocoide. Esto es significativamente diferente de la del motor de pistón, donde los cuatro procesos se llevan a cabo dentro de cada cilindro fijo.

El volumen de desplazamiento del motor rotativo se expresa generalmente por el volumen de la cámara por el número de rotores. Por ejemplo, con el modelo 3, motor rotativo de dos rotores, el volumen de desplazamiento se muestra como "654cc X 2".

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El volumen de la cámara representa la diferencia entre el volumen máximo y el volumen mínimo de una cámara de combustión, mientras que la relación de compresión se define como el cociente entre el volumen máximo y el mínimo volumen. Las definiciones que se utilizan son las mismas para el motor de pistón. En la siguiente figura, se comparan los cambios del volumen de la cámara de combustión del motor rotativo y el motor de pistones. Aunque, en ambos motores, el volumen de la cámara de combustión varía suavemente en una forma de onda, hay dos diferencias distintivas entre los dos motores. Una diferencia es el ángulo de giro por proceso. El motor de pistón gira 180 grados, mientras que el motor rotativo gira 270 grados, una vez y media lo del motor de pistón. En otras palabras, en el motor de pistón, el cigüeñal (eje de salida) hace dos vueltas (720 grados) durante los cuatro procesos, mientras que en el motor rotativo, el eje excéntrico (eje de salida) hace tres vueltas (1080 grados), mientras que el rotor hace una vuelta. De esta manera, el motor rotativo tiene un proceso más tardado, lo que produce un torque con menor fluctuación y por lo tanto un funcionamiento más suave. Además, incluso a alta velocidad, la velocidad del rotor es comparativamente más lenta, por lo tanto, los tiempos de la admisión y el escape son más largos, lo que facilita el desarrollo de todo el proceso y se logra un mejor rendimiento.

Características únicas del motor rotativo

(1) Tamaño pequeño y ligero

El motor rotativo tiene varias ventajas, pero las más importante es que se reducen el tamaño y el peso. Cuando un motor rotativo se considera equivalente a un motor de seis cilindros en línea, en nivel de ruido y suavidad de funcionamiento, el motor rotativo puede ser dos tercios del peso y tamaño, y lograr el mismo nivel de potencia y torque. Esta

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ventaja es muy atractiva para los diseñadores de automóviles, especialmente a la luz de las tendencias actuales con requisitos más estrictos en la resistencia al impacto (seguridad en choques), la aerodinámica, la distribución del peso y la utilización del espacio, poniendo el motor rotativo en el centro de atención una vez más.

(2) Características de par constante

El motor rotativo tiene una curva de par bastante constante en todo el rango de velocidades y de acuerdo a los resultados de la investigación, las fluctuaciones de par durante la operación están en el mismo nivel que un motor de seis cilindros en línea, incluso con el diseño de dos rotores, y un diseño de tres rotores es más suave que un motor V8.

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(3) Menos vibración y menores niveles de ruido

Con el motor de pistones, el movimiento del pistón es en sí una fuente de vibración, mientras que el mecanismo de válvulas genera ruidos no deseados. Los movimientos suaves del motor rotativo generan vibraciones considerablemente menores y la ausencia de un mecanismo de válvulas, contribuye a un funcionamiento más suave y silencioso.

(4) Estructura simple

A medida que el motor rotativo convierte la presión de la expansión de la mezcla aire-combustible quemada directamente en fuerza de giro del rotor triangular y del eje excéntrico; no hay necesidad de bielas. La admisión y escape se abren y cierran por el movimiento del rotor en sí, por lo tanto tampoco hay necesidad del mecanismo de válvulas que incluye la correa o cadena de distribución, el árbol de levas, los balancines, las válvulas, los resortes de válvula, etc. Por lo tanto se puede construir un motor rotatorio con menos piezas.

(5) Confiabilidad y Durabilidad

Como se mencionó antes, el rotor gira en un tercio de la velocidad del motor. Por lo tanto, cuando el motor rotativo gira a velocidades de 7000 o 8000 rpm, el rotor está girando una tercera parte de este coeficiente. Además, puesto que el motor rotativo no tiene balancines y bielas, es más confiable y duradero en condiciones de alta demanda.

Características Motor Mazda RX – 3

Ahora se verán algunas características básicas del motor en el que se trabajó:

Año: 1974 Motor: 1964cc Potencia: 76.63 kW o 99.50 HP a 7000 rpm Par: 135 N.m (13.73 kgf – m o 99.10 lbf - ft) a 4000 rpm Velocidad: 186 km/h Relación potencia/peso: 0.1188 PS/kg

Despiece del Motor

A continuación se describe de manera breve el proceso seguido para el desarmado o despiece del motor:

Remoción de las tuercas de fijación del colector de admisión, y posterior retiró del carburador y el colector de admisión.

Remoción del alternador.

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Remoción de la polea de la bomba de agua y la bomba de agua

Remoción de la cubierta del embrague en el volante y del disco del embrague así como también del volante de inercia

Remoción del cárter

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Remoción de la cubierta delantera del motor Remoción del tensor de la cadena, la cadena y la bomba de aceite y el contrapeso

Luego se procedió a remover los pernos que sujetan la carcasa del motor y se hizo la remoción la carcasa del rotor delantero, el primer rotor, la carcasa del primer rotor, la carcasa intermedia, el eje excéntrico, el segundo rotor y por último la carcasa del segundo rotor.

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Inspección y Medición de piezas

Teniendo el motor desarmado se procedió a inspeccionar y medir las piezas para comprobar fallas y desgaste, a continuación la lista de piezas a inspeccionar y medir y un cuadro resumen con las medidas obtenidas.

1. Inspección de la cubierta delanteraa. Se comprobó la distorsión de la cubierta mediante la colocación de

una regla recta en la superficie de la carcasa y se midió la holgura entre el borde recto y la superficie de la carcasa con una galga de espesores, esta distorsión no debe exceder de 0.04 mm.

2. Inspección de la cubierta intermediaa. Se procedió de igual manera que con la cubierta delantera

3. Inspección de la cubierta traseraa. Se procedió de igual manera que con la cubierta delantera

4. Inspección de las envolturas de los rotoresa. Se procedió de igual manera que con la cubierta delantera

b. Además de la primera medición también se tomaron medidas del espesor de las envolturas

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5. Medición de la separación entre engranaje fijo delantero y cojinete principal

a. Medir el diámetro interno del cojinete principal y el diámetro externo del muñón principal del eje excéntrico.

6. Inspección y medición de los rotores

a. Se mide la separación entre la envoltura lateral y el rotor midiendo la anchura de la envoltura del rotor y la del rotor

7. Inspección del cojinete del rotor

a. Se mide el diámetro interno del cojinete y el diámetro externo del muñón del eje excéntrico.

8. Medición de la separación entre engranaje fijo trasero y cojinete principal

a. Medición del diámetro interno del cojinete y del diámetro externo del muñón principal del eje excéntrico.

9. Inspección del eje excéntrico

a. Medición de los diámetros de los muñones en el eje

10. Inspección de la desviación del eje excéntricoa. Con el uso de un comparador de carátula

TABLA DE MEDICIONES DE INSPECCIÓN DEL MOTOR MAZDA RX-3

MEDICIÓN MEDIDAS SEGÚN MANUAL

MEDIDAS TOMADAS CONCLUSIONES

Inspección de deformación la envoltura intermedia del eje

Esta se mide con un borde recto colocado sobre la superficie de la envoltura, la separación entre estos no debe sobrepasar los 0.04 mm

Lado delantero de la envoltura (se midieron en 4 puntos distribuidos a lo largo y a lo ancho):A lo ancho:Punto 1: 0.051 mmPunto 2: 0.038+0.051 mm

La deformación ha sobrepasado el límite según fabricante en más del 100% de lo establecido.

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A lo largo:Punto 3: 0.051 mmPunto 4: 0.051+0.063 mm

Inspección de deformación de la envoltura trasera del eje

Se repite el mismo procedimiento anterior.

Se establecen cuatro puntos:A lo ancho: Punto 1: 0.102 mmPunto 2: 0.102 mmA lo largo:Punto 3: 0.038+0.051 mmPunto 4: 0.038+0.051 mm

La deformación ha sobrepasado el límite según fabricante en más del 100% de lo establecido.

Inspección de deformación de la envoltura delantera del eje

Se repite procedimiento para envoltura intermedia.

Se establecen cuatro puntos:A lo ancho:Punto 1: 0.012 mmPunto 2: no hay separaciónA lo largo:Punto 3: 0.012 mmPunto 4: 0.028 mm

La deformación de esta envoltura no excede el limite de 0.04 mm

Separación entre engranaje fijo delantero y cojinete principal

Medir el diámetro interno del cojinete principal y el diámetro externo del muñón principal del eje excéntrico.La separación entre estos no debe exceder de 0.10 mm

Diámetro interno del cojinete principal: 42.94 mm

Diámetro externo del muñón principal del eje excéntrico: 43 mmSeparación= 0.06 mm

La separación no excede el límite establecido por fabricante.

Separación entre engranaje fijo trasero y cojinete principal

Se repite procedimiento anterior. El límite que no se debe exceder es de 0.10 mm

Diámetro interno del cojinete principal: 42.95 mm

Diámetro externo del muñón principal del eje excéntrico: 43 mmSeparación=0.05 mm

La separación no excede el límite establecido por fabricante.

Inspección de Se coloca un borde Parte trasera de la La deformación

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deformación de la envoltura trasera del rotor

recto sobre la superficie de la envoltura y se mide la separación entre ambos la cual no debe exceder 0.04 mm

envoltura: (tomando como guía lo que indica la figura del manual)Línea A: 0.038+0.051 mmLínea B: 0.038+0.051 mmLínea C: 0.051 mmLínea D: 0.051 mm

Parte delantera de la envoltura:Línea A: 0.051 mmLínea B: 0.051+0.038 mmLínea C: 0.051 mmLínea D: 0.051 mm

excede lo establecido por lo fabricante.

Inspección de deformación en la envoltura delantera del rotor

Se procede igual que con la envoltura trasera.

Parte trasera de la envoltura:Línea A: 0.051+0.038 mmLínea B: 0.038+0.051 mmLínea C: 0.063 mmLínea D: 0.063 mmParte delantera de la

envoltura: Línea A: 0.063 mmLínea B: 0.051+0.038 mmLínea C: 0.038+0.063 mmLínea D: 0.038+0.051 mm

La deformación excede lo establecido por el fabricante.

Inspección del rotor

Se mide la separación entre la envoltura lateral y el rotor midiendo la anchura de la envoltura del rotor y la del rotor. La diferencia entre el ancho mínimo de

Rotor delantero:Ancho mínimo de envoltura delantera=79.96 mmAncho máximo de rotor delantero= 79.91 mmSeparación= 0.05 mmRotor trasero:

Ancho mínimo de

La separación no excede el rango de valores establecidos por fabricante.

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la envoltura de rotor y el ancho máximo del rotor debe ser de 0.10-0.21 mm

envoltura trasera=79.97 mmAncho máximo de rotor trasero= 79.94 mmSeparación=0.03 mm

Inspección del cojinete del rotor

Se verifica si el cojinete está desgastado. La separación entre el diámetro interno del cojinete del rotor y el diámetro externo del muñón del rotor del eje excéntrico. Dicha separación no debe exceder de 0.10 mm

Rotor delantero.Diámetro interno de cojinete de rotor=74.5 mmDiámetro de muñón de rotor delantero= 73.85 mmSeparación= 0.54 mm

Rotor trasero.Diámetro interno de cojinete de rotor= 74.45 mmDiámetro de muñón de rotor trasero= 73.96 mmSeparación= 0.48 mm

El desgaste del rotor ha sobrepasado en más del 100% a lo establecido según el fabricante.

Inspección del eje excéntrico.

Medir los diámetros de los muñones en el eje. El diámetro normal es de 43 mm para el muñón principal y 74 mm en el muñón del rotor.

Diámetro del muñón del rotor= 73.88 mm

Diámetro del muñón principal= 42.95 mm

Los diámetros medidos poseen un valor aceptable según lo especificado por el fabricante.

Inspección de la desviación del eje excéntrico.

Montar el eje sobre dos bloques en “V” y colocar un indicador de esfera. Girar lentamente el eje y observar la medición del indicador. Esta no debe sobrepasar 0.06 mm

Desviación medida del eje= 0.14 mm

La desviación sobrepasa lo estipulado según manual por lo cual el eje debería reemplazarse.

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Teniendo las medidas y comparándolas con las permisibles dadas por el manual se procede a un análisis de fallas en las piezas.

FALLAS EN EL MOTOR MAZDADurante el desarmado del motor Wankel RX-3 se observó a medida que cada parte era removida, una serie de fallas y situaciones que merecen un análisis al respecto, ya que estos pueden o pudieron haber sido la causa del deterioro actual de las partes del motor y sus sistemas de lubricación, enfriamiento, potencia entre otros. A continuación se presentan algunas de estas señales evidentes de deterioro.

OXIDACION Y CORROSION

Análisis

Al desmontar el cárter se observó como el tiempo hizo que la humedad y residuos de agua de la refrigeración del motor se asentaran en el fondo del motor y produjeran esta oxidación en el fondo del cárter así como en otras partes como lo son la envoltura de los rotores y los rotores mismos, también el tiempo

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prolongado y concentrado de esta humedad causo una corrosión en la parte adyacente trasera del mismo cárter.

Los sedimentos y partículas de agua en el aceite dentro del motor así como el prolongado tiempo de desuso de dicho motor, permitieron un proceso de oxidación en todas las piezas del motor, incluso las más internas deteriorándolas y debilitándolas. De hecho el motor no contaba con aceite de reserva al momento del desarmado, sino solo de una capa mínima sobre las piezas que alguna vez estuvieron en funcionamiento. Esto contribuyo a que algunas piezas estuvieran en un mal estado.

CAUSAS POSIBLES DE LA OXIDACIÓN EN EL CÁRTER.

Normalmente el cárter se fabrica por estampación a partir de chapa de acero, su forma cóncava aporta la capacidad de almacenaje de aceite necesaria para cada motor. Los ácidos procedentes de la combustión tales como el cloro y el ácido sulhídríco afectan la viscosidad del aceite que circula por el cárter haciéndola bajar hasta menos de la mitad en algunos casos y aumentando la acidez del aceite al disolverse atacando la parte metálica del cárter.

Debido a que la presión del aceite disminuye considerablemente cuando llega al cárter y con los gases disueltos con los que viene acompañada provoca que estos se separen violentamente de la disolución y son estos gases los que provocan la corrosión. Por otra parte pueden existir contaminantes dañinos tales como el agua.

El agua es el enemigo nº 1 del aceite; de hecho es incluso más dañina que las partículas sólidas. Esto es debido simplemente a que algunos aditivos son solubles en agua. Además el agua actúa como catalizador de la formación de ácidos, óxidos y otras sustancias dañinas que pueden perjudicar el cárter y otras partes del motor.

Si la cantidad de agua aumenta esta se separa del aceite y se forman dos fases, originándose una capa de agua emulsificada debajo de la capa de aceite. El agua se deposita en el fondo de cárter concentrando los efectos de corrosión en el aluminio.

Algunos aditivos sulfurosos, como los antidesgaste, los de extrema presión y los fenólicos son rápidamente hidrolizados por el agua, destruyéndose el aditivo y formándose ácidos. Estos ácidos pueden, a su vez, producir desgaste por corrosión. Otros aditivos, como los agentes demulsificantes, dispersantes, detergentes e inhibidores de la herrumbre, pueden acabar siendo eliminados por la excesiva humedad. Esto hace que se precipiten y formen lodos, que a largo plazo disminuyen el buen funcionamiento refrigerante del cárter.

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Conclusión

Todas las partes del motor que presentaron oxidación y corrosión, se deben de lijar para quitar toda la corrosión de estos, y así evitar que esta continúe penetrando en el motor, para que este tenga una vida útil mayor, y a la vez evitar que la corrosión, disminuya la calidad de la combustión.

DEFORMACIÓN Y DESGASTE DE LAS ENVOLTURAS DEL ROTOR

Análisis.Las envolturas del rotor también sufrieron un cierto deterioro debido a la humedad residual por los conductos de refrigeración del motor como puede observarse alrededor una costra cubre la totalidad de todos estos conductos y esta costra puede seguir creciendo causando pérdidas en el trayecto del refrigerante durante el funcionamiento además puede llegar un momento en el cual esta costra obstruya totalmente los conductos y esto cause el sobrecalentamiento finalmente el atascamiento del motor.

Tanto la envoltura delantera como la envoltura trasera del rotor presentaron una excesiva deformación de acuerdo a las medidas

establecidas según el manual del fabricante.

La causa de ello se puede explicar de la siguiente manera: al interior de la carcasa dentro de la cámara del rotor cuando se da la combustión se generan altas temperaturas que son soportadas por uno de los lados del rotor y por uno de los costados de la envoltura. Las envolturas poseen un sistema de refrigeración eficiente que puede ser axial o circunferencial y que utiliza como líquido refrigerante al agua, este sistema enfría la carcasa en su mayor parte; sin embargo la parte interna que esta en contacto continuo con los vértices o puntas del rotor sigue soportando altas diferencias de temperatura cuando se da la combustión.

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Esta parte, es decir, la cámara interna donde se encuentra el rotor se puede refrigerar nada más por la admisión de la mezcla fresca y por el aceite de lubricación, lo cual implica que para las altas temperaturas que allí se experimentan el sistema de refrigeración es deficiente.

Todo material que es sometido a altas temperaturas presenta un aumento en su ductilidad y por ende en su capacidad de deformación ante los esfuerzos compresivos que ejercen sobre la envoltura los vértices del rotor, en este caso, debido a que las envolturas están hechas de aleaciones de aluminio, si no hay una buena disipación del calor, las envolturas se pudieron haber deformado a causa de eso.

Conclusión

Las envolturas se deberán someter a un proceso de rectificado, debido a la alta deformación que presentaron.

ROTORES

Análisis.

En lo que respecta al aspecto del rotor, también se pudo observar en ambos rotores signos de oxidación así como cierto deterioro en las aristas de cada rotor (mostrado en la figura de abajo).

Generalmente el material del cual se construyen los rotores puede ser acero o fundiciones con elementos de aleación apropiados. Sin embargo desde el punto de vista del peso del rotor estos materiales tienen la gran desventaja de poseer alta densidad.

El material utilizado para superar esta dificultad son aleaciones de aluminio.

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La oxidación localizada en el rotor se puede explicar así: Cuando se da la entrada de mezcla fresca de aire-combustible el aire contiene un gran contenido de vapor de agua que mezclado con los gases remanentes de la combustión previa pueden formar ácidos que oxiden y deterioren los costados del rotor que son los que están en contacto con ellos. Además siempre durante el ciclo uno de los lados del rotor funciona como válvula de escape y tiene que soportar las elevadísimas temperaturas producto de la quema del combustible reduciendo la resistencia a la fatiga por temperatura del material.

El deterioro o desgaste en las aristas se debe al continuo rozamiento de estas con la pared interna de las envolturas, esto como consecuencia del desgaste de los anillos y sellos.

Los rotores en general presentaban un desgaste irregular así como cierto deterioro por motivos expuestos anteriormente. Al momento del desarme los sellos estaban incompletos, una de las esquinas de los sellos de aceite localizados en las aristas del rotor trasero, en la parte de atrás específicamente, no estaba instalado así como los sellos de aceite delanteros del mismo rotor no estaban. Esta ausencia de los sellos provocaría durante el funcionamiento del motor una pérdida de hermeticidad y eficiencia del mismo.

Conclusión

Se deben lijar los rotores, para quitar la corrosión que existe en ellos, así como se deben de cambiar todos los empaques, cambio de sellos y anillos de los rotores, para mejorar la lubricación, y de esta manera, que el motor funcione correctamente, y evitar un mayor desgaste de los rotores. .

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DESGASTE EN LOS COJINETES DEL ROTOR.

Análisis

Los cojinetes del rotor forman parte del mecanismo de engranajes del que está compuesto el motor. Este mecanismo consiste en un engrane externo (engranaje estacionario) fijado sobre la carcasa lateral y un engranaje interno (engrane del rotor) instalado en el rotor, los cuales corresponden respectivamente al círculo base generatriz de la peritrocoide y al círculo rodante. Estos engranajes de sincronización engranan con una relación de rotación de 1:3 del rotor con respecto al cigüeñal.

El material para los cojinetes es normalmente el acero de esfuerzo medio S 45C o su equivalente de acero al carbón. Esta aleación está compuesta por carbono, silicón, manganeso y en cantidades bajas fósforo y azufre.

Estos cojinetes son constantemente sometidos a fricción y esfuerzos de flexión en las puntas de los dientes cuando estos entran en contacto con los dientes de los cojinetes exteriores, lo cual genera una disminución en la eficiencia de transmisión de este mecanismo por el desgaste que va deteriorando al cojinete. A parte de esto una mala lubricación en la que el aceite este contaminada de partículas sólidas puede “exfoliar” la superficie de estos cojinetes.

Los cojinetes de los rotores presentaban un desgaste evidente manifestado como una decoloración rojiza del cojinete lo cual significa que el material antifricción del cual es recubierta la parte interna de estos cojinetes, había sido desgastado por completo en estas zonas de decoloración. Aunque no era en todas las superficies, esto indica un desgaste no uniforme entre el cigüeñal y los cojinetes lo cual se traduce en un ovalamiento del rotor o del cigüeñal. Además, se puede observar una marca excéntrica en la superficie del rotor lo que puede implicar que en un momento hubo un cuerpo extraño en el interior del motor y se introdujo entre el separador y el rotor durante el giro de este último, causando esta cicatriz en el rotor.

El análisis visual reveló también aunque no se muestra en la documentación fotográfica, el mal estado de los sellos toricos de los sellos de aceite interno y externos, los cuales estaban completamente tostados y algunos cortados, algunos de ellos incompletos. Las posibles causas de esta situación pueden ser un sobrecalentamiento excesivo, falta de lubricación o incluso el mismo desgaste natural ya que estos sellos son particularmente sensibles a la temperatura alta así como a los combustibles, lo cual pudo haber sido también una de las causas de esta falla: una mezcla demasiado rica de aire combustible

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ingresando a la cámara de combustión pudo lavar la lubricación de estos hules y afectando sus también sus propiedades químicas debilitándolo y acelerando su proceso de envejecimiento y desgaste hasta su ruptura

Conclusión:

Se deben cambiar los cojinetes de los rotores, y también se debe rectificar el eje excéntrico, para evitar el desgaste uniforme de estos.

COJINETES PILOTO

Estos cojinetes son los ubicados a los extremos del cigüeñal justo después de cada muñón de los rotores; se instalan en la carcasa trasera y delantera del motor.

Análisis

El análisis visual de estos elementos encontró una anormalidad en el desgaste del mismo tipo encontrado en los cojinetes del rotor, aunque más acentuado lo cual indica de nuevo que hay un ovalado en uno de los elementos o en el cigüeñal mismo permitiendo un desgaste irregular de estos mecanismos móviles tal como se muestra en la fotografía a la izquierda.

Estos pueden ser fabricados al igual que los cojinetes del rotor con acero de medio esfuerzo S 45C y por estar en contacto con los cojinetes del rotor experimentan las fuerzas de fricción y esfuerzos de flexión mencionados anteriormente para los cojinetes del rotor.

El material rojizo es una aleación de bronce en tanto que el recubrimiento del cojinete es otra aleación diferente de un material antifricción diseñado especialmente para las condiciones de servicio solicitadas por el motor. Una vez este material de fricción mínima desaparece la falla del motor es inminente y esto puede causar un atascamiento de las partes móviles del motor a altas temperaturas y baja lubricación.

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Conclusión:

Al igual que los cojinetes de rotores, se deben de cambiar estos cojinetes, y nuevamente se da la recomendación de rectificar el eje excéntrico, para evitar el desgaste no uniforme de los cojinetes.

DEFORMACIÓN DE ENVOLTURAS DEL EJE EXCÉNTRICO.

Análisis

Las envolturas del eje tienen superficies deslizantes en contacto con los sellos de esquina, sellos laterales y sellos de aceite. Al igual que la envoltura del rotor están sujetas a altas presiones debido a las altas temperaturas de los gases que sin la adecuada lubricación erosionan y deforman la superficie de la envoltura.

Sin embargo las condiciones de funcionamiento no son tan severas como las de la envoltura del rotor debido a su menor carga de calor, velocidad circunferencial y presión de contacto con los sellos laterales.

El material comúnmente utilizado para fabricar estas envolturas es el hierro fundido que no requiere tratamiento de endurecimiento superficial ya que por sí solo el hierro posee alta resistencia al desgaste bruto. Se recomienda un buen acabado superficial en las superficies deslizantes para establecer un buen contacto de presión con los sellos laterales.

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Según lo medido y observado en el laboratorio las envolturas sobrepasan el límite de deformación permisible según el fabricante. No se observó ningún tipo de erosión o grieta en la superficie deslizante de cada una de ellas.

Por lo que la causa principal que ha originado la deformación de las envolturas es la falta de algunos de los sellos laterales que no se encontraron cuando se procedió con el despiece del motor. La falta de estos sellos genera falta de uniformidad en la presión de contacto entre estos y la envoltura, provocando que no se amortigüen adecuadamente los movimientos y se intensifique la magnitud de los choques entre las piezas cercanas a la envoltura y esta. Signo de esto es que la deformación en la superficie deslizante medida es localizada.

Conclusión.

Se deben de rectificar estos elementos, y como se recomendó anteriormente cambiar todos los sellos, para obtener una presión uniforme con el motor en funcionamiento.

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DISTRIBUCIÓN DELANTERA.

Análisis.

Durante el desmontaje de la parte delantera del motor se pudo observar que uno de los dos pernos que sujetan el dispositivo de tensión de la cadena que comunica el cigüeñal con la bomba de aceite se encontraba quebrado lo cual indicaba a su vez que está este elemento tensor, no estaba efectuando su función correctamente ejerciendo una presión parcial a la correspondiente pudiéndose traducir esto en vibración y probablemente un esfuerzo mayor para el motor en su accionamiento. Además la falta de estabilidad sin este elemento de sujeción pudo ocasionar el atascamiento de la cadena al cruzarse a altas revoluciones deteniendo el motor o rompiéndose dentro de la carcasa de distribución delantera ocasionando graves daños al motor.

Conclusión

Se debe extraer el trozo roscado de perno quebrado dentro de la carcasa delantera y sustituir el perno por uno nuevo.

DESVIACIÓN DEL EJE EXCÉNTRICO.

Análisis

Durante el desarrollo del laboratorio se midió la excentricidad del cigüeñal dando como resultado una desviación del doble según lo establecido por el fabricante.

El cigüeñal generalmente se fabrica de acero dulce al carbono el cual puede tener un contenido de carbono de 0.2% a 0.35%, también se utilizan los aceros forjados o laminados donde se les aplica en la etapa final de fabricación tratamientos térmicos para optimizar sus características mecánicas. Este

material tiene buenas cualidades de forja y maquinado, presenta un coeficiente de amortiguamiento bastante bueno y es lo suficiente tenaz para soportar las fatigas moderadas para las que se calculan los cigüeñales.

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Una causa que puede explicar la desviación de este eje cuando la combustión es incompleta y se tiene la presencia de humos negros los cuales son perjudiciales ya que todas esas partículas no combustionadas se van depositando en las paredes de la cámara del rotor y que al entrar en contacto con el aceite lubricante forman una especie de “pasta abrasiva”, la que al quedar expuesta con las partes en movimiento del cigüeñal produce un efecto de fresa o rallador.

También agentes químicos como los ácidos sulfúricos generados a partir del azufre (que muchas veces no se puede eliminar durante el proceso de refinación del combustible) y vapor de agua pueden producir desgaste en el cigüeñal por la presente corrosión.

Dentro de las causas también se puede mencionar un mal acoplamiento entre las piezas, es decir la falta de alineación entre los cojinetes, los muñones y el cigüeñal ya que una vez puesto en marcha el motor generan esfuerzos excesivos sobre el que pueden dar lugar a la formación de una conicidad anormal.

Una solución para evitar la corrosión y desgaste del cigüeñal es obviamente controlar la adecuada lubricación de este pero también darle un recubrimiento con cromo con espesores de capa de alrededor 0.05 mm. Este elemento es totalmente eficaz contra la corrosión. En caso de que las dimensiones tolerables sean sobrepasadas, los fabricantes muchas veces proponen la solución de rectificado, siempre y cuando el cigüeñal esté en condiciones de ser reparado. Estas dimensiones de rectificado también son proporcionadas por el fabricante y pueden ir desde los 0,2 mm hasta no más de 3 mm dependiendo del tamaño del cigüeñal y de las condiciones en que se encuentre éste. Realizado el rectificado se aplicará nuevamente la capa de cromo, y dependiendo de ésta, el cigüeñal quedará con una “submedida”. Dicha submedida implicará que los cojinetes respectivos deban ser de “sobremedida”, compensando de esta forma la pérdida de material.

Conclusión:

Llevar el cigüeñal a rectificar, siempre teniendo en cuenta los límites a los que se puede rectificar dicho elemento, y luego colocarle la capa de cromo para que quede una medida estándar y no tener que cambiar el tamaño de los cojinetes.

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SELLOS, ANILLOS Y EMPAQUES.

Análisis

La mayoría de los sellos y empaques se encontraban completamente deteriorados. Las razones probables ya fueron expuestas. Los sellos toricos o también llamados “o-rings” en ingles por ser hules en forma de letra “o” que sellaban el exterior e interior de las envolturas de los rotores, se encontraron completamente petrificados y fragmentados. El mismo caso fue el del empaque o junta del cárter de aceite que además de estar incompleto estaba tostado y fragmentado al punto de ser

quebradizo.

Mantener estos sellos en estas condiciones puede propiciar el paso de aceite al exterior del motor en caso del empaque de cárter y en el caso de los hules de la envoltura la ausencia de ellos provocaría el paso del agua de refrigeración a la cámara de combustión (compartimiento del rotor) y del aceite y compresión hacia los conductos de refrigeración acabando con el motor en unos minutos al estar en operación

En el caso de los anillos y resortes, se observo que faltaban algunos, y los que se tenían en el motor, presentaban desgaste, esto debido al continuo rozamiento con las envolturas, y falta de lubricación en las paredes.

Conclusión

Se deben cambiar todos los sellos, anillos, resortes y empaques del motor, para poder poner en funcionamiento el motor.

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Bibliografía

https://sites.google.com/site/mvwankel/yoediver

es.wikipedia.org/wiki/Motor_Wankel

www.monografias.com

https://sites.google.com/site/mvwankel/yoediver#TOC-CARCASA-LATERAL

http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/a-eje-ciguenal-construccion-caracteristicas-y-empleo-buques-mercantesa/a-eje-ciguenal-construccion-caracteristicas-y-empleo-buques-mercantesa.pdf