Técnicas básicas de mecánica de vehículos. TMVG0109 E-Book

Bernabé Jiménez Padilla

• Herausgeber: IC Editorial
• Kategorie: Lebensstil
• Sprache: Spanisch

Seitenzahl: 311

Veröffentlichungsjahr: 2024

Beschreibung

Libro especializado que se ajusta al desarrollo de la cualificación profesional y adquisición del certificado de profesionalidad "TMVG0109 - OPERACIONES AUXILIARES DE MANTENIMIENTO EN ELECTROMECÁNICA DE VEHÍCULOS". Manual imprescindible para la formación y la capacitación, que se basa en los principios de la cualificación y dinamización del conocimiento, como premisas para la mejora de la empleabilidad y eficacia para el desempeño del trabajo.

Leseprobe

Técnicas básicas demecánica de vehículosTMVG0109

Bernabé Jiménez Padilla

iceditorial

Técnicas básicas de mecánica de vehículos. TMVG0109

© Bernabé Jiménez Padilla

2.ª Edición

© IC Editorial, 2023

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ISBN: 978-84-1184-203-7

Dedicado a José Antonio y Mar

Presentación del manual

El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ámbito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catálogo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías no formales de formación.

El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la competencia general.

Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas productivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de competencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia General, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el ejercicio de una actividad profesional determinada.

Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia, pudiendo dividirse en Unidades Formativas.

El presente manual desarrolla el Módulo Formativo MF0623_1: Técnicas básicas de mecánica de vehículos,

asociado a la unidad de competencia UC0623_1: Desmontar, montar y sustituir elementos mecánicos simples del vehículo,

del Certificado de Profesionalidad Operaciones auxiliares de mantenimiento en electromecánica de vehículos.

Índice

Portada

Título

Copyright

Presentación del manual

Índice

Capítulo 1Motores de vehículos

1. Introducción

2. Elementos generales en los vehículos

3. Motores de dos y cuatro tiempos. Principio de funcionamiento

4. Mecanismos principales: bloque motor, pistón, biela, culata, válvulas y distribución

5. Sistemas de encendido e inyección de combustible

6. Sistema de lubricación. Aceites y grados

7. Sistema de refrigeración. Radiador, termostato y anticongelantes

8. Servodirección. Líquido y correas

9. Equipo de climatización. Correas y gas refrigerante

10. Equipos de puesta a cero de intervalos de revisión

11. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 2Sistemas de suspensión y ruedas de vehículos

1. Introducción

2. Sistemas de suspensión: tipos, modelos y características y medios de verificación

3. Los neumáticos y sus características. Interpretación de marcaje

4. Precauciones de montaje y desmontaje de las ruedas, llantas y neumáticos

5. Equilibrado de ruedas y alineamiento básico

6. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 3Sistemas de transmisión y frenos de vehículos

1. Introducción

2. Sistemas de frenos, tipos y propiedades técnicas

3. Ayudas electrónicas de frenado

4. Propiedades del líquido de frenos

5. Sistemas de transmisión y sus reparaciones básicas. Localización de componentes y reparaciones habituales en las diferentes transmisiones

6. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 4Maquinaria básica de taller mecánico

1. Introducción

2. Herramientas del taller mecánico y su utilización

3. Características técnicas, de seguridad y manejo de las máquinas

4. Mantenimiento básico diario o automantenimiento

5. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 5Normas de prevención de riesgos laborales y de impacto medioambiental en taller de automoción

1. Introducción

2. Riesgos del taller de automoción

3. Limpieza y mantenimiento de las instalaciones, maquinaria, equipos y herramientas

4. Equipos para la protección individual (EPI). Equipos o medidas de protección colectiva

5. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Bibliografía

Capítulo 1

Motores de vehículos

Contenido

1. Introducción

2. Elementos generales en los vehículos

3. Motores de dos y cuatro tiempos. Principio de funcionamiento

4. Mecanismos principales: bloque motor, pistón, biela, culata, válvulas y distribución

5. Sistemas de encendido e inyección de combustible

6. Sistema de lubricación. Aceites y grados

7. Sistema de refrigeración. Radiador, termostato y anticongelantes

8. Servodirección. Líquido y correas

9. Equipo de climatización. Correas y gas refrigerante

10. Equipos de puesta a cero de intervalos de revisión

11. Resumen

1. Introducción

Los sistemas mecánicos convierten, mediante mecanismos de transformación, el movimiento lineal del motor en movimiento circular de las ruedas, a través de un sistema que genera explosiones o combustiones que se producen en el interior de un cilindro.

Existen dos tipos de motores, los de dos y los de cuatro tiempos, todos con sus diferencias y similitudes, en los que la mezcla de aire y combustible hace que se consiga potencia mecánica. Se ayudan de otros elementos auxiliares de tipo mecánico, eléctrico e hidráulico para conseguir la conveniente seguridad y comodidad de los usuarios. Para el encendido inicial del motor se recurre a la electricidad acumulada en la batería, la cual se transforma en alta tensión para provocar la chispa en las bujías que inician la explosión de la mezcla en los cilindros.

Todas las piezas que componen el motor se unen a la estructura que supone el bloque motor, en el que la lubricación de las partes metálicas en movimiento es del todo necesaria para conseguir el buen funcionamiento del sistema.

Por otro lado, la refrigeración reduce el calor que se produce debido a las explosiones que tienen lugar en el interior del motor, sirviendo además para la calefacción del habitáculo; y la dirección del vehículo se gobierna mediante sistemas mecánicos, hidráulicos y eléctricos para conseguir que la conducción sea lo más segura y cómoda posible. También existen equipos de puesta a cero para realizar los mantenimientos en los vehículos a motor.

2. Elementos generales en los vehículos

Es muy importante realizar, a modo de introducción para su posterior estudio, la identificación general de los elementos que se encuentran en los vehículos tipo turismo, y que también se puede aplicar a muchos otros de medio y gran tonelaje.

Nota

Los elementos generales que forman la estructura de un vehículo suelen ser comunes tanto en turismos como en otros de mayor tonelaje.

Observando la imagen como mapa general, se puede ver claramente la función de todos los elementos que componen un vehículo, que se consideran esenciales para el estudio y desarrollo de cada uno de ellos.

Existen diferentes sistemas en los vehículos, que se verán a continuación:

Sistema motor.

Sistema de alimentación de combustible.

Sistema de escape.

Sistema de lubricación.

Sistema de refrigeración.

Sistema de dirección.

Sistema de climatización.

Sistema de suspensión.

Sistema de frenado.

Sistema de transmisión de potencia.

Sistema eléctrico.

3. Motores de dos y cuatro tiempos. Principio de funcionamiento

En la actualidad los vehículos funcionan con motores de combustión interna, la cual se realiza en el interior de los cilindros, transformando los movimientos lineales, circulares y curvilíneos que hacen que el vehículo consiga desplazarse.

Los elementos de que constan, así como los movimientos que se transforman, las medidas de seguridad y las condiciones de comodidad interior que el habitáculo tiene, comienzan con el motor de combustión interna, aunque también hoy en día empiezan a adquirir importancia los motores eléctricos, cuya menor contaminación al medioambiente hace que sean muy interesantes para mejorar la conservación del planeta.

Nota

Los motores eléctricos han tomado en los últimos años un mayor protagonismo dentro de la automoción.

3.1. Sistema pistón-biela-cigüeñal

Este sistema es utilizado desde el origen de la máquina de vapor y en los primeros ferrocarriles para conseguir movimientos que se transforman y adaptan a las necesidades industriales.

Se realiza una modificación del movimiento rectilíneo alternativo al movimiento circular continuo. Mediante este mecanismo se cambia la dirección y/o sentido del movimiento. Se trata de un conjunto de elementos formado por un pistón movido por combustión interna (conductor) y una rueda que transmite por giro el movimiento lineal de ida y vuelta del cilindro (conducida).

La razón de velocidades no es constante. Si se toman las velocidades medias se tendrá:

Conseguido el movimiento circular en la rueda, se podrá transformar este por el cigüeñal acoplado a ella en otros movimientos mediante correas, engranajes, árboles y sistemas hidráulicos.

3.2. Motor de dos tiempos

Este motor es sencillo y muy utilizado en las motocicletas, donde por medio del movimiento lineal en uno o varios pistones este se transforma en circular en los neumáticos por medio de transmisiones de ruedas dentadas y cadena.

Nota

El motor de dos tiempos también es denominado motor de dos ciclos.

En el motor de dos tiempos el ciclo completo de giro se realiza en dos carreras del pistón en el interior del cilindro, de forma que la admisión de la mezcla combustible y la expulsión de los gases se realizan en cada uno de los movimientos lineales, de manera continua. Las dos carreras del pistón se transforman en un giro del eje de la rueda (cigüeñal).

Actividades

1. Investigar si los coches a motor de cilindrada limitada tienen motores de dos o de cuatro tiempos.

La mezcla previa en estos motores se puede realizar mediante carburación o inyección.

Las partes de que constan los motores de combustión interna de dos tiempos se indican en la siguiente imagen:

Funcionamiento del motor de dos tiempos

En el trabajo del motor se tienen dos carreras del cilindro para conseguir un giro en el cigüeñal. Se distinguen siete movimientos en los que el octavo sería repetir de nuevo el primero.

1.Admisión. La lumbrera de admisión se abre para dar paso al combustible, aire y aceite lubricante (mezcla) al cárter, pasando esta por el canal de transferencia hacia la cámara de precompresión.

2.Precompresión. La mezcla empieza a comprimirse en la cámara de combustión una vez que el canal de transferencia está tapado por el propio pistón.

3.Compresión. Se comprime la mezcla, ya que esta no tiene escape al estar la entrada y salida tapadas por el pistón.

4.Explosión. Cuando el pistón se encuentra en el Punto Muerto Superior (PMS), se tiene la máxima compresión de la mezcla, momento en el cual salta la chispa de la bujía para inflamar la mezcla y producir un trabajo mecánico.

5.Trabajo. Se produce una expansión de la mezcla y un rápido descenso del pistón. Mediante la biela se transforma el movimiento lineal del pistón en el cilindro en movimiento circular en el cigüeñal.

6.Transferencia. Cuando el pistón se encuentra bajando en el cilindro, con la lumbrera de admisión cerrada, la mezcla quemada sale por la lumbrera de escape, dando paso por el canal de transferencia a la mezcla preparada que se encontraba en el cárter.

7.Escape. Cuando el pistón se encuentra en el Punto Muerto Inferior (PMI), se tiene la máxima apertura en el canal de transferencia, sustituyéndose la mezcla quemada por otra nueva para iniciar la precompresión y la admisión de nueva mezcla.

Actividades

2. En internet existen animaciones que aclaran mucho el funcionamiento de los motores. Encontrar algunas y comentarlas.

Ventajas e inconvenientes del motor de dos tiempos

Con este motor se consigue la ventaja de un trabajo más uniforme al producirse una explosión por cada giro del cigüeñal, de forma que se consigue con un mismo volumen del cilindro donde se encuentra el pistón (cilindrada) mayor trabajo mecánico que en los motores de cuatro tiempos, en los que se produce una explosión por cada dos giros del cigüeñal.

Por ello, este motor de dos tiempos es de más sencilla construcción además de no necesitar válvulas de admisión ni de escape, ni tampoco de sus mecanismos. Además, puede estar en cualquier posición vertical, horizontal o inclinada, al no estar el cárter lleno de aceite lubricante.

La lubricación se consigue mezclando el aceite con la propia mezcla de aire y combustible, siendo un inconveniente ya que puede afectar al correcto funcionamiento de la bujía que produce la chispa que incendia la mezcla comprimida. Además, en la fase de admisión y antes de la precompresión parte de la mezcla limpia sale por la lumbrera de escape al estar abiertos la lumbrera de admisión y el canal de transferencia.

Sabía que…

Los motores de dos tiempos son más contaminantes al poder emitirse al exterior gases sin quemar por la lumbrera de escape.

3.3. Motor de cuatro tiempos

Este motor es más complicado que el de dos tiempos, y se utiliza en los vehículos que deben mover un gran peso de personas o materiales (coches, camiones, maquinaria de todo tipo y motocicletas de gran cilindrada). De la misma forma, con el movimiento lineal de los pistones en los cilindros este se transmite a los neumáticos por medio de transmisiones de ruedas dentadas, árboles, diferenciales, etc.

En el motor de cuatro tiempos, el ciclo completo de giro se realiza en cuatro carreras del pistón en el interior del cilindro, de forma que la admisión de la mezcla de aire y combustible y la expulsión de los gases se realiza cada dos movimientos lineales, de manera continua. Se tienen cuatro carreras del pistón que se transforman en dos giros del eje de la rueda (cigüeñal).

La mezcla previa en este tipo de motor se puede realizar mediante carburación o mediante inyección.

Las partes de que constan los motores de combustión interna de cuatro tiempos se indican en la siguiente imagen.

Funcionamiento del motor de cuatro tiempos

En el trabajo del motor se tienen cuatro carreras del cilindro para conseguir dos giros en el cigüeñal. Se distinguen cuatro movimientos denominados admisión, compresión, explosión (Otto) o combustión (diésel) y escape.

Se produce trabajo mecánico solo en uno de los cuatro movimientos (dos de ascenso y dos de descenso) del pistón en el interior del cilindro, pero es suficiente para que se realicen los otros tres.

El análisis de movimientos del motor según el desplazamiento del pistón en el cilindro se puede descomponer en doce imágenes, en las que la decimotercera sería repetir de nuevo la primera.

1.Apertura de la válvula de admisión. En este primer movimiento se produce la apertura de la válvula cuando el balancín bascula empujándola.

2.Admisión (Aire-gasolina o aire). El descenso del pistón hace que se aspire la mezcla de gasolina y aire, o de aire en motores diésel, llenando el cilindro.

3.Punto Muerto Inferior (PMI). Es el punto más bajo del cilindro en su recorrido, y se consigue con ello la máxima capacidad. La válvula de admisión se cierra.

4.Compresión. El cilindro sube ayudado por el contrapeso que tiene el cigüeñal de forma que la mezcla se comprime disminuyendo su volumen y aumentando su temperatura.

5.Punto Muerto Superior (PMS). Es el punto donde el volumen superior en el cilindro es más reducido. El calentamiento es máximo.

6.Energía de activación (Bujía o inyector de gasolina o gasoil). En ese momento se produce la chispa en la bujía o la inyección de la gasolina o del gasoil que hace que la mezcla o aire se incendie.

7.Explosión. La energía que se produce por el encendido de la mezcla se disipa, haciendo descender el pistón.

8.Trabajo. Al descender el pistón se produce el trabajo útil, impulsando la biela y haciendo girar el cigüeñal al que está acoplado.

9.Punto Muerto Inferior (PMI). Se alcanza de nuevo el mayor descenso del pistón, haciendo que los gases de la combustión de la mezcla estén al máximo de su volumen.

10.Apertura de la válvula de escape. Esta válvula se abre, dando paso a los gases que se han producido en la combustión.

11.Escape. El movimiento de ascenso que se produce en el pistón empuja a los gases de la combustión hacia el canal de escape que se encuentra abierto.

12.Punto Muerto Superior (PMS). En este punto, con las válvulas cerradas se está de nuevo en la máxima altura y en el mínimo volumen de la cámara superior del cilindro.

Actividades

3. Investigar si con tantos elementos mecánicos en movimiento se necesita lubricación y refrigeración.

A partir de aquí se repite el ciclo, abriéndose la válvula de admisión dando paso a la mezcla o aire, facilitado por la aspiración que produce el descenso del pistón dentro del cilindro.

Motor Otto de gasolina

Este motor lo inventó el ingeniero alemán Nikolaus August Otto en el año 1876, siendo aún muy utilizado tras más de 130 años.

En este tipo de motor de cuatro tiempos la gasolina mezclada con aire es el combustible que se utiliza para generar la explosión y el trabajo de giro en el cigüeñal:

Admisión

. Se aspira la mezcla de aire y gasolina con la válvula de admisión abierta hasta que se llena la parte superior del cilindro. Se produce la admisión hasta que el pistón baja totalmente hasta el Punto Muerto Inferior (PMI).

Compresión

. El pistón asciende y comprime la mezcla haciendo que esta se caliente. En el Punto Muerto Superior (PMS) el volumen superior en el cilindro es el mínimo y, por tanto, el calor máximo.

Explosión

. En este tipo de motor, la chispa que incendia la mezcla la genera la bujía de forma eléctrica, produciendo una explosión que expande el volumen comprimido, haciendo descender el pistón dentro del cilindro de nuevo hasta el PMI. Solo en esta fase se produce trabajo mecánico.

Escape

. Los gases de la combustión salen empujados por el nuevo ascenso del pistón dentro del cilindro, con la válvula de escape abierta, hasta que se alcanza otra vez el PMS.

Nota

El sistema mecánico de los motores de explosión es el de pistón-biela-cigüeñal.

Motor diésel de gasoil

Otro ingeniero alemán, llamado Rudolf Diesel, inventó en el año 1892 este motor, que utiliza como combustible el gasoil, el cual se inyecta directamente en la cámara de combustión.

Definición

Gasoil

Fracción destilada del petróleo crudo, que se purifica especialmente para eliminar el azufre. Se usa normalmente en los motores diésel y como combustible en hogares abiertos.

De los cuatro tiempos que se tienen en este tipo de motor solo es diferente, con respecto al Otto, el tercer tiempo, en el que se inyecta el combustible directamente en la cámara superior del cilindro cuando el aire está comprimido al máximo y este se encuentra a la mayor temperatura, no produciéndose una mezcla previa como en el caso de los motores de explosión. Este tiempo se llama de combustión, en lugar de explosión, aunque de la misma forma se produce el trabajo que hace descender el pistón dentro del cilindro, haciendo igualmente girar al cigüeñal por medio de la biela que tiene acoplado, y que transforma el movimiento lineal en circular.

Admisión

. Se aspira aire por la válvula.

Compresión

. Se comprime el aire.

Combustión

. Se inflama el aire caliente con gasoil inyectado.

Escape

. Se empujan los gases de la combustión hacia el exterior.

Ventajas e inconvenientes del motor de cuatro tiempos

Este motor de cuatro tiempos es más robusto que el de dos tiempos visto anteriormente, siendo su capacidad mecánica mucho mayor al producirse explosiones con la mezcla más pura. Además, cabe destacar que se produce una sola explosión por cada dos giros del cigüeñal, con lo que la utilización de combustible es mucho menor que en el motor de dos tiempos.

Como inconvenientes decir que la utilización de este motor debe ser siempre en posición vertical, ya que la parte inferior (cárter) donde se produce la transmisión del movimiento de la biela al cigüeñal está llena de aceite lubricante que refresca el contacto de las piezas, y que es necesario que se encuentre, por gravedad, siempre en posición horizontal.

También decir que las averías que se pueden producir son mayores, al disponer también de más mecanismos en la parte superior del motor en cuanto a válvulas, balancines, bujías, inyectores, distribución, etc.

3.4. Diferencias entre los motores de dos y de cuatro tiempos

La diferencia más destacada es que mientras en el motor de cuatro tiempos la apertura de las válvulas de admisión y escape están controladas por el propio movimiento del cigüeñal en la distribución, en el motor de dos tiempos las llamadas lumbreras se abren o cierran con la succión o empuje que se produce por el propio movimiento del pistón dentro del cilindro.

La lubricación en el motor de dos tiempos se produce al unirse el aceite junto al aire y el combustible previamente a la compresión de la mezcla en el interior del cilindro.

El cárter puede ser común a todos los cilindros en los motores de cuatro tiempos, mientras que en el de dos tiempos se hace necesario construir un cárter totalmente independiente que aloje la mezcla antes de ser comprimida y explosionada para que produzca trabajo en el sistema pistón-biela-cigüeñal.

Nota

El motor de dos tiempos tiene un cárter independiente que aloja la mezcla antes de ser comprimida y explosionada.

Aplicación práctica

En el taller mecánico donde trabaja desde hace tres meses, se encuentran carteles en las paredes en los que se sitúan los elementos fundamentales para cada sistema del vehículo.

El encargado le propone completar la colección realizando un cartel en el que se indiquen las diferencias que existen entre los motores Otto y diésel en el que aparezcan las características, el tipo de combustible y el ciclo de funcionamiento de cada uno de ellos.

SOLUCIÓN

El cuadro resumen se realiza de forma que se puedan identificar rápidamente, mediante filas y columnas, las características que diferencian cada tipo de motor.

Otto

Diésel

Motor de explosión

Motor de combustión

Características

Carburación > Encendido Inyección > Encendido

Inyección > Autoencendido

Combustible

Aire y gasolina aspiradaAire y gasolina inyectada

Aire aspiradoGasoil inyectado

Ciclo

4 tiempos2 tiempos

4 tiempos2 tiempos

3.5. Elementos auxiliares del motor

Para que un vehículo se desplace por la carretera son necesarios, además del motor, una serie de sistemas compuestos por elementos auxiliares que inician el movimiento y lo transforman a través de transmisiones mecánicas y eléctricas para que se produzca el movimiento lineal y curvilíneo en los cambios de dirección. Entre estos destacan:

El

motor de arranque

, de tipo eléctrico, que inicia el movimiento en el motor de combustión por medio del contacto de la llave de encendido.

El

distribuidor

(delco), que proporciona la chispa en la bujía para el encendido de la mezcla combustible.El delco en los motores de explosión es el aparato distribuidor que hace llegar por turno la corriente de alto voltaje a cada una de las bujías.

El

cigüeñal

, que transmite el movimiento circular por medio de correas, cadenas y trenes de engranajes a otras partes del vehículo.

La

caja de cambio

y el

embrague

, que permiten un aprovechamiento de la fuerza y velocidad en el movimiento del vehículo.

El

cárter

, que lubrifica las zonas de contacto entre elementos en movimiento.

La

refrigeración

del motor, que controla las elevadas temperaturas que se producen por la explosión y combustión.

El circuito de

escape

de gases utilizados, que evita la contaminación externa en el medioambiente.

La

dirección

y el

diferencial

, que ayudan a realizar los cambios de dirección en las curvas.

La

amortiguación

y las

ruedas

, que permiten un tránsito más seguro y cómodo para los usuarios del vehículo.

Actividades

4. Realizar un listado de los movimientos que tienen lugar en el funcionamiento de los motores de cuatro tiempos. Pensar las diferencias que existen entre los motores Otto y diésel.

4. Mecanismos principales: bloque motor, pistón, biela, culata, válvulas y distribución

El motor de los vehículos, en su funcionamiento, dispone de unos mecanismos autorregulables. De esta forma por medio de transmisiones mecánicas de correas árboles y levas se puede conseguir un circuito mecánico cerrado.

4.1. Mecanismos principales del motor

Dentro de los mecanismos que hacen que el motor funcione de manera autónoma se encuentra la distribución, que aprovecha el propio movimiento circular del cigüeñal para transmitirlo por correas a los árboles donde están apoyadas las válvulas de admisión y de escape.

En la siguiente imagen, se realiza una descripción general de las partes de que consta el motor y su distribución.

En la imagen se puede observar cómo se realiza la transformación del movimiento lineal inicial en los pistones del cilindro al movimiento circular del cigüeñal por medio de la biela acoplada a cada uno de los pistones. Este movimiento circular se aprovecha por medio de la transmisión por correas y/o cadenas para la distribución.

Esta distribución genera el movimiento circular de los árboles de levas, que debido a su forma puede realizar movimientos lineales alternativos en las válvulas de admisión de la mezcla y de escape de los gases de la combustión.

4.2. Bloque motor y cilindros

Al bloque se le considera la estructura del motor, donde van acoplados los elementos que lo hacen funcionar.

El bloque motor dispone de unas cavidades cilíndricas por donde se desplazan los pistones de arriba a abajo. Además tiene muchos taladros roscados realizados para poder montar y desmontar los elementos que a él van acoplados, como pueden ser la culata superior y el cárter inferior, además de otros auxiliares. Estos dos elementos se encuentran montados entre juntas que ayudan a absorber las superficies de mecanizado existentes, proporcionando al conjunto una estanqueidad necesaria.

Importante

El bloque motor está construido de fundición de acero al carbono o de aluminio inyectado, y tiene muchos taladros roscados para montar y desmontar los elementos que se le acoplan.

El bloque motor está construido de fundición de acero al carbono, aunque en la actualidad se construyen también en aluminio inyectado. Debe ser muy robusto ya que dentro de él se producen explosiones que no pueden minar su composición estructural, ya que una pequeña fisura podrá producir una rotura total, terminando con la estanqueidad necesaria en él.

Debido a la gran cantidad de calor que se produce, tanto por las explosiones internas como por la fricción entre los elementos que se desplazan en el interior de los cilindros, el bloque motor dispone además de unos canales internos por donde se realiza la refrigeración por agua, además de otros para aceite que facilitan el engrase de las partes metálicas móviles.

El bloque motor se diseñará dependiendo del número de cilindros que se necesiten en función de la potencia o cilindrada, siendo la disposición de estos cilindros “en línea” o “en V”, lo cual proporciona una potencia máxima en la transmisión de la energía producida en los cilindros y transmitida al cigüeñal.

Nota

El bloque motor puede tener una disposición de cilindros “en línea” o “en V”.

Actividades

5. Investigar la existencia de otras disposiciones de cilindros en el bloque motor, y la potencia que se consigue con ellos.

4.3. Pistón y biela

Mediante estos dos elementos se transforma el movimiento lineal del pistón dentro del cilindro en movimiento circular en el cigüeñal.

La unión del pistón y la biela se realiza con un elemento llamado bulón, acoplado mediante el buje y cerrado por anillos de seguridad tipo seiger.

El pistón en su parte externa tiene unos aros que permiten el perfecto acople del pistón al cilindro interior del bloque motor, y que sirven además de engrase entre ellos para facilitar el desplazamiento lineal continuo.

Para el montaje y desmontaje de los elementos de que consta este conjunto mecánico, la biela en la parte inferior está abierta para poder acoplarse al cigüeñal. El montaje está facilitado por unos cojinetes de fricción y unos tornillos que cierran la unión.

Actividades

6. Realizar un listado general de las herramientas necesarias para el montaje del conjunto cilindro-biela.

4.4. Culata y válvulas de admisión y escape

La pieza que se sitúa en la parte superior del bloque motor es la culata, la cual sirve de soporte para la situación de las válvulas de admisión y de escape que dejan pasar la mezcla a los cilindros y dejan salir los gases de la combustión. Dependiendo del número de válvulas que se puedan disponer en cada cilindro existirán dos, tres, cuatro o cinco agujeros. Todos estos datos serán elegidos dependiendo de la cilindrada del motor, del tipo de combustible y de la potencia total que se quiera tener.

Definición

Culata

Es la pieza metálica que se ajusta al bloque de los motores de explosión y cierra el cuerpo de los cilindros.

Debe existir una junta de estanqueidad entre la culata y el bloque motor para asegurar que no se produzcan fugas de líquidos y/o gases.

Válvulas

Como ya se sabe, las válvulas abren y cierran el paso a la mezcla que se explosiona y a los gases de escape, pero en su funcionamiento utilizan un mecanismo que transforma el movimiento circular continuo de la distribución en movimiento rectilíneo alternativo, gracias a una rueda excéntrica llamada leva.

Transforman la dirección y/o sentido del movimiento. Se trata de un conjunto de elementos formado por una rueda excéntrica que mueve un vástago en dirección lineal. El elemento que transmite el movimiento es la llamada leva o excéntrica. El movimiento se realiza con la misma misión que la biela-manivela.

En el diseño de las levas se puede conseguir movimientos alternativos con una función determinada.

Excéntricas o levas

Una leva es un mecanismo que transforma su movimiento circular en un movimiento rectilíneo, ya sea uniforme o angular. Este es un mecanismo reversible. Se emplea para la admisión de la mezcla y la expulsión de los gases, junto con el balancín y la varilla (o empujador), en la distribución para los motores de explosión.

La leva de disco se traza con las características de longitud y excentricidad adecuadas al movimiento alternativo.

Los resortes o muelles son elementos que se emplean en mecánica, capaces de deformarse y absorber esfuerzos de tipo dinámico. Están fabricados de aceros con propiedades muy elevadas de elasticidad. Esta capacidad les permite volver a la situación anterior cuando la carga deja de actuar. Se pueden clasificar dependiendo de su forma, y también según el tipo de esfuerzo al que deben estar sometidos.

El muelle helicoidal se compone de un elemento que está enrollado en forma de espiral alrededor de un eje, y se utiliza para absorber esfuerzos de compresión. Variedades de estos son los que están formados por acero de sección cuadrada y los que tienen forma de cono.

El mecanismo final de admisión y escape se realiza con el giro de las levas en el árbol de levas, o del giro de los balancines, accionados mediante el empujador, que realizan la apertura y cierre de las válvulas de manera alternativa y exacta.

Definición

Árbol de levas

Eje rotatorio que mueve una o más levas y se destina a regular movimientos que deben estar sincronizados.

4.5. Cárter y juntas de estanqueidad

El cárter es un depósito que contiene aceite lubricante que se encarga de facilitar el movimiento de las bielas en el cigüeñal, haciendo que todo el conjunto se mantenga libre de partículas externas que puedan perjudicar la transmisión mecánica. Este tiene en el fondo un tapón roscado que se utiliza para el vaciado del aceite utilizado y que ya ha perdido sus propiedades con el paso del tiempo.

En su unión al bloque motor también dispone de una junta intermedia que asegura la estanqueidad necesaria en la unión.

Juntas de estanqueidad

Son elementos muy importantes en los montajes de conjuntos mecánicos ya que se utilizan no solo para sellar partes de subconjuntos que tienen en su interior algún tipo de líquido lubricante, sino además para absorber las posibles deficiencias en el mecanizado superficial de las piezas a unir, permitiendo un sellado estanco entre ellas.

Nota

La culata se une al bloque motor mediante una junta de estanqueidad.

Existen muchos elementos en mecánica que requieren juntas de estanqueidad. En un elemento tan importante como el cárter inferior unido al bloque motor de los motores de explosión, que incluyen líquidos lubricantes para las bielas y el cigüeñal en continuo movimiento, la estanqueidad y durabilidad de las juntas se considera esencial.

También se utilizan en los árboles, en uniones y acoplamientos elásticos, en sellado de roscas, etc.

Los materiales utilizados en la construcción de estas juntas van desde los de tipo orgánico, como polímeros plásticos, corcho, caucho y fieltro, hasta los de tipo inorgánico, como la fibra de vidrio y metales blandos. El material más utilizado es el caucho, ya que asegura una flexibilidad adecuada así como capacidad de absorción de vibraciones y esfuerzos mecánicos, siempre de moderado nivel.

Nota

El caucho es el material más usado para la fabricación de juntas de estanqueidad.

Es importante que para cada uso se tengan en cuenta las características de flexibilidad, impermeabilidad y durabilidad, ya que un mal montaje y mantenimiento de estos elementos puede llevar aparejado un mal funcionamiento de los elementos mecánicos del conjunto en general.

Actividades

7. Investigar si además de en las uniones de la culata, el bloque motor y el cárter existen otras piezas que necesitan juntas de estanqueidad en el motor.

4.6. Distribución. Cigüeñal, cadena y correa dentada

El movimiento vertical de los pistones dentro de los cilindros del bloque motor se transforma por medio de la biela en giro del cigüeñal, el cual aprovecha a un extremo el movimiento circular para la distribución mediante correas y poleas o ruedas dentadas y cadenas, y el otro extremo del cigüeñal mediante el volante de inercia para el movimiento general del vehículo, que termina en el giro de las ruedas que están en contacto con la carretera.

El cigüeñal es un elemento metálico que está mecanizado en una pieza, en el que se acoplan montados el cabezal inferior de la biela y su cojinete, que transforma el movimiento lineal de esta en circular.

Importante

Al cigüeñal se acoplan montados el cabezal inferior de la biela y su cojinete, y transforma el movimiento lineal de esta en circular.

Dispone en su construcción de contrapesos que hacen que el movimiento de giro se mantenga constante y sin saltos. El muñón principal guarda el eje longitudinal, estando los codos donde se acoplan las bielas a este situados paralelamente.

En un extremo del cigüeñal se realiza la distribución y en el otro está situado el volante de inercia, que se une a la caja de cambios de velocidades por medio del embrague, que permite el acoplamiento a voluntad de la caja al giro constante del motor.

Correa y poleas

Transforman el sentido y la velocidad de giro. Si el movimiento circular es el mismo, no se puede transformar.

1. Correa. Es una cinta cerrada que puede ser de diversos materiales y que sirve para transmitir movimiento entre dos ejes que generalmente son paralelos, aunque no siempre.

2. Polea. Es una rueda construida de forma conveniente para que apoye sobre ella la correa.

Se realiza la transmisión desde un eje conductor a otro eje, que será el conducido.

Cuando en la transmisión de potencia mecánica se requiere una exactitud elevada y una distancia no factible para emplear engranajes ni cadenas, se puede recurrir a las poleas dentadas.

Estas poleas tienen dientes transversales donde se alojan los dientes de la correa, evitándose el patinaje y el ruido que produce una transmisión por engranaje y cadena. Se pueden fabricar en aluminio, acero y fundición, para grandes potencias, y en la actualidad de plástico para potencias medianas y bajas.

Nota

Las poleas dentadas se fabrican de plástico para motores con potencias medias y bajas.

Este conjunto se utiliza en los vehículos a motor para la transmisión de movimiento entre el cigüeñal y el árbol de levas.

Aplicación práctica

Usted tiene ya gran experiencia en su trabajo de mecánica de coches y motocicletas.

Mañana va a recibir dos nuevos empleados y quiere conocer su nivel de conocimientos inicial. Durante su jornada laboral de hoy debe realizar un croquis con los elementos fundamentales del motor y la distribución para enseñárselos, y que ellos digan cómo se llama cada uno y para qué sirve. Se procederá a tapar el nombre de los elementos de que consta, hasta que ellos los identifiquen correctamente.

SOLUCIÓN

El conocimiento de los elementos de que consta un motor se considera fundamental, ya que para el montaje y desmontaje es importante identificar claramente las partes de que consta.

Este croquis tiene los elementos principales. Lo ideal sería que los nuevos empleados pudieran identificarlos rápidamente, ya que será muy importante en su trabajo en el taller, y en el lenguaje técnico que se utiliza normalmente.

4.7. Distribución. Volante de inercia, embrague y caja de cambios

En el extremo del cigüeñal, donde se realiza el acople al volante de inercia, se encuentran el embrague y la caja de cambios de velocidad.

El volante es un disco pesado, de forma que el movimiento una vez iniciado tras el arranque del motor se mantiene constante mientras los pistones suben y bajan dentro de los cilindros del bloque motor.

Embrague

Este es un mecanismo de acoplamiento que se utiliza para la transmisión de movimiento y que permite realizarlo en movimiento y a voluntad. Consta de un árbol de transmisión (conductor), que está en movimiento de manera continua, y de un acoplamiento desplazable, que una vez unido transmite el movimiento a la transmisión (conducido).

El árbol conductor está fijo por una chaveta (inclinada), y el árbol conducido lleva una lengüeta (sin inclinación).

Actividades

8. Realizar unos dibujos en los que se observe la diferencia entre una chaveta y una lengüeta.

El embrague de fricción tiene la ventaja de que el acoplamiento se realiza fácilmente con el motor en marcha, de manera gradual y más suavemente. Las superficies de contacto tienen un alto coeficiente de rozamiento. Pueden ser de metal a metal o de metal a cuero.

Importante

El embrague de fricción se usa para conectar y desconectar el movimiento del motor a la caja de cambio.

Se utilizan en los vehículos para conectar y desconectar el movimiento del motor a la caja de cambio.

Los tipos de embragues de fricción son tres:

1. Axial cilíndrico. El rozamiento se produce en la parte frontal de los discos. Pueden ser de platos múltiples (en los vehículos a motor).

2. Axial cónico. El rozamiento se produce también en la parte frontal de los discos, pero con inclinación que facilita el contacto.

3.