UNIDAD IINTRODUCCION A LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

UNIDAD # I: EMBRAGUES DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES pag.93

CLASIFICACION Y FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA.

MOTOR: Es un conjunto de piezas móviles y fijas que trabajan sincronizadamente transformando la energía química del combustible en energía calorífica y luego en fuerza mecánica útil.

CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

1. Según su destino: Básicos y auxiliares.2. Por el ciclo termodinámico: Ciclo Diesel y ciclo Otto (Gasolina).3. Según el N0 de Cilindros: De 1, 2, 4, 3, 6, 8, etc.4. Por el ciclo de trabajo: De 2 tiempos y de 4 tiempos.5. Según la posición de los cilindros: En línea, en V, opuestos, radiales, bóxer, etc.6. Por el tipo de enfriamiento: Enfriados por aire y por agua.7. Según la de formación de la mezcla: Formación externa de la mezcla: Ej. Motores de

gasolina (Carburador, Fuel inyección), formación interna de la mezcla: Ej. Motores Diesel.

8. Según el tipo de Combustible: Combustible líquido, Ej. Gasolina, Diesel, Biodiesel Combustible gaseoso, Ej. Gas comprimido, gas licuado, gas natural.

9. Por la inflamación de la mezcla carburante: Por compresión y por chispa.10. Según el modo de transformar la energía calorífica en mecánica: De combustión

interna y externa. 11. Por el numero de válvulas: Sencillo y multiválvulas. 12. Según la posición del árbol de levas: OHV y OHC. 13. Por el método de aspiración: Atmosférica y forzada.

FUNCION DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNALa función del motor de combustión interna es transformar la energía calorífica producida por la combustión del combustible en energía mecánica de movimiento del cigüeñal.

CONCEPTOS BASICOS SOBRE LOS MECANISMOS Y SISTEMAS DEL MOTOR.

PMS: Distancia máxima entre el pistón y el eje del cigüeñalPMI: Distancia mínima entre el pistón y el eje del cigüeñal

CARRERA DEL PISTON (S): Distancia que recorre el pistón durante su movimiento entre el PMS y PMI. Cada carrera del pistón corresponde a media vuelta del cigüeñal o sea 1800

de giro del mismo.

VOLUMEN DE LA CAMARA DE COMPRESION (Vc): Es la distancia que existe entre el pistón y la pared del cilindro cuando éste se encuentra en el PMS.

Vc= Vh/( – 1) [cm3, Lts.]

CILINDRADA DEL CILINDRO (Vh): Es el volumen desplazado por el pistón al desplazarse del PMS al PMI.

Vh= d2/4 * S [cm3, Lts] Donde: d2/4 = Área del cilindro [cm2]S = Carrera del pistón [cm]d = Diámetro del cilindro [cm]

CILINDRADA DEL MOTOR (VH)La cilindrada es el espacio comprendido en el cilindro entre el PMS y el PMI. Osea el espacio que recorre al trasladarse de un punto muerto a otro y se calcula como el volumen de un cilindro.

VH = Vh * i ( cm3, Lts)

VH = d2/4 * S * i [cm3, Lts]

VOLUMEN TOTAL (VT): Es la suma del volumen de la cámara de compresión y la cilindrada.

VT = Vh + Vc ( cm3, Lts)RELACION DE COMPRESSION (): Es la relación entre el volumen total del cilindro y el volumen de la cámara de combustión.

ε = VT/VC = (Vh + Vc)/Vc

: Es un número abstracto, que indica cuantas veces el volumen total del cilindro es mayor que el volumen de la cámara de compresión.

CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR: Es el conjunto de procesos (Admisión, Compresión, Expansión y Escape) sucesivos que se repiten cíclicamente en cada cilindro y que determinan el funcionamiento del motor.

TIEMPO: Es la parte del ciclo de trabajo que sucede durante el recorrido del pistón de un punto muerto a otro.

MOTORES DE CUATRO TIEMPOS: Son aquellos que completan su ciclo de trabajo en cuatro carreras del pistón, dos ascendentes y dos descendentes cada una de ellas, describe un desplazamiento de media vuelta del cigüeñal. Por tanto para que en estos motores se complete el ciclo de trabajo; se requieren dos vueltas del cigüeñal.

CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS DE GASOLINA

TIEMPO DE ADMISION: Este proceso se realiza durante el movimiento del pistón desde el PMS hasta el PMI. Cuando la “Válvula de Admisión” está abierta, este movimiento provoca en el cilindro una depresión y bajo la acción de la diferencia de presiones la mezcla aire – combustible entra en el cilindro.

PARAMETROS GASOLINAPRESION [MPa] 0.08 – 0.09TEMPERATURA [0C] 30 - 50

TIEMPO DE COMPRESION: En este proceso ambas válvulas están cerradas y el cigüeñal hace medio giro de vueltas más. El pistón hace su carrera del PMI al PMS comprimiendo la

mezcla.

PARAMETROS GASOLINAPRESION [Mpa] 0.7 – 1.2TEMPERATURA [0C] 350 - 450

TIEMPO DE EXPANSION: El pistón hace su recorrido del PMS al PMI, en este momento se desprende mucho calor producto de la combustión de la mezcla y los gases producen en el fondo del pistón un movimiento de vaivén con ayuda de la biela y se crea el movimiento giratorio del cigüeñal. Es en este proceso donde se realiza el trabajo útil del motor.

PARAMETROS GASOLINAPRESION [Mpa] 4-6TEMPERATURA [0C] 2300-2700

TIEMPO DE ESCAPE: Este proceso tiene lugar, cuando el pistón hace su carrera del PMI hasta el PMS, estando la válvula de escape abierta y expulsa del cilindro los gases de escape.

NOTA: Cuando el pistón está a punto de llegar al PMI (final de la expansión) se abre la válvula de escape y los gases de escape que tienen una presión excesiva, comienzan a salir del cilindro a la atmósfera a través del tubo de escape.

PARAMETROS GASOLINAPRESION [Mpa] 0.2TEMPERATURA [0C] 500 – 600

CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS DE DIESEL.A diferencia del Motor de Carburador, en el cilindro del motor Diesel el aire y el combustible entran por separado. Primeramente el cilindro del Motor Diesel se llena de aire. Luego el aire se somete a la compresión por cuyo efecto su temperatura y presión se elevan sensiblemente. Al final del tiempo de compresión en el cilindro se inyecta el combustible líquido atomizado que se inflama espontáneamente al entrar en contacto con el aire caliente.

El ciclo de trabajo de un motor Diesel de cuatro tiempos sin compresor transcurre del siguiente modo:

TIEMPO DE ADMISION:El pistón se traslada del PMS al PMI, la válvula de Admisión está abierta y en el cilindro entra el aire.PARAMETROS DIESELPRESION [MPa] 0.08 – 0.095TEMPERATURA [0C] 30 - 50

TIEMPO DE COMPRESION:Las dos válvulas están cerradas. El pistón se desplaza del PMI al PMS y comprime el aire. Debido a un alto grado de compresión (del orden de 5 a 20) la presión y la temperatura del aire suben fuertemente al final del tiempo de compresión. La temperatura del aire comprimido llega a ser superior que la temperatura de inflamación del combustible.Al final del tiempo de compresión (cuando el pistón se encuentra en la posición próxima al PMS) en el cilindro, a través del inyector, se inyecta un combustible líquido atomizado.

El combustible suministrado al cilindro se mezcla con el aire calentado y los gases residuales, formando la mezcla de Trabajo que se inflama. Una parte del combustible se quema rápidamente al quedar el volumen constante.

PARAMETROS DIESELPRESION [Mpa] 4TEMPERATURA [0C] 600 - 700

TIEMPO DE EXPANSION:Ambas válvulas están cerradas. El pistón se desplaza del PMS al PMI. Al principio del movimiento del pistón se quema la demás parte del combustible, por eso en el cilindro durante un corto rato se mantiene una presión casi constante. Luego, al continuar el pistón su movimiento al PMI, la presión de los gases en el cilindro se reduce debido al aumento del volumen.

PARAMETROS DIESELPRESION [Mpa] 6-8TEMPERATURA [0C] 2000-2500

TIEMPO DE ESCAPELa válvula de escape se abre. El pistón se traslada del PMI al PMS y a través de la válvula de Escape abierta expulsa los gases de escape a la atmósfera.

PARAMETROS DIESELPRESION [Mpa] 0.1TEMPERATURA [0C] 500 – 600

Nota: En los motores de ambos tipos (Diesel y Gasolina) durante el ciclo de trabajo, el pistón se traslada bajo la presión de los gases sólo en el tiempo de Expansión y mediante la biela se produce el movimiento giratorio el cigüeñal. Al efectuarse los demás tiempos (preparatorios), o sea, el escape, la admisión y la compresión, el movimiento del pistón se realiza a cuenta de la “Energía Mecánica Acumulada” por la volante en el transcurso del tiempo de expansión.

CICLO DE TRABAJO DE LOS MOTORES DE DOS TIEMPOS.Los motores de dos tiempos pueden ser de Diesel o de Gasolina. Lo común para todos los tipos de motores de dos tiempos es el uso de la corriente de la mezcla fresca o del aire para expulsar los gases de combustión del cilindro, o sea, el así llamado barrido que se lleva a cabo por diferentes procedimientos.

MOTORES DE DOS TIEMPOS:Son aquellos motores cuyo ciclo de trabajo se efectúa cada dos carreras del pistón, una ascendente y otra descendente, cada una de ellas describe un desplazamiento de media vuelta del cigüeñal. Por lo tanto, para que en estos motores se complete su ciclo de trabajo, se requiere una vuelta del cigüeñal.

Funcionamiento:Durante el funcionamiento de estos motores, ocurren sucesivamente los siguientes tiempos:

Primer tiempo:El pistón sube y en su recorrido cierra las lumbreras de escape y de admisión al cilindro.

La mezcla que ha entrado a la cámara del cilindro se comprime, al mismo tiempo se abre la lumbrera de admisión del carter, entrando la mezcla fresca.

Segundo tiempo:Al estar comprimida la mezcla, la bujía hace saltar la chispa produciéndose la combustión, que obliga al pistón a bajar y en su recorrido abre la lumbrera del escape, para que salgan los gases quemados. Al mismo tiempo, el pistón, destapa la lumbrera de barrido, la cual alimenta la mezcla fresca del carter a la parte superior del pistón y de aquí en adelante el ciclo se repite.

CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR DE CARBURADOR DE DOS TIEMPOS (CON BARRIDO DEL CARTER).En los motores de este tipo la pared del cilindro lleva prácticamente 3 lumbreras: admisión, barrido y escape. El carter (caja del cigüeñal) del motor está aislado de la atmósfera. La lumbrera de admisión va unida al carburador. La lumbrera de barrido se comunica a través de un canal con el carter del motor.

El ciclo de trabajo en el motor se desarrolla del modo siguiente:

El pistón sube del PMI al PMS cerrando al principio de la carrera la lumbrera de barrido y luego la lumbrera de escape. Entonces en el cilindro comienza la compresión de la mezcla carburante antes suministrada. En este lapso en la caja del cigüeñal se crea una depresión. Tan pronto como el borde de la parte guía (falda) del pistón abre la lumbrera de admisión, a través de ella se aspira al carter la mezcla carburante procedente del carburador.

Cuando el pistón se encuentra en la posición próxima al PMS, la mezcla de trabajo comprimida se inflama por la chispa eléctrica del chispero. Al quemarse la mezcla la presión de los gases (productos de la combustión) crece bruscamente. Bajo la presión de los gases el pistón baja al PMI. En el cilindro ocurre la expansión de los gases. Tan pronto como el pistón, al desplazarse hacia abajo, cierre la lumbrera de admisión, en el carter comenzará la compresión de la mezcla antes suministrada.

Al final de su carrera el pistón abre la lumbrera de escape y luego también la lumbrera de barrido.A través de la lumbrera de escape abierta, los gases de escape salen con gran velocidad a la atmósfera. La presión en el cilindro baja rápidamente.

Para el instante en que se abre la lumbrera de barrido la presión de la mezcla carburante comprimida en la caja del cigüeñal será más alta que la de los gases quemados en el cilindro. Por eso la mezcla carburante de la caja del cigüeñal entra por el canal en el cilindro y, llenándolo, expulsa los restos de gases de escape hacia fuera a través de la lumbrera de escape.

CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR DIESEL DE DOS TIEMPOS.

El ciclo es análogo al del motor de carburador de dos tiempos y se diferencia en que en el motor Diesel, al cilindro no llega la mezcla carburante, sino que el aire.

Para asegurar una buena purga y llenado del cilindro la mayoría de los motores modernos Diesel de altas revoluciones llevan instaladas “bombas de Barrido Especiales” (sobre

alimentadores).Cuando el pistón se encuentra cerca del PMI, los orificios de barrido (lumbreras) se abren y a través de ellos el aire proveniente de la cámara de aire que circunda al cilindro llega bajo la presión de 1.5 Kgf/cm2 a este último. El aire se suministra a la cámara por el sobre alimentador. A este lapso de tiempo está abierta la válvula de escape, y del aire, expulsando del cilindro los gases quemados, llena éste último. El barrido continúa hasta que el pistón, trasladándose hacia el PMS, cierre los orificios de barrido.Luego se cierra la válvula de escape y el pistón comprime al aire.

Cuando el pistón se halla junto al PMS, en el cilindro se inyecta a través del inyector el combustible atomizado; que se inflama al ponerse en contacto con el aire comprimido. Una parte del combustible se quema rápidamente al quedar constante el volumen. La parte restante del combustible se quema al comenzar el pistón su movimiento del PMS al PMI, por eso en el cilindro durante un pequeño lapso de tiempo se mantiene una presión casi constante. Luego, al desplazarse el pistón hacia el PMI, la presión desciende y sucede la expansión posterior de los gases.

Al final del recorrido del pistón hacia el PMI, se abre la válvula de escape y comienza la salida de los gases de escape.

Para el instante en que el pistón abra los orificios de barrido, una parte de los gases de combustible ya ha salido fuera, la presión en el cilindro baja y comienza el barrido del cilindro por el aire. La purga del cilindro continúa también durante la subida del pistón.Posteriormente todos los procesos se repiten en la misma sucesión.

En los motores de dos tiempos los esquemas de barrido se subdividen en: barrido de contorno y unidireccionales.

En los esquemas de contorno el flujo de la mezcla carburante o de aire se mueve por el contorno del cilindro. Estos esquemas pueden ser: transversal o de bucle.

El mando de los órganos de distribución del Barrido y del Escape está vinculado con el movimiento del pistón.

En los esquemas unidireccionales la mezcla carburante, o el aire, se mueve en paralelo al eje del cilindro sin cambiar su dirección. El barrido unidireccional asegura una purga mejor del cilindro que el de contorno.

ORDEN DE ENCENDIDOEs el orden en que ocurre el proceso de expansión de los gases en cada cilindro del motor, sirve para reducir las cargas dinámicas y también para equilibrar el cigüeñal y las partes móviles del motor. El orden de encendido varia para cada motor y viene especificado en la placa de datos del mismo

Ejemplos de orden de encendido de algunos motores:

1. Motor en línea, de cuatro cilindros y de cuatro tiempos: 1-3-4-21-2-4-3

2. Motor en línea, de seis cilindros de cuatro tiempos: 1-5-3-6-2-41-2-4-6-5-31-4-2-6-3-51-4-5-6-3-2

3. Motor en línea, ocho cilindros de cuatro tiempos: 1-6-2-5-8-3-7-41-3-6-8-4-2-7-51-4-7-3-8-5-2-61-3-2-5-8-6-7-4

4. Motor en “V”, de cuatro cilindros y cuatro tiempos. 1-2-4-31-3-4-2

5. Motor en “V”, de seis cilindros y cuatro tiempos: 1-4-2-5-3-6

6. Motor en “V”, de ocho cilindros y cuatro tiempos: 1-6-3-5-4-7-2-81-5-4-8-6-3-7-21-8-3-6-4-5-2-7

7. Motor de pistones opuestos, de cuatro cilindros y cuatro tiempos: 1-4-3-2

8. Motor en estrella, de cinco cilindros y cuatro tiempos: 1-3-5-2-4

9. Motor en estrella, de siete cilindros y cuatro tiempos: 1-3-5-7-2-4-6

TABLAMOTOR DE 4 CILINDROS, 4 TIEMPOS

ORDEN DE ENCENDIDO: 1-3-4-2

½ giro del cigüeñal

Ángulo de vuelta del cigüeñal

Tiempo en los cilindros1 2 3 4

I 0 – 1800 Explosión Escape Compresión AdmisiónII 1800 – 3600 Escape Admisión Explosión CompresiónIII 3600 – 5400 Admisión Compresión Escape ExplosiónIV 5400 – 7200 Compres. Explosión Admisión Escape

En los motores poli cilíndricos los tiempos de trabajo los tiempos de trabajo se suceden unos a otros con intervalos pequeños ya que se distribuyen estos tiempos o “encendidos” de los distintos cilindros uniformemente a lo largo de las dos revoluciones (7200) del cigüeñal de un ciclo de trabajo.

De acuerdo con esto la distancia entre encendidos de un Motor de “dos cilindros” será 3600, en un Motor de “cuatro cilindros será 1800, en un Motor de “seis cilindros” será 1200, en un Motor de “ocho cilindros” será de 900, etc. Esto significa que entre más cilindros tenga el motor, la distancia y el tiempo de encendido serán menores.

COMPARACION DE LOS MOTORES DE 2T Vs 4T Motor de 2T Motor de 4TConstrucción simple y liviano. Construcción complicadaNo usa válvulas. Mayor peso.Encendido cada vuelta. Mayor eficiencia.Mayor potencia (60-75%). Menor consumo de combustible.Menor eficiencia. No usa mezcla combustible-aceite.Ciclo una vuelta. Ciclo dos vueltas.

Funcionamiento más uniforme. Funcionamiento menos uniforme.Volante más ligera. Volante más pesada.Mayor consumo de combustible. Usa válvulas.

COMPARACION ENTRE MOTORES DIESEL Y GASOLINA

VENTAJAS DEL MOTOR DIESEL

Mayor economía de combustible.Mayor relación de compresión.El Diesel es más barato.El Diesel es menos peligroso en cuanto a incendios.El Diesel produce un mayor rendimiento térmico (38% Diesel y 30% en gasolina).Trabajo útil 32% Diesel (24% Gasolina).Menor temperatura de los gases de escape 500 – 6000C (700 – 10000C).Genera menos gases contaminantes.Menores pérdidas por gases de escape (29%) y 36% (gasolina).

DESVENTAJAS DEL MOTOR DIESELLos motores Diesel son más grandes por diseño.Mezcla aire-combustible no es uniforme.Menor numero de revoluciones.Menor potencia por cilindrada.Mayores pérdidas por rozamiento.Mayores pérdidas por enfriamiento.Mayores vibraciones.Mayor ruido.El arranque del motor Diesel es más complicado (porque el encendido es espontáneo).Mantenimiento más costoso.

UNIDAD IIMECANISMO DE DISTRIBICION DE LOS GASES DEL MOTOR DE COMBUSTION

INTERNA

FUNCIONEl proceso de intercambio de gases en los motores de cuatro tiempos se asegura por el funcionamiento del conjunto de las válvulas de admisión y de escape, sus mecanismos de mando y el árbol de levas el cual es accionado por un mecanismo de transmisión accionado por el piñón motriz del cigüeñal.

En los motores actuales se utilizan exclusivamente mecanismos de válvulas, pues éstas aseguran un proceso de intercambio de gases lo suficientemente perfecto a elevadas velocidades y con alta precisión de sobrealimentación.

En los motores de carburador se usan principalmente mecanismos de distribución de los gases con disposición superior de las válvulas. En los motores Diesel se utilizan mecanismos de distribución de los gases con válvulas en la cabeza del cilindro.

CONCEPTOS TEORICOS SOBRE LA DISTRIBUCION DE GASES.

RECARGA:El período durante el cual la presión en los conductos de la admisión es mayor que la presión dentro del cilindro durante el tiempo de compresión se llama “Recarga”. En este momento ingresa una cantidad auxiliar de combustible al cilindro. La recarga prolonga el tiempo de admisión y aumenta la cantidad de combustible que ingresa al cilindro.

En todos los motores hay un período en que válvula de Admisión y la de Escape están abiertas al mismo tiempo. A este período de tiempo se le llama “traslape de valvulas” y es en este momento en que ocurre el proceso de intercambio de gases. Durante el traslape de válvulas las pérdidas de la carga que se va con los gases de combustión son insignificantes, puesto que el intervalo de tiempo de traslape de válvulas no es grande y las secciones de paso son pequeñas.

El ajuste correcto de las fases de distribución de los gases del motor se logra durante el montaje del mismo haciendo coincidir las marcas especiales hechas en los piñones del árbol de levas y del cigüeñal.

LIMPIEZA DE LOS CILINDROS (γ1), (cuatro tiempos).Es la relación entre la cantidad de Kmol de gases residuales (M r) y la cantidad de Kmol de carga fresca que ingresa al cilindro en el proceso de Admisión (M1).

γ 1= Mr/M1

Donde: γ1= Coeficiente de gases residualesMr= Cantidad de gases residualesM1 = Cantidad de cargas fresca

Si suponemos que el proceso de Escape termina en el MPS; entonces, la cantidad de Kmol de gases residuales se calcula por:

Mr = Pr * Vc/8314 * Tr

Donde: Mr = Cantidad de gases residuales [Kmol]Pr = Presión de gases residuales [Mpa]Tr = Temperatura en los gases residuales [0K]

El coeficiente de gases residuales (γ1) caracteriza qué cantidad de gases residuales participa en el ciclo de trabajo siguiente, sobre este coeficiente influyen: La resistencia en los conductos de escape, la resistencia en la válvula de escape. (Si esta resistencia aumenta, aumenta la presión de los gases residuales) y la cantidad de Kmol de gases residuales en el cilindro.

Con el objetivo de disminuir la cantidad de gases residuales en el cilindro se crearon los “Angulos de Adelanto y atraso en la aperura y cierre de la válvula de admisión y de escape”.

COEFICIENTE DE LLENADO DE LOS CILINDROS (ηv) (4 TIEMPOS).Este coeficiente representa la relación entre la cantidad de carga fresca que ingresa al cilindro en el período de Admisión y la cantidad de carga fresca que teóricamente podría llenar el volumen de trabajo del cilindro.

ηs = M1/Mr

Donde: ηs = Coeficiente de llenado de los cilindrosM1= Cantidad de carga frescaMr= Cantidad teórica que llenaría el volumen de trabajo

En los Motores de dos tiempos durante el Barrido se pierde cierta cantidad de Carga fresca a través del sistema de Escape; esto se calcula por el coeficiente B.

ηB = φB = Mk/M1

Donde: φB = Coeficiente de Barrido de motores de 2TMk= Cantidad de carga fresca suministrada

LIMPIEZA EN LOS CILINDROS (Motores de dos tiempos).En los motores de dos tiempos la calidad de limpieza en los cilindros se evalúa por el “coeficiente o rendimiento de Barrido” (ηs)

ηs = M1/(M1+ Mr) = 1/(1 + γr)

Donde: ηs = Coeficiente de Barridoγr = Coeficiente de gases residualesM1= Cantidad de carga frescaMr = Cantidad de gases residuales

COEFICIENTE DE BARRIDO DE MOTORES DE DOS TIEMPOS.Es la relación entre la cantidad de aire o mezcla aire – combustible suministrada al cilindro en el período de barrido respecto a la cantidad de carga fresca que queda en el cilindro después del barrido.

TABLA DE PARAMETROS DEL MOTOR DIESEL Y GASOLINA

Parámetros delProceso inter. de gases

Motor de carburadorCoches

Camiones

Motor Diesel4T sin S/A 4T con S/A

γ1 (coef. gases Resid.) 0.05 – 0.10

0.07 - .010

0.03 – 0.06 0.01-0.05 0.04 – 0.1

ηs (rendim. Barrido) - - - - 0.9 – 0.96Pr(Pr. gas. Resid Mpa) 0.11 –

0.120.11 – 0.12

0.105 - 0.125

0.75 – 0.95

0.105- 0.120

Tr(Temp.gasResid 0K) 800 – 1000

900 –1000

600 - 900 600 - 900 600 – 900

ηv(Coef.llenado cilin.) 0.8 – 0.9 0.75 – 0.8 0.8 – 0.9 0.8 – 0.95 0.75 – 0.85φB (Coef. Barrido) - - - - 1.2 – 1.4∆T (dif. T .carg f/ cond. de admisión 0K)

5 - 20 10 – 25 20 - 40 0 – 10 5 – 10

INFLUENCIA DE LOS DIFERENTES FACTORES SOBRE EL COEFICIENTE DE LLENADO.

1. El calentamiento de la carga fresca. Esto aumenta el volumen de la carga del cilindro y al aumentar el volumen de la carga el coeficiente de llenado disminuye.

2. La carga del motor. La carga del motor está dada por la apertura o cierre de la mariposa de los gases. Con el aumento de la apertura de la mariposa de los gases aumenta el coeficiente de llenado y se reduce la cantidad de gases residuales en el cilindro. Si aumenta, esto depende de cada motor en partículas.

3. Los parámetros geométricos del pistón. El aumento del diámetro del pistón permite reducir la resistencia en los conductos de admisión los cuales serán más grandes, esto posibilita usar válvulas de admisión de mayor diámetro, lo que aumenta el coeficiente de llenado.

4. Las fases de distribución de los gases. La mayor influencia la ejerce el “Ángulo de retraso de la admisión”, ya que con el aumento de la velocidad angular del cigüeñal del motor, la presión al final del tiempo de admisión se aumenta y como durante el retraso de la válvula de Admisión tenemos la recarga del cilindro por lo tanto se aumenta el coeficiente de llenado.

NOTA: En los motores modernos hay mayor ∆T en los conductos de admisión esto permite mayor vaporización de la gasolina.

FUNCIONAMIENTO DEL MECANISMO DE DISTRIBUCION DE GASES.Este sistema hace funcionar las válvulas de admisión y de escape, o sea hace posible la admisión de los gases frescos en los cilindros y la expulsión de los gases quemados. Se acciona el sistema de distribución de gases desde la rueda del cigüeñal, este movimiento, el cual puede tener forma de (ser por medio de) rueda de cadena, rueda dentada y rueda de correa dentada hasta el árbol de levas.

Las levas abren las válvulas de admisión y de escape contra las fuerzas de resortes por medio de elementos de transmisión de fuerzas como puede ser: Tanques o botadores de aceite; debido a las fuerzas de los resortes de válvulas, éstas se cierran nuevamente en sus asientos.COMPONENTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION DE GASES.Árbol de levas, válvulas, resortes de válvulas, varillas de empuje, guías de válvulas, tanques o levantadores de válvulas, eje de balancines, balancines, múltiple de admisión y de escape.

NOTA: Algunas válvulas son huecas en el vástago y se llenan en su interior con un (50 – 60) % de su volumen de sodio metálico para ayudarle a disipar calor. Ej. ZIL – 130

ARBOL O EJES DE LEVAS.Es accionado por los engranajes de distribución, esta provisto de las levas para accionar los botadores, varillas de empuje y balancines. Lleva soportes para en el bloque de cilindros por intermedio de casquillos de fricción, en algunos casos lleva una excéntrica para accionar la bomba de alimentación de combustible. Tiene que efectuar el movimiento de carrera de las válvulas en el momento correcto y en el orden debido; esto quiere decir que sigue el orden de trabajo del motor. El accionamiento del árbol de levas es por medio del cigüeñal a través de cadenas, correas y ruedas dentadas.

El árbol de levas transmite la energía por medio de las varillas de empuje y los balancines y éstos abren o cierran las válvulas.

Cada leva del árbol de levas gobierna una válvula (admisión o escape). La disposición de las levas sobre el eje determina, el orden de encendido del motor. Suelen ser fabricados de una sola pieza de fundición o forjados de aceros de con bajo contenido de carbono y las superficies de las levas y soportes se carburizan para que sean mas resistentes. Los muñones de apoyo, excéntricos y levas del árbol de levas, se someten a tratamiento térmico y rectificación. El perfil de las levas asegura un desplazamiento suave de la válvula y a la vez, apertura y cierre lo suficientemente rápido. Los cojinetes del árbol de levas son de fundición antifricción o acero aleado con babbit.

La relación de transmisión entre el árbol de levas y el cigüeñal de un motor de cuatro tiempos, es de 2:1; mientras que en el motor de dos tiempos el árbol de levas realiza el mismo número de vueltas que el cigüeñal o sea su relación de transmisión es de 1:1.

Los piñones que transmiten la rotación del cigüeñal al árbol de levas, se ubican en la parte delantera del motor en un carter especial, que se cierra por medio de una tapa. Pueden acoplarse directamente o pueden llevar piñones intermedios.

Para que la marcha de los piñones sea suave y con menor ruido, ellos están provistos de

dientes oblicuos. Los piñones del árbol de levas y cigüeñal se fabrican de acero, fundición y a veces hasta plástico.

Los piñones van sujetos al árbol de levas y cigüeñal por medio de chavetas o pernos en posiciones estrictamente determinadas. Durante el montaje del motor los dientes de los piñones, se acoplan según las marcas hechas en los mismos. Tal colocación de los piñones, asegura un movimiento sincronizado del cigüeñal y el árbol de levas, así como el árbol de mando de la bomba de inyectora en los motores Diesel.

LAS VALVULASSon las encargadas de abrir y cerrar los conductos de admisión y escape en la culata del motor; formando un sello con su cara y el asiento en la culata, para evitar perdidas de compresión. Son abiertas por la acción de un balancín y se cierran por la acción de un resorte. Cuando se abre la válvula de admisión, permite la entrada de aire o mezcla fresca al motor, generalmente su platillo es de mayor diámetro y trabaja a menor temperatura.Cuando se abre la válvula de escape, permite la salida de los gases quemados. Generalmente es de menor diámetro y trabaja a una mayor temperatura.

Se componen del platillo con asiento cónico de 450 y del vástago. Puesto que el platillo cónico junto con el asiento de válvula de la culata debe cerrar herméticamente, la cámara de combustión tiene un torneado o rectificado fino. El extremo del vástago posee una entalla (ranura) con uno ó más canales en los cuales, encajan las piezas cónicas o chavetas de válvulas. Mediante los platos de resortes de válvula, se comprimen las piezas cónicas de sujeción en los canales del cuerpo de la válvula. Las válvulas están sometidas a trabajos extremadamente altos, se levantan aproximadamente 3000 veces/minuto y son impulsadas de nuevo a sus asientos por los resortes de válvulas.

Las válvulas de admisión se fabrican generalmente de acero al Cr – Ni, o acero al Cr – Si, la zona del asiento y el vástago pueden templarse para reducir su desgaste.

Las válvulas de escape trabajan temperaturas extremas, por lo que son sometidas, corrosión y desgaste por rozamiento, se fabrican generalmente de dos metales, la parte inferior del vástago y el platillo se fabrica de acero al Cr – Mn. o acero al Cr – Ni – Mn, para darle resistencia al calor y a la corrosión. La parte superior del vástago de la válvula de escape se fabrica de acero al Cr – Si templado; ambas partes del vástago se unen por soldadura a tope o por fricción.

Las válvulas tienen la particularidad de que giran durante su funcionamiento, para tener un desgaste uniforme y así aumentar su vida útil.

EJE DE BALANCINESRecompone de las siguientes partes: balancines, eje, resortes y soporte.Es un elemento del motor, que se encuentra ubicado en la parte superior de la culata. Su función es la de abrir y cerrar las válvulas en el momento preciso a través del movimiento que la transmite el eje de lavas por medio de los botadores y varillas de empuje.

MULTIPLE DE ADMISIÓN Y DE ESCAPESon los conductos que tiene el motor, que conducen los gases frescos para haya una buena admisión y expulsan los gases quemados de forma optima para que el motor funcione correctamente.

AVERIAS, CAUSAS Y SOLUCIONES DEL MECANISMO DE DISTRIBUCION DE GASES.

N0 AVERIAS CAUSAS SOLUCIONES1 Válvulas deteriorada Por cualquier causa Cambiarla

2 Asiento de válvula quemada o desgastada

Por la adición de los de gases de escape

Maquinados de nuevo

3 Resorte de válvula con baja tensión o roto.

Debido al uso y esfuerzos

Cambiarlas

4 Superficie de contacto de los taqués gastadas

Acción de la levas sobre ellos.

Cambiar taqués

5 Varilla de empujedoblada.

Por los esfuerzos de trabajo

Cambiar las varillas de empuje

6 Árbol de levas con demasiado juego en los soportes.

Debido a los esfuerzos de trabajo

Rectificar el árbol o soportes de ser posible

7 Escape de compresión al exterior

Guías de válvulas dañadas.

Reparar guías de válvulas de ser posible

8

Pasa compresión a los conductos de admisión y de escape

Válvulas con poca tolerancia.Asientos o caras de válvulas defectuosos.Resortes de válvulas dañados.

Ajustar la tolerancia

Rectificar los asientos de válvulas.

Cambiar los resortes dañados.

9Paso de gases de escape a los balancines

Desgaste en guías de válvulas.Desgaste en el vástago de las válvulas.

Rectificar las guías o cambiarlas.Cambiar las válvulas.

10

Pasa aceite por guías de válvulas de admisión

Sellos de guías de válvulas dañados

Cambiar los sellos de guías de válvulas.

UNIDAD IIIMECANISMO BIELA – MANIVELA DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

CARACTERISTICAS DEL MECANISMO BIELA MANIVELA.Las condiciones de trabajo de las piezas del sistema biela – manivela se caracteriza por ser considerables y variables rápidamente, las fuerzas que surgen en ellas durante los diferentes regímenes de funcionamiento del motor. La magnitud y el carácter con que varían las cargas mecánicas, que soportan estas piezas, se determinan a base de la investigación cinemática y dinámica del mecanismo Biela – Manivela.

El análisis de las fuerzas que actúan en el mecanismo Biela – Manivela es indispensable para calcular la resistencia mecánica de las piezas del motor y para determinar las cargas sobre los cojinetes. Este análisis se efectúa para un determinado régimen de funcionamiento del motor en concordancia con el método “Cineto – Estático”.

Al calcular el mecanismo Biela – Manivela del motor se consideran las cargas provenientes de las fuerzas de presión de los gases en el cilindro y las fuerzas de inercia de las masas en movimiento; mientras que las fuerzas de fricción se desprecian. El carter del motor se

considera inmóvil y se adopta que el cigüeñal gira con velocidad angular constante.

FUNCIONAMIENTO DEL MECANISMO BIELA – MANIVELA.El mecanismo Biela-Manivela, es el principal sistema del motor ya que a este se acoplan los demás sistemas del motor, consta de piezas móviles e inmóviles. Las piezas inmóviles son: carter, culata, cilindro, bloque y bandeja (donde se deposita el aceite) y las piezas móviles son: pistón, anillos, cigüeñal, volante y biela.

PISTON: Es el que recibe la fuerza de la combustión, trasmitiendo al cigüeñal por medio de la biela, en el van montados los anillos. Debe estar fabricado con presiones para que ajuste adecuadamente en el cilindro, también debe ser de construcción robusta para que resista la fuerza de combustión.

Tiene tres funciones que cumplir.

1. Tiene que recibir la presión de los gases formados en la combustión del motor, y a través de la biela transmitirla al cigüeñal como fuerza de torsión.

2. Tiene que cerrar y obturar de modo móvil la cámara de combustión del motor, respecto al carter o caja del cigüeñal.

3. Tiene que transmitir el calor cedido por los gases de combustión a la cabeza del pistón en su mayor parte; y tan rápidamente como sea posible a las paredes del cilindro y con ellos al medio refrigerante empleado.

PARTES DEL PISTONFondo, cabeza, zona de anillo, falda.

FONDO: Recibe la presión de los gases, se fabrican plano o forma perfilada (Diesel). Según el tipo de motor el fondo del pistón puede ser: de cámara centrada, cámara descendente y planoDebido a la combustión de la mezcla aire – combustible se producen en la cámara de combustión temperaturas que oscilan entre (2000 – 2500)0C, una gran parte del calor de la combustión pasa a través de la cabeza del pistón, a la zona de anillos y a través de éstos pasa al cilindro y de allí al sistema de enfriamiento. El calentamiento produce una dilatación del material lo que puede provocar el trabado de los pistones, por medio de una adecuada conformación de los pistones se puede evitar este problema. El material del pistón debe poseer una buena conductividad térmica con el objeto de que el calor sea disipado rápidamente y además debe ser resistente a la acción del calor.

CABEZA DEL PISTON:La cabeza del pistón puede ser: plana, cóncava e irregular. Las diferentes formas tienen por objeto conseguir mayor o menor turbulencia de los gases según el tipo del motor.

Los materiales para pistones deben poseer las siguientes propiedades:1.- Elevada resistencia incluso a altas temperaturas.2.- Buena conductividad térmica.3.- Baja dilatación térmica.4.- Poca resistencia al rozamiento.5.- Gran resistencia al desgaste.

El material que reúne estas propiedades es la Aleación de Aluminio con Tratamiento Térmico para aumentar sus propiedades mecánicas. Ejemplo: En pistones forjados

(AlSi17CuNi) y en pistones fundidos (AlSi12CuNi).

El material del pistón debe poder colarse y estamparse bien y ser fácilmente mecanizadas por medio de arranque de virutas.

Para obtener una unión resbaladiza, el cilindro y el pistón son ajustados uno a otro en estado frío conservando un pequeño juego entre ellos en diámetro entre el cilindro y la falda del pistón. El juego evita que el pistón al calentarse se atasque en el cilindro y asegura la formación de una película de aceite entre los mismos.

El calentamiento y por consiguiente, la dilatación de las partes del pistón son diferentes y dependen de la altura y de la disposición de las mismas (son mayores en el fondo y menores en la falda). Por eso el pistón tiene en la cabeza un diámetro menor que en la falda.

El juego entre el cilindro y la falda del pistón de forma ovalada o ranurada es igual a (0.05 – 0.10) mm y en la falda de forma cilíndrica es de (0.18 – 0.30) mm.

ANILLOS DEL PISTON:Son los encargados de efectuar un cierre hermético entre el pistón y el cilindro, así como barrer el aceite de lubricación de la pared del cilindro. Existen dos clases de anillos: Anillos de compresión y anillos de barrido de aceite.Los anillos de compresión sirven para eliminar el juego entre el pistón y la pared del cilindro; evitan que los gases pasen al cárter en los tiempos de compresión y expansión, evitando que entre aceite a la cámara de combustión. Además transfieren el calor de la cabeza del pistón a las paredes del cilindro y también realizan la acción de bombeo del aceite.Los Anillos de Barrido de aceite sirven para recoger y eliminar los excesos de aceite entre el pistón y la pared del cilindro por medio de una ranura para evitar que este suba a la cámara de combustión. Los anillos se fabrican de aleaciones de acero y fundición gris, algunas veces llevan revestimiento de cromo.Los anillos deben adherirse estrechamente, sin paso de luz, a la superficie del espejo del cilindro en toda la circunferencia. El juego en la ranura es de (0.20 – 0.36) mm.

El diámetro del anillo en estado libre, es un poco mayor que el diámetro interior del cilindro. Una parte del anillo está cortada por lo cual el anillo es elástico y se adhiere bien a la pared del cilindro y al mismo tiempo esto le permite delatarse con la temperatura.

FORMA DE UNION DE LOS ANILLOS: La forma de la unión de los añillos puede ser cualquiera de las siguientes: En diagonal, en tope (la más usada), en tope con tornillo de retén.

Si los anillos no sellan la pared del cilindro, entran los gases de combustión, los cuales oxidan al cilindro, queman el aceite y forman la carbonilla, esto baja la potencia del motor y aumenta el consumo del combustible del mismo.

SECCION TRANSVERSAL DE LOS ANILLOSLa sección transversal de los anillos de compresión puede ser: Rectangular, cónica, con chaflán en la parte interior, con bisel interno y externo, con entalladura en la parte interior y en forma de trapecio unilateral. La superficie del anillo de compresión de la superficie que está en roce con el cilindro se somete al Cromado hasta un espesor de (0.10 – 0.15) mm la vida de servicio de todos los demás anillos.

En muchos motores la superficie de roce de los anillos se cubre con una capa de Estaño con espesor de (0.004 – 0.010)mm, esto mejora su ajuste y aumenta la duración de anillos y cilindro.

Motor de Carburador: 2 – 3 anillos de compresión.1 – 2 anillos de barrido de aceite.

Motor Diesel: 3 – 4 anillos de compresión.1 – 2 anillos de barrido de aceite.

Los motores más rápidos llevan menor cantidad de anillos de compresión que los motores más lentos.

Con el fin de conservar por largo tiempo la adherencia estrecha a la superficie del cilindro, incluso al estar desgastados, a veces entre el anillo de aceite y la ranura se instala, un anillo elástico de Acero llamado expansor.

BULON DEL PISTON: Sirve para unir el pistón con la biela. Es un segmento de tubo de Acero 40 ó 45 con paredes gruesas, sometido a tratamiento térmico también la superficie del bulón se somete a pulido.

En los motores modernos el bulón, durante el trabajo gira libremente en el agujero del pistón y el pie de Biela; a éste se le llama bulon flotante.

Para facilitar la instalación del bulón, el pistón se calienta hasta (85 – 150)0C y luego se coloca el bulón. Éste se lubrica por el aceite que arrastran los anillos de barrido de aceite.

BIELA: La biela es la encargada de transmitir al cigüeñal la fuerza de empuje del pistón. En el pie de biela generalmente lleva un buje que une la biela al pistón por medio de un bulón. La cabeza de biela esta partida para facilitar su unión con el cigüeñal por intermedio de los cojinetes de fricción. Tiene que ser liviana y robusta, para que pueda resistir la fuerza de empuje del pistón. La biela se fabrica de acero al carbono o acero aleado de alta calidad el cual se somete a tratamiento térmico y tratamiento mecánico. La biela tiene tres funciones que cumplir:

1.- Sirve de unión entre el pistón y el cigüeñal.2.- Transmite la fuerza del pistón al cigüeñal.3.- Transforma el movimiento rectilíneo o de vaivén en movimiento rotativo del cigüeñal.

PARTES DE LA BIELA: Buje, cuerpo de biela, cojinete de biela, ojo de la biela, pie de la biela, cabeza de biela, tapa de biela. El pie de la biela lleva colocado a presión el casquillo de latón o bronce con orificio para la lubricación del pasador.

Para evitar que el pie de biela roce con el agujero del pistón éste tiene una longitud menor de (2 – 4) mm que los topes. Los pernos y tuercas de las Bielas se fabrican de Acero Aleado y se someten a Tratamiento Térmico (Temple y Revenido).

Las bielas tienen en la cabeza un orificio a través de cual chorrea periódicamente el aceite que viene suministrado al cojinete de Biela. Este aceite lubrica la superficie de espejo del cilindro, las levas del árbol de levas y empujadores de válvulas.

La parte superficial de la cabeza de biela y la tapa se elaboran en conjunto pero no son intercambiables. En las superficies de ambas mitades de la cabeza de biela se anotan los números o marcas conforme las cuales la tapa se acopla a la biela y al pistón respectivo.

En las cabezas de la bielas se instalan los cojinetes de bielas, los cuales son casquillos de paredes finas fabricadas de cintas de Acero de (1 – 3) mm de espesor cuya superficie interior está revestida con una capa fina de aleación antifricción (Babbit, Bronce plomado y otras) con espesor de (0.08 – 0.70) mm.

Los casquillos de las bielas son intercambiables, se instalan sin ajustes, asegurando el juego requerido entre el cojinete de biela y el muñón del cigüeñal.

CIGÜEÑAL: Este tiene la función principal de transformar el movimiento alternativo del pistón en movimiento rotatorio, recibe la fuerza desarrollada por todos los pistones para mandarlas al volante del motor, la fuerza del pistón transmitida por la biela en un par de fuerzas creando un momento de giro. El cigüeñal se fabrica de una sola pieza, se forjan o se funden de hierro o acero al carbono. Va instalado al bloque de los cilindros, medio de las tapaderas en los muñones de bancadas, entre los cuales se colocan cojinete para deducir la fricción y el desgaste.

Todo cigüeñal posee las siguientes partes: Muñones dispuestos en forma de línea para su apoyo en Bloque – Carter del motor y los muñones para los cojinetes de Biela. Ambos tipos de muñones están unidos por medio de los brazos del cigüeñal. Por el lado de la salida de fuerzas del cigüeñal está fijada la volante del motor y al lado contrario del cigüeñal están colocados los engranajes de accionamiento del árbol de levas; de la bomba de aceite del distribuidor del encendido y el trinquete para hacer girar el cigüeñal y la correa de transmisión.

Todas las superficies del cigüeñal que están en contacto con otras piezas se someten a la elaboración Mecánica, los muñones se elaboran con gran precisión. La ovalación y conicidad de los muñones en cigüeñal nuevos no debe exceder de 0.015mm.

Para aumentar la dureza y resistencia al desgaste, los muñones de Apoyo del cigüeñal y los muñones de Biela se someten a temple superficial por corriente de alta frecuencia a una profundidad de (1.5 – 5.0)mm.

Los cigüeñales de muchos motores tienen contrapesos como continuación de los brazos en solo conjunto o pueden ir apernados. En los motores de una biela de cilindros el número de muñones de Biela es igual al número de cilindros. En los motores en V en cada muñón de Biela se sujetan dos Bielas; una de la hilera derecha y otra de la hilera izquierda.

En los cigüeñales de los motores Diesel y de los motores en V la cantidad de muñones de apoyo es mayor en uno a la cantidad de muñones de Biela.

El cigüeñal de la mayoría de motores tiene orificios para suministrar el aceite a los cojinetes principales y a los cojinetes de Biela.

Los cojinetes de biela y de bancada del cigüeñal de los motores son usados para soportar cargas mayores y altas velocidades de giro, pueden ser de deslizamiento y de contacto rodante y son fabricados generalmente de latón (cobre + zinc) o acero revestido con un metal antifricción a base de estaño y plomo.

La forma del cigüeñal depende del número de apoyos, de la longitud de la carrera del pistón; del orden de encendido; de la alternancia uniforme de tiempos de expansión y del equilibrio del motor.

Los cigüeñales pueden rectificarse normalmente hasta cuatro veces para cojinetes de sobre medida.

VOLANTE: Es una masa cilíndrica, equilibrada, ubicada en el extremos trasero del cigüeñal, la cual lleva una corona dentada puesta a presión o apernada, donde se acopla el motor de arranque para el arranque inicial del motor de combustión interna . Es un almacenador de energía, con la cual se salvan los tiempos de vacío del motor, los puntos muertos y se equilibran las oscilaciones en el número de revoluciones del motor. El cigüeñal y la volante deben estar equilibradas para que a altos números de revoluciones no se presenten vibraciones ni desequilibrio. Además en la volante va montado el embrague del vehículo. Entre más cilindros o más rapidez tenga el motor más ligera será la volante del mismo.

En la mayoría de los motores de volante lleva unas marcas que sirven para determinar los puntos muertos de los cilindros del motor, para establecer el tiempo de suministro de combustible o el tiempo de encendido.

La volante en conjunto con el cigüeñal y el embrague se someten a equilibrio dinámico para que durante la rotación no aparezca momentos procedentes de las fuerzas centrífugas de inercia de las piezas desequilibradas. Al efectuar este equilibrado se elimina el metal excesivo de los brazos y contrapesos del cigüeñal o de la volante.

CILINDRO: El cilindro tiene tres funciones que cumplir.1.- Formar junto con el pistón la cámara de Combustión.2.- Soportar las presiones de combustión y transmitir rápidamente al refrigerante el calor absorbido por ellos durante la combustión.3.- Servir como guía del pistón, por lo tanto debe poseer una gran resistencia mecánica y una gran rigidez.

Las propiedades más importantes de los materiales para cilindrar son:- Poca dilatación térmica.- Buena conductividad térmica.- Alta resistencia al desgaste.- Buenas propiedades de deslizamiento.

TIPOS DE CILINDROS.Cilindros fundidos en el bloque.Cilindros encamisados.Cilindros enfriados por aire.

CILINDROS FUNDIDOS EN EL BLOQUE: Son los que forman partes integral del mismo bloque y no son recambiable, cuando es necesario reparar con pistones sobre medidas, pueden rectificarse normalmente en cuatro etapas. En la mayoría de los motores cuando se ha rectificado en su últimas etapa puede encamisarse para volver tener la medida standard.

CILINDROS ENCAMISADOS:Son independiente del bloque de cilindros y son recambiables, estos pueden ser: camisas secas y camisas húmedas.Camisas Secas:Son las que van ensambladas a presión dentro de cada cilindro del bloque, haciendo en este caso de superficie de fricción para el pistón. Se llaman camisas secas porque no

están en contacto directo con el líquido refrigerante. Se caracterizan por ser mas delgada, por esta razón no es conveniente rectificarlas para pistones de sobre medidas, salvo de recomendaciones del fabricante.Camisas Húmedas:Son las que se ensambla en el bloque de cilindro, haciendo de superficie de fricción para el pistón. Se les llaman camisas húmedas porque están en contacto directo con el líquido refrigerante, razón por la cual llevan sellos o juntas para evitar el paso de agua al aceite lubricante. Tienen buena disipación de calor. Se caracterizan por ser mas gruesas, en algunos casos se pueden rectificar para pistones de sobre medida, siguiendo la recomendaciones del fabricante. Este tipo de camisa tiene la ventaja de que durante una reparación del motor el cambio de camisa es bien sencillo y luego solo hace falta usar el pistón adecuado para el nuevo diámetro de camisa.

CILINDROS ENFRIADOS POR AIRE: Estos cilindros están provistos de aletas con el fin de aumentar el área de transferencia de calor y de este modo mejorar el efecto de enfriamiento. Algunos de estos cilindros se sujetan por espárragos al carter y a veces están provistos de camisas.

CULATA DE CILINDROS: Es una pieza de forma compleja que se instala por encima del grupo de cilindro o por encima del bloque – carter. Por lo general se fabrica de aleaciones de hierro, cobre y de aluminio (más usada en automóviles). Su función es hacer un cierre hermético sobre el bloque de cilindros por medio de un empaque. La culata lleva un empaque de acero forrado con amianto. Se sujeta por medio de espárragos y tuercas al bloque – carter, los cuales deben apretarse cuidadosamente para evitar su deformación y que se produzcan perdidas de compresión y de potencia del motor.

En la culata de cilindros están ubicados los siguientes componentes: Cámaras de Combustión, conductos de admisión y de escape, asientos y guías de válvulas, válvulas y balancines, bujías de encendido o inyectores, precamaras de combustión y en ella se sujetan los múltiples de admisión y de escape.

La estructura de la culata depende del tipo de motor, del sistema de Enfriamiento usado y de la disposición de las válvulas. La culata lleva los canales (guías) de la válvula de Admisión y la de Escape, así mismo los asientos de las válvulas con ángulo de 450. También lleva los canales para el agua de enfriamiento en los puntos más calientes de la misma.

PROBLEMAS, CAUSAS Y SOLUCIONES DE LA CULATA DEL MOTOR

1. Pasa aceite al agua de enfriamiento, paso de agua al aceite de lubricación, paso de Compresión al agua de refrigeración. Causas posibles: Tornillos de culata flojos, empaque de culata dañado, culata torcida, culata rajada

2. Escape de compresión al exterior. Causas posibles: Las mismas causas del anterior, inyectores o bujías flojas.

3. Pasa compresión a los conductos de admisión y escape. Causas posibles:

Válvula con poca tolerancia, asientos o caras de válvulas defectuosos, resortes de válvulas dañados.

4. Pasos de gases de escape a los balancines. Causas posibles: Desgate en guías y vástago de válvulas.

5. Pasa aceite por guías de válvulas de admisión. Causas posibles: Sellos de válvulas dañados.

6. Paso de compresión de un cilindro a otro. Causas posibles: Empaque de culata dañado, culata torcida, culata floja.

BLOQUE:El bloque de cilindros es el soporte principal para los, componentes básicos del motor. El bloque se fabrica de una sola pieza generalmente de hierro y de aleación de aluminio (el más costoso).

El bloque suele llevar bancadas para alojar al cigüeñal y a veces también el árbol de levas. Además en el bloque están atornillados los cilindros (para el caso de los cilindros enfriados por aire) o van ubicados dentro de éste (en el caso del monobloque), además lleva canalizaciones interiores para el paso del aceite lubricante y el líquido refrigerante. La parte superior del bloque es plana y mecanizada donde se sujeta la culata para efectuar un sello hermético

El bloque está generalmente partido a la altura de los apoyos del cigüeñal. La parte inferior del bloque es el “carter de aceite” la cual va unida por medio de pernos de manera herméticamente con la parte superior del bloque.

Del bloque no debe salir ni gases ni niebla de aceite. Cuando el bloque y el carter forman una sola pieza se le llama bloque – carter.

DESPERFECTOS DEL BLOQUE DE CILINDROS Y SUS PARTES

1. Perdida de compresión en el motor.Causas posibles:Desgaste en los cilindros, desgaste o quebraduras de añillos, añillos inadecuados o pegados, biela doblada.

2. Consumo excesivo de aceite.Causas posibles:Añillos pegados o gastados, desgate en el cilindro.

3. Paso de agua al aceite.Causas posibles:Sellos de camisas húmedas dañadas, cilindro o camisa rajada.

4. Golpes en el motor.Causas posibles:Desgaste de casquillo y bulon en el pie de biela, seguro suelto en el bulon, excesivo juego axial en el cigüeñal, tornillos de biela y bancada flojos o dañados, quebraduras en

algunas partes móviles del motor

5. La presión de aceite del motor baja.Causas posibles:Desgaste de casquillos de bielas, bancadas y ejes de levas.

EQUILIBRADO DEL MECANISMO BIELA – MANIVELA DEL MOTOR.El motor equilibrado cuando en un régimen estacionario de funcionamiento sobre sus soportes se transmiten fuerzas cuya magnitud y dirección son constantes. En un motor no equilibrado la presión sobre sus soportes varía continuamente y origina vibraciones sobre el bastidor y sobre el vehículo en su conjunto.

La primera causa de desequilibrio en el motor consiste en la existencia de la “Fuerzas de inercia” que varían en signo y magnitud, así como las “Fuerzas centrífugas de las masas giratorias”.

Para obtener el equilibrado previsto se deben cumplir una serie de requisitos en la producción de las piezas individuales del motor en cuanto a las tolerancias de sus masas y dimensiones. En otras palabras son masas metálicas que ayudan a reducir las fuerzas que tienden a desequilibrar el motor, estas son las fuerzas centrífugas que se producen al girar el cigüeñal con la volante y la inercia de los pistones que suben y bajan. En motores con más de cuatro cilindros se equilibran disponiendo adecuadamente los contrapesos del cigüeñal. En cambio con cuatro o menos cilindros se equilibran por medio de ejes o contrapesos eqilibradores móvilesPor eso es que existen diferentes modelos y formas de motores.

La fijación de estas tolerancias está condicionada por la necesidad de cumplir las siguientes condiciones:1. Igualdad de masas en las bielas e idéntica posición de su centro de gravedad.2. Igualdad de masas en los juegos de piezas del pistón.3. Equilibrado dinámico del cigüeñal y equilibrado de las fuerzas de inercia de las masas giratorias del mecanismo Biela – Manivela. El cual se consigue poniendo contrapesos en las manivelas, esto quiere decir que los cuerpos que giran a gran velocidad deben estar equilibrados. Por ejemplo: Cigüeñal, volante, árbol de levas, etc.La segunda causa de desequilibrio es por la irregularidad del torque o momento, que origina la variación periódica de la carga sobre los soportes. Por efecto de estas irregularidades en un cigüeñal se originan oscilaciones torsionales las cuales incrementan la irregularidad de Rotación del cigüeñal y pueden provocar su destrucción.

UNIDAD IVPROCESOS REALES EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

GENERALIDADES.Los motores de automóviles trabajan en una amplia zona de velocidades. La frecuencia de rotación del cigüeñal en el régimen de funcionamiento depende del tipo de motor. Por ejemplo, para un camión Diesel (800 – 3000) r.p.m, un carro Diesel (4500 – 5000) r.p.m, un carro de gasolina (800 – 9000) r.p.m. Para estas r.p.m. indicadas en los motores de cuatro tiempos cada ciclo de trabajo se efectúa en (0.15 – 0.20) seg. y en los motores de dos tiempos dura dos veces menos. En este intervalo de tiempo deberán efectuarse los siguientes procesos: El suministro del combustible y aire al cilindro, la compresión, la evaporación del combustible y su mezcla con el aire, la ignición de la mezcla aire – combustible y su combustión que eleva la temperatura y presión de los gases quemados, la expansión y el escape.

La mayor parte del tiempo; especialmente en los motores de cuatro tiempos, se concede a los procesos de admisión, escape y el menor tiempo es para el proceso de combustión.

En los motores de encendido por chispa el proceso de formación de la mezcla aire – combustible comienza anticipadamente en el proceso de Admisión. En los motores de gasolina al flujo de aire en movimiento se le introducen gotas de combustible del chorro que sale del surtidor. En el motor de carburador a mayor velocidad de movimiento del aire en el difusor del carburador, mejor será la pulverización. La disminución de las gotas, es decir, una pulverización más fina tiene gran importancia en los motores con formación externa de la mezcla, ya que acelera el proceso de vaporización del combustible.

La combustión ocurre sólo en la fase gaseosa del combustible. La vaporización del combustible en los motores con formación externa de la mezcla transcurre en un lapso relativamente largo en el proceso de admisión y compresión y finaliza en el instante en que aparece la chispa eléctrica (cuando el pistón está cerca del PMS). El calor necesario para evaporar el combustible en el conducto de admisión se transmite de la carga de aire. La tubería de admisión se calienta con agua caliente que circula en el motor o con los gases de escape.

En el motor Diesel la mezcla aire – combustible se forma en corto tiempo. La duración de este proceso es 20 – 30 veces menor que en el motor de carburador. El combustible se inyecta a la cámara de combustión al final de la compresión, cuando la posición del pistón es aproximadamente (20 – 25)0 del PMS y un poco antes de la inflamación de la mezcla aire – combustible y de su combustión. La duración total de la inyección alcanza (20 – 35)0 del ángulo de rotación del cigüeñal.

Para evaporar rápidamente el combustible en el aire al final del inyector el combustible a alta presión a la cámara de combustión aproximadamente (20 – 80) Mpa.

El rendimiento del ciclo real de un motor siempre es menor que el rendimiento térmico.

DIFERENCIAS ENTRE EL CICLO REAL Y EL IDEAL.1. En el ciclo real la sustitución de trabajo o carga fresca no permanece constante como considera en el ciclo ideal.2. Los procesos de compresión y expansión se efectúan con intercambio de calor

con el medio ambiente. Además durante la expulsión térmica de arder el combustible, estas circunstancias influyen en la pérdida de calor y potencia.3. En el ciclo real el calor específico de la sustancia el trabajo cambia con la variación de la temperatura y presión.

CICLOS REALES DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE DOS Y CUATRO TIEMPOS.

DIAGRAMA INDICADOR DEL MOTOR DE CARBURADOR DE 4T (CICLO OTTO)En el diagrama indicado del motor de carburador de cuatro tiempos se distinguen los siguientes puntos:

Del punto r → a = Tiempo admisión Del punto a → c = Tiempo de compresión Del punto z → b = Tiempo de expansión Del punto b → r = Tiempo de escape

Sin embargo debido al aumento de las revoluciones que ha venido teniendo el motor, producto de su desarrollo a través del tiempo, se hizo necesario aumentar el tiempo en que la válvula de admisión y de escape están abiertas, esto se logro cambiando el perfil de ataque de la leva para que permanezca mas tiempo en contacto con la válvula, con esto se logro que el motor funcionara eficientemente a altas revoluciones. Por lo tanto, en el diagrama indicado estos ángulos de adelanto y retraso en el cierre de la válvula de admisión y de escape se representan por los siguientes puntos:

Del punto a’→ r = Angulo de adelanto en la apertura de la válvula de admisión.Del punto a → a’’= Angulo de retraso en el cierre de la válvula de admisión.Del punto d → z = Angulo de adelanto del encendido.Del punto b’→ b = Angulo de adelanto en la apertura de la válvula de escape.Del punto r → b’’= Angulo de retraso en el cierre de la válvula de escape.Del punto a’→ r → b’’= Traslape de válvulas o balance de válvulas o equilibrio de válvulas; es el periodo de tiempo en que ambas válvulas están abiertas al mismo tiempo.

DIAGRAMA INDICADOR DEL MOTOR DIESEL DE 4T (CICLO DIESEL)En el diagrama indicado del motor Diesel de cuatro tiempos se distinguen los siguientes puntos:

Del punto r → a = Tiempo admisión Del punto a → c = Tiempo de compresión Del punto z → b = Tiempo de expansión Del punto b → r = Tiempo de escape

Sin embargo debido al aumento de las revoluciones que ha venido teniendo el motor, producto de su desarrollo a través del tiempo, se hizo necesario aumentar el tiempo en que la válvula de admisión y de escape están abiertas, esto se logro cambiando el perfil de ataque de la leva para que permanezca mas tiempo en contacto con la válvula, con esto se logro que el motor funcionara eficientemente a altas revoluciones. Por lo tanto, en el diagrama indicado estos ángulos de adelanto y retraso en el cierre de la válvula de admisión y de escape se representan por los siguientes puntos:

Del punto a’→ r = Angulo de adelanto en la apertura de la válvula de admisión.Del punto a → a’’= Angulo de retraso en el cierre de la válvula de admisión.

Del punto z→ z’ = Periodo de auto inflamación.Del punto b’→ b = Angulo de adelanto en la apertura de la válvula de escape.Del punto r → b’’= Angulo de retraso en el cierre de la válvula de escape.Del punto a’→ r → b’’= Traslape de válvulas o balance de válvulas o equilibrio de válvulas; es el periodo de tiempo en que ambas válvulas están abiertas al mismo tiempo aquí se produce el intercambio de gases.

DIAGRAMA INDICADOR DEL MOTOR DE CARBURADOR DOS TIEMPOS En el diagrama indicado del motor de carburador de dos tiempos se distinguen los siguientes puntos:

Punto K2 = Cierre de la lumbrera de barridoPunto b’ = Cierre de la lumbrera de escape.Punto d = Apertura de la lumbrera de admisión.Punto c = Salto de la chispa que da inicio al encendido.Punto b = Apertura de la lumbrera de escape.Punto k1= Apertura de lumbrera de barrido.De punto b → k1 = Se produce el escape libre.De punto k2 → b’ = Reproduce el escape después del soplado.

En los motores de dos tiempos el intercambio de gases ocurre en un período corto de tiempo en comparación con los de cuatro tiempos.

Vp: Es el volumen perdido, es el que corresponde a la parte de la carrera del pistón donde ocurre el intercambio de gases.

Vh: Es el volumen real de trabajo del motor de dos tiempos. La compresión de la carga fresca se realiza durante la variación del volumen en una magnitud Vh’.

Vh’ = Vh – Vp

Ψ = Fracción de volumen perdido.Ψ = Vp/Vh

Relación de compresión para dos tiempos.

ε = VT/Vc = (Vh + Vc)/Vc Teórico (1)

ε’ = (Vh’ + Vc)/Vc Realmente (2)

Relacionando la ecuación (1) y (2)

ε = (ε’ – Ψ)/(1 – Ψ)

DIAGRAMA INDICADOR DEL MOTOR DIESEL DE DOS TIEMPOS (CON BOMBA DE BARRIDO)En el diagrama indicado del motor Diesel de dos tiempos con bomba de barrido, se distinguen los siguientes puntos:

Punto K2 = Cierre de la lumbrera de barridoPunto f = Cierre de la lumbrera de escape.Punto d = Comienzo de la inyección.Punto c = Combustión principal.Punto b = Apertura de la válvula de escape.

Punto k1= Apertura de la lumbrera de barrido.De punto f → c = Se produce la compresión de la mezcla.De punto z → z’ = Periodo de auto inflamación.De punto c → b = Proceso de expansión.Del punto k1→a’→ K2 = Periodo de barridoDel punto b→k1→a’→ K2→f = Periodo de intercambio de gases.De punto b→k1 = Periodo de escape puro.

En los motores de dos tiempos el intercambio de gases ocurre en un período corto de tiempo en comparación con los de cuatro tiempos.

Vp: Es el volumen perdido, es el que corresponde a la parte de la carrera del pistón donde ocurre el intercambio de gases.

Vh: Es el volumen real de trabajo del motor de dos tiempos. La compresión de la carga fresca se realiza durante la variación del volumen en una magnitud Vh’.

Vh’ = Vh – Vp

Ψ = Fracción de volumen perdido.Ψ = Vp/Vh

Relación de compresión para dos tiempos.

ε = VT/Vc = (Vh + Vc)/Vc Teórico (1)

ε’ = (Vh’ + Vc)/Vc Realmente (2)

Relacionando la ecuación (1) y (2)

ε = (ε’ – Ψ)/(1 – Ψ)

DIAGRAMA DEL PROCESO DE COMBUSTION EN EL MOTOR DE CARBURADOR.El proceso de combustión es un proceso físico – químico complejo ya que sobre el desarrollo de este influyen las leyes termodinámicas e influyen también las variaciones de presiones, para obtener los índices favorables de trabajo del motor, se asegura que el proceso de combustión sea antes que el pistón llegue al PMS.

Pz = (25 – 45)Kgf/cm2

Tz = (2300 – 2700)0K

Analizando el diagrama se distinguen tres fases de la combustión ¸ θ1¸ y θ2¸ θ3.θ c = ángulo de adelanto al encendido.

PRIMERA FASE DE COMBUSTION “θ1”Comienza en el momento de la aparición de la chispa (punto “m” del diagrama) y termina cuando la presión en el cilindro como resultado del termo – desprendimiento se hace más alta (punto “n” del diagrama) que durante la compresión de la mezcla sin combustión; a estas fase se le denomina “Fase inicial de combustión”.La combustión en el transcurso de la primera fase se desarrolla a pequeña escala.

En la duración de esta primera fase influyen los siguientes factores:1. La composición de la mezcla aire-combustible.2. La relación de compresión del motor. Si aumenta la relación de compresión, aumenta la temperatura y la presión de la mezcla y esto provoca un aumento de la velocidad de

combustión y se reduce la de duración de la primera fase de combustión.3. El N0 de revoluciones del motor.4. La carga del motor. Ésta depende de la posición de la mariposa de los gases, entre más

abierta esté la mariposa habrá más mezcla rica en el cilindro lo cual afecta el proceso de combustión.

5. La característica de descarga de la chispa.

SEGUNDA FASE DE COMBUSTION “θ2”Esta se denomina “Fase principal de la combustión”. La duración de esta fase se calcula desde el momento en que termina la primera fase (punto “n” del diagrama), hasta el momento en que se alcanza la presión máxima (punto “z” del diagrama) ciertos grados después del PMS, esto es debido a que en los ciclos reales, existe un pequeño desplazamiento y la presión máxima se alcanza después de que el pistón pase por el PMS.

TERCERA FASE DE COMBUSTION “θ3”A ésta se le llama “Fase de post combustión”. Esta fase se inicia cuando comienza a bajar la presión en el cilindro (después del punto “z” del diagrama) hasta que el pistón se aproxima al PMI.

En esta tercera fase la mezcla se quema en las capas cercanas a la pared del cilindro ya que la turbulencia en estas capas es peor que las turbulencias en la cámara de combustión. La relación de compresión influye sobre la duración de esta tercera fase.

DIAGRAMA DEL PROCESO DE COMBUSTION EN EL MOTOR DIESEL.El proceso de combustión es un proceso físico – químico complejo ya que sobre el desarrollo de este, influyen las leyes termodinámicas e influyen también las variaciones de presiones, para obtener los índices favorables de trabajo del motor, se asegura que el proceso de combustión sea antes el mas perfecto posible. En el diagrama de combustión del motor Diesel se distinguen las siguientes fases:

PRIMERA FASE DE COMBUSTION “θ1”Esta fase ocurre desde el inicio de la inyección (punto “1” del diagrama) hasta el momento en que la presión en el cilindro empieza a aumentar rápidamente bajo la acción del termo desprendimiento de calor (punto “2” del diagrama).En la duración de esta primera fase de combustión influyen los siguientes factores:1. La inflamación del combustible.2. La presión y la temperatura.3. La intensidad del movimiento de la carga fresca.4. Variedad de la carga del motor.5. El tipo de pulverización de los inyectores.

SEGUNDA FASE DE COMBUSTION “θ2”La segunda fase de la combustión se llama “Fase de la combustión rápida”, comienza desde momento en que la presión aumenta rápidamente (punto “2” del diagrama) hasta el momento en que el pistón rebasa el PMS (punto “3” del diagrama).Sobre la duración de esta influyen los siguientes factores:

1. El coeficiente de exceso de aire.2. La cantidad de combustible.

3. El estado de la mezcla del combustible.4. La variación de la carga del motor. 5. El # de revoluciones del motor.

TERCERA FASE DE COMBUSTION “θ3”Esta fase dura desde el punto “3” hasta el punto “4” del diagrama, en esta fase es donde se alcanza la presion y temperatura máxima durante el proceso de la combustión. Esta tercera fase de combustión se desarrolla con un aumento del volumen, por esta razón la presión en el cilindro disminuye lentamente, a esta tercera fase se llama “Fase de la combustión difusa rápida”.Sobre el desarrollo de esta tercera fase de combustión influyen los siguientes factores:1. La cantidad de combustible y la calidad de pulverización.2. La velocidad del movimiento de la carga de aire.3. La frecuencia de giro del cigüeñal.

CUARTA FASE DE COMBUSTION “θ4”A esta se le llama “Fase de la post combustión”, dura desde el punto 4 al punto 5 del diagrama, ósea donde se termina el desprendimiento de calor.

Sobre el desarrollo de esta tercera fase de combustión influyen los siguientes factores:1. La calidad de pulverización de los inyectores. 2. El estado de calentamiento del motor.

PROCESO DE ESCAPE REAL EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.Según las investigaciones el proceso real de escape en los motores de combustión interna se puede dividir en dos fases:En la primera fase los gases de escape salen fuera del cilindro por la diferencia de presiones que existe entre el cilindro y los ductos de escape.

En los motores reales la válvula de escape se abre (40 – 70)0 antes de que el pistón llegue al PMI en la carrera de expansión y se cierra (10 – 25)0 después que el pistón pasa por el PMS en la carrera de admisión. La velocidad del flujo de gases de escape es muy grande y oscila entre (500 – 700) m/seg. La mayoría de los gases logra salir fuera del cilindro durante la primera fase en un (60 – 70) % y queda aproximadamente un 30% de gases residuales dentro del cilindro; los cuales no logran salir y pasan a formar parte del siguiente ciclo de trabajo.

Los gases residuales que quedan en el cilindro y forman parte del siguiente ciclo de trabajo, se calcula por el coeficiente de gases residuales con la formula siguiente:

γr = Mr/M1

Donde: Mr = cantidad de gases residuales.M1 = cantidad de carga fresca.γr = Coeficiente de gases residuales.

Cuanto menor es el coeficiente de gases residuales (γr), más completo es el llenado del cilindro y por lo tanto mayor es la potencia que desarrolla el motor. El coeficiente de gases residuales (γr) en los motores de dos tiempos, es mayor que en los motores de cuatro tiempos, debido al barrido no perfecto que ocurre en los motores de

dos tiempos y además al tiempo limitado que se concede al proceso de escape.

TABLA DE COEFICIENTE DE GASES RESIDUALES REAL EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

MOTOR COEFICIENTE DE GASES RESIDUALES “γr”

Motor de 4T de carburador 0.06 – 0.18Motor de 4T Diesel 0.03 – 0.06Motor de 2T de carburador 0.25 – 0.35Motor de 2T Diesel (Bomba barrido) 0.02 – 0.08

UNIDAD VSISTEMA DE LUBRICACION DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

FUNCION DEL SISTEMA DE LUBRICACION DEL MOTORLa función de la lubricación es reducir por aplicación de un aceite lubricante el rozamiento entre las piezas del motor que tienen movimiento y que se deslizan unas sobre otras para evitar su fricción y desgaste, lo cual provocaría averías en el motor acortando su vida útil.

Además ayuda al enfriamiento de las partes del motor que no pueden ceder su calor directamente al líquido refrigerante o al aire de enfriamiento y también limpiar el motor llevándose las partículas que produce la abrasión. También contribuye a reducir el ruido y ayuda a sellar la pared del cilindro por medio de loa añillos.

COMPOSICION DE LOS ACEITES LUBRICANTES DEL MOTOR.Los aceites lubricantes del motor están compuestos de dos partes:

Materia prima básica ( 80% a 90%):Básicos vegetales, minerales y sintéticos.

Aditivos 10% al 20% :Entre los aditivos que usan los aceites lubricantes del motor se encuentran los siguientes:

Detergentes: limpian el motor y trabajan mejor a altas temperaturas.Dispersantes: mantienen en suspensión los insolubles. Trabajan mejor a bajas temperaturas.Antioxidantes: previene la formación de lodos, barnices, etc. Que resultan de la oxidación del aceite.Antidesgaste: forma una película que se mantiene unida al metal, evitando el posible desgaste acelerado.Antiespumante: previene la formación de espuma estable, evitando la falta de lubricación por la presencia de burbujas y el consiguiente desgaste y oxidación.Mejorador del índice de viscosidad: disminuye la relación de cambio de viscosidad con la temperatura.

PROPIEDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES DEL MOTORLas propiedades de los aceites lubricantes usados en los motores de combustión interna son las siguientes: viscosidad, anticorrosión, estabilidad, propiedad detergente, resistencia al desgaste, presencia de aditivos y oleacidad.

VISCOSIDAD: Es la magnitud que representa la capacidad para fluir de un aceite. Alta

viscosidad significa fluido espeso. Baja viscosidad fluido delgado. Se distinguen la viscosidad cinemática cuyas unidades son centistokes (cSt) y la dinámica con unidades centipoise (cP).La viscosidad del aceite depende de la presión y de la temperatura; cuanto mas alta es la temperatura mas fluido es le aceite. El comportamiento viscosidad-temperatura es indicado por el índice de viscosidad (I.V). Cuanto más alto es el índice, más estable con la temperatura la viscosidad del aceite.

ANTICORROSION: Propiedad del aceite de no causar corrosión en la superficie además de proteger la superficie de contacto contra la acción de otras sustancias agresivas, en particular contra el Azufre.

ESTABILIDAD: Es la propiedad de resistirse a la oxidación y la polimerización oxidable, es decir, a la formación del aceite en productos de oxidación, la formación de estos productos conlleva al ensuciamiento del motor, provoca el quemado de los anillos y el estropeamiento de los canales de Aceite.

RESISTENCIA AL DESGASTE: Es la posibilidad de formar la capa defensiva del aceite en las superficies de las piezas que permite protegerlas contra el contacto inmediato de los metales durante las altas cargas.

OLEACIDAD: Es la capacidad del aceite de formar una gota estable durante un tiempo determinado osea la capacidad del aceite de fluir por la superficie del metal y formar una película adherida a ésta(continua e inseparable).

CLASIFICACION DE LOS ACEITES LUBRICANTES DEL MOTOR

La sociedad de ingenieros automotrices (SAE), clasifica los aceites como:

Monogrados: Son de un solo grado y se especifican para temperaturas de 1000 C. Ejemplo: SAE-20, SAE-30, SAE-40. SAE-50, SAE-60.

Multigrados: Trabajan a temperaturas positivas (1000C, igual que los monogrados) y temperaturas negativas de hasta -300C.Ejemplo: SAE-0W, SAE-5W, SAE-10W, SAE-15W, SAE-20W, SAE-25W.El aceite SAE 15W/40; trabaja como multigrado hasta -150C y como un monogrado SAE- 40 hasta 1000C.

El instituto americano del petróleo (API) clasifica los aceites en dos grupos:

Aceites para gasolina “S” (Spark Plug)Por ejemplo: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ.

Aceites para Diesel “C” (Compressión).Por ejemplo: CA, CB CC, CD, CE, CF CG.

TIPOS DE ROZAMIENTOS POR DESLIZAMIENTO.Cuando dos cuerpos sólidos por ejemplo: el pistón y cilindro se deslizan entre sí, aparece el rozamiento. Éste es tanto mayor cuanto más fuerte sea el contacto de los cuerpos y más ásperas sus superficies de contacto.

Existen tres tipos de rozamiento por deslizamiento: seco, semilíquido y liquido.En el caso del rozamiento seco por causa del contacto duro de las partes que se deslizan, se presentan crestas de temperaturas elevadas.

El rozamiento semilíquido se presenta donde, a pesar de la lubricación no puede formarse una película de aceite uniforme.

El rozamiento líquido es el más eficiente porque la capa de aceite que se adhiere, (por ejemplo: el árbol de levas, se desliza sobre la capa de aceite adherida al cojinete). Con esto resulta que solo hay rozamiento entre líquidos, por esto el rozamiento es muy pequeño y el desgaste de las piezas es muy reducido.

TIPOS DE SISTEMAS DE LUBRICACION USADOS EN EL MOTOR.

MOTORES DE DOS TIEMPOS1. Lubricación por mezcla 1:20…..1:40 la cual se agrega cada vez que se llena el tanque de combustible, como en las motocicletas.2. Lubricación por dosificación automática de aceite fresco por medio de una bomba.

MOTORES DE CUATRO TIEMPOS1. Lubricación por circulación a presión.2. Lubricación por carter seco.3. Lubricación por inmersión o centrifugación.4. Lubricación por aditivos en el combustible.

LUBRICACION POR SALPICADURA.Este sistema es utilizado generalmente en motores de un pistón y motores estacionarios.Las tapas de bielas y los muñones del cigüeñal están sumergidos en el tanque de aceite del carter y con su movimiento giratorio por medio de una cuchara ubicada en el cigüeñal, lanzan el aceite, salpicando diferentes puntos del motor. Este sistema de lubricación por salpicadura se utiliza como un complemento del circuito de lubricación por presión.

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE LUBRICACION POR CIRCULACION A PRESION En este sistema, una bomba impulsada por el mismo motor (cigüeñal o árbol de levas) aspira aceite del carter generalmente a través de un pascon y luego lo impulsa con suficiente presión a través de los filtros, luego a los conductos del circuito de lubricación del motor y de aquí a los diferentes puntos que hay que lubricar en el motor y de estos puntos el aceite cae por goteo nuevamente al tanque (carter de aceite).

Los puntos de lubricación más importantes del motor son: Los cojinetes del cigüeñal, los cojinetes de biela, bulón del pistón, cojinetes del árbol de levas, empujadores de válvulas, cadena, tensor de cadena, mecanismo de accionamiento del distribuidor y los cilindros.

La capacidad del sistema de lubricación del motor depende del volumen del carter, de los filtros y de los conductos principales del sistema de lubricación.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE LUBRICACION POR CIRCULACION A PRESION.El sistema de lubricación por circulación a presion del motor consta de los siguientes componentes: tapón de drenaje, carter, pascon, varilla de nivel de aceite, bomba, válvula de alivio, filtro, manómetro indicador de presión, luz de aviso de baja presion, taladros de lubricación en el cigüeñal, conducto de lubricación en el árbol de levas, conducto de lubricación en el eje de balancines, tapón de llenado.

BOMBA DE ACEITE.Es la encargada de poner en circulación el aceite por todo el sistema. Ésta se instala

tanto dentro del motor (sin acceso directo) como fuera de él. El accionamiento de la bomba se realiza desde el piñón motriz ubicado en el extremo delantero del cigüeñal o desde el árbol de levas. La presión máxima que desarrolla la bomba es de 25 a 75 PSI. La presión más baja que puede entregar el suficiente aceite para lubricar todas las partes del motor es aproximadamente 15 PSI cuando el motor está caliente y en mínimo. La bomba consta de una válvula de seguridad que evita el exceso de presión que puede dañar los sellos y tuberías del sistema de lubricación. Se estima que para lubricar el motor se requiere un flujo de aceite de (3 – 6) gal/min. Existen diferentes tipos de bombas, tales como: de engranajes, de Rotor (ambas son las más usadas), de hoz, embolo, excéntrica, etc.

FILTROS DE ACEITELos filtros se instalan en el sistema de lubricación para evitar que el aceite se contamine debido a las impurezas tales como: hollín, limaduras metálicas, polvo, etc. Los filtros pueden ser para filtraje áspero y fino, desde 15 a 25 micrones, los cuales se construyen de: laminillas, de tamiz, estrella de fieltro (tubular), de papel (forma de estrella), magnéticos, combinados (tamiz-papel-profundidad), de profundidad (textil, celulosa), banda de latón y lámina metálica con agujeros calibrados o filtros de cartón con agujeros bien finos.

Los filtros constan con válvula desviadora la cual actúa a una presión (5 – 15) PSI, la cual permite el paso del aceite sin pasar por el filtro para garantizar siempre la lubricación del motor aun que sea con aceite sucio.

Algunos filtros tienen válvulas de no retorno diseñado para mantener el filtro de aceite lleno cuando se para el motor. Esto mantiene cargada la bomba de aceite de manera que se incrementará la presión de aceite tan pronto arranca el motor.

CARTER DE ACEITEEsta ubicado en la parte inferior del motor, atornillado al bloque de cilindros, sirve de depósito de aceite, almacenando la cantidad necesaria para garantizar la lubricación del motor.

FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES DEL ACEITE LUBRICANTE DEL MOTORMaterial de construcción del motor. Condiciones de servicio.Calidad del combustible. Contaminación con gasolina o agua.Calidad del filtro. Cantidad de llenado.Calidad del aceite. Kilometraje acumulado del motor.Estación climática.

INTERVALOS DE CAMBIO DE ACEITE DEL MOTORA continuación se especifican algunos intervalos de cambio de aceite lubricante del motor como referencia. Motor ciclo Otto (gasolina) 5,000-10,000 Km.Motor ciclo Diesel (Diesel o Biodiesel) 2,500-5,000 Km.Nota: Algunos fabricantes establecen el cambio de aceite como minino una vez al año.

CONSUMO NORMAL Y EXCESIVO DE ACEITE DEL MOTORTodo motor tiene un consumo de aceite normal, se consume aceite porque parte de éste llega a la cámara de combustión y se quema, parte se evapora y se pierde a través de la ventilación del carter del cigüeñal (0.1 litro/100km).

El consumo excesivo de aceite puede deberse a: Anillos del pistón pegados, superficies de deslizamiento de los cilindros y guías de válvulas gastadas, uso de aceite con muy poca viscosidad, sellos dañados (Ejemplo: en el carter), etc.

El tipo de cantidad de aceite que usa el motor en particular viene prescrito por el fabricante del mismo.

Si el nivel de aceite está muy bajo peligra la lubricación y si está demasiado alto puede producirse una sobre presión la cual puede dañar los sellos del sistema de lubricación o al propio motor. Por tal razón, se deben usar siempre los aceites prescritos, limpiar y cambiar los filtros en los períodos prescritos, vigilar siempre que el nivel de aceite sea el correcto (con la varilla de medición) y cambiar el aceite con el motor caliente

AVERIAS EN EL SISTEMA DE LUBRICACION POR CIRCULACION A PRESION

1. Baja presión de aceite.Causas posibles:Bajo nivel de aceite en el carter, poca viscosidad del aceite, pascon de la bomba de aceite obstruido, válvula de seguridad pegada en posición abierta o resorte vencido o quebrado, fuga en el sistema, bomba de aceite defectuosa, cojinetes del motor

gastados.

2. Alta presión de aceite.Causas posibles:Manómetro defectuoso, aceite con mucha viscosidad, válvula de seguridad pegada en posición cerrada, filtro o conductos obstruidos.

UNIDAD VISISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE DE LOS MOTORES

GENERALIDADESEn los motores de combustión interna la energía térmica necesaria para realizar el trabajo mecánico se obtiene como resultado de las reacciones químicas entre el combustible introducido al cilindro y el oxigeno del aire por medio de la combustión, en la cual se transforma la energía química del combustible en energía calorífica y luego en energía mecánica.

FUNCION DEL SISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE DEL MOTOREn general la instalación de alimentación de combustible tiene la función de alimentar suficientemente al carburador o la bomba inyectora; en todos lo estados de funcionamiento del motor. El sistema de alimentación de combustible del motor sirve para preparar del combustible y del aire la mezcla carburante deseada y suministrarla a los cilindros del motor en la cantidad requerida.Este sistema opera de la manera siguiente:El combustible procedente del tanque es succionado a través del filtro y la tubería de combustible por la bomba y ésta suministra el combustible al carburador o la bomba inyectora.Durante el tiempo de admisión el aire proveniente de la atmósfera, después de pasar el filtro de aire, se purifica, eliminándose las impurezas extrañas y llega al carburador o directamente al cilindro en el caso del motor diesel. En el motor de gasolina de carburador el combustible se pulveriza en este, se mezcla con

el aire y empieza a evaporarse, mientras que en el motor de gasolina “fuel injection”, la mezcla del combustible con el aire ocurre en el ducto de admisión antes de la válvula de admisión de cada cilindro. La preparación de la mezcla carburante también ocurre en el tubo de admisión ya que al moverse el combustible por éste, continúa evaporándose y mezclándose con el aire.En el caso del motor diesel la mezcla aire combustible ocurre en el instante en que la bomba inyectora descarga el combustible a alta presion dentro del cilindro.

Este proceso se finaliza en los cilindros del motor durante los ciclos de admisión y compresión. Una vez quemada la mezcla de trabajo, los gases de combustión se evacuan a través del tubo de escape y el silenciador, hacia la atmósfera.

CLASIFICACION DE LOS COMBUSTIBLES USADOS EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.En general en los combustibles se clasifican como: sólido, líquido y gaseoso.

Los combustibles pueden ser. Minerales, vegetales y sintéticos.

Los motores de combustión interna utilizan combustibles líquidos o gaseosos. El combustible líquido se obtiene de petróleo natural, el cual atraves de un proceso de refinación (destilación atmosférica, cracking, reforming, destilación al vacío, refinado, y desparafinado) se obtiene la gasolina, Diesel, gas natural, los cuales se usan como combustible del motor de combustión interna.

También en los últimos tiempos se han estado usando en los motores de combustión interna combustibles alternativos tales como: Biodiesel (de semilla de soya, palma africana, semilla de tempate, grasa animal); etanol (de caña de azúcar, maíz, remolacha), hidróxido de etanol (etanol mas agua), metanol (alcohol de madera), etc.

COMBUSTIBLE LÍQUIDO USADO EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNAEl combustible líquido usado en los motores, generalmente es un derivado del petróleo, el cual consiste fundamentalmente de una mezcla de carbono e hidrogeno (hidrocarburos), que se diferencian entre sí por su estructura molecular. Algunos tipos de hidrocarburos son los siguientes: Parafina, olefina, naftenos y aromáticos.

La parafina, tiene una estructura lineal en forma de cadena, entre ellas tenemos el metano (CH4) componente fundamental del gas natural, propano (C3H8), butano (C4H10), octano (C8H18) sin ramificaciones es poco resistente al autoencendido, isooctano (C8H18) con tres ramificaciones en su estructura, se usa como combustible para determinar el índice de octano de la gasolina.

La olefina es un hidrocarburo gaseoso no saturado con doble enlace entre los átomos de carbono, por ejemplo el butadieno (C4H6), se usa para la elaboración del caucho sintético se encuentra poco en el petróleo, pero se obtiene en el cracking.

Los naftenos hidrocarburos saturados con estructura de añillo, ejemplo el ciclohexano (C6H12).

Los aromáticos (C6H6), hidrocarburos no saturados de estructura anular y enlaces dobles, por ejemplo el benceno (C6H6), mezclado con el tolueno y xileno, se obtiene el llamado benceno para motores, este hidrocarburo transmite a la gasolina buenas propiedades (alta potencia y resistencia al autoencendido), se encuentra poco en el petróleo, pero se obtiene en el proceso de reformado.

El contenido de diferentes mezclas de hidrocarburos en el combustible determina las propiedades fisicoquímicas del combustible, las cuales influyen en los procesos de evaporación, inflamación y combustión del combustible.

El combustible usado en los motores, está compuesto por los siguientes elementos:84 – 85% Carbono, 12 – 14% Hidrogeno, 1 – 4% Oxigeno, Azufre y otras impurezas. De estos componentes, la parte inflamable son: Carbono, Hidrogeno, Azufre y Oxigeno y la parte no inflamables son: el vapor de agua y otras impurezas.

El poder calorífico de la gasolina 44 MJ/Kg = 10,400 Kcal/Kg. (146, 000 BTU/gal) y el poder calorífico del Diesel 43,5 MJ/Kg = 10,000Kcal/Kg.(162,000 BTU/gal).

Ejemplo de la composición química del diesel y la gasolina:Gasolina DieselC = 0.855 C = 0.870H = 0.145 H = 0.126O = 000 O = 0.004C9H20 C14H30

PROPIEDADES FISICAS DEL COMBUSTIBLE DE LOS MOTORES.

Las propiedades físicas del combustible usado en los motores son: viscosidad, densidad, tensión superficial, compresibilidad, composición fraccionaria, volatilidad, inflamabilidad, resistencia a la detonación, éstas propiedades influyen en los procesos de alimentación del combustible, pulverización y formación de la mezcla aire-combustible.

Volatilidad: Es la capacidad del combustible de evaporarse. Esta capacidad depende de su composición fraccionaria, la tensión de los vapores, la tensión superficial y del calor de vaporización. La volatilidad se determina con un aparato especial calentando el combustible y seleccionando las fracciones que se volatilizan en determinados intervalos de temperatura.

Inflamabilidad:Es la capacidad que tiene un combustible de producir una llama ante la exposición a una fuente de calor, esta propiedad es muy importante especialmente en el Diesel y se representa por el número de cetano, el cual es una medida de la susceptibilidad al autoencendido de un carburante, cuanto mayor es el índice de cetano, mas fácilmente se inflama el carburante.El combustible con el número de cetano más alto, es el que produce menos detonaciones en los motores Diesel. El retraso largo o corta del encendido, se expresa mediante el número de cetano. El número de cetano se determina de la siguiente manera, el cetano normal (C16H34), con un retraso de encendido corto tiene asignado el numero de cetano 100, mientras que el alfa metil naftaleno, (C11H10) con un retraso de encendido largo, tiene asignado un numero de cetano 000.Por lo tanto se utiliza como combustible Diesel Standard, una mezcla de los dos productos anteriores y se realizan pruebas mediante un motor CFR (relación de compresión variable).

El valor del volumen en % de cetano normal, en el combustible mezclado, equivalente en inflamabilidad a la muestra, se considera como el número de

cetano.

Los números de cetano de los combustibles Diesel que actualmente disponibles en el mercado, esta comprendidos entre 45 y 50.

Resistencia a la detonación: La estabilidad detonante de la gasolina se evalúa por el número de octano. A mayor número de octano mayor estabilidad detonante y mayor grado de compresión máximo admisible tendrá la gasolina.El índice de octano es la medida de la resistencia a la inflamación por autoencendido (pistoneo) de una gasolina. Las gasolinas con alto índice de octano son más resistentes al pistoneo (golpeteos metálicos sonoros, humo negro en el escape, sobre calentamiento del motor, pérdida de potencia y economía de combustible del motor).

El índice de octano se determina de la siguiente manera, el heptano normal con poder antidetonante cero, tiene asignado el numero de octano 000, mientras que el isooctano (C8H18), con alto poder antidetonante, tiene asignado un numero de octano 100.

Por lo tanto, el índice de octano de la gasolina, es el porcentaje en volumen de isooctano en mezcla con normal heptano.

Si el combustible es propenso a la detonación se le agrega una cantidad pequeña de antidetonantes. Los cuales no alteran las propiedades físicas del combustible. Entre los antidetonantes más comunes usados en los motores está el “Tetraetilato de Plomo”, sin embargo por ser este muy dañino para la salud recientemente se ha sustituido por otros aditivos antidetonantes que no son a base de plomo y menos contaminantes. El octanaje de la gasolina varia de 86 a 97 octanos.

Estabilidad del combustible:Es la capacidad del combustible de conservar sus propiedades fisicoquímicas iniciales durante el almacenamiento, el transporte y el bombeo del mismo.

Viscosidad:Es la propiedad de una sustancia líquida o gaseosa de oponer una resistencia al roce interno, al desplazarse una parte del mismo respecto a la otra. La viscosidad es la propiedad principal en el Diesel. La viscosidad puede ser dinámica o cinemática, las unidades de la viscosidad dinámica son Poise o centipoise (cP). Mientras que las unidades de la viscosidad cinemática son los stokes o centistokes (cSt).

Índice de carbonización: Indica la cantidad de choque que se quema como resultado de la vaporización y descomposición del resto de combustible al calentarlo sin acceso de aire. Osea es propensión del combustible para la formación de carbonilla especialmente en Diesel.

REACCIONES DE COMBUSTION DE LOS COMBUSTIBLES

C + O2 = CO2, libera 8100Kcal/Kg.(el carbono se quemó totalmente debido a la combustión completa).

C+ O2 = CO, libera 2550 Kcal/Kg. (el carbono no se quemó totalmente debido a la combustión incompleta).

CALCULO DEL OXIGENO MINIMO PARA LA COMBUSTION

Sabiendo que el peso atómico de cada elemento que participa en la combustión es el siguiente:

C = 12, O = 16, S = 32, H = 1

C + O2 = CO2

12 Kg. +32 Kg.= 44Kg. de CO2 , 32/12 =8/3 = 2.66 Kg. de O2 por Kg. de C.

S+ O2 = SO2

32 Kg. +32 Kg.= 64Kg. de SO2, 32/32 =1 = 1 Kg. de O2 por Kg. de S.

H2+ O = H2O2 Kg. +16 Kg.= 18Kg. de H2O, 16/2 =8 = 8 Kg. de O2 por Kg. de H.

Por lo tanto la fórmula para el cálculo del oxigeno mínimo es la siguiente:

Omin = 2.66 C + (1*S) + 8H (Kg. de O/ Kg. de combustible)

Nota: En el caso del combustible sólido mineral, al oxigeno mínimo se le debe descontar el oxigeno de composición.

CALCULO DEL AIRE MINIMO PARA LA COMBUSTION

Amin =100/23 ( (2.66 C + (1*S) + (8H-O) ) (Kg. de Aire/ Kg. de combustible)

Nota: En el aire ambiente, a 100 Kg. de aire le corresponden 23 Kg. de oxigeno en términos de peso.

CALCULO DEL VOLUMEN DE AIRE MINIMO PARA LA COMBUSTION

V airemin =100/(23*α) ( (2.66 C + (1*S) + (8H-O) ) (Kg. de Aire/ Kg. de combustible)

Donde: α es el peso especifico del aire, el cual depende de la temperatura del mismo, dado en (Kg./m3).

CALCULO DEL VOLUMEN DE AIRE EFECTIVO PARA LA COMBUSTION

V aireefectivo = V airemin *β (Kg. de Aire/ Kg. de combustible)

Donde: β = coeficiente de exceso de aire

Valores de β (coeficiente de exceso de aire) para distintos tipos de combustibles:

Combustible gaseoso β = 1.05 a 1.10Combustible liquido β = 1.15 a 1.30Combustible sólido en trozos β = 1.50 a 1.80Combustible sólido en polvo β = 1.25 a 1.40

TABLA DE COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE PARA DISTINTOS MOTORES

TIPO DE MOTORES β (coeficiente de exceso de aire)

Carburador 0.80 – 0.96Diesel 1.5 - 1.70Diesel con turbocompresor 1.30 – 2.50

COMPONENTES DEL SISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR.El sistema de alimentación de combustible del motor se compone de las siguientes partes: Depósito o tanque de combustible, bomba, tuberías de aspiración, filtros, carburador, depurador de aire, múltiple de admisión, múltiple de escape y silenciadores.

A continuación se detallan cada uno de los componentes del sistema de combustible:

Tanque: Éste se fabrica generalmente de chapa de acero, y para evitar la corrosión tiene un baño de zinc, por el interior puede estar emplomado o recubierto con una laca especial, también pueden usarse tanques de plástico o de aleación de aluminio.

Los tanques grandes de subdividen generalmente con tabiques estabilizadores que actúan contra el movimiento del combustible durante el frenado del vehículo o en las curvas.

En las partes más bajas del tanque se dispone de un orificio con tapón roscado para vaciarlo. El tubo de aspiración entra en el tanque hasta una profundidad tal que pueda aspirarse casi todo el combustible del mismo. El tanque está ventilado para permitir que los vapores y el aire entren y salgan del tanque para mantener la presión interior igual a la extrema.El tapón de llenado del tanque, en los vehículos con control de emisiones, tiene una válvula de presión y una de vacío que permiten igualar las presiones y evitar las presiones excesivas. Esto evitará daño al tanque en caso de falla del sistema de ventilación para control de emisión evaporativo normal.

El tapón de llenado del tanque de combustible en los vehículos que usan combustible (gasolina sin plomo) es más pequeño, de manera que la boquilla para llenar las bombas de gasolina con plomo no puede adaptarse.

Bomba de gasolina: Ésta impulsa la gasolina desde el tanque hasta el carburador o hasta el sistema de inyección de combustible a una presión de 5 a 8 bar.

La mayor parte de las bombas de combustible son del tipo diafragma 8membrana) o tipo pistón, las cuales van montadas en el motor y son operadas por medio de un lóbulo excéntrico colocado en el árbol de levas. Un brazo con carga de resorte se sostiene todo el tiempo contra el lóbulo excéntrico.

En algunos sistemas una varilla corta de empuje, se adapta entre el lóbulo excéntrico y el brazo con carga de resorte. La leva opera el brazo de palanca para halar el diafragma del lado de la cámara de combustible. Un resorte sobre el lado del diafragma empuja contra el diafragma.

La bomba de combustible tiene dos válvulas de retención. La válvula de retención en el lado del tanque de la bomba solamente dejará entrar gasolina a la bomba (válvula de retención de admisión).

La válvula de retención en el lado del motor solamente dejará salir gasolina (válvula de

retención de descarga). A medida que el diafragma de la bomba de combustible es tirado por el varillaje, la gasolina se succiona dentro de la bomba a través de la válvula de retención – admisión. El resorte de la bomba hacia el motor a través de la válvula de descarga.

Existe también la bomba de combustible tipo turbina, la cual va ubicada dentro del tanque de combustible y pone presión en todas las líneas de combustible para minimizar la probabilidad de formación de bolsas de vapor. Ninguna bomba de combustible impulsada por el motor se necesita cuando se usa la bomba de combustible tipo turbina.

Tuberías:Las líneas de conexión del sistema de combustible generalmente son de tuberías de acero o cobre y también mangueras de hule sintético.

Las tuberías de acero usan accesorios standard del tipo de bocina invertida para conectarse las partes metálicas entre sí y rebordes para conectarse con las mangueras de combustible.

Las mangueras hechas de hule sintético se adaptan apropiadamente a las secciones agrandadas, llamadas rebordes, sobre los extremos de la tubería o sobre boquillas de cualquier parte del sistema.

Generalmente se mantienen en su lugar por medio de abrazaderas. En algunos casos la manguera está provista con un accesorio metálico con extremo tipo abocinado. La tubería o manguera debe estar en buena condición de modo que no halla fuga de gasolina o para evitar que ingrese aire al sistema de combustible. La tubería se coloca de manera que vaya ascendiendo gradualmente, desde el tanque hasta el carburador o la bomba inyectora.Se recomienda que las tuberías no deben pasar por superficies calientes y si han de hacerlo se deben aislar en los puntos expuestas al calor.

Filtros de combustible: Sirven para eliminar tanto las impurezas mecánicas como el agua del combustible. Los filtros se construyen generalmente de tamiz o de papel y en el caso del motor Diesel los filtros son de malla de acero con orificios finos.

El filtro de tamiz está construido de un alambre de malla fina y puede ir instalado en el tanque, en la bomba de combustible o en el propio carburador.

Los filtros de papel son recambiables y se utilizan en la tubería ubicada entre la bomba de combustible y el carburador.

En el motor Diesel los filtros se colocan entre el tanque y la bomba de cebado y entre la bomba de cebado y la bomba inyectora (en este caso se usan filtros de filtraje mas fino).

Depurador de aire: El polvo contenido en el aire está formado principalmente por partículas finísimas de bióxido de Silicio (conocido como sílice). La dureza de los granos de polvo de sílice supera la dureza del acero y de otros metales que se usan en la construcción de motores. El estado polvoriento del aire se mide por la cantidad de granos de polvo contenidos en 1 m3 de aire.

El polvo que penetra al motor, se mezcla con el aceite, formando una mezcla abrasiva que provoca un desgaste rápido de las piezas rozantes del motor. Por eso el aire que se utiliza para preparar la mezcla carburante se debe limpiar esmeradamente del polvo. Por esta razón es que los motores se proveen de filtros de aire.

El funcionamiento de los depuradores de aire modernos usados en los motores de automóviles puede usar cualquiera de los siguientes métodos: Por inercia, húmedo (por contacto) y filtrante.Para aumentar el grado de depuración, en cada uno de los procedimientos antes indicados puede utilizarse el aceite para humectar los elementos filtrantes.

En algunos depuradores de aire se emplean al mismo tiempo varios métodos de filtrantes del aire, a tales depuradores de aire se les llama “depuradores combinados” y debido a que éstos proporcionan la mejor limpieza del aire son los que más utilizados.

Los depuradores de aire de algunos motores de automóviles llevan instalado unos dispositivos especiales que sirven para reducir el ruido que se produce debido a la succión del aire.Muchos motores Diesel llevan instalados depuradores de aire combinados, en los cuales se emplea en conjunto el método de depuración por inercia seco y el de depuración por inercia húmedo.También algunos motores Diesel llevan instalado el depurador de aire combinado con dos escalones de purificación. En el primer escalón se usa el método de depuración por inercia seco con eliminación eyectora del polvo por medio de los gases de escape del motor y en el segundo escalón, se usan los métodos filtrante y húmedo.

Nota:Si al filtro de aire está sucio puede provocar un enriquecimiento innecesario de la mezcla aire – combustible y en casos severos puede provocar un escape humoso el cual causa demasiada contaminación, así mismo también puede provocar una falla en los chisperos del motor.Una forma simple de chequear el filtro de aire es alumbrando con un foco a través de su sección central. Si la luz no atraviesa el elemento del filtro significa que se debe limpiarlo o reemplazarlo. Para limpiar el filtro de aire se sopletea con aire a presión para sacar la suciedad acumulada.Nunca opere un motor sin el filtro de aire, ya que puede ingresar contaminantes tanto al carburador como al propio motor.

Carburador.Consiste fundamentalmente de un tubo que funciona mediante una diferencia de presion.El carburador mezcla el aire con el combustible en la proporción precisa para el funcionamiento del motor en las diversas condiciones de operación.Para hacer esta mezcla, el carburador tiene que pulverizar finamente el combustible, lo cual se consigue por medio de un surtidor que asoma dentro de la tobera, por la que pasa la corriente de aire aspirado por el motor.

Funciones del carburador: Asegurar la preparación de la mezcla aire – combustible (15:1) con una buena

pulverización y vaporización del combustible. Variar la calidad de la mezcla aire – combustible en dependencia de la carga y

velocidad del motor. O sea garantizar que el coeficiente de exceso de aire sea el óptimo en todos los regímenes de trabajo del motor.

Garantizar una transición rápida de uno a otro régimen de trabajo del motor. Asegurar el arranque del motor bajo cualquier condición atmosférica. Garantizar el funcionamiento estable en mínimo del motor. Tener una estructura simple, confiable y que el mantenimiento de todos sus elementos

sea sencillo.

Nota:Si la mezcla es demasiado rica, se desperdicia combustible y se producen emisiones de escape muy dañinas. Por otro lado, las mezcla muy pobres pueden no encender o pueden sólo encenderse en parte lo cual también es malo, ya que produce emisiones de Hidrocarburos no quemados en los gases de Escape los cuales también contaminan el medio ambiente.Las mezcla aire – combustible varían desde 8:1 hasta 20:1 en relación de peso de aire/gasolina.

La mezcla ideal para una gasolina promedio, es la cantidad correcta requerida para que se queme todo el combustible. Esta es la mezcla llamada ESTEQUIMETRICA, es decir que el aire y el combustible están en las proporciones requeridas (exactas) para que se complete la reacción química durante la combustión.

Los motores de combustión interna operan mejor con relaciones de aire – combustible de entre 11.5:1 (mezclas ricas) y de 20:1 (mezclas pobres).Los motores que tienen control de Emisiones trabajan con mezclas en vacío desde aproximadamente 14:1 hasta 16:1 y con mezclas de crucero tan pobres de hasta 18:1 cuando estos motores operan cerca del nivel del mar.Independientemente del sistema de suministro de combustible que se utilice en el motor, la relación de aire – combustible siempre debe mantenerse en forma adecuada.

Tipos de carburadores:

1. Por el tipo de tiro:Carburador de tiro natural (horizontal), tiro hacia arriba y de tiro invertido.

2. Según la disposición del canal de admisión:Corriente ascendente, corriente descendente y corriente horizontal.

3. Por el número de canales de admisión:Carburador sencillo (de una garganta), de dos cuerpos (gargantas), escalonado.

4. Según la regulación del nivel de combustible:Carburador con flotador, sin flotador (con membrana de depresión y válvula de aguja) y carburador de rebose.

5. Según la preparación del combustible: Carburador de evaporación, de pulverización y de presión constante.

DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO DE UN CARBURADOR SENCILLO.Al proceso de preparación de la mezcla carburante se llama carburación y el aparato en que tiene lugar este proceso se denomina carburador. El funcionamiento de los carburadores modernos se basa en el principio de pulverización (atomización del líquido).

Un carburador sencillo contiene las siguientes partes: La cuba con el flotador, la aguja de

cierre, el surtidor con el pulverizador, el difusor, las mariposas de gasolina y de aire y la cámara de carburación.La cuba, el flotador y la aguja de cierre se necesitan para mantener el nivel constante del combustible contenido en el pulverizador. A través de un orificio la cuba se comunica con la atmósfera. El surtidor no es más que un orificio calibrado dispuesto en el tapón o en el tubo. En los carburadores este orificio sirve para dosificar el combustible, el aire o la emulsión, o sea, el combustible saturado de burbujas de aire.

El difusor es un sector de la tubuladura del carburador, cuya sección primeramente disminuye gradualmente y luego se aumenta.

El pulverizador es un tubo que une el Difusor con la cuba. La cámara de carburador no es más que una parte de la tubuladura del carburador comprendida entre el Difusor y el eje de la mariposa de gasolina.

En un carburador sencillo el combustible procedente del tanque pasa por la tubuladura de combustible a la cuba llenándola.

Cuando el nivel de combustible proveniente de la bomba, alcanza el límite deseado, el flotador aprieta la aguja de cierre contra su asiento, haciendo cesar el suministro de combustible de la bomba a la cuba. Siempre que desciende el nivel, el flotador baja y la aguja vuelve a abrir el paso al combustible de la bomba hacia la cuba.El combustible procedente de la cuba, pasa a través del surtidor, al pulverizador, cuyo orificio de salida se encuentra en la parte estrecha (garganta) del difusor. Para que el combustible no salga del pulverizador cuando el motor está apagado, el orificio de salida del mismo se encuentra de (1 – 2) mm por encima del nivel del combustible que se halla en la cuba.

Durante el tiempo de admisión, estando abierta la mariposa de aire, la depresión (succión) creada en el cilindro en la carrera de admisión se transmite a través de la tubería de admisión a la cámara de carburación y al difusor, provocando en ellos el movimiento del aire. La depresión producida en la cámara de carburación y en el difusor se puede regular por la posición de la mariposa de la gasolina y la del aire.

El aire que va aspirado al cilindro atraviesa sucesivamente el depurador de aire, la tubería y el difusor. Como la sección de paso en la garganta del difusor disminuye, en ella aumenta la velocidad del aire y aumenta la depresión. Debido a la diferencia entre la presión atmosférica existente en la cuba y la depresión creada en el difusor, el combustible fluye del pulverizador.

Los chorros de aire se mueven a través del difusor con una velocidad que supera en 25 veces, aproximadamente a la velocidad de las gotas del combustible que llegan al pulverizador. Por eso las gotas de combustible se pulverizan formando partículas más pequeñas y, mezclándose con el aire, lo que produce una mezcla carburante que se suministra al cilindro del motor.

Debido a la pulverización se aumenta la superficie de contacto de las partículas de combustible con el aire y el combustible se vaporizan intensamente.

La mezcla carburante preparada por el carburador no es homogénea: Se compone de la mezcla de vapores y gotas de combustible no vaporizado mezcladas con el aire.

Para asegurar una vaporización más completa del combustible se suele calentar la tubería de admisión por medio de los gases de combustión o por medio del líquido caliente procedente del sistema de Enfriamiento.El ensuciamiento del depurador de aire provoca el incremento de la diferencia de las presiones existentes en la cuba y el difusor (crecimiento de la depresión en el difusor) y por consiguiente se aumenta el gasto del combustible que pasa a través del surtidor.Para eliminar este inconveniente, en muchos carburadores la cuba no se comunica con la atmósfera directamente sino con la tubería de entrada del carburador. A tal cuba se le llama “cuba equilibrada”.

SISTEMAS COMPONENTES DE UN CARBURADOR SENCILLO.

Sistema de nivel constante:Es el encargado de mantener un nivel de combustible adecuado para las necesidades de consumo del motor, este consta de la cuba, el flotador y una válvula.

Sistema de arranque en frío:Es el mecanismo que permite proporcionar una mezcla más rica para el arranque del motor cuando este se encuentra frío. Consta de una mariposa instalada en la boca de entrada del carburador que obstruye parcialmente el paso del aire.

Sistema de mínimo o ralenti:Este sistema proporciona al motor la cantidad de suficiente de mezcla para que funcione a bajas revoluciones o en vacío, consta de surtidores calibrados o chicleres, que proporcionan combustible a los conductos en que circula el aire que entra al exterior, donde se mezclan y salen por los orificios de descarga bajo la mariposa de aceleración.

Sistema dosificador principal: Éste sistema asegura una composición empobrecida (económica constante) de la mezcla en una amplia gama de cargas medianas del motor..Sistema economizador: Es un dispositivo que sirve para enriquecer la mezcla al trabajar el motor con grandes cargas, suministrando una cantidad adicional de combustible a la cámara de carburación.

Sistema de alta velocidad:Este sistema proporciona una mayor cantidad de mezcla para aumentar las revoluciones del motor. Consta de surtidores calibrados instalados en los conductos entre la cuba y la boquilla de descarga del venturi y de la mariposa de aceleración.

Sistema de inyección (bomba de aceleración): Es un dispositivo introduce una cantidad adicional de combustible en el momento de acelerar bruscamente el motor, para compensar la mayor cantidad de aire que entra al abrir la mariposa de aceleración.

Sistema de potencia:Este sistema permite compensar el empobrecimiento de la mezcla por el menor vacío en el interior del motor, proporcionando una cantidad adicional de combustible al surtidor principal de alta velocidad, consta de una válvula accionada por un pistón o membrana con resorte calibrado.

AVERIAS EN EL SISTEMA DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR DE GASOLINA

1. El motor no enciende o al encender se apaga. Causas posibles:

Falta de gasolina, suciedad en las líneas, aguja del flotador del carburador pegada, carburador mal ajustado.

2. Humo excesivo en el escape.Causas posibles:Flotador del carburador mal ajustado, agujas del carburador mal ajustadas.

3. Funcionamiento irregular del motor.Causas posibles:Filtro de aire sucio, carburador mal ajustado.

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR DIESEL.

La función principal del sistema de combustible del motor Diesel, es la de inyectar pulverizado a una gran presion una cantidad determinada de combustible en cada cilindro del motor en el momento preciso.

El sistema de alimentación del motor Diesel suministra el combustible líquido (bajo presión) y el aire, a los cilindros. En la cámara de combustión en el instante preciso y en cantidades perfectamente determinadas de acuerdo con el régimen de carga del motor y en la forma adecuada al procedimiento de combustión de cada caso (orden de trabajo) y durante un espacio de tiempo exactamente prefijado.

El combustible es aspirado del tanque a través del filtro del tanque por medio de la bomba de alimentación o (cebado) la cual lo impulsa a través de la tubería de combustible bajo presión al filtro de depuración fina: en el cual, el combustible se purifica, eliminándose las impurezas como polvo y agua, luego el combustible pasa por la tubería hacia la bomba de inyección de la cual, bajo una gran presión, se envía a los inyectores por las tuberías de alta presión. Estos inyectan el combustible en las cámaras de combustión de los distintos cilindros. El exceso de combustible proveniente de la bomba inyectora, regresa por la tubería de retorno a la bomba de alimentación (cebado) y de allí al tanque.

El aire se suministra a los cilindros del motor Diesel a través del depurador de aire y la tubería de admisión. Los gases de combustión procedentes de los cilindros son evacuados a la atmósfera a través de los tubos de escape y el silenciador.

TIPOS DE BOMBAS INYECTORAS USADAS EN EL MOTOR DIESEL

La bomba de Inyección de Diesel, sirve para suministrar, bajo presión, al inyector de cada cilindro una porción igual y exactamente dosificada del combustible, correspondiente a la carga dada del motor Diesel, efectuándose este suministro en un momento determinado y dentro de un lapso de tiempo determinado según el orden de encendido del motor.

Según su principio de funcionamiento estas bombas son:Bomba inyectora lineal (unitaria), bomba rotativa y bomba tipo distribuidor.

Bomba inyectora lineal:Esta bomba inyectora como su nombre lo indica, su salida hacia los inyectores es en forma lineal, tiene tantos elementos bombeantes como cilindros tiene el motor, son

accionadas de forma alterna, siguiendo el orden de encendido del motor, son lubricadas con el aceite de lubricación del motor suministrado a presion o pueden ser lubricadas de forma independiente.El funcionamiento de la bomba es el siguiente, el combustible que llega ala bomba entra a una cámara común para todos los elementos bombeantes.Cuando se acciona el dispositivo de aceleración, la cremallera hace girar los pistones que tienen una ranura helicoidal, los cuales al coincidir con los agujeros de alimentación permiten la entrada de mayor o menor cantidad de combustible proporcionalmente a las exigencias del motor.Cuando la leva del eje de accionamiento esta en su posición mas baja, los agujeros y también el pistón baja por acción de un resorte permitiendo la entrada de combustible a la cámara del cilindro.Cuando la leva de accionamiento sube empuja el pistón que tapa los agujeros de alimentación y el combustible enviado a presion abre la válvula de descarga para mandarlo a los inyectores.

Bomba inyectora rotativa:Estas bombas tienen las salidas hacia los inyectores dispuestas en forma circular, son mas simples, pues un solo elemento bombeante por medio de un distribuidor, manda el combustible de acuerdo al orden de encendido del motor a todos los inyectores. Estas bombas son lubricadas por el mismo combustible con el que trabajan.

El combustible que llega a la bomba de inyección pasa por un pequeño filtro en la boca de entrada y de allí va a la bomba de transferencia (generalmente tipo paletas).La bomba de transferencia envía el combustible, por un lado a la válvula dosificadora que es accionada por el mecanismo de aceleración y por otro lado al mecanismo de avance. Cuando hay exceso de presion esta se alivia por medio de la válvula de transferencia.

Al accionar el acelerador, el rotor de la bomba gira, entonces hay una posición en que los pistones se separan y la válvula dosificadora deja entrar mayor o menor cantidad de combustible a la cámara.A medida que el rotor va girando, se cierra la entrada de alimentación, los pistones se juntan y el combustible es enviado a presion al distribuidor, para de aquí ser impulsado hacia los inyectores.

FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE INYECCION DE DIESEL TIPO EMBOLOS BUZOS MULTIPLES.

La aspiración e impulsión del combustible se lleva a cabo por medio del embolo buzo que efectúa el movimiento alternativo en la camisa. El cigüeñal del motor Diesel acciona, por medio de los piñones de distribución, el “árbol de levas de la bomba inyectora”.

En este caso la parte saliente de la leva, chocando con el rodillo que rueda por la superficie de la leva, desplaza hacia arriba al empujador. Junto con el empujador sube el embolo comprimido por medio de un resorte al tope del perno de regulación del empujador. Cuando el saliente de la leva salga de por debajo del rodillo, el émbolo y el empujador, bajo la acción del resorte comprimido, bajarán y ocuparán la posición inicial.

Cuando el émbolo buzo tiene lugar la carrera de impulsión del combustible y cuando el émbolo baja, la carrera de aspiración.

El recorrido del embolo es igual a 10 mm y su diámetro = 8.5 mm. La camisa tiene dos

orificios pasantes: uno de admisión y otro de derivación. El orificio de admisión está ubicado un poco más arriba que el de derivación. Las camisas de las secciones de la bomba inyectora están instaladas en una cabeza común, cuyos canales longitudinales están llenos de combustible que viene del filtro de depuración fina. El orificio de admisión de cada camisa está unido al canal longitudinal de Admisión y el orificio de derivación de cada camisa está unido al canal de derivación. El orificio superficial de la camisa se cierra por la válvula impelente puesta en su asiento. El asiento está apretado a la camisa por medio del racor enroscado en la cabeza y la válvula impelente, por medio de un resorte insertado en el racor.Cuando el pistón de la bomba inyectora se mueve hacia abajo, el combustible, a partir del momento en que se abre el orificio de admisión llega del canal de admisión y llena la cavidad dispuesta en la camisa por encima del émbolo buzo tape el orificio de admisión, empezará la carrera activa del émbolo buzo durante la cual, en la cavidad de la camisa que está por encima del émbolo buzo se eleva la presión. Bajo el efecto de la presión la válvula se abrirá y el combustible irá impulsando por la tubería de alta presión al inyector (P = 200 Kgf/cm2 y más).

Al efectuar el émbolo buzo el movimiento de compresión (hacia arriba), el borde de corte abrirá el orificio de derivación. Debido a la gran presión creada en la cavidad por encima del émbolo buzo, el combustible, a través del orificio vertical central, el orificio radial y la ranura vertical dentro del émbolo buzo, comenzará a pasar por el orificio de Derivación al canal de la cabeza. Dado que la presión residual presente en la tubería de combustible apretarán la válvula impelente contra su asiento y la válvula cerrada desconectará la cavidad de la camisa dispuesta por encima del pistón y la tubería de combustible en el período de derivación y de aspiración. Durante la bajada de la válvula impelente hacia su asiento primero entra un reborde cilíndrico de la camisa llamado “reborde de descarga”.

Accionando como un pistón, el reborde de descarga libera una parte de la tubería de combustible de alta presión en virtud de su volumen. Como resultado de esto la presión ejercida por el combustible en la tubería de alta presión, baja bruscamente hasta llegar a (20 – 25)Kgf/cm2 y el inyector cesa exacta y rápidamente el suministro de combustible al cilindro del motor Diesel.

En el momento en que el borde de corte del pistón abre el orificio de derivación, finaliza la carrera activa, o sea, la impulsión. El movimiento posterior del émbolo buzo hacia arriba ocurre en vacío, ya que el combustible se trasiega a través de los orificios vertical y horizontal del émbolo buzo y el orificio de derivación al canal de la cabeza de la bomba de Inyección. A medida que el saliente de la leva del árbol de levas sale de por debajo del rodillo, el resorte se dilata y hace bajar el émbolo buzo abriendo el orificio de admisión. Luego todo el proceso se repite.

La variación de la potencia del motor Diesel se lleva a cabo aumentando o disminuyendo la cantidad de combustible que llega a los cilindros del mismo. Para variar el suministro de la cantidad de combustible a los cilindros, es necesario cambiar la carrera activa del émbolo buzo de la bomba inyectora dándole vuelta al mismo con ayuda de la palanca de arrastre.

Al hacer girar el émbolo buzo en el sentido anti horario (con la palanca), se desconectan los orificios del émbolo buzo del orificio de derivación, por lo tanto, empieza el suministro de combustible hacia los inyectores.Cuando el émbolo buzo se hace girar con ayuda de la palanca de arrastre en el sentido

horario, se vuelven a conectar los orificios del pistón con el orificio de derivación de combustible y el suministro de combustible hacia los inyectores disminuye y por consiguiente se disminuye la potencia del motor Diesel.

En el motor Diesel de cuatro tiempos la bomba de inyección debe suministrar el combustible a cada cilindro, cada dos revoluciones del cigüeñal. Por eso las revoluciones del árbol de levas de la bomba inyectora deben de ser dos veces menores que las revoluciones del cigüeñal.

TIPOS DE PROCEDIMIENTOS DE INYECCION USADOS EN LOS MOTORES DIESELEn los motores diesel se usan los siguientes procedimientos de inyección:Inyección directa e indirecta, en las indirectas tenemos las siguientes: antecámara, cámara de turbulencia, acumulador de aire, esfera central (cámara en el pistón), motor cabeza caliente.

Inyección directa:En los motores de inyección directa, el inyector dispara el combustible directamente a la cámara de combustión. Estos son motores con una relación de compresión mas alta, debido a esto el aire en la carrera de compresión se calienta lo suficiente para encender el combustible, sin necesidad de bujías de precalentamiento.Las diferentes formas de pistones y posiciones del inyector producen una mejor turbulencia.Características: Presion de inyección más o menos 200 bar, bajas pérdidas de calor, buenas propiedades de arranque, bajo consumo de combustible, retardo de encendido grande, marcha dura del motor.

Inyección indirecta:En los motores de inyección indirecta la relación de compresión es mas baja, por lo tanto, en la carrera de compresión el aire no se calienta lo suficiente para producir la combustión, por esta razón, estos motores están dotados de precamaras, donde llevan instaladas las bujías de precalentamiento, las cuales ayudan cuando el motor esta frío, para aumentar la temperatura del aire y así lograr un encendido mas rápido.El inyector dispara el combustible en la precamara, produciéndose allí una pequeña expansión de gases que después pasa a la cámara de combustión principal.

Inyección de antecámara:Es una cámara de combustión subdividida, el combustible se inyecta en una antecámara mediante un inyector de tetón, la antecámara esta comunicada con la cámara principal del cilindro por varios taladros estrechos.Para arrancar el motor son necesarias bujías de incandescencia ya que la superficie de enfriamiento es grande.Características: Presion de inyección 90-120 bar, marcha suave y silenciosa del motor, formación de mezcla homogénea, alto consumo de combustible, pequeño retardo de encendido.

Inyección de cámara de turbulencia:Es una cámara de combustión subdividida, el combustible se inyecta mediante un inyector de tetón de chorro ancho, en una cámara de turbulencia generalmente esférica. El orificio de comunicación con el cilindro es amplio y ocurre por lo general tangencialmente. Se produce un buen arremolinamiento del combustible y del aire, para el arranque son

necesarias bujías de incandescenciaCaracterísticas: Presion de inyección 100-125 bar, marcha suave y silenciosa del motor, buena formación de la mezcla, alto consumo de combustible, pequeño retardo de encendido.

Inyección de acumulador de aire:Es una cámara de combustión subdividida, el combustible se inyecta en los cilindros hacia la desembocadura del acumulador (lugar de estrangulación). Una pequeña parte del combustible llega al acumulador de aire, la combustión se aviva por medio del aire del acumulador que sale durante la carrera de trabajo o explosión. No son absolutamente necesarias las bujías de incandescenciaCaracterísticas: Presion de inyección 120 bar, marcha suave y silenciosa del motor, alto consumo de combustible, pequeño retardo de encendido, combustión incompleta.

Inyección de esfera central (cámara en el pistón):Es una cámara de combustión subdividida y en forma de esfera en el centro del pistón, un canal deflector en el conducto de admisión produce una intensa turbulencia. El combustible se inyecta casi sin pulverizar sobre la superficie de la cámara de combustión mediante inyectores de un o varios agujeros. Debido a los remolinos de aire caliente, se evapora la película de combustible, la mezcla de combustible y aire arde por capas.Características: Presion de inyección 175 bar, marcha elástica y silenciosa del motor, bajo consumo de combustible, pequeño retardo de encendido, combustión suave.

Inyección de motor cabeza caliente:El combustible se inyecta en la cámara de combustión durante la carrera de compresión, encendiéndose en esta por medio de un bulbo incandescente, porque la temperatura de compresión es demasiado para un autoencendido. El calentamiento del bulbo de incandescencia se realiza con una lámpara de calefacción. Algunos motores disponen de un dispositivo de arranque eléctrico con bujía de encendido y mezcla de gasolina y aceite pesado.Características: Presion de inyección 80 bar, temperatura del bulbo 700-8000C, relación de compresión 6…10:1, numero de revoluciones 500…600, ciclo de dos tiempos.

INYECTORESSon los encargados de descargar el combustible a una determinada presion y en forma pulverizada en la cámara de combustión del motor, para que se mezcle con el aire comprimido y se produzca la combustión.El combustible proveniente de la bomba de inyección entra al inyector pasando por un canal interno hasta llegar a la parte inferior de la aguja inyectora que se mantiene cerrada por la presion de un resorte. En que la presion del combustible es mayor que la tensión del resorte, la aguja inyectora se levanta dejando entrar el combustible a la cámara de combustión del motor.La presion de inyección depende de la tensión del resorte, la cual puede ser ajustada por medio del tornillo de ajuste o chines, esta presion debe ser mayor que la presion de compresión del motor. La presion de los inyectores en condiciones de operación debe ser mayor de 4000 PSI.Existen varios tipos de inyectores usados en el motor Diesel, entre los cuales tenemos los siguientes: Inyector de un agujero, de varios agujeros, tipo tobera y tipo tetón.

Generalmente los inyectores de un agujero se usan en los motores de inyección indirecta y los de varios agujeros en los motores de inyección directa.

Inyector de varios agujeros:Este tiene orificios de 0.2 mm de diámetro, los cuales están taladrados en la punta de manera que el combustible se rociara dentro de la parte abierta de la cámara de combustión, los agujeros están espaciados a igual distancia alrededor de la punta. El resorte que sostiene cerrada la válvula del inyector se calibra de modo que la válvula empiece a abrir cuando la presion de inyección este entre 2,100-3,600 PSI. Debido a que los agujeros son tan pequeños la presion puede seguir aumentando hasta los 30,000 PSI durante la inyección. Cuando cesa el bombeo la presion caerá rápidamente debajo de la presion de calibración de la válvula del inyector, esto hace que la válvula cierre bruscamente, entonces el combustible es atrapado en las líneas de modo que no goteara del inyector.

Inyector tipo tobera:Es un pasador de un agujero, la punte tiene solo un agujero con un pasador dentro de el, la presion proveniente de la bomba inyectora levanta la tobera cargada con resorte para realizar la inyección, entonces el combustible se rocía por el espacio que existe entre la tobera y el agujero en un patrón de rociado angosto en forma de cono.La forma de la tobera determina la forma del modelo de inyección de combustible, algunas boquillas tienen sistema de estrangulación. La boquilla tipo tobera tiene una abertura mas grande que la de tipo agujero de manera que opera a una presion menor, entre 1,100- 1,800 PSI. Una válvula cargada con resorte que es parte de la tobera se abre por la presión del combustible y se cierra por la fuerza de un resorte.

SERVICIO A LOS INYECTORESMarcha en vació áspera, golpeteo en uno o mas cilindros, escape humoso y perdida de potencia del motor pueden deberse a fallas en los inyectores.Un inyector puede pegarse, tener fugas, la punta se puede taquear o estar cubierta parcialmente con carbón.Es necesario primero el inyector que uno sospecha que tiene falla, esto se puede lograr aflojando la tuerca de la línea de alta presion para averiguar si el inyector esta trabajando o no.Con el motor en mínimo se va aflojando cada inyector uno a la vez, el inyector tiene falla si la velocidad del motor no cambia cuando se afloje el mismo.El inyector que tiene falla deberá removerse y revisarse. Antes de removerse el inyector debe limpiarse bien alrededor.Recuerde que las partes del inyector no son intercambiables de modo que se desmontan, se limpian y se vuelven a montar uno cada vez, las partes del inyector se limpian con diesel, el carbón duro se puede limpiar de la punta del inyector con un cepillo de alambre de latón suave. Se usan pasadores especiales para limpiar los agujeros de los inyectores. La válvula y el asiento del inyector en cuanto a daño y desgaste del vástago.Si las partes del inyector están en buen estado el inyector es armado, luego se revisa en un probador de inyectores, el cual es una bomba manual de alta presion para combustible diesel.La prueba consiste en bombear presion al inyector conectado, se observa la presion de apertura y se ajusta de ser necesario, también se observa el patrón de rocío que sale por la punta, el cual debe estar en forma correcta y el combustible debe atomizar apropiadamente.Las líneas de combustible deben purgarse después de reemplazar el inyector, para esto se afloja la tuerca y se deja salir el combustible hasta que haya salido todo el aire, luego se

aprieta la turca nuevamente al torque correcto y se pone en marcha el motor para revisar su operación normal.

AVERIAS PRESENTADAS EN EL SISTEMA DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR DIESEL

1. El motor no enciende o lo hace retardado. Causas posibles:

Falta de combustible, aire en el sistema, suciedad o agua en el sistema, bomba trasegadora dañada, apagador bloqueado, válvulas de descarga defectuosas, punto de inyección incorrecto, inyectores mal ajustados o dañados, bomba de inyección mal sincronizada, bomba de inyección dañada.

2. Excesivo humo negro en el escape.Causas posibles:Punto de inyección incorrecto, inyectores mal ajustados o dañados, manguera de aceleración por vacío dañada, membrana de vacío rota, bomba de inyección dañada.

3. El motor pierde potencia.Causas posibles:Poca alimentación de combustible, punto de inyección incorrecto, bomba trasegadora defectuosa, inyectores mal ajustados o dañados, bomba de inyección mal sincronizada o defectuosa.

4. Funcionamiento irregular del motor.Causas posibles:Tuberías de alta presion obstruidas, inyectores mal ajustados o dañados, bomba de inyección dañada, gobernador de la bomba dañada.

5. El motor enciende pero se apaga.Causas posibles:Aire en le sistema, suciedad o agua en el sistema, conductos de retorno obstruidos, mínimo mal ajustado.

6. El motor golpea.Causas posibles:Combustible inadecuado, punto de inyección adelantado, goteo en el inyector.

UNIDAD VIISOBREALIMENTACION DE LOS MOTORES A COMBUSTION INTERNA.

GENERALIDADESUna de las principales metas buscadas en el desarrollo de los motores de combustión interna, es el aumento de la potencia absoluta del motor. El camino mas fácil para el aumento de la potencia del motor es aumentar el volumen de litraje, es decir atraves del aumento del numero de cilindros, aumento del diámetro del cilindro, aumento de la carrera del pistón, pero el aumento del número de los parámetros antes descritos, nos daría motores muy grandes y pesados.

Por lo tanto el método mas usado para el aumento de la potencia efectiva del motor, es aumentando la potencia de litraje del motor, a lo que se le denomina sobrealimentación de los motores.

Ne= Pe .Vh. i. n. (Kw/lt, Cv/l) Nlt= Ne = Pe.n (Kw/lt, Cv/l) 225 Vlt 225

Donde: Pe = Presion media efectiva. n = Numero de revoluciones del motor.Vh = Cilindrada del cilindro. i = Numero de cilindros. = 2 para motor de dos tiempos y 4 para el motor de cuatro tiempos.

Como se puede observar en la formula anterior, la sobrealimentación del motor, se puede llevar acabo, aumentando el numero de revoluciones “n” o aumentando la presion media efectiva “Pe”.

Sobrealimentación por medio del aumento del número de revoluciones “n”.

En los últimos 30 años, el número de revoluciones de los motores Diesel aumentó de 1,500 a 5,000 rpm y en el motor de gasolina aumentó de 2,000 a 10,000 rpm.

Nlt= A l Hi ηi ηm ηV γ0 n (Kw/lt, Cv/l) l0 Donde: A = Constante en función de las unidades utilizadas. = 2 para motor de dos tiempos y 4 para el motor de cuatro tiempos. = Coeficiente de exceso de aire.ηi = Coeficiente de rendimiento indicado.ηm = Coeficiente de perdidas mecánicas.ηV = Coeficiente de llenado.γ0 = n = Numero de revoluciones del motor.l0 =Hi =

De esta expresión vemos que la potencia de litraje, alcanza su valor máximo, al aumentar “n”, cuando la multiplicación de ηi ηm ηV γ0 son constantes para un motor dado.

Sin embargo, si continuamos aumentando “n”, la potencia de litraje tiende a disminuir debido a la disminución de ηi ηm ηV, por lo tanto se deben tomar las siguientes medidas para evitar esta disminución.

1. Para evitar la disminución del coeficiente de llenado “ηV”

Se aumenta la sección de paso de de las válvulas de admisión (multiválvulas). Se seleccionan los valores óptimos de la distribución de gases para aprovechar mejor la

recarga. Se disminuye la resistencia hidráulica de los conductos de admisión y de escape. 2. Para evitar la disminución del coeficiente de rendimiento indicado “ηi” Se selecciona la cámara de combustión y se organiza la dirección de los torbellinos. Se selecciona los agregados del suministro de combustible ( se usan tuberías cortas, se

aumenta la presion de inyección, se mejoran los inyectores y acoplamientos) para variar el ángulo de avance de la inyección de combustible acorde al aumento de las revoluciones.

3. Para evitar la disminución del coeficiente de pérdidas mecánicas “ηm” Se disminuye el peso del conjunto del pistón. Se disminuye la relación carrera- diámetro (limita el aumento de la velocidad media del

pistón). Motores Diesel S/D= 1, Motores gasolina S/D= 0.7.

Nota: En la sobrealimentación por medio del aumento de “n”, es necesario tener en cuenta que esto implica, una disminución de la reserva de resistencia de las piezas del motor, debido al aumento de las fuerzas de inercia, además que aumenta la carga térmica debido a que se aumenta el numero de ciclos en la unidad de tiempo.

Sobrealimentación por medio del aumento de la presion media efectiva “Pe”

De la siguiente ecuación:

Pe = 0.0427 Hu ηi ηm ηV , se desprende que el aumento de “Pe”, es posible mediante

l0 la disminución de “” o por el aumento de ηi, ηm , ηV, γ0

1. Aumento de la presion media efectiva “Pe” por la disminución del coef. de exceso de aire

La disminución de “” es uno de los métodos usados para aumentar “Pe” en los motores Diesel. El menor valor de “” para estos motores se debe al método de formación de la mezcla que estos usan.En los motores Diesel con cámara de turbulencia = 1.5….1.7.En los motores Diesel con precamaras = 1.15….1.20.

Este método no se usa en los motores de gasolina ya que la mezcla se empobrecería demasiado y esto provocaría una combustión inadecuada, en este caso = 0.8…0.9 y no conviene cambiarlo.

2. Aumento de la presion media efectiva “Pe” por el aumento del coef. de llenado “ηV”.

El aumento del coeficiente de llenado origina un aumento directamente proporcional de la presion media efectiva, solamente en los motores de gasolina, puesto que en este caso el aumento de ηV determina el aumento de la cantidad de mezcla de trabajo.En los motores Diesel, debido a la separación entre el suministro del combustible y del aire, el aumento de ηV sin aumentar el suministro de combustible, no origina aumento de Pe, puesto que esto trae como consecuencia un aumento directamente proporcional de .El aumento de Pe, en este caso, puede ser posible solamente si la magnitud inicial de proporciona una de combustión calidad del combustible.

3. Aumento de la presion media efectiva “Pe” por el aumento del coeficiente de rendimiento indicado “ηi”.El aumento de ηi en los motores Diesel, se alcanza por medio del mejoramiento del proceso de formación de la mezcla y en los motores de gasolina por medio del aumento de la relación de compresión “Є”.El aumento de Є, conjuntamente con el aumento del número de revoluciones, constituye uno de los fundamentales medios de sobrealimentación en los motores de gasolina. En los motores Diesel la influencia en el aumento de Є es mucho menor, debido a que el Є inicial es alto. El aumento de Є en los motores Diesel es conveniente para aumentar la seguridad en el arranque y suavizar la rudeza de su trabajo.El mayor aumento de Pe, se puede alcanzar por medio del aumento del peso de la cantidad de carga fresca que penetra al cilindro, la cual esta caracterizada por la multiplicación de ηV .γ0.

Para aumentar la densidad de la carga que penetra al cilindro del motor, se lleva a cabo una sobrealimentación, es decir, se llena el cilindro del motor con carga fresca con una mayor presion. Pk ≥ P0 donde Pk = 1.5….2.5 kg/cm2.

La compresión de la carga fresca se lleva a cabo en un compresor. En los motores Diesel el aumento de γ permite aumentar la cantidad de combustible que se quema.

En los motores de gasolina, la sobrealimentación origina un aumento del peso de la mezcla de combustible que penetra al cilindro.La sobrealimentación es uno de los métodos mas racionales para aumentar la potencia indicada en los motores Diesel.

Sin embargo en los motores de carburación debido al peligro de la detonación y a las dificultades en la instalación del carburador y del compresor, la sobrealimentación no ha tenido una amplia difusión.Para concluirse puede afirmar que la sobrealimentación en los motores Diesel se puede lograr por medio de la utilización de sobrealimentadores y disminuyendo el coeficiente de exceso de aire.En el caso de los motores de gasolina la sobrealimentación se logra por medio del aumento del coeficiente de llenado y el coeficiente de rendimiento indicado.

FUNCION DEL SISTEMA DE SOBREALIMENTACION DEL MOTOREl sistema de sobrealimentación, sirve para aumentar la potencia del motor sin variar el tamaño del cilindro ni el número de revoluciones del cigüeñal, por medio del aumento de la cantidad de aire y combustible en la admisión. Esto aumenta el rendimiento mecánico del motor.La elevación de la presión del aire se realiza en un compresor, el cual puede ser accionado por el motor. En el compresor el aire se comprime a baja temperatura, mientras que en el cilindro del motor el aire se expande alta temperatura y por lo tanto, se produce mayor trabajo que el que se gasta en la compresión del mismo aire.

En la sobrealimentación se elevan la presión y la temperatura del aire al final de la compresión, esto limita el grado de sobrealimentación en los motores de carburador debido a la aparición de la detonación.

A la velocidad de rotación nominal del árbol del motor Diesel, el rotor del turbocompresor desarrolla una velocidad de 40,000 r.p.m.Girando la rueda del compresor succiona el aire a través del depurador y lo impulsa por la tubería de admisión a los cilindros del motor Diesel bajo una presión de 0.4 – 0.5 Kgf/cm2.

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE SOBRE ALIMENTACION.El accionamiento del compresor de puede llevar a cabo desde el cigüeñal del motor atraves de un multiplicador y se denomina compresor accionado o por medio de una turbina de gas, en este caso el compresor se instala en el mismo eje que la turbina la cual es movida por la energía de los gases de escape. Los tipos de sobrealimentación usados en los motores de combustión interna son los siguientes:

1. Sobrealimentación por compresor acoplado mecánicamente al cigüeñal.2. Sobrealimentación por turbocompresor.3. Sobrealimentación mixta (mezcla de los anteriores).

El compresor accionado por el motor aquel se acopla, a través de una transmisión de velocidad, al cigüeñal del motor.

Para el caso del sistema combinado, el primer eslabón lo constituye el compresor accionado por el motor y el segundo eslabón, el turbocompresor (accionado por los

gases).

Al emplear la sobre alimentación en los motores de carburador, el compresor puede instalarse tanto delante como detrás del carburador.

CONSTRUCCION Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE SOBREALIMENTACION.En el motor con turbocompresor, los gases de escape calientes, mueven la turbina y ésta a su vez hace girar al compresor, el compresor efectúa la aspiración del aire y entrega al motor una carga fresca de aire precomprimida.

El turbocompresor consta de las siguientes partes: El conjunto giratorio, la caja de cojinetes, la caja de turbina ,la caja del compresor, escudo aislador, conexión al sistema de lubricación, rueda del compresor, tubería de admisión, sistema de enfriamiento de carga fresca, válvula de admisión, válvula de escape, colector de gases de escape, rueda de la turbina.El conjunto giratorio está formado por la rueda de la turbina, el eje y la rueda del compresor. La rueda de la turbina está unida al eje por medio de soldadura de fricción.A la rueda de la turbina con el eje se denomina rotor. La rueda compresora está unida al eje del rotor por medio de tuercas.

Al conjunto giratorio, se le imponen exigencias muy rigurosas con respecto a la precisión de la forma y a la calidad de la superficie, al equilibrio dinámico y la lubricación.

El conjunto giratorio va apoyado en cojinetes de fricción rotativos en la caja de cojinetes; en el apoyo rotativo, los cojinetes de fricción giran dentro de la caja de cojinetes en el mismo sentido de giro del rotor, de esta manera se reduce la velocidad relativa; es decir, la diferencia entre los números de revoluciones entre el eje del rotor y el cojinete, con lo que se reduce también el rozamiento y el desgaste.

La lubricación de los cojinetes, se efectúa por medio de una conexión al circuito principal de lubricación del motor.Entre la turbina y el compresor, se coloca un escudo aislador de calor, para mantener en un valor lo más pequeño posible, la transmisión de calor de la turbina al compresor.

COLOCACION DEL TURBOCOMPRESOR EN LOS MOTORES DE CARBURADOREn los motores de carburador, según donde se coloque el sistema de sobrealimentación se distinguen dos casos:Carburador soplado y carburador aspirado.

Carburador soplado:En este caso el carburador se sitúa entre el compresor y el colector de admisión. De esta forma el aire que entra en el compresor es aire limpio directamente del exterior.

Carburador aspirado:En este motor, el carburador se monta antes del compresor, por lo que, en este caso lo que se comprime es la mezcla aire-gasolina.Este ultimo sistema, fue el mas utilizado en las primeras aplicaciones de la sobrealimentación, por su sencillez y porque proporciona una mezcla aire-gasolina de temperatura mas baja que en el sistema de carburador soplado.Sin embargo actualmente se usa más el sistema de carburador soplado, ya que este, permite la utilización de un intercambiador de calor o intercooler.Para los motores Diesel o fuel injection, esta clasificación no tiene sentido ya que los

inyectores de combustible, se colocan siempre después del sistema de sobrealimentación.

Sistema intercooler:El sistema intercooler, consiste en un intercambiador de calor, en el que se introduce el aire que sale del turbocompresor, para enfriarlo, antes de introducirlo en los cilindros del motor.Al enfriar el aire, disminuye la densidad de este, por lo que para el mismo volumen de los cilindros, se puede introducir mayor masa de aire y así mejorar el rendimiento del motor.

VENTAJAS DE LA SOBRE ALIMENTACION POR TURBOCOMPRESOR. Obtención de elevadas potencias a partir de cilindradas reducidas. Reducción del consumo de combustible. Reducción del peso y volumen del motor, en comparación con motores de aspiración

atmosférica de similar potencia, ya que los cilindros de estos últimos serán de mayores dimensiones.

Ruidos de funcionamiento relativamente menores, que en los motores de aspiración atmosférica, ya que el turbocompresor actúa como silenciador de los gases de escape y del aire o mezcla aire - combustible.

DESVENTAJAS DE LA SOBRE ALIMENTACION POR TURBOCOMPRESOR. Potencias reducidas a bajas revoluciones. Cuando se lleva poco pisado el acelerador y

por lo tanto un régimen de vueltas bajo, en este caso los gases de escape se reducen considerablemente y esto provoca que el turbo apenas trabaje. La respuesta del motor entonces es poca, salvo que se utilice una marcha convenientemente corta, que aumente el régimen de giro.

Mantenimiento más exigente que el motor de aspiración atmosférica. Los motores con turbo, requieren de un aceite de mayor calidad y cambios de aceite

mas frecuentes, ya que este se encuentra sometido a condiciones de trabajo mas duras, al tener que lubricar los cojinetes de la turbina y del compresor, los cuales se encuentra frecuentemente a muy altas temperaturas.

Los motores turboalimentados requieren mejores materiales. Los motores turboalimentados requieren sistemas de lubricación más eficientes. Los motores turboalimentados necesitan sistemas de enfriamiento más eficientes.

GRADO DE SOBREALIMENTACION DEL MOTOREl grado de sobrealimentación da una idea del aumento de la potencia, que se logra en este tipo de motores, este se calcula por medio de la siguiente ecuación:

Gsa = Pk/P0

Donde, Pk = Presion a la salida del compresor de aire.P0 = Presion a la entrada del compresor de aire.Gsa = Grado de sobrealimentación.

El grado de sobrealimentación varía con las revoluciones del motor, asegurando un aumento de la presion media efectiva “Pe”; por supuesto también aumentan las perdidas y disminuye el rendimiento del compresor, por esto al aumentar demasiado el grado de sobrealimentación la potencia efectiva entregada puede disminuir.

Los valores de sobrealimentación que se usan son los siguientes:

1. Sobrealimentación baja: Gsa < 1.5 La potencia se aumenta en un 20…30%.2. Sobrealimentación media: Gsa = 1.5….2.2 La potencia se aumenta en un 30…40%.

3. Sobrealimentación alta: Gsa = 2.2….2.5 La potencia se aumenta arriba del 40…45%.

UNIDAD VIIISISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA.

FUNCION DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR.Durante el funcionamiento del motor es necesario tener un sistema capaz de sacar el calor excesivo (un tercio del calor de combustión), manteniendo la temperatura normal de operación (80…950C), para así aprovechar al máximo su potencia y vida útil. El enfriamiento tiene la función de ceder a un medio refrigerante el calor que debido al proceso de combustión, se ha transmitido a partes del motor como: cilindros, pistones, culatas y al aceite mismo del motor. Esto es necesario ya que tanto los materiales como el aceite tienen limitada resistencia al calor. Cuando se inicia la expansión de la mezcla hay una temperatura promedio de 15000C en la cámara de combustión y si no se evacua este calor las piezas se dañarían.

Un buen enfriamiento posibilita un aumento de la potencia ya que se mejora la carga de los cilindros y en los motores de carburador permite que la mezcla combustible – aire pueda comprimirse más fuertemente sin que autoinflame, lo cual evita el encendido superficial y el picado.

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR.

1.- Enfriamiento por aire: a) Por el viento de marcha. b) Por medio de un ventilador.2.- Enfriamiento por agua o líquido: a) Circulación a presion por una bomba (por sobre presión o por vaso de expansión). b) Por circulación térmica (termosifón). c) Circulación por evaporación o sobre presión. d) Por aditivos (glicol).

ENFRIAMIENTO POR AIRE DEL MOTOR.Es un sistema de enfriamiento sencillo, donde el aire fresco del exterior es impulsado por medio de una turbina a través de las aletas de enfriamiento en el bloque de los cilindros y culata del motor. En este caso se cede calor sobrante directamente al aire de la atmósfera.Con objeto de mejorar la conductividad de los cilindros y las culatas, éstos se fabrican de aleaciones de material ligero y se proveen de aletas con el fin de aumentar el área de Enfriamiento.

Se distinguen los siguientes tipos de enfriamiento por aire: Enfriamiento por viento de marcha y enfriamiento por ventilador o turbina.

Enfriamiento por el viento de marcha.Es la forma más sencilla de enfriamiento por aire, ésta suele emplearse en motocicletas y motores destapados. Los cilindros, la culata de los cilindros y en algunos casos el carter, llevan aletas de enfriamiento. El enfriamiento por el viento de marcha es irregular ya que depende de la velocidad del vehículo y de la temperatura del aire exterior.

Enfriamiento por Ventilador o turbina de Aire.Es un sistema de enfriamiento sencillo, donde el aire fresco del exterior es impulsado por medio de una turbina a través de las aletas de enfriamiento en el bloque de los cilindros y culata del motor. Un ventilador aspira el aire axialmente y lo expulsa hacia el interior del motor, el aire se conduce desde la caja del ventilador a través de conductos y las aletas de los cilindros, entre los cuales se distribuye uniformemente y luego sale al exterior.Por la forma en como se efectúa el enfriamiento, estos motores trabajan a una temperatura de operación más alta entre 90 y 950C.Nota: Para un buen enfriamiento es necesario que las aletas estén completamente limpias.

Características del enfriamiento por ventilador:Soplante axial o radial.Conducción del aire por caperuzas y chapas.Corriente de aire radial o axial respecto a los cilindros.Regulación de la temperatura constante o variable según el número de revoluciones del ventilador.

Consume del 4…6% de la potencia del motor para mover el ventilador.

VENTAJAS DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR AIRE.Tiempo reducido de calentamiento del motor.Tolera pequeñas fugas de aire.Menor probabilidad de sobre enfriamiento del motor (países fríos).Explotación más cómoda del motor en zonas de escasez de agua.Construcción sencilla.No necesita anticongelante.

DESVENTAJAS DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR AIRE.Mayores dimensiones del motor.Mayor temperatura de operación del motor.Exigencias elevadas a los aceites lubricantes.Enfriamiento irregular de las piezas del motor.Pérdida de potencia para mover el ventilador ( 10%).Mala regulación de la temperatura.Produce mayor ruido.

ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO DEL MOTOR.En este caso tanto los cilindros como la culata tienen una cámara intermedia la cual está conformada de modo que se forme un circuito cerrado de circulación del líquido de enfriamiento del motor.El agua que se encuentra en el radiador es impulsada a gran velocidad por medio de una bomba a todos los pasajes de enfriamiento que tiene el motor en un circuito cerrado, absorbiendo el exceso de calor producido durante el funcionamiento del motor.

Cuando el motor no ha alcanzado su temperatura de operación, la bomba de agua movida por el motor, impulsa al líquido por la cámara intermedia de los cilindros, los enfría y llega a la culata a través de orificios de paso y después regresa hasta el termostato el cual inicialmente cierra el paso del líquido de enfriamiento hacia el radiador por lo cual, el líquido llega a través de un conducto, directamente a la entrada de la bomba. Sin embargo, cuando el motor alcanza su temperatura de operación (80 a 850C); el termostato empieza a abrirse permitiendo que el líquido pase por el radiador donde es enfriado y devuelto hasta la entrada de la bomba y luego este proceso se repite cíclicamente.

PARTES DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO. Bomba, radiador, ventilador, banda, polea, termostato, pasajes de enfriamiento en el bloque y culata, mangueras, tapón del radiador, indicador de temperatura, luz de aviso de recalentamiento.

Bomba de agua:Generalmente esta bomba es de tipo centrífuga; es accionada por una correa trapezoidal la cual recibe movimiento a través de una polea montada en el propio cigüeñal del motor.

En el cuerpo de la bomba que está siempre lleno de líquido gira una rueda de aletas la cual impulsa el líquido hacia el exterior de la cámara y lo pone en circulación. Desde el radiador (circuito principal) o desde el termostato; el líquido refrigerante retorna constantemente hasta la toma de entrada de la bomba y de aquí el proceso se repite.

Radiador:Tiene por función, ceder al aire circundante, el calor que ha sustraído del motor por medio

del líquido de enfriamiento. El radiador está formado por una caja superior y una caja inferior y entre ambas cajas está colocada la parrilla o panal, la cual tiene aletas de enfriamiento. En la caja superior va instalado el tubo de entrada del líquido y en la caja inferior va colocado el tubo de salida del líquido, así como el grifo de vaciado del radiador. El radiador se fija por medio de uniones elásticas al chasis del vehículo esto es con el objetivo de absorber las vibraciones del motor.

El radiador va conectado al circuito de enfriamiento del motor por medio de mangueras especiales resistentes al calor. El radiador debe poder eliminar la energía de calor en una cantidad aproximadamente igual a la energía de calor usada para generar la potencia requerida del motor.

El radiador se construye de materiales tales como: Latón, cobre y algunas veces de aluminio.Se estima que cada HP de potencia del motor, utiliza 42.2 BTU (10,800 Cal/min). Conforme se aumenta la potencia del motor se incrementa la cantidad de calor que tendrá que eliminar el sistema de enfriamiento.

Los radiadores pueden ser: Tipo flujo hacia abajo o flujo transversal, sin embargo ambos poseen aproximadamente la misma eficiencia.

Tipos de radiadores:Radiador de tubos de agua o tubos de aletas (aletas paralelas o perpendiculares).Radiador de tubos de aire y radiador de láminas.

Tapón del radiador:La boca de llenado del radiador tiene un tapón a presión con una válvula de resorte que cierra el respiradero del sistema de enfriamiento. Esto hace que se acumule presión de manera que no se dañe el sistema. Se presurizan los sistemas de enfriamiento para elevar la temperatura de ebullición del líquido enfriado. La temperatura de ebullición aumentará aproximadamente a 1.60C por cada libra de presión incrementada.

Ejemplo: A presión atmosférica normal (14.7 PSI), el agua, hierve a 1000C, sin embargo a una presión igual a 15 PSI, el agua hervirá a 1250C; temperatura que es más alta que la temperatura de operación de un motor. Una presión más alta en el sistema de enfriamiento tiene dos ventajas:

1.- Hace que el motor marche a una temperatura eficiente cercana a 930C, sin peligro de que hierva el líquido enfriador.

2.-Mientras más alta sea la temperatura del enfriador, mayor calor podrá transferir en el sistema de enfriamiento.

Ya que calor transferido por el sistema de enfriamiento es proporcional a la diferencia de temperatura entre el líquido de enfriamiento y el aire exterior, esto condujo al diseño de radiadores pequeños, de alta presión, que manejan grandes cantidades de calor. Para que se produzca el enfriamiento apropiado se ha de tener correctamente instalada la tapa a presión adecuada.

El tapón del radiador esta provisto de dos válvulas: Una válvula de alivio y una válvula de vacío.

Válvula de alivio:

Es la que ayuda a mantener la presión correcta en el sistema, se abre cuando hay exceso de presión y se cierra cuando la presión se normaliza.

Válvula de vacío:Esta válvula, permite la entrada de la presion atmosférica, para evitar que se formen vacíos en el radiador que lo puedan deformar.

Termostato:Es una válvula térmica accionada por temperatura. Sirve para garantizar que el motor alcance más rápido su temperatura de operación, cerrando el paso del agua por el radiador, cuando el motor esta frío. En operación normal, el termostato está parcialmente abierto de manera que cierta cantidad de agua pase por el radiador y otra parte vaya directamente a la bomba y se abre en su totalidad sólo en condiciones térmicas extremas, por ejemplo, cuando el motor lleva una carga pesada o al subir una cuesta un día caluroso.Nota: Generalmente los grados de temperatura a que abre el termostato vienen grabados en el cuerpo del mismo.

Tipos de termostatos:Capsula de dilatación con líquido.De material dilatable (cera).

Termostato con material de dilatación: Consta de una caja metálica cerrada y resistente a la presión y temperatura. El elemento de dilatación, está lleno de un material ceroso dilatable, en el cual se coloca un émbolo embutido en una membrana de goma. Cuando la temperatura del líquido llega hasta 800C, el material de relleno se funde, por lo que se aumenta el volumen interno y esto desplaza la caja metálica sobre el émbolo, el cual empieza a abrir la válvula del termostato. Cuando la temperatura llega a 850C, la válvula del termostato se encuentra completamente abierta. Si la temperatura del líquido baja; un resorte oprime la caja metálica, moviendo el émbolo en sentido contrario, lo cual cierra la válvula del termostato.

Chequeo del termostato:Ponga a calentar agua en una porra (hasta hervirla) y coloque el termostato dentro de ésta y observe la válvula del termostato. Ésta deberá empezar a abrir a la temperatura indicada en el cuerpo del termostato. Si la válvula no abre, reemplace el termostato.

Ventilador:Los automóviles con motores transversales accionan el ventilador por medio de un motor eléctrico; lo mismo que algunos vehículos de último modelo con motores longitudinales.Sin embargo la mayoría de los ventiladores son accionados por medio de correas desde la polea del cigüeñal a la polea de la bomba de agua.

El ventilador está diseñado, para que mueva el suficiente aire a la velocidad más baja de ventilación, para enfriar el motor cuando éste se encuentre, en su más alta temperatura de operación, se consume de 3….5% de potencia para mover al ventilador.Las aspas de los ventiladores se fabrican de hojas de acero flexibles o de plástico.Estos ventiladores tienen ángulos altos de aspas, par que impulsen un volumen alto de aire cuando den vueltas a bajas velocidades.Conforme aumenta la velocidad del ventilador, se aplana el ángulo del aspa, reduciendo los caballos de potencia requeridos para hacerlo girar a altas velocidades.

Tipos de ventiladores.Ventilador no desconectable.Ventilador desconectable con embrague electromagnético, hidráulico o viscoso.Ventilador con motor eléctrico gobernado por termosonda.

Nota:Los sistemas de enfriamiento tienen una carga de calor añadida cuando se usa aire acondicionado. El condensador del aire acondicionado está montado normalmente frente al radiador y este opera muy caliente, lo cual sube la temperatura del aire que entra al radiador en unos (6 – 11)0C. Debido a esto, los vehículos con aire acondicionado, tienen un radiador y un ventilador de capacidad mayor que los vehículos sin aire acondicionado.Los sistemas de enfriamiento de alta capacidad, se usan también en vehículos equipados para remolcar cargas de arrastre.

VENTAJAS DEL ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO.Mejor enfriamiento de las piezas del motor.Menor ruido producido por el motor.Menor temperatura de operación del motor.Menor exigencias al aceite lubricante.Menor tamaño del motor.

DESVENTAJAS DEL ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO.Mayor sensibilidad a las fugas de agua.Probabilidad de sobre enfriamiento (en países fríos).Necesita anticongelante.Requiere más mantenimiento.

AVERIAS, CAUSAS Y SOLUCIONES DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.

Sobrecalentamiento del motorCausas posibles:Bajo nivel de agua en el radiador.Tapón del radiador defectuoso o inadecuado.Banda del ventilador floja dañada o bañada de aceite.Termostato defectuoso.Mangueras dañadas.Panal del radiador obstruido.Bomba de agua defectuosa.Exceso de corrosión o suciedades en los conductos de enfriamiento del bloque o culata. Ventilador inadecuado o en posición invertida.Motor sobrecargado.

UNIDAD IXSISTEMA DE ENCENDIDO Y ARRANQUE DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA.

SISTEMA DE ENCENDIDO DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

FUNCIONEste sistema sirve para producir la chispa eléctrica entre los electrodos de los chisperos y distribuir esta en el orden de trabajo del motor, es decir, en el momento y cilindro necesario.

En todos los motores de carburador la mezcla de combustible – aire se enciende por acción externa, esta acción se realiza por medio de una chispa eléctrica que produce el sistema de encendido. La chispa eléctrica ha de encender la mezcla en el instante preciso en todas las condiciones de funcionamiento del motor. Para esto la baja tensión de la batería de 12 V, se transforma en alta tensión de encendido de 8,000 a 15,000V (encendido convencional) con el fin de que pueda saltar una chispa entre los electrodos de los chisperos.

Cuando las revoluciones del cigüeñal son altas, el tiempo de la combustión se reduce y el punto de encendido tiene que ajustarse automáticamente a las condiciones de revoluciones y de carga del motor.

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE ENCENDIDOEncendido con batería (convencional): Por bobina, transistorizado, por condensador de alta tensión, sin distribuidor.Encendido por magneto: Por magneto, volante dinamo-magneto, condensador y magneto de alta tensión.Encendido electrónico: Por bobina transistorizada (sin contactos), magneto transistorizado, condensador de alta tensión, volante dinamo-magneto.

ELEMENTOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE ENCENDIDO CONVENCIONALBatería, llave de encendido, bobina, distribuidor (tapa, rotor, platinos), condensador, cables de encendido de baja tensión y alta tensión, chisperos, resistencias.

BATERÍALa funciones de la batería son: Activar el motor de arranque, proporcionar corriente y energía para el encendido, la computadora y sistemas recontrol de la combustión del motor, servir de reserva eléctrica para el sistema, proporcionar energía para las luces y accesorios cuando el motor esta apagado, auxiliar al sistema de carga en caso de demandas excesivas, proporcionar energía en caso de falla del sistema de carga.

La batería almacena energía en forma química la cual puede convertirse en eléctrica y viceversa, hasta que se conecta a un circuito externo. La electroquímica de una batería trabaja sobre la reacción que se da cuando dos materiales disímiles o electrodos están colocados en una solución conductora y reactiva llamada electrodo. La reacción química hace que los terminales de la batería tengan cargas opuestas, positivas y negativas.

Componentes de la batería.La batería esta separada en unidades activas llamadas celdas que contienen un grupo de placas negativas de Plomo (Pb) en forma de esponja metálica, grupo de placas positivas de Dióxido de Plomo (PbO2), separadores (madera, hule papel, fibra de vidrio, cloruro de

polivinilo)y el electrolito que es una mezcla de acido sulfúrico (H2SO4) en un 35% a 39% y agua (H2O) en un 61% a 65%, cuando la batería esta cargada. Cuando la batería esta descargada tiene un máximo de sulfato de plomo y un mínimo de acido sulfúrico con un máximo de agua.Además tiene la carcasa o caja (hule, plástico duro), tapones de llenado, respiraderos, dos terminales o bornes generalmente cónicos, uno positivo ligeramente mas grande y el otro negativo y pantallas térmicas.Cada celda produce 2.1 voltios y se conectan en serie, de modo que seis celdas generan 12.6V cuando esta totalmente cargada.

Selección y sustitución de batería.Los factores más importantes para elegir una batería son los siguientes:El tipo, la clasificación nominal de capacidad de corriente, las dimensiones y numero de grupo de la misma.Un vehiculo utiliza una batería secundaria de 12V, de plomo y celda húmeda.

Nota: Si se conectan en serie dos o más baterías, los voltajes se suman y se conectan en paralelo el voltaje es el mismo pero se aumenta la capacidad de corriente.

Tipos de batería.Batería primaria:La acción electroquímica no se puede revertir, ósea no se puede recargar Ej. Baterías de lámpara de mano, radios, etc.

Batería secundaria:La acción electroquímica se puede revertir, se pueden recargar. Entre ellas están las siguientes:

Batería de puesta en marcha o para arrancar:Cargada en seco (conserva indefinidamente la carga) o cargada con electrolitoCorriente de arranque 300A, tiempo típico de arranque 4 segundos, consumo típico de corriente (300A * 4 s) = 1200 amperes-segundos, capacidad nominal = 62 ampres- hora.

Batería para funcionamiento cíclico:Consumo típico constante de corriente de un motor eléctrico fuera de borda = 10 amperes. El funcionamiento típico es descarga de batería, tiempo para un viaje de pesca = 3 horas.Consumo típico de corriente de la batería = 30 amperes – hora.Capacidad nominal = 80 amperes – hora.

Clasificación de las baterías.Las baterías automotrices se clasifican según los siguientes parámetros:

Capacidad de arranque en frío.Indica la corriente que una batería puede entregar en 30 segundos a O OF antes que el voltaje de la celda caiga por debajo de los 1.2V (7.2V para una batería de 12V).

Capacidad de reserva:Indica el numero de minutos que una batería cargada totalmente puede entregar 25A antes que el voltaje de celda caiga por debajo de los 1.75V (10.5V para una batería de 12V), esto se especifica en minutos. Ejemplo: 60,110, 120 minutos.

Capacidad de Ampere-horaTambién se llama velocidad de descarga en 20 horas. Indica el flujo constante de corriente

que una batería puede entregar por un espacio de 20 horas a 80 OF antes que el voltaje de celda caiga por debajo de los 1.75V (10.5V para una batería de 12V). Ejemplo una batería que entrega 4 amperes por 20 horas= 80 amperes-hora.Es el método más antiguo de clasificar las baterías y es el mejor modo de clasificar las baterías de funcionamiento cíclico.

Mantenimiento de las baterías.Inspeccionar visualmente la batería para detectar cualquier daño físico. Revisar el nivel del electrolito al menos una vez por semana (nivel correcto de 6 a 13 mm sobre los separadores de las placas). La densidad del electrolito para una batería cargada es de 1260 a 1280 (esto equivale a 35 a 39% de solución acida).Rellenar la batería únicamente con agua destilada.Limpiar las abrazaderas y los terminales de los cables con un cepillo de púas de acero.Aplicar vaselina a los cables para impedir la corrosión.Nunca pintar los terminales.Eliminar el sulfato del borde superior de las placas, los postes y terminales (unas seis veces al año), con agua, jabón, cepillo de metal y solución antisulfatante.

Nota: Cada arranque del motor consume 100-150A de la batería y se necesita aproximadamente 20 minutos de marcha para que el alternador reponga la carga de la batería.

Recomendaciones sobre la instalación de la batería:Debe estar cerca del motor y el alternador (evitar cables largos).Alejada del sistema de escape.Montarse con seguridad (evitar vibraciones).Tener fácil acceso para su mantenimiento.Para retirar la batería desconectar primero el cable negativo y al instalarla conectarlo de ultimo para evitar cortocircuitos.

Comprobaciones de las baterías.Prueba de descarga: Se realiza con un aparato para este fin para medir la condición interna de la batería (debe indicar 9.5V para una batería de 12V).

Prueba de deferencia de potencial entre celdas: Medir el voltaje de cada celda (2.1V), la lectura no debe indicar una diferencia mayor a los 0.05V entre cada celda.

Prueba de densidad máxima ρ= 0.04. Se toma la lectura de densidad más alta y se resta de la más baja y el resultado no debe ser mayor que 0.04. Prueba de caída de voltaje en arranque (batería instalada): En este caso el voltaje debe ser mayor de 9.6V.

Nota: Sin ignición el voltaje no debe ser menor de 12V y con ignición no menor de 8V.

Factores que afectan la vida de la batería.Los factores que afectan la vida de la batería son: nivel del electrolito (excesivo o poco), la sobrecarga, carga insuficiente, uso excesivo, suciedad, corrosión, partes dañadas (estribo flojo, cables en mal estado, fugas, caja agrietada).

Las señales de sobrecarga son: placas deformadas, quebradas o redondeadas, rejillas rotas, electrolito color marrón oscuro y consumo exagerado de este. Las causas pueden

ser falla del alternador o del regulador de voltaje.Las causas más comunes de descarga de la batería son: Fuga de corriente, consumo excesivo, falla del alternador, correa floja, cable a tierra en falso contacto.

El tiempo de descarga de la batería es el siguiente:12 meses si está almacenada en un lugar y a una temperatura de 24-26 OCInstalada en el vehiculo: de 18 a 24 horas si se deja encendida la luz de la cajuela, radio o cualquier otro accesorio, de 2 a 3 horas con las luces encendidas, 20 a 30 días con el vehiculo estacionado sin usarse.Si al almacenarla se deja la batería en el suelo esta se descarga más rápido.Reglas de seguridad en la manipulación de las baterías.Antes de realizar cualquier trabajo en la batería desconectar el cable a masa.No acercar llamas ni chispas a la batería ya que el gas que esta genera es inflamable.El acido de la batería daña la piel, los ojos y la ropa, evite su contacto.Use siempre antejos de seguridad al manipular baterías.El acido derramado se neutraliza con una solución de bicarbonato sódico o amoníaco mas agua.El acido de la batería daña la pintura o los metales, evite derrames de este.Para retirar la batería del vehiculo, apague el motor y todas las cargas posibles (luces, radio, etc.) y a continuación desconecte el cable negativo y por ultimo el positivo.Al instalar la batería conecte primero el terminal positivo (rojo) y después el negativo (negro).

Cables para las baterías.En general las baterías de 12V usan cables número 4 o 6. Los cables que se conectan a masa llevan bajo voltaje y no necesitan aislante, y estos se conectan ya sea al motor o al chasis del vehiculo.

INTERRUPTOR DE ENCENDIDOEs el dispositivo de contacto que interrumpe la corriente de la batería al circuito primario con el motor parado y conecta además los instrumentos de medida y de control del panel, así como el arrancador.El interruptor de encendido va ubicado en el timón de la dirección y tiene varias posiciones: LOCK, ACC, ON, RUN, START. En la posición “ON”, distribuye energía para varios circuitos ósea permite el paso de corriente de la batería al encendido, instrumentos y luces, en la posición “ACC”, suministra corriente a algunos accesorios como ciertas luces, radio, etc., pero no al encendido ni a los circuitos de control del motor. En las posiciones “LOCK y OFF”, se abren todos los circuitos en el interruptor y bloquea mecánicamente el timón del vehiculo.En la posición “RUN”, suministra energía al encendido, los circuitos de control del motor y otros. Mientras que en la posición “START”, este suministra corriente al circuito de control del arrancador, al encendido y otros circuitos de control del motor.

BOBINALa bobina es un autotransformador, pues eleva varias veces la tensión que se le aplica. Acumula la energía de encendido y la transmite en forma de un impulso de corriente de alta tensión para hacer saltar la chispa entre los electrodos de la bujía provocando la inflamación de la mezcla comprimida entre el cilindro.Construida en una carcaza metálica posee en su interior un núcleo de hierro laminado y dos enrollamientos conocidos como primario y secundario.El primario tiene aproximadamente 350 espiras de alambre más grueso que el secundario

y están conectadas a las terminales positiva y negativa. El secundario tiene alrededor de 20,000 espiras de alambre más delgado con un extremo conectado a la salida de alta tensión y el otro conectado internamente en el primario.

Nota: En un sistema de encendido nuevo y en buen estado, la bobina produce 10,000V. Sin embargo en un sistema viejo el voltaje requerido puede aumentar hasta los 28,000V.

Los nuevos motores, mas optimizados y de altas revoluciones, necesitan de sistemas de encendido mas potentes, para estos fueron diseñadas nuevas bobinas de encendido con diferentes formas geométricas conocidas como “bobinas plásticas”.Estas poseen las siguientes ventajas: mayor tensión de encendido, mayor disponibilidad de chispas por minuto, ocupa poco espacio, menor peso, menor tamaño y diversas formas geométricas para adaptarse al espacio disponible en el compartimiento del motor.DISTRIBUIDORLa alta tensión inducida en el secundario de la bobina, debe llegar hasta cada una de las bujías del motor en las que saltara en forma de chispa. Por tanto el distribuidor de encendido reparte el impulso de alta tensión entre las bujías en el instante preciso y según el orden de encendido del motor.Este es movido por el árbol de levas y gira a la mitad de las revoluciones del cigüeñal.Los platinos, el sincronizador inductivo, el sincronizador de efecto Hall, el condensador, el rotor, la tapa y los mecanismos de avance, debido a la sincronización que debe llevar con el giro del motor, se montan en una sola unidad de construcción.

Tapa del distribuidor.Recibe la corriente de alto que viene del secundario de la bobina y la envía al rotor del distribuidor de donde se distribuye a las bujías.La corriente entra a la tapa atraves de la terminal central, pasa por el rotor, cruza un entrehierro de la punta del rotor a una terminal en el interior de la tapa y luego viaja por un cable a cada bujía.La tapa del distribuidor es de plástico, baquelita o de un material aislante similar. La terminal central para el cable de la bobina y los insertos de metal en las torres de las bujías, son conexiones del circuito para los cables y el rotor.

Rotor.Su función es rotar dentro de la tapa del distribuidor y distribuir la alta tensión. Por lo tanto cuando rota la corriente salta entre la punta de este y el terminal de la tapa. Ese salto de chispa provoca desgaste del material de la punta del rotor y de los terminales de la tapa.Cuando mayor es la distancia entre los dos puntos mayor es la alta tensión que tiene que producir la bobina.

Condensador.La función del condensador es aumentar la rapidez del corte de la corriente del primario y evitar el salto de chispa entre los contactos del ruptor.Esta formado por dos superficies conductoras hechas de placas de laminas de papel de estaño o aluminio aisladas entre si por papel parafinado.

Resistencia en el rotor:En los rotores existe un resistor supresivo o resistencia que tiene la función de atenuar las interferencias electromagnéticas producidas por la chispa. Estas interferencias afectan el funcionamiento del radio, sistema de inyección y otros componentes electrónicos del vehiculo.

BUJÍASVan enroscadas dentro de la cámara de combustión y son las que reciben la alta tensión del circuito secundario de la bobina, la cual provoca el salto de la chispa entre los electrodos de la misma, produciendo la energía calorífica que provoca la inflamación de la mezcla comprimida del cilindro.Esta tiene tres partes principales: casquillo o forro, aislante y electrodos. A la longitud del roscado se le llama alcance de la bujía.Si una bujía trabaja demasiado fría, se ensuciará con depósitos los que provocaran fuga a tierra de la energía eléctrica secundaria o formarán una pantalla que aíslen los electrodos de manera que no disparará la bujía.Por otro lado si funciona demasiado caliente, los electrodos se quemaran con rapidez, provocando el preencendido y el consiguiente daño físico del motor. La temperatura mínima de operación de la bujía es de 340 OC.

Los tipos de bujías de encendido son: Caliente (disipan más lentamente el calor), frías (disipan rápidamente el calor) e inteligentes (pueden regular la intensidad de la chispa según la operación del motor).Los motores de alta compresión usan bujías frías para evitar que se calienten y los motores de baja compresión las calientes.

Servicio a las bujías.Cuando quite las bujías obsérvelas detenidamente para diagnosticar el funcionamiento del motor, comparándolas con las fotografías del estado de las bujías suministradas por el fabricante.

Color de depósito del electrodo Funcionamiento del motorClaro gris Operación normal Blanco Operación calienteCon hollín Mezcla ricaHúmedo Alto consumo de aceiteSecos y blancuzcos Combustión incompleta

Cables del sistema de encendido:Estos conducen la alta tensión producida por la bobina hasta las bujías de encendido, sin permitir fuga de corriente, garantizando que ocurra una combustión sin fallas. Al mismo tiempo la resistencia del rotor y los cables de encendido, poseen la característica de eliminar las interferencias electromagnéticas producidas por la chispa de alta tensión. Estas interferencias pueden perjudicar el funcionamiento de los componentes electrónicos del vehiculo tales como: radio, unidad de comando o la inyección electrónica.

Estos cables se clasifican como terminal supresivo (TS), en el cual la resistencia supresora esta instalada dentro de los terminales que están sobre las bujías, la tapa del distribuidor o la bobina y el cable supresivo (CS), donde el supresor esta instalado a lo largo del cable como parte del mismo y su resistencia depende del largo de este (a mayor largo mayor resistencia). La resistencia recomendada es 6 a 10 KΩ..

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO DE ENCENDIDO CONVENCIONALCuando se conecta la llave de encendido y se da el arranque, el platino abre y cierra. Con el platino cerrado, el enrollamiento primario recibe una corriente de alrededor de cuatro amperios que sale de la batería por el polo negativo, viaja por el chasis del vehiculo, pasa por el distribuidor, el platino y circula por el primario.

Durante el tiempo que el platino se queda cerrado, esta produciéndose un campo magnético en el núcleo de hierro de la bobina. Este campo magnético sigue aumentando hasta que alcance su punto máximo.En ese momento el platino se abre (accionado por el árbol de levas), interrumpiendo la circulación de corriente por el circuito primario de la bobina, lo cual induce una corriente de alto voltaje en el circuito secundario, que llega luego al distribuidor, el cual se encarga de enviarla a cada bujía, según el orden de trabajo del motor, para salte la chispa que incendia la mezcla aire-combustible dentro del cilindro.En el instante de la apertura del platino, la corriente eléctrica que esta circulando debe ser interrumpida inmediatamente, entonces el condensador actúa como un acumulador, absorbiendo la corriente que podría saltar una chispa entre los platinos, para evitarles daños tales como quemaduras o interferencias en la formación de la alta tensión.

TIPOS DE AVANCE DEL ENCENDIDO

Avance mecánico (centrifugo).Consiste de un mecanismo de contrapesos centrífugos contenido por un resorte. Conforme el motor gira mas rápido al distribuidor, los contrapesos oscilan hacia afuera contra la fuerza del resorte, este movimiento cambia la posición de giro del árbol del distribuidor lo cual avanza la sincronización del encendido, adelantando o retrasando la chispa según el régimen de trabajo del motor.

Avance al vacío.La depresión que se produce dentro del cilindro en la carrera de admisión, es usada por la unidad de avance al vacío para halar la placa móvil en la dirección de avance, lo cual abre el grado de sincronización básica del encendido para lograr la combustión mas eficiente según el régimen de operación del motor.

Avance controlado por computadora.Este utiliza un disparador de sincronización de estado sólido el cual puede ir ubicado en el distribuidor o sobre el cigüeñal. La señal básica del disparador se envía a la computadora, la cual recibe además otras señales como la temperatura del refrigerante, rpm, velocidad del vehiculo, posición del acelerador, presion atmosférica, etc.La computadora compara estas señales con un programa incorporado, demora la señal de encendido al punto justo, dispara una unidad de control electrónico y esta a su vez dispara la bobina primaria.

TIPOS DE SINCRONIZADORES DE ENCENDIDO

Sincronizador tipo puntas (platinos).Son movidos por la acción de una leva y deben estar lo suficientemente abiertos para minimizar la formación de un arco eléctrico entre las puntas lo cual dañaría los platinos.

Sincronizador inductivo.Este se usa en el distribuidor de sistemas de encendido de estado sólido, y su función es disparar la unidad de control electrónico de este. El control electrónico es el que abre el circuito primario de la bobina, para interrumpir el flujo de corriente primaria.

Sincronizador de efecto Hall.

Este es uno de los sincronizadores más modernos usados actualmente. Consiste en un obturador que al pasar enfrente de un sensor produce en cambio en el campo magnético entre un imán y el sensor, a su vez un circuito semiconductor que hay en el sensor, lee este cambio del campo magnético, lo amplifica y en forma de una señal cuadrada, lo envíe al modulo de control electrónico, para que este controle la corriente primaria.

FACTORES QUE AFECTAN LA CHISPA EN UN ENCENDIDO CONVENCIONALDesgaste de las bujías (apertura entre los electrodos).Resistencia de los cables del encendido.Distancia entre la salida de alta tensión del rotor y los terminales de la tapa del distribuidor.Punto de encendido desajustado (tiempo del motor).Compresión de los cilindros.Calidad de la mezcla aire – combustible.Temperatura del motor.

COMPROBACION DEL SISTEMA DE ENCENDIDO CONVENCIONALComprobar la carga de la batería, chequear el nivel de electrolito, así como el estado de sus bornes. Revisar el estado de los platinos y el condensador.Limpiar y revisar periódicamente el chispero de cada cilindro, eliminar la carbonilla y ajustar el espacio entre electrodos. La carbonilla se elimina sumergiendo el chispero en gasolina y limpiarlas luego con una brocha suave de alambre de cobre. El espacio de chispa se regula doblando el electrodo lateral.

SISTEMAS DE ENCENDIDO ELECTRONICOEl sistema de encendido electrónico tiene varias ventajas respecto al de platino:No usa platino y condensador principales causantes de problemas.Mantiene la tensión de encendido siempre constante.Garantiza mayor potencia de la chispa en altas revoluciones.Mantiene el punto de encendido siempre ajustado.

TIPOS DE ENCENDIDO ELECTRONICO

Sistema de encendido por impulsos inductivos (TZS-I) Bosch.En este sistema el control y el momento de la chispa se realiza por medio de un generador de señal inductivo, conocido como bobina impulsora o impulsor magnético, el cual va instalado dentro del distribuidor. Este produce una señal alterna que se capta con un osciloscopio.La prueba de este sistema se realiza con un osciloscopio, voltímetro y un ohmiómetro.

Sistema transistor de encendido Hall (TZ-H) Bosch.Este sistema posee un sin numero de ventajas al compararlo con el sistema mencionado anteriormente, principalmente por tener en la unidad de comando un limitador de corriente además del “CCR” que sirve para proteger la bobina.

En la unidad de comando el ángulo de cierre es en función de las revoluciones, lo que garantiza uniformidad de la chispa en cualquier régimen de carga del motor.Las unidades de comando se prueban generalmente en el vehiculo con osciloscopios.La prueba del sensor Hall también se efectúa en el vehiculo usando osciloscopio pero la señal captada es diferente, esta es tipo cuadrada y la tensión varia de 5 a 12V.

Sistema de encendido de sensor óptico.Este sistema utiliza un diodo emisor de luz (LED) de Arsénico o Galio, para producir una

fuente de luz infrarroja dirigida verticalmente a un fototransistor o a un elemento fotosensible. Asimismo un disco segmentado (interruptor rotativo) accionado por el eje del distribuidor, interrumpe el haz luminoso, esta señal es enviada a una computadora externa (sistema Feed Back o EFI) para que esta controle la ignición, ya sea por medio de un modulo de ignición, transistor de potencia o directamente la bobina de ignición. Estos sensores ópticos generan dos señales que son aplicadas al distribuidor, una para indicar el PMS del cilindro numero uno y otra para el número de revoluciones del motor. Estos sistemas incorporan además como parte de la activación de la bomba un transistor de potencia.Son usados en motores con carburadores electrónicos (Feed Back) y sistemas EFI de distintas marcas de vehículos.

Sistema de encendido sin distribuidor (DIS).Este sistema tienen una bobina para cada par de bujías y en ciertos casos una por bujía, todas controladas por un modulo de ignición y una computadora central, que en todos los casos es la misma del sistema de inyección, se usa solo en vehículos inyectados. El modulo define a cual bobina activar y la computadora dice cuando hacerlo. Ósea que el adelanto o retardo del tiempo de encendido es comandado por la computadora.El modulo recibe señales de los sensores del cigüeñal y árbol de levas, los cuales pueden ser bobinas captadoras, sensor de efecto Hall (mas usado) y sensor óptico.En este sistema cada extremo del secundario de la bobina esta conectado a una bujía. Las que se encuentran en los cilindros compañeros, los cuales se encuentran en el PMS al mismo tiempo. Al que esta en compresión se le llama “cilindro evento” y al que esta en escape “cilindro desecho”. La bobina dispara ambas bujías al mismo tiempo para completar el circuito en serie. Debido a que la polaridad de las espiras del primario y secundario están sincronizadas, una bujía siempre dispara hacia adelante y la otra en sentido contrario.Debido a la demanda adicional de energía, el diseño de la bobina, el tiempo de saturación y el flujo de corriente primaria son diferentes, estas generan más de 40,000V en todos los rangos de revoluciones del motor.

AVERIAS DEL SISTEMA DE ENCENDIDO DEL MOTOR DE GASOLINA

1. El motor no enciende o al encender se apaga. Causas posibles:

Bujía defectuosa o incorrecta, platinos mal ajustados o dañados, condensador defectuoso, bobina mal ajustada o dañada, falla en los cables de alta y baja tensión.

SISTEMA DE ARRANQUE DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA.

FUNCIONSu función es proveer movimiento al motor hasta que alcance el número de revoluciones mínimas que reúna dentro del cilindro una mezcla capaz de inflamarse.

CLASIFICACION DEL SISTEMA DE ARRANQUE DEL MOTORArranque a Mano.Arranque por motor eléctrico.Arranque por un motor de Gasolina Auxiliar.

ARRANQUE A MANOEn este procedimiento el cigüeñal del motor es accionado por la fuerza muscular del hombre. Este gira el cigüeñal aplicando el esfuerzo a la manivela de arranque, cuyo pasador se engancha con el acople en el extremo delantero del cigüeñal o con ayuda de un cordón que se enrolla en la volante. Este tipo de arranque se usa en los motores de fuera deborda, motosierras, plantas eléctricas, podadoras, etc.

ARRANQUE POR MOTOR ELÉCTRICOEs el más aplicado. Se usa en todos los motores de automóviles Diesel y gasolina. El arrancador eléctrico es alimentado por la batería con corriente de baja tensión. Al ponerse en marcha, el piñón del arrancador entre en engrane con la corona de la volante del motor. La relación de transmisión entre el piñón del arrancador y la corona del volante se escoge de modo que el número de revoluciones comunicado al cigüeñal sea suficiente para poner en marcha el motor.

El arrancador se conecta para efectuar la puesta en marcha y se desconecta después del

arranque por medio de un mecanismo especial de retracción. Los motores dotados de un arrancador eléctrico tienen, además, una manivela de arranque. Ésta se usa para hacer girar el cigüeñal antes de arrancar el motor en frío y durante el mantenimiento técnico.

Antes de parar el motor, dejarlo en mínimo de 1 a 2 minutos para que las piezas del mismo se enfríen paulatinamente y uniformemente.

CIRCUITO DEL SISTEMA DE ARRANQUE POR MOTOR ELÉCTRICOEl sistema de arranque consta de dos circuitos relacionados: el circuito de control y el circuito del motor.El motor de arranque hala corriente muy intensa durante pocos segundos para poder hacer andar al motor. La velocidad de arranque en la mayor parte de los motores es de 200rpm. Si el motor de arranque a esta velocidad no hecha a andar el motor, se producirá un arranque difícil o no arranque del motor.La corriente del arrancador varía de 150 a 200A en motores de 4 a 6 cilindros y hasta 300A en motores de gasolina más grandes. Algunos motores Diesel requieren de 500 a 600A para arrancar el motor frío.Un motor de gasolina que funciona adecuadamente debe arrancar a los 2 0 3 segundos de funcionamiento del arrancador.Los cables más gruesos conectan el motor de arranque a la batería lo más directamente posible.El circuito del motor utiliza un relevador para conectar momentáneamente el motor de arranque a la batería.El interruptor de encendido energiza el relevador o solenoide para activar el motor de arranque.El circuito del motor conduce la corriente intensa de varios cientos de Amperes por unos cuantos segundos, de la batería atraves del interruptor magnético (relevador o solenoide) hasta el motor y el circuito de control energiza el relevador o solenoide atraves del interruptor de encendido y el interruptor de seguridad del arranque.

El circuito de control de contiene: el interruptor de encendido, el interruptor de seguridad del arranque y el control lateral (bobina) del relevador o solenoide.

Estos componentes se conectan a la batería por medio del alambrado primario. El interruptor de encendido recibe generalmente el voltaje de la batería atraves de la terminal que está en el relevador o solenoide a la cual se conecta el cable positivo de la batería.El interruptor de encendido y el de seguridad del encendido, están conectados en serie.Cuando ambos interruptores cierran, la corriente fluye por la bobina del relevador o solenoide, entonces la acción electromagnética cierra los gruesos contactos de estos y conecta el motor de arranque a la batería por medio de los cables gruesos.

COMPONENTES DEL ARRANQUE POR MOTOR ELÉCTRICOBatería, llave de encendido, interruptor de encendido, interruptor de seguridad del arranque, relevador o solenoide, motor de arranque, piñón del arrancador y volante del motor con corona dentada.

Interruptor de encendido en la posición “start”.Este interruptor en la posición “START”, este suministra corriente al circuito de control del arrancador, al encendido y otros circuitos de control del motor.La posición de “START”, es de contacto momentáneo, activada por un resorte, de modo que cuando el conductor suelta la llave, automáticamente el interruptor queda en la

posición “ON”. Todas las otras son posiciones son con reten, ósea que el interruptor se queda en la posición seleccionada hasta que lo giren a otra.

Interruptor de seguridad del arranque.El interruptor de seguridad del arranque o interruptor neutral de arranque, cierra el circuito de control solamente cuando la transmisión automática está en la posición parqueo o neutral, o la transmisión manual está en neutral y el embrague esta desacoplado.Este interruptor normalmente abierto, esta en serie con la posición “START” del interruptor de encendido. La ubicación física de este interruptor depende del tipo de transmisión y de la localización de la palanca de cambios. En la transmisión automática puede estar colocado en la columna de la dirección o en la consola de cambios de velocidades montada en el piso.Algunas transmisiones automáticas tienen un dispositivo mecánico para bloquear el movimiento de la llave de encendido, hasta que el selector de engranes esté en la posición parqueo o neutral. Por otro lado ciertas cajas manuales tienen interruptores de seguridad activados por acoplamiento del cambio, estos son semejantes a los usados en las cajas automáticas. Este interruptor cierra solamente cuando la palanca de velocidades esta en neutro. Sin embargo la mayoría de los vehículos usan interruptores de seguridad tipo embrague-arranque, en el cual el acoplamiento del embrague cierra el circuito cuando se oprime el pedal.

RELEVADORES O SOLENOIDESSon dispositivos que utilizan corriente atraves de una bobina electromagnética para mover una armadura o un núcleo móvil de hierro. Cuando el circuito de control se cierra, la corriente que hay en el relevador o en la bobina del solenoide, forma un campo magnético que mueve la armadura o el núcleo. Este movimiento cierra los contactos del motor de arranque, de este modo los relevadores y solenoides pueden actuar como interruptores magnéticos para el motor de arranque. Además el movimiento del núcleo opera el acople que activa el mecanismo impulsor del arrancador para que éste engrane con la corona dentada de la volante del motor.

En un circuito básico activado por solenoide, el cable positivo (+) de la batería se conecta a la terminal denominada “BAT” de este. Entonces el circuito de control energiza los devanados del solenoide atraves del interruptor de encendido y el de seguridad. El campo magnético de los devanados mueve el núcleo del solenoide o el embolo. Este embolo mueve luego el piñón diferencial del arranque automático y también cierra los contactos para el circuito del motor.

A su vez en un circuito activado por relevador, cable positivo (+) de la batería se conecta a la terminal “BAT” de este, un cable conecta ésta terminal al motor de arranque. Luego el circuito de control activa al relevador. Entonces el solenoide engrana el arranque automático y completa el circuito del motor. Ósea este sistema tiene un relevador en el circuito de control del motor para energizar un solenoide el cual activa el motor de arranque.

MOTOR DE ARRANQUE ELECTRICOEs un motor eléctrico que funciona con los principios del electromagnetismo, el cual consiste en que todo conductor de corriente desarrolla un campo magnético alrededor de si mismo. La intensidad de este campo depende de la cantidad de corriente circulante y la polaridad magnética depende de la dirección del flujo de ésta.

Si se toman dos conductores vivos y se juntan, sus campos magnéticos interactúan de manera que los polos opuestos se atraen y los iguales se rechazan. Esta acción puede cambiar la energía eléctrica a mecánica.Entonces el principio del motor eléctrico consiste en que si se pone un conductor vivo en un campo magnético intenso, el campo creado por la corriente del conductor trata de alejar a este del campo circundante, en otras palabras el conductor trata de pasar de un campo intenso a uno más débil.La reacción continua de los campos magnéticos hace que gire el eje de la armadura del arrancador. Los polos magnéticos que rodean los conductores vivos pueden ser imanes permanentes o electroimanes.

Las partes de un motor de arranque son: armazón de campo con zapatas, devanados de campos electromagnéticos, armadura giratoria, eje con conductores vivos, extremo de escobillas, caja que contiene las terminales eléctricas, escobillas, bastidor para el extremo de la transmisión y solenoide.

El motor de arranque se puede conectar en: serie (desarrolla máxima torsión a cero velocidad de arranque y la torsión decrece a medida que la velocidad del motor aumenta), paralelo (las bobinas de campo están en paralelo con la armadura, la torsión es baja en velocidad de arranque y aumenta al incrementarse la velocidad del motor) y serie-paralelo (tiene bobinas de campo en serie y otras en paralelo con la armadura, produce torsión elevada después de arrancar y la mantiene así al incrementarse la velocidad).

La mayor parte de los motores de arranque para vehículos son de cuatro polos con cuatro escobillas.Un motor de arranque sencillo en serie puede conectarse con los cuatro devanados de campo en serie y luego con conexiones en paralelo a las dos escobillas aisladas.

El mecanismo de accionamiento del motor de arranque hace girar un piñón diferencial a una velocidad entre 3000 a 4000 rpm, el cual pone en movimiento una corona dentada de 150 a 200 dientes ubicada en la volante del motor a una velocidad de 200rpm. La proporción entre el piñón y la corona es aproximadamente de 15:1 hasta 20:1.Este mecanismo además debe desacoplarse automáticamente de la corona una vez que el motor del vehiculo se ponga en marcha. Asimismo debe desarrollar la potencia necesaria para arrancar el motor en diferentes condiciones de temperatura y no conectarse durante el funcionamiento del motor.Los motores de arranque pueden ser de acoplamiento positivo o tipo Bendix, los primeros son los más comunes. Estos a su vez pueden ser: accionado por solenoide (ya sea mando directo o por reducción) y de zapata móvil.Todos los mandos del motor de arranque usan un embrague de rueda libre de una dirección para desacoplar el piñón una vez que el motor esta en marcha.

ARRANQUE CON MOTOR AUXILIAR DE GASOLINAEste se utiliza para comunicar la rotación inicial de arranque al árbol de motores Diesel de gran tamaño, este sistema está conectado a la transmisión de fuerza. Una vez que el motor principal comienza a funcionar, el motor auxiliar de arranque junto con la transmisión de fuerza se desconecta automáticamente del árbol de éste. Para facilitar la puesta en marcha del motor antes mencionado, los sistemas de enfriamiento del motor de arranque auxiliar y del motor principal están unidos entre sí, lo que asegura el calentamiento del motor principal.

COMPROBACIÓN DE LA INSTALACIÓN DE ARRANQUE

Las quejas de arranque difícil del motor son problemas comunes. Las causas pueden ser fallas en los componentes del sistema de arranque, en los circuitos del mismo, defectos en el sistema de encendido o batería baja.

Prueba preliminar del motor de arranque.Realice una inspección detenida del arrancador instalado en el motor. Escuche si hay ruidos anormales que puedan indicar que esta seco o gastado. Busque tornillos flojos.Desmóntelo e inspeccione las escobillas y elimine la suciedad, observe que el piñón gire libremente, si esta duro revise los rodamientos, el eje y las piezas polares por flojedad.

Prueba del motor de arranque en vacío.Con una batería bien cargada, conecte el voltímetro al terminal de la batería y a masa. Puentear el terminal de la batería y el terminal “S” del electroimán contactor para cerrar el circuito, luego aplicar un cuenta revoluciones al eje del inducido.Al conectar los cables a la batería el motor recibe corriente, con la resistencia variable se ajusta la tensión de trabajo especificada. Se anota la corriente que indica el amperímetro y las revoluciones del motor y estos datos se comparan con las indicadas el manual.

En el mantenimiento del sistema se debe comprobar la fijación de sus conjuntos y piezas, así como engrasar periódicamente sus mecanismos.

Además se debe operar adecuadamente el arrancador conectándolo no mas de 15 segundos y los intervalos entre conexión del arrancador deben ser por lo menos de 30 segundos cada vez. Si después de efectuadas tres conexiones seguidas el motor no arranca, hace falta comprobar el buen estado de los sistemas de encendido y alimentación del motor.

AVERIAS, CAUSAS Y SOLUCIONES DE LA INSTALACIÓN DE ARRANQUE

1. Al mover la llave a la posición Start” no pasa nada. Causas posibles:

Circuito abierto, llave defectuosa, interruptor de seguridad no cierra, conexiones malas, bobinas cortadas en el electroimán, núcleo o piñón agarrotadas.

2. El contactor cierra el circuito pero el motor de arranque no responde. Causas posibles:

Escobillas agarrotadas, gastadas o muelles flojos, delgas del colector sucias, quemadas, gastadas, picadas o deformadas, rodamientos en mal estado, espiras del inducido y bobinas de campo en mal estado.

3. El motor de arranque funciona pero no hace que gire el motor. Causas posibles:

El piñón no engrana con la corona, mecanismo de acoplamiento sucio o averiado, corona de la volante o piñón dañado, eje del inducido averiado.

4. Baja velocidad y alta corriente en la prueba de vacío. Causas posibles:

Mucha fricción (rodamientos atascados, sucios o gastados, eje del inducido doblado, piezas polares flojas que rozan el inducido), inducido en cortocircuito, inducido o bobinas de campo derivadas a masa.

5. El motor no gira y consume mucha corriente en la prueba de vacío. Causas posibles:

Derivaron a masa en alguna terminal, rodamientos bloqueados.

6. El motor no gira y no consume corriente en la prueba de vacío.Causas posibles:Bobinas de campo abierto, bobinas del inducido abiertas, muelles de escobillas rotos o escobillas gastadas que hacen mal contacto.

7. El motor gira despacio y consume poca corriente en la prueba de vacío.Causas posibles:Alta resistencia interna por malas conexiones, colector sucio o circuito de campo abierto.

8. Gran velocidad y alta corriente en la prueba de vacío.Causas posibles:Bobinas de campo abierto con espiras en cortocircuito, para comprobarlo se cambian estas y se repite la prueba.

SISTEMA DE CARGA ELECTRICA DEL MOTORFUNCIONEl alternador es la parte principal del sistema de carga. Este genera corriente por medio de la inducción electromagnética y entrega ésta a la batería con un voltaje de 12.6 a 14.5V. Además mientras está funcionando suministra corriente y voltaje al resto de consumidores del sistema eléctrico del vehiculo. Por lo tanto todo el sistema depende del funcionamiento correcto del alternador.La batería y el alternador dependen el uno del otro para funcionar adecuadamente. El alternador tiene que mantener el estado de carga de ella, sin embargo, este no puede funcionar si tener la corriente inicial de campo proveniente de la misma. Así mismo el sistema de carga también afecta otros circuitos del vehiculo tales como luces,

climatización, accesorios, encendido y el sistema de control del motor. Por eso el voltaje de carga debe mantenerse dentro de límites regulados. Si el voltaje de carga es mas bajo que el de la batería, entonces no podría cargarla ni entregaría suficiente corriente a los otros circuitos. Por otro lado si éste es muy alto, puede dañar la batería, partes del encendido y otros componentes electrónicos del vehiculo.

Circuitos del sistema de carga.Los circuitos del sistema de carga son: el circuito de salida (que entrega voltaje y corriente a la batería y otras cargas) y el circuito de campo (el cual entrega corriente al campo del alternador).En general el sistema de carga consta de los siguientes elementos:La batería, que es cargada por el alternador y proporciona la corriente inicial de campo al mismo.EL alternador, que gira impulsado por la banda de transmisión del motor y que es la fuente del voltaje y corriente de carga del sistema.El regulador, que limita el voltaje máximo de carga.Un indicador de carga, el cual puede ser un voltímetro, amperímetro o una lámpara indicadora.

ALTERNADOREste genera corriente y voltaje según el principio de inducción electromagnética. Un modo de inducir voltaje y generar corriente alterna, es haciendo girar un imán dentro de un conductor estacionario en un circuito cerrado. Cuando el imán gira, su campo magnético induce un voltaje variable en el conductor.La cantidad de corriente y la polaridad de la misma depende de:La dirección de la polaridad magnética.La intensidad del campo magnético.El numero de conductores.El numero de líneas de flujo magnético de cada conductor.La velocidad del movimiento relativo entre el campo magnético y los conductores.

El alternador tiene las siguientes partes:La caja, sostiene los devanados del conductor estacionario de salida y el campo giratorio.El rotor, que es el campo magnético giratorio.Los anillos colectores y escobillas que conducen la corriente de campo al rotor.Un estator, que contiene los devanados de salida.Los diodos o puentes rectificadores de una pieza, para cambiar la corriente alterna de salida en corriente directa que usa el sistema.

Los primeros alternadores usaban reguladores de voltaje electromagnéticos semejantes a los que utilizan los generadores viejos de corriente directa, los cuales van montados lejos del alternador. Sin embargo la mayor parte de los alternadores de último modelo tienen reguladores electrónicos de voltaje de estado sólido, muchos de ellos están montados sobre o dentro de la caja del alternador.

Caja o cubierta.Gran parte de los alternadores para automóviles tienen cubiertas de dos piezas hechas de aluminio, las cuales van unidas por pernos y conectadas a masa. También llevan el rotor con su eje en cuyo extremo se coloca el ventilador de enfriamiento y el cojinete.

Rotor.El rotor es el campo magnético del alternador, este contiene dos polos magnéticos, un

devanado de campo, un núcleo de aire y un par de añillos colectores. Todo esto va montado sobre el eje del rotor. Las piezas del polo opuesto tienen dedos o polos de oreja que se ajustan o entrelazan uno con el otro. Los dedos son los polos magnéticos del campo, una pieza tiene todos los polos norte y la otra todos los sur.Por lo general los alternadores para automóvil tienen rotores con 8, 10,12 o 14 polos (la mayoría son de 12 o 14) y cada una de las piezas polares cuenta con 4, 5,6 o 7 dedos.

Cuando el alternador no esta girando los polos retienen poco magnetismo el cual no es suficiente para inducir voltaje en el estator, por lo que el devanado de campo debe recibir corriente y voltaje de la batería. A esta corriente se le llama a menudo “corriente de excitación” y al devanado de campo se le llama “devanado de excitación”.Después que el alternador comienza a generar la corriente de campo proviene de las conexiones de salida del estator, mientras que el voltaje que entrega la corriente de campo, proviene de la batería o de la salida del estator y es llamado “voltaje de excitación”.

Anillos colectores y escobillas.El devanado de campo recibe corriente atraves de un par de anillos colectores ubicados en el eje del rotor, un extremo del devanado se conecta a cada uno de los anillos colectores, los cuales están aislados uno del otro y del eje. Los añillos de campo reciben corriente por medio de un par de escobillas, de las cuales la que va aislada se conecta a la fuente de corriente, batería o estator y la otra se conecta a tierra ya sea en la cubierta del estator o atraves del regulador de voltaje para completar el circuito de campo.Los añillos colectores son suaves y la corriente de campo que conducen las escobillas es de 1.5 a 3 A.

EstatorEl estator tiene tres conductores de salida colocados en múltiples devanados sobre su núcleo de secciones laminadas que reducen las corrientes parasitas. Cada uno de los conductores mencionados anteriormente, tiene el mismo número de bobinas que pares de polos norte y sur del rotor. Por ejemplo un alternador de siete pares de polos N-S (un rotor de 14 polos), tiene un estator de siete bobinas en cada devanado. Las bobinas de cada estator están a igual separación alrededor del núcleo.Los tres conductores o juegos de devanados, alternan y se traslapan para producir los ángulos de fase requeridos.Los tres devanados del estator se conectan entre si, a los diodos rectificadores en dos formas: Estator en estrella, donde un extremo de cada devanado se conecta a una unión neutral y el otro se conecta entre un diodo positivo y otro negativo. Estos producen alto voltaje a baja velocidad del estator, son usados en muchos vehículos de pasajeros.Estator en delta, en este caso los tres devanados se conectan extremo a extremo y luego cada punto de conexión se conecta también a un par de diodos positivos y negativos, no hay unión neutral en este caso. Estos producen una corriente máxima mas intensa que el anterior y se usan en vehículos grandes donde se requieren altas cargas de corriente de 100A o más.Diodos o puente rectificador.Los alternadores trifásicos ya sean con conexión estrella o delta, producen una corriente alterna trifásica la cual tiene que rectificarse a corriente directa de salida, porque es la que utiliza el sistema eléctrico del vehiculo. Para esto ellos usan tres pares de diodos para rectificarla.Los primeros alternadores tenían seis diodos separadores presionados en la cubierta del

extremo del añillo colector y un disipador térmico aislado. Sin embargo con el avance de los semiconductores los modernos tienen seis diodos colocados en un puente rectificador pequeño montados en la cubierta del extremo. Así mismo la cubierta del extremo o la del puente rectificador o ambas, actúan como disipadores de calor para evitar que los diodos se calienten demasiado por la elevada corriente de carga.Los tres diodos positivos se aíslan de la cubierta del alternador y se conectan a la terminal de salida la cual a su vez se conecta a la terminal positiva de la batería y al resto del sistema eléctrico. La batería no puede descargar por la conexión del alternador porque la polinización del diodo bloquea la corriente de descarga. Los diodos positivos conducen corriente únicamente del alternador a la batería. Los diodos negativos son una conexión a tierra para el circuito de salida del alternador y estos se conectan a tierra por cualquiera de los siguientes formas: a presion o roscados en la cubierta del alternador, cubierta a tierra atraves del puente rectificador o atraves del regulador de voltaje.

REGULADOR DE VOLTAJEEl voltaje del alternador depende de la corriente de campo y de la velocidad del rotor. A baja velocidad el regulador permite que la corriente pase al campo y el voltaje se eleve rápidamente hasta su nivel regulado. A medida que la velocidad aumente, el regulador reduce la corriente de campo para mantener el voltaje de salida a un máximo regulado, aun cuando aumente la velocidad del rotor.El aumento de carga en la corriente de salida en un alternador, provoca una caída en el voltaje de salida. Esto ocurre por ejemplo, cuando se encienden los faros delanteros o al activar el aire acondicionado, en este caso el regulador permite que la corriente de campo aumente, lo cual a su vez aumenta el voltaje de salida hasta su valor máximo regulado.

A baja velocidad, el regulador deja que la corriente de campo fluya por periodos relativamente largos y la reduce por periodos cortos, esto produce una corriente de campo promedio elevada.A altas velocidades el regulador deja que la corriente de campo fluya por periodos cortos y la reduce por periodos mas largos, esto produce una corriente de campo promedio baja.

Los primeros alternadores usaban reguladores electromecánicos de contacto vibrante, semejantes a los que se usaron con generadores de corriente directa. Desde principios de los sesentas, muchos sistemas de carga han usado reguladores de voltaje electrónicos de estado sólido, estos no tienen partes móviles, son compactos y se ven poco afectados por las temperaturas extremas. Estos reguladores electrónicos controlan la corriente de campo y el voltaje de salida con diodos, transistores, capacitores y otros dispositivos electrónicos.

Las formas y tamaños del regulador varia de un fabricante a otro, algunas unidades pequeñas se instalan en la cubierta del alternador, otras se fijan al exterior del mismo también hay otros que se montan lejos de este y se conectan con una momia.

INDICADORES DE CARGATodos los sistemas de carga de un vehiculo tienen un indicador que informa el funcionamiento del sistema, este puede ser un amperímetro, un voltímetro, una lámpara indicadora o una combinación de estos.

Cuando la corriente de la batería fluye al campo del alternador y a cualquier otra parte del sistema eléctrico, el amperímetro muestra una descarga (corriente negativa) y cuando este genera corriente indica una carga (corriente positiva).

En el caso de la lámpara esta se enciende cuando la corriente de campo fluye atraves de ella desde la batería. Cuando el alternador produce voltaje de salida este se aplica al lado opuesto del circuito de la lámpara. Esta se apaga porque no hay una diferencia de voltaje atraves de ella. Esta no indica un alto voltaje de carga, pero si el bajo voltaje del alternador, lo cual conduce a una batería descargada. Una lámpara tiene a menudo un resistor en paralelo para conduce corriente al alternador si el foco de esta no enciende.

COMPROBACION DEL SISTEMA DE CARGAAntes de revisar el sistema de carga, inspeccione el estado de la batería y corrija cualquier defecto que encuentre.Inspeccione visualmente la correa para detectar grietas, manchas de aceite o desgaste, si tiene defectos cámbiela.Verifique visualmente el cableado del alternador para ver si esta en buen estado y observe cualquier ruido anormal de este mientras esta en funcionamiento el motor.

Prueba de la luz de alarma de descarga.Caliente el motor y luego apáguelo.Ponga en “OFF” todos los accesorios.Coloque el interruptor de arranque en “ON” y confirme que se enciende la luz de alarma de descarga.Arranque el motor y cerciórese que la luz se apaga.Si la luz no se apaga, localice la falla en el circuito de la luz y corríjala.

Prueba del circuito de carga sin carga.Desconecte el cable de la terminal “B” del alternador y conecte éste a la sonda negativa del amperímetro.Conecte la sonda positiva del amperímetro al terminal “B” del alternador.Conecte la sonda positiva del voltímetro al terminal “B” del alternador y la negativa a tierra.Con el motor en marcha a 2000rpm, la lectura del amperímetro debe ser 10A o menos y el voltaje entre 13.8 a 14.8V a un temperatura de 25 OC. Si el voltaje no es el especificado ajuste el regulador o reemplácelo si es necesario.

Prueba del circuito de carga con carga.Con el motor en marcha a 2000rpm, encienda las luces altas y ponga el interruptor del soplador del calefactor en “HI”, la lectura del amperímetro debe ser 30A o mayor. Si el amperaje es inferior al especificado repare el alternador.

AVERIAS DEL SISTEMA DE CARGA

1. No se enciende la luz de alarma de descarga con el interruptor de arranque en “ON” y el motor apagado.

Causas posibles:Fusible quemado, luz fundida, conexión floja del cableado, regulador defectuoso.

2. No se apaga la luz de alarma de descarga con el motor funcionando.Causas posibles:Correa floja o desgastada, cables de batería flojos, corroídos o desgastados, fusible quemado, regulador defectuoso, cableado defectuoso.

UNIDAD XINDICES Y CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

En los motores de combustión interna se distingue entre dos de potencias: la potencia indicada (en la cámara de combustión) y la efectiva que se entrega a la volante de impulsión.

Potencia indicada o interna (Pi).Es la potencia que genera el motor durante la combustión.

π d 2 * 10* Pm * i * 2.s.n 4 60

Pi =________________________ (KW)1000

Donde:d = diámetro del pistón (cm)Pm = presion media de trabajo o presion media de combustión (bar)i = numero de cilindros.s = carrera (m)n = número de revoluciones (1/min) Ae = superficie del pistón (cm2)PIV = potencia indicada para un motor de cuatro tiempos (KW)PII = potencia indicada para un motor de dos tiempos (KW)VH = cilindrada del motor (lt o dm3)

Nota: para un motor de cuatro y dos tiempos hay que dividir la formula anterior por 4 o 2 respectivamente.

PIV= Ae * Pm * i. s.n (KW) PII= Ae * Pm * i. s.n (KW) 12000 6000

PIV= VH * Pm * n (KW) PII= VH * Pm * n (KW) 1200 600

Presion media de trabajo o presion media de combustión (Pm).Debido a que durante el ciclo de trabajo del motor, en cada tiempo se generan diferentes valores de presion, entonces usando el diagrama de trabajo y para fines de cálculo, se determina la presion media de trabajo con el promedio de todas las presiones.

Potencia efectiva o útil (Pe).Es la que llega a la volante de impulsión una vez restadas la perdidas (rozamiento, accionamiento de componentes auxiliares como la bomba de aceite, árbol de levas, etc.). Esta es aproximadamente un 10% menor que la indicada.

Pe = FT* VT (KW) FT = MM * 2 (N) VT = π d n (m/s) 1000 d 60

Sustituyendo estas expresiones, nos queda que la potencia efectiva es igual a:

Pe = MM * n (KW) 9550

FT = fuerza tangencial (N).VT = velocidad tangencial (m/s).d = diámetro del circulo del cigüeñal o la volante (m).

MM = momento torsor del motor (Nm o mN).

Potencia por cilindrada o unitaria (PH).Es la relación entre la potencia efectiva y la cilindrada total. Sirve para comparar entre si motores de distinta cubicación. Por ejemplo una potencia por cilindrada de 20KW/lt, significa que el motor desarrolla una potencia efectiva de 20KW por cada litro de cilindrada.

PH = Pe (KW/lt) Donde: VH = cilindrada total (lt). VH Pe = potencia efectiva (KW).

Peso por unidad de potencia.Es igualmente un número para comparar motores y vehículos de distinto tamaño. Pueden ser:Peso por unidad de potencia del motor (Gp motor).Peso por unidad de potencia del vehiculo (Gp vehiculo).

Gp motor = Gmotor (Kg/KW) Gp vehiculo = Gvehiculo (Kg/KW) Pe Pe

Donde:Gmotor = peso del motor (Kg).Gvehiculo = peso del vehiculo (Kg).Pe = potencia efectiva (KW).

Presion media efectiva (Pe)

Pe = Pi – Pm [Kgf/cm2].

Donde:Pi = presion media indicada [Kgf/cm2].Pm= presion consumida en las pérdidas mecánicas debido al rozamiento [Kgf/cm2].

También se puede calcular por medio de la formula siguiente:

Pe = Fmpistón [Kgf/cm2]. 10 * Ae

Donde:Fmpistón = presión del gas sobre la superficie del cilindro, multiplicado por la superficie

presionada.Ae = área del pistón [cm2].

Fuerza del embolo (Fe)

Fe = 10 *p * Ae (N)

Donde:P = presion del gas (bar o daN/cm2)Ae = superficie de la cabeza del embolo [cm2].

Fuerza máxima del embolo (Femax)

Femax =10 *pmax * Ae (N)

Donde:pmax = presion máxima de la combustión (bar)Ae = superficie de la cabeza del embolo [cm2].

Fuerza media del pistón (Fmpistón)

Fmembolo =10 *pm * Ae (N)

Fmpistón = (Pgas) (Ae) (Kgf)

Donde:Pgas = presion del gas sobre la superficie del cilindro (Kgf/ cm2)Ae = área del embolo [cm2].Pm = presion media de la combustión (bar).

Fuerza media del motor (Fmmotor).

Fm motor = Fmpistón*i [Kgf].

Donde:i = número de cilindros.Fmpistón = fuerza media del pistón (Kgf).

Velocidad media del pistón (Vmpistón).La velocidad media del pistón es la que corresponde a un movimiento uniforme supuesto con el cual éste tardaría lo mismo en hacer la carrera que con su velocidad variable. Esa velocidad media es pues la velocidad promedio del pistón.

Vmpistón = 2 *s * n (m/s) (1000)(60)

Donde:s = carrera del pistón (mm).n = número de revoluciones (1/min).

Velocidad máxima del pistón (Vmáxpistón).

Vmáxpistón ≈ (Vmpistón)(1.7) [m/s]

Nota: La velocidad máxima del pistón en los motores de combustión interna varia de 8 – 15) m/s

Rendimiento útil (ηm).No es más que la energía aprovechable o entregada, entre la energía suministrada al

pistón.

ηm = PePi

Rendimiento útil (ηe).

Se calcula por medio del poder calorífico que proporciona el combustible y es la relación que existe entre el trabajo útil y la energía térmica total desarrollada.

ηe = Pe * 36000B * Hu

Donde:Pe = potencia efectiva (KW).B = consumo de combustible por hora (kg/h).Hu = poder calorífico del combustible por kilo (KJ/Kg o KJ/m3).

Potencia efectiva (Pe).

Pe = Pi - Pmec [cv]

Donde: Pi = Potencia indicada [cv].Pmec = Potencia que se pierde por pérdidas [cv].

Nota: La potencia efectiva es aproximadamente 10% menor que la potencia indicada y es la potencia que llega al cigüeñal del motor y se mide en él.

También la potencia efectiva se puede calcular usando las ecuaciones siguientes:

Pe = FT* VT (KW) FT = MM * 2 (N) VT = π d n (m/s) 1000 d 60

Sustituyendo estas expresiones, nos queda que la potencia efectiva es igual a:

Pe = MM * n (KW) 9550

FT = fuerza tangencial (N).VT = velocidad tangencial (m/s).d = diámetro del circulo del cigüeñal o la volante (m).MM = momento torsor del motor (Nm).

Consumo especifico efectivo (b).Consumo específico es la cantidad de combustible que necesita un motor para que el banco de pruebas funcione una hora con una potencia de 1KW.

b = B [g/KWh] PeDonde: B = consumo por hora [g/h].Pe = potencia efectiva [KW].

Consumo por hora (B):

B = k*ρ *3,600 (g/h) t

Donde: k = combustible consumido [cm3, dm3 o lt).ρ = densidad de combustible [g/cm3].

t = tiempo continuo de duración de la prueba (s).

Cálculo del enfriamiento del motor.La temperatura es la energía que tiene cada una de las moléculas concretas de un cuerpo, mientras que el calor o energía térmica es la suma de las energías de todas las moléculas de ese cuerpo en particular. La cantidad de calor depende pues, de la energía de las distintas moléculas (temperatura) y del número total de moléculas (masa).Por otro lado la cantidad de calor que se necesita para aumentar la temperatura de una materia, depende de la magnitud del aumento de la temperatura, la cantidad de materia y la capacidad calorífica especifica de la sustancia.

En el motor, de la cantidad de calor que se produce en la combustión, aproximadamente un tercio de este se entrega a la atmósfera por medio del sistema de enfriamiento. Esa cantidad de calor en un vehiculo de turismo, que consume por ejemplo, 10 litros a los 100 km de un combustible con una densidad de 0.75 kg/dm3 y un poder calorífico de 42 MJ/Kg.

Q = (cantidad de comb.)(densidad)(poder calorífico) (MJ) 3Q = (10 dm 3 )(0.75 kg/dm 3 )(42 MJ/Kg ) = 105MJ.

31lt = 1dm3

Por lo tanto la cantidad de agua del sistema de enfriamiento, el número de veces que pasa por el radiador y con ello la cantidad de agua que circula, determinan la magnitud de la cantidad de calor que se pierde o cede.

Q = m * Cp * (T2 – T1) (J o KJ)

Sabiendo que: m = V * i Donde: V = volumen de agua del sistema de enfriamiento (lt).

i= número de veces que circula el refrigerante (1/h). Cp agua = 4.19 KJ/Kg. 0K).

Entonces al sustituir estos valores en la formula anterior, nos queda que el calor que extrae el sistema de enfriamiento del motor se calcula con la ecuación:

Q = V *i * 4.19 * (T2 – T1) (KJ/h).

Donde: V = volumen de agua del sistema de enfriamiento (lt). i = número de veces que circula el refrigerante (1/h).Cp agua = 4.19 KJ/Kg. 0K).T2 = temperatura superior del sistema (0K).T1 = temperatura inferior del sistema (0K).

Cálculo de la cantidad inyectada en los motores Diesel.Para la determinación de la cantidad inyectada en el cilindro para cada ciclo de trabajo se utiliza la siguiente formula:

Para el motor Diesel de dos tiempos

KII= b * Pe (g) KII= b*Pe*1000 (mm3) i*n*60 i*n*60*ρ Donde:KII = cantidad inyectada en los motores Diesel de dos tiempos (g o mm3).b = consumo especifico de combustible (g/KWh).Pe = potencia efectiva del motor (KW).i = numero de cilindros.n = numero de revoluciones (1/min).ρ = densidad del combustible (g o mm3).KIV = cantidad inyectada en los motores Diesel de cuatro tiempos (g o mm3).

Para el motor Diesel de cuatro tiempos:

KIV= b * Pe *2 (g) por inyección ; KIV= b*Pe*2*1000 (mm3) por inyección.i*n*60 i*n*60*ρ

UNIDAD XITOXICIDAD AMBIENTAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

INTRODUCCIONLa atmósfera terrestre esta formada por lo que llamamos aire, el cual está constituido básicamente por 21% de Oxigeno, 78% de Nitrógeno y el 1% del volumen restante, está formado por una mezcla gases como: Argón, Dióxido de Carbono y algunos sólidos entre las que están el polvo, polen, etc.

Cualquier sustancia emitida en exceso, altera la composición natural del aire y se le conoce como contaminante, algunas de estas son el CO, CO2, NOX, SOX, etc. Estos contaminantes son emitidos por diferentes industrias creadas por el hombre, entre las que se encuentra la industria automotriz, como una de las grandes responsables de la contaminación atmosférica, debido a la gran cantidad de vehículos que circulan en el mundo actualmente.Es por esta razón que existen estrictas regulaciones en diferentes países para tratar de reducirlas las emisiones de gases contaminantes por parte de los vehículos.

TIPOS DE EMISIONES DE GASES DE LOS VEHICULOSLa contaminación producida por los automóviles es creada por la combustión y la evaporación del combustible.Por lo tanto se distinguen las emisiones siguientes: vapores del carter, del tanque, carburador y los gases de escape.

TIPOS DE CONTROLES DE LAS EMISIONES DE GASES DE LOS VEHICULOSLos vehículos traen incorporados obligados por las leyes ambientales de los países fabricantes una serie de dispositivos para reducir las emisiones de gases contaminantes de los mismos, entre las cuales están: control de emisiones evaporativas y dispositivos para limpiar los gases de escape.Entre los controles de emisiones evaporativas están: la válvula de ventilación positiva del carter (PCV), depósito de carbón activado para controlar las evaporaciones del tanque de combustible y del carburador.Asimismo, para limpiar los gases de escape se usan métodos como: regulación del proceso de combustión del motor, control de la mezcla aire-combustible, regulación de la carga del motor, mejora del diseño de la cámara de combustión, control del tiempo y avance del encendido, válvulas inteligentes para mejorar el traslape de válvulas, recirculación de los gases de escape, convertidor catalítico, entre otros.

DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES DEL VEHICULO

Sistema de ventilación del carter.Del 70 al 80% de los gases que fluyen en el carter del motor están formados por hidrocarburos no quemados (HC) y entre un 20 a 30% de vapor de agua y además diferentes tipos de ácidos formados en la combustión. Estos gases pueden deteriorar el aceite del motor, formando lodo o creando corrosión y moho en el carter.Con el fin de reducir la expulsión de sustancias tóxicas a la atmósfera, los vehículos tienen instalada una válvula PCV entre el carter (cubierta de la culata del cilindro) y el múltiple de admisión, la cual actúa con el vacío del múltiple de admisión y por medio de un tubo dirige estos gases para que sean recombustionados.

Sistema de control de emisión del combustible evaporado. La evaporación del combustible a la atmósfera puede emitir hidrocarburos no quemados (HC). Su magnitud depende de las características del vehículo, factores operacionales como el número y frecuencia de detenciones, factores geográficos y meteorológicos, como la altura y temperatura ambiente, y principalmente, la presión de vapor del combustible.Para evitar esto se usa un dispositivo de carbón activado para absorber la gasolina evaporada del tanque de combustible y del flotador del carburador, la cual con el vacío del múltiple de admisión es succionada para la cámara de combustión.

Combustión “Perfecta” Combustible (los hidrocarburos) + el aire (oxígeno y nitrógeno) ==> Dióxido de Carbono + Agua + el Nitrógeno Sencillo. Combustión Típica del Motor: Combustible + Aire ==>Hidrocarburos (no quemados)+ Oxidos de Nitrógeno+ Monóxido de Carbono+ Agua.

Hidrocarburos  Las emisiones de los hidrocarburos resultan cuando las moléculas de la gasolina en el motor no se queman o sólo se queman parcialmente. Los hidrocarburos reaccionan en la presencia de nitrógeno, óxidos y luz del sol para formar el ozono, el componente mayor del humo.Los contaminantes del hidrocarburo también escapan al aire a través de la evaporación del combustible por tanto las emisiones evaporativas ocurren de varias maneras: DiurnasLa evaporación de gasolina aumenta cuando la temperatura aumenta durante el día, mientras se calienta el tanque de combustible, da salida a los vapores de gasolina.

Pérdidas cuando en el motor está en marchaLos motores calientes y los sistemas de escape vaporizar la gasolina cuando el automóvil está en marcha. Hot Soak

Los motores se quedan caliente luego de que son apagados esto produce que la evaporación de la gasolina continúe aún cuando el carro esté estacionado. RepostandoLos vapores de gasolina siempre están presentes en los tanques de combustible. Estos vapores son empujados hacia fuera cuando el tanque está lleno con el combustible líquido.

Control de emisiones evaporativas

Vienen del circuito de gasolina, el aceite del motor y de las fugas de gases a través de los anillos de los pistones.  Su control se hace a través de:                                    

PVC (Válvula de ventilación positiva del carter).

Aspira los gases que se filtran por los anillos de los pistones y los vapores del aceite caliente para introducirlos nuevamente a la cámara de combustión.

Canister:

Es un filtro de carbón activado que retiene los hidrocarburos que se evaporan en el tanque de gasolina.

Reformulación de gasolinaEn la reformulación de gasolinas se reducen los constituyentes del combustible, que tienen un impacto adverso en el medio ambiente. Los estudios han mostrado que existe una correlación entre la composición química del combustible y los hidrocarburos evaporados o no quemados, por lo que se reconoce que la reformulación de la gasolina es una estrategia efectiva para el control de las emisiones evaporativas.

En esencia la reformulación implica la reducción de componentes en la gasolina que tiene un impacto adverso en el medio ambiente. Estos componentes incluyen al butano, que provoca que se incremente la volatilidad de gasolina, lo que a su vez incide en la pérdida de hidrocarburos del tanque o el carburador, los aromáticos (en especial el benceno por su toxicidad y los xilenos, por su potencialidad para formar ozono) y las olefinas.

Reducir las olefinas resulta muy efectivo para aminorar la formación potencial de smog de las emisiones evaporativas, debido a su alta potencialidad fotoquímica para formar ozono. Para mantener el octano se deben reemplazar por otros componentes con cualidades equivalentes o mejores para combustión. Los alquilados y los oxigenados pueden servir para estepropósito.

Evaluación de emisiones evaporativas

Las gráficas no. 11 y 12, ilustran los resultados de las evaluaciones de la generación de emisiones evaporativas tanto en frío (Diurnal) como en caliente (Hot Soak).

La prueba en frío (Diurnal), determina las emisiones que se generan como resultado de la evaporación del combustible, producto de los componentes ligeros presentes en la gasolina, mismo que se liberan del tanque y el carburador del vehículo.

Para llevar a cabo la prueba en frío se deja en reposo por espacio de 12 horas el vehículo con la gasolina bajo estudio, previo a la realización de ésta, se drena el combustible acumulado en el tanque y se adiciona la misma gasolina pero refrigerada a 241°F (65°C),

se coloca el automóvil en la cabina de prueba, se le instala chaquetas de calentamiento abajo del tanque hasta que alcanzar una temperatura de 337°F (117°C), la determinación dura una hora y al término de este tiempo se calcula los gramos de emisiones generadas por prueba.

Las emisiones evaporativas en caliente, tiene el mismo objetivo que las anteriores pero la diferencia de la determinación estriba en que éstas se miden una vez concluidas el ciclo FTP, colocando el vehículo en la misma cámara y determinado en el período de una hora la cantidad en gramos de emisiones generadas por prueba.

Nuevamente se observa la importancia de la tecnología de control de emisiones del vehículo, con relación a la cantidad de emisiones generadas.

Emisiones de la evaporación del combustible:

Los vapores de la gasolina procedentes del tanque del vehículo y del carburador forman alrededor de l 20% de las emisiones automotrices. En los vehículos modernos los tanques para el combustible y los depósitos de los carburadores se envían a recipientes que tienen carbón activado, Esta carbón absorbe los vapores de la gasolina que después los absorbe y quema el motor.

Emisiones de vapor del carter:Durante la carrera de potencia una pequeña cantidad de combustible sin quemarse y algunos gases quemados se pasan alrededor del pistón y entran al carter del motor. Esta fuga es conocida como escape de gases. En la mayoría de los vehículos el combustible no quemado y los gases quemados se eliminan por medio de la Ventilación Positiva del Carter (VPC), Esta válvula absorbe aire fresco a través del carter y dirige los peligrosos gases al interior del motor en donde se queman.

UNIDAD # I: EMBRAGUES DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES

INTRODUCCIÓNEl embrague es un componente vital de toda transmisión de fuerza. Su función es la de acoplar y desacoplar el generador de fuerza (el motor) a la carga (a través de la transmisión).En algunas transmisiones de fuerza hay también embragues secundarios para acoplar la fuerza a mecanismos auxiliares de la propia transmisión.

Todas las maquinas, excepto las que emplean transmisiones hidráulicas o convertidores de par, llevan embragues. En el capitulo 1 se ha explicado ya la razón de ser del embrague. Aquí nos vamos a ocupar ahora de los diferentes tipos de embragues y de su funcionamiento.

Motor Embrague Transmisión Generador ______ Eslabón _______ Carga

TIPOS DE EMBRAGUES En este capitulo nos vamos a ocupar de los seis tipos de embragues siguientes:De disco, en el que se aplican entre si uno ó más discos para transmitir la fuerza de torsión.De cinta, en el que se tensa una cinta sobre una rueda para transmitir la fuerza de torsión. De rueda libre, en que la fuerza de torsión solamente se transmite en uno de los dos sentido de rotación.Magnético, en el que se aprovecha el campo electromagnético para unir dos piezas haciendo que giren solidarias. Cónicos, en el que las piezas que se unen para transmitir la fuerza son de forma cónicas.De zapatas centrifugas, en que se aprovecha la fuerza centrifuga para aplicar una zapata contra un tambor exterior a la misma.Veamos como es cada uno de estos tipos de embragues en particular.

EMBRAGUES DE DISCOLos dos tipos principales de embragues de disco son los siguientes:El embrague de disco seco – refrigerado por aire.Embrague de disco húmedo – sumergido en aceite o mojado en aceite pulverizado, que se refrigera por aceite. Veamos cómo es cada uno de estos tipos:

EMBRAGUES DE DISCO SECO (de tipo ligero)El embrague de disco seco lleva un solo disco con forro pegado por ambas caras.La carcasa del embrague va atornillada directamente sobre el volante del motor, mientras que el disco engrana con las estrías del eje de salida del embrague.

Desembragado:Al pisar el pedal de embrague, el plato deja de hacer presión sobre el disco que se despega también del volante del motor. De esta manera se interrumpe la transmisión de fuerza desde el volante del motor (que sigue girando) hasta el eje de salida del embrague (que gira libremente con el disco).

El disco del embrague se suelta cada vez que , por medio del varillaje de mando, se corre el collarín hacia la derecha y éste oprime las patillas, despegando el plato de presión, del disco.Embragado:Al soltar el pedal de embrague, el varillaje de mando desplaza el collarín hacia la izquierda, separándolo de las patillas. Al dejar de oprimir las patillas, del plato de presión aprisiona el disco de embrague contra el volante del motor y la fuerza queda embragada.El disco de embrague es aprisionado por la fuerza de unos muelles que llevan el plato de presión, sobre los que actúan las patillas.

EMBRAGUE DE DISCO SECO (de tipo pesado)Las partes activas de estos embragues son el volante del motor, el plato de presión, y generalmente, otro plato intermedio.Las partes pasivas, son los disco y el eje de salidas del embrague.También se emplea un collarín para desembragar y unos muelles para mantener el conjunto embragado.

Funcionamiento: Cundo el embrague en la posición de embragado, el collarín está separado de las patillas. En esta posición, los muelles aplican con toda su fuerza el plato de presión contra el volante, aprisionando los discos.Para desembragar e interrumpir la transmisión de fuerza, el collarín es empujado hacia delante por la horquilla del embrague. Al oprimir las patillas, éstas separan el plato del volante y el disco queda libre.Veamos ahora, una por una, cada una de las partes de que se compone un embrague de disco seco.

VOLANTE El volante del motor presenta una superficie mecanizada para el disco de embrague.Otra vez lleva un plato atornillado sobre él que cumple esta función.El volante cumple las siguientes funciones:

Acumula la energía cinética de los impulsos de la fuerza del motor, transformándolos en fuerzas continuas.Ofrece unas superficies de la que se puede tomar la fuerza por medio de un embrague para mandarla a la transmisión.Lleva una corona para el motor de arranque.

CONJUNTO DE PLATO DE PRESIÓN El plato de presión es el encargado de apretar y soltar el disco del embrague. Fundamentalmente consta de un plato, unas cartelas, unas patillas y unos muelles.Los muelles que hay por debajo de cada patilla empuja el plato hacia abajo, de forma que, mientras no se oprimen las patillas, el conjunto esta embragado.Algunos embragues llevan unos contrapesos que, al separarse por la fuerza centrífuga, aumentan la presión del plato sobre el disco del embrague.PLATO INTERMEDIOEste plato intermedio lo llevan casi todos los embragues llamados de platos. En los embragues de plato intermedio hay dos discos, uno por coda lado del plato intermedio.

Cuando el conjunto está embragado, el primer disco queda aprisionado entre el plato de presión y el plato intermedio, mientras que el segundo disco lo está entre el plato intermedio y el volante.Al desembragar, el plato intermedio y el plato de presión del embrague continúa girando solidarios con el volante del motor. Los discos giran libremente con el eje de salida del embrague.

DISCOS PARA EMBRAGUEHay dos tipos de disco para embrague: rígidos y flexible .En el disco rígido, el cubo que lleva las estrías interiores para acoplarlo al eje de salida, va rígidamente unido con disco.El disco de tipo flexible se reconoce fácilmente porque lleva unos cuantos muelles amortiguadores de torsión dispuesto en un círculo concéntrico con el cubo del disco.El material mas comúnmente empleado para forrar estos discos suele ser asbesto tejido con hilo metálico. Más recientemente se emplea un material cerámico hecho de arcilla y metal cocido en horno.El forro del disco debe de ser de larga duración, resistente al calor y capaz de adherirse sin patinare. Los forros suelen ir pegado o fijos mediante remache sobre el disco del embrague.

EJE DE SALIDA DEL EMBRAGUEEl eje de salida del embrague acopla éste con la caja de cambio. Casi todos los ejes de salida llevan el extremo rebajado en forma de tetón, que hace las veces de guía al girar en un rodamiento alojado en el extremo del cigüeñal que lleva la brida circular para adelante del motor.Sobre las estrías del eje se desliza en sentido longitudinal el disco del embrague. Gracias a esas mismas estrías, el disco gira siempre solidario con el eje de salida del embrague.Sobre la parte mecanizada del eje de salida del embrague, inmediatamente sobre las estrías, se desliza el porta collarín.El tipo de collarín comúnmente más usado suele ser un rodamiento de bolas proyectado para soportar empujes axiales. Cuando el conjunto esta embragado, el porta collarín permanece inactivo en esta zona del eje.

MANTENIMIENTO DE LOS EMBRAGUES DE PLATOSDeben revisarse todas las piezas del mecanismo para embragar y desembragar el conjunto. Todas las patillas deben ejercer la misma presión y estar ajustada de manera que toquen a la vez el collarín, con objeto de que el plato de presión se despegue uniformemente al desembragar.

ATENCIÓN: Para despiezar y ajustar cualquier embrague de plato de presión directa, se tiene que emplear los útiles, las herramientas y los métodos propuestos en el correspondiente manual de servicio. Los muelles tienen que mantenerse comprimidos y aflojarse progresivamente para evitar accidentes personales.Después de terminado el remontaje del embrague, se tiene que revisar el recorrido libre del pedal.Un muelle de recuperación mantiene el pedal en la posición de reposo, en la que la horquilla separa el collarín de las patillas por la acción de otro muelle que actúa sobre el porta collarín. Por lo tanto, mientras no se pisa el pedal del embrague, el motor está embragado con la transmisión y el collarín no gira por no tocar las patillas del embrague. Para que así ocurra es preciso que el pedal tenga algo de recorrido libre.

En todo embrague hay también que comprobar el funcionamiento del mecanismo de desembrague. A medida que el embrague se va gastando, se adelgazan cada vez más los forros del disco Al adelgazarse los forros, el plato de presión se aproxima al volante del motor y las patillas se levantan un poco más, acercándose al collarín. Con unos forros muy gastados, las patillas llegan a tocar el collarín haciéndolo girar en todo momento.El desgastes de los forros mas allá de estos límites no puede ser ya compensado por el plato de presión por tocar las patillas en el collarín. El embrague empezará a patinar y el collarín se desgastará rápidamente.

APLICACIONES DEL EMBRAGUE MONODISCO SECOEl embrague mono disco seco se emplea mucho en camiones pesados y en las grandes máquinas industriales. Su gran ventaja estriba en la superficie de contacto que ofrece. No se recomienda para aquellas transmisiones en las que hay que embragar y desembragar constantemente el motor y en las que el embrague tiene que patinar, porque se sobre calienta.

LUBRICACIÓN DE LOS EMBRAGUE DE PLATOS No engrasar nunca excesivamente el rodamiento guía, el collarín o la horquilla, la grasa que llega a manchar los forros suele ser la causa mas frecuente del mal funcionamiento del embrague. Algunos collarines van empaquetados con grasa permanente y no requieren ningún servicio.

EMBRAGUE DE DISCO HUMEDOEn este tipo de embrague el disco trabaja bañado en aceite o mojado de aceite por pulverización.

FuncionamientoEl embrague puede actuar por un medio de un mando mecánico o de un mando hidráulico.Para embragar el sistema se ejerce presión mecánica o hidráulica sobre el plato posterior del paquete de disco del embrague. Cuando mayor es la presión, mayor es también la fuerza trasmitida.Al trabajar los discos bañados en aceite se consigue la siguiente ventaja: Se reduce el descaste, el embragado de la fuerza es mas suave y la refrigeración es mas eficaz.

Discos para embrague húmedos.La diferencia principal entre un disco de embrague seco y un disco de embrague húmedo está en la superficie de fricción. En el embrague húmedo, los discos tienen que tener adherencia suficiente cuando están inundados de aceite.El forro de los discos húmedos se caracteriza por el dibujo en forma de rejilla que presenta en la superficie. En tiempos pasados se empleó mucho el corcho para forrar los discos del embrague húmedos, pero en la actualidad se emplean nuevos materiales. Hoy es muy corriente que se empleen en este tipo de embragues discos bimetálicos sin ninguna clase forro. En estos embragues multi disco húmedos, los discos activos son de acero y los discos pasivos, de bronce.

Mantenimiento de los embragues húmedos. El correcto mantenimiento de un embrague húmedo requiere que se atiendan los siguientes puntos: Cerciorarse de que el aceite circule debidamente.Cuando la unidad lleva bomba hidráulica, revisar las tuberías de aceite.

Comprobar el caudal de aceite que entrega la bomba.Revisar la boca de aspiración del aceite del sistema.Antes de proceder al desmontaje del embrague se comprueba el nivel de aceite y se busca posibles puntos de perdida de aceite.Durante la reparación se revisan todos los retenes de aceite de las horquillas del embrague, el del lado del volante del motor y del lado del eje de salida del embrague, en la caja del mismo. Deben cambiarse todos los retenes que tengan desgaste.También deben cambiarse los que estén agrietados. Si el material del reten esta aplastado o vitrificado, también es prudente cambiarlo.En el caso de los retenes la practica mas recomendable es la de cambiarlos siempre en caso de duda. Las perdidas de aceite por la caja del embrague representan a la larga mucho mas dinero de lo que cuesta un reten.Para mas detalles se debe consultar el correspondiente manual de servicio del embrague.

LubricaciónEmplear un tipo de aceite y de la densidad recomendados por el fabricante.Rellenar con aceite para mantener el nivel correcto. Se evitara así que el embrague se averíe por sobrecalentamiento y deformación.El material mas comúnmente empleado para forrar estos discos suele ser asbesto tejido con hilo metálico. Más recientemente se emplea un material cerámico hecho de arcilla y metal cocido en horno.El forro del disco debe de ser de larga duración, resistente al calor y capaz de adherirse sin patinare.Los forros suelen ir pegado o fijos mediante remache sobre el disco del embrague.

EMBRAGUES DE CINTAEl volante del motor es ceñido por una cinta en este tipo de embrague, este embrague se diferencia de los demás en que el par de torsión lo recibe el mecanismo accionado desde el perímetro exterior del volante, en lugar de recibirlo por el mismo eje.

FuncionamientoPara embragar, se aproximan las palancas que tensan la cinta sobre el volante. Al tensar la cinta, el volante gira solidario con todo el mecanismo de embrague a través del cual transmite la fuerza.Entre la ventajas de este tipo de embrague cabe citar la de ser capaz de absorber muy bien los picos de carga instantáneas, la de gastarse menos el forro de cinta y la de calentarse menos también. El par de torsión transmitido también es más constante por el diámetro de la superficie de contacto. El forro de la cinta puede ser cuero, madera y asbesto tejido con hilo metálico.

AplicacionesLos embragues de cinta se adaptan mejor a las grandes maquinas estacionarias que a los equipos móviles, por ser muy voluminosos.

MantenimientoEl servicio que requiere este tipo de embrague es mínimo. Hay que cuidar de que los remaches del forro de la cinta no lleguen a tocar el volante. Para que el forro de la cinta no se desgaste prematuramente, hay que conservar la concentridad entre las superficies del volante y la cinta.

EMBRAGUES DE RUEDA LIBREEstos embragues transmiten la fuerza de giro en uno de los dos sentidos nada más. En un embrague de rueda libre simple, cuando el eje gira en sentido contrario a las manecillas del reloj, todo el conjunto gira solidario.Al dejar de girar el eje o invertirse el sentido del giro de este, el aro exterior continua girando en el mismo sentido en que lo hacia, pero esta ves independientemente del eje. El eje no arrastrara al aro que lo rodea mientras no gire más aprisa que este.

TIPOS DE EMBRAGUE DE RUEDA LIBREExisten tres tipos fundamentales de embrague de rueda libre, que son los siguientes: De rodillos, de levas o zoquetes, de muelle.

Rueda libre por rodillosEl embrague de una rueda libre por rodillos, consta de una pieza que gira dentro de otra. Al girar la pieza interior en el sentido indicado por la flecha, los rodillos tienden a subir por la rampa separándose del tope y encajándose como una cuña entre la pieza interior y la exterior. Al quedar encajados, ambas piezas giran solidarias, transmitiéndose la fuerza de torsión.Si hacemos que la pieza interior gire en el sentido opuesto, los rodillos descenderán por las rampas hasta dar en el tope, con lo que ya no hacen de cuña entre la pieza interior y exterior y ambas se independizan.

Rueda libre por levas o zoquetesLa rueda libre por levas o zoquetes esta basada en el mismo principio de la rueda por rodillo., salvo que en vez de rodillos usa levas o zoquetes. Al girar la pieza interior en un sentido dado, arrastra a la pieza exterior concéntrica consigo.Para desembragar o dejar libre la rueda, la pieza, interior tiene que pararse o girar en el sentido opuesto. Esto permitiría a las levas o zoquetes cambiar de inclinación. La banda que los separa no permite que queden en posición plana.Para que la pieza interior, activa, arrastre a la exterior, tiene que girar en el sentido dado. Al hacerlo, los zoquetes se enderezan y bloquean entre si ambas piezas, que giran ahora solidariamente, transmitiendo la fuerza de torsión.

Rueda libre por muelleLa rueda libre por muelle no se emplea más que para transmitir fuerzas de torsión de poca magnitud. Consiste en un muelle espiral arrollado sobre un eje o collar. Al hacer girar un muelle en uno de los sentidos, se apriete sobre el y lo acciona. Cuando gira en el sentido opuesto, se afloja y ya no arrastra al eje.Servicio de las ruedas libresPara la lubricación y el servicio de estas unidades se debe consultar el correspondiente manual de servicio. Cuando un mecanismo de rueda libre no se desbloquea, dejando de actuar como rueda libre, puede causar averías importantes de la rueda libre.

EMBRAGUES MAGNETICOSSe conocen dos tipos de embragues magnéticos: Directos e IndirectosEn el embrague de Tipo Directo se crea un campo magnético que hace que se peguen el plato activo con el plato pasivo del embrague.En el embrague de Tipo Indirecto se crea un campo magnético entre una pieza interior y otra exterior, que hace que se aglutinen unas finas partículas metálicas hasta formar una unión sólida entre ambas piezas.

Cuanto mayor es la masa de partículas aglutinadas, mayor es la fuerza de torsión que se puede transmitir.

FuncionamientoEl funcionamiento de los embragues magnéticos se explica detalladamente mas adelante, en este mismo Capitulo, bajo el epígrafe “Mando eléctrico de los embragues”.

AplicacionesLos embragues magnéticos se emplean siempre que es preciso embragar y desembragar un mecanismo con mucha frecuencia. El embrague magnético tiene la ventaja de que puede patinar cuando se produce un aumento de carga brusco, evitando que se rompa el accionamiento.

EMBRAGUES CONICOSEste tipo de embrague consta de dos conos concéntricos.Uno de los conos, el activo, lleva una superficie interna mecanizada sobre la que se aplica el cono pasivo cubierto por un forro de embrague.El material del forro suele ser asbesto o amianto tejido con hilo metálico y pegado sobre el cono.FuncionamientoEste embrague funciona de la manera siguiente:El collarín se desliza sobre el eje pasivo y empuja el cono que lleva el forro, que encaja en el cono activo. Al aplicarse el cono interior sobre el exterior por intermedio de su forro, embraga la fuerza de torsión.AplicacionesEl embrague de conos se empleo en los automóviles y camiones más antiguos. En la actualidad se sigue empleando en las transmisiones auxiliares de algunas maquinas.

EMBRAGUES CENTRIFUGOSLas zapatas de este embrague se disponen de maneras que se separen por la fuerza centrifuga, para embragarse con un tambor exterior. También se pueden disponer de manera que se separen mecánicamente.

Funcionamiento En el embrague de zapatas con mando mecánico se dispone un collarín que actúa sobre un mecanismo que separa las zapatas aplicándolas contra el tambor.Al soltar el collarín las zapatas se vuelven a retraer y la fuerza se desembraga.El embrague centrífugo propiamente dicho consta de una pieza interior con paletas dispuestas en sentido radial. La pieza exterior rodea las paletas entre las que se alojan unas zapatas flotantes.Al girar la pieza interior a gran velocidad, la fuerza centrifuga proyecta hacia afuera las zapatas, que se aplican contra la pieza exterior. A mayor velocidad, mas fuerza centrifuga. Las paletas hacen topes que empujan las zapatas aplicadas contra la pieza exterior.La fuerza se desembraga por si sola al reducirse la velocidad de giro de la pieza interior activa.

OTROS TIPOS DE EMBRAGUEHasta aquí hemos descrito varios tipos de embragues mecánicos y eléctricos. En la actualidad se empiezan a emplear embragues neumáticos (por aire) y embragues hidráulicos (por aceite).

EMBRAGUES NEUMATICOSSe trata de embragues con mando por aire comprimido. Por detrás del plato de presión se dispone un tubo flexible para el aire comprimido.Para embragar se abre una válvula que deja pasar el aire para inflar el tubo flexible. La expansión del tubo por el aire aplica el plato pasivo del embrague sobre el plato activo. Cuando mayor la presión del aire, mayor es la fuerza con que se aplica un plato sobre el otro. Para desembragar, se deja salir el aire.El embrague con mando neumático tiene la ventaja de permitir un embragado muy suave de la fuerza al amortiguar el tubo de goma todas las vibraciones.

EMBRAGUES HIDRAULICOSEl mando de estos embragues actúa de manera muy similar a como lo hace el mando neumático, pero valiéndose de aceite en lugar de aire.El aceite se hace entrar a presión en una cámara situada entre el plato activo y el plato pasivo del embrague. La cámara se expande por la presión del aceite y se pone en contacto con los dos platos del embrague. La presión de las paredes de la cámara sobre ambos platos depende de la presión del aceite. Este tipo de embrague también amortigua bastante bien las sobrecargas instantáneas.

EMBRAGUES DESLIZANTESTambién se emplean en la actualidad embragues que patinan cuando se produce una sobrecarga en el mecanismo accionado. Se trata de embragues de seguridad intercalados en determinadas transmisiones de fuerza.

MANDOS DE LOS EMBRAGUESLos mandos de los embragues pueden ser: Mecánico, hidráulico, eléctrico y neumático.Mando mecánico del embragueEl mando mecánico del embrague se consigue por medio de palancas, barras y muelles convenientemente dispuestos para poder actuar el embrague con la mano o con el pie. El mando mecánico puede ser: normal o con retención.El mando mecánico normal, es el más usado, mientras no se pisa un pedal el motor continua embragado.En el mando con retención, el mecanismo es tal que puede dejarse retenido en la posición de embragado o en la posición desembragado.

Mando mecánico normalEl mando mecánico normal de dispone de manera que al pisar el pedal del embrague se actúa sobre la horquilla que desplaza al collarín. El collarín oprime las patillas y estas dejan que el plato se separe del disco, desembragándose la fuerza. Algunos embragues llevan resortes que ayudan a desembragar y resortes de recuperación para mantener el conjunto embragado.

Mando mecánico con retenciónAl empujar el collarín hacia delante, los brazos que llevan las zapatas se ponen rectos, ejerciendo la máxima presión sobre el tambor.Al pasar el collarín de esa posición, los brazos se inclinan un poco y se reduce algo la presión. El collarín no puede continuar desplazándose hacia delante porque encuentra un tope. Tampoco puede volver hacia atrás por si solo debido a la mayor presión ejercida por los brazos cuando están perpendiculares al eje.

Este tipo de mecanismo ofrece la ventaja de que se puede dejar embragado o desembragado, sin necesidad de mantener pisado o pedal o sujetar una palanca.

Servicio de los mandos de embrague mecánicosSiempre que se repare un embrague se deberá revisar también su mecanismo de mando.Los casquillos gastados, las barras torcidas, los muelles rotos y otras averías pueden ser la causa de que se necesite mucha fuerza para actuar el embrague.El recorrido libre del pedal del embrague puede servir muchas veces de guía para conocer el estado del embrague.

El recorrido libre que tiene un pedal de embrague se aprecia mejor con la mano. Este recorrido lo tiene el pedal por la separación que queda entre los dedos de la horquilla y la caja del collarín.

El recorrido libre del pedal del embrague es variable, debe ajustarse siempre de acuerdo con las indicaciones del correspondiente manual de servicio.

Siempre que el recorrido libre de un pedal llegue a ser menor de 12 Mm. (1/2´´), obligara a realizar ajustes internos en el embrague. Si después de ajustado el embrague, el recorrido libre del pedal no se restablece entre 12 y 45 Mm. (1/2´´ y 1 ¾´´), se tiene que reajustar también su mando mecánico.

Debe revisarse siempre el movimiento de la horquilla del embrague para tener la seguridad de que el recorrido libre del pedal se produce por la separación entre el collarín y horquilla, y no es debido al exceso de holgura en las articulaciones del mando mecánico o a casquillos y ejes muy desgastados.

Mando hidráulico del embragueUna bomba similar a la de los frenos hidráulicos se acopla con el pedal del embrague. Esta bomba se acopla hidráulicamente por medio de un tubo flexible o de un tubo rígido, con un Bombin. El Bombin de acopla mecánicamente con la palanca que manda la horquilla del embrague. Al pisar el pedal del embrague, la bomba manda el líquido al Bombin y este actúa sobre la horquilla que desembraga por medio del collarín.

AplicacionesEl mando eléctrico de embrague se emplea en grandes maquinas, en las que se requiere mucha presión para desembragar.

MantenimientoAjustar el recorrido libre del pedalChequear existencia de fugasRealizar purga de aire del sistemaComprobar el nivel de aceite del sistemaAjustar la bieleta del Bombin para que el collarín quede en la posición correcta

MANDO ELECTRICO DEL EMBRAGUEEl mando eléctrico del embrague puede ser de acción directa y de acción indirecta.

Mando eléctrico directo

Consta de un conjunto electromagnético, un rotor, un forro de embrague, un condensador y un interruptor eléctrico.Al cerrar el interruptor, la corriente que pasa por la bobina crea un campo magnético que pega el forro del embrague sobre el rotor. Al pegarse el forro sobre el rotor, lo arrastra y transmite la fuerza de torsión. Al abrir el interruptor se anula el campo magnético desembragándose el sistema al despegarse el forro del motor.

Embrague magnético indirecto Este tipo de embregue consta de un conjunto exterior con una bobina de electroimán, de un elemento pasivo interior y de un polvo metálico mezclado con lubricantes secos. Cuando se cierra el circuito se crea un campo magnético que imanta las finas partículas metálicas y las aglutina en una masa sólida. La mezcla de polvo metálico con lubricante sólido se endúrese y se suelta en relación directa con la intensidad de la corriente que atraviesa el electroimán.Gracias a esta propiedad, el embrague magnético indirecto permite dosificar el grado del deslizamiento del embrague, aumentando o reduciendo la intensidad de la corriente.

Servicio de los embragues con mando eléctricoCuando el embrague magnético pierde fuerza o no actúa, lo primero que hay que revisar es su circuito eléctrico.Revísense las conexiones eléctricas, los cables, el interruptor y el cortacircuitos incorporado en el interruptor.Si todos estos componentes están en buen orden de funcionamiento, se pasa a medir el voltaje aplicado a la bobina y la intensidad de la corriente que consume. Para comprobar la bobina se necesita una batería o un eliminador de baterías, además de un multimetro.En el correspondiente manual de servicio del embrague se indica el voltaje con que trabaja, la corriente que consume y la resistencia de la bobina.

RESORTES AMORTIGUADORES DE TORSIONLos resortes amortiguadores de torsión van siempre en el mismo disco de embrague, que en este caso es flexible. El disco se hace flexible para que absorba los impulsos axiales del motor sin transmitirlos directamente a los engranajes de la caja de cambios. El disco de embrague flexible lleva muelles amortiguadores de torsión y discos de fricción entre el plato de presión y el cubo.Al embragar, los muelles amortiguan el impacto de la carga a permitir cierto grado de torsión entre el cubo y el plato de presión.Pasada la punta de carga, los muelles se recuperan y el disco vuelve a transmitir la fuerza de torsión normalmente.

CUIDADO DE LOS EMBRAGUESEn el servicio o reparación de cualquier embrague deben observarse las siguientes reglas:

1. El mando mecánico del embrague debe desconectarse con cuidado para no doblar ninguna barra o averiar el collarín, lo que podría ser causa de que el embrague tuviera después mucho recorrido muerto, trabaje con dureza o se desgaste prematuramente.

2. Jamás se debe permitir que la caja de cambios gravite sobre el eje de salida del embrague. Por ello debe suspenderse de una grúa o un diferencial, con objeto de mantenerla alineada con el embrague al separar las dos unidades. Cuando no se procede así, se avería el disco del embrague y el collarín.

3. Antes de desmontar el plato de presión se tienen que hacer unas marcas de referencia en el plato y el volante del motor, así como en las piezas del plato de presión. De esta forma se podrá hacer el montaje después sin desequilibrar el motor. Cuando se cambia el embrague completo, este equilibrado no tiene tanta importancia, por el embrague nuevo ya viene equilibrado estáticamente. Si el embrague no está equilibrado puede producir fuga de aceite por retenedor posterior del cigüeñal.

4. Después de desmontar el plato de presión del embrague se inspeccionan las siguientes superficies: plato de presión, disco de fricción del embrague, volante del motor y el collarín.

ATENCION:Para despiezar le plato de presión del embrague se debe utilizar las herramientas y el procedimiento propuesto en el manual de servicio de ese embrague en particular. Los muelles se tienen que destensar por igual y con la debida precaución para evitar accidentes.

REPARACION DEL PLATO DE PRESIONEl plato de presión del embrague tiene que estar libre de rebabas, señales de recalentamiento y asperezas. Se tiene que medir la fuerza de todos los resortes de presión para asegurarse que todos aprietan por igual el disco de fricción. Las patillas se examinan en busca de desgaste excesivo. Se deben cambiar los resortes que estén débiles o rotos. También se tiene que cambiar el plato de presión cuando este alabeado.

REPARACION DEL DISCO DE FRICCION DEL EMBRAGUEEl disco es el corazón del embrague. Sus forros se deben revisar para ver el desgaste que tienen. En los forros fijos mediante remaches se comprueba el espesor del material que queda todavía por encima de la cabeza del remache. Si el forro esta el nivel de la cabeza de los remaches este debe cambiarse o si la superficie del disco esta vitrificada o agrietada. Revisar los resortes amortiguadores de torsión y cambiar los que estén rotos o débiles.La última comprobación que debe hacerse es meter el disco sobre las estrías del eje de salida del embrague y ver que se desliza sin pegarse. Si el disco tiene juego radial o se mueve al inclinarlo sobre el eje, es señal se que las estrías del cubo están muy gastadas y se tiene que cambiar.Un buen indicador de la forma en que está alineado el embrague es el cubo de su disco. Si las estrías del cubo presentan un desgaste uniforme en toda su longitud, es señal de que el embrague está bien alineado. Si están muy desgastadas por el frente, es indicativo de que el embrague esta desalineado.

REPARACION DE LA VOLANTE DEL MOTORPara que el embrague funcione con suavidad, es preciso que la volante del motor no tenga asperezas ni resaltes. Las posibles desigualdades de su superficie de fricción se buscan con una regla y una galga. También se deben buscar señales de sobrecalentamiento. Si estas señales son extensas, se tiene que cambiar la volante.

Si el rodamiento guía para el eje de salida del embrague se ha ovalado o está muy gastado, se tiene que cambiar. La avería de este rodamiento deja marcas en el eje de salida del embrague.

REPARACION DEL COLLARINEl collarín se debe revisar para ver que gire libremente. Siempre que se sospeche que puede tener desgaste o tiene poca lubricación se deberá cambiar.

AVERIAS DE LOS EMBRAGUESLas principales averías de los embragues se manifiestan por las siguientes anomalías:El embrague tiembla, especialmente en las velocidades bajas o en marchas atrás, se arrastra, es decir, no desembraga totalmente y dificulta los cambios de velocidades, chirria, especialmente con el pedal pisado a fondo, traquetea, sobretodo en bajas velocidades o en neutro, agarra de modo violento y brusco, patina y no transmite toda la fuerza del motor, vibra en altas velocidades, bajas velocidades o periódicamente, o el embrague falla y no acopla la fuerza del motor.Téngase en cuenta que las diversas anomalías del funcionamiento del embrague pueden tener una misma causa. Así, por ejemplo, el aceite o la grasa que mancha los forros del disco del embrague, pueden ser la causa de que este patine, tiemble, se arrastre o agarre con brusquedad.

Embrague tiemblaForros del disco con aceite o grasa, forros vitrificados o gastados, apoyos del motor gastado, flojo o blando, estrías del cubo del disco o del eje de salida del embrague muy gastadas, desgaste o exceso de holgura en las crucetas, el diferencial o los palieres, asperezas o grietas en las superficies de fricción del plato de presión o de la volante, disco de embrague alabeado, plato de presión alabeado, plato de presión agarrotado sobre los tetones en el que se desliza, patillas agarrotadas, muelles de fuerza y longitud desiguales, eje de salida del embrague torcido, transmisión mal ajustada.

Embrague se arrastraAceite o grasa en el embrague, disco alabeado, disco pegado en las estrías del eje de salida, rodamiento o casquillo guía agarrotado, porta collarín agarrotado, plato de presión alabeado, forro del disco partido, excesivo polvo en el embrague, ajuste incorrecto del pedal, conjunto mal alineado.

Embrague chirriaEl collarín necesita grasa, rodamiento guía en la volante sin grasa, porta collarín sin grasa y conjunto desalineado.

Embrague traqueteaCubo del disco de embrague suelto, collarín gastado, mecanismo de desembrague gastado, rodamiento guía gastado, estrías del cubo del disco o del eje de salida gastadas, tetones del plato de presión gastadas, excesiva holgura en la transmisión, rodamientos de la transmisión gastados, eje de salida del embrague torcido, patillas mal ajustadas y conjunto mal alineado.

Embrague agarra con brusquedadForros del disco con grasa o aceite, disco pegado en las estrías, plato de presión agarrotado en los tetones, forros vitrificados o gastados, patillas agarrotadas, pedal o mando mecánico agarrotado y conjunto mal alineado.

Embrague patinaForros gastados, muelles débiles o rotos, ajuste incorrecto del pedal o del embrague, forros con aceite o grasa, disco alabeado, plato de presión alabeado, patillas agarrotadas, plato de presión agarrotado y conjunto mal alineado.

Embrague patinaEje de salida torcido, disco de embrague defectuoso, polvo en el embrague, montaje incorrecto del embrague en la volante, disco rígido en vez de uno flexible, resortes del plato de presión desiguales y conjunto mal alineado.

Embrague no acoplaEstrías del cubo torneadas, forros arrancados o gastados, muelles rotos, ajuste incorrecto del plato de presión, desajuste del pedal o del embrague y disco agarrotado en las estrías del eje de salida.

UNIDAD # II: CAJAS DE TRANSMISION DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES

CLASIFICACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LAS CAJAS DE TRANSMISION.

Los motores de combustión interna solo dan un par de giro útil suficiente dentro de una estrecha gama de revoluciones, por lo que se instala en el vehiculo la caja de cambios, la cual es un mecanismo usado para transmitir la potencia del motor a la flecha de salida e incrementar el torque de propulsión, para garantizar el movimiento inicial del vehiculo, su aceleración y ascenso de pendientes. Además, la caja de cambios sirve para invertir el tren de accionamiento de manera que el vehículo se pueda mover hacia atrás, también puede acoplarse una relación de engranajes más baja, mientras el vehículo desciende una pendiente inclinada, lo que permite que la marcha en vacío del motor actué como un freno para hacer que el vehiculo se mueva mas lento y de esta manera facilitar su control.Por otro lado, el frenado con motor es útil al bajar una pendiente larga, puesto que eso mantiene bajo control la velocidad. Esto es muy importante ya que si solo se usaran los frenos para disminuir la velocidad en el descenso, estos se recalentarían y perderían fuerza de frenado, lo cual es peligroso para los ocupantes del mismo.

FUNCIONES DE LA CAJA DE TRANSMISIONMantener el numero de revoluciones del motor dentro de la zona eficaz para conseguir velocidades determinadas del vehiculo.Transmitir la potencia del motor a la flecha de salida.Transformar el par motor y adaptarlo a las resistencias de marcha que aparezcan en la conducción del vehiculo.Facilitar el arranque del motor.Garantizar un cambio de marchas fácil, rápido y silencioso.Conectar las distintas marchas del vehiculo según las necesidades de conducción (hacia delante o hacia atrás).Ayudar al frenado del vehiculo.Contribuir a asegurar el parqueo adecuado del vehiculo.

TIPOS DE CAJAS DE TRANSMISIONAdemás del tipo de transmisión convencional (manual o Standard) de tres velocidades de avance y una de marcha atrás, los tipos especiales de transmisión para buses y camiones de trabajo pesado presentan hasta diez velocidades de avance y dos de marcha atrás. Esencialmente, hay poca diferencia entre estos distintos tipos de transmisiones, excepto que aquellas que proporcionan más relaciones de engranajes tienen, por supuesto, engranajes y cambios adicionales.Las cajas de transmisión mecánicas se clasifican en:

Cajas mecánicas para propósitos especiales:Transmisión para oscilación (girar una superestructura).Transmisiones propulsoras (transmitir potencia a orugas).

Cajas de transferencia (transmiten la potencia de la caja a los ejes propulsores delantero y trasero).Transmisión de ataque (girar el brazo de una palanca).

Transmisión para toma de fuerza (transmitir la potencia del motor a una maquina secundaria).

Cajas mecánicas para cambio de velocidades:Estas se dividen en: Según el numero de velocidades: de 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16, y 20 velocidades.Por el método de acople: de engrane deslizante, de collar de cambio y sincronizada.De collar y sincronizadores: contra flecha sencilla, contra flecha gemela y contra flecha triple.Según los dispositivos de transmisión:Cambios de marchas de ruedas dentadas (engranaje reductor escalonado, engranaje de grupo, engranaje de distribución y engranaje planetario), por correa trapecial, por cadena e hidráulica.

Según la forma de conexión de marchas:De ruedas deslizantes, de chaveta móvil, con manguitos de conexión, sincronizado, sincronizado con dispositivos de bloqueo, semiautomático y automático.

USO Y FUNCION DE LA TRANSMISION MANUAL O STANDARDEstas se usan en carros económicos y deportivos. Generalmente, los carros económicos usan dos engranajes de toma directa y los carros deportivos pueden usar 3 ó 4. El embrague se usa para desconectar al motor de la línea de propulsión siempre que se va a hacer un cambio de relación de Engranajes. Esto libera la carga del torque del motor llevada por la transmisión. Las velocidades de los engranajes de la transmisión se igualan antes de hacer el acoplamiento de los engranajes con la nueva relación de transmisión. El embrague, entonces desconecta el motor a la transmisión con la nueva relación de Engranajes.El rendimiento de los vehículos se basa en la aceleración, la capacidad de subir una pendiente, la velocidad superior, la economía de combustible, el nivel de ruido y la durabilidad.El engranaje de primera de transmisión permite al motor dar vueltas lo bastante rápido para producir el torque que pueda mover el vehículo.Los engranajes de la transmisión se proyectan para lograr una aceleración máxima a baja velocidad manteniendo la producción del par motor a las ruedas motrices apenas inferior al cual las ruedas patinan.El eje del embrague es el eje de entrada de la transmisión y gira a la velocidad del motor siempre que el embrague esté conectado. Cuando el eje de embrague se conecta al eje principal de la transmisión (eje de salida) a través de un sincronizador, el eje principal y el eje de propulsión dan vueltas a la velocidad del motor, esto se denomina “toma directa”.Un engranaje en la parte trasera del eje de embrague (eje de entrada) se acopla el engranaje frontal que está en contra. El engranaje en contra da vuelta en sentido opuesto o contra el eje de entrada. Esto hace al engrane de entrada girar mas de una vuelta completa por cada revolución del engranaje en contra. Por lo tanto, el aumento del par motor es igual al número de dientes del engranaje impulsado dividido por el número de dientes del engranaje impulsor.Los engranajes pequeños sobre el contra engranaje dan vueltas a engranajes mas grandes de la primera y de la segunda. Un pequeño engranaje del contra eje se endenta con un engranaje mas grande ubicado sobre el eje principal. Esto otra vez disminuye la velocidad y aumenta el torque en el eje principal.

La entrada viene por el disco de embrague ubicado dentro de la transmisión a través del eje de entrada. En toma directa, el eje de entrada esta acoplado directamente con el eje de salida de manera que los dos ejes dan vuelta como si fueran un eje de una sola pieza.Las cajas de transmisión se construyen generalmente de hierro colado y de aluminio. Las cajas de transmisión son bastantes rígidas para evitar la deformación por cargas de dientes y por cargas de empuje que tienden a desalinear los eje y los cojinetes. Los dientes de los engranajes de la transmisión deben un núcleo tenaz y fuerte para poder resistir el choque y una superficie dura para resistir las picaduras y la abrasión.El diámetro y el ancho de los engranajes determinan el grado de toque del motor que estos pueden resistir en forma segura.La sobrecarga es la causa más común de rotura en las cajas de transmisión. Estas cargas se producen cuando se acopla el embrague mientras el motor esta girando a muy altas r.p.m.La transmisión manual tiene una eficiencia mecánica superior al 90% cuando va conectada en engranajes de reducción y una eficiencia de hasta 98% cuando va acoplada en toma directa. Por lo tanto el 90% de la conducción del vehiculo debe realizarse en toma directa de manera que la transmisión produzca muy poca fricción el la línea de propulsión del vehiculo.

PARTES DE LA CAJA DE TRANSMISION MANUAL O STANDARDLos partes componente de una caja de transmisión mecánica son las siguientes:Contraeje (tren fijo), engranajes fijos en el contraeje (de 1a, 2a, 3a, 4a, R), rodamientos, eje de salida (astriado), engranajes móviles astriados en el eje de salida de (1a, 2a , 3a, 4a, R), sincronizador, horquilla de cambio(de 1a y R, 2a y 3a, 4a y 5a), palanca de cambios, carcasa, aceite de la transmisión, tapón de vaciado, tapón de llenado, sellos, retenedores, pernos de sujeción.

SINCRONIZADORLa sincronización debe compensar con ayuda de un acoplamiento de fricción, la diferencia de revoluciones entre el manguito de conexión y la rueda de la marcha que se va a conectar, de tal manera que impida que el manguito de conexión toque el dentado corto de la rueda antes de alcanzarse la marcha sincrónica. De este modo el proceso de cambio se realiza fácilmente, sin ruidos y sin desgaste.El cambio de engranajes de la transmisión se realiza estando el embrague desacoplado. En este momento la única propulsión de rotación que llega a la transmisión proviene de las ruedas motrices a través del eje principal a medida que el vehiculo se mueve por inercia. Cuando la transmisión se coloca en posición neutral y el embrague se desacopla, tanto el eje del embrague, el disco del embrague, el conjunto del contraeje y los engranajes de reducción quedaran libres de las ruedas como un conjunto. Entonces el sincronizador acelera o desacelera todo este conjunto para igualar la velocidad de rotación del eje principal lo cual permite hacer los cambios rápido y sin choque entre los dientes de los engranajes.En la caja de transmisión se usan siguientes tipos de sincronizadores:

Cono sincronizador con bolas, con limitadores, con tacos, y anillo sincronizador elástico, tipo espigas y tipo placas.Dispositivos de bloqueo:

Elementos de bloqueo móviles en sentido radial, taco de bloqueo con cinta de bloqueo, anillo sincronizador torsionable axialmente con tacos deslizantes, bulon escalonado con añillo elástico.El sincronizador mas utilizado es el tipo placas.

Los sincronizadores están siempre entre los cambios de segunda y tercera en el caso de las transmisiones de tres velocidades. Las transmisiones de cuatro velocidades tienen sincronizadas todas las velocidades hacia adelante.

Cuando se conecta la primera los engranajes de los demás cambios marchan en vacío. Cuando se marcha en toma directa; todos los demás engranajes marchan en vacío lo mismo ocurre cuando se conecta el retroceso ya que todos los engranajes de los cambios hacia adelante giran libremente.

LUBRICACION DE LAS CAJAS DE TRANSMISION MECANICASLas cajas de transmisión usan un aceite especial para su lubricación, el cual viene especificado por el fabricante en el manual del usuario. Siempre se debe usar el aceite recomendado por el fabricante para evitar daños a la caja de transmisión y prolongar su vida útil y también para no perder la garantía del vehiculo, en el caso de ser nuevo.La caja de transmisión mecánica se lubrica por salpicadura del contraeje, por canales a presion y por medio de una bomba de aspas (Ejemplo: cajas de transmisión de contra flecha triple).

SERVICIO A LA TRANSMISIONLa falla de una transmisión puede deberse a horquillas fuera de ajuste; sobrecarga o por daño de los engranajes.Cuando las horquillas no están sujetas correctamente, el movimiento del conjunto puede causar que la transmisión se deslice fuera del engrane. Por otro lado el ajuste incorrecto puede dificultar el acople de los cambios.La sobre carga de la transmisión puede deberse al acoplamiento repentino del embrague estando el motor en altas revoluciones y el vehiculo en reposo.La inercia del eje del cigüeñal, la volante y el embrague, pueden provocar cargas muy altas de torsión sobre los engranajes de la transmisión, lo cual puede romper los dientes de los engranajes y en algunos casos hasta puede romper la propia caja de transmisión. Los cambios conectados a la fuerza pueden dañar anillos, tope y clavijas del sincronizador. Cuando esto sucede, se vuelve difícil conectar los cambios y la transmisión se salta del cambio cuando esta bajo carga. Esto solo puede repararse desmontando por completo la caja de transmisión.Un ruido anormal de la transmisión indica un problema que requiere el desmontaje de la misma. Este ruido puede ser causado por un juego excesivo en el acople del contra eje, cubo del sincronizador suelto, engranajes dañados o gastados o cojinetes con picadura áspera. Se den reemplazar las partes para corregir el problema.

Varios tipos de ruidos pueden presentarse en las transmisiones. Una especie de gemido o zumbido, ya sea estable o intermitente, puede deberse a engranajes desgastados, astillados, ásperos o rajados.

A medida que los engranajes continúan deteriorándose, el ruido puede adquirir la característica de un rechinamiento particularmente en la posición de engrane en que se produce la mayor carga sobre los engranajes desgastados. Los problemas en los cojinetes

con frecuencia producen un ruido como de silbido, que se convertirla en un golpeteo a medida que los cojinetes se desgastan más y mas. Los ruidos en forma de vibraciones metálicas pueden ser originados por piezas que están desgastadas o flojas, o engranajes flojos en las ranuras de los ejes. Algunas veces, si los resortes de amortiguación del disco de fricción del embrague o el amortiguador de vibraciones torsionales del motor están defectuosos, la vibración torsional del motor pasara a la transmisión. Esto resultaría evidente solamente en ciertas velocidades del motor.Como primer paso al analizar los ruidos en la transmisión, hay que observar si el ruido se produce en neutral con el vehiculo estacionario o en ciertas posiciones de los engranajes. Si el ruido se manifiesta claramente con la transmisión en neutral y el vehiculo sin moverse, hay que desembragar. Si esto no suprime el ruido, entonces lo probable es que la dificultad no esté en la transmisión en modo alguno (si el embrague esta operando correctamente).En este caso, el ruido esta probablemente en el motor o en el embrague. Pero si el ruido cesa cuando se desembraga, entonces la dificultad puede estar en la transmisión.Los ruidos que se producen en neutral con el embrague conectado podrían provenir del desalineamiento de la transmisión respecto al motor, cojinetes desgastados o secos, engranajes desgastados, contraeje desgastado o torcido, o excesivo juego longitudinal en el contraeje. Nótese que estas son las piezas que están en movimiento cundo el embrague esta conectado y la transmisión en neutral.Los ruidos que se manifiestan en los engranajes podrían ser el resultado de algunas de las circunstancias apuntadas en el párrafo anterior. Además, podrían deberse a defectos del disco fricción del embrague o defectos en el amortiguador de vibraciones torsionales del motor, cojinete principal trasero de la transmisión desgastada o seca, los engranajes del eje principal podrían estar flojos, o los dientes de los engranajes pudieran hallarse desgastados.Otra causa del ruido puede estar en el desgaste de los engranajes del velocímetro. Tratar de escuchar atentamente para notar la posición especifica en que los engranajes producen el mayor ruido, con frecuencia resulta de gran ayuda para determinar cuales son las piezas que ocasionan el problema.

El choque entre los engranajes puede producirse en muchos vehículos al aplicarles baja velocidad o retroceso, si se realiza un cambio brusco hacia estas velocidades mientras los engranajes se encuentran aun en movimiento.Estas dos posiciones de los engranajes generalmente no tienen dispositivos sincronizadores, y para evitar esos impactos al conectar estos cambios es necesario hacer una pausa lo suficientemente amplia para que los engranajes lleguen a quedar inmóviles antes de efectuar el cambio.

Si el lubricante que usa en la caja de transmisión no es del tipo adecuado, este puede formar un exceso de espuma. Al ocurrir esto, se llenara completamente la caja y comenzara a salirse el aceite. Lo mismo podría ocurrir si el nivel del aceite es demasiado alto.

Además, si los sellos están rotos o no se han instalado o si los retenedores están defectuosos, el aceite se fugara por los ejes en los extremos de la transmisión. Igualmente si el tapón de vaciado esta flojo o si el retenedor del cojinete de la transmisión no esta bien atornillado a la caja, el aceite también se fugara. También se fugara el aceite si la

caja esta rajada. Por todo lo antes expuesto siempre se recomienda usar el aceite recomendado en la caja de transmisión a fin de evitar las fugas debido a la formación de espuma.

MANTENIMIENTO DE LA CAJA DE TRANSMISIONRevisar el nivel de aceite cada vez que lo recomiende el programa de mantenimiento del vehiculo.Analizar la condición del aceite para monitorear el estado de la caja de transmisión.Revisar los respiraderos de la caja de transmisión.Nota: Cuando se cambie el aceite de la caja de transmisión, lave la caja con Diesel, limpie los tapones magnéticos y cambie los filtros. Lene la caja al nivel correcto y con el aceite recomendado por el fabricante.

Frecuencia de cambio de aceite de la caja de transmisiónEl cambio de aceite deberá realizarse en la fecha u horas de servicio que establece el manual de mantenimiento del vehiculo en particular. A continuación se dan a conocer algunos intervalos de cambio de aceite de las cajas de transmisión solo como una referencia:Cada año, en verano e invierno, cada 25,000 millas, cada 1000 hrs (para equipo pesado).

FALLAS QUE SE PRESENTAN EN LAS CAJAS DE TRANSMISION.1. El cambio esta duro.

Causas posibles: El embrague no desembraga, desajuste en la articulación de cambios, inadecuada lubricación de la articulación, torcedura en la horquilla de cambio, el engranaje corredizo esta apretado en las ranuras del eje, los dientes del engranaje corredizo están averiados, sincronizador averiado.

2. La transmisión se atasca en una velocidad.Causas posibles:El embrague no desembraga, desajuste en la articulación de cambios, inadecuada lubricación de la articulación, los engranajes están apretados en las ranuras del eje.

3. La transmisión se salta de primera o retroceso.Causas posibles:Desajuste en la articulación de cambios, el engranaje esta flojo en el eje principal, dientes de los engranajes gastados, excesivo juego longitudinal de los engranajes, insuficiente tensión en el resorte de la palanca de cambios, cojinete desgastado.

4. La transmisión se salta de segunda. Causas posibles: Desajuste en la articulación de cambios, engranaje flojo en el eje principal, excesivo juego longitudinal en el eje principal, desgaste en los dientes del engranaje, insuficiente tensión en el resorte de la palanca de cambios.

5. La transmisión se salta en directa.Causas posibles:Desajuste en la articulación de cambios, desalineamiento entre el motor y la transmisión, excesivo juego longitudinal en el eje principal, desgaste en los dientes del engranaje, insuficiente tensión en el resorte de la palanca de cambios, cojinetes desgastados, sincronizador desgastado o defectuoso.

6. La transmisión esta sin fuerza. Causas posibles: Resbalamiento en el embrague, los dientes de los engranajes están averiados, la horquilla de cambios u otra pieza de la articulación esta desgastada, rotura en el engranaje o en el eje.

7. Ruidos en la transmisión en neutro.Causas posibles:

La transmisión esta desalineada del motor, cojinetes desgastados o secos, engranajes desgastados, contraeje desgastado o torcido, excesivo juego longitudinal en el contraeje.

8. Ruidos en la transmisión al conectar alguna velocidad.Causas posibles:Disco de fricción del embrague defectuoso, amortiguador de vibraciones torsionales del motor defectuoso, el cojinete principal traserote la transmisión esta desgastado o seco, los engranajes están flojos en el eje principal, desgate en los dientes de los engranajes, desgaste en los engranajes del velocímetro.

9. Los engranajes chocan al hacer los cambios.Causas posibles:El embrague no desembraga, sincronizador defectuoso, los engranajes se atascan en el eje principal.

10. Fugas de aceite de la caja de transmisión. Causas posibles:Lubricante inadecuado, nivel de aceite demasiado alto, sellos rotos, retenedores averiados, tapón de vaciado flojo, pernos flojos, caja de transmisión rajada.

11. La palanca de cambios se traba. Causas posibles:Pasadores atascados, palanca de cambio torcida, articulación desajustada.

UNIDAD # III: PUENTE DELANTERO Y TRASERO DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES

PUENTE TRASERO DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESEl puente trasero de las maquinas automotrices de tracción trasera incluye los siguientes componentes:Árbol de transmisión (único o articulado en varias secciones), juntas universales (cruz cardanica), junta corrediza, diferencial trasero, semi-ejes traseros o flechas, ruedas, cojinetes, patentes de las ruedas.

EJE MOTRIZ O ARBOL DE TRANSMISIONEstá sometido en su funcionamiento a esfuerzos constantes de torsión que son contrarrestados por la elastidad del material. Por este motivo están diseñados para que aguanten el máximo de revoluciones sin deformarse.

Se fabrica en un tubo de acero elástico, con su sección longitudinal en forma de uso (más grueso en el medio que en los extremos) y perfectamente equilibrados para no favorecer los esfuerzos en ningún punto determinado.

Además, del esfuerzo de torsión, el árbol de transmisión está sometido a otro de oscilación alrededor de su centro fijo de rotación. Debido a este movimiento de oscilación se modifican continuamente las longitudes de las uniones, dando como resultado un movimiento axial del árbol de transmisión

Este árbol transmite la fuerza desde la transmisión hasta las ruedas traseras y consta del eje propulsor; el diferencial; los semi ejes o flechas y las ruedas traseras.El eje propulsor conecta al eje principal de la transmisión y al mecanismo impulsor de las ruedas traseras o diferencial. El eje propulsor es algo más que un simple eje de línea ya que esta conectado en un extremo con la transmisión, montado rígidamente, y en el otro extremo, se conecta con los ejes de las ruedas, los cuales se mueven hacia arriba o hacia abajo según el movimiento de los muelles de las mismas. Este movimiento produce dos efectos separados:

1. La distancia entre la transmisión y los ejes de las ruedas disminuye a medida que los muelles se comprimen y los ejes se mueven hacia el bastidor (chasis) del vehículo y la distancia aumenta cuando los muelles, se expanden.

2. El ángulo impulsor o de marcha atrás varía con el movimiento de los muelles, por lo tanto el eje de propulsión tiene que ser flexible para absorber el movimiento de la suspensión antes señalado.

El eje propulsor es un tubo de acero con juntas universales forjadas, soldadas en cada extremo.Su única función es entregar el momento de torsión de salida de la transmisión al piñón de entrada del diferencial.

TIPOS DE UNIONES O JUNTAS

Junta de CardanA fin de absorber las diferencias en el ángulo impulsor cuando el eje se mueve hacia arriba y hacia abajo, el eje propulsor presenta una o más uniones universales. Una unión universal es esencialmente una unión de doble articulación por medio de la cual el eje propulsor puede transmitir fuerza al eje impulsado. Cada uno de los ejes tienen una horquilla o yugo en el extremo y entre estos yugos hay una pieza central que tiene forma de cruz. Esta junta se llama “Junta Universal de CARDAN o HOOKE”.Los 4 brazos de la cruz central están montados en cojinetes en los extremos de las horquillas. Los cuales pueden girar en las crucetas para absorber la angularidad entre los ejes a medidas que estos rotan. También existen uniones de doble cardan de velocidad constante usadas generalmente en automóviles de lujo de propulsión trasera.

Junta corredizaPuesto que el eje propulsor tiende a acortarse y alargarse con el movimiento del eje de las ruedas traseras es necesario incorporar en el eje propulsor algún dispositivo que permita esta acción. El dispositivo usado es la “Junta corrediza”, ubicada en la junta frontal de la sección trasera del motor. La junta corrediza es sencillamente un eje ranurado externamente y un eje ranurado internamente concordante entre sí.Los 2 ejes pueden resbalar hacia adelante y hacia atrás uno respecto al otro y además transmitir fuerza.

Arboles con juntas universales elásticasEstos árboles se emplean cuando el puente trasero va fijo a la carrocería o para secciones intermedias de transmisión; por tanto, no necesitan transmitir el giro con grandes variaciones angulares. Como juntas se emplean discos de tejido o articulaciones de goma interpuesta entre dos bridas sujetas con pernos de unión.Las juntas de disco, permiten un ángulo de desviación de 3 a 5º y están constituidas por uno o dos discos elásticos (tejido de tela engomada), interpuestos entre la brida del puente o caja de cambios y la brida de transmisión.

Semiárboles de transmisión o palieresLos semiarboles o palieres pueden ser rígidos o articulados (para suspensiones independiente) tienen la misión de transmitir el movimiento desde el diferencial a las ruedas. Están constituidos por un eje de acero forjado, uno de sus extremos se acopla al planetario del diferencial y, el otro extremo se acopla al cubo de la rueda.En vehículos con motor delantero y propulsión trasera dotada de puente trasero flotante (sin suspensión independiente) se emplean para el montaje de estos semiárboles, varios sistemas: semiflotante, tres cuartos flotante y flotante.Los vehículos con tracción trasera usan un semieje propulsor semiflotante. Este semieje lleva el momento de torsión para la transmisión del mismo a través de los engranajes laterales (planetarios) hasta las ruedas traseras. El semieje también soporta el peso del vehículo por medio de cojinetes localizados en el extremo exterior del alojamiento de los semiejes. El montaje de la rueda es sobresaliente; ósea, está montada afuera del cojinete. Los semiejes traseros están construidos de acero forjado o extruido en caliente.Las bridas integrales son extruidas sobre un extremo del semieje por impacto. El tambor o rotor de los frenos se coloca sobre el extremo externo del semieje. El cojinete externo del semieje se localiza apenas más adentro que la brida. El cojinete puede ser de bolas o de rodillos. Los cojinetes soportan el peso del vehículo.

Hay un sello de aceite en el reten del cojinete para evitar que la grasa o el aceite lleguen al freno y lo contaminen. Las flechas , debido al constante uso, es frecuente que rompan la bota de hule que protege el rodaje, (Cojinete o balero)..Sin embargo esto no determina que, la flecha no sirva, o que este próxima a romperse

Antes de asumir que debe cambiar una flecha primero asegúrese, de lo siguiente: Cuando una flecha está mal; esta, produce un sonido o traqueteo, solo cuando usted, da vuelta a la izquierda o derecha; este sonido es tan marcado, que usted puede identificar, si el sonido viene del lado izquierdo o, derecho así podrá darse cuenta, de cuál de las flechas esta tronando...No trate de cambiar las botas de hule, es más barato comprar la flecha entera reconstruida y así podrá estar seguro que soluciono el problema.

Por lo regular, el traqueteo a que nos referimos, lo originan las bolas cuando están resecas; y astillan la jaula [este conjunto debe mantenerse con grasa todo el tiempo] El movimiento de giro dentro de la unión es lo que ocasiona el traqueteo, debido a que la parte que separa las bolas con el uso se va astillando; y cuando hace el giro, las bolas se traban, dentro del compartimiento en que se alojan. Estas bolas, al trabajar en seco, se deforman, y deforman el compartimiento donde se alojan. Dando como consecuencia, el tronido, que con el tiempo se hace insoportable y finalmente termine tirando las bolas. Al caerse las bolas, el vehículo no se moverá [se corta la conexión motor/ruedas impulsoras.

Junta homocinética Glaencer-SpicerConsiste en dos juntas cardan unidas por una pieza de doble horquilla, de forma que el giro alterado por una de ellas es rectificado por la otra, transmitiéndose así un movimiento uniforme a las ruedas. Esta junta se puede decir que se compone de dos juntas cardan simples que se acoplan entre sí mediante un árbol muy corto. Además posee un dispositivo de centrado constituido por una rótula y una pequeña esfera, de manera que pueden deslizar a lo largo del árbol conducido.

Junta homocinética RzeppaLa junta del tipo Rzeppa o más conocida por "junta homocinética de bolas" es la más utilizada hoy en día. Esta junta suele utilizarse combinada con la Glaenzer trípode deslizante (ver figura superior), esta ultima montada en el lado caja de cambios y junta Rzeppa en lado rueda, pues trabaja perfectamente bajo condiciones de gran angularidad.Esta junta debido a su complejidad constructiva no se ha impuesto su utilización hasta no

hace muchos años. La junta Rzeppa consta de seis bolas que se alojan en una jaula especial o caja de bolas. A su vez, las bolas son solidarias del árbol conductor y del conducido; este acoplamiento se produce debido a que las bolas también se alojan en unas gargantas toricas, que están espaciadas uniformemente a lo largo de dos piezas interior y exterior. La pieza exterior en forma de campana, está unida al árbol conducido, en el lado rueda. La pieza interior es el núcleo del eje conductor, eje que, a su vez, se une a la junta homocinética que sale de la caja de cambios.La disposición de las bolas y las gargantas hace que sean dos bolas las que transmiten el par, mientras que las otras cuatro aseguran el plano bisector. Tras una pequeña rotación, otras dos bolas son las que pasan a transmitir el par, mientras que las dos bolas que acaban de trabajar pasan al lado bisector. Una de las ventajas de la junta Rzeppa es su larga vida, superior generalmente a la del automóvil (esto es en teoría, porque en la práctica vemos muchos automóviles tirados en la carretera debido a la perdida de la grasa que está en el interior del guardapolvos y que provoca una avería en la junta homocinética).

Junta homocinética TractaDesarrollada en los años 20 del siglo pasado, se trata de una junta sencilla y relativamente fácil de fabricar. Los árboles de entrada y salida incorporan unas horquillas que se acoplan a dos piezas centrales, que hacen el efecto del árbol intermedio de las juntas. Estas dos piezas centrales, que denominaremos "nueces" por su enorme parecido con este alimento. Las nueces son macho y hembra, y se acoplan entre sí de manera que los elementos que transmiten el movimiento están siempre en el plano bisector.

Junta homocinética Bendix-WeissEsta junta como la Rzeppa utiliza bolas que proporcionan las puntos de contacto propulsores, en está no hay jaula que controle las bolas, las cuales van perfectamente ajustadas e n sus pistas entre las dos mitades del acoplamiento. Las cuatro bolas deslizantes son fijadas por una bola interior taladrada que gira sobre un pasador alojado en el semieje exterior. El plano de los puntos de contacto se mantiene en la bisectriz del ángulo de los dos semiejes, pero la posición de las bolas se consigue por el "roce del rodamiento" entre las cuatro bolas y sus pistas.

DIFERENCIAL CONVENSIONAL

Se conoce como diferencial al componente encargado, de trasladar la rotación, que viene del motor y la transmisión, hacia las ruedas encargadas de la tracción.

Con las excepciones del caso y sin importar, si un vehiculo es pequeño o grande, si es de tracción trasera o delantera; si trae motor de 4, 5, 6, o mas cilindros; todos los vehículos, de uso regular, traen instalado un componente llamado diferencial.

Los vehículos de doble tracción, traen diferencial adicional. El diferencial, puede ser diferente, en cuanto a diseño, figura, tamaño o ubicación; pero, los principios de funcionamiento y objetivos; siguen siendo los mismos.

El objetivo es administrar la fuerza motriz, en las ruedas encargadas de la tracción, tomando como base, la diferencia de paso o rotación, entre una rueda, con relación a la otra. [ se entiende, que el vehiculo al tomar una curva, una rueda recorre mas espacio que la otra; igualmente una rueda mas grande, recorrerá mas espacio que una mas pequeña .El diferencial tiene la función de corregir estas diferencias.

Un vehiculo regular, deriva la tracción o fuerza motriz a dos ruedas, que pueden ser las de adelante, o las de atrás; como consecuencia, toman el nombre, tracción trasera, o tracción delantera. La función primaria de un diferencial es, derivar la rotación recibida de la caja de velocidades; [transmisión] en un ángulo de 90 grados, Esto quiere decir que la

transmisión; por medio de un piñón hace girar la corona, en la parte central del vehiculo; y la corona al rotar traslada el giro

Los vehículos de tracción delantera traen el diferencial integrado en la estructura de la transmisión o caja de velocidades.

En los motores colocados en forma transversal o atravesada, el piñón que mueve la corona, recibe la potencia, en forma indirecta, por lo que no se requiere derivar el movimiento en 90 grados como se hace en los de tracción trasera]

Este tipo de ubicación es típico en un vehiculo de tracción delantera; en los cuales la caja de velocidades, da alojamiento al conjunto del diferencial.

En este tipo de transmisión o caja de velocidades, cuando se requiera, remover el diferencial, se necesita desmontar la caja de velocidades de su posición de trabajo. Las transmisiones automáticas, para un motor de tracción delantera; llevan instaladas un diferencial en forma similar.

Generalmente las transmisiones automáticas, reparten el fluido o aceite entre todos los engranes; pero existen transmisiones, que requieren que el diferencial, se lubrique en forma independiente.

Es importante tomar nota de esto. Un diferencial está compuesto de 6 engranes: un piñón, una corona, 2 engranes planetarios y 2 satélites. Lo importante es observar; que la corona al rotar, no traslada esta rotación por medio de engranes, lo hace en forma de torsión, debido a que gira conjuntamente con la caja o jaula. La corona es un engrane, armado o instalado, en lo que se conoce como caja o jaula de diferencial. El diferencial esta constituido por una caja en la que va atornillada o remachada la corona. En el interior de la caja se instalan cuatros engranajes cónicos de dientes rectos, a los dos mayores se les llama “planetarios” estos van a los lado y reciben a los semi ejes (flechas) y dos piñones menores van opuestos a los planetarios y se les llama “satélites” de estos; un piñón cónico va frente a la corona por el lado dentado y por la punta recibe el movimiento del eje propulsor, a través del piñón motor.Si hay que remover, un diferencial de estos tenga mucho cuidado, con la ubicación de los espaciadores [shim], antes de moverlos márquelos o píntelos, estos shims determinan el acoplamiento de la corona con el piñón principal, un shim fuera de calibración puede acercar o alejar demasiado la corona al piñón principal, dando como consecuencia que la rotación no tenga la suavidad requerida, y en estos casos la fricción quebraría los dientes del piñón.

El piñón es un componente, cuya función es recibir la rotación que viene de la transmisión; y es la parte encargada de hacer rotar la corona. Este componente, lleva una relación de medida y cantidad de dientes, conjuntamente con la corona, cualquier modificación, que se haga a estos componentes, debe tomarse en cuenta las medidas de ambas partes.

Los piñones cumplen el mismo cometido en todos los casos, pero suelen ser diferentes en cuanto a medidas y cantidad de dientes, por ello se necesita tener mucho cuidado, y ser muy observador, y sobre todo tener el dominio del funcionamiento de estos componentes.

Las flechas o ejes de las ruedas, se acoplan, en lo planetarios [side gear]; los ejes al acoplarse en los planetarios, se les coloca un candado o seguro en forma de para evitar que se deslicen de regreso

Los satélites [pinion gear], se acoplan con los planetarios y se centran con el pinion shaft; el pinion shaft atraviesa la caja [case] y satélites de un lado a otro de la caja, este pinion shaft, a su vez para que no se mueva o resbale lleva un pequeño tornillo [bolt pinion shaft] que lo atraviesa y lo fija en la caja [case].

Si las dos ruedas o llantas son del mismo tamaño o medida; los satélites y planetarios, no tienen necesidad de rotar entre ellos.

Los satélites y planetarios, solo rotan entre ellos, cuando tienen que compensar un desnivel de rotación; [esto sucede al tomar curvas, o en terrenos resbalosos]. Recuerde; si usted levanta las dos ruedas, y gira manualmente una de ellas la otra rueda, hará el giro en sentido contrario; pero el piñón principal y la corona, ni se enteran de este movimiento, si usted traba una de las ruedas y trata de girar la otra, en este caso la corona y transmisión si; sentirá la intención del giro.

Dicho de otra manera, si una de las ruedas, cae en terreno resbaloso, o arenoso; al aplicar la fuerza del motor, la rotación de la corona hará que el planetario de esa rueda rote, haciendo girar los satélites;[esta acción hará que la rueda, en terreno resbaloso, aumente su rotación, con relación a las vueltas de la corona];pero no aplicará ninguna fuerza al planetario de la rueda, que se encuentra en terreno firme.

Para que la rueda, que se encuentre en terreno firme, agarre fuerza, o tracción se requiere, trabar o afirmar el piso de la rueda, que se encuentra en terreno resbaloso o arenoso.

En conclusión, la fuerza de tracción, en este tipo de diferencial, requiere el apoyo firme de ambas ruedas.

AVERIAS DEL DIFERENCIALLos problemas de un diferencial empiezan, por una falta de lubricación o descuido: Por lo general una fuga de aceite por uno de los retenedores, o sellos de aceite, en una de las ruedas, terminan por dejar sin aceite la corona, dando como consecuencia, que el rodamiento [rodaje, balero, cojinete) fricciones en seco.

Cuando sucede esto, empiezan por hacer ruido, y terminan quebrando los dientes del piñón y corona. Como solución, se recomienda hacer una limpieza, que incluya el uso de un magneto o imán, que ayude a remover la baba metálica, y remplazar las partes afectadas Un diferencial, gradúa las revoluciones del motor, usando para ello la cantidad de dientes del piñón, con relación a la cantidad de dientes de la corona; Los requerimientos en cuanto al peso y uso del vehiculo, determinan el tamaño y cantidad de dientes de la

corona y piñón; por ejemplo; si un piñón de 11 dientes, se usa para mover una corona de 44 dientes, podríamos decir que la relación es de 4 : 1; pero también se agrega la conveniencia, de usar un numero impar en la cantidad de dientes de la corona; para evitar la coincidencia de los dientes (así se evita, que una imperfección en determinados dientes coincidan en forma repetitiva].

Un ruido como zumbido en el diferencial, a menudo se debe al ajuste incorrecto del piñón impulsor o de la corona, lo que impide el contacto normal de los dientes de los engranajes. Así se produce el desgaste rápido de los dientes de lo engranajes, de manera que el ruido adquirirá gradualmente las características de un gemido.

Sí el ruido es parecido a un gemido requerirá el reemplazo del piñón y la corona.

Sí el ruido se nota más cuando el vehículo se acelera, lo probable es que exista un excesivo; contacto del talón en los dientes de los engranajes; en este caso habrá que mover la corona y acercarla al piñón impulsor.

Sí el ruido se nota más cuando el vehículo se acelera, lo probable es que exista un excesivo contacto del talón en los dientes de los engranajes, en este caso habrá que mover la corona y acercarla al piñón impulsor.

Si el ruido se nota más cuando el vehículo marcha con el pulso únicamente, sin acelerar, es probable que exista un excesivo contacto en la punta de los dientes de los engranajes; en este caso la corona habrá que alejaría del piñón impulsor.

Un ruido en forma de golpe ocurrirá si los cojinetes ó engranajes están averiados ó muy desgastados.

DIFERENCIAL DE DESLIZAMIENTO LIMITADO (ALGUNOS VEHICULOS)Sirven para reducir o limitar el rebajamiento de las ruedas al transferir una parte del par de torsión no usado por la rueda que resbala a la rueda que tiene tracción.Los diferenciales de deslizamiento limitado tienen un embarque entre la caja del diferencial y el engranaje lateral. El acoplamiento del embrague limita el movimiento entre la caja el engranaje lateral (planetario) de modo que ambos ejes darán vuelta junto con la caja. El eje que produce tracción es obligado a girar de modo que el vehículo se moverá.Existen dos tipos de embragues usados en los diferenciales de deslizamiento limitado, el tipo platos, en el cual un plato esta unido al semi eje y el otro no y los platos alternos están unidos a la caja del diferencial. Otro es el embrague tipo cono ubicado entre la caja del diferencial y el semi eje. Un cono macho conectado al semi eje se acopla con el cono hembra de la caja del diferencial.La mayor parte de los diferenciales de deslizamiento limitado tienen uno resortes de precarga ligera que le ponen carga al embrague. Esto limita el deslizamiento bajo cargas tractivas ligeras y provee un cambio suave entre operación de deslizamiento limitante y operación de carga de tracción.Los diferenciales de deslizamiento limitado transfieren el par de torsión cada vez que gira una rueda más firmemente que la otra, aun en una vuelta. En la vuelta, la rueda externa debe girar más rápido que la rueda interna, de manera que la característica de limitación

de deslizamiento transmite ligeramente más par de torsión a la rueda sobre el lado interior de la vuelta.

DIAGNOSTICOPor lo regular el conjunto de las bolas que se daña; es la que va del lado de la rueda, llanta o neumático.En algunos casos, la parte de la flecha, que conecta a la transmisión, puede deteriorarse, con el uso, En estos casos, las bolas alojadas en ese lado de la bota de hule, producen ruidos, aun cuando el vehiculo va derecho. Si le toca desarmar esta parte de la flecha tenga cuidado, con los balines o pequeñas barras que componen el balero; pueden caerse; y al reinstalar observe que la parte rebajada de esta estructura va como se muestra en el eje. El cambio de flechas implica ciertos grados de dificultad, por que el destrabar las flechas de la transmisión, obligan a tener buen conocimiento de lo que se esta haciendo de lo contrario el trabajo de una hora se puede dilatar dos días.Además debe tener en cuenta que algunas marcas de vehículos llevan dos tornillos, que conectan el spin wheel, con el poste de amortiguación; que usted necesariamente tendrá que quitar; y antes de hacerlo tendrá que marcarlos minuciosamente de lo contrario el vehiculo perderá alineamiento (camber). Aunque las flechas [ejes de velocidad constante], difieren en el nombre, diseño, estilo y tamaño; el principio y objetivo son los mismos. El principio es recibir la rotación de la transmisión y transmitirlas hacia las ruedas encargadas de la tracción. El objetivo es suavizar y quitar rigidez a la rotación, acomodándose al giro lateral de las ruedas, como al sube y baja de la suspensión. Si usted asume que tiene problemas con una o dos flechas, y se decide repararlo por su cuenta; recuerde que debe preguntar precios en algunos lugares sale mas barato comprarlas reconstruidas, que andar comprando partes. Las flechas [junta de velocidad constante, axel, juntas homocineticas, palier etc.] vienen especificadas, para cada tipo de vehiculo. Esto significa que debe tener cuidado al cambiarla por otra; 1/2 pulgada de diferencia en el largo es suficiente, para que esta; se este saliendo de posición; o se haga difícil instalarla. El puente [cross member], en algunas ocasiones se agrieta; este hecho, con el movimiento aleja o esfuerza el alcance de la flecha, dando como consecuencia que esta se salga de posición o se desconecte de la transmisión. En algunos vehículos, al remover las flechas, asegúrese de reponer el aceite que se le cae. Algunas transmisiones automáticas usan diferencial con lubricación independiente que requieren reponer aceite, removiendo un tornillo grande, ubicado exactamente en el centro de la tapa del diferencial [no caiga en la falsa impresión, de que tratándose de un vehiculo de tracción delantera, con transmisión, de diferencial integrado; el aceite se surte por el mismo tubo de alimentación]. Si al prenteder remover el tornillo principal de la flecha, este, esta demasiado apretado; debe removerlo con herramienta, de impacto, o llévelo a un taller o llantera para que lo aflojen.[en estos lugares tienen compresoras de alta presion]. Si usted siente que su vehiculo, hace ruidos o tronidos cuando va derecho o sea sin dar vuelta a ningún lado, quiere decir que usted tiene un problema en el balero (wearing, rodaje o cojinete) de la rueda donde usted siente el ruido. Este balero es diferente al balero de las flechas.

CAJA DE TRANSFERENCIA (ALGUNOS VEHICULOS)

En los vehículos con tracción en las cuatro ruedas se usa una caja de transferencia conectada a la transmisión. Esta caja de transferencia divide el para de torsión, una parte va al eje motriz trasero y una parte va a un eje motriz frontal. Cada eje motriz se conecta a un diferencial el cual en algunos vehículos es de deslizamiento limitado. La caja de transferencia tiene algún tipo de mecanismo diferencial para dividir el par de torsión. Las cajas de transferencia para un tiempo parcial se pueden cambiar a la condición ya sea de tracción en las cuatro ruedas o tracción en dos ruedas. Las cajas de transferencia para tiempo completo dan fuerza en todo tiempo tanto a los ejes de transmisión delanteros como a los traseros.Los vehículos con tracción para tiempo parcial en las cuatros ruedas tienen alguna manera de desconectar las masas de las ruedas frontales de la acción del eje de transmisión. Esto permite a la línea frontal de transmisión marchar en vacío cuando no se requiere. Esto mejora la economía del vehículo y reduce el desgaste de la línea de transmisión.Los candados manuales de las masas tienen que engancharse en cada rueda (delantera). Los candados automáticos operan a través de un embrague que deja libre al eje.

MANTENIMIENTO DEL PUENTE TRASERO DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESSe debe realizar mantenimiento al puente trasero a los intervalos de tiempo que recomiende el fabricante, algunas tareas de mantenimiento son las siguientes:Cambio de aceite del diferencial.Revisión de la cruz cardanica.Realizar balanceo estático y dinámico del eje motriz (agregando abrazaderas o pesas).Chequeo de las flechas.Engrase de las balineras.Los aceites para diferencial se especifican según la sociedad de ingenieros automotrices con el número de viscosidad SAE (Society of Automotive Engineers) o según la clasificación API-GL (American Petroleum Institute Gear Lubricants) que se traduce como aceites lubricantes para engranajes según el Instituto del Petróleo Americano.

En los diferenciales de vehículos se puede usar la clasificación API-GL-5, también se usan los aceites SAE-90 (monogrado) o loa multigrados: SAE-75W, SAE 80W-90, SAE 80W-140

PUENTE DELANTERO DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESLa construcción del puente delantero se determina por el tipo vehículo, por el tipo de tracción de las ruedas y por el tipo de suspensión que se utilice en el mismo. Cualquiera que sea la tracción de las ruedas, los puentes delanteros de todos los vehículos contienen las ruedas de la dirección y el mecanismo de dirección del de las ruedas del vehículo.Si el vehiculo es de tracción delantera, el puente delantero también llevará, el diferencial delantero y las flechas delanteras.

Debido a que la dirección del vehiculo es uno de los sistemas mas importantes del automóvil, a continuación se detallan cada uno de sus componentes.

FUNCION DEL MECANISMO DE DIRECCIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESEl conjunto de mecanismos que componen el sistema de dirección tienen la misión de orientar las ruedas delanteras para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor.Para que el conductor no tenga que realizar esfuerzo en la orientación de las ruedas (a estas ruedas se las llama "directrices"), el vehículo dispone de un mecanismo desmultiplicador, en los casos simples (coches antiguos), o de servomecanismo de asistencia (en los vehículos actuales).

El conductor controla la dirección de las ruedas frontales del vehículo, a través del engranaje de la dirección, el cuál está formado principalmente por una unidad de engrane y un timón de la dirección. La unidad de engrane, multiplica el esfuerzo de manejo del conductor para controlar mejor la dirección del vehículo.El timón de la dirección tiene un eje que conecta la rueda del volante a la unidad de engrane de la dirección.Los engranes de la dirección manual son similares, a los de la dirección potencia (ya sea hidráulica o eléctrica).

La principal diferencia de la dirección de potencia respecto a la manual, consiste en las superficies de presión sobre las cuales actúan la presión de un fluido para auxiliar y multiplicar el esfuerzo del conductor.

Una bomba impulsada por el motor suministra el fluido a presión para la dirección de potencia del automóvil y una válvula de control que es sensible al esfuerzo de conducción del conductor, dirige la presión del fluido contra los émbolos de presión ubicados en el sistema de la dirección, para auxiliar al conductor en el control del vehículo.

Características que deben reunir todo sistema direcciónSiendo la dirección uno de los órganos más importantes en el vehículo junto con el sistema de frenos, ya que de estos elementos depende la seguridad de las personas; debe reunir una serie de cualidades que proporcionan al conductor, la seguridad y comodidad necesaria en la conducción. Estas cualidades son las siguientes:

Seguridad: depende de la fiabilidad del mecanismo, de la calidad de los materiales empleados y del entretenimiento adecuado.

Suavidad: se consigue con un montaje preciso, una desmultiplicación adecuada y un perfecto engrase.La dureza en la conducción hace que ésta sea desagradable, a veces difícil y siempre fatigosa. Puede producirse por colocar un neumático inadecuado o mal inflado, por un "avance" o "salida" exagerados, por carga excesiva sobre las ruedas directrices y por estar el eje o el chasis deformado.

Precisión: se consigue haciendo que la dirección no sea muy dura ni muy suave. Si la dirección es muy dura por un excesivo ataque (mal reglaje) o pequeña desmultiplicación (inadecuada), la conducción se hace fatigosa e imprecisa; por el contrario, si es muy suave, por causa de una desmultiplicación grande, el conductor no siente la dirección y el vehículo sigue una trayectoria imprecisa. La falta de precisión puede ser debida a las siguientes causas: - Por excesivo juego en los órganos de dirección.- Por alabeo de las ruedas, que implica una modificación periódica en las cotas de reglaje y que no debe de exceder de 2 a 3 mm. - Por un desgaste desigual en los neumáticos (falso redondeo), que hace ascender a la mangueta en cada vuelta, modificando por tanto las cotas de reglaje.- El desequilibrio de las ruedas, que es el principal causante del shimmy, consiste en una serie de movimientos oscilatorios de las ruedas alrededor de su eje, que se transmite a la dirección, produciendo reacciones de vibración en el volante.- Por la presión inadecuada en los neumáticos, que modifica las cotas de reglaje y que, si no es igual en las dos ruedas, hace que el vehículo se desvíe a un lado.

Irreversibilidad: consiste en que el volante debe mandar el giro a las pero, por el contrario, las oscilaciones que toman estas, debido a las incidencias del terreno, no deben ser transmitidas al volante. Esto se consigue dando a los filetes del sin fin la inclinación adecuada, que debe ser relativamente pequeña.

CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE DIRECCIÓN USADOS EN LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES

Por su principio de funcionamiento: Dirección Mecánica, hidráulica y eléctrica.

Según la posición del timón: Timón a la derecha y a la izquierda. Nota: La dirección con timón a la izquierda tiene una mejor visibilidad de la vía por lo que facilita la conducción del vehiculo.

Por su construcción:Dirección central de las ruedas (remolques), por giro de manguetas.

Según el numero de ruedas directrices: De rueda única (tractores), dirección de ruedas delanteras (vehículos de turismo y camiones), de ruedas traseras (maquinas de obras) y de todas las ruedas.

PARTES DE LA DIRECCION MECANICATimón o volante, eje de dirección, cruces cardanicas, mecanismo de dirección, brazo de control o brazo pitman, brazo de seguimiento, articulaciones de la dirección, cojinetes, palanca intermedia, barra de dirección, sellos, ruedas directrices.

TIPOS DE ARTICULACIONES DE LA DIRECCIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESLos tipos de articulaciones de la dirección más populares son:

Articulación de paralelogramo (más antiguo)Articulación de piñón de dirección y cremallera (usado en la mayoría de los vehículos nuevos).

ARTICULACION DE PARALELOGRAMO.Usa dos varillas de articulación, un acoplamiento central o de arrastre. El brazo pitman del engrane de la dirección y el brazo inactivador se conectan sobre los lados opuestos del vehículo. Estos brazos fijan la articulación central a la estructura de los vehículos para que no se vea afectada por los movimientos de la suspensión. Su movimiento hacia los lados está controlado por el brazo pitman y por el brazo inactivador. Las varillas se conectan desde el brazo de la dirección y la articulación central. Tiene un extremo interno y uno externo en la varilla de articulación. Una manga de la varilla de articulación conecta a los extremos y se usa para ajustar la longitud de la varilla de articulación.Los tornillos de bola del extremo de la varilla de articulación permiten. Un movimiento vertical de la rueda mientras se maneja el vehículo. Las articulaciones en paralelogramo pueden colocarse por detrás o por delante de la suspensión frontal.

ARTICULACION DE PIÑÓN Y CREMALLERA.Es una modificación de la articulación en paralelogramo. El comportamiento del engrane de cremallera y piñón se monta la estructura del vehículo para que no se mueva. La cremallera dentro del compartimiento se mueve longitudinalmente, igual que el vínculo central de la articulación en paralelogramo. Una varilla de articulación es mantenida por una conexión del tipo de bola sobre cada extremo de la cremallera. En este caso se denomina engrane de piñón y de cremallera de extremo de separación. La articulación está cubierta con un sello, tipo fuelles para evitar la contaminación. Los extremos

exteriores de las varillas de articulación se ajustan hacia los extremos de ésta en los brazos de la dirección.

TIPOS DE ENGRANES DE LA DIRECCIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESLos engranes usados en las maquinas automotrices son los siguientes: Tornillo sin fin y sector de engrane rector (pitman).Cremallera y piñón.Tornillo sinfín y rodillo.Leva y palanca.Sector dentado y bolas recirculantes.

A continuación se detallan cada uno de los tipos de engranes usados en la dirección de las maquinas automotrices.

ENGRANE DE LA DIRECCIÓN DE BOLAS RECIRCULANTESEn este caso una tuerca esférica con dientes exteriores se coloca sobre el eje del tornillo sin fin. Las roscas entre la tuerca esférica y el tornillo sin fin se hacen como ranuras, las cuales tomarán las bolas de los cojinetes. Cojinetes de ajuste selectivo, muy cercanos al mismo tamaño, se colocan entre la tuerca esférica y el tornillo sin fin. Esto hace que la acción de girado ruede tan libremente como un cojinete de bola. La ranura de las bolas puede cortarse en direcciones de rosca ya sea hacia la izquierda o hacia la directa. Las bolas se alimentan hacia dos cursos separados. Estos cursos se hacen sobre un ángulo para que las bolas se muevan longitudinalmente a medida que gira el tornillo sin fin. Las bolas van hacia una corredera a medida que salen del extremo de cada ranura. La corredera las dirige a lo largo de la parte exterior de la tuerca esférica y de nuevo hacia la entrada. Este tipo de engrane de la dirección se llama “recirculación del tipo de bola”.

Los dientes del engrane de la tuerca esférica se acoplan con los dientes sobre el sector. El sector es parte de un eje transversal, eje sectorial o eje pitman. Todo el montaje se encierra en un compartimiento atornillado ala estructura del chasis del vehículo. Un brazo pitman conecta al eje pitman o eje transversal a la articulación de la dirección.Cada extremo del tornillo sin fin está soportado sobre cojinetes de bola. Se usa ajuste de ligadura del cojinete del tornillo sin fin para precargar los soportes a efecto de mantener la oruga de modo seguro dentro de su posición.

ENGRANE DE DIRECCIÓN DE CREMALLERA Y PIÑÓN Se usa en vehículo de peso ligero su diseño es sencillo ligero y receptivo. Requiere de muy poco espacio y usa pocas partes de articulación. Hay menos puntos de fricción para amortiguar la retroalimentación de la dirección, con lo que el conductor tiene mayor percepción. La retroalimentación de los golpes de la carretera y el esfuerzo de manejo son más grandes en comparación con los engranes de bola recirculantes. Estos engranes se afectan más por los golpes en el manejo que lo engranes de bola recirculante.El engrane de cremallera y piñón tiene su lugar en la articulación del centro. El compartimiento del engrane se ajusta al miembro de la estructura frontal o carrocería a través de aislantes de tipo hule. Los extremos de la cremallera, sobre una cubierta de hule, se ajustan a las varillas de articulación de extremos de separación con extremos de tipo de bola.Un piñón controlado por el volante de la dirección, tiene dientes que se acoplan con los dientes de la cremallera. Un cojinete de cremallera o yugo pone una precarga sobre la cremallera directamente a lo largo del piñón.Algunos engranes de la dirección de cremallera y piñón tienen las varillas de articulación conectadas al centro de la cremallera en lugar de los extremos. Este diseño se denomina cremallera de separación central.Tienen una cubierta de gran tamaño que cubre la parte central del compartimiento de cremallera y piñón.

ENGRANE DE DIRECCIÓN DE POTENCIA HIDRAULICA

Consiste en un engrane de dirección manual asistido por potencia hidráulica. El chofer suministra parte del esfuerzo de la conducción.

La unidad de potencia proporcional el resto del esfuerzo. Un menor esfuerzo de manejo por parte del conductor permite que la razón de engranajes de la dirección de potencia sea aproximadamente dos tercios de la razón de engranaje de la dirección manual.La dirección de potencia, proporciona una respuesta de manejo mucho más rápida que la dirección manual.

La dirección de potencia típica tiene los siguientes componentes: Timón o volante, eje de dirección, cruces cardanicas, bomba, correas, polea, válvula de control, mecanismo de dirección, brazo de control o brazo pitman, brazo de seguimiento, fluido hidráulico de la dirección, tanque con su nivel, articulaciones del a dirección, émbolos de presion y ruedas directrices.

Los mismos tipos de engranes que se usan en la dirección manual se usan también en la dirección de potencia (engranaje tipo bola de recirculación, y engranaje tipo piñón y cremallera).

La bomba es generalmente impulsada por una correa. En algunos motores la bomba está montada alrededor del frente del eje del cigüeñal del motor. Las superficies de presión en la mayoría de los sistemas de dirección de potencia se localizan en el interior del compartimiento del engrane de la dirección. A este tipo de engrane se le llama “tipo integral”.

En algunos casos las superficies de presión se ubican en un cilindro de potencia separado y conectado entre las articulaciones de la dirección y la estructura del vehículo. Estos se denominan engranes de dirección “tipo de articulación o de eslabonamiento”. El engrane de dirección de potencia tipo cremallera y piñón es el más común.

VALVULA DE CONTROLEstas se construyen en la parte interior de los engranes de dirección de hidráulica de tipo integral. La dirección de potencia de tipo articulado puede tener la válvula de control construida en el extremo del cilindro de potencia ó puede estar en una unidad separada. La válvula de control en el engrane de dirección de potencia hidráulica de tipo cremallera y piñón se construye dentro del compartimiento de piñón.Siempre que el motor esté en operación, el fluido se desplaza desde la bomba a través de la válvula de control hacia las superficies de presión y posteriormente regresa al tanque de reserva. La misma presión de fluido está sobre ambas superficies de presión; cuando la rueda del volante no está siendo girada. La válvula de control está centrada para permitir que el fluido se desplace libremente atraves del centro abierto de la válvula. La válvula de control está balanceada entre la fuerza mecánica de entrada proveniente de la rueda del volante y la fuerza hidromecánica de la articulación de la dirección de potencia y de las llantas sobre el camino resistente al movimiento.Cuando la rueda de la dirección gira a la izquierda su fuerza mecánica mueve la válvula de control hacia la articulación. En esta posición, la válvula de control cierra la salida de presión que va hacia una de las superficies de presión, permitiendo que el fluido de aquí regrese al tanque de reserva. Esto reduce la presión sobre las superficies de giro derecha. El mismo movimiento abre el conducto que va a las otras superficies de presión cilindro de

giro izquierdo para que la presión se acumule sobre las superficies de presión de este lado. La presión del fluido ayuda a la fuerza del volante para que se mueva contra la resistencia de la articulación de la dirección. Durante el movimiento de la rueda de dirección, la fuerza mecánica siempre mueve primero la válvula de control. La fuerza de asistencia hidráulica siempre esta tratando de acoplarse con la posición de la válvula de control ayudando a mover la articulación de la dirección. Cuando la rueda del volante alcanza la posición deseada se mantiene uniformemente esto permite que la articulación se a acople entonces la válvula de control se centrará y estos finaliza la asistencias de potencia hidráulica.La válvula de control tiene un dispositivo de centrado. Cuando la rueda de la dirección no está girando, el dispositivo de centrado mueve la válvula para equilibrar presiones sobre ambas superficies de presión. Esto mantendrá en su lugar la articulación de la dirección.Si las llantas frontales golpean algún objeto que trate de flexionarlas (un tope), la articulación mueve la válvula de control para oponerse a la fuerza flectora. Esto ayuda a controlar a retroalimentación de la dirección para mantener el control del vehículo.

Tipos de válvulas de control.Válvula de carrete de deslizamiento y Válvula de carrete rotativos.La válvula de carrete de deslizamiento se usan en el caso de direcciones de potencia del tipo de articulación. Estas direcciones de potencia esta válvula se localiza entre el brazo pitman y la articulación de la dirección. Las válvulas de deslizamiento en los engranes integrales de la dirección se montan en forma concéntrica al eje del tornillo sin fin o se colocan en paralelo, por fuera del compartimiento del engrane de la dirección.Cuando se usa válvula de carrete rotativo, se monta en forma concéntrica con el eje de la oruga o alrededor del eje del piñón. En todos los engranes de potencia la operación de la válvula es similar.

CONTROL DE REACCIÓN DE LA DIRECCIONLos engranes de la dirección de potencia están diseñados para proporcionar alguna percepción a efecto de que el conductor pueda sentir la cantidad de esfuerzo que se está ejerciendo sobre el sistema de dirección. Esta percepción del conductor se llama “control de reacción” Las barras de torsión proporcionan percepción al conductor cuando se usan. La válvula de control del tipo activación por palanca y pivote proporciona al conductor una sensación respecto al centrado de los muelles y respecto a la cantidad de presión de fluido que se desarrolla en el sistema de dirección.

SUPERFICIE DE PRESION O EMBOLOSEs un pistón de doble cara dentro de un cilindro. El cilindro está conectado a la articulación de la dirección y la varilla del pistón esta conectado a la estructura. Ambas conexiones están diseñadas para permitir el movimiento requerido. Los conductos o mangueras de metal se usan para conectar la válvula de deslizamiento de control de carrete al cilindro de potencia.

BOMBA DE LA DIRECCIÓN DE POTENCIA HIDRAULICASe usan tres tipos de bombasTipo hélice, tipo deslizador y tipo rodillo.Sus principios de operación y diseño son muy similares. La bomba tiene un rotor impulsados por correa dentro de un anillo de leva con forma elíptica. Este diseño tiene espacios de bombeo sobre cada lado del rotor. Hay hélices deslizadas o rodillos en las ranuras del rotor. Estas se llaman inserciones.

Las placas de presión sobre cada lado del rotor y de la leva se usan para sellar la bomba. Este montaje está en un compartimento que contiene los cojinetes del rotor, sellos y conductos de aceites. Una reserva de aceites rodea o se ajusta al compartimento de la bomba.En operación, la fuerza centrifuga del rotor lanza las inserciones hacia afuera para que su superficies exterior frote sobre la leva cada deslizados tiene un anillo posterior para mantenerlo contra la leva. Los otros tipos de inserciones se mantienen hacia afuera por la fuerza centrifuga.Estas son bombas de desplazamiento positivo ósea que cada revolución proporciona la misma cantidad de fluido, independientemente de la velocidad a la que estén girando.Se necesita la mayor cantidad de potencia cuando se gira el volante sin que el vehículo este moviéndose. Debido a que el motor esta en mínimo en este momento, por tanto la bomba impulsada por este gira lentamente. Por consiguiente la bomba ha sido diseñada para producir alta presión a bajas velocidades de la bomba.Por otra parte, las velocidades de la bomba son rápidas cuando el vehículo está operando a velocidades de carretera. En este momento se requiere poca o ninguna potencia de apoyo en la dirección. Se usa una válvula de control de flujo para reducir el alto volumen de la bomba producido a velocidades de carretera.La válvula de control de la bomba tiene un control de flujo y también limita la presión. La presión debe limitarse para evitar un daño en los sellos y mangueras de la unidad de la dirección de potencia. Una válvula de liberación de presión limita la presión máxima abriendo un conducto entre la salida y la entrada de la bomba. En algunas bombas el regulador de presión es una válvula separada. En la mayoría de las bombas el regulador de presión está construido dentro de la válvula de control de flujo y actúa como una válvula de pivote.

Ventajas e inconvenientes de la servodirección Ventajas:

1ª.- Reducen el esfuerzo en el volante, con menor fatiga para el conductor, ventaja muy conveniente en los largos recorridos o para las maniobras en ciudad.2ª.- Permiten acoplar una dirección más directa; es decir, con una menor reducción con lo que se obtiene una mayor rapidez de giro en las ruedas. Esto resulta especialmente adecuado en los camiones y autocares.3ª.- En el caso de reventón del neumático, extraordinariamente grave en las ruedas directrices, estos mecanismos corrigen instantáneamente la dirección, actuando automáticamente sobre las ruedas en sentido contrario al que el neumático reventado haría girar al vehículo.4ª No presentan complicaciones en el montaje, son de fácil aplicación a cualquier vehículo y no afectan a la geometría de la dirección.5ª.- Permiten realizar las maniobras más delicadas y sensibles que el conductor precise, desde la posición de paro a la máxima velocidad. La capacidad de retorno de las ruedas, al final del viraje, es como la de un vehículo sin servodirección.6ª.- En caso de avería en el circuito de asistencia, el conductor puede continuar conduciendo en las mismas condiciones de un vehículo sin servodirección, ya que las ruedas continúan unidas mecánicamente al volante aunque, naturalmente, tenga que realizar mayor esfuerzo en el mismo.

Inconvenientes:Los inconvenientes de estos mecanismos con respecto a las direcciones simples con prácticamente nulos ya que, debido a su simplicidad y robustez, no requieren un

entretenimiento especial y no tienen prácticamente averías. Por tanto los únicos inconvenientes a destacar son:1ª.- Un costo más elevado en las reparaciones, ya que requieren mano de obra especializada.2ª.- El costo más elevado de este mecanismo y su adaptación inicial en el vehículo, con respecto a la dirección simple.

TIMON DE DIRECCIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESEn los vehículos modernos, la columna de la dirección es de forma compleja y consiste de un tubo de acero llamado tubo de la columna de la dirección. La columna de la dirección está diseñada para plegarse en caso de choque del vehículo para proteger al conductor. Algunas columnas de la dirección pueden ladearse y conectarse para colocar el volante en un ángulo conveniente y cómodo para el conductor. Para disminuir la probabilidad de robo, la columna de la dirección tiene un engrane y tuercas de seguridad en la transmisión del vehículo. La columna de la dirección puede transporta el control del eje de la transmisión, encender el switch de señales, el switch de luces de alarma, el reductor de la intensidad de luces frontales, el control de limpia parabrisas y agua, el control de la velocidad , switch encendido y arranque etc.Los vehículos modernos tienen la columna de la dirección de absorción de energía la cual reduce su longitud por efecto de un impacto.

Tanto en el modelo de la figura inferior como en otros, suele ir "partida" y unidas sus mitades por una junta cardánica, que permite desplazar el volante de la dirección a la posición más adecuada de manejo para el conductor. Desde hace muchos años se montan en la columna dispositivos que permiten ceder al volante (como la junta citada) en caso de choque frontal del vehículo, pues en estos casos hay peligro de incrustarse el volante en el pecho del conductor. Es frecuente utilizar uniones que se rompen al ser sometidas a presión y dispositivos telescópicos o articulaciones angulares que impiden que la presión del impacto se transmita en linea recta a lo largo de la columna.

RELACION DE TRANSMISION DEL MECANISMO DE LA DIRECCIONEl engrane de la dirección esta diseñado para girar las ruedas frontales en un ángulo de 600 de tuerca a tuerca; (300 hacia adentro y 300 hacia afuera). El esfuerzo de girado sobre el volante de la dirección se multiplica a través del engrane de la dirección para girar las ruedas frontales.

Si el volante de la dirección requiere de 3 vueltas totales, para girar las ruedas 600 la razón de dirección es de 18:11 rotación = 3600 *3= 10800/600= 18: 1

FALLAS QUE SE PRESENTAN EN LA DIRECCION DEL VEHICULO

1. El vehículo se desvía a un lado. Causas posibles:

Presión de aire de las llantas incorrectas, brazos de suspensión y bujes dañados, resortes o muelles vencidos y/o rotos, barra estabilizadora y sus bujes en mal estado, llantas de tipo o tamaño diferente, chasis o plataforma pueden están desalineadas, desgaste de rotulas entre otros.

2. El vehículo zigzagueaCausas posibles:Presión de aire de las llantas incorrecta, llantas en mal estado, falta de alineamiento de las llantas, resortes o muelles vencidos o rotos, brazos de suspensión y bujes dañados, barra estabilizadora y sus bujes en mal estado, desajuste de la dirección, desgaste de rotulas entre otros.

3. El vehículo vibra a altas velocidadesCausas posibles:Presión de aire de las llantas incorrectas, amortiguadores gastados, llantas desbalanceadas y chasis deformado.

4. Bamboleo de las ruedas delanterasCausas posibles:Presión de aire de las llantas incorrectas, condición de las llantas, resortes o muelles vencidos o rotos, barra estabilizadora, y sus bujes en mal estado, llantas de tipo o tamaño diferente, rodamientos en mal estado, rotulas desgastadas, amortiguadores gastados y ruedas desbalanceadas.

5. Golpe sordo en una ruedaCausas posibles:Llanta con una protuberancia y amortiguadores gastados.

6. Desgaste disparejo de las llantasCausas posibles:Presión de aire de las llantas incorrecto, mal estado de las llantas, llanta con protuberancia, falta de alineación, brazos de suspensión y bujes dañados, chasis deformado, rotulas desgastadas, amortiguadores gastados y ruedas desbalanceadas.

7. Desgaste rápido de las llantasCausas posibles:Presión de aire de las llantas incorrecto, mal estado de las llantas, brazos de suspensión y

bujes dañados, manejo muy rápido o por malos caminos, amortiguadores gastados y vehículo chocado.

8. Dirección manual duraCausas posibles:Presión de aire de las llantas incorrecto, varillaje de la dirección seco, chasis desalineado, brazos de suspensión y bujes dañados.

9. Dirección hidráulica duraCausas posibles:Banda de la dirección hidráulica patina  por estar floja, bajo nivel de fluido, falla de la bomba.

10. Vibración del volanteCausas posibles:Rodamientos sin grasa, rotulas gastadas, tornillos flojos.

11. Chillido en la dirección hidráulicaCausas posibles:Correa floja, nivel incorrecto, polea dañada.

UNIDAD IV: LA SUSPENSIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES

FUNCIONES:La suspensión fija las ruedas al vehículo. Cada uno de sus componentes debe estar en buenas condiciones. Esto es esencial tanto por la calidad como para la duración de los ajustes. El deterioro de uno solo de los elementos de la suspensión anula los efectos de un buen efecto de la misma.Además la suspensión tiene que garantizar lo siguiente: Amortiguar las sacudidas provocadas por las irregularidades del camino y mantener un contacto permanente entre los neumáticos y el camino. Si existiera una suspensión ideal, ésta absorbería la totalidad de las oscilaciones de las ruedas conservando la banda de rodadura

Suspensión delantera y trasera con ruedas independientes

De los neumáticos continuamente en contacto con el camino; este contacto permanente de los neumáticos permitiría un manejo estable y seguro y por otra parte, la absorción de las oscilaciones tendría por objeto transmitir lo menos posible de sacudidas a la carrocería con el fin de permitir el confort de los ocupantes y la protección de los elementos del vehículo. Pero actualmente, la tecnología y los costos no permiten, desgraciadamente alcanzar en forma simultánea estos dos objetivos.Según el tipo de vehículo, los fabricantes prefieren favorecer uno aspecto en detrimento del otro. La suspensión de un automóvil deportivo, por ejemplo, da preferencia a la adherencia de los neumáticos, mientras que la de un auto familiar opta más bien por el amortiguamiento de las sacudidas.

Los diseñadores manipulan normalmente los elementos siguientes para hacer corresponder las reacciones de la suspensión al tipo de automóvil: la categoría de suspensión; la flexibilidad de los resortes; la calibración de los amortiguadores; el diámetro de la barra antibalanceo; las características de los neumáticos originales.Desde los inicios del automóvil, los fabricantes han creado una gran variedad de suspensiones. A pesar de los muchos tipos que existen, todas las suspensiones tienen puntos en común.

CONCEPTOS BASICOS DE LA SUSPENSION

Reacciones del automóvil

Cuando un automóvil se desplaza existen oscilaciones que provienen de diferentes direcciones y que se manifiestan al nivel de la carrocería, tal como se ilustra en la figura 1.23. Las irregularidades del camino, el viento, la aceleración, el frenado y la fuerza centrífuga en las curvas son factores que contribuyen independientemente o simultáneamente a sacudir la carrocería.

La suspensión se adapta a las fuerzas que se ejercen sobre los tres ejes del vehículo que son el eje vertical, el transversal y el longitudinal. Es importante conocer bien el nombre y la definición de cada uno. Sabiendo la definición de estas oscilaciones usted podrá recordar mejor la función de los diferentes elementos de las suspensiones, diagnosticar los problemas de comportamiento de los vehículos y realizar las correcciones apropiadas.

Diferentes tipos de oscilaciones que afectan a los vehículos

Balanceo: Es el desplazamiento de la carrocería según el eje transversal. Las borrascas con fuertes vientos laterales someten la carrocería a este tipo de oscilación.Vaivén: Representa el deslizamiento de varias ruedas sobre el camino. El derrape de las ruedas delanteras o traseras es un ejemplo de un vehiculo sometido a este tipo de oscilaciones.

Martilleo: Señala las oscilaciones de los ejes traseros rígidos alrededor de un eje de rotación paralelo al eje longitudinal del vehiculo.Rebote: Es el desplazamiento del vehiculo que sigue su eje vertical. El rebote proviene de movimientos y del hundimiento de la suspensión.Oscilación: Identifica los movimientos oscilatorios alrededor del eje longitudinal. La oscilación se presenta principalmente cuando el vehiculo efectúa una sucesión de virajes pronunciados. Las suspensiones poseen diversos elementos destinados a reducir los efectos de la oscilación. Shimmy: Es la oscilación de las ruedas directrices alrededor de sus puntos de pivote. Las ruedas delanteras desequilibradas provocan sacudidas de este tipo.Sobresalto: Es un desplazamiento brusco que sigue al eje longitudinal.

Cabeceo: Significa oscilaciones alrededor del eje transversal. El cabeceo es perceptible durante el frenado o aceleraciones bruscas.

Masa no suspendida

La masa no suspendida es el conjunto de componentes que no están apoyados sobre resor-tes: ejes, ruedas, brazos de suspensión. Estos elementos están sometidos a todas las sacudidas debidas al rodamiento sin otro amortiguamiento que el de los neumáticos. Con el objeto de mejorar el confort y el control del camino, los diseñadores trabajan para reducir la masa de estos órganos. La utilización de ruedas fabricadas con metales ligeros es un ejemplo de estas mejoras. Una masa no suspendida que tenga poco peso es especialmente importante en los vehículos ligeros. Imaginemos un vehículo ficticio con una masa total de 1000 kg equipado de un puente trasero rígido con una masa de 200 kg. Cuando el automóvil se desplaza rápidamente y que una rueda trasera encuentra un montículo en el camino, la inercia del puente provocará primero un golpe violento. Una fracción de segundo después el puente será proyectado verticalmente. Una gran fuerza resultante de su inercia será transmitida a la carrocería por el resorte y será difícil amortiguarla. Además, la rueda dejará de tocar el suelo, reduciendo el seguimiento del camino y el confort, sin hablar del choque violento transmitido a la carrocería.

Masa suspendida

La masa suspendida está compuesta de un conjunto de elementos soportados por los resortes. La calidad de una suspensión es siempre mejor cuando la relación entre la masa suspendida y la no suspendida es grande.

ELEMENTOS COMPONENTES DE LA SUSPENSIONLos tres elementos comunes en los principales tipos de suspensión son: resortes; amortiguadores y barra estabilizadora.

RESORTES

Los resortes forman parte de cualquier suspensión y soportan la masa del vehículo, absorben las oscilaciones y en ciertos casos transmiten la fuerza y ubican las ruedas.

Los resortes son uno de los elementos que determinan la calidad (o el carácter) de una suspensión. Características tales como la suavidad, firmeza, deportiva o blanda son debidas en parte a los resortes. En el reposo, la fuerza que desarrolla un resorte cuando sostiene un vehículo es igual a una fracción de la masa del artefacto soportado.

Por ejemplo un vehículo de una masa suspendida de 2000 kg repartida uniformemente sobre las cuatro ruedas, cada resorte soporta un peso de 500 kg. Cuando una rueda encuentra un montículo en el camino, inicia un desplazamiento hacia arriba. Según la velocidad del vehículo y la magnitud de la masa no suspendida, la energía producida será

más o menos grande. La suspensión dirige esta energía hacia los resortes y la fuerza que resulta provoca su compresión. El movimiento continúa mientras que la fuerza de oposición creciente del resorte no iguale a la fuerza producida por la rueda. Cuando este punto, llamado punto de inversión superior, es alcanzado, el resorte inicia la expansión y se desprende de toda la energía acumulada. Esta expansión es acompañada de un movimiento hacia abajo que sobrepasa la posición intermedia inicial para alcanzar el punto de inversión inferior. Este comportamiento normal del resorte entre el punto de expansión y de compresión provoca oscilaciones de la carrocería. Esta sucesión de movimientos se repite al mismo ritmo hasta que la energía cinética no haya sido absorbida por la fricción de los diversos elementos y por los amortiguadores.

La distancia entre el punto de inversión superior y el punto de inversión inferior se denomina amplitud de oscilación. Una masa grande y un resorte blando dan una baja frecuencia y una gran amplitud. Una masa pequeña y un resorte duro dan una alta frecuencia y una baja amplitud. La distancia entre los extremos superior e inferior se denomina desplazamiento de la suspensión. Tomando en cuenta los esfuerzos del material, los constructores intentan obtener un desplazamiento máximo. Esta característica hace posible la utilización de resortes más suaves dado que permite a la suspensión absorber más eficazmente las irregularidades del camino y de disminuir los riesgos de golpeteo a fondo.

Finalmente, la capacidad de los resortes se establece después de la deformación por compresión provocada por una carga determinada. La relación entre la carga y el movimiento es la flexibilidad y se expresa en Nm.

TIPOS DE RESORTES

Los principales tipos de resortes que se utilizan en los vehículos son: de ballesta (hoja única o múltiples), helicoidal (espiral); barra de torsión y neumático.

Resortes de ballesta de hoja única

Se fabrican de acero, fibra de vidrio o de fibra de carbono se encuentran normalmente montadas en la parte trasera de los automóviles. La curvatura, también llamada cintrado, varía en función del diseño de la suspensión. Los materiales sintéticos son cada vez más utilizados ya que son más ligeros y resisten mejor a la corrosión.

Este tipo de resorte está montado longitudinal o transversalmente. El resorte de ballesta trabaja a flexión progresiva, esta característica se obtiene por la modificación del espesor o de la longitud de una parte de la hoja.

Suspensión de eje rígido con ballesta de hoja única montada longitudinalmente

Las ballestas montadas longitudinalmente asumen simultáneamente dos funciones: sopor-tan la masa del vehículo y permiten una unión transversal y longitudinal rígida entre el eje y el chasis. Cada uno de los extremos de la ballesta se termina en forma de ojo. Generalmente situado en la parte delantera en los vehículos de ruedas motrices traseras, la ballesta está fija al chasis por medio de un perno y de un apoyo. Un anillo de caucho colocado entre el ojo y el perno amortigua los golpes transmitidos a la carrocería. Este mé-todo permite una unión articulada entre la ballesta y el chasis. El segundo extremo está conectado al chasis por un gemelo que permite el alargamiento de la ballesta cuando ésta soporta cargas diferentes o cuando la rueda encuentra un obstáculo.

Entre más grande sea el cintrado de las hojas, mayor será la variación de la longitud. Estas variaciones provocan un desplazamiento longitudinal no deseado del eje y de la rueda. Con el fin de minimizar este efecto, los fabricantes reducen el cintrado de los resortes o desfasan la posición del eje sobre la ballesta.

La ballesta montada transversalmente sólo soporta la masa del vehículo. Esta está normal-mente fija al chasis por el centro. Su alargamiento que resulta de las flexiones está permitido por los gemelos o por correderas

Suspensión con ruedas independientes y ballesta hoja única montada transversalmente

Cuando una o las ballestas se deforman o se rompen, la posición de la carrocería en relación al suelo se reduce. Esta posición es importante tanto por la estabilidad del vehículo como por la duración de los componentes. Su verificación debe ser efectuada previamente al ajuste en la alineación. El montaje de las ballestas que posicionan el eje con el chasis y que por consecuencia guían las ruedas, deben también ser objeto de una verificación minuciosa.

Anillos usados o fracturados, un gemelo deformado son también anomalías que pueden modificar la posición del puente trasero. En este caso, la alineación no corregirá nunca un problema causado por un elemento defectuoso.

Resortes de ballesta de hojas múltiples

Una ballesta de este tipo se compone de un número variable de hojas de acero de longitudes diferentes apiladas unas sobre las otras. La hoja más larga se denomina hoja maestra. Cada uno de sus extremos se termina en forma de ojo. Un perno central, mantiene la hoja maestra y las hojas secundarias y da posición con precisión a todo el conjunto sobre el eje. Los estribos mantienen las hojas secundarias paralelas a la hoja maestra.

Ballesta de hojas múltiples

La suspensión delantera de los vehículos de cuatro ruedas motrices equipados con este tipo de ballesta presentan algunas veces características específicas. Las hojas tienen algunas veces longitudes iguales y puesto que el eje jala al vehículo, el gemelo está fijo en la parte delantera.

El funcionamiento de este tipo de ballesta se compara al tipo de hoja única. La única diferencia estriba en que la fricción entre las hojas reduce la suavidad.

Suspensión delantera con ballestas para un vehículo de cuatro ruedas motrices.

Resortes helicoidales

Los resortes helicoidales están fabricados con una varilla de acero cilíndrica enrollada en hélice formando una espiral. Existen diferentes tipos de resortes helicoidales, los principales son: de flexibilidad constante y de flexibilidad variable.

Resortes helicoidales de flexibilidad constante

La fuerza necesaria para la flexión de este resorte es constante sobre toda su distancia. El diámetro de la varilla, el paso, la altura libre y el diámetro son los factores que determinan su capacidad.

En muchos casos, los fabricantes o aún el mercado de refacciones (copias) proponen resor-tes robustos. Estos poseen la capacidad de soportar cargas mayores. En ciertas condiciones de uso, mejoran el comportamiento de la suspensión. Los resortes robustos poseen características distintas. Son normalmente menos largos sin carga, mientras que cuando soportan el vehículo su altura es comparable a la de los de flexibilidad constante. A menudo, este tipo de resorte mantiene también la altura entre el vehículo y el suelo al límite superior de la especificación.

Resortes helicoidales de flexibilidad constante

Comparación entre la altura de un resorte regular y la de un resorte robusto

Resortes helicoidales de flexibilidad variable

Para esta variedad de resorte, la fuerza necesaria para su compresión es progresiva. Esto significa que la fuerza para comprimir el resorte aumenta gradualmente a medida que se comprime.

Los métodos normales utilizados para obtener una flexión progresiva son: un paso variable; un diámetro variable; un diámetro de varilla variable Cuando la distancia entre el vehículo y el suelo es reducida, el desplazamiento de la suspensión disminuye también. Esto puede provocar golpes cuando una rueda pase por un obstáculo grande.El hundimiento de los resortes tiene dos efectos: los elementos de la suspensión no operan más en la zona prevista de acuerdo a su diseño, lo que reduce la duración y hay una modificación de los ángulos de alineación de la dirección.

El hundimiento modifica también los ángulos de alineación de la dirección. Una altura insuficiente de la carrocería revela a menudo un resorte roto o deformado. Se recomienda generalmente remplazar los resortes por parejas con el fin de mantener el vehículo nivelado y para permitir reacciones iguales. La rotura de los resortes fabricados con una varilla de diámetro variable sucede normalmente en la sección más delgada.

Resortes de flexión variable

Efecto de hundimiento de un resorte sobre los elementos de una suspensión

Barra de Torsión

Los resortes de barra de torsión están formados de una barra de acero cilíndrica. La longitud y la sección de la varilla están determinadas en función de las características del vehículo. Cada uno de sus extremos posee un refuerzo acanalado o de otra forma geométrica destinada a fijar el resorte.

Uno de los extremos se coloca en el brazo de suspensión y el otro al chasis. Normalmente uno de los extremos posee un tope ajustable. Este tipo de resorte tiene como ventajas que: ocupa poco espacio y tiene la posibilidad de ajustar con precisión la distancia entre el chasis del vehículo y el suelo. Las barras de torsión se montan lateral o transversalmente, en la parte delantera o trasera de los vehículos.

Suspensión delantera con barra de torsión lateral

Suspensión delantera con barras de torsión transversales

La reacción de este tipo de resorte se asemeja a la de un resorte helicoidal. Las oscilaciones verticales de la ruedan provocan una torsión proporcional da la barra. La rotura de una barra de torsión trae como consecuencia el hundimiento inmediato y completo de los elementos de la suspensión correspondiente.

Resorte neumático

Los resortes neumáticos, están constituidos de un globo hermético lleno de gas, ya sea aire o nitrógeno. La elasticidad proviene de la compresión de los gases encerrados en una cámara hermética. Una de las ventajas de este tipo de resorte proviene de la posibilidad de ajustar la altura por medio de un circuito externo. Un circuito electrónico acciona un compresor que controla la presión en el interior de los resortes para mantener el nivel del vehículo constante sin importar su carga. El resorte neumático tiene también la ventaja de tener un funcionamiento sin fricción y una flexibilidad ajustable.

Como este tipo de resorte no contribuye a guiar las ruedas, las verificaciones deben tam-bién incluir la altura y los brazos que posicionan las ruedas.

AMORTIGUADORES

Los amortiguadores frenan la expansión y la compresión del resorte. Estos no soportan ninguna carga del vehículo y no influyen en su altura con respecto al suelo.

Posición de los amortiguadores en una suspensión con eje rígido

Todos los amortiguadores de los automóviles son hidráulicos de construcción telescópica. Existen dos clases de amortiguadores: de simple efecto y de doble efecto (un tubo o dos tubos).

Amortiguadores de simple efecto.

Estos sólo frenan la expansión de los resortes. No oponen ninguna resistencia cuando el resorte se comprime después de que alguna rueda haya cruzado un obstáculo. Aunque éstos procuran un rodamiento más suave, este tipo de amortiguador está por desaparecer.

Amortiguador hidráulico telescópico

Amortiguadores de doble efecto.Los amortiguadores de doble efecto frenan las oscilaciones en las dos direcciones: expan-sión y compresión del resorte. La calibración entre el frenado de la expansión y el de la compresión varía según el tipo de vehiculo. La fuerza de frenado durante la compresión es siempre inferior a la de expansión. La relación de fuerzas expansión / compresión se sitúa generalmente alrededor de 2:1. La calibración de los amortiguadores influye mucho en la temperatura de la suspensión.Los amortiguadores de doble efecto permiten una unión más estrecha entre las ruedas y el chasis, lo que mejora la estabilidad general del vehículo.

Los amortiguadores transforman en calor la energía cinética que es liberada por los resortes. Para alcanzar este objetivo, estos elementos tienen un circuito interno que dosifica la cantidad de aceite intercambiado entre las dos secciones de una cámara de trabajo. Un pistón móvil fijo al vástago divide esta cámara.

La resistencia al flujo de aceite determina directamente la fuerza de amortiguamiento y la velocidad del pistón en el cilindro. Los movimientos lentos no son frenados por el amortiguador dado que el aceite puede circular libremente a través del orificio calibrado. La resistencia inicia cuando el orificio no es suficiente para transferir la cantidad de aceite que el movimiento del pistón intenta desplazar.

Entonces, los amortiguadores son poco eficaces para limitar los movimientos lentos de la carrocería. Ciertos fabricantes recomiendan los amortiguadores provistos de diferentes dispositivos de ajuste del flujo de aceite entre las cámaras. Dependiendo de los modelos, estos ajustes se efectúan manualmente cuando el amortiguador se instala o por medio de comando eléctrico controlado desde el interior del automóvil. El ajuste permite compensar el desgaste o modificar la acción de la suspensión.

Amortiguador de doble efecto de dos tubos

Todos los amortiguadores de dos tubos tienen un tubo exterior, un uno interior y un pistón móvil unido al vástago. El volumen del tubo interior forma la cámara de trabajo y la otra situada entre los dos tubos es la cámara de compensación o depósito. El pistón así como la parte inferior del tubo interior contienen uno o dos orificios calibrados y controlados con una válvula de hoja.

Una junta hermética impide al aceite escaparse del amortiguador. En la mayoría de los casos, un tubo de protección del vástago completa el conjunto. Un vástago roscado o un orificio situado en los extremos une el amortiguador al chasis y a la suspensión. En los dos casos, anillos o bloques elásticos permiten una unión suave entre los elementos.

Durante la expansión del resorte el pistón se desplaza hacia la parte de arriba del tubo interior. Entonces el aceite es enviado por los pequeños orificios calibrados de la válvula del pistón. Simultáneamente, el aumento del volumen bajo el pistón provoca la admisión de aceite a través de la válvula inferior. El amortiguamiento está a su máximo. Es importante notar que el pistón está fijo a la carrocería y que el cilindro del amortiguador oscila con la rueda.

Amortiguador de dos tubos y doble efecto

Principio de funcionamiento de un amortiguador de dos tubos y doble efecto

Amortiguador de un tubo

El amortiguador de un tubo, también llamado «de gas», está compuesto de un tubo, un pistón principal unido al vástago y un pistón de separación móvil que divide el amortiguador en dos cámaras herméticas. Una se encuentra bajo el pistón que encierra el gas comprimido y la de arriba, el aceite. El pistón principal posee dos orificios calibrados y controlados por una válvula de hojas. Una junta hermética impide al aceite escaparse del amortiguador.

Cuando el resorte se comprime, el pistón efectúa un movimiento hacia abajo. Las

laminillas de la válvula ceden, dejando así mayor espacio para el paso del aceite. La resistencia es entonces poca. El pistón envía el aceite excedente a la cámara de compensación pasando por la válvula inferior. Esto explica que el amortiguamiento es menor en la compresión que durante la expansión del resorte.

La reacción de este tipo de amortiguador se compara a la del amortiguador de dos tubos. El movimiento del pistón provoca una transferencia controlada de aceite entre las dos cámaras. La principal diferencia es la ausencia de una cámara de compensación. Es más bien un cojín de gas comprimido a una presión de aproximadamente 600 kPa y contenido bajo un pistón de separación móvil que remplaza esta cámara.

Cuando el pistón baja, el volumen de gas bajo el pistón de separación disminuye y su presión aumenta. Durante la carrera ascendente del pistón, el gas se dilata y su presión baja. La presión del aceite y la del gas están entonces equilibradas en todas las fases de funcionamiento del amortiguador. Esta presión constante evita la formación de espuma que reduce el rendimiento del amortiguador. Contrariamente al amortiguador de dos tubos, que sólo funciona si la válvula inferior está sumergida, el de un tubo funciona sin importar su posición. Además, debido a la ausencia de un segundo tubo, el amortiguador puede operar a temperaturas inferiores. Sabiendo que el amortiguador absorbe energía y la disipa como calor, usted comprende porqué este componente es más eficaz.

Cuando no está montado, el vástago de un amortiguador de este tipo está completamente afuera, debido a la presión del gas. Dependiendo del amortiguador, la fuerza necesaria para meter el vástago puede ser hasta de 155 N. Al desmontar estos amortiguadores, está

Pistón principalExpansión

prohibido aplicar calor o someter el cilindro a una llama porque se puede provocar una explosión.

Los amortiguadores tratados hasta ahora son de órganos independientes. Sin embargo existen muchos amortiguadores integrados a un conjunto; a éste se le denomina pierna de fuerza. Sus principales elementos son un amortiguador telescópico y un resorte en espiral. El amortiguador se presenta en dos formas: uno de cartucho reemplazable y otro como conjunto integrado. El principio de funcionamiento de estos amortiguadores es idéntico al de los que son independientes.

Amortiguador incorporado de una pierna de fuerza

Los amortiguadores en mal estado pueden provocar el desgaste anormal de los neumáticos, así como reducir la estabilidad del vehículo y el confort de los pasajeros. Considerando la importancia de su función, se debe verificarlos con cuidado antes de proceder a la alineación. Las dos verificaciones que hay que efectuar en los amor-tiguadores son: el control visual y el rebote.

El control visual permite detectar la presencia de fugas de aceite así como el estado de las uniones. La presencia de una película de aceite en el vástago del amortiguador es normal debido a la lubricación. Por el contrario, una fuga de aceite que gotee del amortiguador es inaceptable y requiere su reemplazo. Anillos o bloques elásticos rotos o agrietados, uniones no apretadas, vuelven a la suspensión ruidosa y producen golpes durante las oscilaciones.

La verificación del rebote se efectúa en cada rincón del vehículo. Se debe hacer balancear el vehículo varias veces y después de haber retirado las manos, comparar su comportamiento con el de un vehículo con amortiguadores en buen estado. Si el número de rebotes sobrepasa el del vehículo testigo, el amortiguador debe remplazarse puesto que esta pieza no puede ser reparada.Se puede también verificar el amortiguador desmontado del vehículo. Los manuales de re-paración describen las instrucciones específicas para su verificación.

BARRA ESTABILIZADORA

La barra estabilizadora reduce la tendencia de la carrocería del vehiculo a oscilar.

Barra estabilizadora

Esta barra formada de un vástago redondo de acero tiene forma de curva en cada extremo. Su rigidez y su diámetro son determinados en función del campo de acción deseado para la barra. La barra está generalmente fija al chasis por medio de dos apoyos, y por anillos de caucho que amortiguan los golpes. Cada uno de los extremos de la barra está unida a un brazo inferior. Según la forma del diseño de la suspensión, los fabricantes adoptaron diferentes soluciones para unir la barra a los brazos inferiores. En ciertos casos, la barra tiene la función de impedir las oscilaciones y la de un tirante.

Cuando una rueda encuentra un obstáculo, la barra transmite su desplazamiento vertical al brazo inferior de la suspensión del lado opuesto. Tomemos como ejemplo el comportamiento de un vehículo en una curva. A causa de la fuerza centrífuga, el resorte situado al exterior de la curva tiende a comprimirse y el del interior a expandirse. La inclinación de la carrocería en una curva es poco deseable para el confort y para el seguimiento del camino. En esta situación, la barra estabilizadora está sometida a un efecto de torsión. La resistencia que ésta opone se transmite al brazo inferior de la rueda interior. Esta acción tiende a enderezar el vehículo, reduce las oscilaciones y equilibra la carga sobre los neumáticos.

Cuando las dos ruedas encuentran simultáneamente un montículo, la barra pivotea en sus apoyos y no tiene ningún efecto sóbrela suspensión. Por el contrario, si solamente una de estas ruedas cruza un obstáculo, la resistencia a la torsión de la barra se agrega a la del resorte.

El uso de las barras estabilizadoras varía según los modelos de los vehículos, algunos sólo poseen una en la parte delantera, otros una en la parte delantera y otra en la trasera. Estas barras se encuentran en las suspensiones de ruedas independientes así como en las de eje rígido tal como nos lo muestra la figura siguiente.

El desgaste, la rotura o la ausencia de los añillos y de los bloques elásticos afectan el comportamiento del vehiculo en las curvas es importante entonces, controlar visualmente su estado.

CATEGORÍAS DE SUSPENSIÓN

Los fabricantes instalan suspensiones adaptadas lo mejor posible a cada uno de sus modelos de vehículos. Cada una de ellas tiene arreglos y características particulares. Los criterios que determina el tipo de suspensión son las uniones que conectan las ruedas entre ellas y al chasis. Podemos sin embargo dividirlas en dos categorías: Suspensiones para eje rígido y suspensiones para ruedas independientes.

A su vez la suspensión para eje rígido se subdivide en: suspensión de ruedas motrices y ruedas no motrices. Mientras que la suspensión de ruedas independientes se subdivide en: doble brazo transversales; brazo oscilante transversal (pierna de fuerza MacPherson) y brazos longitudinales u oblicuos.

SUSPENSIÓN PARA EJE RÍGIDO

En los vehículos equipados con este tipo de suspensión, las ruedas que están opuestas la una a la otra están unidas por una pieza rígida. Entonces esta unión hace las ruedas dependientes la una de la otra. Cuando una de éstas cruza por un obstáculo, su desplazamiento vertical provoca la inclinación de la rueda opuesta, esta reacción produce un desplazamiento lateral del eje vertical del vehiculo, lo que modifica su dirección e influye en su estabilidad direccional.

Este tipo de suspensión de eje rígido se encuentra normalmente en la parte trasera de los automóviles de turismo. Ciertos fabricantes la utilizan también en la parte delantera para los vehículos de transporte o de cuatro ruedas motrices. La clase de transmisión y el tipo de resortes afectan enormemente la concepción y el arreglo de los elementos. El eje trasero rígido de un vehículo con ruedas motrices traseras difiere mucho de uno con ruedas motrices delanteras. Además, los elementos de una suspensión de eje rígido equipado de ballestas son diferentes a los que tienen una suspensión del mismo tipo pero con resortes helicoidales.

Suspensión para eje rígido

Suspensión de ruedas independientes delanteras y de un eje rígido trasero

TIPOS SUSPENSION DE EJE RIGIDO

Suspensión de eje rígido para vehículo con ruedas motrices traseras

El puente trasero de los automóviles con ruedas motrices traseras sirve de eje rígido. Como éste incluye el diferencial, posee una gran masa. Usted sabe que una masa no suspendida es un inconveniente para el rendimiento de una suspensión. Pero, debido a su construcción simple y robusta, este tipo de suspensión es utilizado en los automóviles grandes, camionetas y en los vehículos de transporte. Las suspensiones delanteras con eje rígido, de los vehículos de transporte están diseñadas de manera comparable a las suspensiones traseras salvo que éstas poseen además, una articulación destinada a la orientación de las ruedas. Finalmente, las suspensiones traseras de eje rígido de los vehículos con ruedas motrices traseras se distinguen sobretodo por el tipo de resorte seleccionado.

Suspensión de eje rígido y de resortes de ballestaLas suspensiones con resorte de ballesta cuentan con un número reducido de piezas. Además de su función normal, las ballestas realizan el posicionamiento del eje y la trans-misión del empuje al chasis. Cada ballesta se fija al chasis con un perno y unos gemelos.

Anillos colocados en cada una de las articulaciones amortiguan los golpes transmitidos hacia la carrocería.

Suspensión trasera rígida con resortes de ballesta

j

El deterioro de los anillos, su deformación, el desplazamiento o la rotura de los elementos que sujetan la ballesta al chasis pueden causar una mala orientación del puente trasero. El mal estado de uno de estos elementos provoca el desplazamiento incontrolado del puente trasero cuando una rueda cruza un obstáculo. Además, el desplazamiento permanente del puente trasero ocasiona una diferencia entre el trazo que siguen las ruedas delanteras y traseras cuando el vehículo se mueve en línea recta. La mínima modificación de la posición del puente, desplaza el eje de empuje, perjudica el comportamiento en carretera y anula la alineación.

Suspensión de eje rígido y de resortes helicoidalesPara remplazar los resortes de ballesta con resortes helicoidales, es necesario agregar brazos. Éstos posicionan el puente lateral y longitudinalmente en relación al chasis, además de transmitir el empuje a las ruedas. Su cantidad y arreglo varían según los modelos y los fabricantes. Idealmente, los brazos mantienen el puente en una posición precisa sin importar el estado del camino, la aceleración o el frenado. Los anillos en buen estado, colocados en los extremos de cada uno de los brazos son esenciales para el movimiento correcto del puente trasero. La posición de los resortes varía según los modelos y los fabricantes. Algunos son montados sobre el carter del puente mientras que otros lo están adelante o atrás del eje.

Suspensión trasera rígida con resortes helicoidales montados en el puente

SUSPENSIÓN DE RUEDAS INDEPENDIENTES

La ausencia de una unión rígida entre las ruedas, permite el desplazamiento vertical de una sin afectar a la otra. En principio, esta independencia elimina el desplazamiento lateral del eje del vehículo cuando sus ruedas cruzan un obstáculo. Este arreglo favorece también una reducción de la masa no suspendida. Adoptando una suspensión con ruedas independientes, los fabricantes buscan mejorar el confort de los ocupantes y el seguimiento del camino por el vehículo.

Los vehículos actuales ofrecen una gran variedad de suspensiones de ruedas independien-tes. Estas se distinguen por la forma en que las ruedas están sujetas al chasis, el número y arreglo de los brazos, tipo de resorte y amortiguador.

Las suspensiones de ruedas independientes se dividen en tres grandes categorías: de doble brazos transversales; brazo oscilante transversal y brazos longitudinales u oblicuos.Asimismo, para cada una de estas categorías, existe un gran número de variantes que los fabricantes adaptan según las necesidades específicas de sus modelos de vehículos en función de criterios, tales como: los costos; tipo de vehículo; masa del vehículo y el espacio disponible. A su vez, cada una de estas dos categorías de suspensión ofrece ventajas e inconvenientes.

Ilustración de un vehículo con una suspensión por ruedas independientes

TIPOS DE SUSPENSION DE RUEDAS INDEPENDIENTES

Suspensión independiente para vehículo de tracción delantera

Para los vehículos de tracción delantera, un poste de lámina estampada o un tubo sirve de eje rígido trasero. Esta construcción reduce la magnitud de las masas no suspendidas, lo que contribuye a mejorar el comportamiento en carretera. Según la posición del eje, distinguimos dos tipos principales de suspensión: de brazo oscilante y de brazos oscilantes gemelos.

Estos brazos están montados en forma longitudinal en relación al chasis del vehículo. Las suspensiones de este tipo pertenecen a la categoría de los sistemas de brazos longitudinales.

Suspensión independiente de brazo oscilante

Este caso las ruedas están suspendidas en brazos oscilantes longitudinales que están sujetos a una barra transversal de acero, con resortes. Esta barra está colocada cerca de los extremos fijos al chasis y tienen por función permitir la posición lateral de los brazos. El conjunto está unido a la carrocería por medio de pernos y de anillos de caucho.

Cuando las dos ruedas del vehículo cruzan en forma simultánea un montículo, su desplazamiento vertical es uniforme. Si una de las ruedas encuentra un obstáculo, la barra transversal es sometida a un esfuerzo de torsión y reacciona como una barra estabilizadora. Como cada una de las ruedas posee cierta autonomía, este tipo de suspen-sión es algunas veces llamada semi-independiente

Elementos de una suspensión de brazo oscilante

Suspensión independiente de eje de brazos oscilantes gemelos

La construcción de este tipo de suspensión difiere sólo ligeramente de la precedente. Los principales elementos son también un eje, dos brazos oscilantes longitudinales, dos resortes y a menudo, una barra Panhard. El ejemplo erigido está unido a o cerca del extremo de los brazos que soportan las ruedas. Este eje posiciona lateralmente los brazos y permite la rigidez del conjunto.

Existen dos arreglos para los resortes de este tipo de suspensiones: independiente del amortiguador y montado sobre una pierna de fuerza también llamada pierna MacPherson. La unión articulada entre el chasis y el conjunto se realiza por medio un perno colocado en un anillo de caucho sujeto en el extremo del brazo. El anillo amortigua los golpes transmitidos a la carrocería.

Ilustración de una pierna de fuerza típica

Ilustración de un anillo en buen estado y bien colocado

Cuando una rueda toca un obstáculo, su desplazamiento vertical provoca la inclinación de la rueda opuesta. Esta desplaza lateralmente el eje del vehículo afectando así la estabilidad direccional.

La masa no suspendida de los elementos de este tipo de suspensión es menor que la de los vehículos con ruedas motrices traseras. La barra Panhard posiciona lateralmente el eje en relación a la carrocería. Esto reduce el desplazamiento lateral de la carrocería durante las oscilaciones del eje. Algunas de estas suspensiones poseen partes destinadas a modificar el ajuste en la alineación.. Estas suspensiones se encuentran principalmente en vehículos pesados que transportan grandes cargas.

Es esencial antes de iniciar los ajustes en la alineación asegurarse del buen estado de los anillos, de los brazos, de los resortes y de los amortiguadores. Esta verificación se efectúa visualmente siguiendo las instrucciones dadas en el manual de reparación del vehículo.Todos los elementos que contribuyen a posicionar y a aislar al eje trasero tienen una función esencial. Estos elementos deben siempre ser remplazados por otros de la misma calidad y específicamente concebidos para esta función. Si no se sigue esta recomendación, grandes daños se pueden ocasionar y aún provocar accidentes. La verificación de algunos elementos requiere la utilización de un gato, siendo generalmente difícil de detectar el juego excesivo de un anillo cuando éste soporta una gran carga. Una última verificación tiene por objeto comparar la huella dejada por las ruedas delanteras y traseras sobre una superficie mojada con el fin de ver si el eje tiene la posición correcta.

Suspensión independiente de dos brazos transversales.Este tipo de suspensión se encuentra sobre todo en la parte delantera de los vehículos, ya sean de ruedas motrices traseras o delanteras. Algunos fabricantes las utilizan también en la parte trasera. Para obtener efectos precisos, los fabricantes harán uso de los brazos transversales iguales o desiguales. Cada uno de éstos presenta ventajas e inconvenientes.

Suspensión independiente de dos brazos transversales desiguales

Este arreglo es el más usado, los brazos desiguales permiten mantener la vía o separación entre las ruedas constante, sin importar la carga del vehículo o las oscila-ciones de la rueda. El extremo superior del eje vertical de la rueda se desplaza para permitirle su funcionamiento.

Comportamiento de la rueda de una suspensión de brazos desiguales

El brazo superior es menos largo y describe un arco más corto que el brazo inferior. La acción

combinada de los dos brazos causa una inclinación hacia el interior de la parte alta de la

rueda durante la elevación y mantiene la parte inferior a una distancia constante del eje vertical del vehículo. Esta reacción evita el acercamiento y el alejamiento sucesivo de las ruedas respecto al eje vertical. Una vía estable evita que la adherencia de los neumáticos sobre un camino mojado se reduzca y minimiza el desgaste de los neumáticos.

Suspensión independiente de dos brazos transversales iguales El uso de brazos iguales permite mantener la posición vertical de las ruedas durante las

oscilaciones pero provoca un cambio de vía, es decir el deslizamiento lateral del neumático sobre el camino.

Comportamiento de la rueda de una suspensión de brazos iguales

La longitud, la forma, el arreglo o los materiales utilizados varían de un fabricante a otro. Que este tipo de suspensión sea utilizado adelante o atrás de vehículo, el principio de funcionamiento es el mismo. La diferencia se tiene sobretodo en el uso de ruedas motrices o directrices. Cuando la suspensión soporta ruedas motrices, debe ser construida en forma robusta. De esta forma puede transmitir convenientemente el empuje o la tracción de las ruedas al chasis además de resistir los golpes del camino. La suspensión delantera debe permitir también el giro de las ruedas directrices, lo que requiere la adición de otros elementos.

Los principales elementos de la suspensión independiente son: brazo de control inferior; brazo de control superior; portamangueta; rotulas; resorte y amortiguador.

Dispositivo para ajustar la posición del brazo de control inferiorBrazo de control inferiorEste es generalmente fabricado de acero. Su forma se obtiene por un proceso de prensado o vaciado. La mayor parte de estos brazos tienen una forma triangular o en “I”. Los de forma triangular se unen por medio de dos puntos de anclaje al chasis, mientras que los en forma de “I”, solo tienen un punto de anclaje. En los dos casos el extremo cerca de la rueda tiene una rotula.Al agregar un vástago llamado tirante, aumenta la resistencia a la tracción del brazo inferior en el de forma “I”, asegurándole una posición mas precisa.Los bloques elásticos situados en el extremo del tirante, unido a la carrocería tienen una función importante: Amortiguan las sacudidas transmitidas a la carrocería y dan posición al extremo del brazo inferior. Para cumplir eficazmente sus funciones, deben estar en buen estado y apretados al torque especificado, sino afectaran la alineación del vehículo.

La masa del vehículo o la presencia de una rueda motriz determinan la selección de los materiales así como la resistencia del brazo de control inferior. Para este tipo de suspensión el brazo inferior soporta la masa del vehículo cuando el resorte se coloca entre este y el chasis. Una rotula permite la articulación entre el portamangueta y el brazo de control inferior.Como el brazo de control inferior asegura en parte la posición de la rueda con el chasis, algunos vehículos poseen partes destinadas para el ajuste en la alineación. Estas partes generalmente son calces de espesor o pernos excéntricos.

Brazo de control superior

El brazo superior es normalmente fabricado de acero prensado. Su función consiste en guiar la rueda. No soporta el vehículo. Se une al chasis por medio de un árbol o por pernos excéntricos y con anillos de caucho que amortiguan las vibraciones transmitidas a la carrocería.

La sujeción entre el brazo superior y el chasis sirve a menudo para el ajuste en la alineación. Se utilizan diferentes arreglos. Estas técnicas ofrecen todas las posibilidades de avanzar, regresarse o de aproximarse al extremo del brazo que contiene a la rótula. Los calces de espesor, los pernos excéntricos o los orificios alargados son las formas usadas por los fabricantes.

Ilustración de dos formas de sujetar el brazo superior

Ejemplos de diferentes arreglos para la sujeción del brazo superior

.

Para una suspensión de brazos desiguales es una rotula la que permite la articulación entre el portamangueta y el brazo superior.

Elementos de una suspensión de brazos desiguales

Rótulas

Las rótulas permiten un enlace articulado entre el portamangueta y los brazos de la suspensión. Éstas se desplazan en varias direcciones siguiendo las oscilaciones verticales o el pivoteo de las ruedas. A causa de su posición de montaje, las rótulas no soportan las mismas cargas.

La rótula alojada en el brazo inferior se denomina rótula sustentadora. Ésta soporta la carga aplicada a esta rueda. La segunda está montada en el brazo superior y sólo sirve para posicionar correctamente la parte alta del portamangueta. Está identificada con el nombre de rotula seguidora.Las rótulas están fabricadas con una cubierta sólida de metal prensado sobre una esfera. Un vástago roscado y unido a la esfera la sujeta al portamangueta. Un dispositivo interno ejerce una presión constante sobre la esfera con el fin de ajustar el desgaste provocado por los movimientos.

Vista en corte de la construcción de dos rótulas sustentadoras

Algunas rótulas son selladas y lubricadas de por vida; otras tienen conexiones con el fin de efectuar el engrase periódico. Muchas rótulas sustentadoras tienen un indicador de desgaste. Observando la parte visible, podemos determinar el nivel de desgaste de la esfera puesto que la fricción reduce gradualmente su tamaño.

Ilustración de indicadores de desgaste de las rotulas

Diferentes métodos de montaje son empleados para fijar las rótulas a los brazos de la suspensión. Los más conocidos son: rótulas prensadas, roscadas, con perno y remachadas.

Ilustración de diferentes métodos de montaje de las rótulas

Las rótulas cumplen una función importante y difícil, que la mayor parte del tiempo se realiza en malas condiciones. La rotura de los guardapolvos permite al agua y a las partículas abrasivas introducirse en la rótula. Esto acelera el desgaste de los componentes internos y provoca un juego excesivo que afecta la dirección y la suspensión.

Ilustración de un guardapolvos en buenas condiciones

Verificar las rótulas es una acción anticipada importante para la alineación. Esta verificación comprende: el control visual del guardapolvo y de la conexión de engrase; el control de los indicadores de desgaste y la verificación del juego axial y radial.

Un guardapolvo agrietado, roto o fallante, al igual que una conexión de engrase deforme son indicadores que revelan una rótula deteriorada.

Para identificar las rótulas «sustentadoras», éstas deben anticipadamente ser liberadas de su carga. Es imposible detectar un juego excesivo cuando una rótula soporta una parte de la masa del vehículo. Esta verificación requiere que el automóvil sea elevado con la ayuda de un gato para descargar la rótula. La posición del gato durante la verificación depende de la forma en que fue diseñada la suspensión. Cuando el resorte está montado en el brazo inferior, el gato debe situarse bajo éste y tan cerca como sea posible de la rótula.

Identificación de las rótulas y de la posición del gato

Una vez que la rótula es liberada de su carga, es suficiente sujetar sólidamente la rueda en las partes alta y baja, sacudirla y observar si existe un juego axial y radial entre el portamangueta y el brazo.

Durante esta verificación, hay que evitar confundir el juego que proviene de las rótulas y el de los cojinetes de las ruedas. Los manuales de reparación dan las especificaciones axiales y radiales tolerables así como las indicaciones para cada una de las rótulas. Algunos procedimientos requerirán la utilización de un comparador de cuadrante, otros se limitarán a la observación de los indicadores de desgaste. En todos los casos, lo importante es seguir bien las instrucciones del fabricante del vehículo.

Suspensión independiente de brazos desiguales para vehículos de carrocería autoportátil

La carrocería autoportátil, también llamada de cascarón, es utilizada por un gran número de modelos. La falta de chasis como punto de apoyo superior del resorte, provocó ciertas modificaciones del arreglo de la suspensión original. Para estos vehículos, el apoyo superior es ahora una parte reforzada de la carrocería que se le llama generalmente la torreta del amortiguador. Los fabricantes adoptaron dos soluciones: montar el resorte en el brazo superior y montar el resorte en una pierna de fuerza.

Suspensión independiente con resorte montado sobre el brazo superior

Los elementos de este tipo de suspensión son similares a los de las suspensiones estudiadas anteriormente. Este arreglo invierte algunas veces la función de los brazos. La carga reposa ahora sobre el brazo de arriba y el inferior absorbe los golpes y ayuda a guiar la rueda.

Suspensión con resorte montado sobre el brazo superior

Aunque su principio de funcionamiento sea comparable, la verificación de las rótulas requiere que se siga un procedimiento diferente. El gato debe ahora situarse bajo el travesaño central. Durante esta operación, es importante asegurarse que el brazo superior se apoya contra su tope para evitar que la presión del resorte no continué a aplicarse sobre la rótula.

Posición del gato para la verificación de las rótulas

Suspensión independiente con el resorte montado sobre una pierna de fuerza

Este arreglo remplaza el resorte de una suspensión convencional de brazos desiguales por una pierna de fuerza. El término suspensión de brazos múltiples sirve algunas veces para designar este arreglo. El amortiguador y el resorte forman el conjunto llamado pierna de fuerza y se coloca entre el brazo inferior y una sección reforzada de la carrocería.

Suspensión de brazos desiguales de un vehículo con ruedas motrices traseras y carrocería autoportátil.

Versiones modificadas de esta suspensión se encuentran también en las partes delantera y trasera de vehículos de ruedas motrices traseras y de tracción delantera. La presencia de ruedas motrices requiere ciertas modificaciones de la pierna de fuerza con el fin de dejar un espacio al semiárbol o flecha.. Es aquí cuando el brazo inferior soporta la carga y absorbe los golpes transmitidos por la rueda.

La verificación de los elementos de este tipo de suspensión se efectúa de una manera similar a la del resorte montado en el brazo inferior. Por favor consulte los manuales de reparación para los procedimientos que deben seguirse.

Suspensión delantera de brazos desiguales para un vehículo de tracción delantera

Suspensión independiente de brazo oscilante transversal con pierna de fuerzaLos primeros vehículos con este tipo de suspensión fueron producidos por Ford en

Inglaterra a principios de los años cincuenta. El término pierna MacPherson sirve también para designar este conjunto diseñado por el ingeniero de este nombre que entonces era empleado de la compañía Ford.

Esta categoría de suspensión es utilizada en la parte delantera y trasera de los vehículos, ya sean de tracción delantera o de ruedas motrices traseras. El arreglo original se readaptó y muchos modelos se encuentran actualmente en el mercado. Todos poseen sin embargo un punto común: un brazo transversal y una pierna de fuerza. La gran popu-laridad de este tipo de suspensión es debida sobretodo a su bajo costo de fabricación, poco volumen y a su fiabilidad que resulta de un número reducido de componentes.

Este tipo de suspensión proviene del de doble brazo transversal. La principal diferencia es el reemplazo del brazo superior con un conjunto llamado pierna de fuerza. Esta última está constituida de un amortiguador telescópico al extremo del cual está fijo el portamangueta y aproximadamente a media altura, la base del resorte.

Suspensión delantera con ruedas independientes y pierna de fuerza

Elementos de una pierna de fuerza típica

El tubo del amortiguador está reforzado porque está sometido a esfuerzos de carga. Según el tipo de vehiculo los fabricantes utilizan amortiguadores de uno o de dos tubos.En unos casos, los amortiguadores forman parte de la pierna de fuerza y en otros casos pueden remplazarse como una unidad separada. En el primer caso, cuando el amortiguador está defectuoso, la reparación necesita el reemplazo de toda la pierna de fuerza.Una rótula une el brazo inferior triangular o en «I» al portamangueta. El otro extremo de la pierna de fuerza se une al chasis por medio de anillos y de pernos. Un tirante conecta el extremo exterior del brazo en «I» al chasis para asegurar su solidez y para dar su posición precisa. El brazo inferior debe ser robusto porque soporta todas las reacciones de la rueda. Para el caso de los amortiguadores reemplazables, éstos deben ser desmontados de la pierna de fuerza para ser completamente remplazados por unos nuevos.

Distribución de la carga sobre tas rotulas

La parte superior de la pierna de fuerza está fija a la carrocería por medio de dos platos. El primero sirve de base superior al resorte y el segundo está fijo con pernos al vástago del amortiguador y a la carrocería.

Un rodamiento colocado entre los platos soporta la carga, y permite el pivoteo de las piernas de fuerza durante el giro de las ruedas directrices.

Vista en corte de la sujeción superior de una pierna de fuerza

Como la pierna de fuerza da posición a la rueda, algunos fabricantes proveen algunas partes para el ajuste durante la alineación. Estos ajustes se efectúan en uno de los puntos siguientes: entre el brazo inferior y el chasis, en la sujeción del portamangueta con respecto al amortiguador, o en la conexión de la parte superior con respecto a la carrocería.

El procedimiento de verificación de los elementos de estas suspensiones se compara al de las suspensiones de brazos desiguales. Es importante antes de iniciar la alineación asegurarse del buen estado de los amortiguadores, de las rótulas, de los resortes, de los anillos, de los bloques elásticos, de los rodamientos. El juego excesivo o la deformación de uno sólo de estos elementos anulan las correcciones efectuadas du-rante la alineación. Los manuales de reparación describen los procedimientos de verificación específicos de cada una de estas suspensiones.

Ilustración de una suspensión trasera con pierna de fuerza

Suspensión de brazos oscilantes laterales

El elemento principal de este tipo de suspensión está compuesto de un sistema de doble brazo longitudinal. Este arreglo permite un gran abatimiento vertical de la rueda sin modificación de la vía ni desplazamiento de su eje vertical. Este tipo de suspensión se encuentra normalmente en las ruedas no motrices, en la parte delantera o trasera de los vehículos. El resorte utilizado para este tipo de suspensión es una barra de torsión.

Ilustración del comportamiento de la rueda en una suspensión de brazos laterales

Como para todas las suspensiones, su función consiste además de absorber los impactos, de mantener las ruedas en una posición precisa con respecto a la carrocería. Entonces la verificación debe hacerse sobre los elementos que hacen cumplir esta función. Usted debe asegurarse que los elementos estén en buen estado y que trabajen correctamente. El manual de reparación del vehículo describe el procedimiento a seguir para verificar todos los puntos de estas suspensiones.

Suspensión de brazos oscilantes oblicuos

Esta suspensión se utiliza sobre todo para los ejes motrices (vehículos con ruedas traseras motrices). Ofrece las mismas ventajas que la del tipo de brazos oscilantes longitudinales pero sin las desventajas. Los brazos oblicuos tienen la forma de un triángulo (ver figura 1.84) y poseen una rigidez suficiente para resistir fuerzas eleva-das. Dos soportes provistos de anillos de caucho unen los brazos triangulares oblicuos a un cuadro intermedio. El eje de rotación de los dos apoyos está orientado oblicuamente (a) con respecto al eje transversal del vehículo y horizontalmente o ligeramente inclinado (b) con respecto al eje horizontal. El extremo opuesto del brazo contiene un rodamiento que soporta y posiciona la rueda.

Ilustración de la posición de los brazos oblicuos

Figura 1.83 Ilustración de una suspensión de doble brazo longitudinal

Ilustración de una suspensión de doble brazo longitudinal

.

Cuando éstas oscilan, el comportamiento de las ruedas depende de la posición oblicua (a) y de la inclinación (b) del brazo. Según el tipo de vehículo, los fabricantes escogen la orientación de los ejes para obtener la posición deseada de las ruedas en diferentes condiciones de utilización.

Este tipo de suspensión sólo provoca una pequeña variación de la vía así como un ligero desplazamiento lateral del eje vertical de la rueda.

Ilustración de una suspensión de brazos oblicuos

.

Los apoyos que unen los brazos oblicuos al cuadro intermedio así como los bloques elásticos que lo aíslan de la carrocería requieren una verificación visual minuciosa. El deterioro o el desplazamiento de uno de estos elementos pueden modificar la posición del cuadro o de un brazo y afectar el comportamiento en carretera del vehículo

RESUMENLa suspensión une las ruedas al vehículo y la mayor parte de los ajustes durante la alineación se efectúan en esta parte. Además, amortigua las sacudidas provocadas por las irregularidades del camino y permite un contacto permanente entre los neumáticos y la carretera.Las irregularidades del camino, el viento, la aceleración, el frenado y la fuerza centrifuga son los factores que contribuyen a sacudir la carrocería.La masa no suspendida es el conjunto de componentes no apoyados en resortes y la suspendida es el conjunto de elementos soportados por los resortes.Las dos grandes categorías de suspensiones son: eje rígido y de ruedas independientes.Un desplazamiento lateral del eje vertical del vehículo sucede cuando una rueda de una sus pensión de eje rígido cruza un obstáculo.Los resortes sostienen la masa del vehículo, absorben las oscilaciones de las ruedas y en algunos casos, dan posición a las ruedas y transmiten el empuje.Los principales tipos de resorte son: de ballesta(s): de hoja única u hojas múltiples, helicoidal o de espiral, de barra de torsión y neumático.Las ballestas de una hoja están montadas longitudinal o transversalmente.Los resortes helicoidales tienen flexibilidad constante y variable.Los resortes helicoidales robustos mantienen la altura entre el vehículo y el suelo en el límite superior dado por las especificaciones.La barra de torsión ocupa poco espacio y ofrece la posibilidad de ajustar la distancia entre el chasis y el suelo.Los amortiguadores frenan la expansión y la compresión de los resortes y pueden ser: de simple y doble efecto. Los amortiguadores de doble efecto frenan las oscilaciones en las dos direcciones: expansión y compresión del resorte.La resistencia al flujo de aceite determina la fuerza de amortiguamiento y la velocidad del pistón en el cilindro del amortiguador.Las verificaciones a efectuar en los amortiguadores son: control visual y rebote.La barra estabilizadora reduce la tendencia a la oscilación.Un poste de lámina estampada o un tubo sirve de eje rígido trasero para los vehículos de tracción delantera.Los dos tipos principales de suspensión de eje rígido para vehículos de tracción delantera son: de brazos oscilantes y de brazos oscilantes gemelos.La barra Panhard posiciona lateralmente el eje respecto a la carrocería.Las suspensiones de ruedas independientes son de dos brazos transversales, de brazo oscilante transversal y de brazos longitudinales u oblicuos.La sujeción entre el brazo superior y el chasis sirve con frecuencia como ajusté en la alineación.Las rótulas permiten una unión flexible entre el portamangueta y los brazos de la suspensión.Según su posición, las rótulas no soportan las mismas cargas.

La verificación de las rótulas incluye el control visual del guardapolvos, de la conexión de engrásele los indicadores de desgaste y del juego axial y radial.La suspensión de brazo oscilante transversal MacPherson cuenta con una pierna de fuerza compuesta de un amortiguador telescópico al extremo del cual está fijo el portamangueta y a media altura, la base del resorte.

Un rodamiento colocado entre los dos platos permite el pivoteo de las piernas de fuerza durante el giro de las ruedas directrices.Los principales elementos de la suspensión de brazos laterales oscilantes son dos brazos longitudinales.La suspensión de brazos oscilantes oblicuos es utilizada sobretodo para los ejes motrices.Los brazos oblicuos tienen la forma de un triángulo y tienen una rigidez suficiente para resistir grandes fuerzas.

UNIDAD # V: FRENOS DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES

FUNCIONEl sistema de frenos en un vehículo tiene la misión de reducir la velocidad, hasta llegar a detenerlo si fuera preciso. El efecto de frenado consiste en absorber la energía cinética producida por el vehículo en movimiento, energía que es transformada en calor por el rozamiento mutuo entre los elementos de frenado, tales como zapatas de freno y tambor, pastillas de freno con su disco, etc., y disipado a la atmósfera.

En la acción de frenado intervienen otras fuerzas, además del sistema de frenos. De ellas destacan los rozamientos de los órganos de la transmisión, la resistencia opuesta por el aire al desplazamiento del vehículo y el mismo motor cuando actúa como freno por girar más rápido las ruedas que el propio motor.

Además de disminuir la velocidad o detener el vehículo, el sistema de frenos también es utilizado para mantener el vehículo sin movimiento. El sistema de frenos hace esto convirtiendo la energía de movimiento, que generalmente utiliza fricción en energía calorífica. El freno de tipo de fricción es capaz de realizar sus funciones liberando esta energía calorífica.

El sistema de frenos debe incluir las siguientes características.• La operación debe ser totalmente efectiva.• El sistema debe tener una amplia confiabilidad y durabilidad.• La inspección y el ajuste deben ser fáciles

Hay muchos tipos diferentes de sistemas de frenado, pero el sistema básico incluye articulaciones y mecanismos hidráulicos para mejorar la confiabilidad de la estructura y poder transferir potencia de frenado, así como la del mecanismo de frenado que reacciona cuando recibe la potencia.Los tipos de freno son el freno principal (freno de pié), que es utilizado cuando el vehículo se encuentra en movimiento, •y el freno de estacionamiento que se utiliza para mantener el vehículo estático en una posición. El freno principal es operado por el pié y el freno de estacionamiento (freno de mano) es operado manualmente. Los dos tipos de sistemas de frenos son mecánicos y utilizan barras, cables y sistemas hidráulicos que a su vez utilizan otros mecanismos hidráulicos. El freno de pié generalmente es hidráulico y el de estacionamiento generalmente es mecánico.

Disposiciones legales para la instalación de frenos en los vehículos1. Todo vehículo debe tener dos sistemas de frenos, independientes uno del otro, de forma

que pueda funcionar uno de ellos cuando falle el otro.2. Uno de los sistemas debe actuar mecánicamente y poderse fijar cuando el vehículo

quede estacionado.3. Los frenos de servicio deben actuar enérgicamente sobre el vehículo en movimiento,

debiendo producir una deceleración mínima de 2,4 m/s2.4. De tener que utilizar el freno auxiliar de estacionamiento como freno de emergencia,

éste debe ser capaz de producir una deceleración mínima de 1,5 m/s2.5. Los remolques con dos o más ejes deben disponer de una instalación propia de frenado

capaz de producir una deceleración mínima de 2,5 m/s2 y, al desconectarse del vehículo de arrastre, sus ruedas deben de quedar bloqueadas automáticamente.

6. Los remolques de un solo eje, no necesitan instalación de frenos propia cuando la carga por eje remolcado sea inferior a la mitad del peso en vacío del vehículo tractor.

7. Los vehículos cuyo peso total sea superior a las 5,5 t, deben ir equipados con un tercer freno de servicio.

Todos los frenos de servicio deben llevar, tanto en el vehículo tractor como en el remolque, una señalización luminosa de color rojo situada en la parte trasera de los mismos, de forma que indique a los demás conductores que está realizando esta maniobra.

CLASIFICACION DE LOS FRENOS AUTOMOTRICES:

Según su cometido:Freno de servicio, de estacionamiento, auxiliar y contínuo.

Según el tipo de accionamiento:Freno de fuerza muscular: Freno mecánico e hidráulico.Frenos asistidos: Por fuerza de apoyo mecánica y servofreno.Frenos de fuera externa: Freno de are comprimido y aire de admisión.Según la fuerza de frenado: Freno de fricción (de tambor o de disco), freno motor, de corrientes parasitas y freno hidrodinámico.Según los circuitos: Freno de un circuito y de doble circuito.Según la construcción:Freno de tambor: De zapatas interiores y zapatas exteriores, tipo primario-secundario, primario doble, uní servo y dúo servo.Freno de disco: Disco completo y pastillas (tacos), tipo caliper anclado (pistón puesto) los cuales pueden ser de dos y cuatro pistones, tipo caliper flotante (de pistón sencillo o de doble pistón).

FRENO DE SERVICIO:Es el sistema principal de freno que es utilizado cuando el vehiculo se encuentra en movimiento y es operado hidráulicamente. Este es operado generalmente por el pie y utiliza barras, cables y sistema hidráulico. Se usa para disminuir la velocidad o detener completamente al vehículo.

FRENO DE EMERGENCIA O PARQUEOEste freno opera mecánicamente y está diseñado para mantener el vehículo estacionado sobre una pendiente con 30% de inclinación (16.7). El freno de emergencia también debe ser capaz de detener al vehículo en caso de fallo del freno de principal. El freno de estacionamiento de rueda trasera, funciona por medio de la expansión mecánica de la zapata en el tambor.Las partes principales de este tipo de frenos son: palanca de freno, varilla y cable. Por otro lado las palancas usadas puedes ser: tipo bastón, de piso y tipo pedal. La ventaja de la

palanca tipo pedal es que el freno puede operarse con el pie lo que hace el frenado más seguro. También, al liberar el freno, no es necesario que el conductor cambie posiciones.

ABATIMIENTO DEL FRENOBajo un uso severo, los frenos pueden alcanzar temperaturas de 600 F (316C). A esta temperatura el coeficiente de fricción entre las superficies de frenado y el revestimiento disminuye, por lo tanto el frenado necesita de una mayor fuerza del pedal. Hay un punto en que el coeficiente de fricción disminuye tanto que se produce poco efecto de frenado; a este fenómeno se le llama abatimiento del frenado.Los frenos de tambor se abaten más rápidamente que los frenos de disco; ya que estos tienen poco espacio para su enfriamiento.Las zapatas del freno de disco, cubren solo una porción pequeño del rotor, por tanto hay gran cantidad de espacio para enfriamiento a medida que gira el rotor. Además algunos frenos de disco tienen aletas de enfriamiento.Cuando son aplicados los frenos, el tambor o rotor tratan de hacer girar las zapatas o su soporte a esta acción se le llama “fuerza de torsión del freno”. Esta fuerza de torsión es absorbida por las articulaciones y los brazos de control de la suspensión en el caso las ruedas delantera; mientras que en el caso de las ruedas traseras esta fuerza de torsión es absorbida por el compartimiento del eje trasero y el resorte de hojas o brazos de control.

FRENOS DE DISCO.Estos absorben la energía del vehículo por medio de tacos de fricción los cuales se oprimen contra un disco giratorio, denominado rotor. Los tacos se mantienen dentro de un compartimiento que se denomina soporte. El soporte está apoyado sobre la articulación de la dirección o en el compartimiento del eje. El rotor está conectado al empalme de la rueda que es parte de él. La presión hidráulica dentro del cilindro de la rueda oprime el revestimiento contra la superficie de frenado sobre el rotor. Los frenos de disco requieren de 4 a 5 veces mayor fuerza de aplicación que los frenos de tambor servo dual. Por consiguiente se usa potencia hidráulica de impulsión de los frenos para proporcionar la fuerza de aplicación requerida. Los frenos hidráulicas se usan en vehículos de peso ligero y en aviones.

La presión hidráulica sobre la cabeza del pistón lo empuja hacia la superficie interior del rotor y la presión de la cabeza del cilindro hala al soporte hacia la superficie externa del rotor, aplicando de esta forma el freno. Debido a que el disco es expuesto a medida que rota, este tipo de freno resiste mas el calor, muestra poco deterioro durante su utilización repetida a altas velocidades y brinda una potencia de frenado estable.

TIPOS DE FRENOS DE DISCO.Los discos de freno pueden ser:

Clásicos (macizos) Ventilados Taladrados o perforados Estriados Cerámicos

Como se muestra en la figura, los tipos de frenos de disco incluyen al de tipo cáliper anclado (también denominado pistón opuesto) con un cilindro que oprime ambos lados del disco y el de tipo de cáliper flotante (uno ó dos pistones) con un cilindro a un lado).

Los tipos de frenos de discos usados en los vehículos son los siguientes: Tipo caliper anclado (pistón opuesto), el cual puede ser de dos y cuatro pistones. El tipo caliper flotante, el que a su vez puede ser de pistón sencillo (usado en vehículos en general) y el de pistón doble (usado en automóviles pequeños de pasajeros).

El de caliper anclado, lleva el mismo anclado al disco que gira con la rueda. Este tiene cilindros en ambos lados del caliper. Los pistones o mecanismos autoajustables se instalan dentro del cilindro para recibir la presion del cilindro maestro y a su vez oprimir las almohadillas o tacos de ambos lados del disco para aplicar la potencia de frenado. El disco es instalado en la masa o cubo y gira con la rueda. El caliper esta hecho de hierro fundido y esta instalado en la parte de anclaje del eje (muñón delantero). Un buje de hule suave es colocado alrededor del borde del cilindro para evitar la infiltración de agua o impurezas entre el pistón y el cilindro. También hay un sello de hule asegurado dentro de un marco en la pared interna del cilindro el cual además de mantener la presión hidráulica actúa como un mecanismo de ajuste inmediato.Una almohadilla semimetalica (balata), de aproximadamente 10mm de espesor se instala en el extremo del pistón. Las marcas de desgaste en ambos lados de la almohadilla muestran el límite de desgaste permitido con lo cual el freno puede ser inspeccionado sin removerlo. Conforme la almohadilla se desgasta, el pistón automáticamente se mueve hacia adelante para que se mantenga una holgura constante con el disco. El ajuste es realizado por el sello de hule. El lado trasero de la almohadilla tiene una grapa metálica, la cual roza el disco cuando el desgaste es excesivo lo cual produce un sonido que indica que los tacos deben cambiarse.

Por otro lado el de caliper flotante, el mismo se mantiene en una posición flotante. En un lado esta un cilindro y un pistón interno, mientras que en el otro está una almohadilla que utiliza la reacción para aplicar la fuerza. La estructura de este tipo de freno incluye un disco que gira con la rueda, en donde el pistón y la almohadilla van instalados en el caliper.

FRENOS DE TAMBORLa estructura general del freno hidráulico tipo tambor, contiene los siguientes componentes: Las zapatas de frenos la cuales se expanden dentro del tambor. Cuando el pedal es presionado, el pistón que está dentro del cilindro maestro es activado para incrementar la presion del fluido del freno. La presión viaja atraves de la tubería y mangueras al cilindro de la rueda. El cual utiliza la presion hidráulica para ejercer presion en ambos lados del pistón, para forzar a la zapata y hacer que ésta se presione en contra del tambor, creando así la fuerza de frenado. Cuando el pedal es liberado, disminuye la presion dentro del cilindro maestro, lo cual a su vez baja la presion el bombillo de cada rueda. Entonces un resorte de retorno hala la zapata hacia atrás separándose esta del tambor con lo que la acción de frenado finalice.

Componentes del sistema de frenos hidráulicos tipo tamborLos componentes del freno son los siguientes: bombillo de la rueda, zapata, plato trasero para la instalación del tambor.Cuando el tambor del freno gira desde el brazo saliente hacia el tobillo de la zapata, se le llama “zapata de conducción”.Cuando la rotación es desde el tobillo hacia el brazo saliente se le llama “zapata de seguimiento”. Hay diseños de frenos que usan 2 zapata de conducción, 2 zapatas de seguimiento o una zapata de conducción y una zapata de seguimiento.

El ancla de la zapata de conducción permite que la zapata se encaje sobre la superficie del tambor a medida que este gira. Esto causa que la zapata se auto energice y se empuje a sí misma con más fuerza hacia el tambor, aumentando de este modo la fricción y deteniendo al vehículo más rápidamente con el mismo esfuerzo de aplicación de los fresnos. Este tipo de acción auto energizante en los frenos se llama “acción de servo”El tambor de freno en los vehículos modernos de tracción trasera usa un arreglo de zapatas de freno de servo dual con 2 zapatas de acción en dirección normal. El freno de

tambor del tipo servo dual fue fabricado por la compañía Bendix Corporación 1928 y se usa en la mayoría de vehículo de fracción trasera. El diseño de los frenos de tambor del tipo conducción-seguimiento no tiene acción de servo, ya que solo la zapata frontal se autoenergetizará a medida que el vehículo se mueva en dirección normal. Por eso la zapata frontal se gasta muchos más rápido que la zapata trasera.

Estos frenos requieren de una mayor presión de frenado que los frenos del tipo servo dual para la misma acción de frenado. Los frenos con zapatas de conducción-seguimiento se usan como frenos traseros en los sistemas de freno del tipo disco-tambor en el caso de los vehículos con tracción delantera.

Tipos de frenos de tamborSegún la forma de acoplamiento de las zapatas al tambor para ejercer el frenado, los frenos de tambor se clasifican en los siguientes tipos:

Freno de tambor SimplexEn este tipo de freno las zapatas van montadas en el plato, fijas por un lado al soporte de articulación y accionadas por medio de un solo bombín de doble pistón. Este tipo de frenos de tambor es de los más utilizados sobre todo en las ruedas

Freno de tambor DúplexEn este freno, y con el fin de obtener una mayor fuerza de frenado, se disponen las zapatas en forma que ambas resulten primarias. Para ello se acopla un doble bombín de pistón único e independiente para cada zapata, los cuales reparten por igual las presiones en ambos lados del tambor. Estos frenos provistos de bastidores con efecto unilateral son muy eficaces pero sensibles a las variaciones del coeficiente de rozamiento. Presentan la ventaja de que, con su empleo, no se ponen de manifiesto reacciones sobre los rodamientos de los bujes traseros.

Freno de tambor TwinplexEste tipo de freno de tambor es muy similar al Duplex salvo que los puntos de apoyo de las zapatas en vez de ir fijos se montan flotantes. En este freno las dos zapatas son secundarias, pero por un sistema de articulaciones, trabajando en posición flotante, se acoplan al tambor en toda su superficie, evitando el acuñamiento y ejerciendo una presión uniforme sobre el tambor. En un sentido de giro las dos zapatas actuarían como zapatas primarias y en el otro sentido como zapatas secundarias.

Freno de tambor Duo-servoEstá constituido por dos zapatas primarias en serie, con lo cual se aumenta el efecto de autobloqueo. En este freno, una zapata empuja a la otra mediante una biela de acoplamiento. Es un freno altamente eficaz, pero muy sensible a las variaciones del coeficiente de rozamiento. Se consiguen esfuerzos más elevados de frenado y las zapatas ejercen en cada sentido de giro igual esfuerzo. Este tipo de freno se emplea mucho en frenos americanos.

Tipo primario doble (tipo de doble acción que es utilizado en ruedas delanteras de camiones grandes y autobuses.

Freno uniservo (utilizado para freno de rueda delantera pero que está siendo reemplazado por los frenos de disco).

Material del revestimiento de frenosPara cumplir con la normativa vigente de la fabricación de vehículos, la composición de las pastillas cambia dependiendo de cada fabricante. Aproximadamente 250 materiales diferentes son utilizados, y pastillas de calidad utilizan entre 16 a 18 componentes. En general es una fibra resistente al calor la cual se moldea a una alta temperatura y se les agrega materiales tales como: plomo, zinc, latón, cobre, grafito y cerámica para darle el coeficiente de fricción deseado y aumentarle la resistencia al calor.

Ejemplo de composición:20% aglomerantes: Resina fenólica, caucho.10% metales: Lana de acero, virutas de cobre, virutas de zinc, virutas de latón, polvo de aluminio 10% fibras: Fibras de carbón, fibras orgánicas, lana mineral, fibras químicas. 25% material de relleno: Óxido de aluminio, óxido de hierro, sulfato sódico. 35% deslizantes: Grafito, sulfuro de cobre, sulfuro de antimonio.

El material del revestimiento de los frenos puede soportar temperatura de hasta 600F (316C). La tasa de desgaste del material del revestimiento de los frenos aumenta a medida que se incrementa la temperatura. Los vehículos de pasajeros tienen aproximadamente una pulgada del grosor de revestimiento en los frenos por cada 25 libras de peso bruto del vehículo.

La mayoría de los revestimientos automotrices tienen un coeficiente de fricción a temperatura normal de 0.25 a 0.45 y a alta temperatura el coeficiente de fricción es de 0.15 a 0.45.Los sistemas de frenos de servicio están diseñados de modo que el cilindro de la de la rueda pueda hacer contacto con una fuerza de aplicación de 100 lbs sobre el pedal del freno.Los frenos se aplican por medio de la presión hidráulica que actúa sobre el cilindro de la rueda. Este cilindro tiene un pistón sobre cada extremo. Dentro de cada pistón hay 2

sellos de hule de tipo copa, uno a cada lado de la toma, los cuales evitan la fuga del líquido de frenos. Cuando hay suficiente presión en el cilindro de la rueda el fluido empujará los pistones, los acoples de conexión y las zapatas hacia afuera hasta que los revestimientos toquen el tambor. En posición libre, los revestimientos están entre 0.010-0.015 pulgadas (0.25 a 0.38 mm) del tambor, por lo que hay poco espacio de movimiento de las zapatas. Por esta razón cualquier presión adicional; aplicará los frenos. Los resortes de retorno de los frenos vuelven a halar las zapatas lejos del tambor cuando la presión del fluido es liberada al momento de soltar el pedal de freno.

Las zapatas al retornar vuelven a empujar a los pistones del cilindro a su posición original de frenos liberados. Esta acción retorna una pequeña cantidad de fluido al tanque de reserva del cilindro maestro.

Los tambores de los frenos están diseñados para que tengan suficiente fuerza y un peso mínimo. Deben absorber rápidamente el calor que proviene de la fricción y debe poseer buena resistencia al desgaste. El hierro fundido funciona bien como superficie de fricción del tambor y algunas veces se le agrega aletas de enfriamiento. Los tambores más avanzados son construidos de aluminio fundido con aletas bimetálicas.

FRENOS HIDRAULICOS DEL VEHICULOLos frenos se aplican a través de un sistema que usa los principios hidráulica para multiplicar la fuerza del pedal. En los sistemas de frenos hidráulica se tiene un cilindro maestro así como un cilindro en cada rueda, además líneas y mangueras de interconexión.

El fluido del sistema de frenos es un líquido especial que no contiene petróleo, es hidroscópico (absorbe agua), es resistente a alta temperatura (no se vaporiza), su viscosidad cambia poco al variar la temperatura, no es corrosivo, ni daña los sellos de hule. El fluido lubrica las partes internas del cilindro maestro y las partes interna de los cilindros de cada rueda. El fluido de frenos que no contiene petróleo absorberá fácilmente la humedad.La contaminación del fluido de frenos con petróleo, agua y otros líquidos puede dar como resultado una falla de los frenos y una reparación costosa.

El liquido de frenos llena por completo los conductos, las mangueras y los cilindros del sistema hidráulico y se guarda fluido adicional en un tanque de reserva que se localiza en la parte superior del cilindro maestro.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE FRENOS HIDRAULICOSLos elementos principales de un sistema de accionamiento hidráulico de frenos son:

Depósito de líquido de frenos Cilindro principal o bomba Conmutador de la luz de freno Tuberías de conducción de líquidos Líquido de frenos Cilindros o bombines de freno Pedal de freno y sus articulaciones Servofreno

Cilindro maestro o bomba de frenosGeneralmente hay dos tipos de cilindros maestros. El sencillo que usa un pistón para suministrar la presion hidráulica a los bombillos de cada rueda, éste generalmente se usa en algunos camiones o autobuses de tamaño mediano que cuentan con frenos de tipo

servo asistidos por vacío o compresión, no obstante, tiene el problema que no tolera fugas ya que cuenta con un circuito único y el tipo tándem, el cual usa dos pistones para entregar presión hidráulica por separado a los cilindros de las ruedas.Este tolera fugas, ya que tiene dos circuitos independientes, los cuales pueden tener la configuración: circuito ruedas delanteras- traseras y circuito en diagonal (rueda delantera derecha y trasera izquierda o delantera izquierda y trasera derecha).

Este tiene un cuerpo de hierro fundido que contiene la cavidad de un cilindro y pasajes de fluido. También tiene un tanque reserva de fluido, que se construye como parte del cuerpo o es una parte plástica separada. Se perforan orificios o compuertas entre el tanque de reserva y la cavidad del cilindro, para permitir que el fluido acumulado ingrese al sistema y para que el fluido expandido regrese al tanque de reserva al desaplicar los frenos.

El tandém del cilindro maestro se diseña con un pistón primario y uno secundario. La fuerza aplicada sobre la varilla de impulsión (desde la articulación del pedal del freno) empuja el pistón primario; el pistón secundario se mueve por medio de la fuerza hidráulica acumulada en el fluido entre el pistón primario y secundario. Cada mitad del cilindro maestro incluye una reserva separada de fluido, una compuerta de compensación, una de respiración, una de salida y una válvula de verificación residual ubicada en la compuerta de salida (excepto cuando se usan frenos de Disco).

El bombeo ocurre cuando el pedal del freno es comprimido rápidamente. Las fuerzas de bombeo hacer que fluya el liquido hacia los conductos de los frenos y hacia los cilindros de las ruedas más rápido de lo que pueden regresar al cilindro maestro. El fluido adicional que va hacia los conductos del freno causa un aumento en la altura del pedal del freno. Este fluido adicional absorberá cualquier espaciamiento excesivo entre el pistón y el cilindro de la rueda, el revestimiento y la superficie de frenado. El funcionamiento cíclico del pedal del freno por consiguiente creara un pedal temporalmente alto para proporcionar un cierto frenado. El bombeo es posible porque los pistones del cilindro maestro regresan más rápido por la acción de los resortes del cilindro maestro los cuales son más rápidos que los resortes de las zapatas del freno.

Válvula residualLa válvula de verificación residual ubicada en la compuerta salida que va hacia los frenos de tambor, se usa para de mantener una presión estática de 6-18psi con el pedal de freno liberado. Esta presión estática evita que el aire entre al sistema de frenos a través de los cilindros de las ruedas.

Si la mitad del sistema hidráulico de los frenos falla; la otra mitad del cilindro maestro del tandem continuará operando. Esto evitará una pérdida total del frenado. Los vehículos de tracción delantera tienen el circuito de frenos en forma diagonal. Una falla de cualquier mitad del sistema dará como resultado una reducción en la altura del pedal y una diferencia de presión entre las dos mitades del sistema dará como resultado una reducción en la altura del pedal y una diferencia de presión entre las 2 mitades de los sistemas. Esta diferencia de presión encenderá la luz de aviso de baja presión de los frenos para avisar al conductor de la falla del sistema. También existe en el sistema de freno el caso en el cual el circuito frontal del freno es independiente del circuito del freno trasero. La presión de los frenos hidráulicos es aproximadamente igual a 1500 PSI. La tubería del sistema de frenos es de acero y va desde el cilindro maestro hasta el fondo de la estructura del chasis del vehículo y en ciertas partes del circuito se usan también mangueras flexibles.

Válvula de mediciónLa válvula de medición se localiza en el conducto del freno delantero. Esta válvula evita que la presión hidráulica vaya a los frenos de disco (delantero) mientras no se haya alcanzado una presión mínima de 120 PSI.Esta es aproximadamente la presión que se requiere para superar la fuerza de los resortes de retorno del freno de tambor. Esta válvula empieza abrirse cuando se alcanza esta presión mínima, permitiendo que los frenos de Disco (delanteros) empiecen a aplicarse al mismo tiempo que los frenos de tambor (traseros).

Válvula de dosificación.Sirve para equilibrar el efecto de frenado sobre el disco de la rueda delantera y los frenos de tambor de la rueda trasera. Esto es necesario ya que el freno de Disco requiere mucha mayor presión que el freno de tambor para la misma fuerza de frenado; durante una aplicación que vaya desde moderada a dura especialmente en frenos servo dual traseros. Esto también es necesario ya que el peso efectivo del frenado es más pesado adelante y más liviano atrás. Esta válvula se localiza en los conductos de frenos traseros. Esta válvula hace proporcional las presiones de los frenos traseros como un porcentaje de la presión del freno delantero; después de que se alcanza un mínimo del presión en los frenos. Esto permite una presión igual del conducto en las ruedas tanto frontales como traseras durante un frenado normal.

Circuitos de los frenos automotrices.

Distribución "II" Distribución eje delantero/eje trasero: un circuito de freno (1) actúa en el eje delantero y el otro circuito (2) actúa en el eje trasero.

Distribución "X" Distribución diagonal: cada circuito de freno actúa en una rueda delantera y en la rueda trasera diagonalmente opuesta

Distribución "HI" Distribución ejes delantero y trasero/eje delantero: un circuito de freno actúa en los ejes delanteros y trasero, el otro sólo en el eje delantero.

Distribución "LL" Distribución eje delantero y rueda trasera/eje delantero y rueda trasera. Cada circuito de freno actúa en el eje delantero y en una rueda trasera.

Distribución "HH" Distribución ejes delantero y trasero/ejes delantero y trasero. Cada circuito de freno actúa en el eje delantero y en el eje trasero.

Modos de funcionar del sistema de frenoSi un sistema de freno se acciona por completo o parcialmente por la fuerza muscular del conductor o absolutamente sin ésta, podemos distinguir entre tres modalidades:

Sistema de freno por fuerza muscular Sistema de freno por fuerza auxiliar Sistema de freno por fuerza ajena

Sistema de freno por fuerza muscular

En este sistema de freno utilizado en turismos y motocicletas, la fuerza muscular aplicada al pedal de freno o a la palanca de freno de mano se transmite mecánicamente (por varillaje o cable de accionamiento) o de modo hidráulico a los frenos de rueda. La energía para generar la fuerza de frenado procede exclusivamente de la fuerza física del conductor

Sistema de freno por fuerza auxiliarEste sistema es el más utilizado actualmente en automóviles y vehículos industriales ligeros. Se incrementa la fuerza muscular del conductor mediante la fuerza auxiliar de un servofreno. La fuerza muscular amplificada se transmite hidráulicamente a los frenos de rueda.

Sistema de freno por fuerza ajenaEl sistema de freno por fuerza ajena utilizado generalmente en vehículos industriales se emplea aisladamente en turismos grandes con ABS integrado. El freno de servicio de este sistema es accionado exclusivamente por fuerza ajena. El sistema trabaja con energía hidráulica (se basa en la presión de un liquido) y con transmisión hidráulica. El líquido de freno se almacena en acumuladores de energía (acumuladores hidráulicos). Una bomba hidráulica genera la presión hidráulica, que en el acumulador de energía se encuentra continuamente en equilibrio con la presión del gas. Un regulador de presión conmuta la bomba hidráulica a marcha en vacío tan pronto como se alcanza la presión máxima. Por ser el líquido de freno prácticamente incomprensible, pequeñas cantidades de liquido de freno pueden transmitir altas presiones de frenado.

AVERIAS DE LOS FRENOS AUTOMOTRICES

1. En un alto al estar frenando, el pedal se desliza suavemente hasta el piso. Causas posibles: Aire en el sistema o falla de los sellos del cilindro maestro.

2. Pulsaciones en el pedal del freno.Causas posibles:Tambor deformado, rodajes de las ruedas defectuosas, tuercas flojas, caliper mal ajustado.

3. El vehiculo se hala a un lado al frenar.Causas posibles:Incorrecta presion de las llantas, ruedas mal alineadas, pastillas de freno gastadas, grasa en el tambor.

4. Se pisa el pedal hasta el fondo y el vehiculo no frena.Causas posibles:Falla del cilindro maestro ya por daño interno o por poco fluido, aire en el sistema.

5. Bajo nivel del liquido de freno, pero no se ve goteo.Causas posibles:Falla interna del cilindro maestro, el fluido de freno se esta pasando al booster de vacío, fuga interna.

6. Los frenos se quedan pegados.Causas posibles:Falla del freno de mano (parqueo), falla del booster de vacío.

7. Las zapatas hacen un sonido tipo “clic” al soltar el pedal.Causas posibles:Los frenos están gastados.

8. El pedal de los frenos esta duro.Causas posibles:Falla del booster de vacío.

9. El pedal de frenos se siente esponjoso.Causas posibles:Aire en el sistema, falla del cilindro maestro o booster de vacío flojo, fluido de frenos contaminado.

10. Ruido metálico al frenar.Causas posibles:Forros o pastillas de frenos gastadas.

11. Recorrido excesivo del pedal, pero el vehiculo frena.Causas posibles:Aire en el sistema, balatas desgastadas, bajo nivel de liquido de frenos.

12. Recorrido excesivo del pedal y el vehiculo no frena.Causas posibles:Falla del cilindro maestro, fuga de líquido de frenos.

13. El pedal se siente duro, pero el vehiculo frena y el motor cambia de revoluciones al frenar.

Causas posibles:Falla del booster de vacío.

14. Al frenar se produce un sonido como mugido y el frenado es pobre.Causas posibles:Una o dos ruedas no frenan debido a que las fricciones o pastillas se cristalizaron.

FRENOS NUEMATICOS DEL VEHICULOSe usan desde hace mucho tiempo en los vehículos pesados. Su popularidad se debe a lo siguiente:Un esfuerzo moderado del conductor puede multiplicarse en forma casi ilimitada para aplicarla a los frenos.Puede utilizarse en cualquier vehículo de motorIlimitado factor de seguridad.Fuente inagotable de energía (aire)Tolera fugas y fallas pequeñas sin reducir notablemente su eficiencia.

Los componentes que forman un sistema de frenos básico de aire son: Compresor, regulador, tanque, válvula de aplicación, válvula reveladora, cámara de aire y tuberías.

El sistema de los frenos de aire tiene como fuente de energía el motor del vehículo, el cual mueve directa o indirectamente el compresor. El compresor está conectado al tanque. Cuando el motor esta funcionando, el compresor carga aire dentro del tanque aumentando su presión. Cuando la presión del aire dentro del tanque. llega a la presión de corte, (la cual puede ser de 105-130 psi), el regulador envía una señal al compresor y el bombeo se detiene. Al bajar la presión en el tanque (debido a la aplicación del freno), a la presión. inferior ( que es 20 PSI menor que la presión máxima del tanque), el

regulador responde enviando una señal al compresor, el cual empieza a funcionar de nuevo.

El aire almacenado a presión se convierte en la energía potencial del sistema de frenos de aire. Sin embargo, el volumen de aire almacenado (capacidad del tanque) no es tan importante como su presión, ya que es la presión del aire la que crea la fuerza de frenado inicial.

La capacidad del tanque asegura que la caída de presión después de la aplicación del freno sea la mínima, y por tanto, pueden hacerse varias aplicaciones del freno antes de que la presión llegue a la presión mínima de corte. Debido a esto el periodo de descanso del compresor es mas largo, lo que aumenta su vida útil.

La válvula de aplicación esta colocada entre el tanque y la válvula reveladora. Esta proporciona al conductor un dispositivo del control que mide la presión del aire que va hacia la válvula reveladora y produce la sensación de la fuerza de frenado cuando el conductor reduce o aumenta la presión del aire.

La válvula relevadora, como su nombre lo indica, es una válvula que revela la aplicación del freno de la válvula de aplicación.La cámara de aire convierte la presión del aire en fuerza lineal, la cual se aplica a los mecanismos de accionamiento de los frenos, estos mecanismos pueden ser tipo cuña o tipo leva. Cuando son del tipo cuña la cuña aumenta la fuerza de empuje. En los del tipo leva, el ajustador de separación convierte la fuerza lineal en movimiento giratorio (torque) y la leva convierte el torque en fuerza.La formas más sencilla de aumentar o disminuir la fuerza de frenado es variando el área de la cámara de aire o el brazo de palanca del ajustador de separación.

COMPRESORSon de acción sencilla (2 tiempos) de pistón que se mueve con movimiento alternativo. Estos pueden ser según su capacidad de 7.5 hasta 42 pies cúbicos. por rpm. Los compresores pueden ser sencillos, dobles o de 4 cilindros en “V”. Son lubricados por el sistema de lubricación del motor. Además son enfriados por aire o por el sistema de enfriamiento del motor. La abertura de la admisión esta cubierta con un filtro de entrada (coladera) o con un adaptador de admisión de manera que la entrada puede conectarse por medio de una manguera al sistema de admisión de aire del motor. El compresor tiene 2 o 3 anillos de compresión y 1 o 2 anillos de barrido de aceite.

Las causas mas comunes por las que el compresor deja de mantener suficiente presión en el tanque o no alcanza la presión máxima son: Mal alineamiento entre la polea impulsora e impulsada (la correa resbala), correa propulsora dañada o floja, fugas excesivas en el sistema de frenos obstrucción en la admisión del sistema y frenos mal ajustados, además problemas de anillos o válvulas desajustadas.

Cuando el compresor es ruidoso, no es fácil localizar la causa, pero síntomas como: Descarga excesiva de aceite del compresor al sistema Polea que bambolea Sello del cigüeñal con fugas Mucha vibración etc. Todo esto indica que el compresor esta gastado y debe repararse.

Nota: El compresor debe ser capaz de aumentar la presión en los tanques de 85-100 PSI en 25 segundos a las rpm recomendadas.

REGULADOR DE PRESION DEL COMPRESOREste puede montarse a la superficie de montaje del compresor o puede tener un montaje independiente. Cuando se monta en el compresor, una de las 3 lumbreras que descargan el regulador se alinea con la lumbrera de descarga del compresor. Cuando el regulador tiene montaje independiente se usa una tubería de aire (con diámetro interior de 3/16 de pulgadas) para conectar las lumbreras del descargador entre si. Se usa una tubería del mismo diámetro para conectar el tanque de abastecimiento (tanque mojado) a la lumbrera del tanque del regulador.

Para comprobar el funcionamiento del regulador, instálese un barómetro de control en cualquier lugar conveniente. Arranque el motor y anote la presión superior de corte. Esta deberá coincidir con la presión de ajuste según el manual de reparación. Aplíquese los frenos varias veces y anótese la presión de corte. Si la presión es mas o menos 25 PSI (respecto a la presión corte) el regulador esta en buen estado. Si la presión de corte excede los 25 PSI; debe repararse el regulador.El regulador consta con un tornillo de ajuste para controlar la presión de operación (una vuelta completa del tornillo cambia la presión en mas o menos 10 PSI.

TANQUE DE AIREEstán hechos de lamina de acero, con los extremos estampados, luego el casco se enrolla formando, un cilindro y por ultimo se arma por soldadura eléctrica. Las superficie internas y externas del tanque están pintadas para protegerlas de la corrosión. Los tanques se someten durante su construcción a una prueba hidrostática a una P=500 PSI.

VALVULA DE APLICACIÓN ACTUADA POR EL PEDAL DE FRENOSEs un dispositivo mecánico con el cual el conductor puede medir la presión del aire en la tubería, sostener la presión de aire aplicada y reducir o suprimir completamente la presión del aire aplicada. El medio para controlar el embolo de aplicación puede ser una palanca de pie, un pedal tradicional de freno o una palanca de mano. Si la fuerza del embolo de aplicación se suprime completamente la válvula de escape permanece abierta, entonces todo el aire de la tubería de descarga se escapa y esto libera los frenos.

Existe también la válvula de aplicación doble en la cual toda la secuencia de cierre de la válvula primaria de escape y apertura de la válvula primaria de admisión, así como el cierre de la secundaria de escape y la apertura de la secundaria de admisión se produce de forma casi simultánea. Esta válvula doble se usa en el caso de frenos de aire con 2 tanques los cuales constan de un circuito primario y un circuito secundario.

Para mantener en buenas condiciones de operación una válvula de aplicación “de pie” y prolongar su vida útil, deben realizarse varias comprobaciones a cada cambio de aceite del motor.

La causa mas común de falla de la válvula de aplicación doble es el mal asiento de la válvula de admisión y escape debido a daño o suciedad en la válvula o en los asientos o debido a la contaminación lo cual reduce la acción de la válvula o del pistón.

NOTA: La presión del circuito primario es más o menos 2 PSI mayor que la presión de descarga del circuito secundario.

VALVULA AUXILIAREs una válvula de aplicación de control remoto. Reduce el tiempo que transcurre entre la aplicación y la operación de soltar los frenos. Puede estar ubicada en cualquier lugar cerca de los ejes delanteros y traseros, pero siempre tan cerca como sea posible de las

cámaras de freno. Cuanto mas cerca este la válvula auxiliar de la cámara de freno, menor será el volumen de aire necesario para aplicar los frenos.

VALVULA RAPIDA PARA SOLTAR LOS FRENOSSe usan cuando la distancia de la tubería de aire de la válvula de aplicación hasta la cámara de aire es relativamente corta y, por lo tanto, el tiempo de retraso no aumenta cuando se aplican los frenos. Estas válvulas tienen la facultad de vaciar el aire de la cámara de frenos luego que se reduce la presión en la tubería de trabajo por liberación de la válvula de aplicación.

CÁMARA DE AIRE O CHAMBERSirve para convertir la presión del aire de descarga en fuerza lineal que hace funcionar los frenos. En los vehículos se usan tres tipos de cámaras de frenos. Si la carrera es de mas de 2.5 pulgada se usan “cámaras de frenos giratorias” o “cilindros de aire con pistón” y si la carrera máxima necesaria es menor a 2.5 pulgada se usa la “cámara de freno con abrazadera de anillos”. La cámara de frenos se clasifican por el área efectiva del diafragma y por la carrera. Ejemplo el área del diafragma de la cámara con abrazadera de anillo varia de 6-36 pulgadas cuadradas y la carrera varia de 1 5/8 a 3 pulgadas. Cuando la válvula de aplicación dirige el aire hacia las cámaras de los frenos, la presión actúa sobre el diafragma empujando a este y al conjunto de la varilla de empuje hacia la derecha; aplicando los frenos. Cuando disminuye la presión del aire de la cámara de presión, el resorte del diafragma en conjunto con los resortes de retorno de las zapatas del freno empujan al conjunto hacia la izquierda, hacia su posición inicial (libre).

VALVULA PARA VACIAR EL TANQUEEs un grifo sencillo, el cual, cuando se gira de la posición de cerrado (horizontal) a la posición abierto (vertical), deja escapar el aire del tanque. Un buen procedimiento es abrir todas las válvulas para vaciar después que el vehículo se detiene (se apaga) y se mantienen abiertas hasta que el vehículo se pone de nuevo a trabajar.

Para sacar automáticamente los contaminantes, algunos tanques tienen válvulas de descarga automática (extractoras de lodo) conectadas a los tanques alimentadores (tanque mojado), o tienen un secador de aire en la tubería del aire entre el compresor y el tanque de alimentación.SECADOR DE AIRESirve para eliminar automáticamente los contaminantes. Es una caja cilíndrica formada por 2 mitades soldadas. El secador funciona por medio de unas bolas desecantes, las cuales son partículas porosas con elevada capacidad de absorción de agua. El secador tiene un calentador de 60 watts y un termostato que mantiene la temperatura entre 10-32C. Al funcionar el compresor, el aire entra primero al secador donde se seca y limpia, saliendo luego hacia el tanque de alimentación. Las moléculas de agua y aceite, son separadas del aire (cuando éste con gran velocidad) pega en la pared del secador y en el casco del cartucho del secador. Esto ocurre porque la carga de velocidad se convierte en carga de presión, haciendo que las moléculas se junten en gotitas que se pegan a las paredes y luego poco a poco se acumulan en el fondo del secador. La mayoría de las moléculas del aceite se separan del aire cuando pasa por filtros de aceite. Cuando el aire húmedo y caliente penetra y pasa a través del desecante, se absorbe el agua y el aire seco entra al área del volumen purgado.NOTA: La misma presión de aire que existe dentro del motor del vehículo es la que hay dentro del secador.

En condiciones de funcionamiento normal, el deshacedor funciona satisfactoriamente cuando menos durante un año, después de ese tiempo el secador de aire debe repararse por completo.

VALVULA DE SEGURIDAD POR SOBRE PRESIONSirve para proteger el sistema de presión excesiva del aire, en caso de falla del regulador. Generalmente es una válvula de bola cargada por un resorte; al funcionar la válvula deja escapar el aire hacia la atmósfera. Esta válvula va instalada en el tanque alimentador. La válvula esta ajustada para abrir a una P=150 PSI.

VALVULA DE RETENCION DE UN SENTIDOSirve para proteger la presión de aire en el tanque contra flujo inverso. Estas válvulas se instalan en la conexión de entrada al tanque. Estas válvulas pueden ser tipo vaivén, tipo bola o tipo disco. Cuando la presión en el lado izquierdo es igual a la presión del lado derecho de la válvula, la fuerza del resorte es la que cierra la válvula.

VALVULA DE RETENCION DE DOS SENTIDOSSe usan como válvulas de seguridad y también como válvulas direccionales. Su objetivo es dirigir el aire de las dos fuentes (lumbreras de alimentación) hacia la lumbrera de salida común y sellar automáticamente la lumbrera de alimentación que tenga menor presión.MANOMETRO DE PRESION DE AIREPara mantener al conductor alerta sobre la presión existente en los tanques se usan manómetros dobles que mira con facilidad el conductor. Los manómetros son calibrados con precisión inferior al 7%.

INDICADOR DE BAJA PRESION DE AIREPara indicar visual y acústicamente al conductor que la presión bajó de 60 PSI; se usan dos dispositivos independientes, una luz de aviso y un zumbador.Los indicadores de baja presión son interruptores que encienden o apagan, que cierran o abren el circuito de la luz de aviso y del zumbador. Se conectan en paralelo con el tanque primario y secundario.La válvula indicadora de baja presión. puede ser del tipo diafragma o tipo pistón.

INTERRUPTOR QUE ENCIENDE LA LUZ DE “STOP”Este cierra el circuito eléctrico cuando la presión en la tubería de trabajo es inferior a 6psi. Cuando el conductor aplica los frenos, la presión del aire al actuar sobre el diafragma lo empuja hacia arriba, y los dos contactos se juntan entre sí, cerrando el circuito eléctrico. La luz de stop se enciende. Si los frenos están sueltos, el resorte empuja el diafragma hacia bajo, eliminando el contacto y abriendo, por tanto, el circuito eléctrico, y la luz se apaga.

FRENO DE PARQUEO.Todos los autobuses, camiones, y otros vehículos que usan frenos de aire deben tener un freno de estacionamiento que actúe en uno o en ambos ejes, que sea capaz de mantener estacionado al vehículo cargado, cuando se estaciona en una pendiente de 20%. Los frenos de parqueo deben aplicarse automáticamente cuando la presión en el tanque baja a 40 PSI pero es no menor de 20 PSIEl freno de parqueo tiene su propia válvula de control, la cual es operada por el conductor por medio de un botón y se abastece desde el tanque de trabajo. Todos los frenos de parqueo (freno tipo resorte) son de construcción similar en los vehículos; tienen su propia cámara de aire, y sus propias válvulas y tuberías.

UNIDAD # 6: LLANTAS, RUEDAS Y COJINETES DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES

FUNCIONLa dirección, la aceleración y los frenos del vehículo se controlan por medio de las llantas las cuales ruedan sobre la superficie del camino.Las llantas deben ser lo suficientemente grandes y fuertes para que puedan soportar la carga del peso del vehículo; y además deben absorber por deflexión los golpes que se producen al pasar por sitios ásperos del camino. Por otro lado las llantas deben desarrollar las fuerzas de fricción que permitan acelerar, frenar y desplazarse lateralmente. Se estima que las llantas de vehículos de pasajeros giran 800 revoluciones o más por cada milla viajada.

CLASIFICACION DE LAS LLANTAS DE LOS VEHICULOSLas llantas que se utilizan en los vehículos pasajeros se clasifican de la siguiente manera:Por su función: llanta de servicio y de repuesto.Según el perfil: Llanta de invierno, verano y para nieve.Por los ángulos de las cerdas: Llantas convencionales (cubiertas diagonales, pliegue oblicuo, oblicuo con cinturón) y llantas radiales.Según la cámara de aire: Con cámara y sin cámara.Por la forma de la sección transversal: Superbalón (H/B=0.95), sección transversal baja (H/B=0.88), sección transversal superbaja (H/B=0.80), serie 70 ((H/B=0.70).Según la velocidad: Llantas normales, deportivas, de alta velocidad y máxima velocidad.

PARTES DE LA LLANTA DE LOS VEHICULOSBanda de rodadura formada por varias capas de tejidos, talón con núcleo de alambre (donde se fija con el ring), pared lateral (deriva el calor generado por el rodamiento), y superficie de rodaje (lleva el grabado de la llanta).

MATERIALES DE CONSTRUCCION DE LA LLANTALas llantas están hechas de pliegues de material mezclado con hule desplegado a lo largo de un alineador de hule. Los filos de los pliegues se envuelven alrededor de una colección de tiras de alambre (cejas), las cuales mantienen el borde de la llanta orientado hacia el ring de la rueda.

Para fabricarla la llanta se coloca en un molde a presión y a alta temperatura con el objeto de mantener las partes como una sola unidad y luego de formar el diseño del grabado la llanta se somete a vulcanizado.

Para la construcción de las llantas se usan diferentes materiales entre ellos están los siguientes: tiras textiles, fibra de vidrio, acero, hules naturales y sintéticos. La elección de los materiales a usar en la construcción de las llantas se basa en el costo, tipo de vehículo y requisitos del operador.

Además las llantas tienen varios tipos de materiales de hilos tales como: Dycanor, Tirex, Nylon, Acero, Fibra de vidrio y Poliéster (más usado).El hule que se usa en la construcción de la llanta es un compuesto elastométrico que mezcla hules naturales y sintéticos, más químicos y rellenos para obtener las características deseadas.El hule del grabado de la llanta debe ser capaz de resistir el desgaste y a la vez debe transmitir tracción. Se le añade carbón negro de hule al grabado de la llanta con el objetivo de aumentar su resistencia.La tracción de la llanta es el resultado de la dureza del hule del grabado de la llanta, del compuesto y diseño del grabado de la llanta.

El hule de la pared lateral de la llanta es un compuesto más flexible que el del grabado, ya que éste debe deflextarse para absorber los golpes del camino. Además, debe ser fuerte para transferir la aceleración, la fuerza de los frenos entre el ring y el grabado de la llanta y transferir también los movimientos laterales del vehículo.

El hule de las llantas se deteriora con el tiempo y por la temperatura. Por lo tanto se puede esperar que una llanta de tractor dure 20 años, una llanta de camión 120,000 kms y una de carro de pasajeros dure 80,00 kms y una llanta de un auto de carreras 805 kms (500 millas).

La profundidad promedio de la superficie de rodamiento de una llanta es de aproximadamente 3/8”. El desgaste permisible de una llanta es de aprox. 1/16” y se identifica por una marca en el grabado de la llanta ubicado a esa profundidad.

ESPECIFICACIONES DE LAS LLANTAS AUTOMOTICESSe usan una serie de números y letras para identificar, el tamaño de la llanta, su capacidad de carga, su límite de inflado y el servicio en que se usará la misma.A continuación se muestran algunos ejemplos de especificaciones de llantas de automóviles:

Designación americana.

FR 78 - 15

Diámetro del ring Rango de la carga Tipo de Razón de aspecto

= Baja capacidad construcción (serie)(N) = Alta R = radial 60(F) = Media U = oblicua con 70

Cinturón 78 Sin letra = oblicua

Razón de aspecto = H/W= Alto/Ancho

Designación métrica.

P 155 / 70 R 14

Diámetro del ring (pulgadas) Tipo Amplitud de Razón Tipo construcciónP = pasajeros sección en mm aspecto R = radialT= temporal (serie) B = oblicua con cinturónC= comercial 70 D = oblicua

75 80

Designación Japonesa

Llanta convencional

6.00 - 13 - 6P - R - LT - S - H - V

Ancho Diam. int # de R = Rating / calidad ( pulg) (pulg) pliegues LT = para camión ligero

de la llanta S= para alta velocidad.H = Alta velocidadV = Muy alta velocidad.

Llanta radial

165 R - 13 - 4P

Ancho en mm radial Dia. Int. # de pliegues (pulg)

Los ángulos altos de las cuerdas en los pliegues radiales, generalmente le dan mayor fuerza a la llanta, aumentan su resistencia a la fatiga, reducen su resistencia de rodamiento y mejoran el grabado de la llanta y prolongan su duración. El ángulo oblicuo del material de la cuerda le da mayor fuerza y por lo tanto la pared lateral de la llanta es más dura. En la mayoría de las llantas con pliegues radiales se usan cuerdas de acero en los cinturones de las mismas. Las llantas pueden usar de 2 – 10 pliegues de tela para cuerdas.Los diseños de los grabados de las llantas son un punto intermedio entre los requisitos de conducción, impulsión, frenado y de los costos.

1

2

El balanceo de la rueda y de la llanta prolongará su kilometraje de recorrido de la vida útil de la suspensión, a la vez que proporcionará un desplazamiento suave del vehículo. La falta de balanceo de la rueda da lugar a vibraciones en el sistema de suspensión que sacuden al vehículo. Para que ruede suavemente, la llanta no solamente deberá balancearse, si no que también deberá chequear su redondez.

Una llanta con problemas se puede detectar de la siguiente manera:Cambiando de posición la llanta y la rueda del mismo vehículo.Reemplazando la rueda y la llanta sospechosa con otra que se está redonda y balanceada.Usando el detector de llantas problemáticas (balanceador estático y dinámico)

La falta de equilibrio estático y dinámico de la rueda se corrige agregando contrapesos al ring en el lado opuesto al punto pesado.

Diferentes tipos de llantas afectan de diferente manera el manejo del vehículo. Ciertas combinaciones de diferentes tipos de llantas en el mismo vehículo pueden afectar peligrosamente su rodabilidad.

Si se va a utilizar distintos tipos de llantas en el mismo vehiculo, se aconseja seguir las siguientes reglas:

Usar llantas radiales o convencionales en las cuatro ruedas.De ser posible no combinar llantas radiales y convencionales.Si las combina, use las llantas radiales atrás (nunca adelante) y las convencionales adelante.Si combina llantas de diferentes números de serie, use las de mayor serie adelante y las de menor atrás. Ej. Serie 78 adelante y serie 70 atrás.

ROTACION DE POSICION DE LAS LLANTAS La mayoría de los fabricantes de vehículos recomiendan rotar de posición las llantas del vehículo cada 5000 a 10000 millas. La rotación de posición de las llantas iguala su desgaste y minimiza el ruido que éstas producen. Las llantas deben rotarse según un patrón definido y deberá seguirse el mismo patrón cada vez que se roten.

PRESION DE INFLADO CORRECTO DE LLANTASMuchos problemas de la dirección y suspensión se deben al inflado incorrecto de las llantas. La presión de inflado varía para cada tipo y tamaño de vehículo y también según la carga que soportan. Un inflado correcto proporciona un buen contacto entre el peso y el grabado de la llanta. La presión correcta de inflado la recomienda el fabricante, estos datos aparecen en el manual de mantenimiento, manual del usuario o en una calcomanía que trae el vehículo.

El no mantener la presión adecuada en las llantas puede provocar problemas en la dirección y en la suspensión.

Las llantas subinfladas provocan los siguientes problemas:

Mayor esfuerzo en la dirección y poca respuesta de ésta.Tendencia a patinar en las curvas y control deficiente.Estabilidad direccional deficiente.Desgaste anormal en los hombros del grabado de la llanta.Falla prematura de las llantas por aumento del calor debido a aumento flexión.

Aumenta la probabilidad de daño de la llanta y del ring al pasar por los baches.Acción errática de los frenos.Aumento del consumo específico de combustible debido al aumento de la fricción de la llanta.

El inflado excesivo de las llantas (menor frecuentemente) puede provocar los siguientes problemas:

Disminución del contacto entre la llanta y el camino.Transmisión excesiva de los golpes del camino a la dirección y la suspensión.Menos confort para las personas (mucho rebota).Desgaste anormal del centro del grabado de la llanta.

CHEQUEO DE LA PRESION DE INFLADO DE LAS LLANTASLa presión de las llantas se debe chequear estando estas frías, la lectura es más exacta cuando el vehículo ha estado parqueado por tres horas o antes de haber recorrido 5 kms.Las cargas pesadas, las altas temperaturas de la superficie del camino y el manejo a alta velocidad pueden aumentar la presión en las llantas hasta en 10 Psi lo cual es normal.Siempre antes de inflar la llanta con aire verifique cual es la presión que recomienda el fabricante para ese vehículo en particular ya sea en el manual de mantenimiento o en la calcomanía que trae el vehículo.CARACTERISTICAS DE ALGUNOS TIPOS DE LLANTAS

Llantas sin cámara:Montaje sencillo, poco calentamiento, no se escapa el aire aunque tenga cuerpos extraños clavados, y se escapa lentamente al retirar estos cuerpos.

Llantas con cinturón:Larga duración, baja resistencia de rodadura, mayores fuerzas laterales, mejor adherencia al suelo, y menor deformación de la superficie de rodadura.

Llantas de sección baja:Mayor adherencia al suelo, mejor guiado lateral, menor resistencia a la rodadura y mayor capacidad de carga.

RINES DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES

La mayoría de los rines para vehículo se fabrican de acero estampado, aluminio u otros materiales incluyendo el plástico. El ring de acero estampado está hecho de dos piezas, las cuáles después se sueldan o remachan para formar todo el conjunto.El deterioro del ring se debe entre otras cosas a: mantenimiento inadecuado, accidentes, sobrecarga y al tiempo de uso.

CLASIFICACION DE RINES USADOS EN LOS VEHICULOS

Los rines que se utilizan en los vehículos se clasifican de la siguiente manera:Por su construcción: Rines normales o de lujo.Según su diseño: Ring de garganta profunda, espalda oblicua, de seguridad y dividido.

PARTES DEL RING DE LOS VEHICULOSLas partes del ring sin las siguientes: garganta o fondo, espalda y pestaña.Asimismo las medidas más importantes de este son: la anchura del ring “a” y el diámetro del ring “d1”.

CARACTERISTICAS DE LOS DISTINTOS RINES USADOS EN LOS VEHICULOS

Ring de garganta profunda.Generalmente se fabrican de chapa de acero prensada, son simétricos y no están divididos. La espalda esta inclinada hacia adentro cinco grados para lograr un mejor asiento del talón o pestaña. Se usa en vehículos de turismo, furgonetas, camiones ligeros, tractores y maquinas agrícolas.

Ring de espalda oblicua.La espalda esta inclinada hacia adentro cinco grados y la pestaña se desmonta hacia un lado. Se usan en camiones, autobuses, remolques y maquinas de obras.

Ring de seguridad.Estos pueden ser: Hump, flat hump y special ledge. Estos mejoran el asiento de los neumáticos sin cámara sobre la espalda del ring, para evitar fugas de aire al rodar en curvas cerradas y con baja presion de aire.

Ring dividido.Este consta de tres piezas que son: Ring principal, anillo lateral (cerrado) y anillo de cierre (abierto). También en algunos casos puede constar de dos piezas: Ring principal y anillo de combinación (abierto).

ESPECIFICACIONES DE LOS RINES AUTOMOTRICES

4 1 J x 13 W 8 x 24 2Anchura “a” = 4.5 pulgadas. W = ring ancho (garganta profunda)J = Forma de la pestaña. Anchura “a” = 8 pulgadas,Diámetro del ring “d1”= 13 pulgadas. Diámetro del ring “d1”= 24 pulgadas.

RUEDAS DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESEl ring y el disco de rueda soldados o remachados entre si constituyen la rueda. El disco de rueda consta de una chapa de acero prensada con levas, sujetadores o tacos, para la fijación de tapacubos y agujeros para los pernos con avellanado cónico o esférico.El cuerpo o centro de la rueda junto con el cubo son de una sola pieza fundida.

RODAMIENTOS USADOS EN LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESLos cojinetes no impulsores de las ruedas se denominan “cojinetes antifricción de las ruedas”. En general se usan cojinetes de bolas o cojinetes de rodillos cónicos, los cuales siempre se utilizan en pares.

Los rodamientos de las ruedas están diseñados para soportar tanto cargas radiales como cargas axiales o de empuje. Debe darse servicio a los rodamientos de las ruedas aproximadamente c 32000 kms como parte del mantenimiento de rutina del vehículo.

Para diagnosticar cualquier problema de la suspensión y dirección del vehículo primero se debe verificar el ajuste correcto de los rodamientos ya que si los rodamientos están desgastados pueden provocar que el vehículo se jale hacia un lado o pueden provocar vibración en la suspensión del vehículo.

BALANCEO DE LAS RUEDAS DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES

BALANCEO ESTATICO

Significa balanceado estando en reposo. El desbalanceo puede deberse a falta de uniformidad en la fabricación o sea falta de redondez de la llanta. Para llevar al conjunto de la rueda y la llanta a la condición de balanceo, tiene que agregarse contrapesos al ring en posición opuesta al punto desbalanceado.

Un conjunto de rueda y llanta que no está en balanceo estático ocasiona un movimiento vertical al eje de la rueda, esto provoca vibración y desgaste prematuro en la parte de la dirección y la suspensión. El balanceo estático se obtiene fácilmente por medio de un “Balanceador de Burbuja”.

BALANCEO DINAMICOEs el balanceo en movimiento. Este requiere que la rueda ya esté balanceada estáticamente y que el peso esté distribuido uniformemente.

Cuando se balancea la rueda y la llanta en un balanceador de burbuja, tiene que suponerse que la región pesada de la llanta esta bajo el centro del peso. Pero en muchos casos se encuentra realmente bajo una de las paredes laterales. Esto significa que un conjunto de rueda y llanta puede estar en balanceo estático pero fuera de balanceo dinámico. Una rueda sin balanceo dinámico ocasiona movimiento oscilante del eje de la rueda por acción de la fuerza centrífuga.

A ciertas velocidades del vehículo (72 km/h) este movimiento oscilante puede causar una vibración que provoca sacudimiento brusco del volante y desgaste rápido de las partes de la dirección y la suspensión.

El desbalanceo dinámico se corrige también con contrapesos, sin embargo la cantidad de peso que se usa y la posición de ellos se determina mientras está girando la rueda. El balanceo dinámico se realiza con un aparato llamado “Balanceador Dinámico”. Los fabricantes aconsejan que se balanceen las ruedas instaladas en los vehículos ya también se corrige el desbalance en tambor o rotor de frenos.

ALINEACION DE LAS RUEDAS DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICESLa alineación correcta de las ruedas requiere entre otras cosas, que: el auto siga adecuadamente su trayectoria y que el auto tenga la altura de suspensión correcta. El seguimiento correcto y la adecuada altura de suspensión dependen de las siguientes medidas básicas:

SEGUIMIENTO DE LA TRAYECTORIAUn vehículo sigue correctamente su trayectoria cuando al moverse hacia delante en línea recta sus ruedas traseras: 1) siguen a las ruedas delanteras, 2) dejan huellas que están a la misma distancia de la línea de centros del vehículo.

Cuando el vehículo no sigue correctamente su trayectoria la causa puede ser la distancia entre ejes o la huella.

a) DISTANCIA ENTRE EJESSe mide cuando las ruedas delanteras están alineadas con las traseras. Esta distancia debe ser igual en ambos lados del vehículo.

Cualquier diferencia que halla en esta distancia de un lado a otro del vehículo indica que hay partes dobladas o desplazadas de la suspensión o que el chasis está deformado.

Un vehículo que no tiene la misma distancia entre ejes en ambos lados no sigue correctamente su trayectoria.

b) ANCHO DE VIAEs la distancia que existe entre las llantas de un mismo eje. Algunos vehículos tienen un ancho de vía más grande en el eje trasero que en el eje delantero y otros tienen ancho de vía más grande en el frente. El centro de cada ancho de vía debe coincidir con la línea de centro del chasis del vehículo para que éste siga su trayectoria correctamente.

ALTURA DE SUSPENSIONEs la distancia del chasis del vehículo hasta la superficie del camino. Esta distancia se mide en puntos establecidos por el fabricante. A veces a esta distancia se le llama altura de marcha del vehículo. Por lo general esta altura se mide mientras el vehículo está soportando su propio peso, el peso del refrigerante, el combustible y el aceite del motor, pero sin pasajeros ni equipaje. Esta distancia debe medirse con las llantas infladas correctamente y el vehículo debe estar sobre un piso nivelado y liso o sobre un estante de alineación. Para cada vehículo en particular varían las especificaciones de altura y los procedimientos de medirla.

Si la altura de suspensión de un vehículo es menor que la especificada generalmente se cambian los resortes de suspensión. En algunos casos se corrige la altura con calzas en los resortes; en vehículos con barra de torsión se ajusta la altura por medio de un tornillo.

“Las especificaciones para alineación de ruedas que dan los fabricantes de vehículos son correctas solo cuando el vehículo está dentro de las tolerancias para la altura de suspensión. Todas las medidas de alineación que se tomen o ajustes que se hagan en un vehículo que tenga incorrecta su altura de suspensión serán inexactas.”

Todo vehículo que se incline hacia un lado debe inspeccionarse cuidadosamente buscando un resorte débil o roto. Todas las operaciones o los ajustes que se hagan a los sistemas de dirección y suspensión de un vehículo chocado, deben ser precedidas por una verificación del ancho de vía, trayectoria de los ejes y altura de la suspensión.

CAMBEREs la inclinación de la rueda que la aleja de la posición vertical real. Se mide en grados. Una rueda que está inclinada hacia afuera en su parte superior tiene un camber positivo y la que está inclinada hacia adentro en su parte superior tiene camber negativo. La carga de pasajeros, las fuerzas del camino y ciertos factores de alineación tienen la tendencia de empujar una rueda hacia un camber negativo. Por esta razón la mayoría de los fabricantes de vehículos preajustan un cierto camber positivo en las ruedas delanteras. Este camber positivo preajustado compensa la tendencia hacia el camber negativo. Teniendo un cierto camber positivo en reposo, las ruedas tienen un camber cero cuando rotan en movimiento.

El camber positivo en exceso hace que la parte externa de la llanta cargue mayor peso, por lo cual esta parte se desgasta más. Mientras que el camber negativo en exceso provoca desgaste rápido en la parte interna de la llanta.

Cuando hay igual camber en las ruedas se equilibran las fuerzas directrices lo que permite que el vehículo se desplace en línea recta.

CASTEREs la inclinación de la línea de centros del eje de la dirección hacia adelante o hacia atrás. El caster no afecta el desgaste de los neumáticos pero afecta la conducción del vehículo.

Si el vehículo tiene la línea de centros del eje de la dirección inclinada hacia atrás tiene caster positivo; éste es un ángulo estabilizador, que proporciona estabilidad direccional o sea tiene que hacer que una rueda avance en línea recta hacia adelante. El caster positivo también proporciona la “retornabilidad del volante”.Demasiado caster positivo dificulta dirigir el vehículo. También puede ocasionar que el volante se regrese demasiado rápido cuando se le suelta después de una vuelta. Además puede causar “Bamboleo” en las ruedas delanteras.Un vehículo que tiene la línea de centros del eje de la dirección inclinada hacia el frente tiene “caster negativo”. Esto es lo contrario del positivo, tiende a disminuir la estabilidad direccional y también decrece la retornabilidad del volante.Si el caster de las ruedas es diferente, el vehículo se arrastrará hacia el lado que tiene el caster positivo menor. El caster negativo facilita la dirección por lo que algunos vehículos traen especificado un caster negativo.CONVERGENCIAEs la diferencia que hay en la distancia medida entre la parte de frente de las ruedas delanteras del vehículo y la distancia medida en la parte posterior de esas mismas ruedas. El promedio de convergencia que se necesita para la mayoría de vehículos es de 1/8” (3.2 mm). Se necesita la convergencia cuando un vehículo está en reposo para que las ruedas delanteras estén paralelas cuando el vehículo está en movimiento, esto se logra por el juego de las articulaciones de la dirección.La convergencia incorrecta es una de las causas más comunes de desgaste de las llantas debido a que las ruedas no están paralelas entre sí cuando el vehículo está en movimiento por tanto las llantas giran en cierto ángulo lo que arranca el hule de la misma. El desgaste por convergencia incorrecta se identifica por la forma de dientes de sierra, el cual puede detectarse pasando la mano en la llanta hacia delante o hacia atrás transversalmente al piso. La convergencia se ajusta por medio de pequeños cilindros roscados sobre los tirantes de la dirección individualmente para cada rueda.La convergencia debe medirse y ajustarse solo después de que se haya hecho todas las demás correcciones.

DIVERGENCIA EN LAS VUELTASTambién llamado ángulo de giro o ángulo de dirección. Cuando un vehículo da vuelta en una esquina, la rueda del lado dentro de la curva debe girar siempre más que la rueda del lado de afuera; esto aumenta la distancia entre las ruedas en el frente, por lo que ellas están en realidad en divergencia una con otra.

Al girar la rueda interior está siempre delante de la rueda exterior, de no ser así en las ruedas delanteras se arrastrarían al dar vuelta. Por tanto, la divergencia en las vueltas previene el desgaste excesivo de las llantas delanteras; también evita el rechinar de las llantas al dar vueltas.

La magnitud correcta de la divergencia en las vueltas depende de muchos factores entre ellos, la distancia entre ejes, el ancho de vía del vehículo y los ángulos de deslizamiento de las llantas. Estos valores angulares vienen dados por el fabricante. Cuando se encuentra que hay divergencia incorrecta en las vueltas, generalmente se debe a un brazo de la dirección doblado; para corregir el problema hay que cambiar el brazo de la dirección.

INCLINACION DEL EJE DE LA DIRECCIONEs el ángulo formado por la línea de centros de las rótulas y la vertical verdadera, vista desde el frente del vehículo. A esta inclinación también se le llama KPI ( King Pin Inclination ) o inclinación del perno rey o maestro. La inclinación del eje de la dirección

acerca la línea de centro de las rótulas y en consecuencia el eje de la dirección al centro del área de contacto entre la llanta y el camino, lo cual promueve la dirección eficaz; o sea ayuda a mantener las ruedas en una posición de marcha en línea recta hacia adelante y también ayuda a fortalecer la retornabilidad del volante. Otra ventaja es que evita el cabeceo lateral de la llanta al pasar por los baches, del camino, esto reduce los golpes en el sistema de dirección minimiza el desgaste y hace el viaje más confortable. Esta inclinación no puede ajustarse y solo se le tomará en cuenta si el vehículo no se conduce bien después de haber ajustado el camber, el caster y la convergencia.