Motor 1

5/16/2018 Motor 1 - slidepdf.com

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Términos utilizados para el estudio del motor

Los términos teóricos mas importantes a la hora de estudiar un motor son:

Punto muerto superior (PMS): es cuando el pistón en su movimientoalternativo alcanza la punto máximo de altura antes de empezar a bajar.

Punto muerto inferior (PMI): es cuando el pistón en su movimientoalternativo alcanza el punto máximo inferior antes de empezar a subir.

Diámetro o calibre (D): Diámetro interior del cilindro (en mm.) Carrera (C): Distancia entre el PMS y el PMI (en mm). Cilindrada unitaria (V): es el volumen que desplaza el pistón en su

movimiento entre el PMI y PMS. Comúnmente, es expresado en c.c.

(centímetros cúbicos) o en litros. Volumen de la cámara de combustión (v): Volumen comprendido entre la

cabeza del pistón en la posición PMS y la culata. Comúnmente, esexpresado en c.c. (centímetros cúbicos).

Relación de compresión (Rc): es la relación que existe entre la suma devolúmenes (V + v) y el volumen de la cámara de combustión. Este dato se expresacomo el siguiente ejemplo: 10,5/1. La relación de compresión (Rc) es un dato quenos lo da el fabricante, no así el volumen de la cámara de combustión (v) que lopodemos calcular por medio de la formula de la (Rc).

La Rc para motores Otto (gasolina) viene a ser del orden de 8 - 11/1. Paramotores sobrealimentados la relación de compresión es menor..

La Rc para motores Diesel viene a ser del orden de 18 - 22/1.

En la figura inferior tenemos como ejemplo que la relación de compresión es dediez a uno. Esto nos indica que el volumen total del cilindro se comprime diez

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veces para reducirse al tamaño de la cámara de combustión. Esta característicanos da una idea de las prestaciones del motor, su eficiencia y su potencia; en lamedida que el número de la izquierda sea mayor, la relación será más elevada ylas prestaciones superiores dentro de ciertos limites.

Calculo de un ejemplo real: Volkswagen Passat 1.9 TDi.

Datos:

Diámetro por carrera (mm) = 79,5 x 95,5. Cilindrada = 1896 cc. Relación de compresión = 19,5 : 1.

Calculo de la cilindrada a partir del diámetro y el calibre.

Calculo del volumen de la cámara de combustión (v) a partir de la relación decompresión (Rc).



Velocidad del pistón El pistón en su movimiento alternativo alcanza velocidades que van desde cerohasta su velocidad máxima. De este movimiento se puede obtener una velocidadmedia del pistón que estará en función de la carrera del pistón y del número derevoluciones del cigüeñal.

Vm = velocidad media del pistón L = carrera en metros n = nº de revoluciones del motor

Las velocidad máxima que puede alcanzar el pistón se limita, ya que cuanto mas

alta sea, mayor será el desgaste de los cilindros y el motor estará sometido agrandes inercias que provocaran mayores esfuerzos a todos los elementosmecánicos del mismo. La velocidad media del pistón normalmente estacomprendida entre 10 y 18 m/s. Para obtener mayor velocidad media del pistón ypor lo tanto mayor nº de r.p.m., se construyen motores de carrera mas corta parareducir el desgaste de los cilindros.

En función de la medida de la carrera y diámetro diremos que un motor es:

D>C = Motor supercuadrado. D=C = Motor cuadrado.

D<C = Motor alargado.



Actualmente se tiende a la fabricación de motores con mayor diámetro quecarrera, con objeto de que al disminuir la carrera se reduzca la velocidad lineal delpistón y con ello el desgaste de los cilindros.

Ejemplo real de las medidas de los cilindros:

Fiat 1.9 TD. DxC (Diámetro x Carrera)= 82 x 90,4. Opel 1.6 i. DxC= 79 x 81.5. Citroen 2.0 16V, DxC= 86 x 86

Como se ve las medidas son muy dispares.

Las ventajas de los motores cuadrados y supercuadrados son:

Cuanto mayor es el diámetro (D), permite colocar mayores válvulas en laculata, que mejoran el llenado del cilindro de gas fresco y la evacuación delos gases quemados.

Las bielas pueden ser mas cortas, con lo que aumenta su rigidez. Se disminuye el rozamiento entre pistón y cilindro por ser la carrera mas

corta, y, por tanto, las perdidas de potencia debidas a este rozamiento. Cigüeñal con los codos menos salientes, o sea, mas rígido y de menor

peso.

Los inconvenientes son:

Se provoca un menor grado de vació en el carburador, con lo que la mezclase pulveriza peor, y, por tanto, se desarrolla menor potencia a bajo régimen.

Los pistones han de ser mayores y por ello mas pesados. Menor capacidad de aceleración y reprise.



Potencia del motorLa energía química del combustible se transforma en energía mecánica al empujarlos pistones dentro del motor. La energía mecánica o trabajo mecánico es elproducto de multiplicar una fuerza por el espacio recorrido. Si por ejemplo, unpistón es empujado con una fuerza de 4000 kilogramos y su carrera es 86 mm, el

trabajo desarrollado es:

Si el trabajo desarrollado se divide por el tiempo empleado en efectuarlo,obtendremos la potencia desarrollada. En el mismo ejemplo anterior, si el trabajose desarrolla en una décima de segundo, la potencia es:

que expresada en CV es:

La potencia desarrollada por un motor depende, por tanto, de la relación decompresión y de la cilindrada, ya que a mayores valores de estas lescorresponden mayor explosión y mas fuerza aplicada al pistón; también depende

de la carrera, del número de cilindros y de las revoluciones por minuto a las quegira el motor.

Equivalencias:

1 CV = 0,736 kW 1 kW = 1,36 CV

Par motor. El valor del par es el producto de la fuerza aplicada sobre el pistón y de la longituddel codo del cigüeñal. La fuerza que actúa sobre el pistón es proporcional a la

presión media efectiva durante la carrera de explosión y expansión. El valor deesta presión media depende del grado de llenado de los cilindros y de la eficaciacon que se desarrolla la combustión.



El par motor, expresado en "m.kg" multiplicado por las revoluciones a las que girael motor y dividido por 716, nos da la potencia desarrollada por el motor en eserégimen.

Por ejemplo para un motor que desarrolla 10 m.kg, girando a 3000 r.p.m., lapotencia desarrollada es:

Equivalencias:

1 mkg = 9,8 Nm 1 daN = 1 mkg

Curvas características Par/Motor El valor máximo de potencia no coincide con las mismas revoluciones que el parmotor, ya que, si bien, este último va en aumento a medida que lo hace el númerode revoluciones, llega un momento en que al crecer la velocidad de rotación delmotor, los cilindros se llenan de menor cantidad de mezcla, como consecuenciadel menor tiempo que esta abierta la válvula de admisión, y, por tanto, la explosiónes menor y el par va disminuyendo a partir de un cierto régimen. Sin embargo, conla potencia no ocurre exactamente igual, ya que al aumentar el numero derevoluciones hasta un cierto valor, aunque las explosiones sean menores, seproducen en mayor cantidad al girar el motor con mas revoluciones y, en

consecuencia, aumenta la potencia hasta un limite de régimen del motor mas altoque en el par motor.



nº de revoluciones del motor El régimen de funcionamiento de los motores está limitado por las fuerzas deinercia que presentan los sistemas de movimiento alternativo para cambiar dedirección y por el tiempo disponible para la mezcla y combustión de la mezcla y

llenado de los cilindros.En los motores Otto (gasolina), debido a que para la formación de la mezcladisponen de toda la carrera aspiración y compresión, se puede conseguir, en elloselevadas revoluciones, pudiendo fabricarse motores de gran potencia con unaestructura relativamente ligera.Sin embargo los motores Diesel, al disponer de poco tiempo para la carburación ycombustión de la mezcla, no pueden alcanzar revoluciones por lo que deberecurrirse a aumentar la cilindrada para aumentar la potencia.El numero de revoluciones limita el llenado correcto de los cilindros y, por tanto, elrendimiento volumétrico, ya que a mayor velocidad de funcionamiento la entradade gases tiene que ser mas rápida.

Consumo especifico de combustible Se define como la relación que existe entre la masa de combustible consumida ypotencia entregada. Se obtiene en el banco de pruebas y se expresa en g/kW · h(gramos/kilovatio· hora).El consumo de combustible depende de muchos factores, pero principalmente del



rendimiento térmico de la combustión y del rendimiento volumétrico. Elrendimiento térmico aumenta con la relación de compresión, por eso los motoresDiesel que tienen una mayor relación de compresión, tienen menos consumos.

Estructura del motor de explosión

Indice del curso

El motor térmico de combustión interna esta formado básicamente por una seriede elementos estáticos y dinámicos, clasificados, en función de la misión quecumplen dentro del motor, en tres grupos esenciales, que serian:






Elementos fijos En este grupo están encuadrados aquellos elementos estáticos necesarios para elfuncionamiento del motor. Forman el armazón del motor y de los cilindros, en cuyointerior tiene lugar el proceso de combustión.

Bloque motor El bloque constituye el cuerpo estructural donde se alojan y sujetan todos losdemás componentes del motor.La forma y disposición del bloque está adaptada al tipo de motor correspondiente,según sea de cilindros en "linea", horizontales opuestos o en "V".El bloque motor contiene los cilindros, los apoyos del cigüeñal y la culata, lascanalizaciones de refrigeración y engrase etc.

Bloque con refrigeración por agua Los motores refrigerados por agua llevan situados en el interior del bloque unoshuecos y canalizaciones, denominadas "camisas de agua", que rodean a los

cilindros y a través de los cuales circula el agua de refrigeración.

Bloque con refrigeración por aire En los motores enfriados por aire, para que la refrigeración se realice en lasdebidas condiciones en toda la periferia del cilindro, es preciso que éstos seanindependientes, por lo que esta disposición se emplea generalmente para motoresmonocilindricos.Para conseguir la refrigeración se dispone alrededor del bloque una serie dealetas que aumentan la superficie radiante y eliminan mejor el calor interno.



Bloque de motor de dos tiempos En pequeños motores de dos tiempos, debido a su sistema de alimentación yescape por lumbreras laterales situadas en el cilindro, no es preciso hacer la

culata desmontable. Se fabrican generalmente de un solo cuerpo, del tipomonoblock, con lo que resultan más compactos y evitan puntos de unión entre suselementos.



En otros casos, en los motores de 2 tiempos la culata si esta separada del bloquecomo podemos ver en le figura inferior.



Fabricación del bloque Los bloques se fabrican de una sola pieza y completamente huecos para eliminarpeso muerto en el motor. Todos los cilindros van dispuestos en uno o dos bloques,

según el tipo de motor, unidos por su bancada, formando así un cuerpo único.Esta disposición de un solo bloque tiene la ventaja de dar mayor rigidez alconjunto, simplifica la refrigeración del motor y facilita el proceso de fabricación.El material empleado en la fabricación de los bloques es, generalmente, fundiciónde hierro con estructura perlítica, aleado con pequeñas proporciones de cromo yníquel, que proporcionan una gran resistencia al desgaste y protección a lacorrosión. Este material además resiste muy bien las altas temperaturas que tieneque soportar.En la fabricación de bloques se emplean también las aleaciones ligeras a base dealuminio-silicio, que tienen las ventajas de su menor peso y gran conductibilidadtérmica, con lo que se mejora la refrigeración. Estas características permiten

aumentar el grado de compresión en los motores de gasolina, con lo que seobtiene una mayor potencia útil y un menor peso especifico para una mismacilindrada.

Formación de los cilindros El orificio circular que sirve de cilindro puede practicarse sobre el propio materialdel bloque, o bien puede obtenerse ajustando en este unas piezas postizas enforma de tubo llamadas "camisas". Estas piezas se fabrican independientemente yse montan sobre el bloque con un buen ajuste.Según el procedimiento empleado para obtener los cilindros hay que distinguir tresclases de bloques:

Bloque integral Los cilindros se mecanizan sobre el propio material del bloque. Para ello, elorificio destinado a formar el cilindro se obtienen en bruto, de fundición, conla sobremedida necesaria para el mandrinado Este tipo de bloque es muyutilizado en la actualidad.



Bloque con camisas Las camisas son unos cilindros desmontables que se acoplan al bloquemotor. Tienen la ventaja de que se pueden fabricar de materiales distintosal del bloque motor, por lo que pueden ser mas resistentes al desgaste ymas eficientes a la hora de evacuar el calor. En caso de avería o desgaste

de los cilindros pueden ser sustituidas las camisas sin que el bloque motorse vea afectado.Las superficies interiores de las camisas se obtienen por mecanizado deprecisión, rectificado y pulido. A continuación, reciben un tratamientosuperficial, que en muchos casos es un cromado con el fin de reducir eldesgaste de segmentos y cilindros, estando controlado es proceso de formaque resulte una superficie finamente porosa capaz de retener el lubricantes.

Hay dos tipos de camisas en los bloques:

Camisas secas: se llaman camisas "secas" por que no están en contactodirecto con el liquido de refrigeración

Camisas húmedas: se llaman camisas "húmedas" por que están encontacto directo con el liquido refrigerante



Camisas secas Estas camisas van montadas a presión, en perfecto contacto con la pared delbloque, para que el calor interno puede transmitirse al circuito de refrigeración.

Estas camisas se fabrican de materiales mas resistentes que los del bloque por loque pueden utilizarse en motores que soporten mayores presiones internas comoson los motores Diesel. Las camisas se montan en el bloque a presión por mediode una prensa, de esta forma se consigue que queden fijas sobre el bloque sinque puedan moverse.Las camisas secas pueden ser con pestaña de asiento y sin pestaña.

Camisas húmedas Las camisas húmedas son unos cilindros independientes que se acoplan al bloqueque es completamente hueco. Se ajustan al bloque por medio de unas juntas deestanqueidad, para evitar que el agua pase al cárter de aceite. Estas camisassobresalen ligeramente del plano superior del bloque de forma que quedan fijadasuna vez que se aprieta la culata.



Esta disposición del motor ofrece una mejor refrigeración del motor, y se empleageneralmente en motores de gran potencia, donde se necesita una mayorevacuación de calor. Tiene el inconveniente de su mayor costo de fabricación yuna cierta dificultad de montaje, ya que, al estar la camisa en contacto directo conel liquido de refrigeración, existe el riesgo de que se produzcan fugas a través delas juntas de estanqueidad.



La culata Es la pieza que sirve de cierre de los cilindros, formandose generalmente en ellalas cámaras de combustión. En la culata se instalan las válvulas de admisión yescape, los colectores de admisión y escape, los balancines, el árbol de levas,también los elementos de encendido o inyección, según el tipo de motor de que se

trate. Ademas de las cámaras de combustión la culata tiene cámara para el liquidode refrigeración y conductos para los gases de escape y aire de admisión.



Culata para motor de cuatro tiempos Debido a los esfuerzos a que está sometido y a las altas temperaturas que tieneque soportar, este elemento es una de las piezas mas delicadas y de difícil diseñodel motor. La cantidad de huecos y orificios de paso que posee pueden hacer quesu estructura quede debilitada. Se fabrica hueca para que pueda circular por su

interior el agua de refrigeración.Todo ello hace muy difícil a la hora de proyectar una culata, fijar matemáticamentesus dimensiones y espesores de material, los cuales deben adaptarse a lascaracterísticas del motor, con un espesor en sus paredes lo mas uniforme posiblepara evitar desequilibrios térmicos en la misma, lo cual originaria la aparición degrietas en la estructura.Las zonas de la culata que soportan más calor son: la cámara de combustión y elconducto de salida de los gases quemados. Por tanto, se debe estudiar condetalle la correcta circulación del liquido de refrigeración, para que todo el conjuntoquede térmicamente equilibrado.

Culata para motores de dos tiemposEsta culata es mas simple que la de cuatro tiempos, ya que solo necesita unorificio para instalar la bujía o inyector. Resulta aún mas sencilla si la refrigeraciónse realiza por aire.No obstante, la refrigeración de esta culata es de suma importancia, ya que, alproducirse en ella las combustiones con mayor rapidez, se dispone de menostiempo para la evacuación del calor interno. Por esta razón su material alcanzamayor temperatura limite durante su funcionamiento. Estas culatas utilizanmateriales de aleación ligera como el aluminio y tienen una serie de aletasexternas que ayudan a la evacuación del calor del motor.

Material de las culatasEl material para la fabricación de las culatas es:



Aleación de aluminio: la culata se construye de aleación de aluminio,silicio y magnesio. Sus principales cualidades son una buena resistencia,peso reducido y gran transferencia de calor, lo que permite alcanzarrápidamente la temperatura de funcionamiento y facilita la refrigeración.Estas culatas son mas caras de fabricar y son mas frágiles porque sufren

mayores deformaciones. Pero tienen la ventaja de su menor peso y sumayor capacidad de refrigeración del motor. Estas características hacenque las culatas de este tipo sean la mas utilizadas actualmente. Se puedenmontar tanto en motores con bloque de fundición como de aleación dealuminio.

Hierro fundido: la culata se construye con una aleación de hierro, cromo yníquel, que la hacen mas resistente y menos propensa a las deformaciones.Estas culatas admiten un mayor par de apriete y es mas resistente a lasdeformaciones y tiene la desventaja de su mayor peso y su menorcapacidad de refrigeración del motor.

Montaje de la culataUna de las características a tener en cuenta de las culatas es su amarre al bloquemotor, ya que, al estar sometida a la fuerza de empuje de los gases de lacombustión, tiende a separarse del bloque. Por esta razón, el sistema de amarre yel numero mas conveniente de puntos de unión, se estudia cuidadosamente, asícomo la calidad y dimensiones de los espárragos empleados para ello.El número de puntos de amarre depende de las dimensiones de la culata ya que sise emplean muchos espárragos, mayor es el número de agujeros que hay que

practicar en la misma, lo que debilita su estructura y aumenta las dificultades demoldeado. Por otra parte se disminuye el peligro de flexión y la dilatación de lamisma, al ser menor la separación entre puntos de amarre, asegurando así elcierre estanco de los cilindros.El par de apriete establecido para cada culata viene indicado por el fabricante enfunción de la presión interna y del material empleado en su fabricación. Este parde apriete se logra con el empleo de llaves dinamométricas. Se debe seguir elorden de apriete establecido por el fabricante, comenzando normalmente por elcentro y terminando por los extremos.



Formas y características de las cámaras de combustión Una característica importante de las culatas es el tipo de cámaras de combustiónque llevan mecanizadas. La cámara de combustión es el espacio que existe entrela cabeza del pintón en el PMS y las diferentes formas que se mecanizan en laculata. En la cámara de combustión se comprime la mezcla o el aire en su gradomáximo.La cámara de combustión se construye principalmente en la culata, y en ella se



alojan las válvulas de admisión y escape y la bujía o el inyector dependiendo delmotor sea Otto o Diesel.

Cámaras de combustión para motores Otto En los motores de gasolina los mejores resultados se obtienen con una forma de

cámara semiesférica; pero debido a la disposición y dimensionado de las válvulas,cuyo asiento debe ser plano, la configuración de la cámara se aleja de su formaideal.

Las diferentes formas de la cámara de combustión pueden ser:

Cámara de bañera y en cuña Se emplean generalmente con las válvulas situadas en la culata y la bujíasituada lateralmente, lo cual facilita el acceso a este elemento. Tienen laventaja de que el recorrido de la chispa es muy corto y de limitar el accesode turbulencia en el gas, produciendose, a la entrada de gases, un soplado

sobre la cabeza del émbolo que reduce el picado.La cámara en forma de cuña tiene las válvulas colocadas en paralelo, loque simplifica su sistema de mando.La cámara en forma de bañera tiene una configuración que facilita un granalzado de válvulas y también se simplifica el sistema de mando.

Cámara hemisférica Es la mas parecida a la forma ideal, las válvulas se disponen una a cadalado de la cámara y la bujía en el centro. Esta disposición favorece lacombustión y acorta la llama desde la bujía a la cabeza del émbolo.Este tipo de cámara se emplea mucho actualmente, ya que permite utilizar

válvulas de mayor sección o bien situar mas válvulas para la admisión yescape (3, 4 y hasta 5 válvulas).

Cámara cilíndrica Esta cámara es muy utilizada por su sencillez de diseño y fácil fabricación,lo cual abarata el costo de la culata.



Cámara de combustión en motores de inyección directa La cámara en estos motores desempeña un papel muy importante ya queen alguna fases de su funcionamiento se utilizan mezclas pobres. Lospistones en estos motores utilizan unos deflectores en su cabeza (figurainferior), cuya forma orienta convenientemente el torbellino del gas de

manera que se concentra una mezcla rica en torno a la bujía y por otraparte tenemos una mezcla pobre en la periferia.

Cámaras de combustión para motores Diesel En el funcionamiento de los motores Diesel, la combustión se realizacomprimiendo solamente el aire de admisión e inyectando a continuación elcombustible, el cual, al contacto con el aire caliente, se inflama y produce la

combustión. Esta inflamación no es instantánea sino que se produce cuando latemperatura del mismo se comunica al liquido. Es decir, que si el aire esta enreposo, las primeras gotas de combustible enfrían el aire circundante, lo cualretrasa la combustión.Por otra parte, la combustión en estos motores no se realiza en un frente único,como ocurre en los motores Otto, sino en diferentes puntos a la vez y se transmitea toda la mezcla. Si todos estos puntos de aire, en el interior de la cámara, noestán a la misma temperatura se produce un efecto de picado, al no inflamarse lamezcla homogéneamente.Para tener una combustión optima en los motores Diesel es necesario tener unarelación de compresión alta y conseguir que el aire de admisión adquiera una

turbulencia para que el calor se transmita por igual en todos los puntos de lacámara.



La turbulencia del aire dentro del cilindro se consigue dando a la cámara decombustión la forma mas adecuada. Según la disposición adoptada, existen lossiguientes tipos de cámaras:

Cámaras de inyección directa En este sistema el combustible es inyectado directamente en la cámara decombustión a través de varios orificios del inyector. Al chocar el combustible contrala cabeza del émbolo, que es la zona mas caliente, se consigue una mejor mezclay varios puntos simultáneos de ignición.La cámara de combustión esta constituida en la cabeza del émbolo y laturbulencia se consigue dando a esta cámara una forma toroidal. Durante laadmisión entra el aire con una inclinación adecuada e incide lateralmente en lacámara y, siguiendo la forma de la misma, crea un torbellino en el centro que subehasta chocar contra la culata y se une al que sigue entrando para formar eltorbellino tórico. El torbellino, durante la compresión, aumenta de velocidad,consiguiendo así mantener el aire en movimiento y su temperatura homogénea entoda la cámara.Este sistema, al tener menor superficie de cámara de contacto con el circuito derefrigeración, proporciona una mayor temperatura interna, lo cual facilita elarranque en frío y supone un menor consumo de combustible. El rendimiento delmotor es más elevado ya que se produce una combustión completa.



Cámaras de inyección indirecta Este tipo de motores utilizan una cámara de combustión principal y otra auxiliar. La

inyección de combustible se realiza en la precamara o cámara auxiliar que estaunida a la principal por un estrechamiento, cuya función es provocar una granturbulencia del aire y el combustible inyectado.La cámara auxiliar se fabrica de acero especial y va montada de manera postizasobre la culata. La relación de compresión es mas alta que en los motores deinyección directa del orden de 18 - 22/1. El uso de cámara auxiliar suaviza elfuncionamiento del motor Diesel y como desventaja tiene que aumenta el



consumo de combustible. El arranque en frío del motor es mas difícil,s por lo quese utilizan sistemas de precalentamiento de la cámara auxiliar.

Cámara de precombustión La cámara de combustión esta dividida en dos partes; una en la propia

cámara del cilindro y la otra en una antecamara o cámara auxiliar. Ambascámaras se comunican entre si a través de unos finos orificios, llamadodifusores.Durante la compresión casi todo el aire pasa de la cámara principal a laantecámara a través de los difusores y adquiere gran velocidad debido a laestrechez de los orificios. Una vez que se inyecta el combustible se producela combustión en contacto con el aire caliente, de modo que se crea unasobrepresión que expulsa los gases inflamados a través de los orificioscalibrados a gran velocidad. Esto provoca una turbulencia en la cámaraprincipal que hace posible una combustión progresiva.

Cámara de turbulencia Esta configuración se compone de una cámara auxiliar de forma casiesférica anexa a la cámara de combustión principal, que tiene casi el 50%

del volumen de la compresión total. La cámara auxiliar está conectada conla principal por una canal que desemboca tangencialmente orientado haciael centro del pistón. En la cámara auxiliar están ubicadas también elinyector y la bujía de incandescencia. En la cámara de turbulencia seproduce en el tiempo de compresión una fuerte turbulencia, en la cual elcombustible es inyectado sobre el aire caliente que provoca la combustióntotal en el interior de la cámara auxiliar. La violencia de la expansión de losgases en la combustión es frenada por el canal tangencial, con lo que seconsigue una expansión suave y progresiva.



Los motores con cámara de turbulencia son los mas utilizados en losmotores Diesel para automóviles. Esto fue así hasta la aparición de losmotores de inyección directa que son los mas utilizados actualmente.

Colectores de admisión y escapeEstos elementos van situados lateralmente en la culata y, como su nombre indica,son los conductos por los cuales entran las gases frescos al interior del cilindro ysalen al exterior los gases quemados.

Colector de admisión El colector de admisión suele fabricarse de aluminio, ya que al no estar expuesto alas elevadas temperaturas del motor no sufre apenas dilataciones, reduciendo asíel peso del mismo.La principal características de este colector, es su perfecto diseño en cuanto adistribución y diámetro interior, a fin de que la mezcla o aire de admisión llegue sin

perdidas de carga a cada uno de los cilindros. Para que esto se cumple la longitudde los tubos debe ser lo mas corto posible y equidistante del carburador o ensistemas de inyección monopunto, con una superficie interior perfectamente lisa,para evitar retenciones de la mezcla durante la admisión.



Para favorecer el arranque en frío evitando que el combustible se condense en lasparedes, se utilizan sistemas de calentamiento situados en los colectores pordebajo de la mariposa de gases. Estos sistemas pueden aprovechar el calor delagua de refrigeración o bien utilizar una resistencia eléctrica de calentamiento.En sistemas de inyección multipunto, los colectores se pueden optimizar mejor, yaque cada cilindro tiene su inyector al lado de la válvulas de admisión, por lo quepodemos dar una longitud a los tubos de admisión lo mas optimo a lascaracterísticas del motor (cilindrada, nº r.p.m.). En este tipo de motores se puedenutilizar sistemas de admisión variable que pueden variar la longitud de los tubos

del colector de admisión o bien utilizar tubos divididos que se utilizan parcialmenteo en su totalidad utilizando mariposas de paso.



En motores Diesel se utilizan colectores como los utilizados en los sistemas deinyección multipunto ya que tienen un inyector por cada cilindro

independientemente del sistema de inyección utilizado. En estos motores sebuscan colectores de admisión que consigan una elevada turbulencia de aire en elinterior del cilindro.

Colector de escape Se fabrican de hierro fundido con estructuras perlítica, ya que tiene que soportaraltas temperaturas y presiones durante la salida de los gases. Como en el casodel colector de admisión, debe estar diseñado para evitar toda contrapresión en elinterior del cilindro y facilitar la salida rápida de los gases.

Existen varios modelos que se adaptan a cada tipo de motor. Se emplea elsistema de tubos múltiples en los motores de altas prestaciones.



Disposición de los colectores en el motor Los colectores se sitúan uno a cada lado de la culata, lo cual favorece el arrastrede gases quemados debido al flujo de entrada de los gases frescos de admisión.Otras veces, ambos colectores se colocan en el mismo lado de la culata, con locual el calor de los gases de escape se transmiten al colector de admisión. Esta



disposición favorece la perfecta carburación de la mezcla en los motores Otto yevita la condensación de los gases en el colector de admisión en tiempo frío.

Juntas en el motor En todo acoplamiento de elementos fijos se interpone una junta de unión, la cualhace de cierre estanco entre ellos. El material empleado para cada tipo de juntadebe ser el adecuado a la función que tiene que cumplir y a la posición que ocupaen el motor, ya que algunas de estas juntas han de soportar elevadas presiones ytemperaturas. La junta mas importante del motor es la junta culata, por las durascondiciones en las que tiene que trabajar y por su enorme importancia en elnormal funcionamiento del motor.

Las juntas en general utilizadas en el automóvil están fabricadas en materialescomo papel, corcho, caucho, metal o la combinación de alguno de ellos (juntas de

acero recubiertas de elastómeros).Atendiendo a su aplicación, pueden dividirse en juntas de culata, juntas de selladode cárteres de aceite, colectores de admisión y escape, bomba de agua, bombade aceite, etc.



Junta culata La junta de culata es la junta plana sometida a las mayores exigencias de trabajoen el interior de un motor. Tiene la función de sellar las cámaras de combustión,los conductos de refrigerante y lubricante, y los agujeros de los tornillos entre sí.Dependiendo del diseño del motor, una junta de culata consta de varias láminasde acero. Así por ejemplo, los motores Diesel de elevada carga de funcionamientoprecisan de unas juntas de culata con un diseño constructivo mucho mayor quelos motores Otto de escasa potencia y poca carga.

Las prestaciones de las juntas culatas deben resistir todo tipo de requerimientoquímico, físico y estructural de los motores y deben ser construidas con una

elevada resistencia a: los gases de combustión y a diversos fluidos agresivos, lasaltas temperaturas y rápidas variaciones térmicas de hasta 240ºC, y las altaspresiones de combustión extremadamente variables y puntuales de hasta 120 baren motores Otto y más de 200 bar en los motores Diesel, por citar algunos datos.

Datos para elegir la junta culataPara elegir el tipo de junta culata que montaremos sobre el motor hay una serie dedatos que hay que tener en cuenta. Uno de los datos es la distancia entre lasuperficie del pistón (C) en el punto muerto superior (PMS) y la superficie deseparación del bloque motor. Otro dato importante es el espesor de la junta queviene determinado por el "número de entalladuras" o muescas.



Arquitectura del motor

Indice del curso







Motor policilindricoSe entiende por motor policilindrico el formado por varios cilindros situados en unoo mas bloques unidos entre sí y cuyas bielas atacan a un solo cigüeñal.La disposición de varios cilindros tiene por finalidad aumentar la potencia delmotor, conseguir una velocidad de rotación más uniforme y compensar los

momentos de inercia al repartir las masas en movimiento. Además permite lograrun mayor número de revoluciones al disminuir el peso de las masas enmovimiento. Como inconveniente los motores policilindricos utilizan un mayornúmero de piezas en movimiento, lo que complica la construcción del motor, loencarece y aumenta la posibilidad de averías.

Agrupación de los cilindros El número de cilindros de un motor puede ser de 2 hasta 12, los cuales, según sudisposición en el motor, reciben el nombre genérico de:

Motores con cilindros en lineaMotores con cilindros en "V"Motores con cilindros horizontales opuestos o "boxer".

Motores con cilindros en linea Estos motores tienen dispuestos los cilindros en un solo bloque en posiciónvertical uno detrás de otro. Estos motores pueden llevar desde hasta 8 cilindros.

Los mas generalizados son los de 4 cilindros, ya que en motores de 6 cilindros omas, la longitud del cigüeñal es demasiado grande, lo que puede producirvibraciones o lo que es peor su deformación o rotura.



Motores con cilindros en "V" Estos motores llevan los cilindros repartidos en dos bloques unidos por una base obancada y formando un cierto ángulo. Cada bloque lleva igual número de cilindrosy todos ellos atacan un cigüeñal único.Esta forma constructiva es ventajosa para un número de cilindros igual o mayorque 6, ya que es más compacta, con lo cual el cigüeñal, al ser más corto, trabaja



en mejores condiciones, evitándose deformaciones por flexión y vibracionestorsionales.

Motores con cilindros horizontales opuestos (boxer)

Estos motores son una variante particular de los motores en "V". Llevan suscilindros dispuestos en dos bloques que forman un ángulo de 180º colocados enposición horizontal y en sentidos opuestos que se unen por una base o bancada.Las bielas de cada cilindro atacan a un solo cigüeñal central. Esta disposicióntiene la ventaja de reducir la altura de motor. Por eso se aplica a vehículos conespacio lateral suficiente y poca altura disponible, como es el caso de motocicletasde gran potencia, donde se utilizan motores de este tipo de 2 y 4 cilindros. Los de4 y 6 cilindros se emplean en turismos y los de 8 cilindros en autocares donde,



debido a la poca altura que ocupan, se aprovecha al máximo la longitud delchasis, obteniendose así mayor espacio útil de la carrocería.

Motores con cilindros en "V" pequeña (VR) En estos motores los cilindros se entrecruzan en una "V" estrecha a 15°, dando

por resultado un bloque motor mas corto que un motor en linea y de construcciónmas sencilla que un motor en "V". Estos motores solo tienen una culata.Existen motores "VR" de 5 y 6 cilindros.



Motores con cilindros en "W" En estos motores los cilindros se disponen en dos bloques de cilindros "VR" quese unen en una sola bancada inferior donde atacan a un solo cigüeñal. Loscilindros de una fila guardan un ángulo de 15° entre sí, mientras que las dos filasVR se encuentran en un ángulo de la V de 72°.



Numeración de los cilindros La numeración de los cilindros en todos los casos constructivos viene determinadosegún la normativa UNE 10 052-72 y la DIN 73 021. Se empieza la numeración delos cilindros del motor por el lado opuesta a la toma de fuerza, es decir al ladocontrario del volante motor. En los motores en "V" y en los horizontales (boxer), lanumeración de los cilindros comienza también por el lado opuesto del volante deinercia y por el bloque de cilindros situado a la izquierda, enumerando acontinuación los cilindros situados en el bloque de la derecha y también en elmismo sentido.



Sentido de giro del motor Según la normativa DIN 73021 el motor puede girar

Giro a la derecha: en el sentido de las agujas del reloj, visto en el ladoopuesto al de entrega de fuerza. En inglés: clockwise (cw).

Giro a la izquierda: en el sentido contrario a las agujas del reloj, visto en ellado opuesto al de entrega de fuerza. En inglés: counter clockwise (ccw).

Disposición del cigüeñal y orden de encendido en los motorespolicilíndricosLa disposición de las muñequillas del cigüeñal, o codos de unión de las bielas decada cilindro con el mismo, está en función del número de cilindros del motor, yaque para cada ciclo de funcionamiento se realizan tantos impulsos motrices(explosiones) como número de cilindros haya. Por tanto, la muñerquillas tienenque estar dispuestas de forma tal que los impulsos motrices se equilibren conrespecto al circulo de rotación que describe el cigüeñal.En motores de 4 tiempos, como cada ciclo de funcionamiento se realiza en 2vueltas del cigüeñal que equivale a 720º, la separación de los codos de cigüeñal odistancia entre encendidos, corresponderá a un ángulo de giro determinado por ladivisión de 720º entre el numero de cilindros.



Igualmente, para motores de dos tiempos, donde cada ciclo de funcionamiento serealiza durante una vuelta de cigüeñal que equivale a 360º, las muñequillas debenestar situadas de forma que los encendidos se sucedan con un ángulo o desfasede:

Motor de dos cilindros horizontales opuestos Este tipo de motor esta formado por dos cilindros en oposición. Las bielas atacana un cigüeñal central que tiene dos puntos de apoyo con las muñequillasdispuestas a 180º, de forma que los dos pistones suben y bajan a la vez y se

encuentran sucesivamente ambos en el PMS o en el PMI.Debido a la disposición de los codos del cigüeñal, los bloques se encuentran unpoco desplazados, como ocurre en todos los motores con cilindros en "V" yhorizontales.El orden de explosiones es (1 - 2), con un desfase entre los impulsos motrices de180º ó 360º, según que el motor sea de dos o cuatro tiempos.

ángulo de encendido = 720º/2 = 360º (cuatro tiempos). ángulo de encendido = 360º/2 = 180º (dos tiempos).

Orden de encendido:

1 - 2.



Motor de 3 cilindros en linea Este tipo de motor esta formado por tres cilindros en linea. Está formado por unsolo bloque vertical. Sus tres cilindros, situados uno a continuación del otro, lasbielas atacan a un cigüeñal que tiene cuatro puntos de apoyo y las muñequillasdispuestas a 240º.

La configuración especifica de los muñequillas del cigüeñal en un motor de 3

cilindros provoca una serie de oscilaciones en su funcionamiento. Paracontrarrestar estas oscilaciones y conseguir una marcha suave del motor se utilizaun árbol equilibrador. El árbol equilibrador gira en sentido opuesto al del motor. Seacciona a través de una cadena impulsada por el cigüeñal..



Orden de encendido:

1 - 3 - 2.

Motor de 4 cilindros en linea El motor de 4 cilindros en linea y 4 tiempos es el más utilizado actualmente envehículos de turismo. Está formado por un solo bloque vertical. Sus cuatrocilindros, situados uno a continuación del otro, atacan a un cigüeñal que tiene 3 o5 puntos de apoyo. Las muñequillas están dispuestas en un ángulo = 720º / 4 =180º, de forma que cuando los émbolos 1 y 4 se encuentran en el PMS, los otrosdos émbolos 2 y 3 se hallan situados en el PMI.



Orden de encendido

En su desplazamiento, cada uno de los émbolos realiza una carrera completa conun desfase de encendido de 180º; por tanto, en cada ciclo de funcionamiento paraque los impulsos sean regulares y equilibrados, debe producirse una explosión porcada media vuelta del cigüeñal. Para que esto ocurra, cada uno de los cilindrosdebe estar en un tiempo diferente del ciclo.Como los émbolos 1 y 4 bajan simultáneamente, cuando el cilindro numero 1 haceexplosión, el numero 4 debe hacer la admisión. A su vez, los émbolos 2 y 3 -quesuben también simultáneamente- mientras uno hace el escape el otro debe hacerla compresión. Como se ve cada uno de los cilindros realiza un tiempo diferentecada 180º del ciclo.Según esto para cada uno de los cilindros se obtiene un orden de encendido:

1 - 3 - 4 - 2

1 - 2 - 4 - 3



Motor de 4 cilindros horizontales opuestos Este tipo de motor en que el ciclo se realiza en 4 tiempos, es el más generalizadoentre los de disposición horizontal. Esta formado por dos bloques dispuestoshorizontalmente y cuyos cárteres van unidos por sus bases. Sobre esta basecomún va situado el cigüeñal, apoyado en tres puntos. En cada uno de los dosbloques se alojan dos cilindros, cuyas bielas atacan el cigüeñal en cuatro puntosde empuje dispuestos dos a dos con un ángulo de 180º, en forma análoga al

cigüeñal de los motores en linea.

Orden de encendidoEl orden de explosiones se sucede con un desfase ángulo = 720º / 4 = 180º.Según esto para cada uno los cilindros se obtiene un orden de encendido:

1 - 4 - 3 - 2



Motor de 5 cilindros en lineaEste motor esta formado por un solo bloque con sus cilindros situados en lineaque atacan a un cigüeñal que tiene 6 puntos de apoyo. El cigüeñal lleva susmuñequillas dispuestas en un ángulo = 720º / 5 = 144º y produce en cada ciclo defuncionamiento cinco impulsos motrices simétricos con respecto al giro delcigüeñal.

Orden de encendidoPor tanto, teniendo en cuenta el posicionado de los cilindros y susdesplazamientos, el orden de encendido en este motor es:

1 - 2 - 4 - 5 - 3



Motor de 6 cilindros en linea Este motor esta formado por un solo bloque con sus cilindros situados en lineaque atacan a un cigüeñal que tiene 5 o 7 puntos de apoyo. El cigüeñal lleva susmuñequillas dispuestas en un ángulo = 720º / 6 = 120º y produce en cada ciclo defuncionamiento seis impulsos motrices simétricos con respecto al giro del cigüeñal.

La distribución por parejas, en cuanto al posicionado de los émbolos, se realiza apartir de los extremos hacia el centro (1-6; 2-5; 3-4). Esta disposición la adoptantodos los motores policilindricos porque garantiza el equilibrado dinámico delcigüeñal con respecto a sus puntos de apoyo.

Orden de encendidoConsiderando los émbolos 1 y 6 situados en el PMS y según la distribuciónadoptada por las munequillas del cigüeñal como se ve en la figura anterior,podemos obtener un orden de encendido:

1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4 (disposición 1).



1 - 3 - 5 - 6 - 4 - 2 (disposición 2).

Motor de 6 cilindros en "V" Este motor tiene seis cilindros repartidos en dos bloques que forman un ángulo de

120º. El ataque al cigüeñal lo realiza conjuntamente una biela de cada bloque porcada muñequilla. El cigüeñal va dispuesto en un cárter común sobre cuatro puntosde apoyo; por tanto, lleva tres muñequillas o puntos de empuje, situados con unángulo = 720º / 6 = 120º.Según la posición de ataque sobre las muñequillas del cigüeñal los émbolos decada bloque se encuentran en la posición siguiente:

1 y 5 en el PMS 2 y 6 en posición intermedia bajando 3 y 4 en posición intermedia subiendo




1 - 3- 6 - 5 - 4 - 2

Motor de 8 cilindros en "V". Igual que el anterior, este motor tiene los cilindros repartidos en dos bloques,formando entre si un ángulo de 90º. Las bielas atacan a un cigüeñal común que

tiene cinco apoyos y cuatro muñequillas distribuidas con un ángulo = 720º / 8 =90º. Con este sistema se obtiene también dos impulsos motrices para cada mediavuelta del cigüeñal.Según la posición de las muñequillas del cigüeñal, representadas en la figurainferior, la posición de los émbolos, en sus respectivos bloques será la siguiente:

1 - 6 en el PMS 4 - 7 en el PMI



3 - 5 subiendo 2 - 8 bajando


1 - 3 - 7 - 5 - 6 - 2 - 4 - 8

En la figura inferior tenemos una lista con el orden de encendido mas habitual en

los diferentes tipos de motores.



Nota: como podemos ver en el gráfico inferior, la numeración de los cilindros nosiempre es igual para todos los fabricantes y países, por lo tanto, siempre que sequiera hacer trabajos sobre un motor hay que tener a mano las especificacionestécnicas que nos proporciona el fabricante para cada marca y modelo de vehículo.



Engrase del motor

Indice artículos

IntroducciónLos elementos en movimiento del motor están sujetos a rozamientos durante elfuncionamiento. Estos elementos absorben una cantidad de trabajo que setransforma en calor, resultado de ello una perdida de energía por rozamiento. Estaenergía absorbida y transformada en calor puede ser elevada, haciendo que laspiezas se dilaten. Si las piezas del motor se dilatan en exceso por un rozamientoexcesivo se pueden llegar gripar, provocando una grave avería en el motor.

http://www.mecanicavirtual.org/articulos.htm





Al utilizar un lubricante (aceite motor) entre piezas que se mueven en contacto, elrozamiento entre ellas será mas suave, el trabajo absorbido será menor y, portanto, serán menores las pérdidas la energía transformada en calor. Esta películade aceite, que se interpone entre las superficies de contacto, queda dividida entres capas; dos de ellas se adhieren por capilaridad a las superficies metálicas queimpregnan, mientras la tercera capa, o capa intermedia, hace de cojinete común,en forma de cojín hidráulico, entre las superficies sometidas a presión, con lo quedisminuye el roce entre ellas y se amortiguan los ruidos por golpeteo durante sufuncionamiento. La superficie de las piezas del motor por muy lisas y pulidas queestén, no son perfectamente planas, por lo que no queda otro remedio que utilizarun lubricante.



A pesar del uso del sistema de engrase en el motor sigue habiendo resistenciaspasivas que absorben cierta potencia al motor. Esta resistencia depende delespesor de la capa de aceite y de la fluidez del mismo, así como de la forma yestado de las superficies en contacto. Estas resistencias pasivas se transformanen calor, que es absorbido por el aceite, el cual necesita ser refrigerado para queno se transmita a las piezas en movimiento.

Misión principal del aceite de engrase:

Lubricar las piezas en contacto por medio de la interposición de unapelícula de aceite, para que el rozamiento entre ellas sea lo mas suaveposible y así evitar perdidas de potencia por rozamientos.

Absorber el calor producido por los órganos en movimiento y transportarloal cárter donde es refrigerado.

Amortiguar los golpes en las piezas sometidas a desplazamientos por laacción de empuje de otros elementos, como son: muñequillas, apoyos debancada, etc., eliminando a la vez los ruidos procedentes del golpeteo.

Efectuar la limpieza de los órganos en contacto al arrastrar en su recorridolas partículas procedentes de la acción esmeriladora entre ellos, limpiandoademás las paredes de los cilindros de partículas de carbón adheridas aellos procedentes de la combustión.

Efectuar, por ultimo, una acción de sellado en los segmentos, haciendohermética la cámara de compresión.

Aceites de engraseLos aceites empleados en la lubricación de los motores son generalmente aceitesminerales, aunque desde hace unos años también se utilizan los aceites



sintéticos. Los aceites minerales se obtienen de la destilación de petróleo bruto. Elaceite de engrase para motores esta sometido a elevadas temperaturas ypresiones, lo cual hace que tiendan a descomponerse, anulando así suspropiedades lubricantes; por tanto, la calidad de estos aceites debe ser tal que nose quemen ni deterioren. Para ello se emplean los aceites minerales base,

obtenidos del petróleo, mezclados con aditivos que mejoren sus cualidades.

Los aditivos principales que se añaden al aceite de motor son los: antioxidantes,anticorrosivos, detergentes y dispersantes.

Los antioxidantes: disminuyen la tendencia del aceite a degradarse poroxidación al contacto por el aire.

Los anticorroxivos: evitan que las piezas del motor en contacto con el aceitedegradado se oxiden.

Los detergentes: tienen la función de limpiar las superficies y evitar laacumulación de lodos y barnices.

Los dispersantes: evitan la acumulación de partículas y residuos que sedepositan en el cárter y los mantienen en suspensión hasta el cambio deaceite.

El aceite para un motor debe cumplir ciertas características físicas y químicas muyespecíficas. Las características que definen el aceite de motor son.

Viscosidad La viscosidad se define como la resistencia que opone un liquido a fluir por

un conducto. Esta característica es muy importante en los aceites deengrase y debe ser la adecuada para que cumplan perfectamente la misiónencomendada, ya que si el aceite es muy fluido llenará perfectamente losespacios y holguras entre las piezas en contacto, pero en cambio, debido asu excesiva fluidez, soportara con dificultad las cargas y presiones a quedebe estar sometido y no eliminara los ruidos de funcionamiento. Por elcontrario, si el aceite es muy viscoso, soportara perfectamente la presión,pero fluirá mal por los conductos de engrase, llenara con dificultad elespacio entre las piezas y la bomba y necesitara, además, un mayoresfuerzo para su arrastre, obligando a consumir mayor energía al motor yocasionando un mayor calentamiento del mismo.

Adherencia o untuosidad La adherencia se define como la capacidad que poseen los aceites deadherirse a las superficies que impregnan. Esta propiedad en los aceitespermite mantener en las superficies de las piezas en movimiento unapelícula constante de aceite, con lo que la lubricación de las mismas espermanente.Para aumentar la adherencia de los aceites minerales obtenidos delpetróleo se añade como aditivo y en pequeñas proporciones, aceites



vegetales que poseen gran adherencia, como son los aceites de palma y decolza.

Punto de congelación Se llama punto de congelación a la temperatura mas baja a la cual solidificaun aceite. Esta temperatura en los aceites de motor debe lo mas baja

posible para que conserven la suficiente fluidez con temperaturas extremasde funcionamiento. Punto de inflamación

Se conoce como punto de inflamación en los aceites la temperatura mínimaa la que se inflaman sus vapores en contacto con un punto incandescente.Los aceites utilizados en motores suelen tener un punto de inflamación muyalto; del orden de los 240ºC.

Estabilidad química Es la capacidad que tienen los aceites de permanecer inalterables con eltiempo a la oxidación y a la descomposición. Para evitar la descomposicióndel aceite se añaden aditivos como hemos dicho en el apartado anterior.

Actualmente en los motores se utilizan, además, de los aceites de base mineral,los aceites sintéticos y semisinteticos.

Aceites minerales: se obtienen de la destilación del petróleo bruto. Aceites sintéticos: tienen un contenido mínimo de bases minerales del

petróleo modificadas en laboratorios para balancear su composiciónmolecular y dar propiedades diferentes a las bases minerales. Son hechaspor procesos químicos donde se reestructuran las moléculas para que seconviertan en estructuras más estables y por ende menos influenciadas areaccionar adversamente ante otros compuestos. Los lubricantes sintéticos

tienden a no contener átomos de carbono sueltos que reaccionan. Estoscarbones reaccionan combinándose con el oxígeno creando así ácidosdentro del motor. Los lubricantes sintéticos son diseñados para hacer sutrabajo eficientemente sin tener recurrir a los aditivos y compuestos queacompañan a los lubricantes minerales.

Aceites semisintético: son una mezcla de un aceite mineral con unosintético. Se mejoran las cualidades del aceite con respecto a los mineralespero sin llegar a la calidad del aceite sintético.

Clasificación de los aceites Los aceite se clasifican principalmente:

Por la viscosidad Por las condiciones de servicio

Clasificación por viscosidadLa viscosidad o grado de viscosidad, viene determinada actualmente por elsistemas SAE (Society of Automotive Engineers - Sociedad Norteamericana de



ingenieros del automóvil). Esta clasificación relaciona la viscosidad con latemperatura de uso de un aceite. Consta de 10 grados SAE, los seis primeros, de0 a 25, van acompañados de la letra W (winter - invierno).Los distintos grados de viscosidad indican la temperatura mínima a la que puedeutilizarse dicho aceite conservando un estado que le permita fluir por los

conductos a la presión adecuada y llegue a todos los puntos del motor quenecesitan de engrase incluso durante el arranque cuando el motor todavía estafrío.

De acuerdo al grado SAE de viscosidad los aceites se clasifican en :

Aceites Monogrado: se caracterizan porque tienen solo un numero o gradode viscosidad (p. ej. 10W). Este numero indica los márgenes detemperatura dentro de los cuales dicho aceite tiene un buencomportamiento. Cuando el numero o grado viene acompañado de la letraW (Winter) indica que el aceite permite un fácil arranque del motor en

tiempo frío (temperatura por debajo de 0°C). Acorde con la temperatura delmedio ambiente por debajo de 0°C, se selecciona el grado SAE queacompaña a la letra W, ya que cada uno de estos grados está en función dedicha temperatura. Los otros grados SAE que no traen la letra W seemplean para operaciones en clima cálido y bajo condiciones severas defuncionamiento.Este tipo de aceite es adecuado para zonas donde la temperatura ambienteno sufre variaciones importantes.

GradosSAE

Temperaturamínima de

funcionamiento 0 W - 30 ºC

5 W - 25 ºC

10 W - 20 ºC

15 W - 15 ºC

20 W - 10 ºC

25 W - 5 ºC

Aceite Multigrado: este aceite tiene más de un grado de viscosidad SAE (p.ej. 15W40). Poseen un alto índice de viscosidad lo cual les da uncomportamiento uniforme a diferentes temperaturas, tanto en clima frío conen clima cálido, por lo que les hace mas adecuados en climas donde variamucho la temperatura de verano a invierno.



Clasificación según las condiciones de servicio Los aceites se someten a una serie de pruebas en el laboratorio y tambiéndirectamente en los motores para determinar su calidad. Los organismos queclasifican la calidad de los aceites de engrase motor son:

API, en Estados Unidos. ACEA, en Europa

Además existen otros organismos como el ejercito o las propias marcas deautomóviles que desarrollan sus propias categorías y calidades exigidos a losaceites.

Clasificación API API (American Petroleum Institute), establece los niveles de calidad para loslubricantes de automoción, orientados fundamentalmente a fabricantesnorteamericanos. Los niveles de calidad se identifican con dos letras. Los queempiezan por S, se refieren a vehículos gasolina, y cuando empiezan por C, serefieren a vehículos diesel. La segunda letra después de la S o la C indica el nivelde calidad, en orden creciente, siendo API SL por ejemplo el máximo nivel de

calidad para vehículos de gasolina.

Categoría API para motores Otto.Evolución de las clasificaciones del aceite según la normativa API paramotores Otto (gasolina). Cada nueva categoría superaba a la anterior,siendo de mejor calidad.



Categoría para motores DieselLas categorías API CA, CB, CC, CD, CE están obsoletas actualmente.Actualmente se utilizan las categorías API CF, CF-2, CF-4, CG-4, CH-4, CI-4.



Clasificación ACEA ACEA (Asociation des Constructeurs Europeen d´Automóviles) es la Asociación deConstructores Europeos de automóviles. ACEA clasifica los aceites de engrase

para motores en tres grupos, cada uno de ellos destinado a un particular tipo demotor; la letra A para motores de gasolina, la letra B para motores Diesel deservicio ligero, la letra E para Diesel de servicio pesado (camiones).

Motoresdegasolina(A)

MotoresDieseldeservicioligero(B)

MotoresDieseldeserviciopesado(E)

A1 -

96/98

B1 -

96/98 E1 - 96

A2 -96/98

B2 -96/98

E2 - 96

A3 -96/98

B3 -96/98

E3 - 96

A4 - B4 - 98 E4 - 98

A5 - 02 B5 - 02 E5 - 99

A1.- Aceite para motores a gasolina diseñados para utilizar aceites de baja

fricción. Existen motores que "no" pueden usar estos aceites. A2.- Aceite de uso general para motores a gasolina, con intervalos de

cambio normales. No apropiado para algunos motores de altasprestaciones.

A3.- Aceite de viscosidad muy estable para motores de gasolina de altasprestaciones o con mantenimiento extendido, así como para aceites de bajaviscosidad y periodo de mantenimiento de un año o servicio severo.

A4.- Aceite reservado para usar con futuros motores de inyección directa degasolina.

A5.- Aceite de viscosidad muy estable para motores de gasolina, de altasprestaciones o con mantenimiento extendido, preparados para aceites de

baja viscosidad y reducida fricción. Hay motores que no pueden usar estosaceites.

B1.- Aceite para motores diesel ligeros, diseñados para usar aceites debaja fricción, baja viscosidad. Hay motores que no pueden usar estosaceites.



B2.- Aceite de uso general para motores diesel ligeros, principalmente enmotores con inyección " indirecta ", con intervalos de cambio normales. Noes apropiado para algunos motores de altas prestaciones.

B3.- Aceite de viscosidad muy estable para motores diesel ligero de altasprestaciones o con mantenimiento extendido, así como para aceites de baja

viscosidad y periodo de mantenimiento de un año o servicio severo. B4.- Aceite de viscosidad muy estable para motores diesel con inyección

directa y con mantenimiento extendido incluye todas las aplicaciones B3. B5 Aceite de viscosidad muy estable para motores diesel ligeros con

mantenimiento extendido, preparados para aceites de baja viscosidad. Haymotores que no pueden usar estos aceites.

Sistemas de engraseSe ha visto la importancia y necesidad del engrase en el motor para reducir los

rozamientos entre piezas, que provocan perdidas de potencia y un deterioroprematuro de las piezas del motor. Los elementos del motor que están sometidosa fricción y que, por tanto, se deben lubricar son:

Los órganos en rotación- Los apoyos y las muñequillas del cigüeñal- Los apoyos del árbol de levas y las levas- Los engranajes o la cadena de distribución

Los órganos deslizantes- Los pistones en los cilindros- Las válvulas en sus guías

Los órganos oscilantes- Los pies de bielas- Los balancines



En motores Diesel de inyección directa se necesita una refrigeración especial desus pistones, ya que estos tienen mecanizados sobre si mismos las cámaras decombustión. Para esta misión se disponen de unos surtidores (figura inferior) en laparte inferior del cilindro, que reciben el aceite del circuito principal de engrase yproyectan un chorro continuo de aceite sobre la parte inferior del pistón.



El engrase del turbo Como el turbo esta sometido a altas temperaturas de funcionamiento, el engrasede los cojinetes deslizantes es muy comprometido, por someterse el aceite a altastemperaturas y desequilibrios dinámicos de los dos rodetes en caso de que se lepeguen restos de aceites o carbonillas a las paletas curvas de los rodetes (alabes

de los rodetes) que producirán vibraciones con distintas frecuencias que entrandoen resonancia pueden romper la película de engrase lo que producirámicrogripajes. Además el eje del turbo esta sometido en todo momento a altoscontrastes de temperaturas en donde el calor del extremó caliente se transmite allado mas frió lo que acentúa las exigencias de lubricación porque se puedecarbonizar el aceite.El engrase en los turbos de geometría variable es mas comprometido aun, por queademás de los rodamientos tiene que lubricar el conjunto de varillas y palancas



que son movidas por el depresor neumático, al coger suciedades (barnices pordeficiente calidad del aceite), hace que se agarroten las guías y compuertas y elturbo deja de trabajar correctamente, con perdida de potencia por parte del motor.



Los sistemas de engrase empleados hasta la actualidad en la lubricación de losmotores son los siguientes:

Engrase por barboteo Engrase a presión Engrase mixto Otros tipos de engrase

Engrase por barboteo

Este sistema de engrase, actualmente en desuso, consistía en que las cabezas delas bielas llevaban unas pequeñas cucharillas con un conducto en el fondo quellegaba hasta al cojinete de biela, a través del cual y por los conductos delcigüeñal se lubricaban los cojinetes de bancada y árbol de levas. Cuando lamuñequilla estaba en el punto inferior, la cucharilla se sumergía en el aceitedepositado en el cárter y, al ascender, se llevaba una pequeña cantidad de aceiteque penetraba por el conducto de engrase del cojinete.El resto del aceite, por la fuerza centrífuga del movimiento, será lanzado contra las



paredes del cilindro y demás superficies externas en movimiento que, al escurrir,penetraba por unos conductos que llegaban hasta los cojinetes de bancada y árbolde levas.

Como puede observarse, con este sistema, además de realizar un engraseimperfecto en los motores, había que vigilar constantemente el nivel de aceite enel cárter, pues si este bajaba lo suficiente para que la cucharilla no recogieraaceite, se quedaba completamente sin engrase. Para evitar este inconveniente seutilizaba una bomba mecánica situada en el fondo del cárter y sumergida en la

masa de aceite, eleva este por unos tubos labrados en el interior del motor, hastaunas bandejas, una debajo de cada biela, donde el nivel resulta constante aunquevaríe el aceite total acumulador en el cárter La cabeza de biela lleva una cucharillacuya misión es recoger el aceite y lanzarlo por todas las partes formando unaneblina que lubrica el interior del motor, como hace el sistema anteriormenteexplicado.



Engrase a presión El engrase a presión consiste en mandar aceite, por medio de una bomba, a todosaquellos puntos donde se necesita la lubricación, asegurando, de esta forma, laalimentación constante de aceite a los elementos anteriormente citados, para locual la bomba suministra el suficiente caudal a la presión requerida.

Engrase mixto El sistema mixto, actualmente utilizado en todos los motores modernos, consisteen combinar las ventajas del engrase a presión y barboteo, lubricando a presiónlos apoyos del cigüeñal, árbol de levas, cojinetes de biela y balancines yengrasando por barboteo los cilindros y superficies externas de los elementos enmovimiento.

Otros tipos de engrase:

Engrase por mezcla Este tipo de engrase se utiliza en motores de 2 tiempos destinados principalmentea motocicletas. Consiste en mezclar el combustible, normalmente gasolina con un2,5 a 5% de aceite, de esta manera durante la carrera de admisión del motor elaceite es aspirado junto con el combustible, pero al vaporizase este, debido a latemperatura interna, el aceite queda libre y se deposita sobre las superficies de laspiezas del motor a la cuales lubrica.La ventaja de este sistema es su sencillez, ya que no lleva bomba de engrase, nicircuito de engrase



Engrase por cárter seco Poco empleado en automóviles, se usa mas en motocicletas y motores deaviación. Su principal característica es que el depósito de aceite, esta situadofuera del cárter Una tubería lleva el aceite por gravedad a la bomba de engraseque lo reparte por el circuito de aceite a presión a todas las piezas que necesitanlubricación. La niebla aceitosa se forma igual que en los sistema de engraseanteriores, aunque es menos densa. El aceite que rebosa de los cojinetes y el queresbala por las paredes internas del motor, caen al fondo del cárter, donde unasegunda bomba la recoge y lo envía por otro tubo, nuevamente al depósito.Este sistema de engrase tiene la ventaja principalmente de una mejor refrigeración

del aceite



Estudio de los elementos que componen el sistema de engraseLos circuitos de engrase a presión, instalados actualmente en los motores, estánformados por una serie de elementos cuya misión es hacer que el aceite deengrase llegue, con la suficiente presión y limpieza, a los puntos a lubricar,manteniendo la circulación del mismo dentro unos limites de fluidez para un mejorrefrigeración de los elementos lubricados.

Los elementos empleados para mantener estas condiciones de engrase en elcircuito son los siguientes:

Bomba de engrase: movida por el propio motor, con capacidad suficientepara mantener el caudal y la presión necesaria en el circuito.

Válvula de descarga: empleada para mantener la presión constante delaceite de engrase en el circuito.

Sistema de filtrado y depurado de aceite: sirve para mantener el aceitelimpio de impurezas.



Bombas de engrase Entre las bombas de engrase mas utilizadas en la actualidad para motores de

explosión y Diesel están las siguientes:

Bomba de engranajes. Bomba de rotores o rodetes Bomba de paletas

Bomba de engranajesEsta constituida por una carcasa de aleación ligera, donde van alojados dos



piñones engranados entre sí, de los cuales uno, el conducido, gira loco en su eje"impulsado" por el piñón "conductor" que recibe movimiento generalmente delárbol de levas o directamente de la distribución. Los engranajes están alojados enla carcasa cuya forma interior se ajusta al contorno de estos, formando doscámaras separadas, una de aspiración que comunica con el cárter, y otra de

presión, comunicada con el circuito principal.



En su movimiento, los piñones aspiran el aceite del cárter, a través del pre-filtro.Los engranajes giran entre ellos en sentido contrario, de manera que transportanel aceite en los espacios formados entre los dientes y las paredes de la carcasa,esto crea una depresión en la cámara de aspiración que absorbe el aceite delcárter La acumulación de aceite en la cámara de salida origina la presión deengrase.La bomba de engranajes tiene una constitución sencilla, pero cuenta con elinconveniente de que a bajas revoluciones tiene poco poder de aspiración.



Bomba de rotores o rodetesEsta constituida por un rotor o piñón conductor que mueve un rodete o rotorprovisto de una serie de entrantes interiores que engranan con los salientes delpiñón. Este piñón tiene un saliente menos que el rodete dando lugar a la formaciónde dos cámaras, una de aspiración y otra de presión.



El giro del piñón y del rodete hace que la cámara de admisión aumenteabsorbiendo el aceite del cárter En la cámara de compresión el espacio disminuyey el aceite es impulsado a presión hacia el circuito principal de engrase. Laprincipal ventaja de esta bomba es su capacidad de generar altas presiones.

Bomba de engranajes interioresEste tipo de bomba generalmente se monta directamente en el extremo delcigüeñal que transmite su movimiento al piñón conductor de la bomba. Elfuncionamiento de la bomba es similar al de la bomba de engranajes. El sentidode giro de ambos engranajes es el mismo y el aceite es transportado en el espacioque se forma entre los dientes y la media luna por sus dos lados, desde la cámarade aspiración hasta la de presión. Este tipo de bomba tiene la ventaja de podersuministrar gran cantidad de aceite desde bajas revoluciones del motor.



Válvula de descargaLas bombas de engrase en su funcionamiento suministran una cantidad de aceitecon una presión que depende directamente del numero de revoluciones del motor.Por este motivo, puede llegar un momento en que la presión sea excesiva,ocasionando un gasto inútil de energía y un elevado riesgo de avería en lainstalación.Para evitar los inconvenientes expuestos se instala en los motores una válvula dedescarga, que se acopla en la misma bomba de engrase o en el circuito principalde engrase, la cual cumple en el circuito tres misiones importantes:

Descargar al cárter el aceite sobrante cuando el aumento de velocidad del

motor hace excesiva la presión proporcionada por la bomba. Regular la presión de aceite, ajustándola al estado y holguras del motor. Servir como dispositivo de seguridad, ya que descarga el aceite al cárter

cuando por obstrucción en las canalizaciones la presión suministrada por labomba puede dar lugar a sobrepresiones peligrosas en los conductos delmotor.



El funcionamiento de la válvula se basa en el desplazamiento de un pequeñoémbolo o bola, que cierra, por medio de la acción de un muelle tarado a la presiónde engrase que se necesita. Cuando la presión del aceite suministrado por labomba sobrepasa un valor determinado, la bola se desplaza venciendo la fuerzadel muelle y parte del aceite retorna al cárter por un conducto alternativo.

La presión que proporciona la bomba de engrase, se puede regular desde elexterior por medio de un tornillo, dando mayor o menor presión al muelle queempuja a la bola hacia su posición de cierre.La presión de engrase en el motor varia entre 0,5 y 1 bar a ralentí, y de 3 a 5 barde presión máxima medidas con el motor a temperatura de régimen.

Filtrado de aceite de engraseEl aceite de engrase arrastra impurezas en forma de partículas de carbón y polvometálico procedente del desgaste de las piezas, impurezas que van quedandodepositadas en el aceite durante su acción lubricante y de limpieza, las cuales hande ser retenidas para evitar que lleguen a los distintos puntos de engrase, dondeproducirán una acción esmiraladora entre las superficies en contacto y que

podrían taponar las ranuras y orificios de engrase en los cojinetes.Con este fin se dispone en el circuito un sistema de filtrado que consiste enintercalar en el mismo un filtro por donde pasa el aceite antes de llegar a lascanalizaciones de engrase y donde son retenidas las sustancias e impurezas quepueden llevar en suspensión el aceite, con el objeto de que llegue limpio a lospuntos de engrase.El primer paso de filtrado se realiza a la entrada de la bomba, donde se coloca unamalla metálica, mas o menos tupida, llamada colador o pre-filtro, que retiene las



partículas mas gruesas que puede llevar en suspensión el aceite y que podríandañar o obstruir la bomba.El segundo paso de filtrado, consiste en intercalar a la salida de la bomba unelemento filtrante a través del cual se purifica el aceite de engrase. Según ladisposición de este elemento en el circuito, el sistema de filtrado puede ser en

"derivación" o en "serie".

Filtrado en derivación Consiste en hacer pasar una parte del caudal de la bomba directamente a lascanalizaciones del circuito de engrase del motor y otra parte a través del filtro que,una vez purificado, pasa directamente al cárter. Con este sistema lo que se realizaes una limpieza del aceite contenido en el cárter, con la ventaja de que si el filtro,por exceso de suciedad, se obstruye, la circulación de aceite a los puntos deengrase no se altera.Sin embargo, en este sistema, el aceite que llega a las canalizaciones de engraseno está exento de impurezas al ser una mezcla de aceite purificado y sucio, lo cual

puede obstruir los conductos de engrase y, si el filtro se obstruye, el sistemaqueda totalmente sin filtrado.Alguno vehículos, para paliar este inconveniente, intercalan un segundo filtro enserie, con lo cual el filtrado es completo, pero encarecen mucho el sistema al tenerque disponer una bomba que proporcione mas caudal y llevar más elementosinstalados en el circuito.

Filtrado en serie Este sistema es el utilizado por la mayoría de los automóviles actualmente. Todo



el aceite que proporciona la bomba de engrase es obligado a pasar por el filtro, deesta manera se produce un filtrado total del aceite.Este sistema de filtrado cuenta con un conducto en derivación controlado por unaválvula by-pass. Con esto se evita en caso de que se obstruya el filtro

Filtros de aceite

Como elemento filtrante se utiliza una lamina de material textil o plástico poroso(llamado "papel filtrante", aunque no es un papel corriente), que se dobla en formade acordeón, para que presente mucha superficie al aceite, a cuyo paso opone asípoca resistencia. En caso de que obstruyera por suciedad o avería el el elementofiltrante, una válvula by-pass dejaría paso al aceite para que no se quede el motorsin engrase. Los filtros tienen forma de cartucho y va alojado dentro de unrecipiente o carcasa metálica, con los orificios de entrada y salida de aceite, cuyaforma y acoplamiento al motor varia de unos a otros según el diseño delfabricante. Esto filtros van adosados en la parte exterior del motor, con fácilacceso al mismo para poder ser recambiados con facilidad.



Tipo del filtros:

Filtros monoblock

Se utilizan generalmente en los automóviles donde el cartucho o elementofiltrante y el recipiente forman una sola pieza. Estos filtros son maseconómicos y de fácil intercambio al ser acoplados directamente al soporteadosado del motor, por esta razón son los mas utilizados actualmente..

Filtro con cartucho recambiable Este tipo de filtros se utilizan sobre todo en motores Diesel grandes, en

conjunto son más caros y de mantenimiento mas laborioso. En la figurainferior se puede ver el filtro de aceite utilizado en un motor BMW 525 tds.



Refrigeración del aceiteAunque los aceites empleados en la actualidad son de gran calidad y varían poco



su viscosidad con la temperatura, contiene mantener está dentro de unos limitesóptimos de funcionamiento para que pueda ejercer perfectamente su acciónrefrigerante en los elementos lubricados y evitar que, por exceso de calor, el aceitepierda viscosidad, ya que las elevadas temperaturas en los motores calientan elaceite de engrase.

Esta temperatura debe mantenerse dentro de la temperatura de régimen del motor(75 a 85 ºC), para lo cual el aceite caliente retorna al cárter donde es refrigerado,para volver a cumplir su misión en el circuito.El aceite puede refrigerarse por medio de dos métodos:

Refrigeración por agua: es el método mas utilizado y mas económico. Seutiliza un intercambiador colocado entre el motor y el filtro. Elintercambiador es un elemento hueco colocado en el bloque motor, por suinterior circulan el aceite de engrase y el agua de refrigeración por doscámaras separadas. Ambos líquidos se transmiten sus temperaturas el unoal otro. El agua de refrigeración extrae el calor del aceite cuando el motor

esta caliente, manteniendole en unas temperaturas constantes yadecuadas. Por el contrario cuando el motor esta frío, como el agua derefrigeración se calienta antes, transmite este calor al aceite que esta masfrío, por lo que le lleva mas rápidamente a la temperatura adecuada defuncionamiento.Con este sistema se consigue que el aceite llegue antes a su temperaturade funcionamiento y una vez alcanzada la mantiene a un nivel constanteentre 70º y 90ºC.



ZZZZ

Refrigeración por aire: se trata de un método mas caro y complicadoutilizado principalmente en automóviles de altas prestaciones. En estesistema se hace pasar el aceite de engrase por un radiador especial paraeste propósito. El aceite es refrigerado por el contacto del aire con elradiador. El aire incide sobre el radiador debido a la velocidad del vehículo ypor el ventilador utilizado en la refrigeración del motor.El paso del aceite del motor al radiador es controlado por una válvulatermostatica (también llamada sandwich). El aceite pasa la radiador cuando

el motor se calienta, con el motor frío la válvula termostatica no deja pasarel aceite, a medida que se va calentado el motor, el aceite se calienta y laválvula se empieza abrir dejando pasar una mínima cantidad de aceite queira aumentado a medida que se va calentado el motor. En la foto inferior sepuede ver la válvula termostatica o sandwich. El sandwich se instala sobreel bloque motor por un lado y por el otro se rosca el filtro. De la válvulatermostatica salen dos tuberías flexibles que se conectan con el radiadorutilizado para este propósito.



El manocontactoSe coloca en el circuito principal de engrase roscado en el bloque motor, su misiónes detectar si hay presión en el circuito. El manocontacto esta constituido por una

membrana que recibe la presión del aceite por una de sus caras y por la otramueve unos contactos metálicos que cierran un circuito eléctrico. El circuitoeléctrico enciende o apaga la lámpara de presión de engrase situada en el tablerode instrumentos.

Con el motor parado el contacto eléctrico esta cerrado por lo que la lámparaindicadora esta encendida.



Con el motor en funcionamiento la presión del aceite empuja la membranadel manocontacto, separando los contactos eléctricos por lo que la lámparaindicadora se apaga. La presión mínima del aceite para que el engrase delmotor sea adecuada esta entre 0,3 y 0,7 bar. En caso de que la lámparaindicadora no se apague con el motor en marcha es imprescindible parar el

motor para que no sufra averías graves.

En algunos vehículos se sustituye o se complementa la lámpara indicadora depresión de aceite por un sensor o manómetro que nos indica la presión del motorde forma constante. El sensor esta atornillado al bloque motor por medio de lacarcasa (1), por donde entra la presión de aceite procedente del circuito principalde engrase, presionando sobre una membrana elástica (2) que tiene incorporadouno de los contactos eléctricos (4). El otro contacto eléctrico esta incorporado en

el bimetal (3).El reloj indicador (6) de funcionamiento eléctrico esta constituido por un bimetal (7)unido a una aguja (8) indicadora de presión que se desplaza por una esferagraduada en kg/cm2.

Refrigeración del motor



Indice artículos

Durante el funcionamiento del motor, la temperatura alcanzada en el interior de loscilindros es muy elevada, superando los 2000 ºC en el momento de la combustión.Esta temperatura, al estar por encima del punto de fusión de los metales

empleados en la construcción del motor, podría causar la destrucción de losmismos.

Aunque esta temperatura sea instantánea, pues baja durante la expansión yescape de los gases, aun así la temperatura media es muy elevada, y si no sedispusiera de un buen sistema de refrigeración, para evacuar gran parte del calorproducido en la explosión, la dilatación de los materiales seria tan grande queproduciría en ellos agarrotamientos y deformaciones.Por lo tanto el sistema de refrigeración tendrá que evacuar el calor producidodurante la combustión hasta unos limites donde se obtenga el máximo rendimientodel motor, pero que no perjudiquen la resistencia mecánica de las piezas ni el

poder lubricante de los aceites de engrase.

Sistemas de refrigeraciónLos sistemas actualmente empleados para la refrigeración de los motores, tantode gasolina como Diesel, son los siguientes:

Refrigeración por aire Refrigeración por agua o mixtos

Refrigeración por aire






Este sistema consiste en evacuar directamente el calor del motor a la atmósfera através del aire que lo rodea. Para mejorar la conductibilidad térmica o la maneraen que el motor transmite el calor a la atmósfera, estos motores se fabrican dealeación ligera y disponen sobre la carcasa exterior de unas aletas que permitenaumentar la superficie radiante de calor. La longitud de estas aletas es

proporcional a la temperatura alcanzada en las diferentes zonas del cilindro,siendo, por tanto, de mayor longitud las que están mas próximas a la cámara decombustión.La refrigeración por aire a su vez puede ser:

Directa Forzada

Refrigeración directaSe emplea este sistema en motocicletas, donde el motor va situado expuestocompletamente al aire, efectuandose la refrigeración por el aire que hace impacto

sobre las aletas durante la marcha del vehículo, siendo por tanto mas eficaz larefrigeración cuanto mayor es la velocidad de desplazamiento. En la figura inferiorse puede ver un motor de motocicleta de la marca BMW, con dos cilindroshorizontales refrigerados por aire.

Refrigeración forzadaEl sistema de refrigeración forzada por aire es utilizado en vehículos donde elmotor va encerrado en la carrocería y, por tanto, con menor contacto con el airedurante su desplazamiento. Consiste en un potente ventilador movido por el propio

motor, el cual crea una fuerte corriente de aire que canalizada convenientementehacia los cilindros para obtener una eficaz refrigeración aun cuando el vehículo sedesplace a marcha lenta. Este sistema de refrigeración fue utilizado por la marcaVolkswagen en su mítico escarabajo, también lo utilizo Citroën en su no menosmítico 2CV y GSA.



Ventajas de este sistema:

La sencillez del sistema. Se obtiene un menor peso muerto del motor aleliminar los elementos de refrigeración

Menor entretenimiento del sistema. Se consigue al eliminar posibles averías

en los elementos auxiliares de refrigeración. El motor ocupa menor espacio. Factor importante, a tener en cuenta en

vehículos pequeños y sobre todo en motocicletas, donde el espaciodestinado al motor es reducido.

No esta sometido a temperaturas criticas del elemento refrigerante, comoocurre en los motores que emplean el sistema de refrigeración por agua, enel que se puede producir la ebullición o congelación del agua. En estesistema se puede dimensionar las aletas o canalizar el aireconvenientemente para que el caudal de aire, que atraviesa el motor,asegure una eficaz refrigeración y mantenga una temperatura optima en elmotor.

Disminuye las pérdidas de calor por refrigeración. Estas perdidas suelen serun 18% menores que en la refrigeración por agua, obteniendose, por tanto,un mayor rendimiento térmico.

Inconvenientes:

Los motores refrigerados por aire son más ruidosos que los refrigerados poragua. Esto es debido a que el paso del aire por las aletas de refrigeraciónorigina un pequeño amplificador sonoro. En los refrigerados por agua, lacapa líquida que circunda las camisas hace de amortiguador de los ruidosinternos.

La refrigeración es irregular. Esto es debido a la influencia de latemperatura ambiente que produce un mayor calentamiento al ralentí,cuando el vehículo no se mueve o circula muy lento. Están sometidos, porlo tanto, a un mayor peligro de gripaje lo que obliga a un mayor juego demontaje entre sus elementos.

Debido a la mayor temperatura en los cilindros, la mezcla o aire aspirado sedilata. Con esto se reduce el llenado y, por tanto, la potencia útil del motoren un 6% aproximadamente.

Refrigeración por agua

Este sistema consiste en un circuito de agua, en contacto directo con las paredesde las camisas y cámaras de combustión del motor, que absorbe el calor radiado ylo transporta a un depósito refrigerante donde el líquido se enfría y vuelve alcircuito para cumplir nuevamente su misión refrigerante donde el líquido se enfríay vuelve al circuito para cumplir su misión refrigerante. El circuito se establece porel interior del bloque y culata, para lo cual estas piezas se fabrican huecas, deforma que el líquido refrigerante circunde las camisas y cámaras de combustióncirculando alrededor de ellas.La circulación del agua por el circuito de refrigeración puede realizarse por



"termosifón" (apenas se ha utilizado) o con circulación forzada por bombacentrífuga.

Circulación del agua por termosifón Este sistema como se ha dicho antes, no se utiliza desde hace muchos años. El

sistema esta basado en la diferencia de peso entre el agua fría y caliente, deforma que el agua caliente en contacto con los cilindros y cámaras de combustiónpesa menos que el agua fría del radiador, con lo cual se establece una circulaciónde agua del motor al radiador.

FuncionamientoEl agua caliente entra por la parte alta del radiador donde se enfría a su paso porlos tubos y aletas refrigerantes en contacto con el aire de desplazamiento. El aguafría, por el aumento de peso, baja al depósito inferior del radiador y entra en elbosque, donde al irse calentando va ascendiendo por el circuito interno para salirotra vez al radiador.

La circulación del agua en el sistema es autorregulable, ya que al aumentar latemperatura del motor, aumenta también la velocidad de circulación por su circuitointerno, independientemente de la velocidad de régimen del motor.

Inconvenientes del sistema

El sistema es sencillo y económico, pero, debido a la pequeña velocidad del aguaen el circuito, se requiere un gran caudal, un gran volumen de líquido y muchasuperficie radiante en el radiador. Esto hace que el sistema requiera piezas muyvoluminosos, que ocupan gran espacio muerto en el motor, solución que no esposible en los automóviles actuales.



Circulación de agua por bomba Este es el sistema mayormente utilizado desde hace muchos años, ofrece unarefrigeración más eficaz con menor volumen de agua, ya que, debido a lasgrandes revoluciones que alcanzan hoy día los motores, necesitan unaevacuación más rápida de calor, lo cual se consigue forzando la circulación de

agua por el interior de los mismos.

Constitución y funcionamiento del sistemaEste sistema tiene una bomba centrífuga intercalada en el circuito de refrigeracióny accionada por el propio motor. La bomba centrífuga activa la circulación del aguaen su recorrido con una velocidad proporcional a la marcha del motor.En su funcionamiento, la bomba aspira el agua refrigerada de la parte baja delradiador y la impulsa al interior del bloque a través de los huecos que rodean lascamisas y cámaras de combustión. El refrigerante sale por la parte superior de laculata y se dirige otra vez al radiador por su parte alta, donde es enfriadanuevamente a su paso por los paneles de refrigeración. Con esta circulación

forzada, el agua se mantiene en el circuito a una temperatura de 80 a 85 ºC, conuna diferencia entre la entrada y la salida de 8 a 10 ºC, controlada por medio deuna válvula de paso (termostato) que mantiene la temperatura ideal defuncionamiento sin grandes cambios bruscos en el interior de los cilindros, quepodría dar lugar a dilataciones y contracciones de los materiales.El sistema de refrigeración del motor se aprovecha también para la calefaccióninterna del habitáculo del vehículo. Para ello, se intercala en serie, a la salida delagua caliente de la culata, un intercambiador de calor que trabaja como radiador,calentado el aire del vehículo.



Como se puede apreciar en los esquemas anteriores se dispone también de unventilador, en este caso movido por el propio motor térmico. Este ventilador,ademas de forzar el paso del aire a través del radiador para obtener unarefrigeración mas eficaz del agua sobre todo a marcha lenta, también suministrauna corriente de aire al motor para refrigerar los elementos externos adosados al

mismo, como son: el alternador, bujías, colectores de escape, etc.Debido a la utilización del agua y del aire para refrigerar el motor, se le denominatambién a este sistema como una refrigeración "mixta".

Estudio de los elementos que componen el circuito de refrigeración El circuito de refrigeración de los motores esta formado principalmente por lossiguientes elementos:

Radiador

Bomba centrífuga de agua Válvula reguladora de temperatura (termostato) Ventilador



Radiador El radiador sirve para enfriar el liquido de refrigeración. El liquido se enfría pormedio del aire que choca contra la superficie metálica del radidor.El radiador esta formado por dos depósitos, uno superior y otro inferior, tambiénpueden estar en los laterales. Ambos están unidos entre si por una serie de tubosfinos rodeados por numerosas aletas de refrigeración, o por una serie de panelesen forma de nidos de abeja que aumentan la superficie radiante de calor. Tanto lostubos y aletas como los paneles se fabrican en aleación ligera (actualmente sobretodo de aluminio), facilitando, con su mayor conductibilidad térmica, la rápidaevacuación de color a la atmósfera.



El depósito superior lleva una boca de entrada que se comunica por medio de unmanguito de goma con la salida caliente de agua de la culata del motor. En eldepósito inferior va instalada la boca de salida del agua refrigerante, unida por otromanguito de goma a la entrada de la bomba.



Circuito de refrigeración abierto y cerrado Debido a los cambios de temperatura que se producen en el circuito derefrigeración, sobre todo en el radiador, se necesita de un sistema que puedaadaptarse a estos cambios, para que no afecten sobre el buen funcionamiento delsistema. Cuando aumenta la temperatura del motor también aumenta latemperatura del liquido refrigerante, por lo que se genera una presión dentro delradiador. Esto es debido a que por efecto del aumento de temperatura, el agua seva evaporando, este vapor de agua queda concentrado en la parte superior delradiador, creando una sobrepresión en el mismo que si llegase a unos limitescríticos, haría saltar el tapón de llenado o reventaría el radiador.

Otro problema ocurre cuando el motor una vez que ha estado en funcionamientose para y se enfría rápidamente, se produce entonces, en el interior del radiadoruna condensación del vapor acumulado, creando un vacío interno que dificultará laperfecta circulación del agua en el circuito.Para evitar estos problemas se disponen unas válvulas en el tapón de llenado quecomunican con la atmósfera y eliminan la sobrepresión y el efecto del vacíocuando existen.

Existen dos tipos de circuitos de refrigeración:

Abiertos: cuando el circuito de refrigeración se comunica a través de las

válvulas de paso (del tapón de llenado) con la atmósfera, se denominacircuito abierto, produciendose la evacuación del vapor interno a laatmósfera y retornando aire al interior del depósito cuando se produce lacondensación.Este sistema tiene el inconveniente de que con la evaporación y evacuaciónse va perdiendo liquido en el circuito, con lo que el conductor tiene querellenar frecuentemente el circuito (sobre todo en verano) para restablecerel volumen del mismo, lo que origina un mayor mantenimiento del sistema.



El tapón de llenado del radiador esta constituido (figura inferior) por dosválvulas, una de las cuales, P, puede abrirse hacia arriba y poner encomunicación el radiador con la atmósfera (C) cuando hay unasobrepresión por aumento de temperatura; la otra válvula (R) se abra haciaabajo y también pone en comunicación el radiador con la atmósfera (C),

cuando hay una bajada brusca de temperatura y provoca una depresión.Estas válvulas se mantienen cerradas por medio de sendos muelles, yestando las dos cerradas no hay comunicación entre el radiador y laatmósfera. La fuerza de los muelles esta calculada para que las válvulas seabran con una presión determinada. Con ello se consigue aumentar latemperatura de ebullición del agua hasta unos 120ºC

Cerrados: actualmente los mas utilizados en todos los vehículos. Elradiador no lleva tapón de llenado y se comunica mediante un tubo con unpequeño depósito auxiliar llamado "depósito de expansión". El depósito de

expansión contiene liquido refrigerante y recibe a través del tubo de unióncon el radiador, los gases procedentes de la evaporación, los cuales alcontacto con el liquido se licúan. Cuando se produce el vacío interno, elliquido procedente del depósito de expansión pasa al radiador, con lo cualse restablece el circuito sin perdida de liquido en el mismo porcondensación.El depósito de expansión cuenta con un tapón, que tiene unas válvulas, quecomo en el caso anterior, sirven para eliminar la sobrepresión y ladepresión que se produce en el radiador y que se transmiten al depósito deexpansión.



Bomba de agua La bomba de agua se intercala en el circuito de refrigeración del motor, y tiene lamisión de hacer circular el agua en el circuito de refrigeración del motor, y tiene lamisión de hacer circular el agua en el circuito para que el transporte y evacuaciónde calor sea más rápido. Cuanto más deprisa gire el motor, mayor será latemperatura alcanzada en el mismo, pero como la bomba funciona sincronizada

con él, mayor será la velocidad con que circula el agua por su interior y, por tanto,la evacuación de calor.Las bombas utilizadas en automoción son de funcionamiento centrífugo, y estánformadas por una carcasa de aleación ligera, unida al bloque motor coninterposición de una junta unión. En el interior de la misma se mueve una turbinade aletas unida al árbol de mando de bomba, el cual se apoya sobre la carcasapor medio de uno o dos cojinetes de bolas, con un retén acoplado al árbol paraevitar fugas de agua a través del mismo. En el otro extremo del árbol va montadoun cubo al cual se une la polea de mando.



Estas bombas están calculadas para proporcionar el suficiente caudal de agua alcircuito en función de la potencia del motor y la temperatura a evacuar, la cualdifiere esencialmente de unos motores a otros y, sobre todo, entre los Diesel y losde gasolina.



Termostato Hay que tener en cuenta que la temperatura interna del motor debe mantenersedentro de unos limites establecidos (alrededor de 85ºC) para obtener un perfectofuncionamiento y un rendimiento máximo, debiendo mantener esa temperaturatanto en verano como en invierno.

La temperatura de funcionamiento en el motor incide directamente sobre lalubricación y la alimentación ya que, si está frío, el aceite se hace más densodificultando el movimiento de sus órganos con perdida de potencia en el motor.Por otra parte, a bajas temperaturas la mezcla de combustible se realiza enpeores condiciones, no obteniendo toda su potencia calorífica en la combustión,con un mayor consumo para una potencia dada.Si la temperatura, por el contrario, es elevada, el aceite se hace más fluido,perdiendo parte de sus propiedades lubricantes, con lo cual las partes móviles delmotor pueden sufrir dilataciones y agarrotamientos, dificultando el movimiento sesus órganos móviles y absorbiendo una mayor potencia que reduce el rendimientoútil del motor.

El termostato se utilizara para mantener la temperatura de funcionamiento delmotor entre unos limites preestablecidos. El termostato va situado frecuentementeen la boca de salida de la culata del motor. Cuando la temperatura del agua esinferior a la prevista, el termostato cierra la válvula de paso impidiendo la salida delagua hacia el radiador, con lo cual la circulación se establece directamente desdela bomba, que al aspirar el agua caliente y mandarla al circuito interno sinrefrigerar, hace que el agua ya caliente alcance pronto mayor temperatura.Cuando el agua ha alcanzado la temperatura adecuada, el termostato abre laválvula dejando libre la circulación hacia el radiador, con lo cual se establece elfuncionamiento normal del circuito de refrigeración.

Existen varios tipos de termostatos. Hay termostatos denominados de "fuelle" y losmas utilizados actualmente, los termostatos de "cera".

Termostato de ceraEl funcionamiento del termostato se basa en el considerable cambio del volumende la cera a una temperatura predeterminada. Al llegar a esta temperatura, la cera(1) se expande en la cápsula (2) y empuja la membrana de goma (4) unida a lavarilla (3); como ésta es solidaria al puente fijo (7), no puede moverse y, enconsecuencia, la cápsula (2) se desplaza hacia abajo, venciendo la resistencia delmuelle (5). El movimiento de la cápsula abre la válvula (6), que se apoya en elasiento (8), y el agua penetra a través del paso abierto.



Cuando la cera recupera su temperatura inicial, su volumen se reduce y la cápsulaasciende de nuevo, ayudada por la reacción del muelle; al final de la ascensión, laválvula cierra el paso del agua de refrigeración. El termostato regula así el flujo dellíquido refrigerante y permite que el circuito de refrigeración mantenga en el motorla temperatura idónea de la marcha.



Ventilador El ventilador sirve para impulsar el aire a través del radiador para obtener unamejor y más eficaz refrigeración, pero ello no siempre es imprescindible cuando la

velocidad del vehículo es suficiente para producir la refrigeración por el simpledesplazamiento rápido del mismo. En estos casos se puede desconectar elventilador consiguiendo así una marcha mas silenciosa del automóvil y un menorconsumo de combustible.

El ventilador puede ser accionado por:

el motor térmico, un motor eléctrico, especifico para este cometido.

El accionamiento del ventilador por el motor térmico puede ser de forma directa o

mediante una correa de accionamiento. En este caso el ventilador se moverácontinuamente mientras lo haga el motor térmico.Para poder conectar y desconectar el giro del ventilador cuando es accionado porel motor térmico, necesitamos de un sistema que pueda acoplar y desacoplar elventilador, teniendo en cuenta la temperatura del motor. Existen varios sistemasde acoplamiento del ventilador al motor térmico.



Acoplamiento mediante electroimánEl sistema consiste en acoplar sobre la polea (1) que mueve la bomba de agua, unelectroimán (2) que recibe corriente a través de un anillo rozante (3) y untermocontacto (4) situado en el circuito de agua de la culata. En las paletas delventilador (5), que gira libre e independiente de la bomba y que va montado sobre

el mismo árbol (8) por medio de un rodamiento (9), va acoplada una armadura (7)sujeta al ventilador por medio de un sistema elástico (6).Cuando la temperatura del agua baja a los 75 ºC el termostato (4) se abre,interrumpiendo la corriente al electroimán, con lo cual el ventilador queda fuera deservicio. Cuando la temperatura del liquido refrigerante llega a los 85 ºC se cierranuevamente el circuito eléctrico del electroimán, atrayendo a la armadura yhaciendo solidario el ventilador a la polea de mando, con lo cual éste permaneceen funcionamiento.

Accionamiento del ventilador mediante motor eléctrico, en este caso el movimientodel ventilador es independiente del motor térmico. El ventilador se conecta ydesconecta automáticamente mediante un interruptor térmico (termocontacto),tarado para la conexión entre 90 y 98 ºC y la desconexión 82 a 90 ºC.El circuito eléctrico se compone de un termocontacto, un relé y el propio motoreléctrico. El termocontacto consta de un elemento bimetalico que al calentarsecierra un contacto eléctrico que alimenta el motor eléctrico. El termocontacto vainstalado en la salida del radiador.

El tamaño del ventilador y la potencia del motor eléctrico depende de si el motores Diesel o gasolina. También depende de si el automóvil monta o no aireacondicionado.



Se pueden montar uno o dos ventiladores, a su vez cada ventilador puede ser deuna o dos velocidades. En los automóviles con aire acondicionado el"condensador" va situado junto con el radiador, con esto se consigue que amboselementos se refrigeren con el aire que choca con la parte delantera del vehículocuando este se mueve. El ventilador o los ventiladores ademas de refrigerar el"radiador" también lo hacen con el "condensador". Por esta razón es necesario deunos ventiladores mas potentes o el uso de dos ventiladores cuando el vehículomonta aire acondionado.



Líquidos refrigerantes y anticongelantes Como líquido refrigerante se emplea generalmente el agua por ser el líquido másestable y económico, pero se sabe que tiene grandes inconvenientes, ya que a

temperaturas de ebullición el agua es muy oxidante y ataca a las partes metálicasen contacto con ella. Por otra parte, y debido a la dureza de las aguas (mucha cal)precipita gran cantidad de sales calcáreas que pueden obstruir las canalizacionesy el radiador. Otro de los inconvenientes del agua es que a temperaturas pordebajo de 0 ºC se solidifica, aumentado de volumen, lo cual podría reventar losconductos por los que circula.Para evitar estos inconvenientes del agua se emplean los anticongelantes, queson unos productos químicos preparados para mezclar con el agua derefrigeración de los motores y conseguir los siguientes fines:

Disminuir el punto de congelación del líquido refrigerante, el cual, en

proporciones adecuadas, hace descender el punto de congelación entre 5 y35 ºC; por tanto, la proporción de mezcla estará en función de lascondiciones climatológicas de la zona o país donde circule el vehículo.

Aumentar la temperatura de ebullición del agua, para evitar perdidas en loscircuitos que trabajen por encima de los 100 ºC.

Evitar la corrosión de las partes metálicas por donde circula el agua.

El principal aditivo del anticongelante es el compuesto por glicerina o alcohol, elproducto más utilizado es "etilenglicol". El punto de congelación se determinasegún el porcentaje de este elemento. El anticongelante puro se mezcla, a poderser, con agua destilada en distintas proporciones, que determinaran un punto de

congelación mas bajo.

Anticongelantepuro (%)

Punto decongelación (ºC)

20 - 10

33 - 18

44 - 30

50 - 36

Motor 1

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