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Mecanica Basica y Motores de Combustión
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MECÁNICA BÁSICA
GENERALIDADES Y TIPOS
Los principales tipos de motores para vehículos automóviles o industriales pueden
ser clasificados según:
Motores de explosión, de dos y cuatro tiempos.
Motores de ciclo Diesel, de dos y cuatro tiempos.
Motores rotativos de ciclo Wankel.
Motores eléctricos.
Describiremos previamente el concepto de cada uno de los términos que se
emplearan:
Admisión: Período en el cual la válvula correspondiente permanece abierta.
Compresión: Período en el cual las válvulas permanecen cerradas.
Expansión: Proceso que se produce al efectuarse la ignición de la mezcla.
Escape: Período en el cual la válvula de escape permanece abierta.
Bloque motor: Constituye el cuerpo estructural donde se alojan y sujetan los
componentes del motor.
Cilindro: Cavidad cilíndrica u oval que se practica en el bloque o bien se obtiene al
ajustar piezas postizas denominadas camisas.
Culata: Parte superior que sirve de cierre a los cilindros. Se instalan los elementos
de distribución y encendidos.
Cámara de combustión: Su forma indica una buena combustión y potencia a
desarrollar.
Pistón: Denominado también émbolo es el elemento móvil que recorre el interior
del cilindro.
Biela: Es el elemento de unión entre el émbolo y el cigüeñal, de modo que
trasforme en su conjunto biela-manivela, el movimiento lineal del émbolo en el
movimiento rotativo del Cigüeñal: Llamado también eje o árbol es el elemento que
junto al conjunto biela-manivela, el movimiento lineal en rotativo y se encarga a su
vez de trasmitir el giro y potencia.
Volante: Elemento de inercia unido al cigüeñal cuya misión principal es regularizar
el giro del motor y almacenar energía durante la carrera motriz y cederla en los
tiempos pasivos.
Funcionamiento de los motores de explosión
Motores de explosión de dos tiempos: empleados también para pequeñas
cilindradas Las características principales:
a) Orificio de aspiración.
b) Orificio de escape
c) Cartér del aceite a presión
d) Pistón
e) La biela
f) El cigüeñal
Motores a explosión de cuatro tiempos: Denominados también del ciclo Otto.
Tienen una carrera útil del pistón por tres inactivas o, por lo menos, por una útil,
una inactiva y dos de preparación.
CARACTERÍSTICAS DE LOS ÓRGANOS DE LOS MOTORES DE
EXPLOSIÓN
Después de haber examinado esquemáticamente y a vista de pájaro unas nociones
de teoría de los motores, pasemos ahora a analizar separadamente cada uno de los
órganos de que se componen estos complicados mecanismos.
Estos se agrupan en los determinados grupos funcionales:
Bloque motor
Elementos fijos:
Culata
Colectores
Embolo
Biela
Elementos motrices:
Cigüeñal
Volante de inercia
Válvulas
Distribución:
Elementos de accionamiento-Árbol de levas
Mando de distribución
Bloque motor
El bloque constituye el cuerpo estructural donde se alojan y sujetan todos los
demás componentes del motor, la forma y disposición del bloque está adaptada al
tipo de motor correspondiente, según sea de cilindros en línea, horizontales
opuestos o en V.
Según el procedimiento empleado para obtener los cilindros hay que distinguir tres
clases de bloque:
Bloque integral, donde los cilindros se mecanizan sobre el propio material del
bloque.
Bloque de camisas secas, en cuyo caso se monta un cilindro hueco o camisa en
cada orificio del bloque, previamente mecanizado. Estas camisas deben ir montadas
a presión, para que el calor interno pueda transmitirse al circuito de refrigeración.
Bloque de camisa húmeda, donde el bloque es totalmente hueco y la camisa
postiza es la que forma y cierra la cámara de agua del circuito de refrigeración, el
cual queda en contacto directo con la camisa.
Los diversos tipos de camisas pueden citarse como:
Camisas cromadas; empleadas para grandes dimensiones, donde un pequeño
desgaste diametral supone un aumento considerable de la cilindrada, se refuerzan
con un revestimiento superficial de cromo electrolítico.
Camisas nitruradas; empleadas en cilindros de pequeño diámetro a las camisas
que se les aplica un tratamiento superficial de nitruración.
Camisas de alineación de aleación ligera; para cilindros refrigerados por aire se
suelen emplear camisas de aluminio aleado. Esta aleaciones ofrecen buena
resistencia al desgaste y permiten, por su gran conductividad térmica, una mejor
evacuación del calor.
El cárter
Por su parte inferior, el motor esta cerrado dentro de una caja con nervaduras y
aletas, construida generalmente de acero estampado o de una aleación ligera,
llamada cárter. La función específica del mismo es conservar el aceite de
lubricación es una cavidad apropiada, y sostener la bomba de aceite, necesaria
para mandar el aceite a presión a los diferentes órganos, tales como el asiento del
cigüeñal, los cabezales y los pies de la biela, los pistones, los órganos de la
distribución, etc. Hay además en la parte inferior del cárter un tapón para extraer el
aceite del motor y renovarlo, así como para eliminar posibles residuos.
Culata
Es la pieza que sirve de cierre a los cilindros, formándose generalmente en ella la
cámara de combustión. En la culata se instala las válvulas de admisión y escape de
los motores de cuatro tiempos y también los elementos de encendido o inyección,
según el tipo de motor de que se trate.
Culata para motor de cuatro tiempos. Debido a los esfuerzos a que esta
sometido y a las altas temperaturas que tiene que soportar, este elemento es una
de las piezas más delicadas y de difícil diseño del motor. La cantidad de huecos y
orificios de paso que posee, pueden hacer que su estructura quede debilitada. Se
fabrica hueca para que pueda circular por su interior el agua de la refrigeración.
Culata para motores de los tiempos. La culata destinada a los motores de dos
tiempos es más simple que la de cuatro tiempos, ya que sólo necesita un orificio
para instalar la bujía o inyector. Resulta aún más sencilla si la refrigeración se
realiza por aire.
Los tipos de cámaras más utilizados en los motores de explosión
son las siguientes:
Cámara alargada; se emplea para motores con válvulas laterales. Presenta una
gran superficie interior con zonas separadas del punto de ignición, formando
rincones que dan lugar a depósitos de carbonilla y residuos de la combustión.
Cámara de bañera y en cuña; se emplean generalmente con válvulas en la
culata y la bujía situada lateralmente, lo cual facilita el acceso a este elemento.
Tienen la ventaja de que el recorrido de la chispa es muy corto.
Cámara cilíndrica; esta cámara es una de las más utilizadas en la actualidad, por
su sencillez de diseño y fácil realización, lo cual abarata el costo de la culata.
Cámara hemisférica; es la más parecida a la forma ideal, las válvulas se disponen
una a cada lado de la cámara y la bujía en el centro. Esta disposición favorece la
combustión, ya que la disposición de las válvulas permite un sobrecalentamiento de
las mismas, lo cual el llenado y evacuado de gases.
Forma de las cámaras en los motores Diesel
En los motores Diesel la forma y disposición de las cámaras de combustión
constituye una característica muy particular del motor, dando lugar a la
clasificación de los mismos por su sistema de inyección.
Cámara de inyección directa; en este sistema el combustible es inyectado
directamente en la cámara de combustión a través de los varios orificios del
inyector.
Cámara de precombustión; en este sistema, la cámara de combustión está
dividida en dos partes: una en la propia cámara del cilindro y la otra en una
antecámara que comunica con la primera a través de unos finos orificios llamados
difusores.
Tapa válvulas
Por la parte superior el motor se cubre con una tapa de plancha estampada, cuya
función principal es la de impedir que el polvo u otros cuerpos extraños se
depositen en los órganos de la distribución que hay en la culata. Hay además en la
culata un tapón por el cual se introduce el aceite lubricante cuando conviene
renovarlo o hacer el relleno.
Pistones o émbolos
La misión de los pistones, que usualmente se construyen de una aleación ligera, es
la de transformar la energía térmica (debido a la explosión) en energía cinética.
Segmentos elásticos (aros)
Tienen por función hacer que se mantenga de una manera elástica la forma
cilíndrica del pistón que, según hemos visto, tienen forma tronco-cónica.
Usualmente construidos de fundición centrifugada, lo forman un aro completo,
interrumpido por un corte de forma especial y se alojan en las ranuras que, al
efecto, llevan los pistones. Los hay de dos clases: de compresión y de barrido.
Segmentos de compresión. Generalmente dos o tres, se montan con los cortes
desfasados de 120° y su función es impedir que los gases que escapan pueden
alcanzar la parte inferior del motor; ya que, de no ser así, el motor perdería fuerza
de compresión y por allí podría colarse el aceite del cárter.
Segmento de barrido. Su misión principal es la de barrer de las paredes del cilindro
el velo de aceite depositado, para que no penetre en la cámara de explosión donde,
al quemarse, formaría posos perjudiciales para la propia cámara con los depósitos
carbonosos. Estos, además de causar peligro, modificarían la relación de
compresión.
Bulón
Es un tubo de acero cementado que sirve para unir el pistón al pie de la biela.
Puede girar dentro de su alojamiento, pero está impedido de moverse en sentido
longitudinal por medio de dos aros de retención, a fin de que no sobresalga de los
costados del pistón y no se corra el riesgo de rayar el cilindro.
Biela
Es el órgano encargado de trasmitir el movimiento alterno del pistón al cigüeñal,
que lo transforma en movimiento de rotación. Se construye de acero al cromo-
níquel estampado, con el fin de que las fibras se orienten longitudinalmente, para
dar consistencia a la pieza.
a) El pie, que recoge el movimiento del pistón
b) El cuerpo en forma de doble T
c) La cabeza, solidaria al cigüeñal, al cual comunica el movimiento.
Por exigencias de montaje, la cabeza esta dividida en dos partes, de las cuales a la
móvil se le llama tapa. Entre la cabeza y el cigüeñal, hay un cojinete llamado
casquillo de bronce, de un metal más tierno que el acero del cigüeñal, llamado
metal antifricción, dividido también en dos mitades, que sirve para reducir el
frotamiento.
Cigüeñal
El cigüeñal tiene por misión transformar el movimiento del pistón (alterno) en
movimiento de rotación. Como se ha dicho, son las bielas las que lo hacen girar.
Usualmente se construye de acero al cromo-níquel, forjado, a fin de que la
orientación de las fibras coincida con el sentido de la marcha:
Esta constituido por:
Un árbol acodado, con unos muñones de apoyo alineados respecto al eje de
giro. Dichos muñones se apoyan en los cojinetes de la bancada del bloque.
Un manguito con dentadura frontal de dientes de lobo, que por medio de una
manivela, sirve para poner en marcha el motor. Esta aplicación ha sido
suprimida en la mayoría de los coches modernos.
Una polea que trasmite el movimiento a la dinamo por mediación de una correa
trapezoidal, así como al ventilador y posiblemente a otros órganos, tales como
el compresor de aire, de ser necesario
El pistón de la distribución que, mediante una cadena, trasmite el movimiento al
eje de distribución.
Los pernos de banco, que descansan sobre los soportes de bancada de la base,
con interposición de cojinetes o casquillos de bronce.
El brazo de la manivela.
Los cuellos del cigüeñal, a los cuales se fijan las cabezas de biela, que, en unión
con los brazos, transforman el movimiento alterno del pistón en movimiento de
rotación.
Un orificio por cada uno de los cuellos de cigüeñal y por cada perno de banco,
para la salida del aceite lubricante.
Una platina en cuya parte posterior se fija el volante.
Distribución
Se entiende por distribución el conjunto de los órganos mecánicos que regulan la
abertura y el cierre de las válvulas, en el momento oportuno.
La distribución comprende un grupo de elementos auxiliares necesarios para el
funcionamiento del motor de cuatro tiempos. Su misión es efectuar la apertura y
cierre de las válvulas en los tiempos correspondientes de admisión y escape del
ciclo, sincronizada con el giro el árbol motriz o cigüeñal, del cual recibe movimiento.
Conjunto de la distribución, quedan encuadrados en los siguientes grupos.
Válvulas, asientos, guías y elementos de fijación.
Árbol de levas y elementos de mando.
Empujadores y balancines.
Válvulas
Las válvulas son elementos situados en la cámara de combustión que tienen la
misión de abrir y cerrar los orificios de entrada y salida de gases en cada ciclo de
funcionamiento. Las válvulas se caracterizan por la forma de su cabeza o , por
disponer de unas características especiales en cuanto a su fabricación. Las más
empleadas en automoción son las siguientes.
Válvula de cabeza esférica; la zona de la cabeza, expuesta directamente a los
gases, tiene forma abombada, con un ángulo de cierre en el cono de asiento de
90°. Es la más empleada para motores en serie de gran potencia.
Válvula de cabeza plana; está válvula presenta la superficie de la cabeza
expuesta a los gases completamente plana y, como la anterior, dispone de un
ángulo de cierre en el cono de 90°. Es menos robusta que la abombada pero mucho
más económica. Se emplea para motores de serie de pequeña y media cilindrada.
Válvula de tulipa; este tipo de válvula recibe su nombre por la forma especial que
adopta la cabeza. Tiene un ángulo de asiento en el cono de 120° que facilita
enormemente la entrada de los gases. Debido a su elevado costo de fabricación no
se utiliza para motores en serie.
Válvulas especiales; dentro de este grupo está la válvula con deflector, que se
emplea como válvula de admisión en los motores Diesel de inyección directa, para
dar la orientación adecuada en la entrada de los gases.
Examinaremos ahora los principales tipos de distribución:
1. Distribución con válvulas laterales.
2. Distribución con válvula arriba.
3. Distribución desmodrómica.
Montaje y disposición de las válvulas en la culata. La disposición de las
válvulas en el motor puede realizarse sobre la culata (válvulas de cabeza)o sobre el
bloque (válvulas laterales. En la actualidad se emplea el montaje de válvulas en
cabezas. La distribución de las mismas sobre la culata puede ser en línea,
accionada por un sólo árbol de levas; o en dos líneas, situadas una a cada lado de la
cámara de combustión y accionadas por uno o dos árboles de levas.
Distribución desmodrómica mediante un doble juego de levas y haciendo las
válvulas solidarias de una palanca en ángulo recto. De esta manera, la leva que
actúa sobre la válvula la hace abrir, mientras que la leva que actúa sobre la palanca
le da el impulso para que se cierre en el momento en que aquélla termina su
misión. He ahí como con este sistema rígido se consigue la doble función de abrir y
cerrar la válvula.
Sistema de distribución
El árbol de levas puede estar situado en el bloque o sobre la cabeza de los cilindros,
por encima de la culata. Según la posición de mando y la disposición de elementos
que sirven de enlace entre el árbol de levas y las válvulas, los sistemas de
distribución empleados en la actualidad, y que reciben un nombre característico,
son los siguientes:
Sistema SV
Sistema OHV
Sistema OHC
Esto se ha conseguido mediante un doble juego de levas (adoptado en su día por la
Mercedes) y haciendo las válvulas solidarias de una palanca en ángulo recto. De
esta manera, la leva que actúa sobre la válvula la hace abrir, mientras que la leva
que actúa sobre la palanca le da el impulso para que se cierre en el momento en
que aquélla termina su misión. He ahí como con este sistema rígido se consigue la
doble función de abrir y cerrar la válvula.
Sistema SV: con esta denominación se conoce el tipo de distribución que tiene el
árbol de levas y las válvulas situadas en el bloque en posición lateral y al lado del
cilindro. También recibe el nombre de culata en L por la forma de la misma.
Sistema OHV: esta denominación se emplea para todo tipo de distribución con
válvulas en cabeza o culata y árbol de levas situado en el bloque. Es el sistema más
generalizado entre los motores de fabricación en serie debido a su sencillez
constructiva y a su bajo precio de fabricación con respecto al sistema de árbol de
levas en cabeza.
Sistema OHC: a este grupo pertenecen todos los sistemas de distribución que
llevan el árbol de levas situado en la culata. Puede accionar un solo árbol de levas o
bien dos, según la disposición de las válvulas. El accionamiento de las válvulas se
realiza por contacto directo de la leva con el vástago o interponiendo algún
elemento de empuje.
REFRIGERACIÓN
Como hemos apuntado ya, el motor desarrolla durante su funcionamiento una gran
cantidad de calor, debido a la combustión de la mezcla aire-carburante. Se plantea,
pues, el problema de su evacuación. Los sistemas usualmente empleados para
evacuar el calor se reducen a dos:
1. Refrigeración por aire.
2. Refrigeración por agua.
Refrigeración por aire. En este caso, los cilindros del motor llevan unas aletas
que aumentan la superficie de enfriamiento. Efectivamente, el calor desarrollado en
el interior de los cilindros pasa a las aletas que, embestidas por un chorro de aire, lo
ceden a éste. Así es cómo se lleva a erecto la refrigeración de los cilindros.
Refrigeración por agua. Es el sistema que se usa por regla general en los coches.
En este sistema, cuyo esquema vemos en la figura 22 nos encontramos ante un
doble intercambio de calor: el agua que pasa por los cilindros se calienta al recibir
de éstos gran parte del calor de la combustión y luego lo cede a su vez al aire, en el
radiador, enfriándose para estar en disposición de reanudar el ciclo.
El radiador. Es el cuerpo principal de la instalación, sirve de depósito de agua de
refrigeración y de intercambiador de calor con el aire que, al rozarlo, enfría el agua
que contiene. Los radiadores empleados hoy en día son de dos tipos: radiadores de
nido de abeja y radiadores de tubitos.
El termostato. Puesto que el motor, para su buen funcionamiento, debe estar a
cierta temperatura, ha sido intercalado un termostato en la conducción que lleva el
agua del motor al radiador; este termostato controla la temperatura del agua y, si
está fría, le impide el paso al radiador haciéndola regresar al motor por una
conducción secundaria. Tan pronto el agua sobrepasa la temperatura crítica,
comúnmente 70-80° C, el termostato vuelve a abrir el paso hacia el radiador.
La bomba. Es de tipo centrífugo y sirve para mandar el agua del radiador a los
cilindros que hay que refrigerar. La envía directamente al cigüeñal por medio de
una polea de sección trapezoidal
El ventilador. Para aumentar el volumen de aire que se ponga en contacto con el
radiador y activar su circulación, antes o después del radiador, hay un ventilador
que gira por la acción del cigüeñal, igual que la bomba, por medio de una polea
trapezoidal. En algunos motores, el ventilador es accionado por un motorcito
eléctrico que entra en funcionamiento automáticamente en cuanto el agua alcanza
una temperatura superior a los 80° C.
En algunos vehículos la regulación de la temperatura se consigue haciendo que
funcione el ventilador con independencia del motor por medio de un interruptor
térmico. Así se consigue una refrigeración adecuada del motor y se facilita el que
éste alcance rápidamente la temperatura de régimen. Las ventajas de un
funcionamiento independiente del ventilador, son que el ventilador activa el paso
del aire a través del radiador para obtener una mejor y más eficaz refrigeración,
pero ello no es indispensable cuando la velocidad del vehículo es suficiente para
producir la refrigeración por el simple desplazamiento rápido del mismo. En estos
casos, se puede desconectar el ventilador consiguiendo así las siguientes ventajas:
Ganancia de potencia, al liberar al motor de esta transmisión.
Menor consumo para una misma potencia.
Marcha más silenciosa.
Anticongelante
Durante los meses de invierno, la temperatura ambiente puede muy bien descender
bajo cero, incluso en varios grados. En dicho caso, si tenemos el coche parado, el
agua contenida en el motor y en los demás órganos de refrigeración puede
dilatarse al helarse y, por lo tanto, echar a perder, quizá de manera irreparable, los
órganos que la contienen. Durante dicha estación, por lo tanto, es indispensable
añadir al agua alguna substancia que rebaje su punto de congelación. Son muchas
las substancias de este tipo que existen en el mercado, generalmente constituidas
a base de: glicerina, alcohol metílico, etilglicol, cloruro de calcio, de sodio, de
amonio, de potasio, etc. Hay que tener en cuenta que, al volver la primavera, es
necesario practicar una limpieza a fondo del radiador, sacando del mismo primero
el agua con el anticongelante y lavándolo seguidamente con una solución de
bicarbonato sódico al 4 %, para eliminar las incrustaciones que se hayan formado.
LUBRICACIÓN
Todos los órganos de un motor en funcionamiento, pistones dentro de sus cilindros,
árboles en sus soportes, bielas en las muñequillas de manivela, etc., originan roces
con el consiguiente desarrollo de calor que, no sólo disminuye la potencia del
motor, sino que puede además producir la fusión parcial v, por consiguiente, la
soldadura de dos piezas que estén en contacto. Es indispensable por ello disminuir
estos riesgos que, antes que nada, son onerosos económicamente para los
usuarios, transformando fricciones en seco en fricciones de deslizamiento fluido,
mediante la interposición entre los dos órganos en contacto y en movimiento de un
líquido viscoso llamado aceite. El aceite lubricante tiene, por consiguiente, dos
objetos:
1. Eliminar el contacto directo entre las piezas mecánicas.
2. Eliminar por evacuación del mismo, el calor producido por la fricción, siendo
su eficacia función directa de su mayor o menor viscosidad.
La lubricación en los motores de explosión puede ser usualmente:
Por barboteo.
A presión
Mixto
Por mezcla con el combustible
a) Lubricación por barbotaje. El aceite contenido en el cárter, recogido por
medio de unas cucharitas sujetas a las cabezas de la biela, es proyectado hacia
arriba, vendo a parar a las paredes de los cilindros, a los soportes de bancada y de
biela y, a través de unos agujeros, a los órganos de la distribución, a los varios
cojinetes y a todos los demás órganos que procede lubricar. Dicho sistema tiene,
sin embargo, el inconveniente de no garantizar un buen funcionamiento y de ahí
que haya sido ya abandonado.
b) Lubricación forzada, Es el método más generalizado en los motores de coche.
Consta de una bomba a engranaje que extrae el aceite del cárter v lo manda, a
través de tuberías, a todos los órganos que hay que lubricar. Por regla general,
entre el cárter \ la bomba hay intercalados uno o más filtros, para eliminar posibles
impurezas del aceite, y una válvula para regularizar la presión. La bomba viene
accionada por un engranaje situado en el eje de la distribución. La figura 26
representa en esquema una instalación de lubricación.
c) Lubricación mixta. Poco usada, representa una especie de combinación entre
los dos sistemas citados. En este caso, las cucharitas sujetas al cigüeñal lubrican los
pistones, los cilindros v el cigüeñal, en tanto que la bomba atiende a la lubricación
de los órganos de la distribución.
d) Engrase por mezcla de aceite con el combustible. Este tipo de engrase
empleado en los motores de dos tiempos con pequeña cilindrada consiste en añadir
al combustible pequeñas cantidades de aceite lubricante y, de esta forma, como la
admisión de la mezcla se realiza en el cárter, las finas partículas de aceite diluidas
en el combustible se adhieren por capilaridad a las superficies metálicas, resultando
así lubricadas.
CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN DEL COMBUSTIBLE
Para esto se dispone de un circuito de alimentación, que consiste en un depósito
donde se almacena el combustible para su utilización, que es aspirado por una
bomba que lo envía, a través de una canalización de tubos, al carburador. Este
elemento es el encargado de preparar la mezcla, debidamente dosificada, con el
combustible que llega a la cuba y el aire que toma a través del filtro de la
atmósfera.
Tipos de carburadores
Existen en la actualidad muchas marcas y tipos de carburadores. Entre los más
conocidos destacan las marcas Zenith, Solex, Weber, Stromberg, cárter, o S.U.
Según su forma y disposición de sus elementos constructivos, se pueden clasificar
en los siguientes grupos:
Carburadores de difusor fijo
Carburadores de difusor variable
Carburadores dobles
Carburadores de doble cuerpo
Carburador de difusor fijo: Estos carburadores se caracterizan por mantener
constante el diámetro del difusor o venturi, con lo cual la velocidad del aire y la
depresión creada a la altura del surtidor son siempre constantes para cada régimen
del motor.
Carburador de difusor variable: este tipo de carburador, generalmente de tipo
horizontal, se aplica en motocicletas: Se caracteriza por tener el difusor variable. La
sección del mismo se controla por una válvula de vacío, la cual aumenta o
disminuye el diámetro del difusor en función de las condiciones de funcionamiento
del motor. De esta forma regula en todo momento y de una forma automática, la
riqueza de la mezcla.
Carburación electrónica
Constituye uno de los sistemas más sencillos y efectivos de carburación con mando
electrónico que desarrollado por las marcas SU y LUCAS para la aplicación a los
carburadores de difusor variable de la primera, es uno de los más económicos del
mercado y es una alternativa económica a la inyección de combustible.
En general se compone esencialmente de siete componentes principales.
1. Un carburador SU HIF 44 que incluye en su estructura dos elementos auxiliares
mandados por impulsos eléctricos.
2. Un motor de funcionamiento escalonado o paso a paso para el control del
dispositivo de arranque en frío y el régimen de ralentí.
3. Un conjunto de válvulas de corte de paso de combustible accionada por un
solenoide.
4. Una unidad electrónica de control o caja lógica de mando.
5. Un censor para la temperatura del refrigerante.
6. Un censor para la temperatura del aire ambiente.
7. Un interruptor del acelerador que detecta cuando el pedal del acelerador
permanece en reposo sin ser accionado.
PRINCIPALES AVERÍAS DEL MOTOR
El motor no arranca
En la mayoría de los casos, ello es debido a una avería de la instalación eléctrica,
por lo cual es conveniente hacer una revisión de todos los órganos eléctricos. Hecho
esto, si la instalación eléctrica resulta ser eficiente, la causa no puede ser otra que
un defecto de carburación. Se tratará pues de falta de flujo de combustible al
carburador; esto se debe a la falta de carburante en él deposito, aunque lo advierte
enseguida si el indicador de reserva no esta dañado, o que la bomba de
alimentación no esta sucia o averiada. Ello se advierte desenchufando el tubito que
conduce el combustible al carburador y haciendo girar el motor sin ninguna marcha
embragada, con el motor de puesta en marcha. De no salir el combustible por el
tubito hay que desmontar (es facilísimo) por la bomba de alimentación.
El motor se para tan pronto ha arrancado
Las causas de este inconveniente hay que achacarlas a un defecto propio del
carburador. Sin embargo, antes de desmontar este órgano tan delicado, hay que
comprobar, si entra suficiente combustible, en cuyo caso l defecto radicaría en que
la bomba de envío estaría sucia. Si no fuese esto, se procede a desmontar el
carburador, poniendo especial atención al volver a montar las piezas. A este
propósito, conviene quitar primero el filtro, con su colector de aspiración de aire,
aflojar luego los tornillos a la abrazadera que mantiene unido el carburador al
colector de envió de la mezcla del motor, y para terminar, separar la brida que
empalma el carburador al pedal del acelerador y a la palanca del ralentí (starter).
Funcionamiento irregular del motor
Pueden ser varias las causas de tal anomalía. Entre las más corrientes, citamos
como ejemplo:
Carburación imperfecta.
Deficiente compresión en los cilindros por estar pegados los segmentos
Desgaste entre cilindro y pistón (cilindros ovalados)
Válvulas rotas en su asiento
Cierre imperfecto de las válvulas
Excesivo avance o retraso en el encendido
Defecto de encendido
Sobrecalentamiento.
Veamos cada paso por separado.
Carburación imperfecta. Se procede como en los casos ya examinados. Por
eliminación, se excluye el carburador o la bomba de envío y luego se obra en
consecuencia.
Deficiente funcionamiento del grupo motriz por rotura de algún segmento
o pieza móvil. En cuyo caso se hace necesario proceder a desmontar el grupo
motriz teniendo previstas ciertas precauciones sea cual sea el tipo de vehículo
sobre el que se va a efectuar d desmontaje del motor, entre otras:
Desconectar los cables de la instalación eléctrica.
Desconectar los tubos de agua, después de haber hecho salir toda el agua del
bloque motor. Destornillando el tapón de la parte inferior del mismo.
Desempalmar las tuberías del carburante y del lubricante.
Separar los mandos del acelerador.
Vaciar el cárter del aceite.
Quitar la junta del eje de transición para poder destornillar luego los tornillos y
los prisioneros que unen el cambio de marchas al motor.
Desenganchar el motor del chasis destornillando los propios tornillos de
sujeción.
Desgaste mutuo entre el cilindro y el pistón (cilindros ovalados). En este
caso se oirán, durante el funcionamiento del motor a pocas revoluciones, ruidos de
los pistones al picar transversalmente contra los cilindros. Esta avería sobreviene
porque el pistón, en su movimiento de lanzadera, frota el cilindro, que se ovala.
Entonces desmontar el motor tan como se ha hecho en el punto b) rectificar luego
los cilindros para eliminar la ovalación existente, y por fin, volverlo a montar,
teniendo presente que hay que reemplazar los pistones por otros nuevos, de mayor
diámetro. Después de muchas operaciones de rectificación, los cilindros se habrán
ensanchado demasiado y procederá encamisarlos con camisas postizas que se
introducen en su puesto por medio de una prensa. Seguidamente, se mandrilan los
nuevos alojamientos de los pistones, para que adquieran una perpendicularidad
exacta.
Válvulas rotas en su asiento. Es un caso más bien raro, que [puede ocasionar
sin embargo, en los motores con válvulas en cabeza, la perforación del pistón, al
caerse la válvula dentro de la cámara de explosión.
Dado este caso, y que nos demos cuenta enseguida de ello por el ruido que hace el
motor y por el hecho de que sólo funcionen tres cilindros (si el motor es de cuatro),
hay que parar inmediatamente el motor y desempalmar la instalación de
encendido. Eso porque, si está rota la válvula de aspiración, la mezcla que se halla
en la tubería de aspiración podría encenderse e incendiar luego el coche a través
del orificio de encendido de la mezcla, con daños irreparables; además y como se
ha dicho ya, podría perforarse el pistón y echar a perder, por lo tanto, la mamara de
explosión e incluso la biela y el cigüeñal, debido a los esfuerzos anormales a que
estarían sometidos.
Cierre imperfecto de las válvulas. Esto ocurre cuando las holguras existentes
entre los órganos de la distribución, es decir, entre la varilla de empuje y el balancín
esta siempre en tensión y podría no cerrar perfectamente la cámara de explosión.
Sobrecalentamiento. El excesivo calentamiento del motor puede tener diversas
causas, cuyas principales son:
1. Refrigeración insuficiente. Esto ocurre cuando el agua de refrigeración se
evapora rápidamente y hay que rellenar enseguida. Ello es debido a que radiador
contiene impurezas que no permiten el paso del agua a través de toda la
superficie refrigerante.
2. Lubricación insuficiente. En dicho caso, localizaremos el sobrecalentamiento
en el órgano al cual no llega el aceite de lubricación. Entonces habrá que
desmontarlo y comprobar si las tuberías que conducen el aceite no se han
deformado o roto, empleando en esta ocasión un chorro de aire a presión para
limpiarlos; o bien si los orificios llevan al aceite a través de partes huecas, como
en el caso de la lubricación de los soportes de bancada o de biela, no se han
obstruido por impurezas, incluso en este caso, un buen soplo de aire a presión,
limpiará las cavidades.
El motor no desarrolla toda la potencia
Las causas son, por regla general, las mismas que acabamos de mencionar en el
caso de funcionamiento irregular del motor, a las cuales cabe añadir otros dos
casos posibles.
1. Auto encendido, en la cámara de explosión, por causas que pueden provenir
de infiltración de aceite durante el funcionamiento del motor o de impurezas se
forman unos sedimentos carbonosos que, al tornarse incandescentes, provocan el
encendido de la mezcla, sin espera a que salte la chispa. Uno se da cuenta
enseguida de ello, porque los pistones quedan afectados como por martillazos, y,
quitando la llave del salpicadero, el motor no se para enseguida, sino que sigue
funcionando cierto tiempo.
2. Conductos de aspiración o de escape, parcialmente obturados: en el
primer caso (conducto cíe aspiración), a la mezcla le cuesta trabajo alcanzar el
motor o llega en cantidad insuficiente para que el motor desarrolle toda su
potencia, mientras que en el segundo caso, los gases de escape hallan el conducto
parcialmente obturado y no consiguen salir del todo a la atmósfera. De ahí que
convenga quitar ambos conductos y limpiarlos interiormente con cepillos metálicos
flexibles, haciendo pasar además petróleo que tiene la propiedad de ablandar los
residuos que se hayan formado. Al volver a montar los conductos, no hay que
descuidar la sustitución de las Juntas de cobre y de amianto.
3. Humo blanco en el escape. Ello nos indica, por regla general el consumo de
aceite en la combustión y es debido generalmente a la entrada de aceite en la
cámara de explosión, por tener los segmentos elásticos holgura excesiva, a causa
de desgaste, o bien porque los cilindros se han ovalado. En dicha circunstancia, hay
que desmontar el motor, rectificar los cilindros y montar pistones mayores. Otra
causa del excesivo consumo de aceite puede ser la presión demasiado alta del
mismo, debida al desajuste de la válvula situada en cabeza de la bomba. No hay
más que reajustar la válvula en este caso. Para ello se desmonta siempre primero el
cárter y se comprueban la bomba de aceite y su válvula; si estuviesen
correctamente, no puede ser otra la causa que la primera mencionada.
4. Humos negros en el escape. Se deben a mala carburación. La mezcla
demasiado rica y no quema por completo, enviando al escape óxido de carbono
mezclado con partículas de carburante, no del todo quemadas. En esta
circunstancia, hay que comprobar, en primer lugar, el filtro del aire, que no esté
demasiado sucio. De ser así, el motor, cuando aspira, al hallar resistencia en la
demanda de aire, aspira mayor cantidad de carburante. Si el defecto persiste
después de sustituido el filtro, hay que comprobar el orificio del surtidor principal
del carburador. De seguro que, en esta ocasión, el orificio será demasiado grande y
deberá reemplazarse inmediatamente por uno apropiado al carburador.
5. Vapor de agua que sale por el escape. Cuando se advierte en el escape
vapor blanquecino, para comprobar si se traía de vapor de agua, basta con poner la
mano a la salida de los gases de escape. Si así fuere, eso indica que la junta de la
culata está averiada o que los tornillos de la misma se han aflojado, permitiendo el
paso de agua a la cámara de explosión.
Cadena de distribución
Si durante el funcionamiento el ralentí, se notan fuertes vibraciones en el volante, y
al acelerar se oye un ruido fuerte, como si se tratase de un aullido, hay que
achacarlo a la cadena de distribución.
1. Varillas de empuje ruidosas. Este defecto proviene de que las varillas de
empuje y las válvulas tiene demasiada holgura entre sí. Hay que quitar la tapa de
encima de la culata y comprobar con un calibre a motor frío la holgura existente
entre las varillas de empuje y las válvulas. Si efectivamente la holgura es excesiva,
basta graduar el tornillo de regulación para que adquiera nuevamente los valores
normales (entre los 0,10 y los 0,20 mm a tenor del tipo de motor).
2. Ventilador ruidoso. Se debe a mala lubricación del cojinete, en cuyo caso
procede la sustitución inmediata, o bien a los tornillos de sujeción del ventilador a la
polea, que se habrán aflojado durante el funcionamiento. Basta con apretar los
tornillos para corregir este defecto. En los coches antiguos, en los cuales el
ventilador es de chapa estampada e incluso de materia plástica, el defecto puede
provenir de la deformación de las patas. Lo mejor que puede hacerse en tal caso es
reemplazar el ventilador por otro nuevo, a ser posible de plástico, que no está tan
sujeto a deformaciones o roturas.
3. Bomba del agua. En el caso de observar algún ruido en la bomba del agua
puede tener dos causas: cojinete averiado o rotor descentrado.
Si se trata del cojinete, hay que cambiarlo inmediatamente. En cambio, si se trata
del rotor que gira fuera del lugar por holgura excesiva, hay que sustituirlo también
junto con el casquillo de bronce correspondiente. Hay que recordar de nuevo al
volver a montar la bomba, la necesidad de sustituir todas las juntas, para garantizar
un perfecto hermetismo de la bomba durante su funcionamiento. Pero si hubiese
pérdidas de agua en la bomba, se desmonta la misma para poder sustituir todas las
juntas.
Ruidos y vibraciones varios
Como conclusión de todas las irregularidades que puedan afectar al motor, veamos
ahora otras anomalías no tratadas todavía:
1. Golpeteos en la parte superior de los cilindros al poner en marcha el motor, en
frío: provienen de los bulones de los pistones que tienen demasiada holgura en su
asiento. Para determina cual de los cilindros es el afectado, basta cortar el
encendido del mismo uno a uno; cuando se corta el cilindro afectado, cesa el ruido.
Habrá que sustituir el bulón desgastado en este caso.
2. Ruido o golpeteo sordo en el motor: proviene de un error de blocaje de los
cojinetes de bancada, o de fusión del metal antifricción de los mismos, debido a la
poca lubricación o a carencia de la misma. En este caso, hay que desmontar el
motor y cambiar el cojinete averiado.
3. Cuando hace vibraciones el motor, siempre a cieno número tic vueltas: están
provocadas por el descentramiento del cigüeñal, cada vez que se alcanza el número
de vueltas crítico. Hay que desmontarlo y por medio de una equilibradora dinámica,
volverlo a equilibrar; se considera mal hecho seguir con el motor trabajando en
estas condiciones, ya que con el tiempo, se modifica la estructura de las fibras del
cigüeñal y ocasiona su rotura.
4. Vibraciones en el grupo motor-embrague-cambio: provienen de una fijación
defectuosa de los equipos entre sí. Revisar en este caso todos los soportes y
órganos de fijación, cambiando los averiados.
Puesta a punto del motor
Hasta aquí, nos hemos ocupado exclusivamente de lo que debe hacerse para
eliminar los defectos que afectan al motor. Procede ahora saber lo que hay que
hacer para poner a punto el motor, aunque ello ocurre pocas veces. Por puesta a
punto del motor entendemos el conjunto de operaciones adecuadas para que el
motor recobre las condiciones originales de funcionamiento. Para realizarlo, hay que
operar sobre el volante, sobre los órganos de la distribución y, finalmente, sobre el
grupo de encendido. Para ello hay que quitar la tapa de encima de la culata del
motor, destornillar luego la bujía correspondiente al primer cilindro e introducir al
propio tiempo un instrumento especial que señalara en un cuadrante el comienzo
de apertura de la válvula de aspiración. En este momento, se comprueba si una
entalladura marcada en la polea coincide con otra en la capa de los engranajes de
la distribución. Caso de no disponer de ese instrumento y de que no hubiese
ninguna señal en el exterior del motor, se introduce una varilla por el agujero de la
bujía y se hace girar el motor con la manivela. Tan pronto como el pistón ha llegado
al punto muerto superior, que corresponde a la mayor altura alcanzada por el
vástago, se hace girar el motor a tantos grados como avanza la apertura de la
válvula de aspiración. En este punto se observará si la válvula inicia su apertura,
operando en este caso sobre los órganos que controlan el juego de las válvulas. De
igual modo se procederá luego para comprobar las demás posiciones, como el
cierre de la válvula de aspiración, la apertura de la válvula de escape, etc., cilindro
por cilindro.
Alimentación por inyección Motronic
Este sistema emplea una unidad de mando en función de las condiciones de
funcionamiento tales como régimen, carga de motor o tensión de batería; calcula el
valor del ángulo de cierre del primario y transmite la señal a la unidad electrónica.
Este sistema de encendido, con excepción de las bujías, está libre totalmente de
mantenimiento.
Los inyectores están conectados eléctricamente en paralelo c inyectan
simultáneamente una vez por cada vuelta del cigüeñal. Además, el tiempo de
inyección es proporcional a la cantidad de combustible inyectado.
Cada motor tiene unas curvas características de ajuste y control, como la carga
parcial, máxima o ralentí.
EL ALTERNADOR
El alternador, cumple una importante función en cada uno de los vehículos que
andan por ahí, ya que tiene la enorme responsabilidad de generar la corriente de
retroalimentación que carga la batería y así garantizar la energía para poder activar
todo lo que se encuentre conectado al circuito eléctrico del vehículo, entre todo
esto, la electricidad que produce en las bujías la chispa, que a su vez enciende la
combustión dentro de los cilindros, las luces, el sistema de sonido, los motores que
elevan los vidrios o limpian el parabrisas, y algo que es clave: el arranque que
permite poner en marcha el motor cada vez que gira su llave.
El alternador es un componente mecánico eléctrico que al aplicarle una fuerza de
torsión aumenta la corriente eléctrica del circuito cargando y alimentado al mismo
tiempo. Este dispositivo del vehículo lleva unas escobillas similares a las de
cualquier motor eléctrico, como los que componen un taladro o una licuadora de las
que tenemos en casa, que al estar en constante fricción con el embobinado del
alternador se desgasta y llega a producir ruidos estridentes y chillones, similares a
los que producen las pastillas en los frenos de disco, que son muy distintos de los
que producen las bandas en los frenos de tambor.
El amperaje que produce cada hora tiene que ser el indicado para la cantidad de
accesorios que tiene que alimentar. Por ejemplo: es mucho más elevada la carga de
amperios que producen los alternadores que equipan vehículos que tienen aire
acondicionado, potentes estéreos, sistemas para desempañare cristales, que el de
un modelo que no viene equipado con todos estos accesorios. Por eso es
fundamental que a la hora de reemplazarlo, se tenga el cuidado de escoger el
alternador que realmente corresponde a las características de su automóvil.
Reemplazar un alternador es siempre más aconsejable que repararnos, y algunas
tiendas de repuestos ofrecen alternadores reconstruidos, que siempre son más
baratos que los completamente nuevos y tienen garantías muy similares. La verdad
es que lo que se desgasta dentro del alternador son fundamentalmente las
escobillas y a veces el embobinado, y muy pocas veces el cascarón mismo del
aparato. Si esto es así, ¿por qué pagar por reemplazar algo que no esta dañado?
Simplemente lleve su alternador dañado a una reconocida tienda de repuestos y
reemplácelo por uno reconstruido.
Otro aspecto importante a tener en cuenta es el que tiene que ver con las fallas en
la batería. Si un día cualquiera al amanecer, el motor de arranque de su automóvil
simplemente no funciona y su batería da muestras inequívocas de descarga,
revísela muy bien porque es muy probable que tenga que reemplazarla. Pero no
deje de revisar su alternador, porque también es probable que su batería aún este
cumpliendo bien con su función, que no es otra que recibir la carga y acumularla, y
más bien sea el alternador el que no la está produciendo como debiera.
