CARGAS QUE AFECTAN AL MOTOR
Controlar el funcionamiento de un motor diésel significa mantener una determinada velocidad constante, sin tener en cuenta las variaciones de carga.
El control de un motor depende de dos factores:
- Sus propias características de funcionamiento.
- Del tipo de carga que acciona.
En la carga total de un motor intervienen dos componentes:
- La carga interna o caballo de fricción, generado por fricción, rozamiento, resistencia del aire, bombeo dentro del motor mismo y las cargas motivadas por los mecanismos auxiliares movidos por el motor.
- La carga externa, absorbida por la salida del eje cigüeñal, que es la potencia efectiva o al freno entregada por el motor.
REGULADOR
Regulador de Watt.
Definición. Un regulador o sistema regulador es un
sistema de control por retroalimentación en el cual la entrada de
referencia u orden es constante para largos períodos de tiempo, a menudo
para el intervalo de tiempo completo, durante el cual el sistema está
en operación. 
Un regulador se diferencia de un servomecanismo en que la función primordial de un regulador es generalmente mantener constante una salida que es controlada, mientras que la función de un servomecanismo consiste muy a menudo en hacer que la salida del sistema siga una entrada variante.
En la práctica, el regulador es un aparato muy sensible a la velocidad, usado en el motor diésel para controlarlo durante su funcionamiento en cualquier condición de régimen y de carga.
Ubicación del regulador de velocidad en una bomba tipo "Bosch" lineal.
Los reguladores usados en motores diésel pueden ser:
Reguladores de velocidad constante: para mantener la misma velocidad a cualquier carga, vale decir, desde sin carga hasta plena carga.
Regulador de velocidad variable: para mantener cualquier velocidad deseada, desde sin carga hasta la máxima velocidad.
Reguladores limitadores de velocidad: para controlar la velocidad mínima del motor y para limitar su máxima velocidad o solamente limitar su máxima velocidad.
Reguladores limitadores de carga: es el encargado de limitar la carga máxima que soportará el motor a distintas velocidades.
Existen algunos reguladores fabricados para realizar varias funciones al mismo tiempo.
Los reguladores empleados en los motores diésel deben reunir ciertas condiciones relacionadas con el tipo de carga que el motor accionara, las que determinan la exactitud en que el regulador controla al motor durante su marcha y ellas son:
-Caída de velocidad
-Oscilaciones.
-Regulación isócrona.
-Estabilidad.
-Sensibilidad.
-Prontitud.
a) Caída de velocidad: es la disminución en la velocidad del motor desde sin carga hasta plena carga expresada en rpm o como tanto por ciento de la velocidad normal o promedio.
b) Oscilaciones: es la variación de rpm en el motor debido al trabajo de control del regulador, que se producen hasta tanto los contrapesos y el manguito de control toman una posición definida correspondiente a la nueva velocidad.
c) Regulación isócrona: consiste en mantener la velocidad del motor exactamente constante, independiente de la carga, es decir, con regulación de velocidad exacta o con caída de velocidad cero.
d) Estabilidad: es la precisión del regulador para mantener la velocidad deseada en el motor sin fluctuaciones ni oscilaciones.
e) Sensibilidad: Es el cambio de velocidad operado en el regulador antes que realice un movimiento correctivo del control de combustible expresado en tanto por ciento de la velocidad normal o promedio.
f) Prontitud: es la velocidad de regulación del regulador. Es el tiempo en segundos que necesita el regulador para mover el control de combustible desde la posición de sin carga a plena carga. Esta depende de la potencia del regulador. Mayor potencia menor tiempo en vencer la resistencia requerida.
TIPOS DE REGULADORES
Los tipos de reguladores usados en los motores diésel de la Armada son centrífugos, en los cuales la fuerza centrifuga generada por la rotación de los pesos son equilibrados por la fuerza de un resorte.
Reguladores mecánicos: En los cuales la fuerza centrifuga de los pesos en giro gobierna directamente la entrega del combustible por medio de un juego de palancas que actúan sobre el control de la inyección.
Reguladores hidromecánicos: Son aquellos reguladores mecánicos centrífugos, en que el accionamiento del suministro de combustible es por medio de un sistema hidráulico.
Reguladores electrónicos: Son aquellos reguladores que carecen de partes rotativas mecánicas y realizan su trabajo por medio de un sensor de velocidad, una unidad de control electrónica, y un actuador eléctrico que efectúa el control de las cremalleras. En uso actualmente en nuestra Armada en motores generadores .
REGULADORES MECÁNICOS CENTRÍFUGOS: Estos están formados por dos pesos que giran, llamados contrapesos centrífugos. Estos van montados en los extremos superiores a unas placas acodadas fijadas con pivotes por sus extremos un plato giratorio. Normalmente van conectados por medio de engranajes que lo harán girar juntamente con el motor.
Los extremos interiores de las palancas de los contrapesos centrífugos apoyan sobre el cojinete de empuje al buje o manguito de control, el cual gobierna el mecanismo de regulación del combustible
En la figura se muestra un regulador mecánico con resorte en las dos posiciones máximas y mínima de los pesos.
El resorte antagónico de la fuerza centrifuga de los contrapesos centrífugos, llamado resorte del regulador o de régimen, se apoya en el extremo superior de manguito de control y tiende a moverla, con el mecanismo de regulación hacia abajo en la dirección de entrega de más combustible.
Al girar los contrapesos centrífugos, la fuerza centrifuga producida mayor que la fuerza del resorte de régimen, mueve la camisa hacia arriba y el mecanismo de regulación de combustible, en el sentido de entregar menos combustible.
Cuando la rotación de los pesos produce la fuerza centrifuga, que es equilibrada por la fuerza del resorte, el manguito o camisa de control permanece fija, el mecanismo de control de combustible permanece en el ajuste requerido, y la velocidad del motor permanece constante mientras no varia la carga.
Si la carga decrece, el motor comenzara acelerarse porque la cantidad de combustible es mayor que la necesaria; actúan los contrapesos, cuya fuerza centrifuga vence a la fuerza del resorte, proveyendo menos combustible y suministrando más al disminuir la velocidad.
Los reguladores mecánicos centrífugos pueden ser:
-Reguladores de velocidad constante.
-Reguladores de velocidad variable.
-Reguladores de dos velocidades (máxima y mínima).
Reguladores de velocidad constante: en los reguladores mecánicos, mediante un diseño adecuado, la caída de velocidad puede mantenerse desde el 4% hasta el 5%, de modo que, para fines prácticos, estos pueden ser considerados de velocidad constante.
Reguladores de velocidad variable: En aquellos que durante el funcionamiento del motor se puede variar a voluntad el régimen de velocidad dentro de los límites de marcha del motor.
Reguladores de dos velocidades (mínima y máxima): Las necesidades de mantener una estable baja velocidad sin carga, y una máxima velocidad, hace necesario que el regulador de velocidad tenga dos resortes diferentes. Uno es un resorte de poca tensión, que requiere poca fuerza para ser comprimido por centímetro, por lo tanto, mayor sensibilidad a baja velocidad; el otro un resorte duro, el que requiere más fuerza para ser comprimido por centímetro y provee suficiente estabilidad a altas velocidades.
EFECTOS QUE INFLUYEN EN EL FUNCIONAMIENTO DE LOS REGULADORES MECANICOS
La fricción que actúa en las condiciones del regulador, en su sensibilidad, prontitud, oscilaciones y caídas de velocidad, origina defectos en su funcionamiento.
Sensibilidad pobre, debido a que los pesos rotativos también proveen la fuerza necesaria para mover el control de combustible del motor.
Potencia pequeña para su función, salvo el caso de reguladores muy grandes.
Caída de velocidad apreciable, lo que no permite mantener velocidades exactamente constantes, las cuales son necesarias cuando los motores mueven generadores de corriente alterna, cuyas velocidades deben ser exactas.
REGULADOR HIDRAULICO ELEMENTAL
Los inconvenientes que presentan los reguladores mecánicos son superados con el empleo de los reguladores hidráulicos. Vale decir, que el único método para conseguir velocidades constante o regulación isócrona, es usando un regulador centrifugo con resorte llevando el resorte de régimen a su tensión original después de cada variación de velocidad, independientemente del movimiento del mecanismo de control del suministro de combustible.
Si el resorte de régimen es mantenido en una misma tensión, la fuerza centrifuga generada por los contrapesos centrífugos necesaria para equilibrarlo será obtenida a la velocidad correspondiente.
El regulador, desde ya mantiene la misma velocidad en el motor, con el ajuste del suministro del combustible, con el variar de la carga.
Se puede lograr esto con un regulador centrífugo mecánico empleando una acción indirecta, hidráulica, entre el manguito o camisa de control y el mecanismo de control de inyección de combustible. Esta acción puede realizarse con una fuente de energía independiente de los pesos voladores, para mover el mecanismo de control de combustible, la más usada es el suministro de presión de aceite producida por una bomba especial en los reguladores hidráulicos.
La figura nos muestra un regulador hidráulico en forma elemental. Es un regulador mecánico con resorte helicoidal para balancear los contrapesos centrífugos.
El regulador centrífugo sensible a la variación de velocidad mueve la válvula piloto que controla el flujo del aceite hacia y desde el pistón de fuerza.
Cuando el motor esta funcionando a velocidad constante, se dice que el regulador trabaja a velocidad controlada y el extremo inferior del embolo de la válvula piloto no permite el pasaje del flujo de aceite al pistón de fuerza, porque están cerradas las lumbreras en el manguito o cilindro de la válvula piloto.
El pistón de fuerza es empujado hacia abajo a la posición de sin carga, que transmite el movimiento al control de combustible, por medio de su vástago conectado al varillaje de la inyección, disminuyéndolo.
Si la velocidad del motor decae, la velocidad del regulador también lo hace por debajo de la controlada, los pesos voladores se mueven hacia adentro, bajando el pistón de la válvula piloto; por lo cual abre la lumbrera del pistón de fuerza conectándolo a al presión de aceite que da lugar al desplazamiento del pistón de fuerza hacia arriba, que origina el aumento de la inyección de combustible.
Dado que el embolo de la válvula piloto cubre exactamente las medidas de las lumbreras del cilindro o manguito de la válvula piloto, lo que significa que hay una velocidad y solamente una en la cual las lumbreras están cerradas.
Este regulador descrito es el tipo elemental isócrono o regulador hidráulico de velocidad constante.
El pistón de fuerza será ajustado a las posiciones entre sin carga y plena carga. Por lo que el motor funcionara en condiciones de equilibrio exactamente a la velocidad de control.
Dado que el émbolo de la válvula piloto cubre exactamente los orificios del cilindro o manguito, con lo cual un pequeño desplazamiento del embolo o pistón ocasionará un cambio en el ajuste de la inyección de combustible. Lo que contribuye a la alta sensibilidad de los reguladores hidráulicos, existiendo algunos que responden a cambios de velocidad de 0,001 %. Esta alta sensibilidad permite un control de velocidad con alta precisión.
Esta alta sensibilidad hace que el regulador actué rápidamente, justamente cuando se esta comenzando un cambio de velocidad, es decir, elimina las posibilidades de grandes oscilaciones de velocidad.
REGULADORES Y DISPARADORES DE SOBREVELOCIDAD
Los reguladores de protección de sobrevelocidad se emplean como mecanismos de seguridad para cortar las excesivas velocidades de trabajo en los motores diésel, originadas por causas imprevistas.
En un motor equipado con regulador de sobrevelocidad, esté trabajará solamente cuando eventualmente falle el regulador común.
En un motor de control manual, el regulador de sobrevelocidad actuará antes que el motorista ; estos reguladores de sobrevelocidad son esencialmente controles de emergencia; funcionan para parar la combustión o para limitar la presión de combustión en los cilindros del motor.
Se llaman disparadores de sobre-velocidad a los reguladores de sobrevelocidad que producen la parada del motor, sea cortando el suministro de combustible o el suministro de aire de admisión.
Se llaman reguladores de sobre-velocidad a aquellos que dejan continuar funcionando el motor a una velocidad limite de velocidad.
En un motor equipado con regulador de sobrevelocidad, esté trabajará solamente cuando eventualmente falle el regulador común.
En un motor de control manual, el regulador de sobrevelocidad actuará antes que el motorista ; estos reguladores de sobrevelocidad son esencialmente controles de emergencia; funcionan para parar la combustión o para limitar la presión de combustión en los cilindros del motor.
Se llaman disparadores de sobre-velocidad a los reguladores de sobrevelocidad que producen la parada del motor, sea cortando el suministro de combustible o el suministro de aire de admisión.
Se llaman reguladores de sobre-velocidad a aquellos que dejan continuar funcionando el motor a una velocidad limite de velocidad.
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NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACION DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (N O C E M) CAPITULO 22 MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
Reguladores de velocidad y disparadores de sobrevelocidad.
a. Deberán ser mantenidos en perfecto estado de funcionamiento.
b. Serán controlados una vez por trimestre y después de cada reparación general, haciendo girar el motor por sobre la velocidad establecida de manera de asegurarse que el mecanismo completo se encuentre en buen estado de funcionamiento, debiéndose controlar la velocidad en que el mecanismo actúa, que deberá corresponder a la especificada en el Manual de Instrucciones del Motor. En los reguladores de máxima velocidad, y en los casos en que no existan valores especificados de regulación, deberán fijarse los límites de 107 %de la velocidad máxima para motores lentos y 110 a 115 % de la velocidad máxima para motores de media y alta velocidad.
c. Para los reguladores tipo WOODWARD o similares:
1. Al comienzo de cada guardia verificar manualmente el libre funcionamiento de los mecanismos del regulador, actuando sobre los movimientos correspondientes, con la planta funcionando.
2. Cada 1500 horas cambiar el aceite contenido en la caja del regulador y limpiar cuidadosamente con tetracloruro de carbono todas las impurezas contenidas en la misma. Esto debe hacerse en ambiente bien ventilado, dada la toxicidad de tetracloruro de carbono.
3. Verificar en esa oportunidad el libre funcionamiento de las distintas partes, en especial el de las válvulas esféricas del circuito de aceite y de regulación.
4. Verificar si la junta de la parte inferior del eje se encuentra en buenas condiciones.
Durante los desarmes de estos mecanismos, deberán cumplimentarse las instrucciones contenidas en los manuales correspondientes.
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FUENTES:
M.J.D.
Escuela de Técnicas y Tácticas Navales. Apuntes
MAQ 305 MOTORES DIESEL CAPITULO 14 Controles de funcionamiento del motor.
NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACION DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (N O C E M) CAPITULO 22 MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
