Motor de tipo Otto (página 2)

Bomba de aceite.- Es el órgano o elemento
principal que cumple el importante papel de aspirar el aceite y
dirigirlo mediante el circuito de lubricación hacia los
elementos o partes móviles del motor. Para esto, la bomba
no sólo debe asegurar, en todas las condiciones de
funcionamiento, una presión tal que le permita llevar el
aceite a todo el sistema, sino también hacerlo en un
caudal suficiente. La bomba se debe cebarse cuando se repara el
motor, la presión normal esta dentro de 40 a 60 PSI (lb.
/pulg2). Fig. 8 y 9.

Fig. 8

Fig. 9

1.- Regla

2.- Gauje o lámina
calibrador

Tipos de bombas.

• De engranaje ( rectos o
  helicoidales)

• De rotor

• Paletas

• Diafragmas i otras formas

Filtros.- El filtro de aceite tiene un papel
tamiz de retener partículas mayores a 15 micras de
diámetro (0,015 Mm.). Las no retenidas de menor
diámetro no causan ningún daño y las
retenidas provienen de rectos de la combustión,
abrasión (desprendimiento) de los metales que trabajan en
los rozamientos y también son partículas de polvo.
Los filtros deben ser los sugeridos por los fabricantes para que
soporte las tensiones térmicas y mecánicas. Por
otro lado, el filtro resulta también un agente
refrigerador para el aceite cuando el motor está parado.
Fig. 10.

Clasificación de filtros.

• 1. Estáticos.

• Tela

• Magnético

• De disco o superpuestas

• Área de filtración

• Aglutinamiento

2.- Dinámicos.

• Clacier

• Ciclónicos

Partes.

• Alojamiento

• Papel filtrante

• Cartucho

• Alojamiento de retén

• Entrada de aceite

• Rosca

Fig. 10

CAPITULO V

Sistema de
refrigeración

Finalidad.- Es mantener la temperatura normal o
correcta del motor

Refrigerar todo los sistemas móviles del
motor

Reducir la fricción.

Refrigeración.- Para soportar altas
temperaturas de la combustión, el motor tiene que evacuar
consta mente calor y se refrigerando para evitar que sus piezas
terminen por deformarse, y fundirse. No obstante, el motor debe
trabajar a una temperatura alta, la misma que se tiene que tratar
de mantener para optimizar su rendimiento, pues en la
dilatación de las piezas se alcanzan las dimensiones
normales de funcionamiento. Actualmente, los motores son
fabricados con distintos materiales con comportamientos y
dilatación diferentes, como lo son las aleaciones de
aluminio o el hierro fundido, lo hace más complejo el
control de temperatura del sistema de refrigeración. Hace
años, el circuito de refrigeración era mucho
más simple; bastaba abrir la tapa del radiador y, si
faltaba nivel, había que llenar con agua, de caño
nomás.

Hoy en día, la performance de los
vehículos es otra, las condiciones de circulación
también cambiaron la carga de sistemas embarcaciones se
hizo mayor y, por consiguiente, cambió el sistema de
refrigeración que ahora utiliza un líquido especial
llamado líquido refrigerante. También existe
refrigeración por aire.

Consumo de refrigerante.

• Pedidas por bomba de agua

• Se pasa refrigerante hacia los cilindros por la
  empaquetadura

• Radiador con hueco

• Manguera deteriora

• Falta de presión del circuito y el
  refrigerante se evapora

• Radiador de calefacción agujereado

• Tapa de radiador vencida o malograda.

Partes del cítela de
refrigeración.

• Radiador

• Ventilador

• Termostato (70 a 92 ºC)

• Radiador de calefacción

• Tapa de radiador ( 0,9 a 1,5 bar)

• Recipiente de compensación

• Bomba de agua

• Aletas o nervaduras de aire

• Indicador de temperatura

• Chaquetas de agua

• Pos enfriador ( motores con turbo
  alimentación con enfriamiento de aire

• Refrigerante

• Mangueras

El cambio de refrigerante ideal al año,
máxima 2 años; la tapa de radiador regula la
presión del sistema. Fig.11.

Fig. 11

Tipos de refrigeración.

1.-Sistema de refrigeración por agua

2.-Sistema de refrigeración por aire

3.-sistema de refrigeración agua-aire

1.-Sistema de refrigeración por agua.- El
circuito de refrigeración del motor es un circuito
hidráulico cerrado que recircula con dos etapas marcada;
la de enfriamiento, en la que el líquido refrigerante se
enfría al pasar por el radiador, y la de calentamiento,
que transcurre por los circuitos internos del motor. Una bomba
movida por la faja de distribución fuerza la
circulación del líquido refrigerante a una
presión de 1,5 bares (22 PSI), cuya misión es
absorber el máximo de calor del motor para evacuarlo en el
radiador.

En su recorrido, el líquido refrigerante pasa por
el interior del motor, por el monobloque alrededor de los
cilindros y por la culata muy cerca de las cámaras de
combustión, es decir por los puntos más calientes
del motor en donde ocurre la combustión del combustible.
También circula por otras partes sujetas a intercambio de
calor, como el calefactor o radiador de
calefacción.

Solvente de limpieza es soda (carbonato de sodio) no
cáustico, disuelto en agua proporción de 1 Kg. para
10 lt. de agua (Na2B4O7) bórax.

Funciones del líquido
refrigerante.

• Transferir la mayor cantidad de calorías del
  motor caliente hacia el radiador

• Proteger contra la oxidación a los diversos
  materiales sintético como mangueras o
  empaquetaduras.

• Alta temperatura del ebullición de 110
  ºC (el agua hierve a 100 ºC).

• Muy baja temperatura de congelación ( el
  aguad se congela a 0 ºC)

• Protección del sistema contra la
  formación de caliche o sarro.

• Advertir con su calor fosforescente de alguna fuga
  en el sistema.

Bomba de agua.- La bomba de agua es la que
impulsa la recirculación del refrigerante en el circuito
de enfriamiento del motor. La bomba que ha prevalecido en los
motores de vehículo es la de tipo centrífugo, por
la forma de sus paletas que impulsan el refrigerante hacia a
fuera; es más una bomba de flujo, que de
presión.

La bomba está alojada dentro del bloque del motor
y gira todo el tiempo arrastrada por el cigüeñal, que
al mueve directa o indirectamente por la faja del
distribución o por una faja partícula como en
antiguas motorizaciones. Otorga un funcionamiento satisfactorio,
ya que al pasar del desgaste que puedan tener sus aletas, cumplen
con el objetivo de darle flujo al sistema, siempre y cuando no
presente fugas del refrigerante.

Termostato.- Es elementos encargado de controlar
la temperatura normal de motor. Fig.12 y 13.

Fig. 12

Fig. 13

Sistema de refrigeración por aire.- Este
tipo de refrigeración es a base de una corriente de aire
que circula a través del bloque de cilindros i culata del
motor. Este sistema no tiene bomba de agua, radiador, mangueras,
conductos de agua; solo tienen aletas y deflectores que se
transforma en un conjunto acústico. Fig. 14.

Fig. 14

CAPITULO

Sistema de
sincronización

Finalidad.- Es sincronizar el eje de
cigüeñal y el eje de levas ya sean por los
engranajes, cadenas o correas de mando.

Sincronización.- Es el conjunto de piezas
que controlan la entrada de aire y salida de gases,
también sincroniza la distribución del combustible,
de acuerdo con una secuencia determinada para realizar el ciclo
de trabajo del motor.

El sistema de distribución, está formado
por un grupo de piezas y elementos auxiliares del motor que
actúan perfectamente coordinadas para permitir el ciclo
completo del motor. En definitiva, se trata de abrir y cerrar las
válvulas en el momento adecuado y siguiendo un diagrama
que varia según el tipo de motor. Fig.15

Componentes del sistema de
distribución.

• Árbol de levas

• Retén

• Ruedas dentadas de eje de levas

• Correa de distribución

• Roldillo tensor

• Levantadores o buzos

• Semiconos

• Válvulas muelles

• Rueda dentada del cigüeñal

• Varillas

• Tren de balances

• Cadena

Fig. 15

Tipos de sincronización.

1.- Por engranajes

2.- Por cadena

3.-Por correa dentada

1.- Por engranajes.- En la Fig. 16, siguiente
podemos ver alguno de los sistemas que utilizan engranajes para
realizar la transmisión de movimiento, al árbol de
levas. Este sistema presenta la ventaja de no requerir un
excesivo mantenimiento y ser muy fiable. Por el contrario aporta
desventaja de provocar más ruido, si bien se ha mejorado
este aspecto con la introducción de engranajes
helicoidales frente a los de piñones rectos.

Fig. 16

2.- Por cadenas.- En este montaje se utiliza con
huecos en forma de semicírculo
(cigüeñal-árbol de levas), a los que se
acoplan rodillos de los eslabones de la cadena. En estos montajes
se pueden utilizar cadenas simples, dobles o triples así
como se puede apreciar en la Fig. 17. El sistema de mando por
cadena consiste en realizar la unión de los dos
piñones (cigüeñal-árbol de levas) por
medio de una cadena dotada de un tensor. Este tensor puede ser de
tipo mecánico o hidráulico.

Su lubricación es necesaria y se realiza por
medio del aceite del propio motor, en cuanto al ruido, es menor
que el de piñones, pero aún lo es más que el
de correas dentadas que veremos a continuación.

Fig. 17

3.-Por correa dentadas.- Este es el
sistema más utilizado actualmente y presenta aún
serie de ventajas frente a las demás:

• Menos ruido

• No necesita engrase

• Puede situarse en el exterior del
  bloque

• Menos costoso

• Más fácil de
  sustituir

Sin embargo, tiene la dificultad de ser
menos resistente y duradera, por lo que necesita un mantenimiento
más periódico Fig. 18.

Fig. 18

Accionamiento de la válvulas (levantadores y
balancines).- Los mecanismos de accionamiento encargados de
transmitir a la válvulas el movimiento lineal obtenido por
el giro de la leva, están constituidos de por una serie de
elementos que dependerán en forma y disposición
según el tipo de distribución utilizada.

Los elementos utilizados reciben el nombre de:
Taqués, varillas y balancines, su utilización
dependerá de al colocación de la válvulas y
la situación del árbol de levas. Existen sistemas
de distribución: SV, OHC, DOHC. (Posición de
eje de levas, taques y válvulas).

Fechas.- Las fichas son pastillas de forma
circular que sirve para calibrar las válvulas o dar la luz
del sistema de distribución Fig. 19.

Fig. 19

CULATA- Es un elemento del motor, montado en el
parte superior del bloque y que cubre los cilindros y forma la
cámara de compresión con la cabeza del
émbolo.

La culata, al servir de cierre en la parte superior de
los cilindros y realiza en ella el proceso de combustión
resistirá grandes esfuerzos, por lo que es necesario un
cierre perfectamente hermético. Para ello se hace
necesaria la colocación de un gran número de
tornillos o espárragos perfectamente calculados para tal
fin y que tendrán en cuenta según la superficie,
tamaño y disposición de la misma.

La culata puede tener multitud de formas, en
función de cómo se disponga la cámara de
combustión ya que ello condicionará la
posición de las válvulas y los conductos de
admisión y escape. En la actualidad se tiene muy en cuenta
el diseño de la cámara por incidir muy directamente
en un buen rendimiento de la combustión. Para ello es
conveniente que cumpla los siguientes requisitos:

• Ser lo más compacta posible (sup./vol. Lo
  más pequeña posible), para tener un proceso de
  combustión más estable y de mínimas
  pérdidas térmicas. Esto permitirá
  presiones máximas en el cilindro.

• Tener el punto de encendido lo más centrado
  posible (menor distancia a recorrer el frente de llamas), con
  lo que se gana en velocidad de combustión.

• Tener el punto más alejado de la bujía
  en la zona más fría (disminuyendo el riego de
  picado y autoencendido).

• Poder contener válvulas del diámetro
  lo más grande posible (mejora de la potencia a alto
  régimen).

Funciones de la culata:

• Ubicar las bujías y guías

• Permitir un correcto funcionamiento de la
  válvulas

• Delimitar los conductos admisión y
  escape

• Máxima rigidez

• Contener los conductos de refrigeración del
  agua y el aceite

• Tener buena conductividad térmica.

Característica de la culata.- Se tienen
dos variantes:

1.-Las culatas de hierro fundido.- son de mayor
peso y menor capacidad de disipación de calor
(conductividad térmica).

2.-Las culatas de aleación de aluminio.-
Son más livianas y con mayor capacidad de
disipación de calor (conductividad térmica) y menor
peso. Esto ha posibilitado el aumento de la relación de
compresión en los modernos motores, sin sufrir
detonaciones producidas por un exceso de temperatura.

Partes de la culata Fig. 20:

• Conducto de admisión y escape
  (colector)

• Conductos de refrigeración

• Guías de válvulas

• Tapón de cámara de agua

• Alojamiento de varillas

• Pernos de sujeción o
  espárragos.

Fig. 20

Partes de conductos de escape Fig.
21.

Fig. 21

Colocación de reten o obturadores
Fig. 22.

Fig. 22

Tipos de refrigeración de la
culata.

1.-Refrigeración por agua

2.-Refrigeración por aire

3.-Combinación de agua y
aire

Control de planitud de la culata.-
La deformación de la culata se debe comprobar como
mínimo en 6 posiciones o formas, esto de acuerdo a las
especificaciones del fabricante. La luz no debe exceder de 0,05
Mm. (regla metálica de pelo). Fig. 23.

Fig. 23

Ajuste de la culata.- Los ajuste en
la culata se realizan en frió y caliente, de acuerdo a las
especificaciones del fabricante y son de dos tipos:

1.- En X

2.- En caracol

Fig. 24

Empaquetadora o junta de culata.- La culata se
coloca sobre el bloque interponiendo una junta apropiada para
conseguir el sellado de las dos partes. Esta función debe
desempeñarla con las máximas garantías en
todas las condiciones de trabajo del motor y conseguir que los
fluidos, gases de combustión, aceite del motor y
refrigeración se mantengan cerradas tanto hacia el
exterior como hacia el interior. La parte de la junta que soporta
más carga térmica es la que da a la cámara
de combustión, por lo que el material de la que
está hecha, se recubre con una chapa metálica. El
amianto es de gran resistencia a las altas temperaturas, se
utilizan en toda la superficie de la junta y toda ella es
impregnada de grafito para evitar que se pegue en partes
metálicas. Actualmente se están estudiando nuevos
materiales compatibles con el medio ambiente y que permitan
menores pares de apriete, menor índice de
deformación, menor rozamiento superficial y mayor
resistencia a la temperatura Fig. 25.

Fig. 25

VÁLVULAS.- Parte del sistema de
distribución o sincronización, que tiene la
misión de abrir y cerrar los conductos que comunican el
interior de la cámara con los colectores (admisión
y escape). También han de mantener perfectamente
herméticas las cámaras en la fase de
compresión y combustión hasta el momento de abrirse
la válvula de escape.

Las válvulas están formadas por una cabeza
mecanizada por toda su periferia con una inclinación que
hace de cierre hermético sobre el orificio de culata. La
válvula de admisión suele tener la de mayor
diámetro y el de escape de menor diámetro Fig. 26 y
27.

Partes de la
válvula.

• Cabeza

• Margen

• Vástago

• Ranura

• Cara de asiento

• Ángulos de
  inclinación

Fig. 26

Fig. 27

Nota:

Válvulas de admisión están
construido de acero, Ni, Cr, W tungsteno), C.

Válvulas de escape están construido de
acero, Ni, Cr, W mayor agregado de tungsteno, C.

El ángulo de las válvulas es generalmente
de 30º y 45º.

Guías de válvulas.- Las
guías de válvula son unos casquillos
cilíndricos que se insertan en la culata y tiene como
finalidad mantener centrada la válvula en su
desplazamiento, para un correcto asiento. También realizan
la misión de evacuar el calor que están recibiendo
del vástago de la válvula, hacia la
culata.

Van colocadas con ajustes forzados y la holgura entre el
vástago y la guía suele estar comprendidos entre
0.004 a 0,007 Mm. para la admisión y la de escape, es un
poco mayor de 0,007 0,01 Mm. debido a la mayor dilatación
que experimenta. En la parte superior de la guía es donde
se coloca un retén para que regule el paso de aceite, al
interior de la guía y así, evitar fugas hacia la
cámara de compresión.

Muelles de la válvula (resortes).- Los
muelles son los encargados de mantener cerradas las
válvulas en sus asientos. Según las necesidades
constructivas del motor, utilizan muelles simples, y que suelen
ser con cargas elásticas de tensión gradual, o con
muelles dobles, cuya finalidad es la de evitar en los motores
rápidos el fenómeno de rebote que podría
aparecer por los movimientos vibratorios debido a una excesiva
elasticidad. La construcción de muelles es de acero
estirado, hierro puro o aleación especial.

Tipos de muelles.

• Muelles helicoidales

• Muelles cónicas

La luz máxima de deformación de los
muelles es 1,5 Mm. (vertical).Fig. 28

Fig. 28

Nota: Para proteger los muelles o resortes,
algunos fabricantes los recubren con pintura a prueba de
ácido o los dan otro tipo de protección para evitar
la corrosión y disminuir las posibilidades de rotura.
Cuando los resortes presentan signos de corrosión se deben
cambiar, debido a que se pueden romperse con
fragilidad.

Calibración de válvulas Fig.
29.

Fig. 29

CAPITULO VII

Conjunto de
bloque de cilindros del motor

Finalidad.- Es alojar las partes móviles
del motor y sirve también para apoyo y guía de las
distintas piezas. Consta principalmente, del bloque de los
cilindros, que está cerrada por arriba por la culata y por
debajo por el cárter.

BLOQUE.- Es una de las partes más
importantes del motor ya que es la base en la que se alojan las
otras partes. El bloque tiene la función de alojar los
cilindros (parte superior) en donde se desplazan los
émbolos y las bielas; sujetadas al cigüeñal
(parte inferior, también llamada bancada); incorporado los
pasos de agua de refrigeración y los conductos de
lubricación Fig. 30.

El bloque puede adoptar distintas formas en
función del número de cilindros y su
disposición. El material empleado en su fabricación
puede ser de fundición de hierro con aleaciones de Cr, Ni
y molibdeno. Se emplean también aleaciones ligeras a base
de aluminio, con lo que se consigue un mejor peso y una mejor
conductividad térmica.

Fig. 30

Control de plenitud del bloque.- La
deformación del bloque se debe comprobar con mínimo
en 6 posiciones o formas, esto de acuerdo a las especificaciones
del fabricante. La luz no debe exceder de 0,05 Mm. esto se debe
comprobar con regla metálico de pelo.

EL CILINDRO.- Es la superficie donde se desliza
el émbolo. Puede estar mecanizado en el mismo bloque o
puede ajustarse a una pieza extraíble llamada camisa; su
superficie interna, al estar en continuo rozamiento y sometido a
fuertes presiones, requiere de una superficie perfectamente
rectificada y pulida. Las características que reuní
el cilindro son:

• Resistencia al desgaste

• Resistencia superficial

• Bajo coeficiente de rozamiento

• Cualidades del lubricante

• Conductividad térmica

Las camisas pueden ser:

1.- Camisas secas.- Se denominan secas por no
estar en contacto con el agua de refrigeración, puede ser
a presión, con pestaña de asiento o sin
ella.

2.-Camisa húmida.- Son tubos
fabricados con paredes delgadas de introducida a presión a
lo largo de todo el cilindro.

Control de cilindros o camisas.- El desgaste de
los cilindros o camisas se deben según el caso al trabajo
que realiza el motor, tiene forma de desgaste de
ovalización y conicidad Fig. 31, 32 y 33.

• Conicidad: 0,20 a 0,30 Mm.

• Ovalización: 0,015 a 0,02 (0,03)
  Mm.

Fig. 31

Fig. 32

Fig. 33

Diagrama de fuerzas que producen el
desgaste lateral del cilindro Fig. 34.

Fig. 34

Reparación del cilindro o camisa.-
Según el desgaste se cambia o se rectifican los cilindros,
estas nuevas medidas deben ser según especificaciones
técnicas del fabricantes tales como son:

Rectificado: (0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050;
0,060) pulgadas ASA

(0,250; 0,250; 0,750; 0,100; 1.250; 1.500)
Mm. ISO

Al realizar una medición el cilindro de un motor
se obtuvo Dx-x = 83,07 Mm. y Dy-y = 83,065 Mm. Además
también se obtuvo que la conicidad es de 0,03 Mm.,
ovalización máxima 0,01 Mm. a 2 cm. De PMS del
cilindro, conicidad máxima 0,20 Mm., diámetro
nominal es 83 Mm. Qué recomienda UD?

Solución: 83.07 – 83,065 = 0,005
< 0,01 Mm. Por lo tanto se recomienda limpiar, bruñir y
cambiar segmentos.

Cavitación.-Son aquellas, debido a los
golpes del émbolo, se forman unas burbujas de vació
lo vapor que atacan enérgicamente a la pared de los
cilindros o camisas, esto es debido a presencia del oxigeno
(O2).

ÉMBOLO.- Es el elemento móvil que
se desplaza en el interior del cilindro y recibe la fuerza de
expansión de los gases de la combustión para
transmitirlos al cigüeñal por medio de la biela. El
émbolo cumple una serie de funciones Fig. 35:

• Transmitir a la biela fuerza de los gases hasta 75
  bar

• Absorber la estanqueidad de los gases y del
  aceite

• Absorber gran parte del calor producido por la
  combustión y transmitirlo a las paredes del cilindro
  para su evacuación.

Fig. 35

Actualmente los émbolos utilizados en los motores
son de aleación ligera a base de aluminio (Al) y silicio
(Si) con ligero contenido de cobre (_Cu), níquel (Ni) y
magnesio (Mg). El silicio proporciona una reducción del
coeficiente de dilatación, mejora la conductividad,
aumenta la resistencia a la rotura y reduce la
densidad.

Para mejorar el rozamiento de los émbolos de
aleación se recubren con tratamientos a base de una ligera
capa de plomo (Pb), estaño (Sn), grafito (C), etc. Y para
mejorar la resistencia térmica podemos encontrar
émbolos con tratamiento de cerámica en la cabeza
del émbolo.

Los émbolos vienen en: (0,010; 0,020;
0,030; 0,040; 0,050; 0,060) pulgadas ASA

(0,250; 0,250; 0,750; 0,100; 1.250; 1.500)
Mm. ISO

Partes principales del émbolo:

• Segmentos

• La cabeza

• La falda

• Balón

SEGMENTOS.- Los segmentos son de forma circular y
elásticos que realizan básicamente las siguientes
funciones Fig. 36:

• Permitir un cierre hermético para los gases
  entre el émbolo y el cilindro

• Asegurar la lubricación del
  cilindro

• Transmitir el calor producido por el émbolo,
  hacia las paredes del cilindro.

Una vez comprimidos, los cilindros deben respetar una
separación de dolencia entre sus puntas para poder
permitir la dilatación; las puntas pueden adoptar
diferentes formas. Además, se tendrá en cuenta los
juegos laterales (axial) y fondo (radial) para no
agarrotarse.

Fig. 36

Tipos de segmentos-

• Segmentos de compresión (fuego)

• Segmentos de rascador (limpiador)

• Segmentos de lubricación (
  engrase)

Materiales empleados en los segmentos.- El
material utilizado para su fabricación ha de reunir las
siguientes características:

• Buenas cualidades de resistencia
  mecánica

• Buenas cualidades caloríficas

• Buenas cualidades de lubricación

Para conseguirlo, se utiliza la fundición de
hierro aleado con pequeña aportaciones de silicio (Si),
níquel (Ni) y magnesio (Mg). Y para mejorar la resistencia
al rozamiento se recubre con cromo (Cr) o molibdeno (Mo), la capa
expuesta al roce en el segmento de compresión dada las
condiciones más extremas de trabajo.

Medición de separación de abertura del
segmento.

Para armar un segmento se debe tener en cuenta las
marcas que estén ubicadas hacia arriba o la cabeza del
émbolo Fig. 37.

Fig. 37

LA BIELA.- Es una pieza encargada de unir el
émbolo mediante el bulón con el
cigüeñal (en su muñequilla) y por tanto,
está sometida al esfuerzo mecánico alternativo del
émbolo en las diferentes fases del ciclo de trabajo. Los
esfuerzos tracción, compresión y flexión son
debido a la combustión y las fuerzas de inercia
alternativas, angulares y centrífugos Fig. 38.

Fig. 38

Partes de la biela.

• Pie de la biela

• Cabeza de la biela

• Cuerpo de la biela

• Tapa de la biela

• Tuerca de sujeción de la
  biela

• Buje o cojinete de
  articulación

• Cojinetes

Material utilizado en la biela.- El material
utilizado en la construcción de la biela ha de tener la
suficiente estabilidad mecánica para resistir fuertes
trabajos a que está sometida, y su masa, ha de ser
suficientemente pequeña para reducir al máximo la
inercia que puede generar.

El metal utilizado generalmente es acero al carbono
aleado con níquel-cromo-manganeso (Ni, Cr, Mn) o con
níquel-cromo molibdeno (Ni, Cr, Mo). En los motores de
competencia se utilizan la aleación de titanio (Ti) como
material que posee cualidades excepcionales; pero hoy en
día aún es imposible su utilización en
serie, por el alto precio o costo.

Holguras.

CIGÜEÑAL.- Es la pieza que completa
el conjunto biela manivela. Es el encargado de la
transformación final del movimiento lineal, del
émbolo en movimiento rotatorio; una operación que
permite transmitir el par motor originado a los restantes
elementos mecánicos del motor. Uno de los extremos se
aprovecha para mover el vehículo y el otro para mover los
restantes elementos auxiliares como son:

• Sistema de distribución

• Sistema de carga

• Sistema de compresión y de
  climatización, etc.

La forma de cigüeñal depende de los factores
de diseños propios para cada vehículo
Fig.39.

• Número de cilindros

• Ciclos de trabajo

• Número de apoyos, etc.

Fig.39

1.- Muñones de biela

2.- Muñones de bancada

3.- Contrapesos

Partes del cigüeñal.

• Apoyos o puños

• Contrapesos

• Calces de eje axial

• Plato de montaje

• Orificios de lubricación

• Muñón de biela

• Muñón de bancada

• Cuña media luna (chaveta)

• Desviador de aceite

Características constructivas del
cigüeñal.- La fuertes cargas y esfuerzos a que
está sometido el cigüeñal hace necesario
utilizar materiales que soporten las continúas fatigas a
las que debe estar sometido. Para ello, es crucial la
utilización de un material adecuado, con el que se le va a
dar la forma precisa y las dimensiones exactas. Hemos de pensar
que todo ello redundará en unos resultados finales
óptimos en cuanto a duración, disminución de
ruidos y vibraciones.

Los cigüeñales se fabrican por
estampación y son de acero aleado al cromo-níquel-
molibdeno (Cr, Ni, Mo) o cromo –níquel-manganeso
(Cr, Ni, Mn), con un tratamiento superficial posterior que el
confiere una alta resistencia a la tracción de 70 a 110
Kg. /mm2. Los cigüeñales que, requieren un menor
esfuerzo a la tracción son de 80 Kg. /mm2, se puede por
fundición, con aleaciones de cromo-silicio (Cr,
Si).

Volante.- Es la pieza encargada de almacenar la
energía durante el tiempo en que desarrolla el impulso
motor (combustión) y la restituye para el resto del ciclo:
El volante motor es una masa de inercia que regulariza e
equilibra el giro del cigüeñal, para una misma
cilindrada, la masa es tanto más grande cuantos menos
tenga. Está constituida de acero o fundición y ha
de estar perfectamente equilibrada junto con el
cigüeñal. En el se monta el embrague y la cremallera
de arranque.

Holguras

Funciones de los cojinetes del motor.- La
principal función de los cojinetes de fricción en
el motor es reducir el rozamiento entre piezas con movimiento
rotatorio o ejes y piezas fijas del motor, interponiéndose
entre ambas. Considerando el conjunto
émbolo-biela-cigüeñal, los cojinetes se montan
en tres lugares diferentes:

1. Entre los apoyos del cigüeñal y los
alojamientos del bloque motor

2. Entre las muñequillas del cigüeñal
y la cabeza o extremo más grande de la biela

3. Entre pie o extremo menor de la biela y el
bulón o eje que une biela y émbolo

Fabricación de los cojinetes.- Fig.40, el
material con el que se va fabricar el cojinete es:

• Respaldo de acero

• Revestimiento de cobre-plomo (Cu, Pb)

• Barrera de níquel (Ni)

• Película electrolítica (PB, Sn,
  Cu)

• Protección de estaño (Sn)

Fig. 40

Propiedades principales de los
cojinetes

1. Resistencia a la fatiga

2. Incrustabilidad

3. Resistencia a la temperatura

4. Resistencia a la
corrosión

ÁRBOL DE LEVAS.- El árbol de levas
es el encargado de abrir y cerrar las válvulas de forma
que realice un giro completo cada dos vueltas del
cigüeñal o ciclo de trabajo, para un motor de cuatro
tiempos. Para conseguirlo lleva mecanizado unos salientes
excéntrico llamados levas que son los que se encargan de
regular todo el ciclo y efectuar el empuje necesario Fig.
41.

Dispone también de tres o más puntos de
apoyo en función de su longitud que sirve para la
sujeción y giro del mismo árbol de levas para
evitar flexiones y vibraciones.

Partes:

• Apoyos

• Levas de admisión y escape

• Excentricidad de mando de la bomba de
  gasolina

• Piñón de bomba de aceite

• Eje de levas

Componentes del eje de levas.

Fig. 41

Fabricación.- El material utilizado para
su fabricación es aleación de hierro fundido y se
fabrican de una sola pieza por el proceso de fundición en
molde. Una vez mecanizado, se les somete aun tratamiento de
temple para que las levas sean endurecidas superficialmente y
así soportar los altos esfuerzos a que se los someten. Hay
dos tipos de perfil de levas:

1. El de flancos convexos

2. El de flancos planos

Holguras

CAPITULO VIII

Volumen de
cilindrada

Finalidad.- Es calcular los volúmenes
totales de todos los cilindros de un motor de combustión
interna, las cuales pueden estar en cm3o en otras unidades Fig.
42.

Volumen de cilindrada (Vc).- Es la suma de los
volúmenes de todos los cilindros de un motor y se expresa
en cm3. En función de la longitud de carrera y
diámetro diremos que un motor es:

• Cuadrado

• Súper cuadrado

• Alargado o largo

Fig. 42

Vc = A . L . N

Donde:

A = Área

L = Carrera del émbolo

N = Número de cilindros

D = Diámetro

Cuando L/D:

< 1 súper cuadrado

= 1 cuadrado

> 1 alargado o largo

Volumen total del cilindro es la suma del volumen del
cilindro y volumen de la cámara de
combustión.

Nota: L = d (Diámetro de giro
del cigüeñal)

Volumen de cámara de combustión
(Vk).- Es el volumen comprendido entre la cabeza del
émbolo en PMS y la culata.

Vk = Vc/Rc – 1

Relación de compresión (Rc).- Es la
relación entre el volumen total del cilindro y el volumen
de la cámara de combustión.

Rc = Vc/Vk + 1

Aplicaciones.

1.- El cilindro de un motor tiene un diámetro de
8,0 cm. y la carrera del émbolo es 8,5 cm. Calcule la
cilindra del motor teniendo en cuenta que el motor es de 4
cilindros.

Respuesta: 1709.03 cm3

2.- El cilindro de un motor tiene 500 cm3 y la
cámara de compresión de 75 cm3. ¿Cual es la
relación de compresión de dicho motor?

Respuesta: 8:1

3.- Un motor tiene un volumen de cilindro de 424,50 cm3
y una relación de compresión de 7,0:1.
¿Qué volumen tiene la cámara de
compresión?

Respuesta: 70,75 cm3

4.- Un motor tiene un orificio de 82 Mm. y una carrera
de 71 Mm. ¿Cuántos varia la relación de
compresión de 6,9:1, si el cilindro se agranda en 1 Mm. o
bien se esmerila la cabeza del cilindros.

Respuestas: 7:1 y 6:1

Velocidad del émbolo.

Velocidad media (Vm). Vm = 2 .L. n/60 m/s donde:
L = Carrera

n = RPM

Velocidad máxima (Vmax..) Vmax = (1,5 a
1,6) Vm (m/s)

1.- Un motor tiene un diámetro del cilindro de 80
Mm. y la carrera 74 Mm. Calcule la velocidad del émbolo a
3900 r.p.m.

Respuesta: 9.62 m/s y 14,43 m/s

CAPITULO IX

Sistema de
alimentación

Finalidad.- Es la misión de conducir
(alimentar) el combustible desde el depósito, al
carburador (inyectores) mediante la bomba de
combustible.

Formas de sistema de
alimentación.

• Por gravedad

• A presión

Por gravedad.- Se utiliza en los motores
estacionarios y algunos motores, en los que el caudal y la
presión de alimentación vienen determinados por la
altura a que se encuentra situada el depósito.

A presión.- Se utiliza cuando el
depósito de combustible se encuentra al mismo nivel o
inferior que el racor de entrada a la bomba de
combustible.

Combustible.- Es la materia prima que consumen
los vehículos para poder desplazarse (gasolina con plomo o
sin plomo, gas natural y GLP), las cuales constituyen una mezcla
de hidrocarburos saturados diversos tales como (C7H16), (C8H18),
el primero es muy poco antidetonante y el segundo muy
antidetonante.

Producto de destilación del petróleo
Fig. 43.

Gasolinas.

• Gasolina con plomo es 84 octanos
  (amarillo)

• Gasolina sin Plomo: 90,95, 97 octanos (rojo violita,
  Azul y Incoloro)

La combustión es mucho mejor cuando tiene mayor
octano.

Combustión.- La combustión es el
resultado de fenómenos físicos, químicos y
termodinámicos que se producen entre un elemento
combustible y el oxigeno con el objeto de trasformar
energía química en mecánica. Cada mezcla
combustible tiene una temperatura a partir de cual se inicia la
combustión; por ejemplo gasolina más aire: 380
ºC aproximadamente, esta temperatura podrá variar en
función de la relación mezcla.

Factores que influyen en la
combustión

• Naturaliza del combustible

• Calidad de la chispa

• Forma de la cámara de
  combustión

• Números de bujías

• Turbulencia (forma de la cámara de
  combustión)

Forma de combustión.

Motores convencionales es 14,7:1 (14,7 Kg. de
combustible por 1 Kg. de aire)

Motores electrónicos es 15,3:1 (15,3 Kg. de
combustible por 1 Kg. de aire)

Tipos de sistema de
alimentación.

• Por carburación

• Sistema de inyección monopunto

• Sistema de inyección multipunto

• Sistema combinado
  inyección-encendido

Componentes del sistema de
alimentación

• Depósito o tanque

• Cañerías de aspiración e
  impulsión

• Bomba de combustible Fig. 45

• Filtros de gasolina y aire

• Carburador

• Inyectores Fig. 44

• Rampas

• Reguladores

Fig. 44

Bomba de combustibles.- Es aquel elemento que
tiene por finalidad de aspirar o succiona el combustible desde el
tanque a través de la válvula de aspiración
y envía hacia el carburador o inyectores. En motores de
gasolina modernos la bomba de alimentación es
eléctrica y está instalada

En el interior del tanque junto en la salida del tanque.
Es una bomba cilíndrica de rotor excéntrico que
utiliza para suministrar el sistema de alimentación de un
motor Fig. 45.

Fig. 45

Partes principales de la bomba de
combustible

• Válvula

• Tapa y filtro

• Diafragma

• Resortes de diafragma y brazo

• Espaciador

• Pernos de sujeción

• Arandelas

• Rotor excéntrico

• Campo magnético

• Cuerpo

Presiones de la bomba de gasolina

• Convencionales (mecánicos) 0,20 a 0,3 bar (
  Kg./cm2) = 3 a 4 psi

• Eléctricos 3 a 4 bar (Kg./cm2) = 40 a 50
  psi

• Caudal en electrónicos 50 a 200
  litros/hr

Canister.- Es un filtro de carbón que se
encarga de evitar o absolver el desprendimiento de vapores de
gasolina hacia la atmósfera, en donde tiene una
válvula que deja aspirar la admisión de aire del
motor. El canister está entre el depósito de
gasolina y el tubo de admisión, sus fase de reciclaje
están controladas por el calculador de inyección,
que manda señal al electro válvula de purga del
canister para enviar los vapores a la altura de la mariposa de
admisión.

CARBURADOR.- Es un elemento que tiene por
finalidad de realizar un mezcla de aire y vapor de combustible,
en proporción tales que la combustión produzca el
máximo de caloría. El aire es aspirado por el
vacío creado por admisión de la carrera descendente
de los émbolos, al pasar por la ventura, el aire se
acelera, creando a su vez una depresión que absorbe
atomizada la gasolina almacenada en la cuba (Fig. 46).

El aire atmosférico se compone de:

21 % de O2

78 % de N2

01 % de otros gases

Fig. 46

Partes del carburador

• Surtidor principal

• Difusor

• Válvula de mariposa
  (estrangulador)

• Ralentí (regulador de ventura antes de
  ingreso de mezcla)

• Perno de ajuste de la mezcla de ralentí
  (regulador)

• Acelerador

• Depósito de arranque (chop) se cierra en el
  momento de arranque para que la mezcla se rica

• Flotador

• Resortes

• Balín de descarga

• Purgador de aire en ralentí

• Regulador de aire

El 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" (Fig. 46).

CLASES DE CARBURADORES EN GENERAL

1.- Según disposición de canal de
admisión

• Carburador vertical de flujo descendente

• Carburador de flujo ascendente

• Carburador horizontal

2.- Según el número de canales de
admisión

• Carburador sencillo

• Carburador de doble cuerpo

• Carburador escalonado

3.- Según la regulación de niveles de
combustible

• Carburador con flotador

• Carburador sin flotador, membrana de presión,
  válvula de aguja

• Carburador de rebose (por la presión de
  liquido nivel)

4.- Según al operación de
combustible

• Carburador de evaporación ( mayoría de
  los carburadores convencionales)

• Carburador de pulverización (
  inyección electrónica, mono y
  multipunto)

Tipos de carburadores

1.- Zenith, Sensillos (Ford. Dodgs, Chevrolet,
etc.)

2.- Solex.- El surtidor lleva debajo

3.- Zenith con startear.- Se suministra
combustible para arrancar rica, datsun, europeos y
japoneses

4.- S. U.- Consta con émbolo de suministro
de combustible en el carburador, la mayoría
utiliza

carburadores modernos.

Circuitos o sistemas del carburador

1.- Circuito de ralentí o baja velocidad
(funcionamiento normal en mínimo)

2.- Circuito de puesta en marcha en frío (mezcla
rica para el arranque)

3.- Circuito de aceleración (acelración
constante)

4.- Circuito de lata velocidad (encargado de
proporcionar la cantidad de mezcla para aumentar las

revoluciones del motor)

5.- Circuito de inyección (encargado de inyectar
una cantidad adicional de combustible en el

momento de aceleración)

6.- Circuito de potencia (permite compensar el
empobrecimiento de la mezcla por menor vacío en
el

interior del motor).

INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE
(EFI).- En este caso, la alimentación de gasolina es
forzada por inyectores electromagnéticos que inyectan
gasolina intermitentemente en los doctos de admisión o
cilindros. La simplicidad del carburador significa un trabajo
regular del motor con mezcla rica (más combustible que el
de mezcla ideal con el aire) y para dosificar mejor
apareció la inyección monopunto (un inyector para
todo los cilindros, y más adelante la inyección
multipunto, un inyector por cada cilindro.

Inyección monopunto.- Es sistema central
de baja presión 1.5 a 2 bar, que remplaza en su
posición al carburador, mediante un inyector central que
dosifica mejor la alimentación de gasolina previo a la
válvula de estrangulamiento. El inyector funciona a ritmo
del encendido y de las chispas en las bujías Fig.
47.

Fig. 47

Sistema principales de inyección
electrónica básicos

• Sistema de alimentación de
  combustible

• Sistema de control de vapores de gasolina

• Sistema de aspiración

• Sistema de recirculación de los gases de
  escape

• Sistema de control (ECU)

• Sensores, actuadotes y conectores.

Sistema de inyección multipunto.- Con la
inyección multipunto comienza la necesidad de medir
diferentes parámetros:

• Revoluciones del motor

• Cantidad de aire admitido o la presión en el
  colector de admisión

• Inyectar la cantidad necesaria de gasolina en las
  distintas condiciones de marcha

El sistema de inyección multipunto (un inyector
por cilindro) descartó la mezcla distinta en la
admisión de cada cilindro, como ocurría con el
carburador y la inyección nonopunto. Aparte, siempre
había pérdidas o acumulaciones de gasolina en las
paredes del múltiple de admisión, controlados por
un computador, los inyectores suministran la cantidad exacta
necesaria para la combustión, sea cual fue la
condición de marca del momento. Las órdenes del
computador de inyección, dependen de la lectura de
diversos parámetros del motor.

CAPITULO X

Sistema de
encendido

Finalidad.- Es provocar la combustión de
la mezcla carburada que la final de segundo tiempo del ciclo
está fuertemente comprimido en la cámara de
combustión Fig. 48.

Encendido.-Los sistemas de encendido tienen como
objetivo generar un arco eléctrico entre los electrodos de
una bujía, este arco es el encargado de iniciar la
combustión de una mezcla aspirada por los émbolos
dentro del cilindro del motor y comprimidas dentro de una
cámara de volumen reducido llamada cámara de
combustión.

Encendido es la fase que da inicio el fenómeno de
la combustión siendo muy importante el instante en que se
establece la chispa detonante en la bujía. En los motores
de gasolina, la mezcla se inflama por capas concéntrica,
la combustión no es inmediata siendo necesario prever un
cierto avance de encendido que tiene en cuenta la duración
de la combustión.

Provocando el encendido antes que el émbolo
alcance el punto muerto superior (PMS), la fuerza que la
expansión de los gases ejercen sobre el émbolo es
máxima cuando este último ya ha pasado en el PMS,
consiguiendo así que el instante de máxima
energía coincida con una posición de la biela y
codo del cigüeñal (90º) que permite sacar el
máximo rendimiento mecánico de la
combustión. El intervalo en grados que existe entre el
inicio de la combustión y el PMS se llama avance de
encendido.

Fig. 48

Funciones del sistema de encendido.- El encendido
realiza sustancialmente las cuatro funciones
siguientes.

• 1. Ruptura del circuito primario de carga de la
  bobina y el consecuente salto de chispa en la
  bujía

• 2. Cálculo del avance de encendido en
  función de régimen y la carga motor

• 3. Elaboración de la energía de
  alta tensión

• 4. Distribución de la alta
  tensión a las bujías

Clasificación de los sistemas de
encendido.

1.- Encendido clásico a ruptor

2.- Encendido con ruptor transistor izado

3.- Encendido sin ruptor y sensor
magnético

4.- Encendido sin ruptor y sensor may

5.- Encendido por descarga de condensador

6.- Encendido electrónico integral con
distribución mecánica del encendido

7.- Encendido electrónico integral con
distribución estática del encendido

8.- Encendido electrónico integral con bobina por
cilindro

El avance de encendido óptimo depende de
varios factores:

• La velocidad de rotación

• Combustible

• Temperatura del motor

• El aire

• Bujías

• Estado del motor

• Llenado de cilindros

• La riqueza de la mezcla

• La compresión

• Otros.

Circuito del sistema de encendido

1.- Circuito de la baja tensión (batería
hasta bobina)

2.- Circuito de alta tensión (bobina hasta
bujías).

Partes del sistema de encendido Fig.
49

• Batería

• Interruptor de encendido

• Bobina

• Distribuidor

• Ruptor (platino y condensador)

• Bujías

• Resistor (resistencia)

• Cables

• Sensores

Fig. 49

Avance por fuerza centrifuga.

• En los vehículos livianos es 5º a
  12,5º

• En los vehículos pesados es de 5º a
  35º

Bobina.- Es el elemento encargado de genera al
alta tensión de 12V a 24-30 KV que posteriormente
producirá chispa (10 a15 KV) detonante en las
bujías. Esta formada por un transformador-elevador de
tensión compuesto de un núcleo magnético
alrededor de cual están arrollados los bobinados primarios
y secundarios. El tipo de bobina más divulgada es la que
está compuesta del arrollamiento eléctrico
realizado en un núcleo magnético de chapa embutida
y todo bañado de aceite para evitar el alentamiento
excesivo un condensador de tipo cilíndrico.

Parte de bobina.

• Tapa

• Borne del distribuidor

• Núcleo de lámina de hierro

• Brida de sujeción

• Pieza metálica conductiva

• Arrollamiento secundario

• Arrollamiento primario

• Casquillo distante

• Porcelana o plástico

Distribuidor.- El movimiento de rotación
del eje del distribuidor es realizado necesariamente a
través de un grupo de piñones de reenvío.
Este lleva un conjunto de resorte o espiras que realizan la
función de turbina de aceite para poder lubricar el
mecanismo. Normalmente llevan un sistema de acoplamiento que
puede llevar error en el posicionando realizando un desfase del
180º por lo que es necesario presentar especial
atención Fig. 40.

Fig.40

Partes principales del distribuidor

• Condensador

• Leva

• Contacto móvil

• Palanca móvil

• Muelle de leva

• Apoyo fijo

• Terminal de llegada de corriente primaria

• Cuerpo del distribuidor

• Brazo de rotor

• Placa base

• Unidad de vació

• Pernos

• Abrazaderas

• Juntas tóricas

Condensador.- el condensador está
constituido por dos láminas metálicas normalmente
de aluminio separados por un aislante de finas hojas de papel
parafinado y enrollado sobre ellas mismas en forma de espiral;
todo el paquete está encerrado en un bote
cilíndrico y fijado en el distribuidor

Su misión es absorber la corriente de ruptura
(platino) que tendrá por efecto producir una chispa entre
los contactos de ruptor; debido a que la fuerza electromotriz es
inversamente proporcional al tiempo de ruptura, es importante
obtener una ruptura limpia y rápida.

Bujías.- La bujía tiene la
misión de suministrar la chispa para encender la mezcla
combustible-aire; las chispas saltan entre los electrodos de la
bujía. Con este objeto la bujía tiene que
introducir bien aislada la tensión de encendido dentro de
la cámara de combustión. Las temperaturas de
combustión son del orden de los 2500 ºC y las
presiones de unos 60 bares. Como consecuencia de esto se
comprende que se plantean muy elevadas exigencias al aislador y a
los electrodos Fig. 41.

Fig. 41

Partes de la bujía.

• Conector

• Aislante

• Perno de conexión

• Junta de estanqueidad

• Casquillo de acero

• Electrodo central

• Electrodo de masa

Orden de encendido de 4 y 6 cilindro Ejemplo
Fig.

CAPITULO XI

Afinamiento de un
motor de combustión interna

Finalidad.- Es revisar, controlar, diagnosticar y
ajustar los distintos sistemas de funcionamiento del motor, para
conseguir y mantener un óptimo resultado. Por razones
prácticas, se puede dividir en afinamiento menor y
afinamiento mayor.

Afinamiento.- Se deben realizar las siguientes
operaciones:

• 1. Medición de
  compresión

• 2. Calibración de
  válvulas

• 3. Medición de la aspiración i
  escape

• 4. Calibración de bujías o
  reemplazo

• 5. Verificación e inspección de
  los sistemas principales del motor

• 6. Sistema de encendido

• 7. Limpieza de sistema de
  alimentación

• 8. Tensión de la correa

Medición de compresión.

• 1. Poner en marcha el vehículo durante
  10 minutos para que lubrique y se encuentre en condiciones
  normales de funcionamiento y luego desconectar el cable de
  alta tensión de la bobina.

• 2. Quitar la bujía Nº 1 y colocar
  el compresímetro, luego dar picadas de arranque hasta
  que marque una presión correcta.

• 3. Luego seguir la medición a los otros
  cilindros sucesivamente.

• 4. La presión normal en los motores es
  8-12 Kg./cm2 = 114 a 170 psi

• 5. Si la presión es menor de 8 Kg. /cm2
  comprobar con aceite la compresión.

Ejemplo: