Área Técnica

1. AUTOMOVILISMO: MECÁNICA DEL AUTOMÓVIL

El automóvil, como máquina de movimiento autónomo, gracias al motor convierte la energía química del combustible en energía mecánica.

Genéricamente sus partes principales son : motor, transmisión, dirección, frenos, suspensión, ruedas y carrocería. También conviene llamar la atención a los sistemas de distribución, alimentación, encendido, engrase y refrigeración.

2. EL MOTOR

1. CLASES DE MOTORES

Es el corazón del automóvil. El que le da sentido como máquina de utilidad para el ser humano.

Hay de varios tipos, fundamentalmente debido a su fuente de energía primaria.

Motor de explosión.

Este motor es el de los automóviles propulsados por gasolina. Es un tipo de motor de combustión interna que utiliza la explosión del combustible gasoilina, provocada mediante una chispa, para expandir un gas empujando así un pistón. Hay de dos y de cuatro tiempos. El ciclo termodinámico utilizado es conocido como Ciclo Otto. Este motor, también llamado motor Otto, es junto al motor diésel, el más utilizado hoy en día.

Motor Diesel.

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada producto de la compresión del aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por el ingeniero aleman Rudolf Diesel en 1892. El motor de gasolina al principio tenía muy poca eficiencia. Rudolf Diesel estudió las razones y desarrolló el motor que lleva su nombre (1892), cuya eficiencia es bastante mayor. En teoría, el ciclo diésel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este último a volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La mayoría de los motores diesel tienen también cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina.

Un motor diésel funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión. El combustible diésel se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación.

Al igual que el motor de explosión, el motor Diesel puede ser de dos y de cuatro tiempos.

Motor eléctrico.

El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estátor y un rotor. Aunque en la actualidad aún no están tan desarrollados ni comercializados.

Motor híbrido.

El que combina dos motores. Generalmente uno eléctrico y otro de explosión.

PARTES DEL MOTOR

1. ELEMENTOS FIJOS

El bloque motor.

Es el cuerpo del motor. En él se alojan los cilindros y otros componentes. Por la parte de arriba se cierra con la culata. Por abajo se cierra con el  cárter.

Los bloques se fabrican de una sola pieza y completamente huecos para eliminar peso muerto en el motor. Todos los cilindros van dispuestos en uno o dos bloques, según el tipo de motor, unidos por su bancada, formando así un cuerpo único.

Esta disposición de un solo bloque tiene la ventaja de dar mayor rigidez al conjunto, simplifica la refrigeración del motor y facilita el proceso de fabricación.
El material empleado en la fabricación de los bloques es, generalmente, fundición de hierro con estructura perlítica, aleado con pequeñas proporciones de cromo y níquel, que proporcionan una gran resistencia al desgaste y protección a la corrosión. Este material además resiste muy bien las altas temperaturas que tiene que soportar.

En la fabricación de bloques se emplean también las aleaciones ligeras a base de aluminio-silicio, que tienen las ventajas de su menor peso y gran conductibilidad térmica, con lo que se mejora la refrigeración. Estas características permiten aumentar el grado de compresión en los motores de gasolina, con lo que se obtiene una mayor potencia útil y un menor peso específico para una misma cilindrada.

El cilindro.

Es donde se produce la explosión del combustible y se aprovecha su energía. El orificio circular que sirve de cilindro puede practicarse sobre el propio material del bloque, o bien puede obtenerse ajustando en este unas piezas postizas en forma de tubo llamadas «camisas». Estas piezas se fabrican independientemente y se montan sobre el bloque con un buen ajuste.
Según el procedimiento empleado para obtener los cilindros hay que distinguir dos clases de bloques:

• Bloque integral :Los cilindros se mecanizan sobre el propio material del bloque. Para ello, el orificio destinado a formar el cilindro se obtienen en bruto, de fundición, con la sobremedida necesaria para el mandrinado Este tipo de bloque es muy utilizado en la actualidad.
• Bloque con camisas : Las camisas son unos cilindros desmontables que se acoplan al bloque motor. Tienen la ventaja de que se pueden fabricar de materiales distintos al del bloque motor, por lo que pueden ser más resistentes al desgaste y más eficientes a la hora de evacuar el calor. En caso de avería o desgaste de los cilindros pueden ser sustituidas las camisas sin que el bloque motor se vea afectado. Las superficies interiores de las camisas se obtienen por mecanizado de precisión, rectificado y pulido. A continuación, reciben un tratamiento superficial, que en muchos casos es un cromado con el fin de reducir el desgaste de segmentos y cilindros, estando controlado es proceso de forma que resulte una superficie finamente porosa capaz de retener el lubricantes.

Hay dos tipos de camisas en los bloques:

Camisas secas: se llaman camisas «secas» porque no están en contacto directo con el líquido de refrigeración.

Camisas húmedas: se llaman camisas «húmedas» porque están en contacto directo con el líquido refrigerante.

Para no se produzcan sacudidas al pasar de una fase a otra del ciclo de explosión, el motor tiene varios cilindros, normalmente 2, 4, 6, 8, 12, 16, etc. Aunque en motocicletas de poca potencia,  pueden usarse de sólo un cilindro de dos o cuatro tiempos.

Los motores de dos cilindros se pueden presentar siguiendo diferentes disposiciones. Pueden estar dispuestos en línea transversal calado a 180°. Estos motores ofrecen una mayor superficie frontal, lo cual es bueno para su refrigeración si esta es por aire y malo para su penetración aerodinámica. Los escapes salen por la parte delantera y los carburadores se cuentan en la parte posterior de los cilindros.

Otra disposición usada en los motores bicilíndricos en línea, es la que sitúa los cilindros en el sentido longitudinal. Este tipo de motores utiliza 2 cigüeñales paralelos y engranados entre sí, colocados en sentido transversal a la marcha, que giran en sentido opuesto para disminuir las vibraciones.

Hoy en día las tendencias de diseño de los motores bicilíndricos, conducen a la disposición de los cilindros en V .Esta disposición hace posible colocar los carburadores en el centro de la V o en la parte trasera del conjunto. Los escapes salen, en el cilindro inferior por la cara delantera, hacia abajo y después hacia atrás, y el del cilindro superior por su cara trasera, hacia atrás directamente, o también por delante si los carburadores están detrás del. La estrechez de este motor es superior a la del bicilíndrico transversal puesto que al colocarse los cilindros en una V, el cigüeñal puede ser más corto y más compacto.

Un motor de cuatro cilindros en línea es una configuración de las más utilizadas de motor de combustión interna en la que cuatro cilindros están dispuestos en una sola fila. Puede ser montado longitudinalmente o transversalmente, con cilindros y pistones verticales, o incluso parcialmente inclinado o en posición horizontal. Hoy es la configuración de motor utilizada en la mayoría de los automóviles de hasta 2,5 litros de cilindrada. El límite «práctico» para los motores de cuatro cilindros de cuatro tiempos es de alrededor de 2,5 litros. Sin embargo, a pesar de que existen motores de ciclo Otto cuyo límite es el mencionado, existen casos de motores de ciclo diésel cuya cilindrada llega o hasta sobrepasa los 3,0 litros.

La culata.

Constituye una pieza de hierro fundido o de aluminio en algunos motores, que va colocada encima del bloque del motor. Su función es sellar la parte superior de los cilindros para evitar pérdidas de compresión y salida inapropiada de los gases de escape.

En la culata se encuentran situadas las válvulas de admisión y de escape, así como las bujías. Posee, además, dos conductos internos: uno conectado al múltiple de admisión (para permitir que la mezcla aire-combustible penetre en la cámara de combustión del cilindro) y otro conectado al múltiple de escape (para permitir que los gases producidos por la combustión sean expulsados al medio ambiente). Posee, además, otros conductos que permiten la circulación de agua para su refresco.

La culata está firmemente unida al bloque del motor por medio de tornillos. Para garantizar un sellado hermético con el bloque, se coloca entre ambas piezas metálicas una “junta de culata”, constituida por una lámina de material de amianto o cualquier otro material flexible que sea capaz de soportar, sin deteriorarse, las altas temperaturas que se alcanzan durante el funcionamiento del motor.

El cárter.

Es el lugar donde se deposita el aceite lubricante que permite lubricar el cigüeñal, los pistones, el árbol de levas y otros mecanismos móviles del motor.

Durante el tiempo de funcionamiento del motor una bomba de aceite extrae el lubricante del cárter y lo envía a los mecanismos que requieren lubricación. Existen también algunos tipos de motores que en lugar de una bomba de aceite emplean el propio cigüeñal, sumergido parcialmente dentro del aceite del cárter, para lubricar “por salpicadura” el mismo cigüeñal, los pistones y el árbol de levas.

1. 2. ELEMENTOS MÓVILES

Pistón: El pistón constituye una especie de cubo invertido, de aluminio fundido en la mayoría de los casos, vaciado interiormente. En su parte externa posee tres ranuras donde se insertan los aros de compresión y el aro rascador de aceite. Más abajo de la zona donde se colocan los aros existen dos agujeros enfrentados uno contra el otro, que sirven para atravesar y fijar el bulón que articula el pistón con la biela.

Los segmentos son unos anillos de material más blando que el cilindro que se ajustan exteriormente al pistón para sellar su movimiento dentro del cilindro.

Biela: Es una pieza metálica de forma alargada que une el pistón con el cigüeñal para convertir el movimiento lineal y alternativo del primero en movimiento giratorio en el segundo. La biela tiene en cada uno de sus extremos un punto de rotación: uno para soportar el bulón que la une con el pistón y otro para los cojinetes que la articula con el cigüeñal. Las bielas puedes tener un conducto interno que sirve para hacer llegar a presión el aceite lubricante al pistón.

Bulón: Es una pieza de acero que articula la biela con el pistón. Es la pieza que más esfuerzo tiene que soportar dentro del motor.

Cigüeñal: Constituye un eje con manivelas, con dos o más puntos que se apoyan en una bancada integrada en la parte superior del cárter y que queda cubierto después por el propio bloque del motor, lo que le permite poder girar con suavidad. La manivela o las manivelas (cuando existe más de un cilindro) que posee el cigüeñal, giran de forma excéntrica con respecto al eje. En cada una de las manivelas se fijan los cojinetes de las bielas que le transmiten al cigüeñal la fuerza que desarrollan los pistones durante el tiempo de explosión.

Además el movimiento del cigüeñal realiza las funciones de distribución (apertura y cierre de válvulas), producción de chispas en las bujías para el encendido, engrase de partes móviles, movimiento del generador de corriente eléctrica (normalmente el alternador) y la refrigeración.

El volante motor, también llamado volante de inercia, es una pieza que se encuentra situada en el extremo del cigüeñal. Su cometido es regular el giro del cigüeñal. Unido al volante motor se sitúa el embrague, transmitiendo el movimiento del motor a la caja de cambios y, posteriormente, a las ruedas. A la hora de sustituir el embrague de nuestro coche, es muy importante revisar el estado del volante motor y sustituirlo si es necesario.

El cigüeñal, debido al giro propio del motor, hay momentos en los que se aplica un impulso para acelerarlo, mientras que en otros tiende a pararse. Con la ayuda del volante motor, el giro del cigüeñal se regula y se mantiene constante. La energía que recibe en cada impulso, la devuelve posteriormente.

El material con el que está fabricado de forma habitual es de fundición. El montaje del volante motor sobre el cigüeñal se realiza en una única posición posible. Con esto, lo que conseguimos es equilibrar perfectamente el movimiento del motor. Cuantos más cilindros tenga el motor del coche, el giro de este será más regular, por lo que la masa necesaria del volante motor será menor.

Pero eso no es todo ya que, según las características del motor, será necesario montar un tipo de volante motor u otro. Es necesario tener en cuenta el arranque del motor, el ralentí o las aceleraciones, entre otros.

Si queremos conseguir un arranque del motor más sencillo o queremos mantener un correcto ralentí, el volante motor debe tener una masa mayor, mediante el cual conseguimos acumular una gran cantidad de energía en la primera fase, que será devuelta en las sucesivas. Si el motor está diseñado para tener una aceleración rápida, el volante motor que equipe el vehículo debe tener una masa menor, ya que facilita la aceleración.

En el contorno del volante motor se sitúa una corona dentada. Esta corona se utiliza para poner en marcha el motor gracias al motor de arranque, así como controlar las revoluciones de giro del motor, r.p.m., mediante el sensor correspondiente. En la parte exterior del motor también podemos encontrar información útil sobre las marcas del p.m.s. (punto muerto superior) y el avance del encendido.

Hoy en día, también nos podemos encontrar un volante motor bimasa. Estos volantes se componen de dos platos y, en medio de ellos, se sitúa un muelle helicoidal y un rodamiento de bolas. Además, con este tipo de volantes conseguimos un desembrague más progresivo, así como una reducción del ruido y vibraciones.

3. LOS TIEMPOS. CICLOS DEL MOTOR.

Todo motor de combustión interna aprovecha la combustión del combustible en una seria de fases repetitivas llamadas tiempos.

1. EL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS

El motor de gasolina de cuatro tiempos se conoce también como “motor de ciclo Otto”, denominación que proviene del nombre de su inventor, el alemán Nikolaus August Otto (1832-1891).

Los cuatro tiempos que se distinguen en este motor son:

Primer Tiempo: Admisión. Al inicio de este tiempo el pistón se encuentra en el PMS (Punto Muerto Superior). En este momento la válvula de admisión se encuentra abierta y el pistón, en su carrera o movimiento hacia abajo va creando un vacío dentro de la cámara de combustión a medida que alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior), ya sea ayudado por el motor de arranque cuando ponemos en marcha el motor, o debido al propio movimiento que por inercia le proporciona el volante una vez que ya se encuentra funcionando. El vacío que crea el pistón en este tiempo, provoca que la mezcla aire-combustible que envía el carburador al múltiple de admisión penetre en la cámara de combustión del cilindro a través de la válvula de admisión abierta.

Segundo Tiempo: Compresión. Una vez que el pistón alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior), el árbol de leva, que gira sincrónicamente con el cigüeñal y que ha mantenido abierta hasta este momento la válvula de admisión para permitir que la mezcla aire-combustible penetre en el cilindro, la cierra. En ese preciso momento el pistón comienza a subir comprimiendo la mezcla de aire y gasolina que se encuentra dentro del cilindro.

Tercer Tiempo: Explosión. Una vez que el cilindro alcanza el PMS (Punto Muerto Superior) y la mezcla aire-combustible ha alcanzado el máximo de compresión, salta una chispa eléctrica en el electrodo de la bujía, que inflama dicha mezcla y hace que explote. La fuerza de la explosión obliga al pistón a bajar bruscamente y ese movimiento rectilíneo se transmite por medio de la biela al cigüeñal, donde se convierte en movimiento giratorio y trabajo útil.

Cuarto Tiempo: Escape. El pistón, que se encuentra ahora de nuevo en el PMI después de ocurrido el tiempo de explosión, comienza a subir. El árbol de leva, que se mantiene girando sincrónicamente con el cigüeñal abre en ese momento la válvula de escape y los gases acumulados dentro del cilindro, producidos por la explosión, son arrastrados por el movimiento hacia arriba del pistón, atraviesan la válvula de escape y salen hacia la atmósfera por un tubo conectado al múltiple de escape.

De esta forma se completan los cuatro tiempos del motor, que continuarán efectuándose ininterrumpidamente en cada uno de los cilindros, hasta tanto se detenga el funcionamiento del motor.

En teoría, un tiempo empieza donde termina el anterio, pero si esto fuera realmente así, la potencia del motor se vería muy menguada. Para aprovechar toda la potencia, es necesario solapar los tiempos de manera que antes de que acabe uno ya haya empezado el siguiente. Para conseguir este solapamiento nos serviremos de los reglajes del motor.

Un reglaje de motor afecta a los tiempos de admisión, explosión y escape.

Reglaje de admisión: Consiste en adelantar la apertura de la válvula de admisión y retrasar su cierre, también se denomina avance. Por tanto, la válvula de admisión se abrirá antes de que el pistón llegue a su PMS y se cerrarán después de que haya pasado por su PMI. Con este reglaje, conseguimos un mejor llenado del cilindro con la mezcla carburada.

Reglaje de explosión o encendido: Este consiste en adelantar el instante en el que salta la chispa de la bujía, es decir, que se efectuará el encendido antes de que el pistón llege al PMS. El porqué del avance de encendido, es muy simple, sabemos que aun siendo la combustión de la mezcla muy rápida, no es instantánea por tanto si la chispa saltara cuando el pistón se encuentra en su PMS, la combustión no sería completa antes de que éste empezara a descender. Pero si lo sería si la combustión empezara antes de llegar a su PMS siendo, en este caso, mayor la fuerza con que el pistón es empujado y mejor, también, el aprovechamiento del combustible.

El avance de encendido se mide en grados del volante motor. Así, si decimos que el avance es de 15º, queremos decir que al volante le faltan 15º para que el pistón llegue al PMS.

Reglaje de escape : Su finalidad es la de conseguir un mejor vaciado del cilindro de los gases. Para lo cual debe abrirse la válvula de escape momentos antes de que el pistón llegue al PMI y se cierre un poco después de haber pasa del PMS, coincidiendo con la apertura de la válvula de admisión.

Por tanto, el reglaje de escape tiene dos objetivos: primero, avanzar la apertura de la válvula de escape, operación que se denomina avance de la apertura del escape (A.A.I.), y segundo, retrasar el cierre de la mencionada válvula, que se denomina retraso del cierre del escape (R.C.E.).

ORDEN DE EXPLOSIONES: Por orden de explosiones se entiende la sucesión de encendidos en los distintos cilindros del motor. Se por una serie de números que señalan el orden. Cada número determina el ordinal del cilindro, empezando por el lado opuesto al del volante. El orden de explosión más usado es 1-3-4-2, pudiendose variar éste, siempre y cuando también variemos la disposición de los codos del cigüeñal.

1. 2. EL MOTOR DE DOS TIEMPOS

En estos motores la cuatro operaciones de que se compone el ciclo del motor de cuatro tiempos se realizan en, sólo, dos carreras del pistón, existiendo una explosión por cada vuelta del cigüeñal.

No tienen válvulas sino que van provistos de tres ventanas o lumbreras. La primera es la de escape y está situada frente a la de admisión de mezcla. Hay una tercera lumbrera, por la que entra la mezcla al cárter desde el que pasa al cilindro. Al igual que en el motor de cuatro tiempos, en el de dos también hay segmentos de compresión, pero no de engrase dado que éste se efectúa directamente por el aceite que porta la mezcla carburada y que mantiene una proporción, aproximada, de medio litro de aceite por diez de gasolina.

4. EL MOTOR DIESEL

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada producto de la compresión del aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por el ingeniero aleman Rudolf Diesel en 1892. El motor de gasolina al principio tenía muy poca eficiencia. Rudolf Diesel estudió las razones y desarrolló el motor que lleva su nombre (1892), cuya eficiencia es bastante mayor.

La particularidad que diferencia a los motores diesel de los de gasolina es la forma de quemar el combustible, lo que el motor diesel hace por autoencendido, es decir, no requiere un sistema que produzca una chispa para provocar el encendido de una mezcla de aire combustible.

Para quemar el combustible, el motor diesel utiliza la elevada temperatura que alcanza el aire al ser comprimido en la carrera de compresión de los motores de cuatro tiempos.

Teniendo en cuenta las grandes diferencias entre motores (marcas, modelos, inyección directa e indirecta, revoluciones de trabajo, etc.) y sin extendernos mucho, se puede simplificar diciendo que la presión sube hasta aproximadamente unos 45 bar y la temperatura a unos 600 grados, cuando el motor está girando a unas revoluciones por encima del ralentí.

En estas condiciones y poco antes del punto muerto superior del cilindro, se introduce el combustible de forma progresiva en forma de espray dentro de la cámara de combustión.

De esta forma se origina una combustión continua mientras dura la inyección del combustible. Este detalle provoca el excelente par motor de los motores diesel, ya que permite realizar la «combustión a presión constante». Esto quiere decir, que aunque el pistón se desplace hacia el punto muerto inferior aumentando el volumen de la cámara de combustión, la presión (fuerza que impulsa al pistón) se mantiene debido al calor que aporta la combustión del gasoil.

5. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN EN MOTORES

1. EN MOTORES DE EXPLOSIÓN

Los elementos más destacados a considerar son:

• Depósito.

Los depósitos de gasolina se instalan lo más lejos posible del motor: evitando así posibles incendios y se puede instalar el depósito a un nivel más bajo. Estos están divididos en su interior para evitar el desplazamiento de carburante cuando el coche toma una curva o frena; está recubierto con una pintura que evita la corrosión. Normalmente son metálicos y su capacidad varía entre los 18 y 100 litros. Además algunos cuentan con un depósito de reserva.
Es preciso que el aire pueda entrar en el depósito al tiempo que se consume la gasolina con objeto de evitar formación de vacío.

• Filtro de gasolina

La gasolina que entra en el depósito suele contener algo de polvo y humedad, por eso se instala un filtro de tipo basto que impide el paso de las partículas más gruesas y gotas de agua a los conductos. Por regla general la bomba de gasolina dispone de uno parecido. El carburador suele estar provisto de un filtro de malla metálica muy fina colocado en la entrada de la cuba.

• Bomba de gasolina. Puede ser mecánica o eléctrica.

En la bomba mecánica, una parte excéntrica del árbol de levas acciona la palanca número 1, que mueve la membrana número 2, aspirando combustible por efecto de las válvulas 3 y 4, que son de efecto contrario. Cuando la leva no acciona la palanca, ésta vuelve a su sitio por el resorte número 5, impulsando la membrana y con ella el carburante que sale hacia los cilindros por el número 4. La membrana está constituida por un tejido de caucho sintético o de plástico. Si la membrana se rompe o se estropea producirá fallos en el sistema de alimentación, lo que impedirá que el combustible llegue normalmente a los cilindros.
Dicha membrana es accionada por un sistema mecánico, pero existe igualmente un sistema eléctrico para hacerla mover y aspirar. Suele haber colocados, entre estos sistemas, varios filtros que purifican el combustible de las impurezas que le acompañan.

La bomba eléctrica es más efectiva. El principio de funcionamiento es el mismo que el de la mecánica, con la excepción que el diafragma es accionado por un solenoide (electroimán), en lugar del árbol de levas.

• El filtro del aire

Un motor corriente utiliza de 2000 a 5000 lts. de aire por minuto, y por el filtro es de suma importancia para evitar que las partículas de polvo obstruyan los pasos de aire o arañen los pistones y cilindros. Al cargarse poco a poco de polvo, la resistencia de los filtros oponen al paso del aire y eso afectaría progresivamente a la carburación sino se limpian o sustituyen cada cierto tiempo. El filtro de aire también actúa como silenciador pues amortigua el ruido que produce el aire al entrar al carburador. Los filtros corrientes incluyen un elemento de papel que puede ser sustituido cuando este demasiado sucio, o disponen de un baño de aceite que cumple la función de filtrado. Otros más modernos incorporan plásticos como elemento filtrante, que no corroen, pesan menos y producen menos ruidos que los metálicos.

• Colector de admisión.

Cumplen dos funciones: facilitan la vaporización de la mezcla, y la distribuyen a cada cilindro del modo más uniforme posible. La distribución seria completamente uniforme si toda la mezcla se vaporizara en el carburador, pero no ocurre así en todo momento, por lo que parte de la gasolina llega al colector en estado líquido. Esto no sería de gran importancia si el motor tuviera un carburador para cilindro; pero si el carburador tiene que alimentar a más de un cilindro se necesita un sistema adicional de vaporización para mejorar la distribución de la mezcla; esto se puede lograr con la ayuda de un foco calorífico. Este foco se encuentra en la zona central del colector, en contacto con el de escape. Si la posición del motor dificulta la inclusión del punto caliente del escape se puede calentar el colector con una camisa de agua alimentada por el sistema de refrigeración.

• Carburador

Su misión consiste en mezclar una determinada cantidad de Gasolina y una determinada de aire, y en suministrar una proporción adecuada de esta mezcla vaporizada a cada cilindro para su combustión.

Por la regla general una mezcla de aproximadamente 14,7 partes de aire y 1 de gasolina (denominada mezcla perfecta) asegura la completa combustión del carburante. Las características que debe reunir la mezcla son las siguientes: riqueza para el arranque; menor riqueza para ralentí y poca velocidad, mucha riqueza para aceleraciones y velocidades altas. La combustión del aire y la gasolina producen entre otros gases, monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarburos y óxido de nitrógeno.

El vacío parcial que se crea en el cilindro cuando los pistones descienden en el tiempo de admisión absorbe el aire, haciéndolo pasar por el carburador. Este aire atraviesa el carburador; la cantidad que pasa está limitada por una aleta basculante, llamada regulador de mariposa cuya apertura y cierre son gobernados por el pedal acelerador. La gasolina que procede de la cuba del carburador se incorpora a la corriente de aire a nivel de un estrechamiento del conducto llamado venturi o difusor. Al pasar la corriente de aire por el venturi aumenta su velocidad y es precisamente en esta región de bajas presiones donde se absorbe la gasolina. En la practica un carburador como el que acabamos de describir no resultaría satisfactorio ya que el aire y la gasolina no tienen las mismas características de flujo. La mezcla se enriquecería progresivamente al aumentar el flujo de aire y disminuir su densidad, y llegaría un momento en que la mezcla sería demasiado rica.

Para poder conseguir unas dosificaciones de mezcla adaptadas a todas las condiciones de funcionamiento del motor, además del carburador elemental necesitamos unos dispositivos para la corrección automática de las mezclas, como:

• Un sistema de funcionamiento para marcha normal, constituido por el carburador elemental (ya estudiado), adecuando la dosificación de mezcla en sus calibres a una dosificación teórica de de 1/14.7.
• Un circuito que proporciona la cantidad de combustible necesario para el funcionamiento del motor a bajas revoluciones (ralentí).
• Un sistema automático corrector de mezclas, formado por el circuito compensador de aire, para que a bajas y altas revoluciones del motor la dosificación de la mezcla se mantenga igual a la dosificación teórica.
• Un circuito economizador de combustible, para adecuar la riqueza de la mezcla a una dosificación de máximo rendimiento, con independencia de la carga de los cilindros.
• Un circuito enriquecedor de mezcla (bomba de aceleración), para casos críticos de funcionamiento a máxima potencia.
• Un dispositivo para el arranque del motor en frío.

Los carburadores pueden y de hecho varían según las marcas de los automóviles, pero en todos encontraremos tres elementos esenciales, que son:

• Cuba
  El carburador dispone de un pequeño depósito llamo cuba que sirve para mantener constante el nivel de gasolina en el carburador, la cual es a su vez alimentada por la bomba de alimentación, que hemos visto.
  Este nivel constante se mantiene gracias a un flotador con aguja que abre o cierra el conducto de comunicación, y en este caso, de alimentación entre la cuba y el depósito de gasolina.
• Surtidor
  La gasolina pasa de la cuba a un tubito estrecho y alargado llamado surtidor que comúnmente se le conoce con el nombre de «gicler». El surtidor pone en comunicación la cuba con el conducto de aire, donde se efectúa la mezcla de aire y gasolina (mezcla carburada).
• Difusor
  Es un estrechamiento del tubo por el que pasa el aire para efectuar la mezcla. Este estrechamiento se llama difusor o venturi. El difusor no es más que una aplicación del llamado «efecto venturi», que se fundamenta en el principio de que «toda corriente de aire que pasa rozando un orificio provoca una succión».
  La cantidad de gasolina que pasa con el fin de lograr una óptima proporción (1:14.700), la regulan, como hemos visto, el calibrador o el difusor o venturi.
  Por su parte, el colector de admisión, que es por donde entra el aire del exterior a través de un filtro en el que quedan las impurezas y el polvo, a la altura del difusor, se estrecha para activar el paso del aire y absorber del difusor la gasolina, llegando ya mezclada a los cilindros.
  La corriente que existe en el colector, la provocan los pistones en el cilindro durante el tiempo de admisión, que succionan el aire.
  Una válvula de mariposa sirve para regular la cantidad de mezcla, ésta es a su vez accionada por el conductor cuando pisa el pedal del acelerador, se sitúa a la salida del carburador, permitiendo el paso de más o menos mezcla.

Tipos de carburadores: difusor fijo, doble, cuádruple.

• • De difusor fijo.

Este tipo de carburador al que pertenecen la mayoría de los modelos de todas las marcas (excepto los carburadores S.U) 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, en función de la mayor o menor apertura de la mariposa de gases.
Los diferentes modelos o marcas de carburadores existentes en el mercado, basan su funcionamiento en los principios teóricos, se diferencia esencialmente en la forma de realizar la regulación de la mezcla, empleando uno u otro dispositivo que ya iremos viendo. La toma de aire en todos los circuitos y la aireación de la cuba se realizan a través del colector principal, asegurando así en todos los pasos de aire, la purificación del mismo por medio del filtro.

• • Doble

Es utilizado en autos de altas prestaciones y de competición, está formado por dos carburadores simples unidos en un cuerpo común. Lleva dos colectores de aire y cada uno de los carburadores tiene todos los circuitos correspondientes para la realización de la mezcla. Cada uno de los colectores desemboca por separado en un colector de admisión independiente para alimentar con cada uno de los carburadores a la mitad de los cilindros del motor. Logrando así un mejor llenado de los cilindros y un perfecto equilibrio en relación con la mezcla. Se alimenta de una cuba «común» que suministra cantidades de combustible equivalentes a cada uno de los carburadores. El mando de los mismos se realiza con el acelerador del vehículo, que acciona simultáneamente las dos mariposas de gases, unidas por un eje común.

• • Cuádruple o escalonado

Cuando la cilindrada de un motor ronda los 1.5 L. el volumen de mezcla a suministrar para alimentar el motor es apreciable. Debido a esto, nos surgen varios inconvenientes, por una parte nos conviene que el diámetro del difusor sea estrecho para cuando se circula a bajas r.p.m., con objeto de que el aire se acelere y vaporice la gasolina que aspira del surtidor. Pero cuando se necesita potencia, si el difusor es muy estrecho limita el paso de aire por el colector. Para solucionar estos problemas están los carburadores de doble cuerpo, que tienen una sola entrada de aire por un filtro de aire único, también tienen una sola cuba de combustible. y un único sistema de arranque en frío, los demás elementos y circuitos que forman un carburador son independientes.

De los dos cuerpos que forman el carburador, uno es el llamado «principal» (se distingue por tener la mariposa de gases más pequeña, diámetro menor), proporciona toda la mezcla necesaria al motor mientras el acelerador se pisa hasta un tercio o la mitad de su recorrido; más a fondo empieza a abrirse ya rápidamente la mariposa del segundo cuerpo (secundario), con lo que se proporciona al motor gran volumen de mezcla para grandes cargas del motor (acelerador pisado al máximo). En este tipo de carburadores el estrangulador para arranque en frío, va montado en el cuerpo principal, en algunos casos, en otros como en la figura superior, lleva mariposa estranguladora en los dos cuerpos..
Estos carburadores, pueden tener los cuerpos de diferentes dimensiones y se aplican a motores de 4 y 6 cilindros.

1. 2. EN MOTORES DIESEL

Es el encargado de suministrar el combustible necesario para el funcionamiento del motor, pudiéndose diferenciar dos apartados fundamentales:

a) Circuito de alta presión, encargado de impulsar el combustible a una presión determinada para ser introducido en las cámaras de combustión.

b) Circuito de baja presión, encargado de enviar el combustible desde el depósito en que se encuentra almacenado a la bomba de inyección.

El circuito quedaría formado por:

ï  Depósito de combustible.

ï  Bomba de alimentación.

ï  Filtro.

ï  Bomba de inyección.

ï  Inyectores.

Este sería el funcionamiento de dicho circuito:

La bomba de aspiración succiona combustible del depósito a través de una rejilla filtrante, que se encuentra en el extremo del tubo de aspiración. Este combustible llega a través de un primer filtro que elimina las impurezas más gruesas que lleva en suspensión el gasóleo. Después la bomba lo mandaría al filtro del combustible y de ahí pasaría a la bomba de inyección, que lo mandaría a los inyectores.

La bomba de alimentación normalmente trabaja con presiones en torno a 1 o 2 Kg/cm2. y en cantidad suficiente, siendo una válvula de descarga la que regula dichas presiones, teniendo una canalización de retorno para el combustible sobrante que va de vuelta al depósito.

Esta bomba suele contar con una pequeña bomba manual de cebado, que usa el mismo circuito y que sirve para purgar y llenar las canalizaciones de combustible. Si la bomba de inyección es de elementos en línea, la bomba de alimentación normalmente irá acoplada a ella, recibiendo el movimiento del árbol de levas de la propia bomba de inyección. En este caso la bomba normalmente sería del tipo de pistón con muelle antagonista y rodillo, alojados en un cilindro. También contaría con válvulas de entrada y salida del combustible. Si la bomba de inyección fuese rotativa ya incorporaría su propia bomba de alimentación.

La bomba de inyección suministra el combustible necesario a presión a los distintos cilindros, a los que pasa a través de los inyectores, que lo pulverizan. Desde ellos, el sobrante que no entra en los cilindros se hace retornar por los conductos de rebose.

En el circuito de alta presión, los tubos entre la bomba de inyección y los inyectores se fabrican siempre de acero, a causa de las altas presiones que alcanza el combustible durante el funcionamiento del motor.

Para asegurar el ajuste correcto de cada cilindro y una capacidad de inyección uniforme para todos ellos, los tubos deben tener la misma longitud entre sí, ya que el cambio de longitud altera el punto de inyección de un cilindro respecto a los demás.

El arranque puede crear dificultades porque el combustible no se inflama fácilmente. Para solucionarlo, se recurre a calentamiento por medio de calentadores, o bien calefactando el conducto de admisión, o usando combustibles especiales como el éter para facilitar esa primera explosión.

6. LA DISTRIBUCIÓN

Se llama distribución, al conjunto de piezas que reguan la enrada y salida de los gases en el cilindro. Los elementos que forman el sistema de distribución, son:

Engranaje de mando: son dos piñones que están sujetos, uno al cigüeñal por el extremo opuesto al volante y otro al extremo del árbol levas

Al girar el cigüeñal, hace girar al eje de levas a la mitad de vueltas. Esto se logra al engranar un piñón con el doble de dientes, ya que por cada dos vueltas del cigüeñal, sólo se efectúa un ciclo completo, esto es, que en cada cilindro se produce una sola admisión y un solo escape.

El engranaje puede ser: directo, por medio de piñones, por polea dentada de nylon o por cadena metálica.

Ha de encontrarse siempre en su punto. Para su reglaje se deben hacer coincidir las marcas que facilita el fabricante.

Árbol de levas: El árbol de levas es un eje que gira solidario al cigüeñal y a la mitad de vueltas que éste. Está provisto de unas excéntricas, llamadas levas, en número de dos por cilindro y una más para la bomba de alimentación. Las dos levas que tiene cada cilindro son: para admisión y para escape.

En el árbol de levas va dispuesto también un piñón que servirá para mover, por su parte inferior, la bomba de engrase y, por su parte superior, el eje ruptor y pipa o distribuidor.

Taqués: Los taqués o empujadores tienen por misión empujar, como su nombre indica, las válvulas cuando son accionadas por las levas.

Al girar el árbol de levas (A), la leva (B) empuja al taqué (C), éste vence el resorte (D) y permite que se despeje el orifico o tobera cerrado por la válvula (E), siendo (F) el reglaje de taqués.

Entre el taqué y la válvula existe un espacio llama juego de taqués, que oscila entre 0’15 y 0’20 milímetros. Su visión es permitir la dilatación por el calor de manera que cierre correctamente la válvula cuando el taqué no es accionado por la leva

En un motor caliente, si se observa que las válvulas no cierran herméticamente, será debido, generalmente, a que los taqués están mal reglados.

El ajustar la separación de los taqués, a los límites marcados por las casas constructoras, se llama «reglaje de taqués».

Válvulas: La leva es el dispositivo que hace abrir la válvula durante un instante, manteniéndose cerrada, por medio de un muelle, durante el resto del tiempo.

Las válvulas tienen forma de seta y están formadas por cabeza y vástago.

Tiene por misión abrir y cerrar los orificios de entrada y salida de gases.

Su cola o vástago se desliza por la guía, y en el extremo de ésta se coloca un platillo de sujeción. Entre el platillo y la guía dispone de un resorte, que es el que mantiene la válvula cerrada. Por cada cilindro deberá haber dos levas, ya que cada cilindro tiene dos válvulas.

Se suelen hacer las válvulas de admisión más grandes que las de escape, para permitir un mejor llenado del cilindro.La entrada de gases al cilindro puede producirse por su parte superior o por la lateral, dependiendo de la colocación de las válvulas.

Si los gases entran por la parte superior, se dice que el motor tiene las válvulas en cabeza, y si entran por su parte lateral, se dice que tiene las válvulas laterales.

Si van en cabeza, deben disponer de un nuevo elemento, llamado eje de balancines.

Existen motores en los que cada cilindro tiene cuatro válvulas, dos de admisión y dos de escape, accionadas por dos árboles de levas.

7. LA LUBRICACIÓN

La misión principal del sistema de engrase es evitar el desgaste de los elementos del motor, debido a su continuo rozamiento, creando esta lubricación, una fina capa de aceite entre cada uno de los mismos.

El aceite empleado para engrasar estos elementos ha de ir depositado en el cárter inferior y su viscosidad suele variar según la temperatura y condiciones en las que ha de trabajar el motor.

Se puede decir que la duración y perfecto estado de funcionamiento de un motor están condicionados, en un elevado tanto por ciento, a la perfección con la que se efectúe el engrase.

Esto aceites empleados para la lubricación de los motores pueden ser tanto minerales, obtenidos de la destilación del petróleo bruto, como sintéticos.

Las principales condiciones o propiedades del aceite usado para el engrase de motores son: resistencia al calor, resistencia a las altas presiones, anticorrosivo, antioxidante y detergente. Por su densidad los aceites se clasifican en: espesos, extradensos, densos, semidensos, semifluidos, fluidos y muy fluidos.

Por sus propiedades, los aceites se clasifican en: aceite normal, aceite de primera o premium, aceite detergente y aceite multigrado, este último es más usado, ya que puede emplearse en cualquier tiempo, permitiendo un arranque fácil a cualquier temperatura, ya sea baja o alta. Los aceites sintéticos aúnan las propiedades detergente y multigrado.

Existen en el mercado unos aditivos que suelen añadirse al aceite para mejorarlo o darle determinadas propiedades. El fín de estos aditivos es que el polvo de estos productos se adhiera a las partículas en contacto, haciéndolas resbaladizas.

Los puntos principales a engrasar en un motor, son:

• Paredes de cilindro y pistón.
• Bancadas del cigüeñal.
• Pié de biela.
• Arbol de levas.
• Eje de balancines.
• Engranajes de la distribución.

El cárter inferior sirve de depósito al aceite, que ha de engrasar a todos los elementos y en la parte más profunda, lleva una bomba que, movida por un eje engranado al árbol de levas, lo aspira a través de un colador.

A la salida de la bomba, el aceite pasa a un filtro donde se refina, y si la presión fuese mayor de la necesaria, se acopla una válvula de descarga.

Por presión de engrase entendemos la presión a la que circula elaceite, desde la salida de la bomba hasta que llegue a los puntos de engrase.

Esta presión debe ser la correcta para que el aceite llegue a los puntos a engrasar, no conviene que sea excesiva, ya que aparte de ser un gasto innecesario llegaría a producir depósitos carbonosos en los cilindros y las válvulas.

Para conocer en todo momento la presión del sistema de engrase, se instala en el salpicadero un manómetro, que está unido a la tubería de engrase, y nos indica la presión real. También existe otro procedimiento, que es una luz de color rojo generalmente, situada también en el tablero de instrumentos, que se enciende cuando la presión es insuficiente.

A partir de aquí lo envía, a presión, a engrasar las distintas partes del motor y según el punto a donde llegue a presión, recibirá nombre el sistema empleado y que puede ser:

• A presión: la bomba en el fondo del cárter aspira el aceite a través de un colador y lo envía por tuberías a los apoyos del cigüeñal, cabezas de biela, apoyos del árbol de levas, cadena de distribución, y taqués.
• Por barboteo. Mediante salpicaduras
• Mixto, combinando los anteriores.
• Otros: a presión total y por cárter seco.

Hay que considerar los siguientes elementos destacados en el sistema de engrase :

Bomba. El aceite del engrase se mueve por una bomba, que hemos visto que se acciona por el árbol de levas.

Se encuentra en el cárter, sumergida en el aceite que éste contine.

Los tipos de bomba son:

• De engranajes.
• De paletas.
• De émbolo.

Válvula reguladora. La bomba de engrase recibe el movimiento del árbol de levas y su velocidad de funcionamiento está en función de la velocidad de giro del motor. Si el motor gira deprisa, la bomba también, pudiendo producir una excesiva presión en el sistema de entrase, lo cual no sería conveniente. Para evitarlo se instala, a la salida de la bomba de engrase una válvula reguladora o de descarga, cuya misión es mantener la presión adecuada a las necesidades del motor. Si la bomba de engrase manda una excesiva cantidad de aceite al sistema de engrase, la válvula reguladora se abre y el aceite sobrante vuelve al cárter y, una vez establecida la presión deseada, se cierra.

Ventilación. Consiste en sacar del cárter los vapores de aceite, gasolina y agua a medida que se vayan formando dentro del mismo.

La ventilación se consigue de la siguiente manera: Del aire que entra por el filtro general F para el carburador C, se deriva una parte por el tubo D al interior del cárter, lo ventila y pasa por el conducto T a la cámara de balancines B (a la que ayuda a lubricar) y por S es aspirado por el carburador C.

Filtrado. El aceite, después de engrasar los diferentes elementos del motor, puede arrastrar impurezas, que deben ser eliminadas antes de que vuelva a engrasar otra vez los elementos del motor, para ello se recurre a su filtrado.

El aceite se filtra antes de llegar a la bomba de engrase para que, una vez ésta lo mande a los distintos elementos y antes de llegar a ellos, pase por otro filtro constituido por una material textil poroso, donde quedan retenidas las impurezas.

Este filtro hay que cambiarlo cada cierto tiempo, pues las partículas en él depositadas pueden llegar a obstruirlo, lo cual hace que el aceite pase directamente a los elementos a engrasar lleno de impurezas.

Cambio de aceite. La ventilación del cárter y el filtrado no basta para impedir que poco a poco se vaya estropeando el aceite, por lo que llegado el momento es necesario su cambio. Este cambio ha de hacerse a los 3.000 kilómetros normalmente en invierno y a los 1.500 en verano, o según las normas del fabricante, tipo de aceite o tipo de vehículo.

En la actualidad existen aceites que con los modernos sistemas de filtrado permiten espaciar las renovaciones o cambios entre los 5.000 y los 10.000 kilómetros o aún más.

8. LA REFRIGERACIÓN

La temperatura que se alcanza en los cilingros, es muy elevada, por lo que es necesario refrigerarlos.

La refrigeración es el conjunto de elementos, que tienen como misión eliminar el exceso de calor acumulado en el motor, debido a las altas temperaturas, que alcanza con las explosiones y llevarlo a través del medio empleado, al exterior.

La temperatura normal de funcionamiento oscila entre los 75º y los 90º.

El exceso de calor produciría dilatación y como consecuencia agarrotaría las piezas móviles. Por otro lado, estropearía la capa aceitosa del engrase, por lo que el motor se griparía al no ser adecuado el engrase y sufrirían las piezas vitales del motor.

Tipos de refrigeración:

• Por aire.

La refrigeración por aire se usa frecuentemente en motocicletas y automóviles de tipo pequeño y principalmente en los que en sus motores los cilindros van dispuestos horizontalmente.

En las motocicletas, es aprovechado el aire que producen, cuando están en movimiento. Para la refrigeración por aire, vasta que ésta se logre mediante un ventilador. La corriente de aire enfría el cilindro provisto de aletas. En los automóviles pequeños, se canaliza el aire desde el ventilador hasta los cilindros.

Los motores que se refrigeran por aire suelen pesar poco y ser muy ruidosos, se enfrían y calienta con facilidad, son motores fríos, lo que obliga a usar frecuentemente el estárter.

• Por agua

En la refrigeración por agua, ésta es el medio empleado para la dispersión del calor, dado que al circular entre los cilindros por una oquedades practicadas en el bloque y la culata, llamadas cámaras de agua, recoge el calor y va a enriarse al radiador, disponiéndola para volver de nuevo al bloque y a las cámaras de agua y circular entre los cilindros. Normalmente se añada glicol (líquido anticongelante) al agua para aumentar su punto de ebullición y conseguir así una mejor refrigeración y evitar su congelación a bajas temperaturas.

El agua se pueden conducir por bomba de agua , o bien por termosifón.

En el sistema de refrigeración por agua, sigue siendo el aire un elemento principal. Una polea accionada accionada por el cigüeñal hace funcionar el ventilador que lleva a pasar el aire por el radiador.

El radiador es un depósito compuesto por láminas por donde circula el agua. Tiene un tapón por donde se rellena y dos comunicaciones con el bloque, una para mandarle agua y otra para recibirla.

Hay varios tipos de radiador, los más comunes, son tubulares, de láminas de agua o de panal.

9. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN

El sistema de transmisión es el conjunto de elementos que tiene la misión de hacer llegar el giro del motor hasta las ruedas motrices. Con este sistema también se consigue variar la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas. Esta relación se varía en función de las circunstancias del momento (carga transportada y el trazado de la calzada). Según como intervenga la relación de transmisión, el eje de salida de la caja de velocidades (eje secundario), puede girar a las mismas revoluciones, a más o a menos que el cigüeñal.

El cigüeñal es una de las partes básicas del motor de un coche. A través de él se puede convertir el movimiento lineal de los émbolos en uno rotativo, lo que supone algo muy importante para desarrollar la tracción final a base de ruedas, además de recibir todos los impulsos irregulares que proporcionan los pistones, para después convertirlos en un giro que ya es regular y equilibrado, unificando toda la energía mecánica que se acumulan en cada una de las combustiones.

Si el árbol de transmisión gira más despacio que el cigüeñal, diremos que se ha producido una desmultiplicación o reducción y en caso contrario una multiplicación o súper-marcha.

Los tipos de transmisiones más habituales son:

• Motor delantero y tracción. Sus ruedas delanteras son motrices y directrices y no posee árbol de transmisión. Este sistema es muy empleado en turismos de pequeña y mediana potencia.
• Motor delantero y propulsión. Las ruedas motrices son las traseras, y dispone de árbol de transmisión. Su disposición es algo más compleja, utilizándose en camiones y turismos de grandes potencias.
• Motor delantero y propulsión. Sus ruedas motrices son las traseras y tampoco posee árbol de transmisión. Este sistema apenas se emplea en la actualidad por problemas de refrigeración del motor .
• Propulsión doble. Utilizado en camiones de gran tonelaje, donde la mayor parte del peso está soportado por las ruedas traseras y mejor repartido. Este sistema consiste en colocar dos puentes traseros y motrices evitando así colocar un solo grupo cónico de grandes dimensiones. De esta manera el esfuerzo a transmitir por cada grupo cónico se reduce a la mitad, reduciéndose las dimensiones sobre todo las del par-cónico.
• Transmisión total: Los dos ejes del vehículo son motrices. Los dos puentes o ejes motrices llevan un diferencial cada uno. Con esta transmisión pueden, a voluntad del conductor, enviar el movimiento a los dos puentes o solamente al trasero. Este sistema se monta frecuentemente en vehículos todo terreno y en camiones de grandes tonelajes sobre todo los que se dedican a la construcción y obras públicas.

Elementos del sistema de transmisión:

• Embrague

Tiene la misión de acoplar y desacoplar, a voluntad del conductor, el giro del motor de la caja de cambios. Debe transmitir el movimiento de una forma suave y progresiva, sin que se produzcan tirones que puedan producir roturas en algunos elementos del sistema de transmisión. Se encuentra situado entre el volante de inercia (volante motor) y la caja de velocidades. Dentro de la gran variedad de embragues existentes, cabe destacar:

• • Electromagnéticos
  • Hidráulicos
  • De fricción
  • De disco

• Caja de cambios

Es la encargada de aumentar, mantener o disminuir la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas, en función de las necesidades, con la finalidad de aprovechar al máximo la potencia del motor.

La misión de la caja de cambios es convertir el par motor. Es, pues, un convertidor o transformador de par. Un vehículo avanza cuando vence una serie de fuerzas que se oponen a su movimiento, y que constituyen el par resistente. El par motor y el resistente son opuestos. La función de la caja de cambios consiste en variar el par motor entre el motor y las ruedas, según la importancia del par resistente, con la particularidad de poder intervenir en todo momento y conseguir el desplazamiento del vehículo en las mejores condiciones.

Puede ser manual o de cambio automático.

• Árbol de transmisión

Transmite el movimiento de la caja de velocidades al conjunto par cónico-diferencial. Está constituido por una pieza alargada y cilíndrica, que va unida por uno de los extremos al secundario de la caja de cambios, y por el otro al piñón del grupo cónico.

• Mecanismo par cónico-diferencial

Mantiene constante la suma de las velocidades que llevan las ruedas motrices antes de tomar la curva. Desmultiplica constantemente las vueltas del árbol de transmisión en las ruedas motrices y convierte el giro longitudinal de éste, en giro transversal en las ruedas.

El puente trasero, con su grupo de piñón y corona (par cónico) , constituye la transmisión final y su misión es conseguir que la transmisión del movimiento que viene desde el motor, pasando por el embrague, caja de cambios y árbol de transmisión , cambie en ángulo recto para transmitir la fuerza motriz a las ruedas. Es decir, que transforma la fuerza motriz que llega del árbol de transmisión en sentido longitudinal, en transversal en los palieres. Existen varias formas de engranaje que permiten transmitir el esfuerzo de un eje a otro en ángulo recto y sin pérdida apreciable de potencia.

El tipo hipoide es más adecuado para turismos y camiones ligeros, ya que permite colocar el piñón de ataque por debajo del centro de la corona y bajar así el árbol de transmisión para conseguir bajar el piso de la carrocería, teniendo en cuenta además que su funcionamiento es silencioso.

• Diferencial

Si los ejes de las ruedas traseras (propulsión trasera), estuvieran unidos directamente a la corona (del grupo piñón-corona), necesariamente tendrían que dar ambas el mismo número de vueltas. Al tomar una curva la rueda exterior describe un arco mayor que la interior; es decir, han de recorrer distancias diferentes pero, como las vueltas que dan son las mismas y en el mismo tiempo, forzosamente una de ellas arrastrará a la otra, que patinará sobre el pavimento. Para evitarlo se recurre al diferencial, mecanismo que hace dar mayor número de vueltas a la rueda que va por la parte exterior de la curva, que las del interior, ajustándolas automáticamente y manteniendo constante la suma de las vueltas que dan ambas ruedas con relación a las vueltas que llevaban antes de entrar en la curva. Al desplazarse el vehículo en línea recta, ambas ruedas motrices recorren la misma distancia a la misma velocidad y en el mismo tiempo.

• Juntas de transmisión

Las juntas se utilizan para unir elementos de transmisión y permitir variaciones de longitud y posiciones. La más usada es la junta cardan.

• Palieres

Son los encargados de transmitir el movimiento del grupo cónico-diferencial hasta las ruedas motrices, cuando el sistema carece de árbol de transmisión.

10. LA SUSPENSIÓN

El sistema de suspensión del vehículo es el encargado de mantener las ruedas en contacto con el suelo, absorbiendo las vibraciones, y movimiento provocados por las ruedas en el desplazamiento de vehículo, para que estos golpes no sean transmitidos al bastidor.

El sistema de suspensión está compuesto por un elemento flexible o elástico (muelle de ballesta o helicoidal, barra de torsión, muelle de goma, gas o aire) y un elemento amortiguación (amortiguador), cuya misión es neutralizar las oscilaciones de la masa suspendida originadas por el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del terreno. Además actualmente se usa suspensión por ruedas independientes.

Los elementos que intervienes son por tanto:

• Ballestas

Las ballestas están constituidas (fig. inferior) por un conjunto de hojas o láminas de acero especial para muelles, unidas mediante unas abrazaderas (2) que permiten el deslizamiento entre las hojas cuando éstas se deforman por el peso que soportan. La hoja superior (1), llamada hoja maestra, va curvada en sus extremos formando unos ojos en los que se montan unos casquillos de bronce (3) para su acoplamiento al soporte del bastidor por medio de unos pernos o bulones. El número de hojas y el espesor de las mismas está en función de la carga que han de soportar. Funcionan como los muelles de suspensión, haciendo de enlace entre el eje de las ruedas y el bastidor.En algunos vehículos, sobre todo en camiones, además de servir de elementos de empuje, absorben con su deformación longitudinal la reacción en la propulsión.

• Resortes

Estos elementos mecánicos son muelles helicoidales que se utilizan modernamente en casi todos los turismos en sustitución de las ballestas, pues tienen la ventaja de conseguir una elasticidad blanda debido al gran recorrido del resorte sin apenas ocupar espacio ni sumar peso.

• Barra de torsión

Este tipo de resorte utilizado en algunos turismos con suspensión independiente, está basado en el principio de que si a una varilla de acero elástico sujeta por uno de sus extremos se le aplica por el otro un esfuerzo de torsión, esta varilla tenderá a retorcerse, volviendo a su forma primitiva por su elasticidad cuando cesa el esfuerzo de torsión

• Barra estabilizadora

Cuando un vehículo toma una curva, por la acción de la fuerza centrífuga se carga el peso del coche sobre las ruedas exteriores, con lo cual la carrocería tiende a inclinarse hacia ese lado con peligro de vuelco y la correspondiente molestia para sus ocupantes.

Para evitar estos inconvenientes se montan sobre los ejes delantero y trasero las barras estabilizadores, que consisten esencialmente en una barra de acero elástico cuyos extremos se fijan a los soportes de suspensión de las ruedas; de esta forma, al tomar una curva, como una de las ruedas tiende a bajar y la otra a subir, se crea un par de torsión en la barra que absorbe el esfuerzo y se opone a que esto ocurra, e impide, por tanto, que la carrocería se incline a un lado, manteniéndola estable. El mismo efecto se produce cuando una de las ruedas encuentra un bache u obstáculo, creando, al bajar o subir la rueda, un par de torsión en la barra que hace que la carrocería se mantenga en posición horizontal. En caso de circular en linea recta y en condiciones normales la acción de la barra es nula.

• Silentblocks y cojinetes elásticos

Son aislantes de caucho u otro material elastómero que se encargan de amortiguar las reacciones en los apoyos de la suspensión. Su mision es amortiguar los golpes existentes entre dos elementos en los que existe movimiento. Suelen montarse a presión o atornillados. Su sustitución debe realizarse cuando el caucho esté deteriorado o exista holgura en la unión.
Los cojinetes elásticos son elemento de caucho que permiten la unión de los componentes de la suspensión facilitando un pequeño desplazamiento. Su montaje suele realizarse mediante bridas o casquillos elásticos. Estos cojinetes son muy utilizados para el montaje de las barras estabilizadoras.

• Rótulas

Las rótulas constituyen un elemento de unión y fijación de la suspensión y de la dirección, que permite su pivotamiento y giro manteniendo la geometría de las ruedas. La fijación de las rótulas se realiza mediante tornillos o roscados exteriores o interiores.

• Mangueta y buje

La mangueta de la suspensión es una pieza fabricada con acero o aleaciones que une el buje de la rueda y la rueda a los elementos de la suspensión, tirantes, trapecios, amortiguador, etc. La mangueta se diseña teniendo en cuenta las características geométricas del vehículo. En el interior del buje se montan los rodamientos o cojinetes que garantizan el giro de la rueda.

• Tirantes de suspensión

Son brazos articulados fabricados en fundición o en chapa de acero embutida que soportan al vehículo a través de la suspensión. Unen la mangueta y su buje mediante elementos elásticos (silentblocks) y elementos de guiado (rótulas) al vehículo soportando los esfuerzos generados por este en su funcionamiento.

• Topes de suspensión

Estos topes pueden ser elásticos o semirrígidos en forma de taco o en forma de casquillo. Su función es servir de tope para el conjunto de la suspensión, de manera que en una compresión excesiva esta no se detiene. El montaje de este elemento es muy diverso dependiendo de la forma del taco. Por ejemplo, en las suspensiones McPherson se monta en el interior del vástago del amortiguador, mientras que en las suspensiones por ballesta se suele montar anclado en la carrocería.

• Amortiguadores

Estos elementos son los encargados de absorber las vibraciones de los elementos elásticos (muelles, ballestas, barras de torsión), convirtiendo en calor la energía generada por las oscilaciones. Cuando la rueda encuentra un obstáculo o bache, el muelle se comprime o se estira, recogiendo la energía mecánica producida por el choque, energía que devuelve a continuación, por efecto de su elasticidad, rebotando sobre la carrocería. Este rebote en forma de vibración es el que tiene que frenar el amortiguador, recogiendo, en primer lugar, el efecto de compresión y luego el de reacción del muelle, actuando de freno en ambos sentidos; por esta razón reciben el nombre de los amortiguadores de doble efecto.
Los amortiguadores pueden ser «fijos» y «regulables», los primeros tienen siempre la misma dureza y los segundos pueden variarla dentro de unos márgenes. En los más modernos modelos este reglaje se puede hacer incluso desde el interior del vehículo.

11. LA DIRECCIÓN

La dirección es el conjunto de mecanismos, mediante los cuales pueden orientarse las ruedas directrices de un vehículo a voluntad del conductor.

Partes del sistema de dirección :

• Volante: Permite al conductor orientar las ruedas.
• Columna de dirección: Transmite el movimiento del volanta a la caja de engranajes.
• Caja de engranajes: Sistema de desmultiplicación que minimiza el esfuerzo del conductor.
• Brazo de mando: Situado a la salida de la caja de engranajes, manda el movimiento de ésta a los restantes elementos de la dirección.
• Biela de dirección: Transmite el movimiento a la palanca de ataque.
• Palanca de ataque: Está unida solidariamente con el brazo de acoplamiento.
• Brazo de acoplamiento: Recibe el movimiento de la palanca de ataque y lo transmite a la barra de acoplamiento y a las manguetas.
• Barra de acoplamiento: Hace posible que las ruedas giren al mismo tiempo.
• Pivotes: Están unidos al eje delantero y hace que al girar sobre su eje, oriente a las manguetas hacia el lugar deseado.
• Manguetas: Sujetan la rueda.
• Eje delantero: Sustenta parte de los elementos de dirección.
• Rótulas: Sirven para unir varios elementos de la dirección y hacen posible que, aunque estén unidos, se muevan en el sentido conveniente.

Un tipo de dirección muy usado en la actualidad es la dirección asistida o servodirección. Este sistema consiste en un circuito por el que circula aceite impulsado por una bomba.

Al accionar el volante, la columna de dirección mueve, solamente, un distribuidor, que por la acción de la bomba, envía el aceite a un cilindro que está fijo al bastidor, dentro del cual un pistón se mueve en un sentido o en otro, dependiendo del lado hacia el que se gire el volante. En su movimiento, el pistón arrastra el brazo de acoplamiento, con lo que acciona todo el sistema mecánico.

Para la conducción fiable y segura de un vehículo, éste ha de tener una dirección que reúna las siguientes condiciones:

• Semireversible: No debe de volver rápidamente ni ser irreversible. Esto se consigue con el pipo de engranajes.
• Progresiva: Significa que si damos al volante una vuelta completa, las rudas girarán más en la segunda media vuelta que en la primera. La progresión constante se consegurá por el tipo de engranaje y por la inclinación de la barra de acoplamiento.
• Estable: Una dirección es estable cuando, en condiciones normales, el vehículo marcha recto con el volante suelto. Esto se consigue con las cotas de la dirección.

Las cotas de la dirección son:

• Avance: Se considera la vertical del eje en sentido longitudinal y la prolongación del pivote.
• Salida: Se considera la vertical del eje con la prolongación del pivote en sentido transversal.
• Caída: Se considera la horizontal de la mangueta y la propia mangueta en sentido transversal.
• Convergencia o divergencia: Según el vehículo sea de tracción o propulsión, respectivamente; se considera la mangueta y la prolongación del eje, esto es, que las ruedas no están completamente paralelas en reposo.

12. LOS FRENOS

El sistema de frenado es el que permite al conductor la capacidad de disminuir la velocidad o incluso detener el vehículo.

En todos los vehículos el sistema de frenos incluye dos posibilidades:

1.- Frenos de marcha: Un sistema que puede manipular el conductor, generalmente con el uso de un pedal y que sirve para para disminuir la velocidad del vehículo o detenerlo y poder mantenerlo inmóvil. La fuerza de frenado de este sistema la puede establecer el conductor de acuerdo a la presión que ejerza sobre el pedal de accionamiento.

2.- Frenos de estacionamiento: Los que sirven para mantener el automóvil detenido cuando no está en movimiento o cuando se deja solo aparcado. Este sistema aplica una fuerza de frenado fija y suficientemente elevada como para bloquear la rueda. Normalmente en los vehículos ligeros se acciona a través de un pedal o con el uso de una palanca que se aplica manualmente.

Ambos sistemas pueden ser completamente independientes, no obstante, en la mayoría de los vehículos es común encontrar que los dos sistemas accionen los mismos elementos de frenado con diferente vía de accionamiento.

Salvo raras excepciones, los sistemas de frenos producen una resistencia al movimiento de las ruedas por rozamiento entre una o varias piezas especialmente diseñadas para ello en cada rueda, y puede ser de varios tipos:

• Mecánico. La fuerza del pedal de freno se transmite a las ruedas a través de cables, siendo por tanto un accionamiento totalmente mecánico.
• Hidráulico. Se transmite la fuerza del pedal a través de un líquido
• Neumático. Se usa aire comprimido, sobre todo en grandes vehículos, como los camiones
• Eléctricos. Pueden ser con electroimanes que actúan sobre el mecanismo de freno de la rueda. O también para grandes camiones, con corrientes eléctricas que producen una oposición al movimiento de la rueda, no habiendo rozamiento mecánico.

Los dispositivos esencialmente son de dos tipos: de zapata y de disco

Los frenos de zapata son muy utilizados en la maquinaria en general y especialmente para los frenos de los automóviles y ferrocarriles. En todos los casos estos frenos funcionan haciendo rozar con fuerza una pieza llamada zapata, o bien de hierro fundido, o bien de acero recubierta de un material especial de fricción, con un tambor metálico cilíndrico solidario a la rueda en movimiento con la intensión de detenerlo, o en caso tal, mantenerlo detenido. El tambor generalmente es de hierro fundido, especialmente tratado térmicamente que se llama tambor. Las zapatas pueden ser exteriores al tambor y rozando con la superficie exterior de éste, o interiores al mismo y rozar con su superficie interior.

Los frenos de disco no tienen una aplicación tan universal como los de zapata. Su principal campo de aplicación es en frenos de automóviles y motocicletas. Este tipo de frenos necesita una mayor fuerza de accionamiento para obtener la misma fuerza de frenado. La capacidad de auto regulación para compensar el desgaste de los materiales de fricción, la simplicidad  de construcción,  el bajo costo de las piezas de fricción y su elevada durabilidad sin fallo, son, entre otras, las ventajas que lo han llevado a ser los frenos por excelencia de los vehículos.

El sistema antibloqueo de ruedas o frenos antibloqueo, del alemán Antiblockiersystem (ABS), es un dispositivo utilizado en aviones, automóviles y en modelos avanzados de motocicletas que hace variar la fuerza de frenado para evitar que los neumáticos pierdan la adherencia con el suelo.

A día de hoy alrededor del 75% de todos los vehículos que se fabrican en el mundo, cuentan con el ABS. Con el tiempo el ABS se ha ido generalizando, de forma que en la actualidad la gran mayoría de los automóviles y camiones de fabricación reciente disponen de él. Algunas motos de alta cilindrada también llevan este sistema de frenado. El ABS se convirtió en un equipo de serie obligatorio en todos los turismos fabricados en la Unión Europea a partir del 1 de julio de 2004, gracias a un acuerdo voluntario de los fabricantes de automóviles. Hoy día se desarrollan sistemas de freno eléctrico que simplifican el número de componentes, y aumentan su eficacia.

El freno de mano es un sistema de freno, conocido también como freno de estacionamiento, actúa mecánicamente o por sistema hidráulico sobre las ruedas traseras del vehículo por medio de un sistema de varillas o cables accionados por una palanca situada en el interior de la carrocería al alcance del conductor. La palanca amplifica la presión de frenado y el cable compensa o equilibra las diferencias de movimiento de las varillas. Por otra parte pueden originarse presiones desiguales de frenado; para corregirlas se instalan dispositivos especiales equilibradores, los cuales actúan de forma automática, o bien por ajuste manual.

13. ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL

Con la sofisticación de los automóviles, el sistema de alimentación eléctrica cobra más protagonismo, al ser imprescindible incluso para el motor de explosión, y necesario para generar electricidad para otros muchos dispositivos: luces, accionamiento de ventanas, etc.

El dínamo genera corriente continua (directa) DC a partir del movimiento utilizando la inducción generada entre un bobinado y un imán (permanente o electromagnético). Dicha inducción genera una fem (fuerza electromotriz) alterna que es rectificada mediante unas escobillas colectoras que la rectifican de manera mecánica (conmutando). El alternador genera corriente alterna AC a partir del movimiento mecánico, utilizando el mismo principio. Puede ser monofásica como trifásica o de más fases. Normalmente se usa el alternador , debido a que en la dinamo, el sistema de escobillas se desgasta haciendo un tiempo de vida menor y genera mayores pérdidas de energía. Hoy en día, con la electrónica de potencia, se utiliza el alternador y se rectifica (si se quiere extraer corriente continua) con alguna configuración de puentes, obteniéndose mayor vida útil, menores perdidas (mayor rendimiento) y mayor disponibilidad de variación de tensiones.

Una vez generada la corriente eléctrica en el alternador, ésta se almacena en la batería, desde donde es utilizada para todas las aplicaciones del automóvil.

Los elementos que forman una batería se ven en la figura . El líquido que hay dentro de la batería, se llama electrólito está compuesto por una mezcla de agua destilada y ácido sulfúrico, con una proporción del 34% de ácido sulfúrico y el resto de agua destilada. El nivel del electrólito debe de estar un centímetro por encima de las placas.

Entre los usos más importantes de la corriente eléctrica almacenada en la batería cabe mencionar el encendido y el arranque.

El encendido. El circuito de encendido utilizado en los motores de gasolina, es el encargado de hacer saltar una chispa eléctrica en el interior de los cilindros, para provocar la combustión de la mezcla aire-gasolina en el momento oportuno. Hay varios sistemas de encendido.

Encendido por delco. La encargada de generar una alta tensión para provocar la chispa eléctrica es «la bobina». La bobina es un transformador que convierte la tensión de batería 12 V. en una alta tensión del orden de 12.000 a 15.000. Una vez generada esta alta tensión necesitamos un elemento que la distribuya a cada uno de los cilindros en el momento oportuno, teniendo en cuenta que los motores policilíndricos trabajan en un ciclo de funcionamiento con un orden de explosiones determinado para cada cilindro (ejemplo: motor de 4 cilindros orden de encendido: 1-3-4-2). El elemento que se encarga de distribuir la alta tensión es el «distribuidor o delco». La alta tensión para provocar la chispa eléctrica en el interior de cada uno de los cilindros necesita de un elemento que es «la bujía», hay tantas bujías como numero de cilindros tiene el motor.

El distribuidor también llamado delco ha evolucionado a la vez que lo hacían los sistemas de encendido llegando a desaparecer actualmente en los últimos sistemas de encendido. En los sistemas de encendido por ruptor, es el elemento más complejo y que más funciones cumple, porque además de distribuir la alta tensión como su propio nombre indica, controla el corte de corriente del primario de la bobina por medio del ruptor generándose así la alta tensión. También cumple la misión de adelantar o retrasar el punto de encendido en los cilindros por medio de un «regulador centrifugo» que actúa en función del nº de revoluciones del motor y un «regulador de vacío» que actúa combinado con el regulador centrifugo según sea la carga del motor (según este más o menos pisado el pedal del acelerador).

Encendido por magneto. Utilizado en motos y motores auxiliares. La magneto es un tipo de dinamo, en la que el inductor no está formado por electroimanes sino por imanes permanentes.

Encendido electrónico. El encendido convencional por delco (también llamado por ruptor) se beneficia de la aplicación de la electrónica en el mundo del automóvil, salvando así los inconvenientes del encendido por delco que es la aparición de fallos de encendido a altas revoluciones del motor así como el desgaste prematuro de los contactos del ruptor, lo que obliga a pasar el vehículo por el taller cada pocos km. A este tipo de encendido se le llama: «encendido con ayuda electrónica”. El ruptor ya no es el encargado de cortar la corriente eléctrica de la bobina, de ello se encarga un transistor. El ruptor solo tiene funciones de mando por lo que ya no obliga a pasar el vehículo por el taller tan frecuentemente, se elimina el condensador, que ya no es necesario y los fallos a altas revoluciones mejoran hasta cierto punto ya que llega un momento en que los contactos del ruptor rebotan provocando fallos de encendido.

El arranque. Para que el motor de explosión y combustión interna comiencen a moverse se necesita un motor de arranque eléctrico, hasta que pueda moverse por sus propios medios, con el ciclo de combustión.

El motor de arranque consta de dos elementos diferenciados:

• El motor propiamente dicho que es un motor eléctrico («motor serie» cuya particularidad es que tiene un elevado par de arranque).
• Relé de arranque: tiene dos funciones, como un relé normal, es decir para conectar y desconectar un circuito eléctrico. También tiene la misión de desplazar el piñón de arranque para que este engrane con la corona del volante de inercia del motor térmico y así transmitir el movimiento del motor de arranque al motor térmico.