martes, 23 de marzo de 2010

Diagnostico al sistema de inyeccion Diesel


DIAGNOSTICO




PROBLEMA

1.- El combustible no llega a la bomba

CAUSA

1.- Cerrada la válvula del tanque de combustible.
2.- Falta de combustible.
3.- Materia extraña en el tanque de combustible.
4.- Tapados los agujeros de ventilación del tanque de combustible.
5.- Filtros tapados.
6.- No trabaja bien la bomba de suministro.
7.- Tapados u obstruidos los conductos de combustible.
8.- Entra el aire en el lado de succion del sistema.
REMEDIO

1.- Abra la válvula.
2.- Llene el tanque de combustible y purgue el sistema.
3.- Limpie el tanque de combustible.
4.- Limpie los agujeros de ventilación del tapón del tanque de combustible, o cámbielo.
5.- Saque y cambie los elementos tapados.
6.- Cambie la bomba de suministro.
7.- Sople todos los conductos de combustible con aire filtrado. Cámbielos si están dañados. Quite y revise todos los tubos flexibles.
8.- Localice goteras en el sistema de aire de presión. Repárela si es necesario.

Problema


2.- La bomba de suministro bombea combustible, pero no llega a las toberas.


CAUSA


1.- Eslabonamiento del gobernador fuera de ajuste.

2.- Tapados u obstruidos los conductos de combustible.

3.- Toberas averiadas o pegadas.

4.- Se atora la cremallera.

5.- Se pegan los émbolos.

6.- Roto el árbol de levas.

7.- Válvulas de descarga sucia y pegajosa.

8.- El gobernador no trabaja: sus partes o eslabonamiento gastados, se pegan, se amarran, o están armados incorrectamente.

9.- Rodillo de la leva pegado.


REMEDIO


1.- Ajuste o cambie el eslabonamiento.

2.-Sople todos los conductos de Combustible con aire filtrado. Cámbielos si están dañados. Quite y revise todos los tubos flexibles.

3.- Cambie o corrija las toberas.

4.- Cambie o arregle la bomba.

5.- Desarme y revise para encontrar ralladuras, corrosión o barnices.

6.- Cambie o arregle la bomba.

7.- Revise y limpie las válvulas de salida y sus soportes.

8.- Desarme y revise las partes, cámbielas si es necesario y vuelva a armar.

9.- Quítelo. Revíselo para encontrar ralladuras vea si su tamaño es correcto y vuélvalo a armar.


PROBLEMA


3.- EL combustible llega a los inyectores, pero el motor no arranca.


CAUSA


1.- Velocidad de arranque muy baja.

2.- Bomba sincronizada incorrectamente en el motor.

3.- No es suficiente el viaje del brazo de control.

4.- Baja temperatura de aire de admisión.

5.- Agua en el combustible.

6.- Conductos de inyección con fugas, o equivocadas sus conexiones a sus cilindros.

7.- Mecanismo de cierre que interfiere con el eslabonamiento del gobernador.

8.- Placa de tope de aneroide con ajuste incorrecto.

9.- Rodillos de leva gastados.

10.- Demasiado bajo el ajuste de combustible en el límite bajo

11.- Demasiadas fugas de combustible por los pistones (desgastados o muy rayados).
12.- Avance automático defectuoso o no opera.
13.- Toberas averiadas o pegadas.
14.-Combustible de bajo octanajes.
15.-Baja compresión del motor.
16.- aceite lubricante muy espeso a baja temperatura.

REMEDIO

1.- Cargue o cambie la batería.
2.- Corrija la sincronización.
3.- Revise la instalación y ajuste el eslabonamiento del regulador.
4.- Use ayudas de arranque. Consulte el manual del operador.
5.- Saque el combustible del sistema y de la caja de la bomba, ponga combustible nuevo y cebe el sistema.
6.- Cambie para las conexiones para tener una correcta secuencia de ignición.
7.- Revise y ajuste las dimensiones del eslabonamiento del gobernador.
8.- Ajuste a las especificaciones.
9. Quítelos y cámbielos.
10.- Vuelve a ajustar según las especificaciones de las bombas.
11.- Cámbielos.
12.- Cámbielo.
13.- Cambie o corrija las toberas.
14.- Cambie combustible que satisfaga las especificaciones del motor.
15.- Corrija la compresión. Consulte el manual del motor.
16.- Consulte el manual del operador.

PROBLEMA

4.- Difícilmente arranca el motor.

CAUSA

1.-Velosidad de arranque muy baja.
2.- Baja temperatura de aire de admisión.
3.- Bomba sincronizada incorrectamente en el motor.
4.- Tapados u obstruidos los conductos de combustible.
5.-Entra el aire en el lado de succión del sistema.
6.-Filtros tapados.
7.- Aceite lubricante muy espeso a baja temperatura.
8.- Agua en el combustible.
9.- Baja compresión del motor.
10.-Combustible de bajo octanaje.
11.-No trabaja bien la bomba de suministro.
12.- Bomba de suministro defectuosa: presión demasiada baja.
13.- Mecanismo de cierre que interfiere con el eslabonamiento del gobernador.
14.- Eslabonamiento del gobernador fuera de ajuste.
15.- El gobernador no trabaja: sus partes o eslabonamiento gastados, se pegan, se amarran, o están armados incorrectamente.
16.- Demasiado bajo el ajuste de combustible en el límite bajo.
17.- Rodillos de leva gastados.
18.- Se pegan los émbolos
19.- Demasiadas fugas de combustible por los pistones (desgastados o muy rayados).
20.- Placa de tope de aneroide con ajuste incorrecto.
21.- Avance automático defectuoso o no opera.
22.- Toberas averiadas o pegadas.
23.- Válvulas del motor defectuosas o fuera de ajuste.

REMEDIO

1.- Cargue o cambie la batería.

2.- Use ayudas de arranque. Consulte el manual del operador.
3.- Corrija la sincronización.
4.-Corrija, como indica el manual del motor.
5.- Localice goteras con el sistema de aire de presión. Repárela si es necesario.
6.-Saque y cambie los elementos tapados.
7.- Consulte el manual del operador.
8.- Saque el combustible del sistema y de la caja de las bomba, ponga combustible nuevo y cebe el sistema.
9.- El gobernador no trabaja: sus partes o eslabonamiento gastados, se pegan, se amarran, o están armados incorrectamente.
10.- Cambie combustible que satisfaga las especificaciones del motor.
11.- Cambie la bomba de suministro.
12.-Saque e inspeccione las partes.
13.- Revise y ajuste las dimensiones del eslabonamiento del gobernador.
14.- Ajuste o cambie el eslabonamiento.
15.-Desarme, revise las partes, cámbielas si es necesario y vuelva a armar.
16.-Vuelva a ajustar según las especificaciones de la bomba.
17.-Quitelos y cámbielos.
18.-Desarme y revise para encontrar ralladuras, corrosión o barnices.
19.-Cambielos.
20.-Ajuste a las especificaciones.
21.- Cámbielos
22.-Cambie o corrija las toberas.
23.-Corrija las válvulas o sus ajustes, como indica el manual del motor.

TODO ACERCA DE LA INYECCION

Rudolf Diesel desarrolló la idea del motor diesel y obtuvo la patente alemana en 1892. Su logro era crear un motor con alta eficiencia. Los motores a gasolina fueron inventados en 1876 y, específicamente en esa época, no eran muy eficientes.

Las diferencias principales entre el motor a gasolina y el Diesel son :

· Un motor a gasolina aspira una mezcla de gas y aire, los comprime y enciende la mezcla con una chispa. Un motor diesel sólo aspira aire, lo comprime y entonces le inyecta combustible al aire comprimido. EL calor del aire comprimido enciende el combustible espontáneamente.

Un motor diesel utiliza mucha más compresión que un motor a gasolina. Un motor a gasolina comprime a un porcentaje de 8:1 a 12:1, mientras un motor diesel comprime a un porcentaje de 14:1 hasta 25:1. La alta compresión se traduce en mejor eficiencia.

· Los motores diesel utilizan inyección de combustible directa, en la cual el combustible diesel es inyectado directamente al cilindro. Los motores a gasolina generalmente utilizan carburación en la que el aire y el combustible son mezclados un tiempo antes de que entre al cilindro, o inyección de combustible de puerto en la que el combustible es inyectado a la válvula de aspiración (fuera del cilindro).

v SISTEMA DE INYECCION DIESEL


Al final de la carrera de compresión el aire que ha entrado al cilindro durante la carrera de admisión previa, ha sido confinado a un pequeño volumen llamado cámara de combustión y sometido a una fuerte compresión y está muy caliente. Si en ese momento se inyecta al interior del cilindro la cantidad adecuada de combustible Diesel pulverizado, este se inflamará y producirá el debido incremento de presión que actúa sobre el pistón para producir la carrera de fuerza del motor. El mecanismo que se ocupa de dosificar, pulverizar e introducir al cilindro en el instante y por el tiempo adecuados el combustible al cilindro se llama sistema de inyección.
El proceso de inyectar combustible en el
motor Diesel puede resumirse en pocas palabras como se ha hecho, y aparentemente parece ser simple, pero en realidad está rodeado de un gran número de particularidades que hacen de él, una de las mayores conquistas tecnológicas realizadas por el hombre en la mecánica de precisión del siglo XX. Baste decir que este sistema tiene que poder inyectar con gran exactitud y a grandes presiones (entre 120 y 400 kg/cm²), volúmenes de líquido que pueden ser comparables con el de la cabeza de un alfiler, con un comienzo y tiempo de duración muy exactos, a frecuencias que pueden llegar a mas de 2000 ciclos por segundo, y por un período de millones de ciclos sin fallo. Súmele a eso que la inyección se produce en una cámara donde hay combustión simultánea a la inyección, en un ambiente caliente y agresivo y me dirá si no es un verdadero milagro tecnológico haberlo conseguido y perfeccionado.
Para preparar el terreno y que usted pueda conocer las particularidades básicas relacionadas que hacen complejo el funcionamiento del sistema de inyección, hagamos un análisis de los
factores involucrados en el proceso.

Mecanismo de avance

El combustible que entra al cilindro lo hace de forma líquida, para que este combustible se inflame luego que se pone en contacto con el aire caliente capaz de inflamarlo, tiene que calentarse, evaporarse y mezclarse con el aire para que se produzca el encendido. Este proceso aunque breve, toma cierto tiempo, por lo que el comienzo de la inyección debe hacerse un determinado tiempo antes de que el pistón haya alcanzado el punto muerto superior, a fin de que el combustible se evapore, mezcle e inflame antes de que el pistón llegue al punto adecuado después del punto muerto superior, y aproveche al máximo el incremento de presión producto de la combustión para producir trabajo útil.
Como este tiempo de preparación de la mezcla dentro del cilindro, antes de producirse la inflamación es un tiempo fijo (en realidad cambia, pero muy poco) mientras el motor puede girar a velocidades notablemente diferentes entre ralentí y la velocidad máxima, el instante del comienzo de la inyección con respecto a la posición del pistón, debe ser diferente para cada régimen de velocidad y así poder lograr que en todo el rango de trabajo del motor, las presiones máximas del ciclo se produzcan en el instante adecuado a la posición del pistón una vez comenzada la inflamación.
Este tiempo de anticipación al punto muerto superior en que se comienza la inyección se mide en grados de ángulo de giro del cigüeñal y se conoce cono ángulo de avance a la inyección. En un motor Diesel rápido puede estar para altas velocidades en el orden de los 30 a 40 grados.

Nuestro sistema de inyección debe cumplir una primera condición:

Condición 1:
El sistema debe regular el comienzo de la inyección de acuerdo a la velocidad de rotación del motor.

Pulverizado de combustible

Para que el proceso de evaporación, mezclado e inflamación del combustible sea lo mas eficiente, estable y corto posible, este debe ser inyectado en la cámara de combustión como uno o mas aerosoles con partículas sumamente finas, a alta velocidad y bien dirigidas para que lleguen a todas partes de la cámara de combustión, con independencia de la velocidad de giro del motor. De esta forma se produce un mejor mezclado y un contacto íntimo con todo el aire caliente para aprovechar su calor en la evaporación y preparación de la mezcla del aire y el combustible tanto antes del comienzo de la inflamación, como después, durante el proceso de quemado en todo el rango de trabajo.
El comienzo y fin de la inyección (formación del aerosol) deben ser abruptos, veamos:

  • Las primeras gotas que salen del aerosol ya deben estar sumamente pulverizadas. Si esta condición no se cumple, y se producen al inicio, gotas grandes de combustible, estas demoran en evaporarse, y como el combustible se inyecta de manera continua, cuando se produzca el encendido se habrá acumulado mucho combustibles dentro del cilindro lo que produce una inflamación masiva de excesivo combustible con el consecuente incremento violento de la presión. Este incremento violento de la presión además de afectar las piezas del mecanismo pistón-biela-manivela reduce notablemente la eficiencia del motor.

  • Si el sistema de inyección interrumpe el aerosol de manera gradual, las últimas gotas producidas se han atomizado a baja presión y ya no son pequeñas, el proceso de evaporación se hace lento y el quemado de este combustible puede realizarse muy tarde en la carrera de fuerza e incluso no quemarse del todo con la consecuente pérdida de potencia y rendimiento del motor.

Dosificación de combustible

Los motores Diesel al igual que cualquier otro motor funcionan en el automóvil en un rango amplio de entrega de potencia y velocidad de rotación, esta potencia se obtiene a expensas del combustible por lo que a mas potencia mas combustible. Esta potencia entregada por el motor se hace a voluntad del conductor oprimiendo mas o menos el pedal de acelerador de acuerdo a la necesidad del camino.
En el motor Diesel convencional, el conducto de entrada de aire al motor es siempre el mismo, sin nada que interfiera el libre paso del aire a no ser las propias pérdidas por rozamiento del conducto, de esta manera el cilindro del motor se llena siempre completamente de aire por lo que la entrega de potencia dependerá solo de la cantidad de combustible que se inyecte.
Durante el funcionamiento a las revoluciones de ralentí, solo hay que producir potencia para vencer las pérdidas internas del motor y las de los agregados acoplados (ventilador, generador etc.) durante este estado de trabajo la cantidad de combustible que se inyecta es un volumen muy pequeño, mientras que durante el trabajo a potencia máxima el volumen inyectado es muchas veces superior.

De esta necesidad surge la tercera condición a cumplir:

Condición 3: El sistema debe permitir cambiar continua y gradualmente la cantidad de combustible que se inyecta al cilindro.

CARACTERISTICAS DE LA INYECCION

El proceso de la inyección del volumen de combustible al cilindro comienza como ya hemos visto, algunos grados antes del punto muerto superior, como este proceso dura determinado tiempo y el cigüeñal está en constante giro, terminará algunos grados pasado el punto muerto superior y antes de acercarse al punto muerto inferior. La dinámica del mecanismo biela-cigüeñal determina la forma en que debe crecer la presión dentro del cilindro para que el trabajo del motor tenga la máxima eficiencia, al mismo tiempo que las piezas no estén sometidas a cargas excesivas.
Para adaptarse a los requerimientos óptimos del mecanismo biela-cigüeñal, la cantidad de combustible inyectado por unidad de tiempo durante el proceso de inyección debe cumplir ciertos requisitos. El comportamiento de la entrega de combustible al cilindro por unidad de tiempo se le llama característica de inyección.

En el gráfico de la derecha muestra la forma teórica óptima en que debe producirse la inyección.
El eje vertical representa el volumen de combustible inyectado y el eje horizontal el ángulo de giro del cigüeñal.
Pueden diferenciarse claramente dos zonas, nombradas como 1 y 2.
En la zona 1comienza abruptamente la inyección de una pequeña cantidad de combustible por unidad de tiempo durante un breve lapso de giro del cigüeñal. Este combustible en pequeña cantidad se inyecta durante el tiempo de demora de la inflamación a fin de preparar e iniciar el encendido sin que se acumulen grandes cantidades de combustible dentro del cilindro, luego, cuando ya se ha producido la inflamación, y dentro de la cámara de combustión hay alta temperatura y gases incandescentes que aceleran en mucho la velocidad de evaporación-inflamación del combustible, se aumenta al ritmo adecuado para su combustión gradual en la carrera de fuerza (zona 2). Finalmente y en el instante apropiado se interrumpe drásticamente la inyección.
En los motores reales esta condición teórica no se alcanza, paro los fabricantes de motores tratan de hacer sus sistemas que cumplan lo mejor posible esta condición:

Condición 4: El ritmo de inyección de combustible al cilindro debe corresponder a cierto patrón óptimo.

Velocidad máxima

En el motor de gasolina existe un estrechamiento del conducto de admisión, este estrechamiento supone unas elevadas pérdidas por rozamiento durante el llenado del cilindro, por esta condición la velocidad final de giro del motor se auto limita, ya que a medida que crece la velocidad de giro, crece también la velocidad de entrada del aire y por consiguiente las pérdidas por rozamiento. Finalmente y a altas velocidades de giro, la cantidad de aire que entra el cilindro es muy pobre y la potencia que se obtiene solo alcanza para vencer las pérdidas mecánicas del propio motor. El motor no puede acelerar mas.
En el motor Diesel, el conducto de admisión se construye para que sus pérdidas por rozamiento sean lo menor posible y así lograr siempre un llenado máximo del cilindro, de esta forma la velocidad máxima de giro del motor no se auto limita como en el caso del motor de gasolina.
Como la velocidad de giro del motor Diesel no puede crecer indefinidamente debido a que dentro del motor se producen fuerzas crecientes con la velocidad, que ponen en peligro la integridad del motor, resulta imprescindible limitar la máxima velocidad de giro a un valor seguro. Esta regulación de la velocidad se consigue cortando la entrega de combustible.

Condición 5: El sistema de inyección debe regular la velocidad de giro máxima del motor.

Velocidad mínima

A menos que se desee lo contrario, cuando se suelta el acelerador de un motor Diesel este debe mantenerse funcionando a baja velocidad constante de rotación (ralentí). Como la carga del motor a la velocidad de ralentí puede variar considerablemente en diferentes momentos de uso, por ejemplo; puede que esté o no esté accionando un compresor de aire acondicionado, o de refrigeración, o de los frenos de vehículo, o un sistema de accionamiento hidráulico etc. no basta con establecer una cantidad fija de combustible inyectado para que se mantenga girando a velocidad estable en ralentí. Si se hiciera así el motor se aceleraría cuando baja la carga o se detendría cuando sube, por esta razón el sistema debe cumplir otra condición:

Condición 6: El sistema debe mantener fija la velocidad de rotación en ralentí con independencia de la carga del motor.

Esquema de la inyeccion

Durante el desarrollo del motor Diesel, los fabricantes han elaborado diferentes sistemas mecánicos que cumplen con los requisitos de trabajo descritos anteriormente, uno de los mas utilizados y del que nos ocuparemos aquí es el sistema Bosch.

En la figura de abajo se representa de manera esquemática un sistema Bosh de inyección.
En él, una bomba capaz de dosificar y elevar la presión a los valores necesarios para la inyección y en el momento preciso del combustible, gira arrastrada por el motor a través de un acoplamiento, esta bomba es la bomba de inyección. Unos conductos de alta presión llevan el combustible hasta los inyectores, que son los encargados de producir el aerosol dentro del cilindro.
Una pequeña bomba adosada a la bomba de inyección y accionada por esta, trasiega el combustible desde el depósito y la alimenta haciéndolo pasar por un juego de filtros. La capacidad de bombeo de esta bomba de trasiego es muy superior a las necesidades del motor, lo que sirve para incluir un regulador de presión que adecua y estabiliza la presión de alimentación a la bomba de inyección, desviando por el retorno el combustible en exceso. Este combustible en exceso sirve además para refrigerar la bomba de inyección.
Un mecanismo especial encargado de regular el avance a la inyección se interpone entre el acoplamiento al motor y la bomba de inyección. Al final de la bomba y acoplado a ella, se encuentra el regulador de velocidad, este regulador incluye una palanca de accionamiento que se acopla al mecanismo del pedal del acelerador, desde donde el conductor puede aumentar y disminuir la potencia o velocidad de giro del motor.
Cada uno de los elementos integrantes del sistema se ha tratado aparte para no hacer muy extensa esta página. Apriete sobre alguno de los componentes para obtener detalles de cada uno.

COMPONENTES DEL SISTEMA DIESEL

El sistema de inyección Diesel básico lo conforman los siguientes elementos:

TANQUE DE COMBUSTIBLE

El tanque de combustible está sujeto al larguero del bastidor con soportes y se elabora en lámina de acero y aluminio de color negro, su función es almacenar el combustible.

SISTEMA DE COMBUSTIBLE DIESEL

La función es rociar con combustible limpio las cámaras de combustión, con la cantidad y atomización correcta en el momento dado según el diseño.

BOMBA ELEVADORA DE COMBUSTIBLE

Se conoce como bomba elevadora o de alimentación y envía el combustible desde el tanque hasta la bomba de inyección,

FILTROS

El filtrado del combustible es indispensable, se hace para obtener un combustible limpio, libre de cuerpos extraños o de agua y para proteger los elementos del sistema.

BOMBAS DE INYECCIÓN DIESEL

Las bombas de inyección son utilizadas para suministrar un caudal suficiente de combustible que va al inyector y tienen como característica fundamental de diseño que deben ser robustas para soportar la presión del sistema de inyección.

REGULADORES O GOBERNADORES

El regulador o gobernador sirve para mantener automáticamente la velocidad de giro del motor Diesel de manera independiente del esfuerzo desarrollado por el motor con carga o en vacío (ralentí).

LOS INYECTORES

El inyector es la parte terminal del sistema de inyección de un motor Diesel, son denominados también toberas y están constituidos por un racor dotado de un conducto muy delgado en el centro el cual recibe el combustible a presión a través de un tubo proveniente de la bomba de inyección, lo pulveriza y homogeniza en el conducto de aspiración y lo envía a la cámara de combustión o en algunos motores Diesel a una antecámara para producir la combustión.

Un inyector funciona con el combustible a presión dentro de ellos o por impulsión del combustible mecánica desde el árbol de levas del motor.

Los inyectores CAV y Bosch funcionan mediante presión mientras que los inyectores unitarios y PT son de accionamiento mecánico.

El inyector es montado en la culata de cilindros por medio de una brida la cual es fijada con dos tornillos en sus agujeros; otros inyectores se instalan roscados en la culata. El extremo inferior o tobera del inyector sobresale en la cámara de combustión y en el momento preciso inyecta combustible atomizado en ella. El inyector funciona 150 veces por minuto aproximadamente en marcha mínima (ralentí) y puede trbajar hasta 1500 veces por minuto a velocidad máxima.

Las partesfundamentales que componen el inyector son:

Portatobera

Tobera.

Tuerca de tobera.

Tuerca de tapa.

Vástago.

conexión para retorno.

Resorte.

Tuerca de ajuste del resorte.

Entrada de combustible



CÁMARAS DE COMBUSTIÓN
La cámara de combustión es el lugar en el que se desarrolla la combustión y donde se aprovecha la energía química y térmica del combustible para producir el movimiento.

BOMBA ELEVADORA DE COMBUSTIBLE

Se conoce como bomba elevadora, de alimentación, de suministro, o de transferencia y su función es la de transferir el combustible a través de los filtros hasta llegar a la bomba de inyección. Los tipos de bombas de elevación son:

Filtrado en los motores Diesel

Un motor diesel utiliza un combustible el cual debe estar limpio para el buen funcionamiento del motor, esto implica la importancia que tiene el filtro de combustible. Este filtro debe de tener la capacidad para retener las partículas más pequeñas como polvo, tierra, aserrín, hojas, etc. El tamaño y tipo de filtro varía según la aplicación y servicio del motor. la eficiencia del filtro va en relación con el tamaño de sus aberturas y con la cantidad de partículas que retiene.

El filtrado se hace para obtener un combustible limpio, libre de cuerpos extraños o de agua y para proteger los elementos del sistema. En los inyectores se utilizan filtros de borde los cuales tienen discos laminados de aleación que soportan altas presiones.
Además se debe tener en cuenta que al pasar impurezas dentro del motor se produce desgaste rápido de los anillos del pistón, camisas, pistones, mecanismos de válvulas, inyectores, etc.


Instalación de los filtros
Los filtros que se instalan antes de la bomba elevadora se llaman filtros primarios y los instalados luego de ella filtros secundarios; estos pueden ser de succión o de presión.

El buen estado de los sellos de los filtros en el lado de succión de la bomba elevadora evita la entrada de aire al sistema; si hay un sellado deficiente en los filtros de presión existirán fugas de combustible.

Un filtro sedimentador primario está diseñado para eliminar el agua y las partículas de sólidos en el combustible. Consta de tres partes: la cabeza del filtro, el elemento del sedimentado y una cámara o vaso transparente para los sedimentos.

El filtro aglomerado está diseñado para obtener un combustible mas fino y libre de componentes perjudiciales para el sistema.

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