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Tipos de Pistones
El pistón es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en la superior y sujeto a la
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Pistones forjados a presión (Sufijo F)
En éste
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tecnología del
recubrimiento de las
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EL APRIETE DE LA CULATA
INTRODUCCIÓN
Todos los mecánicos saben que los fabricantes normalmente ofrecen tres espesores dist...
· Lo que no se debe hacer es abrir el motor, sacar una junta con unas muescas determinadas y montar otra
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Como en los tres sistemas lo que estamos midiendo es la fuerza que se hace al apretar el tornillo, entre ellos
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PUNTOS A TENER EN CUENTA A LA HORA DEL MONTAJE DE LOS TAQUÉS
· Diagnosticar y corregir el problema antes de instalar pieza...
MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA 1
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ESTA ES UNA COLECCIÓN DE APUNTES DE MI ÉPOCA DE ESTUDIANTE DE MAESTRÍA, SON DATOS BÁSICOS SOBRE EL TEMA DE M.C.I., ESPERO LES SEAN DE UTILIDAD.

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MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA 1

  1. 1. Rectificado y reconstrucción de Motores: La especialidad de Rectificado y/o Reconstrucción de motores constituye una práctica profesional de fuerte arraigo en la cultura empresarial de nuestro sector. Hablamos de una disciplina laboral que en sus orígenes se nos presentaba con frecuencia impregnada de una imagen casi artesanal, pero que hoy en día es capaz de demostrar su plena viabilidad como elemento de negocio para el taller independiente. La incorporación de las más modernas técnicas - en lo que se refiere a equipos, herramientas y procesos de reparación- hacen posible la resolución de todas las necesidades que puedan plantearse derivadas de los modernos y complejos diseños de los motores actuales. Según el Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española, la palabra rectificar (en una de sus múltiples acepciones) significa: corregir las imperfecciones, errores o defectos de una cosa ya hecha. Esta es una definición que puede ajustarse perfectamente a parte del tema que desarrollamos en estas líneas: El rectificado y/o la reconstrucción de motores. Básicamente, 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, cigüeñal y bielas. Y con respecto a la culata, procediendo al cambio de guías, rectificado o sustitución de válvulas, control de estanqueidad y planificado. A grandes rasgos estos son algunos de los componentes que resultan afectados en una operación de rectificado de motor. En muchos casos (la mayoría), 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 instalación en el vehículo. A diferencia de esta operación, los motores reconstruidos suelen entregarse al taller completamente montados y listos para ser instalados en el vehículo en cuestión. 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 RECTIFICACIÓN Sin lugar a dudas, el motor aglutina a la mayor parte de los elementos más importantes de los vehículos. De su correcto funcionamiento depende, no sólo la propia movilidad del vehículo, sino también la correcta interrelación de todos los demás componentes. No debemos olvidar que los motores son unidades mecánicas sometidas a condiciones de funcionamiento muy exigentes a lo largo de su vida útil. Esto hace que su fiabilidad sea uno de los factores sobre los que se deposita mayor atención. Normalmente los motores modernos cumplen sobradamente con las pautas de calidad exigibles para la función para la que han sido creados. Sin embargo, hasta el motor más 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 añadir que cuando se usa el vehículo de manera intensiva se acorta la vida del motor más que la del propio vehículo. Trastornos e irregularidades del motor durante su funcionamiento pueden conducir a sobrecargas térmicas o dinámicas que pueden provocar serios daños en las piezas más expuestas a este tipo de fenómenos. Las averías que se producen en los motores por éstas y otras causas similares suelen comportar una gravedad especial. Esto hace que muchos usuarios se planteen la posibilidad de cambiar de vehículo cuando presuponen un elevado importe de las reparaciones necesarias. No obstante, existe la posibilidad real de proceder a una renovación parcial de algunos elementos del motor e incluso de todo el conjunto por mucho menos de lo que pudiéramos imaginar.
  2. 2. Es aquí donde entran en juego las empresas especializadas en la rectificación y reconstrucción de motores. Firmas que, a través de la tecnología y la experiencia profesional, ponen al alcance de muchos talleres una vía alternativa de negocio basada en su actividad reparadora. UN MERCADO QUE SE MANTIENE La especialidad a la que hacemos alusión en este informe, se inscribe en un mercado que a lo largo de los últimos años se ha mantenido en una situación bastante estable. Podríamos decir que uno de los referentes en la conservación de estas condiciones comerciales se debe, en gran parte, a la demanda de este tipo de servicios por parte de los propietarios de vehículos comerciales y de uso profesional (flotas, transportistas, etc). Normalmente los propietarios de automóviles turismos de uso privado suelen optar por el cambio de vehículo, 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 reconstrucción de motores aporta algunas importantes ventajas para el usuario y para el taller. El primero se beneficia de una buena solución a sus problemas con una excelente relación calidad-precio. El segundo, puede facturar más 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 añadido para el taller mecánico en cuanto al servicio que puede prestar a sus clientes. Un servicio que va más allá de la mera sustitución 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 garantías de calidad de estos productos y servicios. Normalmente las empresas rectificadoras o reconstructoras ofrecen una cobertura a sus productos de un año sin límite de kilometraje como término medio. Lo que viene a ser otra ventaja añadida a tener muy en cuenta. Como es lógico, el taller se beneficia además del soporte técnico y asistencial que puedan prestarle estas firmas. PRECIOS Como no podía ser de otro modo, las cuestiones que tienen que ver con los precios de estos productos y servicios varían mucho en función del motor del que se trate, de la potencia del mismo, del número de cilindros que incorpore, de la marca del vehículo, 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 ocasión 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, costaría unos 2,5 millones de pesetas. Como es fácil imaginar, el precio de los casi infinitos modelos de motores es algo que sólo pueden determinar las firmas que se dedican a esta
  3. 3. especialidad. Sea como fuere, lo cierto es que el rectificado o la reconstrucción de motores si bien se trata de distintas cuestiones, éstas confluyen en un mismo fin y suponen una buena alternativa de negocio para el taller. No debemos olvidar que el aumento del parque automovilístico experimentado a lo largo de los últimos años es un excelente caldo de cultivo para las consecuentes tareas de reparación en todas las vertientes. Como hemos comentado anteriormente, esta especialidad está inscrita en un mercado que prácticamente se limita a los profesionales del transporte por carretera y similares. Sin embargo, justo es recordar que España es uno de los países 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 combustión interna, cualquier tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustión interna de cuatro tipos: el motor cíclico Otto, el motor diesel, el motor rotatorio y la turbina de combustión. Para tipos de motores que utilizan la propulsión a chorro, véase Cohete. El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica. El motor diesel, llamado así en honor del ingeniero alemán Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo. Se emplea en instalaciones generadoras de electricidad, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y algunos automóviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos. Partes del motor Los motores Otto y los diesel tienen los mismos elementos principales. La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al interior. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida por un eje al cigüeñal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón. En los motores de varios cilindros el cigüeñal tiene una posición de partida, llamada espiga de cigüeñal y conectada a cada eje, con lo que la energía producida por cada cilindro se aplica al cigüeñal en un punto determinado de la rotación. Los cigüeñales 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 combustión interna consta de un depósito, una bomba de combustible y un dispositivo que vaporiza o atomiza el combustible líquido. 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 través de un tubo ramificado llamado colector de admisión. Muchos motores cuentan con un colector de escape o de expulsión, que transporta los gases producidos en la combustión. Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a través de válvulas de cabezal o válvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las válvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de un árbol de levas rotatorio movido por el cigüeñal. En la década de 1980, este sistema de alimentación de una mezcla de aire y combustible se ha visto desplazado por otros sistemas más elaborados ya utilizados en los motores diesel. Estos sistemas, controlados por computadora, aumentan el ahorro de combustible y reducen la emisión de gases tóxicos. Todos los motores tienen que disponer de una forma de iniciar la ignición del combustible dentro del cilindro. Por ejemplo, el sistema de ignición de los motores Otto, llamado bobina de encendido, es una fuente de corriente eléctrica 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 través de un interruptor rotatorio llamado distribuidor. El dispositivo que produce la ignición es la bujía, un conductor fijado a la pared superior de cada cilindro. La bujía contiene dos hilos separados entre los que la corriente de alto voltaje produce un arco eléctrico que genera la chispa que enciende el combustible dentro del cilindro. Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de algún tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de automóviles 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 láminas de metal que emiten el calor producido dentro del cilindro. En otros motores se utiliza refrigeración por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automóviles se hace circular mediante una bomba. El agua se refrigera al pasar por las láminas de un radiador. En los motores navales se utiliza agua del mar para la refrigeración. Al contrario que los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustión interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan (véase Momento de una fuerza), lo que implica que debe provocarse el movimiento del cigüeñal para que se pueda iniciar el ciclo. Los motores de automoción utilizan un motor eléctrico (el motor de arranque) conectado al cigüeñal por un embrague o clutch automático que se desacopla en cuanto arranca el motor. Por otro lado, algunos motores pequeños se arrancan a mano girando el cigüeñal con una cadena o tirando de una cuerda que se enrolla alrededor del volante del cigüeñal. Otros sistemas de encendido de motores son los iniciadores de inercia, que aceleran el volante manualmente o con un motor eléctrico hasta que tiene la velocidad suficiente como para mover el cigüeñal, y los iniciadores explosivos, que utilizan la explosión 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 cíclicos Otto El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos, es decir, que el ciclo completo del pistón tiene cuatro fases, dos hacia el cabezal cerrado del cilindro y dos hacia atrás. Durante la primera fase del ciclo el pistón se mueve hacia atrás mientras se abre la válvula de admisión. El movimiento del pistón durante esta fase aspira hacia dentro de la cámara la cantidad necesaria de la mezcla de combustible y aire. Durante la siguiente fase, el pistón se mueve hacia la cabeza del cilindro y comprime la mezcla de combustible contenida en la cámara. Cuando el pistón llega hasta el final de esta fase y el volumen de la cámara de combustión es mínimo, la bujía se activa y la mezcla arde, expandiéndose y creando dentro del cilindro la presión que hace que el pistón se aleje; ésta es la tercera fase. En la fase final, se abre la válvula de escape y el pistón 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 pérdida de energía por la fricción y la refrigeración. En general, la eficiencia de un motor de este tipo depende del grado de compresión, la proporción entre los volúmenes máximo y mínimo de la cámara de combustión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano. La eficiencia media de un buen motor Otto es de un 20 a un 25% (o sea, que sólo la cuarta parte de la energía calorífica se transforma en energía mecánica). Motores diesel En teoría, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presión constante. La mayoría de los motores diesel tienen también 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 cámara de combustión. En la segunda fase, la de compresión, el aire se comprime a una fracción mínima de su volumen original y se calienta hasta unos 440 ºC a causa de la compresión. Al final de la fase de compresión el combustible vaporizado se inyecta dentro de la cámara de combustión y arde inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire. Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La combustión empuja el pistón hacia atrás en la tercera fase, la de potencia. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de expulsión. 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 cigüeñal 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 compresión de estos motores es de 14 a 1, son por lo general más pesados que los motores Otto,
  5. 5. pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles más baratos. Motores de dos tiempos Con un diseño 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 tamaño similar. El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo. El diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistón hacia atrás). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara. Motor rotatorio En la década de 1950, el ingeniero alemán Felix Wankel desarrolló un motor de combustión interna con un diseño revolucionario, que utilizaba un rotor triangular que gira dentro de una cámara ovalada, en lugar de un pistón y un cilindro. La mezcla de combustible y aire es absorbida a través de un orificio de aspiración y queda atrapada entre una de las caras del rotor y la pared de la cámara. La rotación del rotor comprime la mezcla, que se enciende con una bujía. Los gases se expulsan a través de un orificio de expulsión 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 comparación con los motores de pistones, por lo que ganó importancia durante la crisis del petróleo en las décadas de 1970 y 1980. Además, funciona casi sin vibraciones y su sencillez mecánica permite una fabricación barata. No requiere mucha refrigeración, y su centro de gravedad bajo aumenta la seguridad en la conducción. Motor de carga estratificada Una variante del motor de encendido con bujías es el motor de carga estratificada, diseñado para reducir las emisiones sin necesidad de un sistema de recirculación de los gases resultantes de la combustión y sin utilizar un catalizador. La clave de este diseño es una cámara de combustión doble dentro de cada cilindro, con una antecámara que contiene una mezcla rica de combustible y aire mientras la cámara principal contiene una mezcla pobre. La bujía enciende la mezcla rica, que a su vez enciende la de la cámara principal. La temperatura máxima que se alcanza es suficiente como para impedir la formación de óxidos de nitrógeno, mientras que la temperatura media es la suficiente para limitar las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos.
  6. 6. La Cilindrada: ¿Qué significa y cómo se interpreta? Cualquiera sabe que el motor es lo que impulsa un vehículo, pero, ¿qué significa la cilindrada?, ¿cómo 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 exhibición. Las cifras suenan impresionantes, pero no sabemos que ventajas tienen unas sobre las otras. Lo que intentamos aquí es darle algunos datos para que sea usted quien sorprenda al vendedor. Comencemos con una analogía. Al momento de comprar una camisa ó un pantalón pedimos una talla en particular. Esa talla, ya sea un número ó una letra significa que el producto posee ciertas características: cintura, largo de piernas, ancho del cuello, manga, etc. ¿Es posible saber cuan fuerte es una persona por su talla de camisa y pantalón? Sí, pero no es concluyente, es decir, un hombre que usa un pantalón talla 32 puede estar más preparado para un trabajo fuerte y dinámico que uno con talla 48. Sin embargo esa apreciación no es exacta, porque a la hora de trabajar tal vez no tenga la disposición ó no tenga práctica para realizarlo. La cilindrada es una forma de representar el tamaño (talla) del motor. Nos da una idea del trabajo que es capaz de hacer, sin embargo no es concluyente, ya que su desempeño está condicionado por muchos factores que lo ayudan o simplemente impiden que dé un buen resultado. ¿Qué medida indica la cilindrada? En su interior, el motor posee los cilindros y dentro de ellos, los pistones se desplazan en movimiento vertical. Cada pistón se desplaza desde un punto llamado punto muerto superior, hasta el punto más bajo ó punto muerto inferior. Durante el desplazamiento puede observarse como se genera una figura geométrica ó cilindro. El volumen total de ese cilindro corresponde entonces al área de la circunferencia multiplicado por la carrera ó desplazamiento del pistón. Al sumar los volúmenes que desplazan cada uno de los pistones se obtiene la cilindrada del motor. (Técnicamente se conoce como desplazamiento volumétrico). Por ser una medida de volumen, la cilindrada se expresa en unidades propias de volúmenes, y la forma más frecuente es en centímetros cúbicos (cc), en litros (l) y en pulgadas cúbicas (CID). Un litro equivale a 1000 cc y 1 CID a 16.4 cc. Por ejemplo, un motor de 5000 cc de cilindrada ó desplazamiento se dice que es un motor 5.0 litros ó también puede conocerse como un motor 302 CID. Para facilitar la lectura de los consumidores siempre se redondean los números. Es la mayor cilindrada la que indica que un motor pudiera tener más fuerza que otro. Sin embargo, se debe tener presente que un motor de mayor cilindrada es más grande y por lo tanto puede pesar más, consumir más combustible, y hacer al automóvil mas pesado y costoso. Ese mayor peso exige que otros sistemas, como la suspensión y hasta la dirección, deberán estar adaptados a las características de ese motor. Tomando en cuenta tan solo el motor, en el mercado se ofrecen varias opciones. Hace 20 años era difícil imaginar un motor 1.3 en un vehículo con aire acondicionado y transmisión automática, sin embargo, actualmente los ingenieros logran fabricar motores cada vez más pequeños y más fuertes. Hoy en día, tal afirmación, no impresiona a nadie.
  7. 7. Tipos de Pistones El pistón es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en la superior y sujeto a la biela en su parte intermedia. El movimiento del pistón es hacia arriba y abajo en el interior del cilindro, comprime la mezcla, transmite la presión de combustión al cigüeñal a través de la biela, fuerza la salida de los gases resultantes de la combustión en la carrera de escape y produce un vacío en el cilindro que “aspira” la mezcla en la carrera de aspiración. El pistón, 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 mínimas las cargas de inercia, pero a su vez debe ser lo suficientemente rígido y resistente para soportar el calor y la presión desarrollados en el interior de l la cámara de combustión. Veamos en esta oportunidad algunos tipos de pistones Sealed Power de Federal Mogul que les proporcionará una mejor comprensión de las características, beneficios y materiales de estos pistones para su correcta aplicación. 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 fabricación de los pistones, al aluminio se le agregan otros elementos para obtener formulas adecuadas que proporcionan las características particulares necesarias según el tipo y aplicación 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 más antiguos y aún vigente, es el de la fundición de lingotes de aluminio en grandes Crisoles (donde se calientan los metales hasta que se funden o pasan de sólido a líquido) que luego se vacían en moldes enfriados por agua bajo sistemas especiales. Posteriormente, comienza el proceso de mecanizado, efectuado por diferentes maquinarias controladas por computadoras y por último pasan por una serie de procesos térmicos 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 vehículos que salen de la fabrica y son los mismos ofrecidos en las repuesteras como piezas de reposición. Figura 1
  8. 8. Pistones forjados a presión (Sufijo F) En éste 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 pistón y las ranuras de los anillos con maquinados a precisión 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 más alta tecnología metalúrgica en la cual se emplean nuevas formulaciones que permiten agregar una mayor cantidad de silicio, lográndose una expansión molecular uniforme de los elementos utilizados en su composición. Esta técnica de manufactura proporciona a éstos pistones características especiales, tales como soportar mayor fuerza, resistencia y control de la dilatación a temperaturas altas, disminuyendo el riesgo de que el pistón se pegue o agarre en el cilindro, la vida útil es mayor ya que las ranuras de los anillos y el orificio del pasador del pistón son más duraderas, además se pueden instalar en los nuevos motores e igualmente se usan en motores de años anteriores. Esta particular tecnología de los pistones Sealed Power se impone en especial para las nuevas generaciones de motores de alta compresión. Al usar pistones con prefijo “H” su reparación será 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 tecnología del recubrimiento de las faldas del pistón. Inicialmente se utilizó el estaño (éste le da un color opaco figura 3) pero por ser nocivo a la salud ha sido eliminado por los fabricantes de pistones. En sustitución se está aplicando el nuevo recubrimiento anti- fricción compuesto por molibdeno y grafito en las faldas (dándole un color negro, figura 4). Figura 4 Este proceso patentado por Sealed Power extiende la vida útil de los motores que lo usan, evita que los pistones se rayen, ayuda a prevenir daños por la lubricación inadecuada y mejora el sellado de los pistones. También 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 composición para darles un mayor nivel de resistencia al calor. La empresa Federal Mogul en su búsqueda por ofrecer un producto de mayor calidad desarrolló los pistones hipereutecticos. Estos pistones identificados con el prefijo “H” son manufacturados bajo una formulación metalúrgica especial que permite agregarle una mayor cantidad de silicio, logrando por este proceso una expansión molecular uniforme de estos elementos, posteriormente reciben un tratamiento térmico que les permite características de fuerza, resistencia y control de la dilatación 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 duración y resistencia frente al desgaste. Los pistones hipereutecticos están diseñados para soportar altas temperaturas con baja dilatación y mínima deformación. Esto disminuye considerablemente el coeficiente de fricción entre las partes móviles, eliminando las posibilidades de arrastre del pistón con el cilindro, además los anillos pueden girar con mayor libertad en sus ranuras, evitando que se peguen y logrando un mejor sellado en los tiempos de compresión y explosión. En la gráfica observamos como se calienta y se disipa el calor en un pistón hipereutéctico..
  10. 10. EL APRIETE DE LA CULATA INTRODUCCIÓN Todos los mecánicos 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 mecánicos (diámetro de pistón, carrera, altura de camisas, etc.), hace que cambien todos los valores originales de los parámetros físicos diseñados por el fabricante original (principalmente la presión y el volumen de las cámaras de combustión), y el funcionamiento del motor cambia (rendimiento, potencia, etc.). Vamos a ver como la correcta elección del espesor de la junta de culata es un factor clave para el perfecto funcionamiento de un motor diesel. ESTUDIO TEÓRICO 1 er tiempo. Admisión. Válvula de admisión abierta. Pistón baja al Punto Muerto Inferior (PMI). El aire entra dentro de la cámara de combustión. Tenemos un volumen que llamaremos V y una presión que será igual a la atmosférica, por lo que P = 1. 2º tiempo. Compresión. Válvulas cerradas. Pistón sube al Punto Muerto Superior (PMS), comprimiendo el aire. Ahora tendremos un volumen V’ que será menor que el volumen inicial V y una presión P’ que será mucho mayor que la presión inicial P. Evidentemente, cuanto menor es el volumen mayor es la presión ya que tenemos la misma cantidad de mezcla aire-combustible dentro de la cámara. Por tanto, lo que se conoce como relación de compresión indica las veces que la presión de compresión es mayor que la atmosférica. Es decir, si en un vehículo la relación de compresión es de 22:1, quiere decir que la presión interna de la cámara cuando el pistón alcanza el PMS será 22 veces mayor que cuando el pistón baja al PMI. Pero por la misma relación, el volumen al alcanzar el PMS, será 22 veces menor que el volumen al bajar al PMI. Al rectificar lo que se está haciendo es bajar la altura de las cámaras de combustión, por lo que estamos haciendo más pequeño el volumen de las mismas. Como se ha visto, al hacer más pequeño el volumen lo que hace es aumentar la presión 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 teníamos antes de rectificar. CONCLUSIONES Todo lo anterior tiene mucha mayor importancia en motores diesel, ya que en motores de gasolina las presiones son mucho más bajas, por lo que normalmente no se necesita aumentar el espesor de la junta. Para motores diesel es imprescindible seguir unas normas básicas: · 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 pistón que dé más altura es el más desfavorable y con ese valor debemos consultar el manual de aprietes de AJUSA para ver qué junta debemos montar. · Cuando se rectifiquen culatas planas, también es necesario medir el sobrepasamiento de los pistones para la correcta elección de la junta. · Cuando se rectifiquen culatas con parte de la cámara de combustión 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 más porque sí, si no que hay que montar la junta que el motor realmente necesita. · El sistema de marcado por muescas no es común para todos los fabricantes, esto es, normalmente a mayor número 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 ELECCIÓN 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), saltará el muelle (si la llave es de disparo), o nos lo indicará la llave por medio de una luz y una señal acústica (si la llave es electrónica). 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 países que utilizan el sistema métrico medimos las distancias en kilómetros, 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 sí 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 conversión de Kpm a Nm no es exacta. La conversión real sería multiplicar por 9.8, pero prácticamente se multiplica por 10, ya que es mucho más fácil y la diferencia es mínima. APRIETE ANGULAR O APRIETE EN GRADOS Cuando se realiza un apriete angular, lo que se mide es el giro que realiza el tornillo (o más fácil, lo que gira el mango de la llave al apretar). Para medir los grados se tiene que utilizar un goniómetro o angulímetro, que es el aparato que nos mide los grados. Al apretar por grados siempre se empieza haciendo un apriete pequeño 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 ángulo, mientras que al medir en kg lo que se está midiendo es la fuerza que se está haciendo. Por tanto, NO EXISTE EQUIVALENCIA ENTRE LOS GRADOS Y LOS KILOS y es muy fácil entenderlo con un ejemplo. Si yo rosco dos tornillos y uno me cuesta más que otro, para el que me cuesta más tendré que hacer más fuerza para roscar la misma longitud, por lo que si aprieto por kilos, al apretar los mismos kilos con la llave uno habrá roscado más que el otro (el que menos cuesta roscar será el que más roscado esté). Por el contrario, si por ejemplo aprieto dos tornillos un ángulo de 90º, aunque uno me cueste más que otro los dos tornillos habrán roscado por igual en el bloque, por lo que tengo un apriete mucho más preciso. Ejemplos de apriete por ángulo: Otro dato a tener en cuenta es que los grados son acumulativos, esto es; si yo no puedo dar 90º en una sola etapa porque no tengo espacio, puedo hacerlo en tantas etapas como yo quiera siempre que la suma me de 90º. Por ejemplo lo podré hacer en tres etapas de 30º, ya que 30º+30º+30º= 90º, o en dos de 45º (45º+45º = 90º). Y recuerde, EN APRIETES ANGULARES HAY QUE CAMBIAR LOS TORNILLOS CADA VEZ QUE SE ABRA EL MOTOR TAQUÉS HIDRÁULICOS CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES DE TRABAJO · Deben asegurar la correcta apertura y cierre de válvulas, compensando dilataciones, desgastes y tolerancias de las distintas piezas que forman la distribución a lo largo de la vida del motor. · Condiciones de trabajo extremas: - Soportan unos 150 millones de golpes de leva durante su vida útil.
  13. 13. - Cargas de más de 800 Kg en cada golpe de leva. - Temperaturas de –10º a +150º C. · Son piezas de gran precisión con tolerancias internas de milésimas de mm (m). · Sus dos únicos enemigos son la suciedad y el aire en el aceite de motor y el síntoma más común es la aparición de ruido. ACEITE SUCIO · La función de los taqués requiere tolerancias de fabricación 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 pistón del taqué se bloquee y quede pegado al cuerpo del taqué. El taqué es entonces completamente inservible, ya que no puede compensar holguras y dilataciones. · Si la suciedad se deposita en la válvula que regula la entrada de aceite, éste no podrá entrar a la cámara de alta presión, con lo que el taqué se irá descargando poco a poco por el hueco de milésimas de mm existente entre el pistón y el cuerpo del taqué. · En estas condiciones aparecerá ruido en los taqués (ver tabla). · La solución obvia es seguir las recomendaciones del fabricante del vehículo 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 cárter que se pueda airear, este aceite con aire puede entrar a la cámara de alta presión de los taqués. · El taqué no será así una pieza rígida (ya que el aire es compresible, mientras que el aceite no lo es), y el pistón del taqué cederá ante la presión de la válvula o de la varilla empujadora, con lo que tendremos una apertura de válvula incompleta o nula.
  14. 14. PUNTOS A TENER EN CUENTA A LA HORA DEL MONTAJE DE LOS TAQUÉS · Diagnosticar y corregir el problema antes de instalar piezas nuevas (taqués, árbol de levas, válvulas, etc.) · Limpiar bien todos los componentes de la distribución así como todos los pasos de aceite. Recordar que estos componentes operan con tolerancias de milésimas de milímetro, 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 taqués, muelles (longitud y presión), rodamientos del árbol de levas (desgaste o fatiga), balancines y válvulas. En muchos casos, las levas son trapezoidales, mientras que el rectificado de la tapa del taqué es esférico. Esto hace que el taqué rote, produciendo un desgaste más homogéneo. · Una vez montado, comprobar que el árbol de levas no presenta deformación o falta de alineación. Rotarlo manualmente para comprobarlo. · El arranque es el momento más crítico debido a las grandes fuerzas y tensiones entre las piezas que se ponen en juego. Una de las causas de fallo más comunes en este momento es la falta de lubricación de los taqués. Si no están bien prelubricados, se pueden dañar durante las primeras vueltas del árbol de levas y una lubricación posterior no evitará el fallo. · Un arranque prolongado con batería puede dañar el árbol de levas y los taqués. Comprobar el nivel de aceite y después de arrancar, no dejar el motor al ralentí. Es esencial rodar el motor a 1500 – 2000 rpm durante media hora. Por debajo de 1500 rpm, la lubricación es insuficiente y no se fuerza a los taqués a rotar lo suficiente conjuntamente con las levas, con lo que el asentamiento leva – taqué no será el ideal. Recuerde: ES IMPRESCINDIBLE CAMBIAR TODOS LOS TAQUÉS HIDRÁULICOS PARA LA PERFECTA PUESTA A PUNTO DEL MOTOR

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