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lunes, 24 de abril de 2017

El Motor del automovil

Motor

Motor, máquina que convierte energía, en movimiento o trabajo mecánico. La energía se suministra en forma de combustible químico, como gasóleo o gasolina, vapor de agua o electricidad, y el trabajo mecánico que proporciona suele ser el movimiento rotatorio de un árbol o eje.

CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE MOTORES 


Los motores se clasifican según el tipo de energía que utilizan, como motores de aire comprimido, eléctricos o de gasolina; según el tipo de movimiento de sus piezas principales, como alternativos o rotatorios; según dónde tiene lugar la transformación de energía química a calor se llaman de combustión interna o externa; según el método utilizado para enfriar el motor se clasifican en refrigerados por agua o por aire; según su número de cilindros en mono y policilíndricos, según la posición de sus cilindros, alineados, horizontales opuestos o en V; según las fases por las que pasa el pistón para completar un ciclo, como de dos tiempos o de cuatro, según el tipo de ciclo, como tipo Otto (el de los motores de gasolina) o Diesel, según la cantidad de válvulas, según su sistema de alimentación en aspirados y sobrealimentados (turbo).

Motor de combustión interna, cualquier tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión. Por lo tanto podemos concluir que Motor de Combustión Interna es una máquina térmica que transforma la energía química de los combustibles en trabajo mecánico. 

El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automóviles y aeronáutica. El motor diesel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Christian Karl Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir petróleo diesel. Se emplea en instalaciones generadoras de electricidad, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y algunos automóviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos. Los motores Otto y los Diesel tienen los mismos elementos principales.

COMPONENTES DEL MOTOR


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Los motores de combustión interna tanto Otto como Diesel tienen los mismos componentes principales a saber:

  •   Culata.
  •   Block (Bloque de cilindros). 
  •   Cárter. 





CULATA O TAPA DEL MOTOR

Es una pieza de fundición que funciona como tapa para los cilindros del block. La culata es la que tiene construida en su parte de asentamiento con el block (parte inferior), las cámaras de combustión en la que se realiza la inflamación de la mezcla aire combustible. Posee conductos de comunicación de la cámara de combustión con el exterior, los conductos son de dos tipos; admisión para permitir el ingreso de la mezcla o aire fresco (según sea motor Otto o Diesel) y conductos de escape para permitir la evacuación de los gases quemados al exterior. Para motores en que la comunicación con el exterior se efectúa por medio de lumbreras tanto para la admisión de mezcla o aire como para el escape, la culata cumplirá funciones de tapa de cilindros y soportará las bujías de encendido o inyectores según sea el caso.

En la mayoría de los motores, es también en la culata donde se instalan las válvulas, que serán las encargadas de producir el cierre hermético de la cámara de combustión. Existen motores que las válvulas van dispuestas en el bloque de cilindros. 

Para motores con válvulas en culata, esta lleva las galerías de aceite para la correspondiente lubricación de los mecanismos de accionamiento. 

La culata posee además sistemas evacuadores de calor alrededor de las cámaras de combustión para producir el debido enfriamiento ya sea ductos para agua o aletas de refrigeración dentro de una corriente de aire fresco,  para la transferencia térmica. En la culata se inserta la bujía de encendido  e inyectores (en los ductos de admisión) para sistemas con inyección de gasolina para los motores Otto o el inyector para motores Diesel. 

Si la culata lleva válvulas se le provisiona una tapa para cerrar el sistema de accionamiento de ellas, esta tapa recibe el nombre de tapa de balancines o tapa de válvulas. 

BLOCK O BLOQUE DE CILINDROS

Es el componente estructural del motor. Es una pieza de fundición, convenientemente moldeada de acuerdo a los diseños de ingeniería. 

Es el block del motor el que aloja o contiene a:

Cilindros

Cuerpo cilíndrico de paredes paralelas y pulido fino, destinado a alojar al pistón y recibir la mezcla aire combustible para efectuar la combustión.  


 Bancadas

Conformaciones especiales destinadas a alojar al cigueñal, interponiendo un metal antifricción. Formadas de dos piezas una tallada en el block y otra móvil llamada tapa de bancada. Las bancadas llevan orificios para permitir la salida de lubricante desde las galerías de lubricación. El conjunto de todas las bancadas recibe el nombre de túnel de bancadas.

Túnel de levas

En el block se disponen varios alojamientos alineados a fin de formar un túnel para soportar al eje de levas por la interposición de cojinetes antifricción, si este está diseñado para instalarse en el block del motor. Estos alojamientos llevan perforaciones para permitir la salida del lubricante desde las galerías de lubricación.

Galerías de lubricación

Son conductos internos del block para permitir el traslado del lubricante a presión, que proviene de la bomba de aceite, a los distintos componentes a lubricar. Conjunto móvil, eje de levas, piñones de distribución, culata  etc. Estas galerías poseen en algún punto de su recorrido sellos removibles para permitir su limpieza.

Cámaras de refrigeración

Son conductos internos del block del motor que rodean los cilindros para permitir la circulación de refrigerante con el fin de evacuar de las paredes de los cilindros la alta temperatura provocada por la combustión. Comunicadas  con las cámaras de refrigeración de la culta forman un sólo conjunto por el que circula el refrigerante. Las cámaras de refrigeración del block, en una de las paredes del block se comunican con el exterior, para su limpieza y expansión de volumen.

Sellos de cámaras de refrigeración

son sellos normalmente de cobre que bloquean la comunicación de las cámaras de refrigeración con el exterior. Son removibles para permitir el aseo de las cámaras, pero su función principal es la de permitir la expansión del refrigerante. Bajo ciertas condiciones puede ocurrir que el volumen del refrigerante aumente en forma considerable, poniendo en riesgo de partir el block del motor, ante este evento serán los sellos los que se deformarán e incluso se desprenderán del block para permitir el aumento de volumen del block tanto como sea necesario.
  
Cárter de motor

Es un recipiente construido en latón resistente o duraluminio,  cuya función es contener el lubricante que se usa para lubricar el motor, como así mismo sirve de colector del lubricante de después de haber lubricado los mecanismos del motor cae de ellos en forma de chorros o gotas. Además de almacenar y colectar el lubricante, permite su refrigeración, ya que al circular éste por el motor evacua temperatura. La transferencia del calor tomado por su interior desde el lubricante, la efectúa por su exterior directamente a la atmósfera. Algunos cárter cuentan con aletas de refrigeración que permiten una mejor evacuación del calor. En el cárter se provisiona el espacio de instalación para la bomba de aceite, permitiendo que la bocatoma y filtro de la bomba queden sumergidas en el lubricante. En el cárter se inserta también un dispositivo  destinado a indicar el nivel de lubricante en el interior del Cárter. 

Este dispositivo posee una marca que indica el mínimo permisible de lubricante en el interior para asegurar una buena lubricación. Otra marca indica el nivel máximo de lubricante que debe contener el Cárter, exceder este nivel implica sobrecargar los sellos de aceite de los ejes del motor y su deterioro con las pérdidas de lubricante consiguientes, como así mismo que el lubricante ingrese a las cámaras de combustión.

Existen motores en los que el cárter es una simple tapa inferior del motor, en este caso todas las funciones del cárter se cumplen en un depósito adicional externo al motor diseñado para este fin llamado Cárter Seco. 

SISTEMAS DEL MOTOR


Como se ha dicho el motor de combustión interna, es una máquina térmica que transforma la energía química de los combustibles en trabajo mecánico. Para poder realizar dicha transformación el motor requiere de diversos componentes los que podemos aunar y clasificar en sistemas, como sigue:

CONJUNTO MÓVIL

Conjunto de elementos mecánicos del motor que permiten formar una depresión para el ingreso de la mezcla a ire-combustible, efectuar su combustión, recibir la fuerza de expansión de los gases y transformarla en movimiento.

Su función es transformar el movimiento rectilíneo alternativo de los pistones en un movimiento continuo circular en el cigüeñal del motor.


COMPONENTES 


PISTONES 

Son émbolos metálicos de forma cilíndrica que se mueven en forma alternativa dentro de los cilindros del block del motor para comprimir la mezcla aire-combustible y percibir su energía. 

Los pistones tienen por función recibir la fuerza expansiva de los gases producto de la combustión de la mezcla aire-combustible y trasmitirla a las bielas.

Los pistones deben ser construidos en materiales de alta resistencia al calor y al esfuerzo, deben ser de bajo peso y permitir una rápida evacuación del calor. Actualmente para su  construcción se prefiere el aluminio y se les refuerza en sus partes principales con láminas de acero.

Partes del Pistón 

Cabeza :  Son de formas variadas de acuerdo a prestaciones y diseños de fábrica, ejerce la presión sobre la mezcla aire-combustible para comprimirla y recibe la fuerza de expansión de los gases 

Cuerpo del pistón :  Es la zona media del pistón en que se ubican:

 Las ranuras para alojar los anillos 

 Orificio del pasador, es una perforación transversal, normalmente desfasada a un lado, para permitir el alojamiento del pasador de la biela. El orificio del pasador se desfasa hacia un lado para conseguir un sector reforzado de exposición a la fuerza de expansión, este sector se llama “cara de reacción”.

Falda   :  Es la porción inferior del pistón, ubicada bajo el orificio del pasador, su función es la de centrar y guiar al pistón en su desplazamiento por dentro del cilindro para evitar movimientos laterales. En la falda del pistón se practica también un corte longitudinal, para permitir su  dilatación evitando el agarrotamiento contra el cilindro. Este corte recibe el nombre de “ranura de dilatación.”  




PASADORES DE PISTÓN:

Son Pernos o Bulones que conectan al Pistón con la Biela. Su Función es la de permitir que la energía recibida por el pistón sea traspasada a la biela. 

Su unión puede ser de tres tipos distintos:



FIJO A LA BIELA Y FLOTANTE AL PISTÓN

En este tipo de anclaje el pasador del pistón  queda fijo (es decir sin movimiento radial) en la biela y libre en el pistón. Este tipo de anclaje permite al pistón bascular sobre el pasador, para que pueda adoptar en su desplazamiento las posiciones adecuadas con respecto a la biela. 

FIJO AL PISTÓN Y FLOTANTE A LA BIELA

En este tipo de anclaje el pasador del pistón  queda fijo (es decir sin movimiento radial) en el pistón y libre en la biela. Este tipo de anclaje permite a la biela bascular sobre el pasador, para que el pistón en su desplazamiento pueda adoptar las posiciones adecuadas con respecto a la biela.

FLOTANTE AL PISTÓN Y A LA BIELA

En este tipo de anclaje el pasador del pistón  queda libre en la biela y libre en el pistón. Este tipo de anclaje permite al pistón y a la biela bascular sobre el pasador, para que el pistón en su desplazamiento pueda adoptar las posiciones adecuadas con respecto a la biela. En este tipo de anclaje se impide el desplazamiento axial del pasador por medio de la instalación de circlips en los extremos del pasador debidamente alojados en unas ranuras anulares interiores que pose el orificio para el pasador del pistón.  

CIRCLIPS
ANILLOS

Los anillos son piezas metálicas de relleno, constituidos por un cilindro hueco con pared de poco espesor, su forma es la de un círculo abierto ya que tienen un corte que les permite poder ser deformado y cerrarse al ser montados junto con el pistón dentro del cilindro. Los anillos se construyen en metal de menor dureza que el del cilindro. Tienen como característica la elasticidad del metal, que les permite mantener su forma y de esta manera ejercer presión constante contra el cilindro. Su función es la de lograr la hermeticidad  entre pistón y cilindro. Esta hermeticidad es la que da lugar a la formación de las depresiones y compresiones requeridas al interior del cilindro, para el funcionamiento del motor.

TIPOS DE ANILLOS   

Los anillos los podemos clasificar en dos tipos

1. Anillos de compresión :  Son los encargados de producir el cierre hermético entre pistón y cilindro.  

2. Anillos de lubricación :  Son los encargados de regular y controlar el aceite en las paredes del cilindro, para una eficiente lubricación.

PARÁMETROS  DE LOS ANILLOS 

Los anillos del motor deberán cumplir con ciertas características y medidas determinadas por fábrica para cada modelo en particular para  lograr la eficiencia requerida.

Características principales 

 Clase Se refiere a la función que cumple de compresión o lubricación.  Tipo   Se refiere a su construcción: cromado, con expansor o corriente.  Diámetro Se refiere a su medida radial, esta debe coincidir con la del cilindro.  Altura  Se refiere a su medida de espesor debe coincidir con la de la ranura del pistón.  Tipo de Corte Se refiere a la terminación del corte del anillo: biselado, recto o de ensamble.  Carga de cierre Se refiere a la tensión con que el anillo actúa sobre las paredes del cilindro. 

BIELAS

Son barras metálicas fabricadas en acero forjado, altamente resistentes a la temperatura y a la presión. Estas barras son las encargadas de conectar a los pistones con el eje cigüeñal.

Las bielas tienen por función transformar el movimiento rectilíneo alternativo del pistón en un movimiento circular continuo en el eje cigüeñal.

PARTES DE LA BIELA:

La biela se encuentra constituida por:

CABEZA

Es la porción superior de la biela, destinada a la unión con el pistón, para lo cual se le provisiona de un alojamiento para el pasador. Generalmente en este alojamiento se instala un buje convenientemente lubricado, como cojinete para el pasador, evitando el roce entre pasador y biela.

CUERPO DE LA BIELA

Es la porción media de la biela, de suficiente solidez para recibir la carga generada por la expansión de los gases y trasmitirla al cigüeñal, a esta sección se le da la conformación de un perfil tipo H  En motores contemporáneos de lubricación es por presión total, al cuerpo de la biela se le maquina un fino conducto interior que será el encargado de transportar el aceite a presión desde el pie  hasta la cabeza de la biela con el fin lubricar a presión buje y pasador.

PIE DE LA BIELA: 

Es la porción inferior de la biela, destinada a conectar la biela al eje cigüeñal, está constituido de dos partes. 

Pié propiamente tal, forjado en la base del cuerpo de la biela y de forma cilíndrica. Por su cara interior lleva la forma adecuada para alojar un cojinete antifricción que se interpone entre la biela y el cigüeñal. A este pie de biela en su fabricación, coincidente con el del cuerpo de biela, se le forja un conducto principal para llevar el aceite a presión que se inyecta desde el puño del cigüeñal. Se le provisiona también de otro fino conducto orientado al exterior del pie y direccionado al cilindro del motor con el fin de evacuar un chorro delgado de aceite que lubrique la pared de trabajo del cilindro y pistón. En los extremos de su perfil se maquinan roscas interiores destinadas a soportar a los tornillos con los que se fijará la tapa de la biela.







CIGUEÑAL

Es un eje forjado en acero con aleación de cromo, molibdeno y silicio, para conseguir la solidez y resistencia requeridos. Su conformación le proporciona características especiales para efectuar el trabajo para el cual ha sido diseñado.

La función del eje cigüeñal es la de recibir a través de las bielas, la fuerza de expansión de los gases en combustión y transformar el movimiento alternativo rectilíneo de los pistones en un movimiento circular continuo. 

CONFORMACIÓN DEL EJE CIGUEÑAL. 

Al eje cigüeñal se le da una conformación especial lo que lo configura como un eje acodado. Esta denominación corresponde a la inserción en él de varios codos o puños para permitir su instalación y la conexión de las bielas. Los codos del cigüeñal son tratados térmicamente y rectificados con el fin de darles dureza, resistencia y que su perímetro de trabajo sea una circunferencia perfecta. 

 Codos de bancada

Son codos o puños provisionados en el cigüeñal a través de su eje de simetría para permitir su instalación en las bancadas del block. A estos codos se les denomina también como descansos.  

 Codos de biela

Son codos o puños provisionados en el cigüeñal, fuera de su eje de simetría, para la conexión de las bielas. 

 Galerías de Aceite

Al eje cigüeñal en su proceso de fabricación se le construyen internamente galerías o conductos que unen todos los puños entre sí para transportar el aceite a presión y permitir la lubricación de los cojinetes de bancada y de biela. 

El aceite a presión es inyectado desde las galerías de lubricación del block a un puño de bancada y se distribuye por las galerías de lubricación del cigüeñal a todos los demás codos o puños. 

 Contrapesos
Son piezas metálicas ( solidarias al cigüeñal o superpuestas a él) instaladas frente a sus codos o puños para equilibrar la fuerza proporcionada por las bielas y permitir al cigüeñal un giro concéntrico.

 Terminación del eje cigüeñal

El cigüeñal en sus extremos tiene terminaciones especiales. 

Extremo delantero; termina en una pista pulida para el deslizamiento del labio de sello de un reten de aceite y la conformación apta para  la inserción de piñones y/o poleas para trasmitir el movimiento.

Extremo trasero termina en una brida para instalar el volante de inercia. El perímetro exterior de la brida se transforma  en una pista pulida   para el deslizamiento del labio de sello de un reten de aceite.

 COJINETES DE BANCADA

Los cojinetes o metales de bancada son piezas antifricción, que se instalan en las bancadas del block y en las tapas de bancadas para permitir un bajo coeficiente de roce al giro del eje cigüeñal. Estos cojinetes son lubricados por el aceite a presión conducido a través de las galerías de lubricación hasta las bancadas. La limitación del juego axial del cigüeñal se consigue por medio de una pestaña construida en uno de los cojinetes de bancada o bien por un cojinete especialmente destinado a cumplir esta función. Tanto la pestaña de limitación axial o el cojinete limitador están calibrados de acuerdo a especificaciones a fin de permitir el giro libre del cigüeñal y sin juego axial.


VOLANTE DE INERCIA:

Es una pieza maciza, de forma circular y planas en sus caras. Su función es la de acumular energía cinética, proporcionada por el giro del cigüeñal a fin de permitir (por inercia) los siguientes movimientos del pistón después de haber entregado la fuerza de la expansión de los gases en combustión. Por la periferia del volante de inercia se monta a presión una rueda dentada, llamada Cercha, destinada a engranar con el piñón del motor de partida a fin de recibir de éste el impulso necesario para sacar al motor de su estado de reposo y ponerlo a funcionar.



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