motores de combustiÓn interna 1

of 25 /25

Author: carlos-gaston-pena-munar

Post on 10-Aug-2015

53 views

Category:

Engineering


10 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  1. 1. Rectificado y reconstruccin de Motores: La especialidad de Rectificado y/o Reconstruccin de motores constituye una prctica profesional de fuerte arraigo en la cultura empresarial de nuestro sector. Hablamos de una disciplina laboral que en sus orgenes se nos presentaba con frecuencia impregnada de una imagen casi artesanal, pero que hoy en da es capaz de demostrar su plena viabilidad como elemento de negocio para el taller independiente. La incorporacin de las ms modernas tcnicas - en lo que se refiere a equipos, herramientas y procesos de reparacin- hacen posible la resolucin de todas las necesidades que puedan plantearse derivadas de los modernos y complejos diseos de los motores actuales. Segn el Diccionario de la Real Academia de la Lengua Espaola, la palabra rectificar (en una de sus mltiples acepciones) significa: corregir las imperfecciones, errores o defectos de una cosa ya hecha. Esta es una definicin que puede ajustarse perfectamente a parte del tema que desarrollamos en estas lneas: El rectificado y/o la reconstruccin de motores. Bsicamente, la especialidad de rectificado de motores consiste en perfeccionar los componentes desgastados de un motor, sustituyendo algunos de ellos como los pistones y los cojinetes sobredimensionados respecto al conjunto bloque, cigeal y bielas. Y con respecto a la culata, procediendo al cambio de guas, rectificado o sustitucin de vlvulas, control de estanqueidad y planificado. A grandes rasgos estos son algunos de los componentes que resultan afectados en una operacin de rectificado de motor. En muchos casos (la mayora), los profesionales del taller reciben los componentes rectificados para posteriormente proceder a su montaje en el taller, hasta completar el conjunto motor para su posterior instalacin en el vehculo. A diferencia de esta operacin, los motores reconstruidos suelen entregarse al taller completamente montados y listos para ser instalados en el vehculo en cuestin. Por su parte, el taller entrega el casco (motor viejo sustituido) al proveedor de motores -empresas especializadas en esta materia- cerrando el ciclo operativo. NECESIDAD DE RECTIFICACIN Sin lugar a dudas, el motor aglutina a la mayor parte de los elementos ms importantes de los vehculos. De su correcto funcionamiento depende, no slo la propia movilidad del vehculo, sino tambin la correcta interrelacin de todos los dems componentes. No debemos olvidar que los motores son unidades mecnicas sometidas a condiciones de funcionamiento muy exigentes a lo largo de su vida til. Esto hace que su fiabilidad sea uno de los factores sobre los que se deposita mayor atencin. Normalmente los motores modernos cumplen sobradamente con las pautas de calidad exigibles para la funcin para la que han sido creados. Sin embargo, hasta el motor ms fiable, eficaz y duradero puede dejar de funcionar alguna vez, incluso cuando las medidas de mantenimiento y de servicio se hayan realizado correctamente. En este mismo sentido hay que aadir que cuando se usa el vehculo de manera intensiva se acorta la vida del motor ms que la del propio vehculo. Trastornos e irregularidades del motor durante su funcionamiento pueden conducir a sobrecargas trmicas o dinmicas que pueden provocar serios daos en las piezas ms expuestas a este tipo de fenmenos. Las averas que se producen en los motores por stas y otras causas similares suelen comportar una gravedad especial. Esto hace que muchos usuarios se planteen la posibilidad de cambiar de vehculo cuando presuponen un elevado importe de las reparaciones necesarias. No obstante, existe la posibilidad real de proceder a una renovacin parcial de algunos elementos del motor e incluso de todo el conjunto por mucho menos de lo que pudiramos imaginar.
  2. 2. Es aqu donde entran en juego las empresas especializadas en la rectificacin y reconstruccin de motores. Firmas que, a travs de la tecnologa y la experiencia profesional, ponen al alcance de muchos talleres una va alternativa de negocio basada en su actividad reparadora. UN MERCADO QUE SE MANTIENE La especialidad a la que hacemos alusin en este informe, se inscribe en un mercado que a lo largo de los ltimos aos se ha mantenido en una situacin bastante estable. Podramos decir que uno de los referentes en la conservacin de estas condiciones comerciales se debe, en gran parte, a la demanda de este tipo de servicios por parte de los propietarios de vehculos comerciales y de uso profesional (flotas, transportistas, etc). Normalmente los propietarios de automviles turismos de uso privado suelen optar por el cambio de vehculo, dadas las facilidades que ofrecen los fabricantes en el momento de la compra. De esta forma puede afirmarse que se trata de un mercado hecho por y para profesionales casi en exclusividad. INTERESANTES VENTAJAS La actividad de rectificado y reconstruccin de motores aporta algunas importantes ventajas para el usuario y para el taller. El primero se beneficia de una buena solucin a sus problemas con una excelente relacin calidad-precio. El segundo, puede facturar ms horas de trabajo en concepto de mano de obra y, a la vez, puede hacer mejor precio a sus clientes. Por otra parte, la fiabilidad del producto como consecuencia de los distintos controles de calidad aplicados en todos los procesos, unida al uso de componentes de alta calidad (realizados en un gran porcentaje por fabricantes de primer equipo) se traducen en un alto valor aadido para el taller mecnico en cuanto al servicio que puede prestar a sus clientes. Un servicio que va ms all de la mera sustitucin de un motor por otro, ya que puede asegurarse el seguimiento en el mantenimiento del nuevo conjunto durante mucho tiempo. Finalmente hay que destacar un importante aspecto relacionado con las garantas de calidad de estos productos y servicios. Normalmente las empresas rectificadoras o reconstructoras ofrecen una cobertura a sus productos de un ao sin lmite de kilometraje como trmino medio. Lo que viene a ser otra ventaja aadida a tener muy en cuenta. Como es lgico, el taller se beneficia adems del soporte tcnico y asistencial que puedan prestarle estas firmas. PRECIOS Como no poda ser de otro modo, las cuestiones que tienen que ver con los precios de estos productos y servicios varan mucho en funcin del motor del que se trate, de la potencia del mismo, del nmero de cilindros que incorpore, de la marca del vehculo, de las condiciones establecidas por el rectificador o el reconstructor, etc. Algunos profesionales encuestados apuntan que, independientemente del precio final, de cara al usuario un motor reconstruido puede suponer hasta un 25 por ciento de ahorro respecto al precio de un motor nuevo. Para las operaciones de rectificado los precios son notablemente inferiores. En esta ocasin utilizaremos algunos ejemplos de motores industriales re-construidos de camiones y maquinaria como punto de referencia. Por ejemplo: un motor MAN completo, del tipo D0224MF, dotado de una potencia de 90 CV, compuesto por cuatro cilindros, puede costar alrededor de 900.000 pesetas. Otro motor para esa misma marca, modelo D2866KFZ Turbo, con una potencia de 361 CV y seis cilindros, puede situar su precio en torno a los 2,200.000 pesetas. Un tercer motor, en este caso Mercedes del tipo OM 442 LA Euro 2, con una potencia de 480 a 500 CV y ocho cilindros en V, costara unos 2,5 millones de pesetas. Como es fcil imaginar, el precio de los casi infinitos modelos de motores es algo que slo pueden determinar las firmas que se dedican a esta
  3. 3. especialidad. Sea como fuere, lo cierto es que el rectificado o la reconstruccin de motores si bien se trata de distintas cuestiones, stas confluyen en un mismo fin y suponen una buena alternativa de negocio para el taller. No debemos olvidar que el aumento del parque automovilstico experimentado a lo largo de los ltimos aos es un excelente caldo de cultivo para las consecuentes tareas de reparacin en todas las vertientes. Como hemos comentado anteriormente, esta especialidad est inscrita en un mercado que prcticamente se limita a los profesionales del transporte por carretera y similares. Sin embargo, justo es recordar que Espaa es uno de los pases europeos con mayor incidencia en este tipo de comunicaciones, lo que de entrada y pensando en el taller es una buena noticia. Tipos Motor Motor de combustin interna, cualquier tipo de mquina que obtiene energa mecnica directamente de la energa qumica producida por un combustible que arde dentro de una cmara de combustin, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustin interna de cuatro tipos: el motor cclico Otto, el motor diesel, el motor rotatorio y la turbina de combustin. Para tipos de motores que utilizan la propulsin a chorro, vase Cohete. El motor cclico Otto, cuyo nombre proviene del tcnico alemn que lo invent, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automocin y aeronutica. El motor diesel, llamado as en honor del ingeniero alemn Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasleo. Se emplea en instalaciones generadoras de electricidad, en sistemas de propulsin naval, en camiones, autobuses y algunos automviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos. Partes del motor Los motores Otto y los diesel tienen los mismos elementos principales. La cmara de combustin es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistn muy ajustado al interior. La posicin hacia dentro y hacia fuera del pistn modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistn y las paredes de la cmara. La cara exterior del pistn est unida por un eje al cigeal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistn. En los motores de varios cilindros el cigeal tiene una posicin de partida, llamada espiga de cigeal y conectada a cada eje, con lo que la energa producida por cada cilindro se aplica al cigeal en un punto determinado de la rotacin. Los cigeales cuentan con pesados volantes y contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del movimiento del eje. Un motor puede tener de 1 a 28 cilindros. El sistema de bombeo de combustible de un motor de combustin interna consta de un depsito, una bomba de combustible y un dispositivo que vaporiza o atomiza el combustible lquido. Se llama carburador al dispositivo utilizado con este fin en los motores Otto. En los motores de varios cilindros el combustible vaporizado se conduce a los cilindros a travs de un tubo ramificado llamado colector de admisin. Muchos motores cuentan con un colector de escape o de expulsin, que transporta los gases producidos en la combustin. Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a travs de vlvulas de cabezal o vlvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las vlvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de un rbol de levas rotatorio movido por el cigeal. En la dcada de 1980, este sistema de alimentacin de una mezcla de aire y combustible se ha visto desplazado por otros sistemas ms elaborados ya utilizados en los motores diesel. Estos sistemas, controlados por computadora, aumentan el ahorro de combustible y reducen la emisin de gases txicos. Todos los motores tienen que disponer de una forma de iniciar la ignicin del combustible dentro del cilindro. Por ejemplo, el sistema de ignicin de los motores Otto, llamado bobina de encendido, es una fuente de corriente elctrica continua de bajo voltaje conectada al primario de un transformador. La corriente se corta muchas veces por segundo con un temporizador. Las fluctuaciones de la corriente del primario inducen en el secundario una corriente de alto voltaje, que se conduce a cada cilindro a travs de un interruptor rotatorio llamado distribuidor. El dispositivo que produce la ignicin es la buja, un conductor fijado a la pared superior de cada cilindro. La buja contiene dos hilos separados entre los que la corriente de alto voltaje produce un arco elctrico que genera la chispa que enciende el combustible dentro del cilindro. Dado que la combustin produce calor, todos los motores deben disponer de algn tipo de sistema de refrigeracin. Algunos motores estacionarios de automviles y de aviones y los motores
  4. 4. fueraborda se refrigeran con aire. Los cilindros de los motores que utilizan este sistema cuentan en el exterior con un conjunto de lminas de metal que emiten el calor producido dentro del cilindro. En otros motores se utiliza refrigeracin por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automviles se hace circular mediante una bomba. El agua se refrigera al pasar por las lminas de un radiador. En los motores navales se utiliza agua del mar para la refrigeracin. Al contrario que los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustin interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan (vase Momento de una fuerza), lo que implica que debe provocarse el movimiento del cigeal para que se pueda iniciar el ciclo. Los motores de automocin utilizan un motor elctrico (el motor de arranque) conectado al cigeal por un embrague o clutch automtico que se desacopla en cuanto arranca el motor. Por otro lado, algunos motores pequeos se arrancan a mano girando el cigeal con una cadena o tirando de una cuerda que se enrolla alrededor del volante del cigeal. Otros sistemas de encendido de motores son los iniciadores de inercia, que aceleran el volante manualmente o con un motor elctrico hasta que tiene la velocidad suficiente como para mover el cigeal, y los iniciadores explosivos, que utilizan la explosin de un cartucho para mover una turbina acoplada al motor. Los iniciadores de inercia y los explosivos se utilizan sobre todo para arrancar motores de aviones. Motores cclicos Otto El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos, es decir, que el ciclo completo del pistn tiene cuatro fases, dos hacia el cabezal cerrado del cilindro y dos hacia atrs. Durante la primera fase del ciclo el pistn se mueve hacia atrs mientras se abre la vlvula de admisin. El movimiento del pistn durante esta fase aspira hacia dentro de la cmara la cantidad necesaria de la mezcla de combustible y aire. Durante la siguiente fase, el pistn se mueve hacia la cabeza del cilindro y comprime la mezcla de combustible contenida en la cmara. Cuando el pistn llega hasta el final de esta fase y el volumen de la cmara de combustin es mnimo, la buja se activa y la mezcla arde, expandindose y creando dentro del cilindro la presin que hace que el pistn se aleje; sta es la tercera fase. En la fase final, se abre la vlvula de escape y el pistn se mueve hacia la cabeza del cilindro para expulsar los gases, quedando preparado para empezar un nuevo ciclo. La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores, entre otros la prdida de energa por la friccin y la refrigeracin. En general, la eficiencia de un motor de este tipo depende del grado de compresin, la proporcin entre los volmenes mximo y mnimo de la cmara de combustin. Esta proporcin suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayora de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando as la eficiencia del motor, pero este diseo requiere la utilizacin de combustibles de alto ndice de octano. La eficiencia media de un buen motor Otto es de un 20 a un 25% (o sea, que slo la cuarta parte de la energa calorfica se transforma en energa mecnica). Motores diesel En teora, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en que la combustin tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presin constante. La mayora de los motores diesel tienen tambin cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera fase se absorbe solamente aire hacia la cmara de combustin. En la segunda fase, la de compresin, el aire se comprime a una fraccin mnima de su volumen original y se calienta hasta unos 440 C a causa de la compresin. Al final de la fase de compresin el combustible vaporizado se inyecta dentro de la cmara de combustin y arde inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire. Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignicin para encender el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La combustin empuja el pistn hacia atrs en la tercera fase, la de potencia. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de expulsin. La eficiencia de los motores diesel, que en general depende de los mismos factores que los motores Otto, es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigeal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores Otto trabajan de 2.500 a 5.000 rpm. No obstante, algunos tipos de motores diesel pueden alcanzar las 2.000 rpm. Como el grado de compresin de estos motores es de 14 a 1, son por lo general ms pesados que los motores Otto,
  5. 5. pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles ms baratos. Motores de dos tiempos Con un diseo adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diesel funcione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, lo que implica que la potencia que producen es menor que la mitad de la que produce un motor de cuatro tiempos de tamao similar. El principio general del motor de dos tiempos es la reduccin de la duracin de los periodos de absorcin de combustible y de expulsin de gases a una parte mnima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operacin requiera un tiempo completo. El diseo ms simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de vlvulas de cabezal, las vlvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistn hacia atrs). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a travs del orificio de aspiracin cuando el pistn est en la posicin ms alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresin, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistn llega al final de la fase. A continuacin, el pistn se desplaza hacia atrs en la fase de explosin, abriendo el orificio de expulsin y permitiendo que los gases salgan de la cmara. Motor rotatorio En la dcada de 1950, el ingeniero alemn Felix Wankel desarroll un motor de combustin interna con un diseo revolucionario, que utilizaba un rotor triangular que gira dentro de una cmara ovalada, en lugar de un pistn y un cilindro. La mezcla de combustible y aire es absorbida a travs de un orificio de aspiracin y queda atrapada entre una de las caras del rotor y la pared de la cmara. La rotacin del rotor comprime la mezcla, que se enciende con una buja. Los gases se expulsan a travs de un orificio de expulsin con el movimiento del rotor. El ciclo tiene lugar una vez en cada una de las caras del rotor, produciendo tres fases de potencia en cada giro. El motor de Wankel es compacto y ligero en comparacin con los motores de pistones, por lo que gan importancia durante la crisis del petrleo en las dcadas de 1970 y 1980. Adems, funciona casi sin vibraciones y su sencillez mecnica permite una fabricacin barata. No requiere mucha refrigeracin, y su centro de gravedad bajo aumenta la seguridad en la conduccin. Motor de carga estratificada Una variante del motor de encendido con bujas es el motor de carga estratificada, diseado para reducir las emisiones sin necesidad de un sistema de recirculacin de los gases resultantes de la combustin y sin utilizar un catalizador. La clave de este diseo es una cmara de combustin doble dentro de cada cilindro, con una antecmara que contiene una mezcla rica de combustible y aire mientras la cmara principal contiene una mezcla pobre. La buja enciende la mezcla rica, que a su vez enciende la de la cmara principal. La temperatura mxima que se alcanza es suficiente como para impedir la formacin de xidos de nitrgeno, mientras que la temperatura media es la suficiente para limitar las emisiones de monxido de carbono e hidrocarburos.
  6. 6. La Cilindrada: Qu significa y cmo se interpreta? Cualquiera sabe que el motor es lo que impulsa un vehculo, pero, qu significa la cilindrada?, cmo interpretarla? 3.2, 2 litros, 1600 cc, motor 302 son algunas de las especificaciones que un atento vendedor esgrime como argumento cuando ofrece uno de los nuevos modelos de la exhibicin. Las cifras suenan impresionantes, pero no sabemos que ventajas tienen unas sobre las otras. Lo que intentamos aqu es darle algunos datos para que sea usted quien sorprenda al vendedor. Comencemos con una analoga. Al momento de comprar una camisa un pantaln pedimos una talla en particular. Esa talla, ya sea un nmero una letra significa que el producto posee ciertas caractersticas: cintura, largo de piernas, ancho del cuello, manga, etc. Es posible saber cuan fuerte es una persona por su talla de camisa y pantaln? S, pero no es concluyente, es decir, un hombre que usa un pantaln talla 32 puede estar ms preparado para un trabajo fuerte y dinmico que uno con talla 48. Sin embargo esa apreciacin no es exacta, porque a la hora de trabajar tal vez no tenga la disposicin no tenga prctica para realizarlo. La cilindrada es una forma de representar el tamao (talla) del motor. Nos da una idea del trabajo que es capaz de hacer, sin embargo no es concluyente, ya que su desempeo est condicionado por muchos factores que lo ayudan o simplemente impiden que d un buen resultado. Qu medida indica la cilindrada? En su interior, el motor posee los cilindros y dentro de ellos, los pistones se desplazan en movimiento vertical. Cada pistn se desplaza desde un punto llamado punto muerto superior, hasta el punto ms bajo punto muerto inferior. Durante el desplazamiento puede observarse como se genera una figura geomtrica cilindro. El volumen total de ese cilindro corresponde entonces al rea de la circunferencia multiplicado por la carrera desplazamiento del pistn. Al sumar los volmenes que desplazan cada uno de los pistones se obtiene la cilindrada del motor. (Tcnicamente se conoce como desplazamiento volumtrico). Por ser una medida de volumen, la cilindrada se expresa en unidades propias de volmenes, y la forma ms frecuente es en centmetros cbicos (cc), en litros (l) y en pulgadas cbicas (CID). Un litro equivale a 1000 cc y 1 CID a 16.4 cc. Por ejemplo, un motor de 5000 cc de cilindrada desplazamiento se dice que es un motor 5.0 litros tambin puede conocerse como un motor 302 CID. Para facilitar la lectura de los consumidores siempre se redondean los nmeros. Es la mayor cilindrada la que indica que un motor pudiera tener ms fuerza que otro. Sin embargo, se debe tener presente que un motor de mayor cilindrada es ms grande y por lo tanto puede pesar ms, consumir ms combustible, y hacer al automvil mas pesado y costoso. Ese mayor peso exige que otros sistemas, como la suspensin y hasta la direccin, debern estar adaptados a las caractersticas de ese motor. Tomando en cuenta tan solo el motor, en el mercado se ofrecen varias opciones. Hace 20 aos era difcil imaginar un motor 1.3 en un vehculo con aire acondicionado y transmisin automtica, sin embargo, actualmente los ingenieros logran fabricar motores cada vez ms pequeos y ms fuertes. Hoy en da, tal afirmacin, no impresiona a nadie.
  7. 7. Tipos de Pistones El pistn es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en la superior y sujeto a la biela en su parte intermedia. El movimiento del pistn es hacia arriba y abajo en el interior del cilindro, comprime la mezcla, transmite la presin de combustin al cigeal a travs de la biela, fuerza la salida de los gases resultantes de la combustin en la carrera de escape y produce un vaco en el cilindro que aspira la mezcla en la carrera de aspiracin. El pistn, que a primera vista puede parecer de las piezas mas simples, ha sido y es una de las que ha obligado a un mayor estudio. Debe ser ligero, de forma que sean mnimas las cargas de inercia, pero a su vez debe ser lo suficientemente rgido y resistente para soportar el calor y la presin desarrollados en el interior de l la cmara de combustin. Veamos en esta oportunidad algunos tipos de pistones Sealed Power de Federal Mogul que les proporcionar una mejor comprensin de las caractersticas, beneficios y materiales de estos pistones para su correcta aplicacin. Comenzaremos por los materiales. Los pistones de los motores actuales usan como elemento principal el aluminio, por ser un metal con amplias cualidades. En la fabricacin de los pistones, al aluminio se le agregan otros elementos para obtener formulas adecuadas que proporcionan las caractersticas particulares necesarias segn el tipo y aplicacin del motor. Estas aleaciones son las que permiten obtener un producto de alta calidad como es el caso de los pistones Sealed Power. Pistones de aluminio fundido (Sufijos P, NP) Uno de los procesos ms antiguos y an vigente, es el de la fundicin de lingotes de aluminio en grandes Crisoles (donde se calientan los metales hasta que se funden o pasan de slido a lquido) que luego se vacan en moldes enfriados por agua bajo sistemas especiales. Posteriormente, comienza el proceso de mecanizado, efectuado por diferentes maquinarias controladas por computadoras y por ltimo pasan por una serie de procesos trmicos que les dan las propiedades requeridas por las empresas fabricantes de equipo original. Estos mismos pistones de la marca Sealed Power son los que tienen los vehculos que salen de la fabrica y son los mismos ofrecidos en las repuesteras como piezas de reposicin. Figura 1
  8. 8. Pistones forjados a presin (Sufijo F) En ste proceso se utilizan trozos de barras de aleaciones de aluminio cortados a la medida y sometidos a presiones de hasta 3000 toneladas de fuerza, En los troqueles se forja con exactitud las dimensiones del pistn y las ranuras de los anillos con maquinados a precisin para brindar optima calidad y confiabilidad en el uso de estos, tanto en motores Figura 2 de uso diario como de trabajos pesados e incluso en los motores de autos de competencias (figura 1). Pistones Hipereutecticos (Prefijo H) Estos pistones son fabricados con modernos sistemas de la ms alta tecnologa metalrgica en la cual se emplean nuevas formulaciones que permiten agregar una mayor cantidad de silicio, logrndose una expansin molecular uniforme de los elementos utilizados en su composicin. Esta tcnica de manufactura proporciona a stos pistones caractersticas especiales, tales como soportar mayor fuerza, resistencia y control de la dilatacin a temperaturas altas, disminuyendo el riesgo de que el pistn se pegue o agarre en el cilindro, la vida til es mayor ya que las ranuras de los anillos y el orificio del pasador del pistn son ms duraderas, adems se pueden instalar en los nuevos motores e igualmente se usan en motores de aos anteriores. Esta particular tecnologa de los pistones Sealed Power se impone en especial para las nuevas generaciones de motores de alta compresin. Al usar pistones con prefijo H su reparacin ser confiable (figura 2). Figura 3 Pistones con capa de recubrimiento (Sufijo C) Los primeros minutos de funcionamiento de un motor nuevo o reparado son cruciales para la vida del motor. Los pistones de la marca
  9. 9. Sealed Power han estado a la vanguardia de la tecnologa del recubrimiento de las faldas del pistn. Inicialmente se utiliz el estao (ste le da un color opaco figura 3) pero por ser nocivo a la salud ha sido eliminado por los fabricantes de pistones. En sustitucin se est aplicando el nuevo recubrimiento anti- friccin compuesto por molibdeno y grafito en las faldas (dndole un color negro, figura 4). Figura 4 Este proceso patentado por Sealed Power extiende la vida til de los motores que lo usan, evita que los pistones se rayen, ayuda a prevenir daos por la lubricacin inadecuada y mejora el sellado de los pistones. Tambin se usan los pistones sin recubrimiento que tienen una apariencia brillante por el color del aluminio al ser maquinado (figura 1). Los Pistones Hipereutecticos Todos los pistones que se encuentran en el mercado contienen un porcentaje de silicio en su composicin para darles un mayor nivel de resistencia al calor. La empresa Federal Mogul en su bsqueda por ofrecer un producto de mayor calidad desarroll los pistones hipereutecticos. Estos pistones identificados con el prefijo H son manufacturados bajo una formulacin metalrgica especial que permite agregarle una mayor cantidad de silicio, logrando por este proceso una expansin molecular uniforme de estos elementos, posteriormente reciben un tratamiento trmico que les permite caractersticas de fuerza, resistencia y control de la dilatacin a temperaturas extremas. Estos pistones son altamente resistentes al agarrotamiento y por estar hechos de un material de mayor resistencia las ranuras y el orificio del pasador tiene mayor duracin y resistencia frente al desgaste. Los pistones hipereutecticos estn diseados para soportar altas temperaturas con baja dilatacin y mnima deformacin. Esto disminuye considerablemente el coeficiente de friccin entre las partes mviles, eliminando las posibilidades de arrastre del pistn con el cilindro, adems los anillos pueden girar con mayor libertad en sus ranuras, evitando que se peguen y logrando un mejor sellado en los tiempos de compresin y explosin. En la grfica observamos como se calienta y se disipa el calor en un pistn hipereutctico..
  10. 10. EL APRIETE DE LA CULATA INTRODUCCIN Todos los mecnicos saben que los fabricantes normalmente ofrecen tres espesores distintos de la misma junta de culata para motores diesel. Esto no es por capricho, si no que cuando un motor se abre y se modifica cualquier medida de sus componentes mecnicos (dimetro de pistn, carrera, altura de camisas, etc.), hace que cambien todos los valores originales de los parmetros fsicos diseados por el fabricante original (principalmente la presin y el volumen de las cmaras de combustin), y el funcionamiento del motor cambia (rendimiento, potencia, etc.). Vamos a ver como la correcta eleccin del espesor de la junta de culata es un factor clave para el perfecto funcionamiento de un motor diesel. ESTUDIO TERICO 1 er tiempo. Admisin. Vlvula de admisin abierta. Pistn baja al Punto Muerto Inferior (PMI). El aire entra dentro de la cmara de combustin. Tenemos un volumen que llamaremos V y una presin que ser igual a la atmosfrica, por lo que P = 1. 2 tiempo. Compresin. Vlvulas cerradas. Pistn sube al Punto Muerto Superior (PMS), comprimiendo el aire. Ahora tendremos un volumen V que ser menor que el volumen inicial V y una presin P que ser mucho mayor que la presin inicial P. Evidentemente, cuanto menor es el volumen mayor es la presin ya que tenemos la misma cantidad de mezcla aire-combustible dentro de la cmara. Por tanto, lo que se conoce como relacin de compresin indica las veces que la presin de compresin es mayor que la atmosfrica. Es decir, si en un vehculo la relacin de compresin es de 22:1, quiere decir que la presin interna de la cmara cuando el pistn alcanza el PMS ser 22 veces mayor que cuando el pistn baja al PMI. Pero por la misma relacin, el volumen al alcanzar el PMS, ser 22 veces menor que el volumen al bajar al PMI. Al rectificar lo que se est haciendo es bajar la altura de las cmaras de combustin, por lo que estamos haciendo ms pequeo el volumen de las mismas. Como se ha visto, al hacer ms pequeo el volumen lo que hace es aumentar la presin interna. Por tanto, la altura que estamos quitando al mecanizar hay que suplementarla aumentando el espesor de la junta de culata, para mantener el volumen que tenamos antes de rectificar. CONCLUSIONES Todo lo anterior tiene mucha mayor importancia en motores diesel, ya que en motores de gasolina las presiones son mucho ms bajas, por lo que normalmente no se necesita aumentar el espesor de la junta. Para motores diesel es imprescindible seguir unas normas bsicas: Siempre que se rectifique el bloque es preciso aumentar el espesor de la junta de culata. Para ello debemos llevar los pistones hasta el PMS y medir uno a uno el sobrepasamiento, con respecto al plano del bloque. El pistn que d ms altura es el ms desfavorable y con ese valor debemos consultar el manual de aprietes de AJUSA para ver qu junta debemos montar. Cuando se rectifiquen culatas planas, tambin es necesario medir el sobrepasamiento de los pistones para la correcta eleccin de la junta. Cuando se rectifiquen culatas con parte de la cmara de combustin en ellas, aparte de medir el sobrepasamiento de los pistones hay que aumentar el espesor de junta tanto como se haya mecanizado la culata. Es decir, si a la culata le hemos rectificado 0.05 mm, se lo tendremos que aumentar al espesor de la junta.
  11. 11. Lo que no se debe hacer es abrir el motor, sacar una junta con unas muescas determinadas y montar otra con las mismas muescas o con una muesca ms porque s, si no que hay que montar la junta que el motor realmente necesita. El sistema de marcado por muescas no es comn para todos los fabricantes, esto es, normalmente a mayor nmero de muescas, mayor es el espesor de la junta, pero HAY SERIES DE MOTORES QUE NO SIGUEN ESTA NORMA GENERAL como se puede ver en el ejemplo adjunto. De todo esto se deduce que ES IMPRESCIDIBLE UNA CORRECTA ELECCIN DEL ESPESOR DE JUNTA PARA EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DIESEL APRIETE POR KG En el apriete por Kg lo que medimos es la fuerza de apriete que le aplicamos al tornillo de culata para que cierre. La carga en Kg. la leemos directamente en la llave (si es de dial), saltar el muelle (si la llave es de disparo), o nos lo indicar la llave por medio de una luz y una seal acstica (si la llave es electrnica). El problema que se puede plantear en el apriete por Kg. es que hay distintas escalas de medida dependiendo del fabricante del motor. Para que lo entendamos, pasa exactamente igual que cuando medimos distancias; los pases que utilizan el sistema mtrico medimos las distancias en kilmetros, mientras que en Inglaterra, Estados Unidos y Australia lo hacen en millas. Entonces, para medir la fuerza de apriete de un tornillo tenemos tres escalas distintas:
  12. 12. Como en los tres sistemas lo que estamos midiendo es la fuerza que se hace al apretar el tornillo, entre ellos s que tenemos una equivalencia. Volviendo al ejemplo de las distancias, si entre dos ciudades tenemos 160 Km de distancia, aproximadamente equivale a unas 100 millas. A la hora de apretar pasa algo similar: NOTA: La conversin de Kpm a Nm no es exacta. La conversin real sera multiplicar por 9.8, pero prcticamente se multiplica por 10, ya que es mucho ms fcil y la diferencia es mnima. APRIETE ANGULAR O APRIETE EN GRADOS Cuando se realiza un apriete angular, lo que se mide es el giro que realiza el tornillo (o ms fcil, lo que gira el mango de la llave al apretar). Para medir los grados se tiene que utilizar un gonimetro o angulmetro, que es el aparato que nos mide los grados. Al apretar por grados siempre se empieza haciendo un apriete pequeo en kilos y luego se empiezan a dar los grados de apriete que indique el manual. Lo que tiene que quedar claro es que al medir en grados estamos midiendo un ngulo, mientras que al medir en kg lo que se est midiendo es la fuerza que se est haciendo. Por tanto, NO EXISTE EQUIVALENCIA ENTRE LOS GRADOS Y LOS KILOS y es muy fcil entenderlo con un ejemplo. Si yo rosco dos tornillos y uno me cuesta ms que otro, para el que me cuesta ms tendr que hacer ms fuerza para roscar la misma longitud, por lo que si aprieto por kilos, al apretar los mismos kilos con la llave uno habr roscado ms que el otro (el que menos cuesta roscar ser el que ms roscado est). Por el contrario, si por ejemplo aprieto dos tornillos un ngulo de 90, aunque uno me cueste ms que otro los dos tornillos habrn roscado por igual en el bloque, por lo que tengo un apriete mucho ms preciso. Ejemplos de apriete por ngulo: Otro dato a tener en cuenta es que los grados son acumulativos, esto es; si yo no puedo dar 90 en una sola etapa porque no tengo espacio, puedo hacerlo en tantas etapas como yo quiera siempre que la suma me de 90. Por ejemplo lo podr hacer en tres etapas de 30, ya que 30+30+30= 90, o en dos de 45 (45+45 = 90). Y recuerde, EN APRIETES ANGULARES HAY QUE CAMBIAR LOS TORNILLOS CADA VEZ QUE SE ABRA EL MOTOR TAQUS HIDRULICOS CARACTERSTICAS Y CONDICIONES DE TRABAJO Deben asegurar la correcta apertura y cierre de vlvulas, compensando dilataciones, desgastes y tolerancias de las distintas piezas que forman la distribucin a lo largo de la vida del motor. Condiciones de trabajo extremas: - Soportan unos 150 millones de golpes de leva durante su vida til.
  13. 13. - Cargas de ms de 800 Kg en cada golpe de leva. - Temperaturas de 10 a +150 C. Son piezas de gran precisin con tolerancias internas de milsimas de mm (m). Sus dos nicos enemigos son la suciedad y el aire en el aceite de motor y el sntoma ms comn es la aparicin de ruido. ACEITE SUCIO La funcin de los taqus requiere tolerancias de fabricacin y montaje muy estrictas, lo que los hace muy sensibles al aceite sucio. Un aceite muy sucio o el uso prolongado de aceite sucio provoca que el pistn del taqu se bloquee y quede pegado al cuerpo del taqu. El taqu es entonces completamente inservible, ya que no puede compensar holguras y dilataciones. Si la suciedad se deposita en la vlvula que regula la entrada de aceite, ste no podr entrar a la cmara de alta presin, con lo que el taqu se ir descargando poco a poco por el hueco de milsimas de mm existente entre el pistn y el cuerpo del taqu. En estas condiciones aparecer ruido en los taqus (ver tabla). La solucin obvia es seguir las recomendaciones del fabricante del vehculo en cuanto a cambios de aceite y filtros, utilizar un aceite de calidad constrastada, mantener la densidad de aceite recomendada y cambiar siempre el filtro de aceite. AIRE Si el nivel de aceite baja tanto como para permitir la entrada de aire en el circuito, o, si hay tanto aceite en el crter que se pueda airear, este aceite con aire puede entrar a la cmara de alta presin de los taqus. El taqu no ser as una pieza rgida (ya que el aire es compresible, mientras que el aceite no lo es), y el pistn del taqu ceder ante la presin de la vlvula o de la varilla empujadora, con lo que tendremos una apertura de vlvula incompleta o nula.
  14. 14. PUNTOS A TENER EN CUENTA A LA HORA DEL MONTAJE DE LOS TAQUS Diagnosticar y corregir el problema antes de instalar piezas nuevas (taqus, rbol de levas, vlvulas, etc.) Limpiar bien todos los componentes de la distribucin as como todos los pasos de aceite. Recordar que estos componentes operan con tolerancias de milsimas de milmetro, por lo que incluso el polvo puede marcar la diferencia entre un trabajo bien hecho a la primera o tener que volverlo a hacer. Comprobar el desgaste de los alojamientos de los taqus, muelles (longitud y presin), rodamientos del rbol de levas (desgaste o fatiga), balancines y vlvulas. En muchos casos, las levas son trapezoidales, mientras que el rectificado de la tapa del taqu es esfrico. Esto hace que el taqu rote, produciendo un desgaste ms homogneo. Una vez montado, comprobar que el rbol de levas no presenta deformacin o falta de alineacin. Rotarlo manualmente para comprobarlo. El arranque es el momento ms crtico debido a las grandes fuerzas y tensiones entre las piezas que se ponen en juego. Una de las causas de fallo ms comunes en este momento es la falta de lubricacin de los taqus. Si no estn bien prelubricados, se pueden daar durante las primeras vueltas del rbol de levas y una lubricacin posterior no evitar el fallo. Un arranque prolongado con batera puede daar el rbol de levas y los taqus. Comprobar el nivel de aceite y despus de arrancar, no dejar el motor al ralent. Es esencial rodar el motor a 1500 2000 rpm durante media hora. Por debajo de 1500 rpm, la lubricacin es insuficiente y no se fuerza a los taqus a rotar lo suficiente conjuntamente con las levas, con lo que el asentamiento leva taqu no ser el ideal. Recuerde: ES IMPRESCINDIBLE CAMBIAR TODOS LOS TAQUS HIDRULICOS PARA LA PERFECTA PUESTA A PUNTO DEL MOTOR