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7/28/2019 Cap 5 BLM Imprimible
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1 BombasLinealesMecnicasCaptulo5
ELGOBERNORMECNICOODECONTRAPESOSDELABOMBALINEALSi
recordamos
el
diseo
del
Gobernor
Neumtico,
el
mismo
que
aprovechaba
la
depresin
del
motor para desplazar a la cremallera y controlar con ello el caudal de combustible, podremos
compararlo rpidamente con el Gobernor mecnico de contrapesos. Este Gobernor de
contrapesos cambia totalmente el diseo anterior, que como dijimos, tena muchos
inconvenientes,yaquenotrabajabadeformamuyexactayestoocasionabaunrendimientobajo
enelmotordiesel,ademsdemuchasemisionesdehumonegroy faltadepotencia.Elnuevo
Gobernor aprovecha la fuerza centrfuga que empuja a unos contrapesos en contra de unos
muelles calibrados. Este desplazamiento controlar el desplazamiento de la cremallera de la
Bomba,por loquepodemosdecirque lavelocidaddegirode labombasirveparadeterminarel
caudal del combustible a inyectarse, de acuerdo al aire aspirado y en todas las etapas y
condicionesde
aceleracin.
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TRABAJOBSICODELOSCONTRAPESOSDELGOBERNORElejedelevasdelaBombadeInyeccinestalojandoensuparteposterioralabaseosoportede
loscontrapesosylosmuellescalibradosyporlotantoloscontrapesosgiranenconjuntoconeleje
delevas.
Los
contrapesos,
debido
ala
fuerza
centrfuga
que
se
produce
por
el
incremento
de
giro
deleje,tiendenadesplazarasehaciaafuera,encontradelosmuellescalibrados.Mientrasmayor
sea la fuerzadegirodeleje,mayor ser la fuerza centrfugaymayoreldesplazamientode los
contrapesos,quienesvancomprimiendoa losmuellesdurantesurecorrido.Estedesplazamiento
de los contrapesos se transportapormediodebalancines ypalancashasta la cremallerade la
bomba,obligndolaadesplazarse.Eldesplazamientode lacremalleraseracordealnmerode
revolucionesdelmotor,oloqueeslomismo,conelnmeroderevolucionesdelejedelabomba,
por lo que se relacionar la cantidad de combustible entregado con las necesidades del aire
aspiradoporelmotor.
TRABAJOBSICODELOSCONTRAPESOSCONPOCAACELERACIN(RALENTI)Cuandoelaceleradornoestaccionadoo simplemente se lo suelta, lapalanca llegaal topede
Ralent, cambiando con ello el punto de apoyo de la palanca de aceleracin, obligando a la
cremallera a retornar a suposicinbsica.Cuando los contrapesos sonobligados a salirpor la
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fuerza centrfuga,estoshalanaleje corredizo yestea su vezhala a lapalancadeaceleracin.
Comoelpuntodeapoyode lapalancahasubido, lacremalleraesdesplazadaunpocorecorrido,
dandoconellopocogiroalospistonesytambinpococaudaldecombustiblehacialosinyectores.
En
el
video
que
observamos
se
ha
exagerado
el
desplazamiento
de
los
contrapesos,
con
el
nico
objetodedarunamejorideadelprocesoydelarelacindepalancasqueobliganarecorrermuy
pocoa lacremallera.Sabemosqueeldesplazamientode loscontrapesossermnimoconbajas
revolucionesdelabombaenRalent.
TRABAJOBSICODELOSCONTRAPESOSCONMEDIAACELERACINCuandoempujamoselacelerador,cambiamosautomticamenteelpuntodeapoyode lapalanca
deaceleracinyconellocambiaremoseldesplazamientodelacremallera,dandomayorcaudalde
inyeccinalmotor,justamentecuandoestgirandoconmayorvelocidad.Tambinenestevideo
hemos exagerado el desplazamiento de los contrapesos, pero con la finalidad de comprender
mejorqueelcambiodelpuntodeapoyo influyeenmayorrecorridode lacremalleradecontrol.
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Podemosobservarque ladistanciaentreelpuntodeapoyode lapalancadeaceleracinyeleje
corredizohadisminuido,dandomayorlongituddepalancaparaelrecorridodelacremalleraypor
estaraznobtendremosmayorcaudaldecombustible.
TRABAJOBSICODELOSCONTRAPESOSCONACELERACINMXIMACuandodesplazamosalapalancadelaceleradorhastasutopedemximaaceleracin,elpuntode
apoyodelapalancadeaceleracintambincambia.Larelacindepalancasesmuchomsgrande
an que en el caso anterior, lo que significa que poco desplazamiento de los contrapesos
ocasionarungrandesplazamientodelacremalleradecontrol.Altenerungrandesplazamientola
cremallera, el caudal entregado ser el mximo, ya que los segmentos dentados han sido
obligadosagirar
aplena
carga
ylos
pistones
prcticamente
no
limitan
el
caudal
de
combustible
en
estaetapa.Comonoshemosdadocuenta,elcaudaldecombustiblesermayormientraselpunto
deapoyode lapalancadeaceleracinestmsbajo,yaque conello se cambia la relacinde
palancas.
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RELACINDEPALANCASALCAMBIARELPUNTODEAPOYOComonoshemosdadocuenta,elcaudaldecombustiblesermayormientraselpuntodeapoyo
delapalancadeaceleracinestmsbajo,yaqueconellosecambialarelacindepalancas.Con
pocoempujede loscontrapesosse lograungranrecorridode lacremalleracuandoelpuntode
apoyoestmsabajo,deacuerdoalesquema.Encambio,conunpuntodeapoyohaciaarriba,el
recorridodelacremallerasermenor,aunqueelempujedeloscontrapesosseamayor.
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CONTRAPESOSCONTRESMUELLESYCONTROLTOTALLoscontrapesosanteriormenteexplicadostenanaunsolomuellecalibradoqueseencargabade
retornar almuelle a su posicin original. Este diseo bsico no es suficiente para controlar el
desplazamientodelacremalleraentodoslosrangosdevelocidadogirodelabombadeinyeccin,
yaque lasregulacionesdecaudaldebendarseenrevolucionesmnimas,enmediaaceleraciny
enrevolucionesmximas.ParaellosediseanlosGobernorescondosotresjuegosdemuelles.En
el caso de dosmuelles, el primero servir para revoluciones de Ralent y el otro muelle para
mximasrevoluciones,peroelgobernornocontrolaelcaudalamediasrevoluciones,porloquese
instalaenmotoresenloscualesnorequierendeuncontrolexactoenesaetapaintermedia.Para
motoresquerequierenuncontrolexactoentodorangoderevolucionesseinstalantresjuegosde
muelles,paraqueelcaudaldeentregaseaprogresivo,deacuerdoalasnecesidadesdecadaetapa
deaceleracin,brindandoconellograncontrolyestabilidaddelmotor.Podemosobservarenel
videoeltrabajodelostresmuellesyvemosenelesquemasudiseo.
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CAMBIODELPUNTODEAPOYODELAPALANCADEACELERACINRevisemos
nuevamente
el
proceso
de
aceleracin
yel
recorrido
de
la
cremallera,
ya
que
en
cada
etapaderevolucionesdelmotorserequerir,que lacremalleraentreguediferentescaudalesde
inyeccin.Porejemploen laetapadearranquesenecesitarelmayorcaudalde inyeccinpara
queelmotor inicie sumarchayparaello la cremalleradeber recorrerhasta su topemximo,
aunque loscontrapesosprcticamentenoactan,debidoalgiromuylentodelejede levasde la
bomba. En la etapa deRalent se necesitapoco caudalde combustible y poco recorrido de la
cremallera,aunque lasrevolucionesseanbajasyelrecorridode loscontrapesosseamnimo.En
medias revoluciones tendremos un desplazamiento medio de los contrapesos, pero como el
aceleradorhacambiadoelpuntodeapoyo,elrecorridodelacremallerasermayor,entregando
conellouncaudalsuficientedecombustible.
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9 BombasLinealesMecnicasCaptulo5
CAMBIODELPUNTODEAPOYODELAPALANCADEACELERACINEn
aceleracin
mxima,
en
cambio,
las
revoluciones
son
altas
del
eje
de
levas,
por
lo
que
los
contrapesossedesplazarnhastasumximotope.Enestemomento,dependiendodelaposicin
del acelerador y del punto de apoyo de la palanca de aceleracin, la cremallera recorrer un
menoromayorrecorrido,entregandomenosomscombustible.Finalmentepodemosdecirque,
cuandoelmotordebelimitarseensuaceleracin,debidoalpeligrode"desbocarse",elgobernor
deber actuar para que, aunque el desplazamiento de los contrapesos sea elmximo, deber
regresar a la cremallera a la posicin casi nula, entregando una cantidad insuficiente de
combustible,queobligaalmotoralimitarse.Porlotanto,eltrabajoconjuntodeloscontrapesos,
del acelerador y del punto de apoyo de la palanca de aceleracin permitirn recorrer a la
cremalleraenunadireccinuotra,parapermitirentregarelcaudaldecombustiblequerequiere
elmotor
yal
llegar
alas
revoluciones
mximas
permitidas,
deber
cortar
la
entrega
de
combustible,regresandoalacremallera.
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10 BombasLinealesMecnicasCaptulo5
ACELERACINYAPAGADODELMOTORDIESELCONGOBERNORUna
Bomba
Lineal
que
tiene
instalada
aun
Gobernor
Mecnico
de
contrapesos
necesita
del
acelerador,elmismoqueescomandadoporelconductorparaacelerarodesaceleraralmotor.La
bombaseencargadeentregarelcaudalnecesariodecombustiblea los inyectoresdeacuerdoal
nmeroderevolucionesdegirodesuejedelevasynodirectamentedelacantidaddeaceleracin
que est imprimiendo el conductor sobre el pedal del acelerador, yjustamente la funcin del
Gobernorescontrolarestecaudaldeacuerdoa lasregulacionesquehansidodiseadasparael
motorespecficoenelcualseha instaladoestabomba.Aunqueelconductoracelereafondo,el
Gobernordeterminaconexactitud lacantidadquedebe inyectarse,deacuerdoa laposicinde
suscontrapesosysuspalancasdecontrol.Paraapagarelmotor,unmecanismo(en losprimeros
sistemas)yuncontrolelctrico(enlosltimos),pormediodeunapalancaempujaalacremallera
decontrol
hasta
la
posicin
de
entrega
nula,
es
decir,
permite
que
coincidan
las
ranuras
verticales
delospistonesconlosorificiosdellenadodeloscilindros,ydeestaformalospistonesnopueden
generaraltapresinhacialosinyectores,apagndoseelmotor.
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11 BombasLinealesMecnicasCaptulo5
GOBERNORPARATODOSLOSRANGOSDEACELERACINAhora
que
tenemos
claro
el
proceso
del
trabajo
del
Gobernor
mecnico
podemos
decir
que
cada
Bomba de Inyeccin Lineal tendr, de acuerdo en el motor en el cual est instalada, de la
sensibilidadyexactituddeltrabajoylaaplicacinquesedeseedar,untipodegobernoracordea
estosparmetros. EnelgrficopodemosobservarunGobernorRQV,queesunsistemamucho
mscomplejodepalancasymuellesque"gobiernan"elcaudaldelcombustiblea inyectarseen
todorangoderevolucionesdelmotorydelaBombaInyectora.ControldelGobernorentodoslos
rangossignificaqueelGobernordebercontrolarelcaudalde inyeccinenArranque,Ralento
revolucionesmnimas, carga parcial o etapa de aceleracin y en carga total o en revoluciones
mximas del motor. Este diseo instalado en el motor diesel moderno le permite ser muy
eficiente,congranpotenciaytorqueentodaslascondicionesdeaceleracinyconelloselogran
nivelesde
emisiones
muy
bajas,
ya
que
el
control
de
combustible
es
muy
exacto
en
todas
ellas.
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ELCOMPENSADORDECARGADELTURBOCARGADORLa
estructura
de
un
Gobernor
mecnico
puede
ser
ms
compleja
de
la
estructura
que
hemos
podidorevisar,yaquepuedeteneralgunossistemasadicionalesdecompensacin,talescomoel
compensadordecargadelTurbocargadoryotrascompensaciones,que lasanalizaremos luego.
Cuandoelmotordieselconbomba lineal tiene instaladounTurbocargador,elvolumendeaire
quelograaspirarelmotorsermuchomenorqueelvolumendeairequeingresacuandounTurbo
le enva aire comprimido.Podemos entender este fenmeno ya que el volumen de aire
comprimido por el Turbo contiene mucha mayor cantidad de molculas de Oxgeno para ser
combustionadas conel combustible inyectadoyporesta razn senecesitar "compensar"este
exceso de aire con un aumento proporcional de combustible a inyectarse.De esta funcin se
encargaelCompensadordecargadelTurbo,permitiendounmayorrecorridodelacremallerade
controlcuando
existe
una
presin
de
carga
mayor.
Para
ello
la
presin
de
carga,
adems
de
enviarse al colector de admisin del motor, se enva a una cpsula instalada en la Bomba de
inyeccin. La presin de carga del Turbo que ingresa empuja a un diafragma y el eje de este
diafragmaempujaaunbalancn,quienmodificaeltopedelrecorridototalde lacremallera.Con
mayor recorridode lacremallera,seobtendrunmayorcaudaldecombustible inyectadoycon
elloseequiparlaproporcinairecombustibledentrodelacmaradecombustin.
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BOMBADEINYECCINLINEALCONCOMPENSADORDECARGADELTURBOEn
la
foto
podemos
apreciar
la
estructura
de
una
bomba
de
inyeccin
lineal
que
est
provista
del
compensadordecargadelTurbo.Estecompensadorespartedeldiseodelamismabombayno
esunelementoapartenecesariamente,esdecirnoesunsistemaacoplableaunabombaqueno
loposee,yaqueelsistemaesbastantecomplejoypensadoeneldiseoparamotoresdieselque
tienenturbocompresorinstaladoenFbrica,contodaslasregulacionesparaquetrabajedeforma
ideal.
COMPENSACINDELACARGADELTURBOEnelsiguienteesquemapodemosnotarelprocesodecompensacindecargadelturboenotro
tipodeGobernordeunaBombalineal.Enestecasonoeldiafragmadelacpsulaquienmodifica
deformadirectaelrecorridodelacremallera,sinoqueestamodificacinserealizapormediode
un sistemaun tantoms complejodepalancas, como lopodemosobservar en el esquema. El
diafragmaempujaasuejeencontradeunmuellecalibradoyesterecorrido liberaalsistemade
palancas, para que finalmente la cremallera sea empujada a un desplazamientomayor al que
estabaempujadaporelsistemadepalancasdelGobernor.Cuandolacargadelturbodisminuye,el
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muelle obliga al diafragma a regresar a su posicin original, regresando a la cremallera a su
posicinoriginal.
COMPENSADORDECARGADIRECTOALACREMALLERAOtroprocedimientodecompensacineselquetenemosenlasiguientefigura,llamado"LDA"por
sus siglas en alemn, que significa un "Compensador de Carga en dependencia de la
sobrealimentacindelmotor".Estosignificaqueelempujedeltopemximodelrecorridode la
cremallera se incrementaranmscuando lapresinvenidadelTurboempujealdiafragmay
esteempujedirectamentealapalancadelacremallera.Unmuellecalibradoretornaaldiafragma
a suposicinbsica,esdecirestemuelleestcalibradoparaactuarencontrade lapresinde
carga.Elcaudaladicionalqueentrega labombadependerdelmenoromayorrecorridoque le
ocasioneel
empuje
del
diafragma
del
compensador,
relacionndose
de
esta
manera
el
aire
que
ingresaalmotorconelcaudaldeinyeccin.
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COMPENSADORALTIMTRICOOBAROMTRICOOtra compensacin importante que puede tener el Gobernor de una Bomba lineal es el
Compensador Altimtrico o Compensador Baromtrico. Recordemos que la cantidad de
molculasdeOxgenoqueposeeelaireaniveldelmarseverrestadosignificativamentesielaire
est
aun
a
mayor
altura
sobre
este
nivel.
Si
la
Bomba
de
inyeccin
se
ha
calibrado
para
trabajar
al
niveldelmaryelmotordieseldelvehculodebetrabajaraunamayoraltura(porejemploa2.000
metros de altura), la cantidad de combustible inyectado sera la misma en cada etapa de
aceleracin,perosilacantidaddemolculasdeOxgenodentrodelaireaspiradoaestaalturaes
menor,larelacindemezclaseramuyrica(demasiadocombustiblepara lacantidaddeOxgeno
delaire), tendiendoelmotoraemitiruna gran cantidaddehumonegro.Para compensaresta
diferencia de altura, se ha diseado un Compensador que mantenga la relacin ideal Aire
combustibleenlasdiferentesalturassobreelniveldelmarenlascualespuedatransitarelmismo
vehculo,mantenindoseconellounbuendesempeodelmotorpero"sinhumo"yporellosin
contaminacinhacia laAtmsfera.El compensadorBaromtricoestdiseado conunaCpsula
llenada
internamente
con
la
presin
Atmosfrica
a
0
metros
de
altura.
Si
la
presin
exterior
es
iguala la interiorde lacpsula (porejemploaniveldelmar), lacpsulamantienesuespesoro
volumen,peroestevolumende lacpsulasermayorcuandolapresinatmosfricaexternasea
menorquelainteriordelaCpsula.Estecambiodevolumende lacpsulaempujapormediode
palancasalsistemadepalancasdelGobernorde laBombade Inyeccinyconellosecontrolay
varael recorridode la cremallerade control, reducindoseel caudal inyectadoamayoraltura
sobreelniveldelmar.
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TRABAJODELACPSULABAROMTRICAComo podemos darnos cuenta, la variacin de la Presin Atmosfrica se va reduciendo
progresivamentemientraslaalturasobreelniveldelmaresmenor.Lacpsulacompensadorapor
lotantotenderaaumentarsuvolumen,ocasionandoqueempujealbalancnyestepermitaun
menorrecorridodelacremalleradecontroldelaBombadeInyeccin.Dependiendodeunmenor
omayorvolumende lacpsulase lograrmenoromayorrecorridototalde lacremalleraycon
ello menor o mayor caudal de combustible inyectado respectivamente. En el video podemos
observarelproceso,quenosenseaeldiseoytrabajodelsistemadecompensacin.
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