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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

DE LOS LLANOS CENTRO OCCIDENTALES ³EZEQUIEL ZAMORA´

VICERRECTORADO DE INFRAESTRUCTURA Y PROCESOS INDUSTRIALES

PROGRAMA DE INFRAESTRUCTURA Y MECANIZACIÓN

INGENIERÍA AGRÍCOLA

Proyecto Campo

Subproyecto Maquinaria Agrícola I

Unidad Número Dos

Motores de combustión interna. Elementos de un Motor de

Combustión Interna. Ecuaciones utilizadas en los cálculos

relacionados con motores

Profesor: Doctor Víctor Vicente Vivas Sánchez

Material de apoyo para los estudiantes del Subproyecto

Maquinaria Agrícola I



2

1. Objetivos.............................................. 3

2. Usuarios a los que va dirigida ......... 4

3. Introducción.................................... 4

4. Elementos de un Motor de Combustión Interna......... 5

6 La Cadena de Potencia ....................................................... 12

9. Sistema de Enfriamiento.................................................... 24

10. Sistema de Lubricación....................................................... 28

11. Sistema de Alimentación ................................................... 34

12 Sistemas de entrada de aire ............................................. 41

13. Sistema de Salida de gases................................................ 43

14 Ecuaciones utilizadas en los cálculos relacionados con motores de

combustión interna ............................................................ 4515. Problemas ................................................................... 50

16. Referencias bibliográficas ....................................... 52

1. Objetivos



3

Al finalizar la presente Unidad el estudiante obtendrá información importante

respecto a:

1. Conocer el funcionamiento general de los motores de combustión

interna, a Gasolina y Diesel utilizados en los tractores agrícolas.

2. Comprender las relaciones existentes entre los diferentes

sistemas que conforman un motor de combustión interna.

3. Conocer las diferentes transformaciones de la energía que se

suceden en un motor.

4. Detallar los elementos constitutivos de cada uno de los sistemas

que constituyen un motor de combustión interna

2. Introducción



4

Han transcurrido unos ciento veinte años desde que el motor de combustión

interna se inventó, utilizándose como fuente de energía. Durante estos años, el

motor de combustión ha reemplazado exitosamente al motor a vapor y en la

actualidad solamente la turbina de vapor es comparada con él, en lo que respecta

a la cantidad de energía producida.

El progreso del mundo ha sido inf luido, en gran parte, por este tipo de motor.

Actualmente la construcción de motores de combustión para tractores y

automóviles constituye una de las mas grandes industrias en el mundo.

En un motor de combustión interna los productos de la combustión son,

directamente el f luido motriz. Debido a este rasgo simplificador y al alto

rendimiento térmico resultante, es una de las unidades generadoras de trabajo

más ligeras (en peso) que se conocen y por ello, su mayor campo de aplicación esen el transporte.

La mayoría de los tractores tienen un motor con ciclo de cuatro tiempos,

aunque motores diesel de dos tiempos están en operación con buenos resultados.

Los motores de tractor están diseñados para un alto factor de carga, lo cual

significa que la salida de potencia debe ser de un 85 a 90 % de la máxima

potencia al freno a velocidad promedio y se espera que el motor pueda producir

esa potencia por l

argos periodos de tiempo.

3. Elementos de un Motor de Combustión Interna

Los motores térmicos son máquinas que transforman la energía calorífica en

energía mecánica directamente utilizable.

La energía calorífica normalmente es obtenida de la combustión de

combustibles líquidos y gaseosos y el trabajo útil es conseguido por órganos unas

veces con movimiento alternativo, otras con movimiento rotativo y otras por el empuje realizado por un chorro de gas.

Según su principio de funcionamiento los motores térmicos se clasifican en

alternativos, rotativos y de chorro, y según el sitio donde se produzca la

combustión se clasifican en de combustión externa, cuando ésta se verifica fuera



5

de los mismos y de combustión interna, cuando el combustible es quemado en su

interior.

La combustión se realiza en el denominado f luido operante, el cual está

constituido por una mezcla de combustible y comburente. El combustible

normalmente utilizado es gasolina y gasoil y el comburente que suministra el

oxígeno necesario para la combustión es aire atmosférico.

El motor endotérmico es una máquina compleja, cuyo estudio profundo exige el

conocimiento de gran parte de las ramas de la ingeniería, pero para dominar sus

principios básicos es suficiente con el estudio de los temas que en esta asignatura

se desarrollan. Los temas que en ella se desarrollan están dedicados

principalmente al estudio de los motores alternativos, que son, con gran diferencia,

lo más difundidos en la Agricultura, si bien, de forma somera, serán tratados losmotores rotativos.

Los motores alternativos se dividen en dos grandes grupos: motores de Ciclo

Otto o de encendido por chispa y motores de Ciclo Diesel o de encendido por

compresión. Aunque sus principios de funcionamiento son diferentes, su esquema

y la nomenclatura de sus partes esenciales son semejantes.

Los motores de combustión interna están constituidos por un conjunto de

partes que están rel

acionadas entre sí, con el

fin de convertir l

a presión generadaen los cilindros en movimiento rotatorio en el volante y coordinar los eventos que

ocurren dentro del motor.

Estas partes pueden ser clasificadas en cuatro grupos:

1. La cadena de potencia, que recibe, ejecuta y transmite la fuerza motriz.

2. Las partes estacionarias que contienen y soportan las partes en

movimiento.

3. El sistema de válvulas para sincronizar la secuencia de operación.

4. Las partes auxiliares y accesorios para enfriar y lubricar las superficies

y proveer la ignición y el combustible al motor.

Los motores de tractor están diseñados para un alto factor de carga, lo cual

significa que la salida de potencia debe ser de un 85 a 90 % de la máxima



6

potencia al freno a velocidad promedio, y se espera que un motor pueda producir

esta potencia por largos períodos de tiempo.

3.1. Terminología utilizada en los motores de combustión interna

Es necesario conocer la terminología universalmente usada para indicar las

dimensiones y valores fundamentales:

V1-V2

V2

P.M.S.

P.M.I.

carreraV1

Figura 4.- Terminología universal.

y Punto muerto superior (P.M.S.): Posición del pistón más próxima a la cámaradel motor.

y Punto muerto inferior (P.M.I.): Posición del pistón más alejada de la cámara del motor.

y Calibre: Diámetro interior del cilindro. Expresado generalmente en milímetros(mm.).

y Carrera: Distancia entre el P.M.S. y P.M.I., es igual, salvo raras excepciones, al doble del radio de la manivela del eje de cigüeñales. Se expresa generalmente enmm.

y Volumen total del cilindro (V1): Es el espacio comprendido entre la culata y el pistón cuando éste se halla en el P.M.I. Viene expresado, por lo general, en cm3.



7

y Volumen de la cámara de compresión (V2): Es el volumen comprendido entre

la culata y el pistón cuando éste se halla en el P.M.S. Suele expresarse en cm3.

y Cilindrada (V1-V2): Es el generado por el pistón en su movimiento alternativodesde el P.M.S. hasta el P.M.I. Se expresa, por lo común, en cm3.

y Relación de compresión ( V): Se entiende por tal la relación que hay entre el volumen total del cilindro V1 y el volumen de la cámara de combustión V2. Serepresenta por V y vale:

2

1

V

V= V

3.2. Relación Diámetro ± Carrera

La relación diámetro- carrera es una consideración de diseño porque las altas

relaciones de compresión son generalmente permisibles con diámetros pequeños

y se pueden alcanzar eficiencias térmicas más altas con mayores relaciones de

compresión.

La tendencia general es adoptar una relación Q = D

C de valor aproximado a 1;

donde C es la carrera del pistón y D es el diámetro, particularmente en motores de

ocho cil

indros y enl

os de cil

indros opuestos conviene que esta rel

ación sea menor a 1 por razones de volumen y peso.

Las ventajas de los motores de carrera corta con respecto a la carrera larga

tenemos:

1. La potencia del motor aumenta con la segunda potencia del diámetro,

mientras que la con la carrera crece solo un exponente 0,5 ± 0,6 de la

carrera.

2. Hay más posibilidades para la colocación de las válvulas y de la bujía, por

cuanto la cámara es más amplia y las válvulas pueden ser de mayor

diámetro.

3. La velocidad media del pistón disminuye para igual número de

revoluciones.



8

4. Se reducen las fuerzas centrífugas y alternas. Una menor carrera supera

los inconvenientes de mayor peso de las partes en movimiento.

5. El eje del cigüeñal y los cojinetes son menos exigidos debido a la reducción

de las fuerzas de inercia y el motor es más fuerte.

6. En iguales condiciones de potencia, los motores de cilindros opuestos y en

³V´ tienen peso y volumen menores.

Por el contrario, los motores de carrera larga presentan algunas ventajas

desde el punto de vista térmico, tales como: mayor rendimiento de la cámara de

combustión, mayor capacidad de disipación de calor debido a la relación

superficie/ volumen del cilindro.

Sin embargo, suponiendo relaciones de compresión y desplazamientos por

carrera iguales, un cilindro con un diámetro ± carrera mayor tendrá una relación desuperficie a volumen más alta que un cilindro con una relación diámetro-carrera

pequeña. Esta superficie mayor permite mayor transferencia de calor a las

paredes de la cámara de combustión, originando una disminución del rendimiento.

3.3. Número de revoluciones

Representa un índice del mayor o menor aprovechamiento de la cilindrada.

Entre dos motores de igual cilindrada que funcionan a distinto régimen y tienen el mismo grado de llenado que los cilindros, resulta de mayor potencia el motor mas

veloz. Por ello se adoptan elevado número de revoluciones cuando se desea

obtener altos valores de relación potencia / peso, o grandes potencias con

pequeñas dimensiones.

El motor debe funcionar a un número de revoluciones tanto más bajo cuanto

más grande sea su cilindrada unitaria, cuanto mayor deba ser su grado de

seguridad y de duración y cuanto más si lencioso resulte su funcionamiento.

3.4. Número y disposición de los cilindros

El número de cilindros se elige tomando por base consideraciones referentes a

las características de instalación y de trabajo del motor; podemos tener dos

soluciones:



9

1. Muchos cilindros de poca cilindrada unitaria

2. Pocos cilindros de gran cilindrada unitaria

La primera solución tiene, en comparación con la segunda, las siguientes

ventajas:

y Posibilidad de obtener potencias específicas superiores aumentando el

número de revoluciones al máximo.

y Mejor rendimiento térmico, porque el menor diámetro permite el empleo de

altas compresiones y por tanto reducción del consumo específico.

y Mejor rendimiento térmico.

y Mejor posibilidad de refrigeración.

y Mas uniformidad del par motor porque la diferencia entre los valores

máximos y mínimos de dicho par durante el desarrollo de un ciclo completo

disminuye en igualdad de otras condiciones, con el aumento del número de

cilindros.

y Mejor equilibrado de las masas y por tanto menores vibraciones.

Presenta los siguientes problemas:

y Aumento de la longitud del cigüeñal.

y Disminución del rendimiento mecánico por lo tanto reducción de la potencia

y aumento del consumo específico.y Mayor volumen y peso del motor.

La disposición de los cilindros puede ser:

Cilindros en Línea

Cilindros en V

Cilindros en H

Cilindros opuestos (eje de los cilindros a 180º )

Cilindros radiales



10

3.5. Variables que influyen sobre el trabajo del motor

1. Relación de compresión

El aumento de la relación de compresión significa incremento del

rendimiento térmico y por tanto de la potencia indicada y como

consecuencia de ello reducción del consumo específico.

2. Peso de la carga introducida

Cuanto más grande es la masa de la carga introducida, tanto mayor resulta

la potencia. Fijada la cilindrada, la potencia desarrollada por cada ciclo es

tanto más elevada cuanto mayor es la densidad del f luido introducido.

3. Numero de revoluciones

A baja velocidad hay mayor tiempo para la transmisión de calor a través de

las paredes por lo que hay una pérdida mayor de calor que a altavelocidad.

Al aumentar la velocidad se incrementa el consumo de aire y por tanto la

potencia indicada, pero también aumenta la potencia absorbida por los

rozamientos, así como la inercia de las partes en movimiento.

4. La combustión y el tiempo de encendido

Para lograr un funcionamiento regular y una combustión progresiva, es

necesario el

egir l

e tiempo de encendido y graduar l

a combustión de maneraque el punto de máxima presión esté lo más próximo posible del comienzo

de la carrera de expansión.

El instante de encendido y la relación de compresión deben regularse de

modo que la mitad del aumento de presión debida a la compresión se alcance

cuando el pistón está en el PMS.

Para aprovechar una buena cilindrada conviene subdividir la en un gran

número de cilindros para disminuir la cilindrada unitaria, porque esto permite un

mejor llenado de los cilindros y más alto número de revoluciones; pero provoca un

aumento del trabajo perdido en les resistencias pasivas y en consecuencia un

menor rendimiento mecánico del motor.



11

5. La Cadena de Potencia

4.1. El pistón

Es una pieza metálica que se aloja en el cilindro, es el elemento de la cadena

de potencia que está en contacto directo con los gases en expansión y cuando es

empujado transmite el movimiento a la Biela. Debe mantener la parte superior del

cilindro lo más estanca posible para evitar el paso de gases de la cámara de

combustión al carter y viceversa.

Está sometido a un movimiento rectilíneo dentro de las paredes del cilindro;

en un principio fueron construidos independientemente, en la actualidad todos los

cilindros están dispuestos en un bloque de cilindros; la excepción la constituye los

motores enfriados por aire en los cuales a causa de las aletas los cilindros estánseparados y en los motores muy grandes donde es inconveniente tener bloques

demasiado pesados y voluminosos para facilitar el montaje y el recambio.

Los pistones, cumplen la función de pared móvil de la cámara de

compresión, transmite a la biela la fuerza motriz generada por la presión del gas y

hace de guía a la biela: debe resistir eficazmente la carga a las altas temperaturas

a que está sometido, transmitir calor a las paredes del cilindro y resistir el

desgaste debido al

roce contral

as paredes del

cil

indro. Son a menudo hechos dealeaciones de aluminio que tienen buena resistencia al calor y coeficiente de

dilatación bajo, debido a su alta, resistencia a altas temperaturas, fácil de

mecanizar y bajo costo; debido a su peso, las partes sometidas a movimientos

recíprocos, causan vibraciones indeseables y producen alta inercia, por lo que los

pistones son fabricados lo más livianos posible; por lo que se utilizan aleaciones

de aluminio para su fabricación.

La parte superior del pistón es conocida como Cabeza, la cual puede ser una

superficie plana, cóncava o convexa, o puede tener una forma especia l para

provocar turbulencia o para conducir la mezcla de gases. Los lados se denominan

falda del pistón y las extensiones pesadas donde se asientan los Pasadores son

las bases de los pasadores, los pistones poseen aberturas donde van los anillos y



12

la falda es bañada continuamente en aceite por lo que el exceso de aceite es

eliminado por los anillos.

Se construyen en la actualidad de aleaciones de aluminio para reducir su peso.

Si su peso es muy grande, la inercia creada por el movimiento es mayor

restándole eficiencia al motor. La construcción de pistones de aluminio trae otro

problema y es que el coeficiente de dilatación de este material es tres veces el del

hierro, por lo que debe dársele mayor huelgo en frio; una de las modificaciones

realizadas para disminuir el golpeteo de los pistones fue colocar les bandas de una

aleación de hierro ± níquel, que es prácticamente no dilatable, llamada INV AR.,

que impiden una dilatación excesiva reduciendo el golpeteo.

Los pistones no son realmente cilíndricos, sino que sus dimensiones varían,

para adaptarse a los regímenes de temperatura de trabajo, y su forma también hacambiado para reducir el peso y para permitir la disipación mas rápida del calor.

Las dimensiones son menores en la cabeza y se incrementan hacia la falda

5.2. Los anillos de los pistones

Son fabricados de acero fundido o de acero templado y están ubicados en las

ranuras hechas para tal fin en el pistón, con el fin de realizar un sellado entre las

paredes del

cil

indro y el

pistón, evitando el

escape de gases del

a cámara decombustión; el número de anillos varia de dos a cinco, dependiendo del diseño del

motor; los anillos superiores están sometidos a altas presiones se denominan

anillos de compresión los cuales tienen una sección trapezoidal o rectangular y

se colocan en la parte mas próxima a la cámara de combustión y los inferiores,

que ayudan a la lubricación, se denominan anillos de aceite.

El diseño de los anillos del pistón varía desde simples, formados por una sola

pieza, hasta anillos constituidos por varias piezas con resortes de expansión para

obtener un mejor sellado.

Los anillos deben cumplir con las siguientes condiciones:

1. Ser suficientemente elásticos para permitir el montaje y mantener la presión

necesaria sobre las paredes del cilindro.

2. Ejercer una presión lo más uniforme posible sobre toda la circunferencia.



13

3. No ser demasiado duros para no rayar las paredes del cilindro, pero resistir

el desgaste.

4. Deben ser ligeramente porosos para que mantengan el aceite, pues la

lubricación en esa parte del motor tiene que ser muy escasa

4.3. El Pasador

Es un pin de acero duro pulido y hueco para disminuir su peso, que sirve de

conexión entre el pistón y la Biela, se puede clasificar como: solidario con el

pistón, solidario con el pie de biela o libre en el pie de biela y en el pistón (f lotante).

4.4. La BielaEs el órgano intermedio entre el pistón y el cigüeñal; debe combinar una gran

resistencia y rigidez con un peso ligero; está formada por el pie que se une al

pasador del pistón, la cabeza que la une al codo del cigüeñal y el cuerpo; está

fabricada de acero al carbono, al cromo - níquel, o al cromo ± molibdeno ±

vanadio. Transmite la fuerza de combustión desde el pistón hasta el Cigüeñal, no

debe tener defectos de fabricación; en la parte superior posee un cojinete de

bronce para conectarse con el

pasador del

pistón y enl

a conexión con el

cigüeñal

posee dos conchas de biela revestidos en su parte interna por un metal

antifricción, poseen canales que sirven para asegurar la lubricación en toda su

superficie y para guiar lo hacia los orificios de lubricación de la biela que desgastan

y evitan daños a la pieza principal.

4.5. El Cigüeñal

Es la pieza donde se transforma el movimiento rectilíneo proveniente del pistón

es movimiento rotatorio; está formado por codos cada uno de los cuales sirve de

asiento a uno o más cilindros: un cilindro por codo para motores en línea dos por

codo para motores en V u opuestos y hasta nueve para motores radiales.



14

El cigüeñal está fijado por dos o más bancadas al bloque dependiendo del

diseño del motor y los puntos de contacto con las bancadas y bielas son

cuidadosamente terminados y pulidos para minimizar la fricción. Los cigüeñales

generalmente son fabricados en una sola pieza. El material de fabricación es

acero al carbono, pero en casos de mayor resistencia se utiliza acero al cromo-

níquel o al cromo-molibdeno-vanadio.

Los lados opuestos a cada codo son más gruesos para contrarrestar el peso y

equilibrar el eje. De no ser así, al girar se producirían fuertes vibraciones. Los

muñones de biela se perforan para reducir su peso.

El cigüeñal recibe los esfuerzos que le transmite la biela; se dispone el eje de

manera que estos esfuerzos no se sucedan en puntos muy cercanos, para evitar

torceduras o roturas del eje. Para ello se hace que los codos tengan entre sí unángulo conveniente, que se llama ángulo de calaje.

4.6. El Volante

Es el elemento final de la cadena de potencia y es esencial para proveer la

energía al cigüeñal en los tiempos muertos del ciclo del motor; la función del

volante es almacenar energía durante las carreras de fuerza y mantener la inercia

durantel

os tiempos muertos del

motor para producir una rotación uniforme.El tamaño del volante varía en función del número de cilindros del motor,

siendo más pequeño a medida que aumenta el número de cilindros; ésta pieza

debe estar balanceada para evitar vibraciones y proporcionar un suave

movimiento del motor.

Se utiliza también para dar le el movimiento inicial y encender el motor, por lo

que se le coloca una corona dentada que es el punto de contacto con el motor de

arranque

5. Partes Estacionarias

En función de que la cadena de potencia pueda funcionar, cada elemento móvil

debe estar adecuadamente fijado a elementos estacionarios. Estos incluyen los



15

cilindros, la cámara, los asientos del cigüeñal, las bases del motor los múltiple de

escape y admisión y sus elementos accesorios.

5.1

. El BloqueEs la pieza más robusta del motor y en el se alojan los elementos móviles de la

cadena de potencia. Es una pieza hecha de hierro fundido, aluminio fundido,

aleaciones de acero en donde se confinan los gases expandidos y forma parte de

la cámara de combustión.

Las ventajas de un bloque de cilindros son:

y Disminución de la longitud total del motor

y Aumento de la rigidez del motor

y Una refrigeración más sencilla

Los bloques de cilindro pueden ser de dos tipos: con los cilindros formando

parte integral del bloque o provistos de camisas; las cuales pueden ser secas

húmedas

La parte superior, donde van los cilindros con sus respectivas camisas de

agua, se llama bloque de cilindros; la parte inferior formada por nervaduras que

sostiene los cojinetes de bancada o de cigüeñal y del árbol de levas se llama

bastidor del motor.

Los cilindros pueden ser fundidos directamente en el bloque ó pueden ser

removibles en cuyo caso se denominan camisas, las cuales se dividen en

húmedas si están en contacto con el refrigerante o secas si no lo están

presentando una superficie interna pulida.

Para prevenir el daño de los cilindros y sus partes debido a las altas

temperaturas producidas en la cámara de combustión, las paredes son enfriadas

por aire o por agua. Los motores enfriados por airel

os cil

indro yl

as cámaras estánprovistos de aletas para mejorar el enfriamiento, en los enfriados por agua, están

rodeados por camisas de agua.



16

5.2. La Cabeza del cilindro o Cámara

Es la parte que cierra los cilindros por la parte superior, su diseño es

complicado pues en ella están ubicados los conductos de admisión y escape de

gases, las líneas de refrigeración y camisas de agua de la cámara, posee las

orificios de las válvulas y las bujías, es la cobertura superior del cilindro.

Su fabricación es de hierro o aluminio fundido, teniendo también una camisa

de agua o enfriada por aire según sea el caso; la unión entre la cámara y el bloque

de cilindros se realiza mediante tornillos que garanticen la estanqueidad e impidan

deformaciones a causa del calor, entre ambas piezas se coloca una empacadura

de lámina de cobre a de acero recubierta de amianto que ayuda a evitar e l escape

de gases o líquidos.

Los tipos de cámaras de combustión son muy variados, se diseñan paraconseguir mejor turbulencia, mayor relación de compresión y evitar las

detonaciones.

Las cámaras son de hierro fundido o de aleaciones de aluminio, que debido a

su peso, permite una mayor relación de compresión gracias a su elevado

coeficiente de transmisión de calor.

5.3. El Carter Es un depósito hecho de lámina que tapa el bloque en su parte inferior y

además sirve para contener el aceite.

5.4. El Múltiple de admisión, está ubicado a un lado de la cabeza del

cilindro del bloque y su función es servir de conducto del aire o de la mezcla de

combustible y aire hacia los cilindros.

5.5. El Múltiple de Escape, ubicado a un lado del bloque tiene la función

de conducir los gases quemados fuera del motor. Ambas piezas son fabricadas de

acero o aluminio fundidos.

6. Variación de la presión en el cilindro en función del giro del cigüeñal



17

Para comprender el ciclo de un motor alternativo, estudiar la variación de la

presión en el interior del cilindro en función del ángulo girado por el cigüeñal,

representando en unos ejes cartesianos en abscisas el giro del cigüeñal contado

desde el comienzo de la admisión, y en ordenadas las presiones en el interior del

cilindro durante el desarrollo de un ciclo completo permite, además de dejar claros

los principios de funcionamiento de los motores alternativos, mejorar su

rendimiento y calcular las cargas sobre los cojinetes del motor.

Para ello se debe considerar que al comienzo de la admisión, el interior del

cil

indro se encuentra a una presiónl

igeramente superior al

a atmosférica por nohaber terminado todavía la fase de escape. Cuando el pistón se desplaza hacia el

P.M.I., aspira cierta cantidad de aire o mezcla gaseosa a través de la válvula de

aspiración, abierta oportunamente. Durante toda esta fase, en primer lugar la

presión se hace igual a la atmosférica, punto 2, y en el resto de la carrera en el

interior del cilindro existe una presión menor, a causa de la resistencia que

encuentra el gas en los conductos. Ello origina la llamada depresión en la

aspiración, la cual resulta tanto más intensa cuanto mayor es la velocidad del gas,

debido a de la mayor resistencia que este f luido ha de vencer a su paso por dichos

conductos. Como es evidente, esta fase representa trabajo negativo.



18

Figura 4.- Diagrama de presiones en función del giro del cigüeñal.

Pat.

PMI PMS

12

3

4

5

6'

6

7

89

10

11 1

0º

admisión

180º

compresión

360º

expansión

540º

escape

720º

PMS PMI PMS

Cuando en el punto 3 el pistón inicia su carrera hacia el PMS el cilindro se

encuentra todavía en depresión, por este motivo, y a pesar del movimiento del

pistón continúa la introducción del f luido hasta 4, punto en el que se igualan la

presión interna y la atmosférica. En este punto se debe cerrar la válvula de

aspiración. Si el conducto de admisión es largo, se puede utilizar el efecto de

inercia de la columna gaseosa, para continuar la admisión después del punto 4

retardando, para ello, el cierre de la válvula. En el punto 4 se inicia realmente la

compresión.

La compresión de la carga se produce como consecuencia del movimiento del

pistón hacia el PMS. A partir del punto 4 el f luido operante, a la presión

atmosférica, es comprimido por el pistón, con lo que la presión aumentaría hasta



19

el punto 6, si no se produjese, como es necesario, el AE o el AI, lo cual se da en el

punto 5.

La combustión comienza con el encendido o inyección del combustible en el

punto 5 lo que origina una repentina elevación de temperatura y de presión que

alcanza su valor máximo en el punto 7. La combustión debe finalizar cuando el

pistón ha recorrido una parte reducida de la carrera hacia el P.M.I.

Terminada la combustión, debido al aumento de presión el pistón experimenta un

rápido descenso hacia el PMI, lo cual debería prolongarse, para aprovechar al

máximol

a fase útil

, hastal

a proximidad del

P.M.I., pero, para facil

itar l

a expul

siónde los gases, se interrumpe ésta con la apertura anticipada respecto al punto

muerto inferior de la válvula de escape en el punto 8.

El escape, que se inicia en el momento de comienzo de la apertura de la válvula

correspondiente, como los gases se encuentran a presión superior a la

atmosférica, se descargan en estampida al exterior, de forma tan rápida que la

transformación discurre casi a volumen constante, la presión desciende con

rapidez, y es en el punto 9, cuando realmente se inicia la carrera de escape.

Debido a la inercia de los gases en los conductos de escape, la presión puede

alcanzar un valor con presión inferior a la atmosférica, según se representa en el

punto 10.

En 11 se inicia el segundo periodo del escape. En él el pistón expulsa los

gases que ocupan el cilindro, con lo que la presión se hace ligeramente superior a

la atmosférica debido a la resistencia de los gases a circular atravesando la

válvula y los conductos de escape. Como el pistón no puede expulsar todos los

gases, porque una parte de ellos ocupa la cámara de combustión, al final de la



20

carrera de escape, la presión tiene todavía un valor ligeramente superior a la

atmosférica.

El rendimiento mecánico es la relación entre el trabajo útil medido en el

cigüeñal del motor y el trabajo ofrecido según el ciclo indicado.

El rendimiento mecánico está normalmente comprendido entre 0'80 y 0'90 y

depende del rozamiento entre los órganos móviles, del acabado de las superficies,

de las características de la lubricación, del grado de precisión en la fabricación,

etc, y tiene en cuenta el trabajo absorbido por los rozamientos de los órganos del

motor con movimiento rel

ativo y del

os órganos auxil

iares del

motor necesariospara su funcionamiento como la distribución, la bomba de aceite para lubricación,

la de agua para refrigeración, el alternador, etc.

Empíricamente se sabe que está pérdida de energía tiene la siguiente expresión

matemática:

2

R nnE QP !



21

Su representación gráfica es como sigue:

r.p.m. del motor

R E

Figura 7.- Energía absorbida por las resistencias pasivas.

En la ecuación anterior son coeficientes variables con las características

constructivas del motor, y n es el régimen de giro del motor, por lo que se

comprende que a medida que aumenta el número de revoluciones, se incrementa

la pérdida de energía, pudiendo llegar a ser tan alta que puede anular la energía

ofrecida por el motor.

7. Sistema de Válvulas

El movimiento de las válvulas debe estar estrictamente relacionado con el

movimiento de los pistones, el mecanismo que establece esta relación se llama

mecanismo de distribución. Una válvula puede ser definida como un dispositivo

utilizado para cerrar un paso. La operación de un motor de combustión interna

precisa de la admisión, compresión y el escape del medio de trabajo, todos son

realizados por las válvulas. Su correcta operación es esencial para el buen

funcionamiento y economía de combustible. El tipo de válvula más común es la de

movimiento vertical y la disposición es la de válvulas ubicadas en la cabeza del

cilindro.



22

De cuantas razones han sido expuestas, se puede asegurar que el rendimiento

indicado es debido principalmente al tiempo que tarda la mezcla en quemarse y a

la deficiencia en el llenado y evacuado de los gases residuales, lo que hace que

disminuya la cantidad de mezcla fresca que entra en el cilindro.

Para conseguir que el ciclo indicado se acerque lo más posible al teórico, se

actúa sobre la distribución adelantando y retrasando el instante de comienzo y de

finalización de la entrada y salida de f luido operante del cilindro, con el propósito

de conseguir un mejor llenado y evacuación de los gases y además se realiza un

adelanto del encendido o de la inyección para compensar el tiempo necesario para

la combustión.

Estas variaciones en la apertura y cierre de válvulas y en el adelanto del

encendido o de la inyección, conocidas como cotas de reglaje en la distribución,son las siguientes:

Adelanto en la apertura de la admisión (AAA), consigue que al hacer que la

válvula se abra antes de que el pistón llegue al P.M.S. en su carrera de escape, al

iniciarse la aspiración de la mezcla, la válvula esté muy abierta, evitando la

estrangulación a la entrada de los gases.

Retraso en el cierre de la admisión (RCA), consigue que al hacer que la

vál

vul

a se cierre un poco después de que el

pistónll

egue a su P.M.I., debido al

ainercia de los gases al final de la admisión éstos siguen entrando en el cilindro,

aunque el pistón comience a desplazarse hacia el P.M.S.

Adelanto del encendido (AE) o de la inyección ( AI), consigue compensar el

tiempo necesario para que, al final de la combustión, el movimiento del pistón en

su fase de trabajo sea mínimo. Se puede cifrar en unos 30º.

Adelanto en la apertura de escape (AAE), consigue que la presión interna baje

antes, y que cuando se inicie el escape la válvula, esté completamente abierta,

evitando el estrangulamiento a la salida y la pérdida de energía necesaria para

realizar el barrido de gases.

Retraso en el cierre del escape (RCE), consigue una mejor evacuación de los

gases quemados debido a la succión provocada por la alta velocidad de los gases



23

de escape, evitándose así que los gases residuales que pueden quedar en el

interior del cilindro impidan la entrada de gases frescos.

Cruce de válvulas, es el período en el que las válvulas de admisión y escape

están simultáneamente abiertas. Durante el mismo, debido a la velocidad de los

gases de escape, crean una succión que facilita la entrada de la nueva mezcla y

barre los gases residuales. Cuando los gases frescos llegan a la válvula de

escape ésta ya está cerrada sin que se pierdan en la atmósfera.

El cruce de las válvulas beneficia notablemente el rendimiento del motor, ya

que elimina mejor los residuos de gases quemados y hace que la mezcla

contenida en el cilindro para realizar el nuevo ciclo sea lo más pura posible, con lo

cual el aprovechamiento de la cilindrada y energía del combustible es mayor.

Gracias a las cotas de calibración de la distribución el diagrama obtenido en el ciclo real tiene una superficie mucho mayor, y el rendimiento indicado llega a ser

del 80%.

Las cotas de calibración son prefijadas por el constructor, y se fijan, en

principio, por comparación con otros tipos de motores con características

análogas, y posteriormente se corrigen durante los ensayos en el banco, hasta

conseguir los datos óptimos de máximo rendimiento.

Estas cotas de cal

ibración enl

a distribución, que suel

en estar comprendidasdentro de los valores indicados a continuación, son, una vez fijadas, invariables,

excepto en algunos motores que llevan sistemas dinámicos de variación.

Tipo

AAA RCA AAE RCE AE

Motores lentos 10 - 20º 30 - 40º 35 - 50º 0 - 10º 0 - 15

Motores rápidos

10 - 30º 40 - 60º 40 - 60º 5 - 30º 10 - 40º

Tabla 1.- Cotas de distribución normales en motores actuales



24

El adelanto del encendido o de la inyección, dado que debe ser variable en

función de la velocidad de régimen del motor se efectúa automáticamente.

Un inadecuado instante de encendido en los motores causa una serie de

deformaciones en el ciclo, que hacen que disminuya su rendimiento, tal como se

puede observar en el siguiente diagrama P-V.

Los materiales utilizados son diferentes para las de admisión como para las de

escape, debido a las temperaturas de trabajo de cada una de ellas; las de

admisión se mantiene más frías que las de escape y pueden estar hechas de

materiales como acero al carbono, acero níquel o aleaciones de cromo ±

molibdeno, que son duras y soportan altos esfuerzos.

Las de escape están hechas de materiales que soporten altos esfuerzos y

además mantengan su dureza y resistencia a altas temperaturas, como los acerosal cromo ± níquel.

Los elementos que constituyen el sistema de válvulas son: engranaje del árbol

de levas, árbol de levas, martillos, varillas guías de válvulas, válvulas, resortes,

asientos de válvulas.

7.1. Engranaje de Distribución

Es importante mantener una rel

ación de vel

ocidad entre el

cigüeñal

y el

árbol

de levas, debido a que las válvulas en los motores de cuatro tiempos abren y

cierran una vez cada dos vueltas del cigüeñal, el engranaje del árbol de levas es el

doble de diámetro del engranaje del cigüeñal y con doble cantidad de dientes.

Frecuentemente se utiliza un tercer engranaje independiente para conservar

espacio y reducir el tamaño de los engranajes principales.

Para mantener la relación de movimientos entre el mecanismo de distribución y

el eje del cigüeñal, en la fábrica se ponen marcas en cada uno de los engranajes,

los cuales deben coincidir cuando se procede al montaje de estos elementos,

estas marcas se llaman marcas de sincronización



25

7.2. Árbol de levas

Es un eje en el cual van forjadas unas levas, de manera que al girar provoquen

el alzamiento de un cuerpo que descanse sobre ellas; en ella también se

encuentran fundidos los engranajes de la distribución y la bomba de aceite,

además de la excéntrica que mueve la bomba de gasolina.

Las superficies de todas las partes rozantes del árbol de levas son endurecidas

por procedimientos similares a los sometidos al cigüeñal debido a que las

superficies de contacto deben ser mas resistentes y simultáneamente la pieza

mantenga su f lexibilidad.

7.3. Taquetes

Su función es convertir junto con la leva el movimiento circular del eje de levas,en rectilíneo y alternativo para producir la apertura de la válvula; la parte inferior,

donde es atacado por la leva, es endurecida para soportar la presión y rozamiento

y la parte superior tiene un tornillo y una contratuerca para dejar un espacio o luz

entre el taquete y la válvula, que permita su dilatación.

7.4. Varillas impulsoras

Sonl

as encargadas de transmitir el

movimiento del

os taquetes al

osbalancines para que estos abran las válvulas. Son varillas de acero, su parte

inferior es redondeada para entrar en contacto con el taquete.

7.5. Balancines

Es una palanca que recibe el movimiento de las varillas impulsoras y acciona

las válvulas. En general, todos los balancines giran sobre un eje común situado en

la superficie superior de la cámara por medio de unos soportes y cada balancín es

separado por unos espaciadores; todo el conjunto se llama la f lauta.



26

7.6. Válvulas

Son las encargadas de poner en comunicación la cámara de combustión con el

exterior. Una de ellas permite la entrada de la mezcla de combustible ( admisión)

y la otra permite la salida de los gases residuales de la combustión al exterior

(escape).

Las partes de la válvula son: cabeza, asiento de válvula que es un bisel de 45

o 30 grados con relación al plano de la cabeza y entra en contacto con el asiento

de la cámara para cerrar herméticamente; vástago de la válvula y las ranuras.

El cierre de la válvula es mediante un resorte y comúnmente se instalan guías de

válvulas.

La apertura de las válvulas debe ser tal que permita el desalojo a la entrada de

los gases con suficiente rapidez.Su fabricación es con aleaciones especiales de acero, debido a que está

sometidas a grades presiones y temperaturas que tienden a deformar las, además

que en la combustión se producen sustancias corrosivas que las atacan.

Las válvulas se refrigeran por conducción mientras están en contacto con la

cámara. La de admisión se refrigera también con la mezcla que entra, a una

temperatura relativamente baja, no asi la de escape, la cual por el contrario es

rodeada por gases cal

ientes, razón por l

a cual

se construyen de al

eaciones deacero al cromo ± níquel.

En los motores modernos se hacen las válvulas de escape de menor diámetro

para dar le mayor rigidez.

Las válvulas de admisión difieren con las de escape en cuanto al espesor de la

cabeza y el ángulo de cierre de la cara; el ángulo de 30º para V A facilita el paso

de la mezcla y su cabeza no es tan sólida por estar mejor refrigerada, el ángulo de

45º para la VE permite dar le mayor robustez, para evitar deformaciones por las

altas temperaturas que debe soportar



27

7.6.1. Tiempo de las Válvulas

Los sistemas de válvulas y de ignición son operadas por el árbol de levas, y la

apertura y cerrado de las válvulas está referida a la posición del pistón o del

cigüeñal. Toda la graduación de los eventos están expresados en grados con

respecto al volante del motor o en pulgadas antes o después del punto muerto del

correspondiente codo.

Las válvulas de admisión abren cerca o en el punto muerto superior y

permanecen abiertas por cerca de 210º, permitiendo que el pistón arrastre una

mezcla fresca durante la carrera de succión, permaneciendo cerradas durante el

resto del ciclo.Las válvulas de escape abren durante la carrera de explosión hasta 40 º antes

del punto muerto inferior, permitiendo que el escape se inicie mientras hay una

pequeña presión en el cilindro, permaneciendo abiertas durante la carrera de

escape, cerrando cerca del punto muerto superior aproximadamente al mismo

tiempo que la válvula de escape abre y permaneciendo cerrada el resto del ciclo.

Es muy importante que la válvula permanezca abierta el tiempo suficiente que

permita el

escape total

del

os gases quemados.Se dice que una válvula está abierta cuando deja de tener contacto con su

asiento de válvula y es está cerrada cuando hace contacto con el mismo.

GRAFICOS DE TIEMPOS DE VÁLVULAS



28

8. Balance de los Motores

Las vibraciones en un motor acortan su vida útil y producen efectos

indeseables sobre la transmisión y el cuerpo del tractor en el que está montado; la

mayor parte de esta vibración es debido a desbalanceo en el cigüeñal y a

aceleración y desaceleración del conjunto pistón ± cigüeñal.

Para solucionar esto, se realiza un balanceo estático donde la suma de los

momentos alrededor del eje de rotación es cero y el centro de gravedad coincide

con el eje de rotación.

Igualmente es necesario realizar un balanceo dinámico del cigüeñal, cuando

la suma de los momentos producidos por la fuerza centrífuga sobre cualquier línea

perpendicular y la intersección del eje de rotación es igual a cero.

Contrapesas son pesos colocados en el lugar opuesto a los codos del cigüeñal con el propósito de reducir la distribución de las fuerzas de desbalance en el

cigüeñal.

Las vibraciones causadas por irregularidades en los puntos de contacto del

cigueñal y las posiciones irregulares de los pistones es minimizada por el arreglo

simétricos de los codos de forma que las fuerzas se oponen unas a otras. Las

fuerzas de inercia de los pistones que están separadas 180 º una de otra están en

direcciones opuestas y tienden a anul

arse unas a otras; Un arregl

o simétrico en el

centro del cigüeñal alternará los movimientos de fuerza opuestos, reduciendo la

vibración.

9. Volante

Las variaciones de velocidades de un motor tipo pistón son inherentes a la

variación del torque de entrada. El propósito primordial de un volante es reducir la

variación de velocidad a un valor aceptable determinado por su uso, también es el

de proveer una fuente de energía cuando el embrague es acoplado bajo carga.

No es conveniente diseñar un volante demasiado grande porque el motor

sería muy lento para acelerar lo, pesado y caro y aumentaría el momento

giroscópico durante el giro; la excesiva energía cinética en el volante del motor

podría ser un peligro al sistema de transmisión.



29

A mayor número de cilindros, menor será la variación del torque y menor la

necesidad de un volante.

Orden de encendidoLa regularización del par motor y el balanceo dinámico del cigüeñal obligan a

seguir una determinada norma en el encendido sucesivo de los cilindros.

Como para un motor de 4 tiempos con un cierto número de ci lindros son posibles

diversos orden de encendido, es necesario escoger el más conveniente por lo que

es importante:

Obtener la mayor uniformidad de carga sobre los puntos de bancada, lo cual se

consigue alternando al máximo los encendidos sobre los diversos codos.

Procurar en lo posible que la admisión de los cilindros alimentados por un colector

común no se obstaculicen recíprocamente, causando irregularidades en el llenado

de alguno de ellos.

Esto explica la selección de los órdenes de encendido tales: 1-3-4-2 y 1-5-3-6-2-4.

10. Rendimiento total y consumo específico

El rendimiento total de un motor es la relación entre el trabajo útil ofrecido por el

motor y la energía calorífica del combustible consumido.

Su valor se calcula como el producto del rendimiento térmico, por el rendimiento

indicado y por el rendimiento mecánico.

mit LLLL !

Se denomina c onsumo específ i c o, el consumo de combustible expresado engramos que requiere un motor para producir la energía de un caballo de

vapor ·hora.

Se representa por cs y se mide en (g/C.V.·h).



30

Como se sabe que un caballo de vapor (C.V.) es igual a 75 Kgm/seg, la energía

correspondiente a un caballo de vapor ·hora (C.V.·h) equivale a

75 · 3600 = 270000 Kgm. Si H es el poder energético del combustible expresado

en Kcal/Kg, el trabajo equivalente al consumo específico de combustible vendrá

dado por:

! 270000427H10c mit

3

s LLL

Como:

mit LLLL !

se tiene:

i3s

H

632000

427H10

270000c

LL}!

Despejando de la ecuación anterior el rendimiento total se tiene:

! 427Hc

1000270000

s

L Hc

632000

s}L

10.1. Curvas características de un motor

El ciclo de un motor produce un trabajo función de la cantidad de energía puesta

en juego. Si dicho motor funciona a un determinado régimen de revoluciones n, se

tiene que:

y La potenc ia ideal desarrollada por el motor vendrá dada por la expresión:

C.V.h75

1

60

1

2

n427QN 1ideal !

Siendo:

Q1 = calor introducido en el cilindro en Kcal.n = régimen de funcionamiento del motor en r.p.m.



31

h = número de cilindros del motor.

y La potenc ia teóri c a ofrecida por un motor vendrá dada por el producto de la

potencia ideal y el rendimiento teórico:

tidealteórica NN L!

y La potenc ia indi c ada se obtiene por el producto de la potencia teórica y el

rendimiento indicado:

iteóricaindicada NN L!

y La potenc ia útil o al f reno se obtiene por el producto de la potencia indicada y el

rendimiento mecánico:

mindicadafreno NN L!

La expresión final de la potencia al freno es:

C.V.h75

1

60

1

2

n427QN mit1freno LLL!

En un motor ideal los mvit y,, LLLL son constantes, y las curvas características

deberían ser como se presenta a continuación:

y Al ser constantes los rendimientos, Q1 será también constante con lo que la

expresión de la potencia al freno será de la forma:

nKN 1!

Su representación gráfica en unos ejes cartesianos, poniendo en abscisas el

régimen de giro del motor y en ordenadas la potencia útil o al freno ofrecida, se

obtiene una gráfica como la que sigue:



32

N

C.V.

n régimen de giro r.p.m.

freno

Figura 8.- Potencia.

La potencia del motor puede expresarse como:

nMNf !

Siendo:

Nf = potencia al freno del motor.M = par motor.n = régimen de giro del motor.

y Al ser constantes los rendimientos como se vio:

nMnK1 !

por tanto:

1KM !

lo que indica que si los rendimientos son constantes el par motor es constante, por

lo que su representación en unos ejes cartesianos (n, M) tendrá la forma:



33

M

Kp · m


Figura 9.- Par motor.

y El

consumo específico se vio que tiene como expresión:

H

632000Cs

L!

Con lo que al ser constante L y H su representación gráfica en unos ejes (n, Cs),

tendrá la forma:

C

g/C.V. · h

s


Figura 10.- Consumo específico

Por último, partiendo del consumo específico, de la potencia al freno y de la

densidad del combustible Hc, se puede determinar el consumo horario, según la

expresión:



34

l/h1

N10CCc

f 3

shH

!

Al ser constante Hc se puede observar que Ch tiene una expresión del tipo:

nKC 2h !

Con lo que su representación gráfica en unos ejes cartesianos (n, Ch) tendrá la

forma:

C

l/h


h

Figura 11.- Consumo horario.

Al no ser constantes los rendimientos, las curvas ofrecen un aspecto

totalmente cambiado y obtenidas con un freno, dan esquemas como los que se

presentan en las figuras siguientes:

y Curva de potencia

N

C.V.

n n r.p.m.n

f

mín máx

Figura 12.- Curva de potencia.

El análisis de esta curva indica que, en los motores alternativos, a medida que

aumenta el régimen de giro incrementa la potencia al freno de forma

prácticamente lineal, lo que ocurre hasta llegar a un valor de velocidad angular del

cigüeñal en el que por seguridad para el motor, actúa el regulador disminuyendo



35

de forma automática la entrada de combustible. A partir de dicho régimen la

potencia disminuye hasta llegar a un valor que, considerando el alto régimen de

giro, es muy bajo.

y La curva de par motor puede considerarse dividida en dos partes, la zona de

funcionamiento no f lexible y la de funcionamiento f lexible. Ambas están limitadas

por un valor del régimen de giro del motor que corresponde al que al motor ofrece

la máxima capacidad de trabajo o máximo par.

MKp · m

n n r.p.m.nmín máx

Zona de

funcionamiento

flexible

Zona de

funcionamiento

no flexible

Figura 13.- Curva de par.

Entre dicho régimen de giro y el de máxima velocidad angular, cualquier

valor de velocidad de giro se caracteriza porque existe lo que s denomina reserva

de par, esto es, si en un instante al motor se le solicita más trabajo (par) del que

va ofreciendo, como su respuesta inmediata es bajar sus revo luciones, al haber

reserva de par, si esta reserva es suficiente como para absorber la solicitación

hecha al motor, éste, sin ninguna actuación externa, sin mover el acelerador, se

adapta a las nuevas condiciones de trabajo. Si la reserva de par no fuesesuficiente el motor se pararía, al ser incapaz de adaptarse a las nuevas

condiciones de trabajo.

En la zona de funcionamiento no f lexible, al no haber reserva de par,

cualquier solicitación de más energía cuando el motor trabaja a un determinado

régimen de giro, van acompañadas indefectiblemente del calado del motor.



36

Estos conceptos son de gran importancia en los tractores agrícolas, y como se

verá más adelante, la forma de la curva de par tiene gran incidencia en el diseño

de la caja de cambios.

y Curva de consumo específico

Cg/C.V.·h


s

Figura 14.- Curva de consumo específico.

La curva de consumo específico presenta una zona, limitada por dos

regímenes de giro del motor entre los que el aprovechamiento energético del

combustible es máximo (zona de mínimo consumo específico), siendo por tanto

necesario que el tractor trabaje, salvo circunstancias impuestas por las

condiciones de trabajo, con regímenes de giro cuyos valores estén situados entre

los que limitan los mínimos de esta curva. De esta forma al realizar un trabajo

habrá un mínimo consumo de combustible, lo que significa mayor economía.



37

y Curva de consumo horario

Cl/h


h

Figura 15.- Curva de consumo horario.

Técnicamente la curva de consumo horario no tiene gran valor, pero

permite determinar la autonomía de trabajo del tractor en función de la capacidad

de su depósito de combustible. Esto, que en automoción no tiene gran relevancia,

ya que los conductores tienen muchas posibilidades de reponer combustible en

carretera, en agricultura condiciona el trabajo, pues es frecuente tener que

transportar un depósito, con la incomodidad que ello supone, hasta el lugar másadecuado para repostar.

10.2. Condiciones esenciales para la operación de motores de combustión

interna

1. Tiene que haber combustible en el cilindro

2. Debe estar presente suficiente aire para suministrar el oxigeno requerido

para la combustión3. Se debe mezclar el aire con el combustible

4. La mezcla aire-combustible debe ser comprimida

5. El combustible debe ser encendido

6. Los productos resultantes de la combustión deben ser removidos



38

7. Todos los eventos del ciclo deben ocurrir en un orden preestablecido.

11. Sistema de Enfriamiento

La función principal del sistema de enfriamiento de un motor de combustión

interna es el de mantener una temperatura óptima de operación del motor; para

lograr lo el calor rechazado durante el proceso de combustión y el calor generado

por la fricción del motor y la compresión de los gases debe ser eliminado.

El diseño adecuado y el mantenimiento del sistema de enfriamiento es

importante en extremo porque la cantidad de calor que hay que disipar es muy

grande. El motor se debe enfriar a fin de mantener una adecuada lubricación,

evitar el sobrecalentamiento de los componentes del motor y asegurara una

combustión adecuada; por otra parte, las temperaturas del motor deben ser losuficientemente altas como para asegurar la vaporización del combustible e

impedir la dilución del aceite.

La sustancia enfriadora debe circular rápidamente alrededor de la superficie

exterior de los cilindros; si se utiliza aire, la superficie de contacto debe

aumentarse colocando aletas y acelerar el movimiento del aire mediante un

ventilador; si es agua, las paredes del cilindro deben ser rodeadas o encamisadas

por agua. El

metal

del

cil

indro debe se un buen conductor de cal

or.Debido a que el líquido enfriador debe transferir calor satisfactoriamente, desde

las paredes del cilindro, debería tener un alto calor específico, una viscosidad baja

a la temperatura de trabajo, un punto de ebullición alto no debe ser agresivo a los

metales abundante y barato no inf lamable y no destruir las gomas.

11.1. Carga de Calor

La distribución del calor en un MCI varía de acuerdo con la eficiencia, diseño,

carga y tamaño. Alrededor del 28 % se pierde como calor de escape, cerca del 35

% se convierte en trabajo útil y el restante se pierde por radiación.



39

11.2. Enfriamiento por Agua

Cuando utilizamos agua para enfriar, los cilindros están rodeados por

compartimientos cerrados por camisas. En general

hay tres tipos de enfriamientopor agua:

1. Evaporando agua al exterior

2. Pasando agua fría a través de las camisas y desechándola

3. Recirculando el agua en el motor, pasando al radiador y enviándola de

nuevo a las camisas del motor.

11.3. Sistemas de Enfriamiento por circulación forzada

El sistema de enfriamiento es esencialmente un método de transferir calor de

las paredes del cilindro al aire exterior, y mientras más rápido es el f lujo del

refrigerante al radiador, más eficiente será el enfriamiento: para ello utilizan una

bomba que forzan el paso de agua alrededor de los cilindros, un radiador posee

grandes superficies de enfriamiento y un ventilador hace circular aire a través del

radiador.

En éste sistema, el f lujo de calor de los cilindros al agua y del agua a aire en el

radiador es uniforme y eficiente.

y Bombas de agua

Se utilizan bombas centrífugas, las cuales son de simple construcción y tienen

muy pocas partes en movimiento, el cuerpo y el impelente son de hiero fundido y

el eje es de acero o un material resistente a la corrosión; su ubicación es entre la

salida del radiador y la entrada al motor (camisas de agua).

y Radiadores

Los radiadores son usados para enfriar el agua que está circulando, el agua

caliente entra al radiador por la parte superior y el agua enfriada sale por la parte

inferior; los tubos que unen los tanques superior e inferior mueven el agua y la

exponen a una superficie metálica grande; el f lujo de aire a través de los tubos



40

conductores y un ángulo apropiado de los tubos conductores de agua transfieren

el calor a la atmósfera a medida que el agua caliente las superficies expuestas.

La cantidad de calor transferido a la atmósfera, por el radiador y la temperatura

del motor dependen de: el área expuesta en contacto con el metal y el agua; dela

condición, rugosidad de ella, de la velocidad del agua al pasar por las tuberías del

radiador, de la velocidad del aire que pasa por el radiador y de las diferencias de

temperatura entre el agua y el aire.

El tamaño del radiador, la capacidad de la bomba de agua y el ventilador y la

temperatura atmosférica tiene un efecto directo sobre el enfriamiento del motor.

y Ventiladores

El diseño de un ventilador es muy importante, puesto que el aire que pasa através de radiador es el principal medio de remoción del calor del líquido.

Los ventiladores de hélice son los menos eficientes, pero una adecuada

selección de la velocidad, número de aspas, ángulo de inclinación de la paleta,

ubicación del ventilador y recubrimiento, ayudan a obtener mejores resultados; el

ventilador debe ser lomas grande como sea posible y debe girar lo mas lento

posible para obtener la máxima eficiencia.

La siguiente ecuación expresa el

bal

ance de cal

or:(T1- T2) WwSw = (Ta- Tb) Wa Sa

El movimiento lo reciben del cigüeñal mediante engranajes o correas

12. Sistema de Lubricación

El objetivo primordial de la lubricación es reducir la fricción y el desgaste

resultante entre las superficies de los cojinetes, para ello se interpone una película

de aceite entre las partes deslizantes: Los aceites en los MCI también tiene la

función de enfriar superficies, tales como los pistones, recogiendo el calor y

disipándolo a través de carter y reducir las pérdidas de compresión actuando

como un sello entre las paredes del cilindro y los anillos del pistón.



41

12.1. Fricción

Si las superficies están secas, la resistencia a moverse es independiente del

área de contacto, directamente proporcional

al

a fuerza normal

al

a superficie ydirectamente proporcional a su rugosidad. La medida de la rugosidad es conocida

como el Coeficiente de Fricción.

J = N

F

Si estas partes en movimiento pudieran ser separadas por un material

antifricción que evite que las protuberancias metálicas no toquen entre si, no

habría fricción. Aquí es donde la lubricación realiza su papel, apartando las

superficies metálicas con un f luido viscoso o semif luido o llenando los intersticios

con un material que suaviza el contacto; en cada uno de los ejemplos, la fricción

metal ± metal es reemplazada por la fricción interna del lubricante.

12.2. Factores determinantes del tipo de lubricante

El tipo de lubricantes depende de muchos factores tales como: presión de los

cojinetes, velocidad relativa entre las partes en movimiento y sus soportes,

temperatura que lo rodea, calor procedente de procesos mecánicos o químicos,

presencia de agua o otros líquidos y presencia de polvo u otros contaminantes.

Cada punto de contacto tiene sus propios problemas: los pistones en movimiento

en los cilindros de un motor a gas requiere de un lubricante que conserve sus

cualidades a altas temperaturas; aceites en cilindros a vapor deben conservar sus

condiciones lubricantes en presencia de vapor; loe engranajes requieren

lubricantes con suficiente densidad que permanezcan a las altas presiones entre

los dientes con una lámina delgada entre ellos; superficies pulidas necesitanlubricantes no corrosivos.

La lubricación forma una parte fundamental de las operaciones del

mantenimiento preventivo que se deben realizar al vehículo para evitar que el

motor sufra desgastes prematuros o daños por utilizar aceite contaminado o que

ha perdido sus propiedades.



42

Un aceite que no cumpla los requisitos que se exigen puede producir los

siguientes efectos:

Desgaste prematuro de partes

Daño a componentes del motor o accesorios (turbocargador, cigüeñal, bielas,

etc.)

Mayor emisión de contaminantes

Daño al convertidor catalítico

Formación de carbón en la cámara de combustión

Fugas en los anillos de los cilindros

Evaporación del lubricante

Es por todo esto importante conocer en qué consiste el fenómeno de lubricación,las características que debe tener un buen lubricante y las acciones que pueden

afectar de manera negativa a la lubricación.

12.3. Objetivo del sistema de lubricación

La lubricación tiene varios objetivos.

Entre ellos se pueden mencionar los siguientes:

i. Reducir el

rozamiento o fricción para optimizar l

a duración del

os componentes.ii. Disminuir el desgaste.

iii. Reducir el calentamiento de los elementos del motor que se mueven unos con

respecto a otros.

Para cumplir con estos objetivos existen 5 tipos diferentes de lubricación los

cuales son muy importantes, éstos son:

Hidrodinámica

Hidrostática

Elastohidrodinámica

De película mínima o al límite

Con material sólido

En la lubricación de un motor de combustión interna generalmente se presentan

combinaciones de estos fenómenos lo cual mejora la efectividad de la lubricación.



43

12.4. Lubricación hidrodinámica

Es aquella en la que las superficies que interactúan (cojinete y f lecha) y que

soportan la carga (puede ser el peso) y que generan esfuerzos mecánicos, están

separadas por una capa de lubricante relativamente gruesa a manera de impedir

el contacto entre metal y metal.

Esta lubricación no depende de la introducción del lubricante a presión.

La presión en el lubricante la origina el movimiento de la superficie que lo

arrastra hasta una zona formando una cuña que origina la presión necesaria para

separar las superficies actuando contra la carga que interactúa con el cojinete.

Este fenómeno se puede entender mejor si se observa a un esquiador que

es remolcado por una lancha, el agua penetra en la tabla de esquiar y produceuna fuerza la cual es suficiente para mantener al esquiador sobre el nivel de la

superficie libre del agua. El agua que penetra en la parte inferior está formando la

³cuña de lubricación´ y ésta se logra por la velocidad con la que entra el agua y

por la inclinación de la tabla de esquiar.

En este caso la lubricación depende de la velocidad de rotación de la

f lecha. Una aplicación de este tipo de lubricación es en los turbocargadores los

cual

es operan a al

tas vel

ocidades de rotación.

12.5. Lubricación hidrostática

Se obtiene introduciendo el lubricante en el área de soporte de la carga a una

presión suficientemente elevada para separar las superficies con una capa

relativamente gruesa de lubricante. Se utiliza en los elementos donde las

velocidades son relativamente bajas.

En el caso de los motores de combustión interna antes de que se genere la

lubricación hidrodinámica es necesario generar una fuerza que separe los

elementos móviles. Esta fuerza se genera al inyectar el lubricante a presión por

medio de una bomba la cual normalmente es movida por el motor.

Este tipo de lubricación permite suministrar el lubricante a todas las partes que

lo requieran y no depende de la velocidad de rotación de los elementos.



44

La cantidad de lubricante inyectado depende de la presión de la bomba de

aceite, de la temperatura y de la viscosidad del lubricante.

12.6. Lubricación elastohidrodinámica

Es el fenómeno que ocurre cuando se introduce un lubricante entre las

superficies que están en contacto rodante como los engranes y los cojinetes,

generalmente se debe al comportamiento que tiene el lubricante debido a su

composición química.

En este caso el lubricante forma ³redes´ que evitan el contacto físico entre los

elementos en movimiento, sin embargo esta característica se puede perder a l

tener elementos contaminantes en el lubricante y por efectos de alta temperatura

en el motor (sobrecalentamiento del mismo).Esta característica la presentan muchos de los aceites denominados

multigrados.

12.7. Lubricación de película mínima o al límite (no es recomendable)

Este tipo de lubricación es muy importante porque se genera cuando se

presenta una condición anormal en el motor, por ejemplo:

Cuando se produce un aumento repentino de temperatura, es decir, unsobrecalentamiento por falta del líquido refrigerante del motor

Cuando hay un aumento repentino de carga (sobrecalentamiento por falta de

lubricante)

Cuando se reduce la cantidad de lubricante suministrado debido a una fuga del

mismo en sellos o juntas

Cuando se tiene una disminución repentina de viscosidad (por

sobrecalentamiento)

Estas condiciones pueden impedir la formación de una película de

lubricante lo suficientemente gruesa entre los componentes en movimiento y

generar una película de lubricante de unas cuantas micras de espesor antes de

que se rompa esta película.



45

de lubricante y se genere la falla de los componentes. En algunos casos pueden

llegar a soldarse elementos por falta lubricación.

12.8. Lubricación con material sólido

Este tipo de lubricación se genera cuando se agregan partículas de material

sólido al lubricante, éstas pueden ser de materiales antifriccionantes como el

grafito o el disulfuro de molibdeno. Estos compuestos se comportan como si

fueran ³canicas´ y separan a los elementos que están en movimiento evitando el

contacto físico entre ellos.

12.9. Características de un buen lubricante

Cuando requiere comprar aceite para su motor, usted debe escoger un

lubricante que le brinde la máxima protección posible, entre las características que

debe cumplir un buen lubricante resaltan las siguientes:

Baja viscosidad

Algunas personas piensan que es mejor un aceite ³grueso´, es decir, muy

viscoso, sin embargo el aceite debe llegar a todas aquellas partes que requieren

l

ubricación en el

menor tiempo posibl

e y esto sól

o sel

ogra si el

aceite tiene unabaja viscosidad (³delgado´) de hecho a un motor con un aceite muy viscoso le

costará mayor trabajo arrancar. Pero también hay que tener cuidado de que el

aceite no tenga baja viscosidad ya que podría entrar al interior de la cámara de

combustión y quemarse generando el ³humo azul´. Para conocer el grado de

viscosidad adecuado para su automóvil debe consultar el manual del propietario.

Un aceite clasificación 10W30 puede ser útil para vehículos con menos de 80,000

km y un 10W40 para motores con mayor kilometraje.

Recuerde que la viscosidad es la resistenc ia que opone el ac eite a moverse

Viscosidad invariable con la temperatura

En todos los aceites la viscosidad cambia con la temperatura, sin embargo

no todos cambian de la misma manera, generalmente los aceites monogrados son



46

aquellos en los que estos cambios son más importantes. En los aceites de tipo

multigrado los cambios no son tan drásticos.

Estabilidad química

El aceite lubricante se encuentra en constante movimiento, arrastra las

partículas formadas por el desgaste propio de las partes, se contamina con:

partículas de polvo, agua, combustible y gases producto de la combustión. Es por

esta razón que debe tener una gran estabilidad química, de lo contrario se

degradaría y formaría compuestos agresivos para el motor como ³lodos de alta y

baja temperatura´.

Acción detergente

Esta característica permite que el motor siempre se encuentre limpio

evitando la formación de lodos, una forma de determinar si el aceite utilizado es detipo detergente es que al usar lo después de un cierto tiempo éste cambia de co lor.

Carencia de volatilidad

Esta característica es importante porque evita que se pierda lubricante

cuando se incrementa la temperatura del motor.

No ser inflamable

Esta característica ayuda a evitar un incendio debido a que el aceite está en

contacto con zonas de al

ta temperatura como el

pistón.Tener características anticorrosivos y antioxidantes

Ayuda a evitar el ataque por corrosión y oxidación de los materiales de los

diferentes componentes del motor.

Tener gran resistencia pelicular

Ayuda a evitar el desgaste y pérdida de material de las piezas del metal.

Soportar altas presiones

Ayuda a evitar el contacto entre metal y metal.

Impedir la formación de espuma

La espuma genera la disminución de la cantidad de lubricante inyectado a

las diferentes áreas que requieren la lubricación y puede provocar daño a

componentes como la bomba de aceite.



47

Para lograr estas características generalmente los fabricantes de aceites de

buena calidad adicionan aditivos a los aceites base.

12.10. Clasificación de los aceites

Clasificación SAE

La Sociedad de Ingenieros Automotrices S AE clasifica a los aceites de

acuerdo a la viscosidad del lubricante y los divide en: monogrados (a estos se les

asigna un número el cual es indicativo de su viscosidad) y multigrados (se les

asigna dos números y entre ellos se coloca la letra W de w inter que significa

invierno en inglés).



48

Los aceites monogrados tienen la característica de que su viscosidad

cambia de manera importante con la temperatura, cuando ésta baja, su viscosidad

se incrementa y cuando aumenta su viscosidad disminuye.

Entre los aceites monogrados se tienen:

S AE40 Usado en motores de trabajo pesado y en tiempo de mucho ca lor

(verano)

S AE30 Sirve para motores de automóviles en climas cálidos

S AE20 Empleado en climas templados o en lugares con temperaturas inferiores

a 0°C, antiguamente se utilizaba para asentamiento en motores nuevos.

Actualmente esto no se recomienda

S AE10 Empleado en climas con temperaturas menores de 0°C.

Desde 1964 se utilizan aceites multigrados en los motores. Estos aceitestienen la característica de que su viscosidad también cambia con la temperatura

pero lo hacen de una manera menos drástica que los aceites monogrados.

Para los aceites multigrados se tienen algunas de las siguientes

clasificaciones S AE5W30, 10W40,10W50, etc.

Clasificación API para servicio de los aceites

El Instituto Americano del Petróleo clasifica a los aceites de acuerdo al

tipo de motor en el

cual

será util

izado,l

os divide en aceites para motores agasolina o para diesel y les asigna dos letras: la primera indica el tipo de motor; si

es de gasolina, esta letra es una ³S´ del inglés spark (chispa) si la letra es una ³C´

(del inglés c ompression) el aceite es para un motor a diesel. La segunda letra que

forma la pareja indica la calidad del aceite.

Aceites para motores a gasolina

SA Típico para motores en condiciones ideales en donde son adecuados los

aceites minerales simples (obsoleto)

SB Para motores cuyo funcionamiento se asemeja al anterior, para motores que

necesitan un aceite que les brinde protección contra rayaduras, resistencia a la

oxidación y a la corrosión (obsoleto)



49

SC Para vehículos de 1964 a 1967, incluye aditivos detergentes y dispersantes a

la vez ofrecen protección contra el desgaste, la herrumbre y la corrosión

SD Para motores a partir de 1968 ofrecen mayor protección contra el desgaste,

la herrumbre y la corrosión

SE Para motores modelo 1972 y posteriores, ofrecen mayor protección contra

corrosión, los depósitos por alta temperatura (lodos) y la oxidación del aceite

SF Para motores a partir de 1980, efectúa protección contra oxidación del aceite,

formación de depósitos, herrumbe y corrosión

SG Adecuado para motores modelo 1989, se recomienda usar en motores recién

reparados

SH Adecuado para motores modelo 1993 de inyección electrónica de

combustible,Turbocargados o supercargados

SJ Adecuado para motores modelo 1996 turbocargados, supercargados o de

inyección electrónica, especialmente preparado para reducir el desgaste durante

el arranque y reducir el consumo de combustible

Aceites para motores a diesel

CA Servicio ligero hasta moderado y con combustible con mínimo o ningún

contenido de azufre, protege contral

a corrosión de cojinetes o depósitos por al

tatemperatura

CB Parecido al anterior pero se puede emplear un combustible con mayor

contenido de azufre

CC Para motores turbocargados en servicio moderado hasta severo, protege

contra lodos por alta temperatura

CD Para motores turbocargados en servicio a alta velocidad y con cargas

pesadas, en donde es necesario el control eficaz del desgaste y evitar la

formación de depósitos de baja y alta temperatura

CE Para motores diesel de servicio pesado y turbocargados fabricados después

de 1983

CF.- Para motores diesel de servicio pesado protege contra lodos y depósitos y

permite un control eficaz del desgaste



50

CF4 Permite un mejor control del consumo de aceite y los depósitos en los

pistones sustituye al CD y CE

CG4 Para motores diesel de servicio pesado y que trabajan con diese l con bajo

contenido de azufre 0.5% en peso. Se desempeña mejor que el CD, CE y el CF-4

Para motores diesel de dos tiempos se tienen:

CDII

CF-2. Tiene mejor desempeño que el CD II

Los aceites para motores a diesel deben controlar la acidez que se pueda generar

por el azufre en el combustible el cual al reaccionar con el agua (generada de la

propia combustión o de la humedad que tiene el aire) se genera ácido sulfúrico

que corroe los materiales. A los fabricantes de aceites para motores a diesel los

catalogan a través del TBN (número básico total).

Circuito de aceite en el motor

Una f lecha montada en el engrane del árbol de levas hace funcionar la

bomba de aceite. Esta succiona el aceite a través de la coladera que está

colocada en la parte inferior del cárter y lo envía al filtro de aceite, de aquí el aceite

pasa entre conductos y pasajes, éste al pasar bajo presión por los pasajes

perforados, proporcional

al

ubricación necesaria al

os cojinetes principal

es del

cigüeñal, las bielas, los alzaválvulas (punterías o buzos) y los pernos de los

balancines. Las paredes de los cilindros son lubricadas por el aceite que escurre

de los pernos de las bielas y de sus cojinetes.

Para permitir que el aceite pase por los pasajes perforados en el bloque del

motor y lubrique al cigüeñal, los cojinetes principales deben tener agujeros de

alimentación de aceite, de modo que a cada rotación de éste permitan el paso del

aceite.

Después de que el aceite ha sido forzado hasta el área que requiere

lubricación, el aceite cae nuevamente hasta su depósito, listo para ser succionado

por la bomba y utilizado otra vez.



51

Acciones que pueden mejorar su rendimiento de combustible y que

involucran al sistema de lubricación

1. Realice los cambios de aceite y de filtro en los periodos recomendados por el

fabricante del vehículo

2. Utilice un aceite de buena calidad de preferencia de la mayor clasificación

posible (SJ que es la última clasificación de API)

3. Utilice un aceite con el índice de viscosidad adecuado, si utiliza un aceite de

mayor viscosidad tendrá un mayor consumo de combustible

4. Por ningún motivo opere su motor sin e l filtro de aire, este elemento evita que

entren partículas de polvo al aceite del motor

5. No sobrepase el nivel requerido de lubricante ya que su motor requiere mover

una mayor cantidad del mismo y esto provocala formación de burbujas en el aceite

6. No combine el aceite con compuestos que aumenten su viscosidad

Acciones que pueden dañar el motor a través del sistema de lubricación

1. No revisar el nivel del aceite lubricante (alto o bajo nivel de lubricante)

2. Mezclar marcas de lubricantes

3

. Usar aditivos que no son compatibl

es con el

aceitel

ubricante4. Sobrecargar el vehículo

5. Sobrerevolucionar el motor en frío o en caliente

6. No cambiar el lubricante

7. No cambiar el o los filtros del lubricantes

8. Cambiar el aceite y no el filtro

9. Dejar el motor sin filtro de aire

10. Alargar los periodos de cambio

11. Usar lubricantes de baja calidad

12. Usar filtros de aceite de baja calidad

13. Tener fugas en el sistema



52

12.11. Aceites de Transmisiones

Se utilizan en la caja de cambios, diferencial y sistemas hidráulicos.

Las condiciones de trabajo son: no están afectados por tantos elementos

contaminantes o degradantes al no tener residuos de combustión y tienen que

soportar las grandes presiones que se originan entre los dientes de los engranajes

si dejar que se rompa la película de aceite.

Las funciones de este tipo de aceites son:

1. Lubricar perfectamente los engranajes y cojinetes para evitar rozamientos y

desgastes entre ellos.

2. Disipar el calor desprendido en estos mecanismos

3. Proteger a los diferentes mecanismos contra oxidaciones metálicas.

4. Asegurar el perfecto funcionamiento del sistema hidráulicoEl Índice de Viscosidad expresa las variaciones de viscosidad por un cambio

de temperatura. Un aceite con un alto índice de viscosidad tiene menor cambio de

viscosidad con un cambio de temperatura que uno con un número menor.

12.11. Grasas

Se puede definir como un producto de consistencia pastosa, compuesta por un

aceite lubricante mineral y un agente espesante formado por un jabón que,generalmente tiene base- litio o base- calcio. También puede llevar aditivos para

mejorar sus cualidades como pueden ser antioxidantes, anticorrosivos y de

extrema presión.

Las funciones de las grasas son:

1. Lubricar adecuadamente las partes en movimiento

2. Proteger a las superficies contra el ambiente exterior( humedad, polvo),

actuando como sello.

3. No sufrir grandes cambios en su consistencia por efecto del trabajo

mecánico o de la temperatura, conservando el mayor tiempo posible sus

condiciones iniciales.

Para ello una grasa lubricante debe poseer gran capacidad de lubricación,

buena resistencia a la descomposición, impedir que penetren impurezas en el



53

mecanismo a lubricar y tener suficiente adherencia para no sa lirse de las piezas

que engrasa.

12.12. Tipos de Sistemas de lubricación

1. Por baño de aceite

2. Sistema a Presión

3. Lubricación para motores de dos tiempos

12.13. Por baño de aceite

Es utilizado en motores monocilindricos con sistemas cerrados, el aceite es

movido mediante paletas o partes en rotación. Este movimiento mantiene una

nube de aceite que lubrica toadas las partes en movimiento.La lubricación depende de el tamaño de los huecos de lubricación, y de la

viscocidad del aceite, por lo general no es uniforme.

12.14. Sistema a Presión

En la lubricación a presión, el aceite contenido en el carter, que hace de

depósito es absorbido por la bomba de aceite, pasando antes por un filtro de

malla que retienel

as impurezas más gruesas;l

a bombal

o impul

sa a través de unconducto haciéndolo llegar al filtro de aceite, donde es liberado de todas las

partículas que pueda llevar en suspensión; intercalado entre ambos se encuentra

la válvula de descarga que protege al circuito de excesos de presión.

El aceite una vez filtrado continúa por un conducto del que parten ramales

diferentes, va a engrasar los bancadas del cigüeñal, y a través de unos

conductos taladrados en el interior de éste, se engrasan las conchas de biela, y

en algunos casos las bielas son perforadas para engrasar el pasador del pistón ;

por otro lado engrasa los apoyos del árbol de levas y siguiendo este ramal llega

hasta el eje de balancines para engrasar los. El aceite escurre por las varillas

empujadoras y engrasa los taquetes y las levas, cayendo posteriormente al

carter; igualmente pasa con el aceite que discurre por el cigüeñal y sus



54

derivaciones. En el conducto principal de lubricación va un indicador de presión de

aceite.

1

2.1

5. Partes del Sistema de Lubricación1. La Bomba de aceite es del tipo positivo, situada en el interior del carter

generalmente de engranajes y su movimiento lo recibe del cigüeñal ó del árbol de

levas, su función es tomar el aceite del carter, y enviar lo a presión a través de los

ductos a las partes en movimiento. Es necesario enviar un f lujo constante de

aceite limpio, por lo que la succión está localizada en el carter y protegida por una

malla fina. La presión de trabajo de la bomba es de 30 ± 50 libras por pulgada

cuadrada o sea de 2 a 4 atmósferas.

2. Válvula de Descarga

Ubicada generalmente a la salida de la bomba de aceite, su función es evitar

excesos de presión en los conductos del sistema de lubricación; los cuales

ocurren cuando la bomba envía un caudal de aceite superior al que puede pasar

por los cojinetes.

3. Filtro de Aceite

Retiene las partículas finas de impurezas que contiene el aceite antes de pasar alos ductos de lubricación

4. Control de Presión

Permite al operador del tractor chequear la presión de trabajo del motor.

11. Sistema de Alimentación

Para el suministro de combustible al motor, dependiendo del combustible

utilizado, los motores pueden utilizar tres tipos de elementos:

1. Carburador

2. Inyección directa (Gasolina)

3. Bomba de Inyección (Diesel)

El combustible es el elemento necesario para producir la potencia necesaria

que mueve a un vehículo.



55

En la actualidad son varios los combustibles que pueden ser utilizados en los

motores; el diesel y la gasolina son los más comunes pero también se pueden

utilizar: el gas licuado de petróleo (LP), el gas natural comprimido (GNC), el gas

natural licuado (GNL), el propano, el metanol, el etanol y otros.

Para obtener el máximo aprovechamiento de la energía del combustible se

requiere mezclar con el oxígeno, el cual es obtenido del aire y así generar la

combustión.

Tres son los factores que inf luyen en el fenómeno de combustión y éstos son:

1. La temperatura

La temperatura de la cámara de combustión es fundamental para generar una

buena combustión. Generalmente a mayor temperatura se tiene una mejor

combustión, sin embargo esto afecta las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx)las cuales se incrementan al tener mayores temperaturas. Las temperaturas bajas

generan una mala combustión y generalmente provocan altas emisiones de

hidrocarburos no quemados (HC) y de monóxido de carbono (CO).

2. La turbulencia

Se refiere a la forma en la cual se mezclan el aire y el combustible. En este

sentidol

os fabricantes han tratado por diferentes medios de incrementar l

aturbulencia, algunas veces a través del diseño del múltiple de admisión, de la

cabeza del pistón, de la forma de la cámara, etc.

3. El tiempo de residencia

Se refiere al tiempo que la mezcla aire combustible permanece dentro de la

cámara de combustión. En este tiempo, la mezcla aire combustible debería

quemarse completamente.

Un sistema de combustible que no cumpla los requisitos necesarios puede

producir los siguientes efectos:

Sobreconsumo de combustible

y Desgaste prematuro de partes por contaminación del lubricante con combustible

y provocar adelgazamiento de la película lubricante

Falta de potencia



56

Daño al convertidor catalítico

Fugas de combustible

Conatos de incendio

Es por todo esto importante conocer cómo trabaja e l sistema de

combustible, las acciones que pueden afectar de manera negativa al desempeño

del vehículo.

11.1. Objetivo

El sistema de combustible tiene varios objetivos; entre ellos se pueden

mencionar los siguientes:

Proporcionar la mezcla adecuada de aire-combustible acorde a las condiciones

de operación del vehículo

Mezclar el aire y el combustible para el mejor aprovechamiento del combustible Dosificar el combustible o la mezcla aire-combustible en la cámara de

combustión

Para cumplir con estos objetivos existen diferentes sistemas de combustible

entre ellos, se tienen: los sistemas carburados o de admisión natural y los

sistemas de inyección que pueden ser por el tipo de inyección:



57

11.2. Sistema carburado o de admisión natural

El sistema carburado cuenta con un carburador el cual se encarga de

dosificar la mezcla aire combustible a la cámara de combustión utilizando el

principio de tubo Venturi, es decir, generando un vacío en la parte más estrecha

del tubo lo cual provoca la succión del combustible al pasar el aire por este

estrechamiento. El control de la dosificación se lograba en los primeros sistemas

utilizando únicamente medios mecánicos, (palancas, émbolos, diafragmas, etc.)

en los últimos carburadores se contaba ya con controles electrónicos.

Estos sistemas tienen las siguientes características:

Son sistemas relativamente sencillos con pocos componentes

El principio de funcionamiento es por la depresión que se genera en el tubo

Venturi que es la parte fundamental del diseño La velocidad del aire es mayor que la del combustible, por lo cual el combustible

es arrastrado por el aire.

Generalmente proporcionan mezclas ricas de aire-combustible

Son fáciles de instalar

Son de precio bajo

No permiten un control estricto de las emisiones contaminantes

No permiten una dosificación homogénea a todosl

os cil

indros La presión del sistema de combustible es del orden de 5 lb/pulg2



58

11.3. Sistemas de inyección de combustible

Los sistemas de inyección de combustible permiten mejorar la dosificación

del combustible debido a que el combustible es inyectado a una presión mayor en

la corriente de aire, esto permite un mejor mezclado del aire con el combustible y

generalmente se tiene un mejor aprovechamiento del combustible y un nivel

menor de emisiones.

Los inyectores utilizados en los motores de gasolina, generalmente son

controlados electrónicamente lo cual permite tener un control muy preciso del

tiempo de inyección y de la cantidad de combustible inyectada.

Los sistemas de inyección de combustible presentan las siguientes características:

Son sistemas más complicados y tienen más componentes

El principio de funcionamiento es por la presión con la que se inyecta el

combustible, lograda por la bomba de alimentación y el regulador de presión del

sistema



59

La velocidad del aire es menor que la del combustible, por lo cual el combustible

es mezclado mejor con el aire.

Generalmente proporcionan mezclas aire-combustible pobres

Son de precio medio y alto

Permiten un control estricto de las emisiones contaminantes

Permiten una dosificación homogénea a todos los cilindros

La presión del sistema de combustible es del orden de 35 a 70 lb/pulg2 en

motores de gasolina y mucho mayores en motores diesel (mayores de 3,000lb/

pulg2).



60

11.3.1. Sistemas de inyección monopunto

Los sistemas de inyección monopunto tienen la característica de que un

inyector alimenta a más de un cilindro, de tal manera que permiten una mejor

dosificación de la mezcla aire combustible. Este inyector se coloca generalmente

en el cuerpo de aceleración y es de mayor tamaño que los inyectores utilizados en

los sistemas multipuntos.

11.3.2. Partes del sistema de inyección monopunto

Al sistema de inyección monopunto lo forman:

1. Tanque o depósito de combustible

2. Filtro de combustible

3. Bomba de combustible4. Líneas de combustible

5. Regulador de presión

6. Inyector

7. Cuerpo de aceleración

8. Válvula de aceleración

9. Línea de retorno

10. Módul

o de control

el

ectrónico (computadora)11. Sensores de aire

12. Sensor de posición de la válvula de aceleración

13. Sensor de la posición del cigüeñal

14. Sensor de oxígeno

Circuito del combustible

El combustible es succionado del tanque de combustible por la bomba la

cual se encuentra generalmente dentro del tanque, pasando por el filtro de

combustible.

La bomba incrementa la presión y envía el combustible a través de la línea

de combustible hacia el regulador donde se controla la presión a la cual será

inyectado. El regulador se encarga de enviar el combustible hacia el inyector el



61

cual se encuentra encima del cuerpo de aceleración donde se tiene la válvula de

aceleración la cual está acoplada al pedal del acelerador.

La posición de esta válvula definirá la potencia demandada, la cantidad de

combustible necesaria será definida por la computadora (la cual toma la señal de

la posición de la válvula de aceleración y de la temperatura del motor entre otras)

y suministrada a través del inyector. La cantidad de combustible que no sea

requerida se envía al tanque a través de la línea de retorno.

11.3.3. Sistemas de inyección multipunto

Los sistemas de inyección multipunto tienen la característica de que se

tiene un inyector para cada cilindro, de tal manera que permiten una mejor

dosificación de la mezcla aire combustible. Estos inyectores se colocangeneralmente en el puerto de admisión, que es la zona en la cual se encuentra la

válvula de admisión antes de la cámara de combustión.

Algunos fabricantes le denominan sistema de inyección multipuertos.

11.3.4. Partes del sistema de inyección multipunto

Al sistema de inyección multipunto lo forman:

1.- Tanque o depósito de combustibl

e2.- Filtro de combustible

3.- Bomba de combustible

4.- Líneas de combustible

5.- Regulador de presión

6.- Riel de inyectores

7.- Inyectores

8.- Puerto de admisión

9.- Cuerpo de aceleración

10.- Válvula de aceleración

11.- Línea de retorno

12.- Módulo de control electrónico (computadora)

13.- Sensores de aire



62

14.- Sensor de posición de la válvula de aceleración

15.- Sensor de la posición del cigüeñal

16.- Sensor de temperatura del motor

17.-Sensor de oxígeno

Circuito del combustible

El combustible es succionado del tanque de combustible por la bomba la

cual se encuentra generalmente dentro del tanque, pasando por el filtro de

combustible. La bomba incrementa la presión y lo envía a través de la línea de

combustible hacia el regulador donde se controla la presión a la cual será

inyectado. El regulador se encarga de enviar el combustible hacia el tren de

inyectores y de éste al inyector el cual se encuentra en el puerto de admisión.El aire entra a través del filtro de aire (donde está el sensor de aire) y pasa

a través del cuerpo de aceleración donde se tiene la válvula de aceleración la cual

está acoplada al pedal del acelerador.

La posición de esta válvula definirá la potencia demandada, la cantidad de

combustible necesaria será definida por la computadora (la cual toma la señal de

la posición de la válvula de aceleración y de la temperatura del motor entre otras)

y suministrada a través del

os inyectores. La cantidad de combustibl

e que no searequerida se envía al tanque a través de la línea de retorno.

11.4. Acciones que pueden mejorar su rendimiento de combustible y que

involucran al sistema de combustible

1. No acelere un motor frío para calentar lo. Esto le resta vida a su motor además

de que se emiten mayores emisiones contaminantes.

2. Cambie el filtro de aire en los intervalos recomendados por el fabricante

3. Acelere de manera suave y progresiva

4. Evite frenar de manera intempestiva

5. Utilice el combustible adecuado a su vehículo [si su motor es de alta relación de

compresión (mayor de 9.5) requiere un combustible de alto octanaje]



63

6. Trate de mantener por lo menos ¼ de la capacidad de su tanque de

combustible con combustible para evitar la evaporación del mismo y daño a la

bomba de combustible

7. Asegúrese de que el tapón de combustible selle perfectamente al cargar

combustible

8. Cargue combustible de preferencia por las mañanas o por las noches así

evitará la evaporación del mismo

9. Cambie el filtro de combustible en los intervalos recomendados por el fabricante

10. Realice la afinación del sistema en los intervalos recomendados por el

fabricante

11. Evite que derramen el combustible cuando cargue combustible

12. No trate de reparar alguno de los elementos del sistema13. Revise que no se tengan fugas en las mangueras o conductos de combustible

11.5. Acciones que pueden dañar el motor y que involucran al sistema de

combustible

1.- Acelerar el motor frío para ³calentar lo´

2.- Cambiar el tipo de tapón del tanque de combustible

3

.- Util

izar fil

tros de aire de baja cal

idad4.- Utilizar continuamente líquido para lavar inyectores en el sistema

5.- Utilizar filtros de combustible de baja calidad

6.- Desarmar partes del sistema

7.- No realizar la afinación

8.- Utilizar combustible contaminado

9.- Dejar el tanque de combustible sin su tapón

10.- Dejar el tanque de combustible con menos de ¼ de su capacidad

11.6. Sistema de Inyección (Diesel)

El sistema de inyección debe cumplir con las siguientes operaciones:

1. Medir la cantidad correcta de combustible necesitada por el motor en cada

momento de su operación



64

2. Cronometrar el tiempo de inicio y final de la inyección

3. Inyectar el combustible en la cámara de combustión en contra de la presión

de compresión.

4. Atomizar el combustible y ayudar en la formación de la mezcla aire-

combustible

En el sistema de inyección para motores Diesel, los elementos que lo

constituyen son:

- Tanque de combustible

- Bomba de alimentación

- Filtro de gasoil

- Bomba de inyección

- Inyector - Líneas de alta presión

- Líneas de baja presión

- Retorno

Filtros de combustible: El equipo de inyección de un motor Diesel es

extremadamente sensible a las partículas sólidas que hay en el combustible, por lo

que el sistema de filtrado debe ser eficiente y revisado periódicamente para

garantizar un buen fil

trado del

combustibl

e.Bomba de Inyección: Todas las bombas de combustible que producen las altas

presiones necesarias para la inyección de combustible son de tipo pistón. Los tres

sistemas más comúnmente usados en tractores son:

1. Individual o bombas de inyección en línea del tipo regulado y medido.

Esta bomba es de tipo de golpe constante, émbolo recubierto y es operada por

una leva. El combustible entra a la bomba desde el sistema de abastecimiento a

través de una conexión de entrada y llena el colector de combustible que llena el

barril. Con el émbolo en el fondo de la carrera, el combustible f luye a través de las

aberturas del barril, llenando el espacio arriba del émbolo y también la ranura

vertical y el área cortada hacia debajo de la hélice del émbolo. Al tiempo que el

émbolo se mueve hacia arriba, las aberturas del barril se cierran, mientras

continúa moviéndose hacia arriba, el combustible es descargado a través de la



65

válvula de entrega dentro de la línea de lata presión al inyector. El suministro de

combustible cesa cuando la hélice del émbolo se abre sobre la derivación y la

válvula de carga cierra de nuevo. La cantidad de combustible entregado en cada

carrera de la bomba es controlada por la rotación del pistón, el cual es controlado

a su vez por el gobernador.

2. El sistema distribuidor en el cual una bomba de inyección sirve a todas las

boquillas inyectoras para el envío de cargas de combustible medidas, en el

instante correcto a través del distribuidor.

3. El sistema inyector de unidad en el cual la bomba de inyección de

combustible está combinada con la boquilla de inyección, en un solo montaje

sobre la cabeza del cilindro.

2. Inyectores

Su función es atomizar el combustible en el grado requerido; la bomba

comprime la cantidad necesaria de combustible y la transfiere a los inyectores a

través de líneas de combustible a presión; las líneas son normalmente de la

misma longitud para asegurar que exista igual resistencia en todas. La parte

principal

del

inyector esl

a boquilla por medio del

a cual

el

combustibl

e esinyectado y atomizado dentro de la cámara de combustión. Generalmente las

boquillas usadas en los tractores son cerradas por válvulas de cuyo

funcionamiento depende que exista un momento exacto de inicio y término de la

inyección.

El combustible que entra al inyector pasa por la galería que hay alrededor de la

punta de la válvula de aguja que hay en el cuerpo de la boquilla; cuando se ha

desarrollado una cierta presión, la válvula se abre contra la resistencia del resorte;

cuando la presión de la descarga cae, el resorte regresa la aguja a su asiento. La

sincronización de la inyección se debe a la bomba, mientras que la presión a la

que se realiza la inyección es determinada por los inyectores y específicamente a

la tensión que se de al resorte de la válvula de aguja.



66

3. Cámaras de Combustión

Es una parte del motor sumamente importante en los Diesel, no solo porque la

combustión se realiza en ella sino también la mezcla de aire y combustible.

La inyección directa dentro de la cámara de combustión es método más

utilizado.

Tipos:

- Cámara abierta o de inyección directa: emplea generalmente una cabeza

de pistón cóncava. El mezclado de aire y combustibles auxiliado por un

remolino de aire producido por inducción o por un movimiento de aire

proveniente del borde exterior del pistón contra el centro del pistón.

- Cámara de precombustión: es algunas veces una parte de la boquilla

inyectora o puede ser parte de la boquilla del cilindro. La carga completa de

combustible es inyectada dentro de la cámara de precombustión, la cual

contiene del 25 al 40 % del espacio.

Ventajas: 1) Se requiere una menor presión en la inyección, 2) utilizar una mayor

diversidad de combustible. Desventaja: Mayor consumo específico de

combustible.

- Cámara de combustión en remolino: o cámara de turbulencia, la mezcla deaire y combustible a quemar se hace girar mejorando el mezclado y la

combustión en la cámara de combustión principal; contiene del 50 al 90 % del

volumen comprimido en el tiempo de compresión.

- Cámara auxiliar : es una cámara abierta con una pequeña celda, la cual está

lejana del inyector. Aproximadamente el 60 % del combustible es dirigido

hacia el centro de la cámara auxiliar, la cual contiene cerca del 10 % del

espacio del claro. La detonación proveniente del combustible encendido en la

cámara auxiliar es dirigida contra los restos de combustible que está siendo

atomizado por el inyector; así una mezcla de aire ±combustible es barrido

alrededor del cilindro.



67

12. Sistemas de alimentación de aire

Los sistemas de entrada de aire suministran al motor la cantidad necesaria de

aire limpio, a la temperatura correcta, mezclado con la cantidad correcta de

combustible para producir la combustión.

Hay dos tipos básicos de entrada de aire:

y Alimentación del cilindro: la mezcla de aire y combustible pasa al cilindro a

través de las válvulas de admisión.

y Alimentación del carter: en algunos motores de dos tiempos, la mezcla de

aire - combustible pasa al carter previamente y posteriormente pasa al

cilindro, a presión.

El sistema de entrada de aire consta de:

y Prefiltros de aire:

y Filtros de aire:

y Turbocargadores ( si es utilizado)

y Múltiple de entrada

y Entrada al carburador

y Válvulas de entrada

Filtros de aire:

Son esenciales para el buen funcionamiento y alargar la vida útil del motor. Los

filtros de aire deben estar en capacidad de remover materiales finos como polvo,

arenilla, etc.

El requerimiento de f lujo de aire que debe pasar a través de un motor de cuatro

tiempos es:

La eficiencia volumétrica para un motor de aspiración natural puede suponerse

entre 75 y 80 % y para un motor Diesel de aspiración natural es alrededor de 85 al

90 % .

El filtro de aire ideal debe tener las siguientes características: alta eficiencia en la

eliminación de polvo, pequeña restricción de aire, tamaño reducido, necesidad de



68

servicio poco frecuente, simplicidad de diseño, capacidad de silenciar los ruidos de

aire al entrar al motor, durabilidad, bajo costo y capacidad para actuar como

eliminador de detonaciones.

Deben tener suficiente capacidad de reserva para retener el material de desecho

por un periodo razonable de tiempo que permita realizar los mantenimientos y

limpieza de los mismos en los tiempos de mantenimiento estipulados. Un filtro en

mal estado limita la entrada de aire por lo que la combustión es incompleta,

formándose depósitos de carbón en los pistones y las válvulas.

Los tipos más comunes de filtros de aire son:

1. Prelimpiadores: son accesorios muy sencillos cuya función es remover las

partículas gruesas de sucio o materiales extraños, antes de que pasen al

filtro principal 2. Filtro de aire tipo seco: está ubicados sobre los carburadores o múltiples de

admisión, utilizados en motores donde la demanda de aire es baja; limpian

el aire pasándolo a través de un filtro de fieltro o papel; es efectivo

removiendo partículas grandes de polvo y son utilizados en motores

pequeños.

3. Elementos de filtro de aire, secos.

4. Fil

tros de aceite húmedos: el

aire es pasado por un depósito de aceitedonde se eliminan las impurezas que contiene, posteriormente pasa por un

filtro metálico donde las impurezas y el aceite en suspensión son retenidos

y retornan al depósito de aceite.

Múltiples de entrada

En algunos motores son parte integral de la cámara del motor y llevan el aire

desde los filtros de aire hasta el cilindro (diesel).

. Rendimiento volumétrico

De cuanto se ha expuesto se hace evidente que la cantidad de combustible

y la cantidad de aire que se introducen en el cilindro deben tener una relación

estricta, y que la energía ofrecida por el motor depende principalmente de la

cantidad de aire y combustible utilizados.



69

Cuanto mayor sea el volumen de aire introducido en el cilindro, tanto mayor

resulta la cantidad de combustible que puede quemarse, y en consecuencia, tanto

mayor es la energía que produce el motor.

El rendimiento volumétrico indica el mayor o menor grado de llenado del

cilindro. Se define como la relación entre el peso efectivo del aire introducido

en el cilindro durante la unidad de tiempo y el peso del volumen de aire que

teóricamente debería introducirse en el mismo tiempo, calculado a base de

la cilindrada unitaria y de las condiciones de temperatura y presión en el

cilindro.

Su valor, que oscila entre 0,75 y 0,85, define la calidad del sistema de

introducción de f luido operante en el motor.

El rendimiento volumétrico varía con:y La densidad de la carga y la dilución originada en la misma por los gases

residuales, en ello incide la temperatura de las paredes de los conductos de

aspiración y la temperatura del cilindro, pues ceden calor a la carga fresca, elevan

su temperatura y la densidad del f luido operante disminuye, con lo que se tiene

una reducción del rendimiento volumétrico.

Los gases residuales presentes en el cilindro después del escape también

contribuyen a reducir l

a densidad del

f l

uido operante pues, además de ceder l

ecalor, disminuyen el volumen que debiera ser ocupado por la carga de gases

frescos.

y El diseño de los conductos de aspiración y de escape tiene mucha

importancia, ya que, además de oponer la mínima resistencia al paso de los

gases, deben evitar su calentamiento.

La experiencia demuestra que los mayores valores del rendimiento

volumétrico se alcanzan en los motores para una velocidad del aire de 40-60

m/seg, en régimen normal de funcionamiento. En régimen de máxima potencia, la

velocidad media del f luido alcanza de 65-75 m/seg.

y Los tiempos de apertura y cierre de las válvulas tienen una estrecha relación

con el llenado del cilindro de acuerdo con la velocidad de rotación del motor, pues

inf luyen en las ondas de presión que se originan en los conductos de aspiración y



70

de escape como consecuencia de las rápidas variaciones de velocidad que

experimenta la masa gaseosa en movimiento. Esto se consigue escogiendo

oportunamente la longitud de los conductos.

Los motores modernos para aumentar la cantidad de energía que se

produce en el interior del cilindro utilizan la denominada sobrealimentación.

Consiste en el llenado de los cilindros comprimiendo el f luido operante al

introducir lo en ellos. Si además la compresión se acompaña de un buen

enfriamiento de los gases entre el compresor y el cilindro, aún es más eficaz el

llenado.

Para ello es necesario acoplar un compresor que introduzca a presión aire

en los cilindros y un intercambiador de calor que enfríe el f luido entrante. Antiguamente se usaban compresores de lóbulos movidos con una

transmisión mecánica por el propio motor, que hacían entrar aire dentro del

cilindro a 1'5-2 atmósferas. Este sistema tenía el inconveniente de que al necesitar

absorber una parte de potencia del motor para mover el compresor, disminuía el

rendimiento y es por lo que en la actualidad es poco empleado.

Figura 5.- Compresor de lóbulos.

Hoy la sobrealimentación se hace por turboc ompresor el cual consiste en

una turbina acoplada a la salida de los gases de escape, la cual mueve un

compresor que hace entrar el aire a presión en el interior del cilindro. Este sistema,

como la energía que necesita se obtiene de los gases de escape, aprovecha ésta

en vez de dejar la perderse en la atmósfera.



71

Figura 6.- Turbocompresor.

Una de las ventajas de la sobrealimentación de los motores Diesel es que

durante el c ruc e de válvulas, el aire fresco que entra a presión facilita el barrido degases residuales, refrigerando al mismo tiempo la válvula de escape y la cabeza

del pistón. Cuando se cierra la válvula de escape el cilindro se llena de aire a

presión.

Es por lo que en los motores Diesel se consiguen mayores ventajas

13. Sistema de Salida de gases

Se encarga de conducir los gases quemados desde el motor hasta el medio

ambiente; cumpliendo con

las siguientes funciones:

y Remueve calor

y Atenúa los sonidos producidos en el motor

y Elimina los gases quemados y no quemados

Partes:

y Válvulas de escape

y Múltiple de escape

y Turbocargadores

y Silenciadores

Turbocargadores:

Es una turbina movida por los gases de escape la cual mueve a un compresor o

aireador, el cual está usualmente localizado entre el filtro de aire y el múltiple de



72

entrada del motor; mientras la turbina está localizada entre el múltiple de escape y

el silenciador.

La función del turbocargador es, por compresión de aire, forzar la entrada de

más aire al interior de los cilindros, por lo que el motor quema más combustible

eficientemente, produciendo con ello más potencia.

El por qué se utilizan los turbocargadores tiene sus razones en:

1. Incremento de la potencia de salida para un desplazamiento dado

2. Reduce el peso de los motores: tiene más potencia por libra de peso del

motor

3. Disminución de los costos de operación

4. Mantener la potencia a mayor altitud de trabajo

5. Reducir la producción de humo del motor

Sistema de encendido

Cuando se habla de sistema de encendido generalmente nos referimos al sistema

necesario e independiente capaz de producir el encendido de la mezcla de

combustible y aire dentro del cilindro en los motores de gasolina o LPG, conocidos

también como motores de encendido por chispa, ya que en el motor Diesel la

propia naturaleza de la formación de la mezcla produce su auto-encendido.En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos

electrodos separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la

potencia necesaria para iniciar la combustión.

Generación de la chispa

Es conocido el hecho de que la electricidad puede saltar el espacio entre dos

electrodos aislados si el voltaje sube lo suficiente produciéndose lo que se conocecomo arco eléctrico. Este fenómeno del salto de la electricidad entre dos

electrodos depende de la naturaleza y temperatura de los electrodos y de la

presión reinante en la zona del arco. Así tenemos que una chispa puede saltar con

mucho menos voltaje en el vacío que cuando hay presión y que a su vez, el voltaje



73

requerido será mayor a medida que aumente la presión reinante. De esto surge la

primera condición que debe cumplir el sistema de encendido:

y Condición 1: El sistema de encendido debe elevar el voltaje del sistema

eléctrico del automóvil hasta valores capaces de hacer saltar la electricidadentre dos electrodos separados colocados dentro del cilindro a la presión

alta de la compresión.

Momento del encendido

Durante la carrera de admisión la mezcla que ha entrado al cilindro, bien desde el

carburador, o bien mediante la inyección de gasolina en el conducto de admisión

se calienta, el combustible se evapora y se mezcla íntimamente con el aire. Estamezcla está preparada para el encendido, en ese momento una chispa producida

dentro de la masa de la mezcla comienza la combustión. Esta combustión produce

un notable incremento de la presión dentro del cilindro que empuja el pistón con

fuerza para producir trabajo útil.

Para que el rendimiento del motor sea bueno, este incremento de presión debe

comenzar a producirse en un punto muy próximo después del punto muerto

superior del

pistón y continuar durante una parte del

a carrera de fuerza.Cuando se produce la chispa se inicia el encendido primero alrededor de la zona

de la chispa, esta luego avanza hacia el resto de la cámara como un frente de

llama, hasta alcanzar toda la masa de la mezcla. Este proceso aunque rápido no

es instantáneo, demora cierto tiempo, por lo que nuestro sistema debe producir la

chispa un tiempo antes de que sea necesario el incremento brusco de la presión,

es decir antes del punto muerto superior, a fin de dar tiempo a que la llama avance

lo suficiente en la cámara de combustión, y lograr las presiones en el momento

adecuado, recuerde que el pistón está en constante movimiento. A este tiempo de

adelanto de la chispa con respecto al punto muerto superior se le llama avance al

encendido.

Si consideramos ahora la velocidad de avance de la llama como constante, resulta

evidente que con el aumento de la velocidad de rotación del motor, el pistón se



74

moverá mas rápido, por lo que si queremos que nuestro incremento de presión se

haga siempre en la posición adecuada del pistón en la carrera de fuerza,

tendremos necesariamente, que adelantar el inicio del salto de la chispa a medida

que aumenta la velocidad de rotación del motor. De este asunto surge la segunda

condición que debe cumplir el sistema de encendido:

y Condición2: El sistema de encendido debe ir adelantando el momento del

salto de la chispa con respecto a la posición del pistón gradualmente a

medida que aumenta la velocidad de rotación del motor.

La consideración hecha de que la velocidad de avance de la llama es constante no

es estrictamente cierta, además en dependencia del nivel de llenado del cilindro

con mezcla durante la carrera de admisión y de la riqueza de esta, la presión

dentro del cilindro se incrementará a mayor o menor velocidad a medida que se

quema, por lo que durante el avance de la llama en un cilindro lleno y rico la

presión crecerá rápidamente y puede que la mezcla de las partes mas lejanas a la

bujía no resistan el crecimiento de la presión y detonen antes de que llegue a ellas

el frente de llama, con la consecuente pérdida de rendimiento y perjuicio al motor.

De aquí surge la tercera condición que debe cumplir el sistema de encendido:

y Condición 3: El sistema de encendido debe ir atrasando el momento del

salto de la chispa a medida que el cilindro se llena mejor en la carrera de

admisión.

Distribución del encendido

Cuando el motor tiene múltiples cilindros de trabajo resultará necesario producir la

chispa cumpl

iendo conl

os requisitos tratados hasta aquí, para cada uno del

oscilindros por cada vuelta del cigüeñal en el motor de dos tiempos, y por cada dos

vueltas en el de cuatro tiempos. De aquí la cuarta condición:

y Condición 4: El sistema de encendido debe producir en el momento exacto

una chispa en cada uno de los cilindros del motor.



75

Veamos ahora como se cumplen estas exigencias para el sistema de encendido.

El diagrama básico

En la figura 1 de la derecha se muestra un diagrama de bloques de loscomponentes del sistema de encendido.

Resulta imprescindible una fuente de suministro de energía eléctrica para

abastecer al sistema, este puede ser una batería de acumuladores o un

generador.

Luego será necesario un elemento que sea capaz de subir el bajo voltaje de la

batería, a un valor elevado para el salto de la chispa (varios miles de voltios).

Este generador de alto voltaje tendrá en cuenta las señales recibidas de los

sensores de llenado del cilindro y de la velocidad de rotación del motor para

determinar el momento exacto de la elevación de voltaje. Para la elevación del

voltaje se usa un transformador elevador de altísima relación de elevación que se

le llama bobina de encendido en trabajo conjunto con un generador de pulsos que

lo alimenta.

Será necesario también un dispositivo que distribuya el alto voltaje a los

diferentes cables de cada uno de los productores de la chispa dentro de los

cilindros (bujías) en concordancia con las posiciones respectivas de sus pistones

para el caso del motor policilíndrico.

Figura 1



76

Descripción de los componentes

Dada la diversidad y de formas en que pueden cumplimentarse en la actualidad

las exigencias del sistema de encendido y a su larga historia de adaptación a las

tecnologías existentes se hace difícil abarcar todas las posibilidades, no obstante,

haremos un recorrido por los mas representativos.

La aparición en la década de los 60s del siglo pasado de los dispositivos

semiconductores y en especial los transistores, y luego los circuitos integrados,

sentó pauta en la composición y estructura de los sistemas de encendido, de

manera que para hablar de ellos habrá un antes, y un después, que son decisivos

a la hora de describir un sistema de estos. Utilizaremos para la descripción del

sistema uno de tipo clásico, de los utilizados antes de que los dispositivoselectrónicos formaran parte del sistema.

Fuente de alimentación

La fuente de alimentación del sistema de encendido depende en muchos casos de

la futura utilización a que se destine el motor, así tenemos que normalmente para



77

el motor del automóvil que incluye, porque es requerido, una batería de

acumuladores, se utiliza esta fuente para la alimentación del sistema, pero para

los motores estacionarios, especialmente los pequeños, donde la batería no es

necesaria para otro fin, se acude a los generadores de pulsos eléctricos conocidos

como magnetos. Estos magnetos son pequeños generadores del tipo de rotor a

imanes permanentes de corriente alterna movidos por el propio motor y

sincronizados con él que producen electricidad para alimentar el sistema de

encendido durante el tiempo necesario para generar la chispa.

En ocasiones y para la mayoría de los motores mono cilíndricos pequeños de

arranque manual, la electricidad la induce un imán permanente empotrado en el

volante en el lugar apropiado al pasar frente a una bobina fija en el cuerpo del

motor.

Generación del alto voltaje

El voltaje de alimentación del sistema de encendido, por ejemplo, alimentado con

una batería suele ser de 6, 12, o 24 volts, mucho más bajo de los 18,000 a 25,000

voltios necesarios para generar la chispa entre los electrodos de la bujía,

separados hasta 2mm, y bajo la presión de la compresión. Para lograr este

incremento se acude a un transformador el

evador con muy al

ta rel

ación entre el

número de vueltas del primario y del secundario, conocido como bobina de

encendido. Usted se preguntará ¿Cómo un transformador, si es corriente directa?

pues sí, veamos como:

En la figura 2, se muestra un esquema del modo de convertir el voltaje de la

batería al necesario para la chispa en el motor mono cilíndrico.

Note como la corriente de la batería está conectada al primario del transformador

a través de un interruptor y que la salida del secundario se conecta al electrodo

central de la bujía. Todos los circuitos se cierran a tierra.

El interruptor está representado como un contacto, que era lo usual antes de la

utilización de los dispositivos semiconductores. Hoy en día ese contacto es del

tipo electrónico de diversos tipos.

Mientras el contacto está cerrado, circula una corriente eléctrica por el primario



78

del transformador, en el momento de abrirse el contacto, esta corriente se

interrumpe por lo que se produce un cambio muy rápido del valor del campo

magnético generado en el núcleo del transformador, y por lo tanto la generación

de un voltaje por breve tiempo en el secundario. Como la relación entre el número

de vueltas del primario y del secundario es muy alta y además el cambio del

campo magnético ha sido violento, el voltaje del secundario será extremadamente

mas alto, capaz de hacer saltar la chispa en la bujía.

Figura 2

Sincronizando el momento de apertura y cierre del contacto con el movimiento del

motor y la posición del pistón, se puede generar la chispa en el momento

adecuado al trabajo del motor en cada carrera de fuerza.

Si en lugar de una batería se utiliza un magneto, el esquema es esencialmente el

mismo, con la diferencia de que el magneto estará generando la corriente del



79

primario en el momento de apertura del contacto, aunque en el resto del ciclo no

genere nada. Utilizando el sincronismo adecuado, magneto-contacto-posición del

pistón el encendido estará garantizado.

Distribución

Cuando el motor tiene mas de un cilindro se necesita un chispa para cada uno,

puede optarse por elaborar un sistema completo independiente por cilindro y de

hecho se hace, pero lo más común es que solo haya un sistema generador del

alto voltaje que produzca la elevación tantas veces como haga falta (una vez por

cilindro) y otro aparato que distribuya la electricidad a la bujía del cilindro

correspondiente. Este dispositivo se llama distribuidor.

En la figura 3, se muestra un esquema que sirve para entender cómo funciona el

distribuidor.

Hemos supuesto el sistema de encendido para un motor de seis cilindros.

Como se explicó anteriormente, un contacto eléctrico interrumpe el circuito

primario de la bobina de encendido y genera en el secundario el voltaje suficiente.

En este caso una leva hexagonal sincronizada con el motor a través de

engranajes gira, y abre el contacto en seis ocasiones por cada vuelta, el voltaje

generado por la bobina de encendido se conecta a un puntero que gira tambiénsincronizado con el motor, de manera que cada vez que la leva abre el contacto,

uno de los terminales que conduce a una bujía está frente al puntero y recibe la

corriente. Colocando adecuadamente los cables a las bujías correspondientes se

consigue que con un solo circuito generador de alto voltaje se alimenten todas las

bujías en el momento propicio.

En el esquema de abajo se ilustra el trabajo del distribuidor con un animado,

considerando media vuelta del puntero del distribuidor

Figura 3



80

Adelanto al encendido con la velocidad del motor

Ya sabemos cómo se genera el alto voltaje y además como se distribuye a las

diferentes bujías del motor, ahora veremos cómo se puede adelantar el encendido

con el

aumento dela ve

locidad de rotación de

lmotor.

Consideremos el esquema de la figura 3, en él una leva determina el momento de

la apertura del contacto y con esto el momento en que se produce la chispa en la

bujía. Hemos visto que esta leva está montada en un eje que a su vez se mueve

desde el motor a través de un engranaje para garantizar el debido sincronismo. Si

montamos la leva en su eje de manera que pueda girar sobre é l y determinamos

su posición exacta con respecto al eje a través de un mecanismo centrífugo

podremos modificar la posición de la leva con respecto al eje en dependencia de

la magnitud de la velocidad de su giro. De esta forma podremos ir adelantando el

encendido cuando la velocidad aumenta y disminuyéndolo cuando esta velocidad

baja. Como se altera la posición, la punta de la leva alcanzará a abrir el contacto

con mas o menos atraso.

Este simple procedimiento es el que se usa con mucha frecuencia en los sistemas



81

de encendido de los motores de automóvil. Unos contrapesos adelantan la

posición de la leva con respecto a su eje debido a la fuerza centrífuga cuando la

velocidad sube, y los muelles de recuperación del mecanismo la hacen retornar

cuando baja.

Atraso al encendido cuando se llena mejor el cilindro.

Cuando se aprieta el acelerador se abre la mariposa del carburador o del sistema

de inyección de gasolina y se llena mejor el cilindro del motor, esta apertura hace

que la magnitud del vacío dentro del conducto de admisión entre el cilindro y la

mariposa se reduzca, es decir la presión absoluta en este conducto aumenta al

haber mejor acceso a la presión atmosférica exterior.

De esta forma, la magnitud de la presión absoluta dentro del conducto de

admisión sirve para conocer de manera indirecta como se ha llenado el cilindro

del motor, el valor de esta presión absoluta es la que se utiliza para adelantar o

atrasar el momento del encendido. Para ello la base donde está montado el

contacto descrito en la figura 3 se construye de manera tal que pueda girar con

respecto al eje de la leva. Un diafragma f lexible al que se le aplica la presión del

conducto de admisión vence la fuerza de un resorte (no representado), haciendo

girar la base del contacto en mayor o menor proporción de acuerdo a la presión ypor lo tanto mueve el contacto con respecto a la leva con lo que la apertura de

este se logra mas temprano o más tarde de acuerdo al llenado del cilindro.

Resulta ser el mismo efecto del mecanismo centrífugo del punto anterior, pero en

este caso teniendo en cuenta el valor absoluto de la presión en el conducto de

admisión.



82

Figura 4

Tratemos ahora de poner todo junto como un conjunto, para ello utilizaremos el esquema de la figura 5 correspondiente al sistema de encendido típico por

contacto, tal y como se usaba antes de la introducción de los dispositivos

semiconductores.

Observe que el cable procedente de la batería pasando por el interruptor de

arranque alimenta el primario de la bobina de encendido. El circuito del primario

se completa a tierra con el contacto dentro del dispositivo llamado como Conjunto

distribuidor.Note también como la leva y el rotor que distribuye la corriente de alto voltaje a las

diferentes bujías, están montados en el eje que se conecta al motor.

Un elemento nuevo es el condensador, está conectado en paralelo con el

elemento móvil del contacto, este condensador ayuda a reducir las chispas en el

contacto y aumenta la potencia de la chispa.

El mecanismo centrífugo y el diafragma que sirven para acomodar el avance al

encendido no están representados.

El cable de alto voltaje que sale de la bobina de encendido entra al centro del

rotor por medio de un contacto deslizante y este lo transmite a la bujía

correspondiente al girar.

Sistema de encendido



83

Cuando se habla de sistema de encendido generalmente nos referimos al

sistema necesario e independiente capaz de producir el encendido de la

mezcla de combustible y aire dentro del cilindro en los motores de gasolina o

LPG, conocidos también como motores de encendido por chispa, ya que en e l

motor Diesel la propia naturaleza de la formación de la mezcla produce su

auto-encendido.

En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos

electrodos separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la

potencia necesaria para iniciar la combustión.

Generación de la chispa

Es conocido el hecho de que la electricidad puede saltar el espacio entre dos

electrodos aislados si el voltaje sube lo suficiente produciéndose lo que se

conoce como arco eléctrico. Este fenómeno del salto de la electricidad entre

dos electrodos depende de la naturaleza y temperatura de los electrodos y de

la presión reinante en la zona del arco. Así tenemos que una chispa puede

saltar con mucho menos voltaje en el vacío que cuando hay presión y que a

su vez, el voltaje requerido será mayor a medida que aumente la presión

reinante. De esto surge la primera condición que debe cumplir el sistema deencendido:

y Condición 1: El sistema de encendido debe elevar el voltaje del

sistema eléctrico del automóvil hasta valores capaces de hacer saltar la

electricidad entre dos electrodos separados colocados dentro del

cilindro a la presión alta de la compresión.

Momento del encendido

Durante la carrera de admisión la mezcla que ha entrado al cilindro, bien

desde el carburador, o bien mediante la inyección de gasolina en el conducto

de admisión se calienta, el combustible se evapora y se mezcla íntimamente

con el aire. Esta mezcla está preparada para el encendido, en ese momento



84

una chispa producida dentro de la masa de la mezcla comienza la

combustión. Esta combustión produce un notable incremento de la presión

dentro del cilindro que empuja el pistón con fuerza para producir trabajo útil.

Para que el rendimiento del motor sea bueno, este incremento de presión

debe comenzar a producirse en un punto muy próximo después del punto

muerto superior del pistón y continuar durante una parte de la carrera de

fuerza.

Cuando se produce la chispa se inicia el encendido primero alrededor de la

zona de la chispa, esta luego avanza hacia el resto de la cámara como un

frente de llama, hasta alcanzar toda la masa de la mezcla. Este proceso

aunque rápido no es instantáneo, demora cierto tiempo, por lo que nuestro

sistema debe producir la chispa un tiempo antes de que sea necesario el incremento brusco de la presión, es decir antes del punto muerto superior, a

fin de dar tiempo a que la llama avance lo suficiente en la cámara de

combustión, y lograr las presiones en el momento adecuado, recuerde que el

pistón está en constante movimiento. A este tiempo de adelanto de la chispa

con respecto al punto muerto superior se le llama avance al encendido.

Si consideramos ahora la velocidad de avance de la llama como constante,

resul

ta evidente que con el

aumento del

a vel

ocidad de rotación del

motor, el

pistón se moverá mas rápido, por lo que si queremos que nuestro incremento

de presión se haga siempre en la posición adecuada del pistón en la carrera

de fuerza, tendremos necesariamente, que adelantar el inicio del salto de la

chispa a medida que aumenta la velocidad de rotación del motor. De este

asunto surge la segunda condición que debe cumplir el sistema de encendido:

y Condición2: El sistema de encendido debe ir adelantando el momento

del salto de la chispa con respecto a la posición del pistóngradualmente a medida que aumenta la velocidad de rotación del

motor.

La consideración hecha de que la velocidad de avance de la llama es

constante no es estrictamente cierta, además en dependencia del nivel de



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llenado del cilindro con mezcla durante la carrera de admisión y de la riqueza

de esta, la presión dentro del cilindro se incrementará a mayor o menor

velocidad a medida que se quema, por lo que durante el avance de la llama

en un cilindro lleno y rico la presión crecerá rápidamente y puede que la

mezcla de las partes mas lejanas a la bujía no resistan el crecimiento de la

presión y detonen antes de que llegue a ellas el frente de llama, con la

consecuente pérdida de rendimiento y perjuicio al motor. De aquí surge la

tercera condición que debe cumplir el sistema de encendido:

y Condición 3: El sistema de encendido debe ir atrasando el momento

del salto de la chispa a medida que el cilindro se llena mejor en la

carrera de admisión.

Distribución del encendido

Cuando el motor tiene múltiples cilindros de trabajo resultará necesario

producir la chispa cumpliendo con los requisitos tratados hasta aquí, para

cada uno de los cilindros por cada vuelta del cigüeñal en el motor de dos

tiempos, y por cada dos vueltas en el de cuatro tiempos. De aquí la cuarta

condición:

y Condición 4: El sistema de encendido debe producir en el momento

exacto una chispa en cada uno de los cilindros del motor.

Veamos ahora como se cumplen estas exigencias para el sistema de

encendido.

El diagrama básico

En la figura 1 de la derecha se muestra un diagrama de bloques de los

componentes del sistema de encendido.

Resulta imprescindible una fuente de suministro de energía eléctrica para

abastecer al sistema, este puede ser una batería de acumuladores o un



86

generador.

Luego será necesario un elemento que sea capaz de subir el bajo voltaje de

la batería, a un valor elevado para el salto de la chispa (varios miles de

voltios). Este generador de alto voltaje tendrá en cuenta las señales

recibidas de los sensores de llenado del cilindro y de la velocidad de

rotación del motor para determinar el momento exacto de la elevación de

voltaje. Para la elevación del voltaje se usa un transformador elevador de

altísima relación de elevación que se le llama bobina de encendido en

trabajo conjunto con un generador de pulsos que lo alimenta.

Será necesario también un dispositivo que distribuya el alto voltaje a los

diferentes cables de cada uno de los productores de la chispa dentro de los

cilindros (bujías) en concordancia con las posiciones respectivas de sus

pistones para el caso del motor policilíndrico.

Figura 1

Descripción de los componentes



87

Dada la diversidad y de formas en que pueden cumplimentarse en la

actualidad las exigencias del sistema de encendido y a su larga historia de

adaptación a las tecnologías existentes se hace difícil abarcar todas las

posibilidades, no obstante, haremos un recorrido por los mas representativos.

La aparición en la década de los 60s del siglo pasado de los dispositivos

semiconductores y en especial los transistores, y luego los circuitos

integrados, sentó pauta en la composición y estructura de los sistemas de

encendido, de manera que para hablar de ellos habrá un antes, y un después,

que son decisivos a la hora de describir un sistema de estos. Utilizaremos

para la descripción del sistema uno de tipo clásico, de los utilizados antes de

que los dispositivos electrónicos formaran parte del sistema.

Fuente de alimentación

La fuente de alimentación del sistema de encendido depende en muchos

casos de la futura utilización a que se destine el motor, así tenemos que

normalmente para el motor del automóvil que incluye, porque es requerido,

una batería de acumuladores, se utiliza esta fuente para la alimentación del

sistema, pero para los motores estacionarios, especialmente los pequeños,

dondel

a batería no es necesaria para otro fin, se acude al

os generadores depulsos eléctricos conocidos como magnetos. Estos magnetos son pequeños

generadores del tipo de rotor a imanes permanentes de corriente alterna

movidos por el propio motor y sincronizados con él que producen electricidad

para alimentar el sistema de encendido durante el tiempo necesario para

generar la chispa.

En ocasiones y para la mayoría de los motores mono cilíndricos pequeños de

arranque manual, la electricidad la induce un imán permanente empotrado en

el volante en el lugar apropiado al pasar frente a una bobina fija en el cuerpo

del motor.

Generación del alto voltaje

El voltaje de alimentación del sistema de encendido, por ejemplo, alimentado



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con una batería suele ser de 6, 12, o 24 volts, mucho más bajo de los 18,000

a 25,000 voltios necesarios para generar la chispa entre los electrodos de la

bujía, separados hasta 2mm, y bajo la presión de la compresión. Para lograr

este incremento se acude a un transformador elevador con muy alta relación

entre el número de vueltas del primario y del secundario, conocido como

bobina de encendido. Usted se preguntará ¿Cómo un transformador, si es

corriente directa? pues sí, veamos como:

En la figura 2, se muestra un esquema del modo de convertir el voltaje de la

batería al necesario para la chispa en el motor mono cilíndrico.

Note como la corriente de la batería está conectada al primario del

transformador a través de un interruptor y que la salida del secundario se

conecta al electrodo central de la bujía. Todos los circuitos se cierran a

tierra.

El interruptor está representado como un contacto, que era lo usual antes

de la utilización de los dispositivos semiconductores. Hoy en día ese

contacto es del tipo electrónico de diversos tipos.

Mientras el contacto está cerrado, circula una corriente eléctrica por el

primario del transformador, en el momento de abrirse el contacto, esta

corriente se interrumpe por lo que se produce un cambio muy rápido del valor del campo magnético generado en el núcleo del transformador, y por

lo tanto la generación de un voltaje por breve tiempo en el secundario.

Como la relación entre el número de vueltas del primario y del secundario

es muy alta y además el cambio del campo magnético ha sido violento, el

voltaje del secundario será extremadamente mas alto, capaz de hacer saltar

la chispa en la bujía.

Figura 2



89

Sincronizando el momento de apertura y cierre del contacto con el movimiento

del motor y la posición del pistón, se puede generar la chispa en el momento

adecuado al trabajo del motor en cada carrera de fuerza.

Si en lugar de una batería se utiliza un magneto, el esquema esesencialmente el mismo, con la diferencia de que el magneto estará

generando la corriente del primario en el momento de apertura del contacto,

aunque en el resto del ciclo no genere nada. Utilizando el sincronismo

adecuado, magneto-contacto-posición del pistón el encendido estará

garantizado.

Distribución

Cuando el motor tiene mas de un cilindro se necesita un chispa para cada

uno, puede optarse por elaborar un sistema completo independiente por

cilindro y de hecho se hace, pero lo más común es que solo haya un sistema

generador del alto voltaje que produzca la elevación tantas veces como haga

falta (una vez por cilindro) y otro aparato que distribuya la electricidad a la



90

bujía del cilindro correspondiente. Este dispositivo se llama distribuidor.

En la figura 3, se muestra un esquema que sirve para entender cómo

funciona el distribuidor.

Hemos supuesto el sistema de encendido para un motor de seis cilindros.

Como se explicó anteriormente, un contacto eléctrico interrumpe el circuito

primario de la bobina de encendido y genera en el secundario el voltaje

suficiente. En este caso una leva hexagonal sincronizada con el motor a

través de engranajes gira, y abre el contacto en seis ocasiones por cada

vuelta, el voltaje generado por la bobina de encendido se conecta a un

puntero que gira también sincronizado con el motor, de manera que cada

vez que la leva abre el contacto, uno de los terminales que conduce a una

bujía está frente al puntero y recibe la corriente. Colocando adecuadamente

los cables a las bujías correspondientes se consigue que con un so lo

circuito generador de alto voltaje se alimenten todas las bujías en el

momento propicio.

En el esquema de abajo se ilustra el trabajo del distribuidor con un

animado, considerando media vuelta del puntero del distribuidor

Figura 3



91

Adelanto al encendido con la velocidad del motor

Ya sabemos cómo se genera el alto voltaje y además como se distribuye a las

diferentes bujías del motor, ahora veremos cómo se puede adelantar el

encendido con el aumento de la velocidad de rotación del motor.

Consideremos el esquema de la figura 3, en él una leva determina el

momento de la apertura del contacto y con esto el momento en que se

produce la chispa en la bujía. Hemos visto que esta leva está montada en un

eje que a su vez se mueve desde el motor a través de un engranaje para

garantizar el debido sincronismo. Si montamos la leva en su eje de manera

que pueda girar sobre él y determinamos su posición exacta con respecto al

eje a través de un mecanismo centrífugo podremos modificar la posición de laleva con respecto al eje en dependencia de la magnitud de la velocidad de su

giro. De esta forma podremos ir adelantando el encendido cuando la

velocidad aumenta y disminuyéndolo cuando esta velocidad baja. Como se

altera la posición, la punta de la leva alcanzará a abrir el contacto con mas o

menos atraso.

Este simple procedimiento es el que se usa con mucha frecuencia en los

sistemas de encendido del

os motores de automóvil

. Unos contrapesosadelantan la posición de la leva con respecto a su eje debido a la fuerza

centrífuga cuando la velocidad sube, y los muelles de recuperación del

mecanismo la hacen retornar cuando baja.

Atraso al encendido cuando se llena mejor el cilindro.

Cuando se aprieta el acelerador se abre la mariposa del carburador o del

sistema de inyección de gasolina y se llena mejor el cilindro del motor, esta

apertura hace que la magnitud del vacío dentro del conducto de admisión

entre el cilindro y la mariposa se reduzca, es decir la presión absoluta en este

conducto aumenta al haber mejor acceso a la presión atmosférica exterior.

De esta forma, la magnitud de la presión absoluta dentro del conducto de

admisión sirve para conocer de manera indirecta como se ha llenado el



92

cilindro del motor, el valor de esta presión absoluta es la que se utiliza para

adelantar o atrasar el momento del encendido. Para ello la base donde está

montado el contacto descrito en la figura 3 se construye de manera tal que

pueda girar con respecto al eje de la leva. Un diafragma f lexible al que se le

aplica la presión del conducto de admisión vence la fuerza de un resorte (no

representado), haciendo girar la base del contacto en mayor o menor

proporción de acuerdo a la presión y por lo tanto mueve el contacto con

respecto a la leva con lo que la apertura de este se logra mas temprano o

más tarde de acuerdo al llenado del cilindro. Resulta ser el mismo efecto del

mecanismo centrífugo del punto anterior, pero en este caso teniendo en

cuenta el valor absoluto de la presión en el conducto de admisión.

Figura 4

Tratemos ahora de poner todo junto como un conjunto, para ello utilizaremos

el esquema de la figura 5 correspondiente al sistema de encendido típico por

contacto, tal y como se usaba antes de la introducción de los dispositivos

semiconductores.

Observe que el cable procedente de la batería pasando por el interruptor de

arranque alimenta el primario de la bobina de encendido. El circuito del

primario se completa a tierra con el contacto dentro del dispositivo llamado

como Conjunto distribuidor.



93

Note también como la leva y el rotor que distribuye la corriente de alto

voltaje a las diferentes bujías, están montados en el eje que se conecta al

motor.

Un elemento nuevo es el condensador, está conectado en paralelo con el

elemento móvil del contacto, este condensador ayuda a reducir las chispas

en el contacto y aumenta la potencia de la chispa.

El mecanismo centrífugo y el diafragma que sirven para acomodar el

avance al encendido no están representados.

El cable de alto voltaje que sale de la bobina de encendido entra al centro

del rotor por medio de un contacto deslizante y este lo transmite a la bujía

correspondiente al girar.

Figura 5



94

Un distribuidor real luce así como se muestra en la figura 6, en el costado

izquierdo está el diafragma de avance al que se conecta una manguera

procedente del carburador. La tapa de color negro donde se conectan los cables

de alta tensión está construida de un material plástico resistente al calor y

aislante de la electricidad que se acopla al cuerpo con la ayuda de unas presillas

metálicas fácilmente desmontables. Observe el tornillo lateral, ahí se conecta el

cable procedente de la bobina de encendido, el cable exterior que se muestra, es

el del condensador, que en este caso está en el exterior detrás del diafragma.

La pieza dorada mas inferior es el acoplamiento al engranaje del motor.

Figura 6



95

El Sistema de Arranque.

El sistema de arranque tiene el objetivo de dar manivela al cigüeñal del motor para

lograr el primer impulso vivo o primer tiempo de expansión o fuerza que comience

su funcionamiento.El arrancador consume gran cantidad de corriente al cambiar la

en energía mecánica para dar movimiento al cigüeñal y vencer la enorme

resistencia que contrapone la mezcla al comprimirse en al cámara de combustión.

Una batería totalmente cargada puede quedar descargada en algunos minutos al

accionar por bastante tiempo el interruptor del sistema de arranque, se calcula que

el arrancador posee un consumo de 400 a 500 amperios de corriente y asi nos

formamos una idea de que una batería puede quedar totalmente descargada en

breve tiempo, por eso no se recomienda abusar en el accionamiento del

interruptor de arranque.Función de la marcha:

Dado que un motor no es capaz de arrancar solo por el mismo, su cigüeñal tiene

que ser girado por una fuerza externa a fin de que la mezcla aire--combustible sea

tomada, para dar lugar a la compresión y para que el inicio de la combustión

suceda. El arrancador colocado en el bloque de cilindros empuja contra un

engranaje motriz cuando el interruptor de encendido es girado, una cremallera

engancha con el

vol

ante y el

cigüeñal

es girado.Funcionamiento del motor de arranque:

El motor de arranque funciona al igual que un motor eléctrico, con un piñón y un

dispositivo para guiar el piñón en la rueda dentada del volante. Por afuera, la

armadura, las zapatas polares y el devanado de excitación son parecidas a los del

generador. El devanado de excitación se conecta en serie, funcionando como el

motor gracias a la corriente principal se adapta bien a la marcha, como

consecuencia que, por su elevado par motor, consigue desde el principio

sobrepasar la resistencia impuesta por el motor.

La relación de transmisión entre el anillo y la cremallera es de aprox. 20:1. En esta

elevada relación de transmisión el piñón no continúa engranado continuamente

puesto que el motor de marcha alcanzaría una frecuencia de giro extremadamente

alta. Por eso, se necesita un dispositivo especial de desenganche, con el fin de



96

que haya separación entre el motor principal y el de marcha, cuando la frecuencia

de giro del motor pase de cierto valor.

Estructura del motor de arranque:

La constitución interna de un motor de arranque (o arrancador) es parecido a un

motor eléctrico la que se coloca sobre el Carter superior del motor del auto, de tal

modo que el piñón que lleva en el extremo de su eje, engrane con la corona

dentada de la periferia del volante. Así de esta forma cuando gire el motorcito

eléctrico, obligara a girar también al motor del auto y podrá arrancar. El tamaño del

piñón es dependiente de la velocidad propia del arrancador eléctrico. El

arrancador está compuesto básicamente de tres conjuntos: el conjunto de

solenoide o mando magnético, el conjunto de Solenoide o mando magnético y el

conjunto del Motor de Arranque propiamente.Conjunto del impulsor o Bendix

Las partes que forman al conjunto del Motor de Arranque propiamente dicho, son

parecidas a las del generador teniendo una diferencia en el bobinado de los

campos y del inducido. También existe una diferencia muy notoria, el arrancador

consume corriente. Realizan su trabajo ambos en base a los principios del

magnetismo y del electro²magnetismo, dichas partes son las que siguen: Núcleo

magnético, resorte de recuperación del

núcl

eo magnético del

sol

enoide, coll

ar palanca de conexión del mecanismo de impulsión, conjunto de resorte y eje

Bendix, bocina del extremo posterior de el eje de el inducido, anillo de tope del

mando de impulsión o Bendix, tambor de embrague del mecanismo de impulsión,

resorte de amortiguación del retorno del mecanismo impulsor, zapatas polares o

conjuntos de las bobinas de campo y sus núcleos, inducido, conjunto porta

escobilla, escobillas de cobre, tapa delantera, su bocina y fieltro, pernos pasantes

con sus anillos de presión, casco o carcasa; la carcasa o casco es de hierro dulce,

el bobinado el campo y del inducido es de alambre grueso especial de cobre; las

escobillas son de cobre, las otras partes son parecidas a las del generador.

En el siguiente esquema se muestra las dos bobinas eléctricas que forman el rele

de arranque (parte resaltada en negro). Además se puede observar el bobinado



97

inductor y las escobillas, así también como el circuito eléctrico exterior que

siempre acompaña al motor de arranque.

Alternador

El alternador moderno es un elemento fundamental entre los componentes de un

motor y tiene dos funciones fundamentales, la primera recargar la batería y dejar la

en condiciones de efectuar un nuevo arranque del motor térmico en cuanto sea

preciso y la segunda alimentar de corriente eléctrica los componentes auxiliares

del motor térmico así como el alumbrado, sensores, indicadores, etc.

Antiguamente se usaba una dinamo de corriente continua para estas funciones,

actualmente los componentes electrónicos hacen más sencillo y barato usar un

alternador para esta labor, el alternador produce más corriente con un tamaño

menor de componentes y necesita menos revoluciones de motor para hacer lo.El alternador en una máquina síncrona trifásica que genera corriente alterna la

cual se rectifica mediante unos diodos para así alimentar la batería y el resto de

componentes con una corriente de 14 voltios para turismos y 28 voltios para

vehículos industriales y máquinas grandes.

Características del alternador.

Entrega de potencia útil incluso al ralentí.

Menor vol

umen a igual

potencia suministrada quel

as dinamos.Larga vida útil por no tener muchos elementos móviles.

Buena resistencia a elementos externos como humedad, calor, vibraciones, polvo,

etc.

Los componentes de un alternador son básicamente un rotor que gira con el motor

térmico, inducido que produce la corriente alterna, rectificador que la convierte en

continua, y el regulador que se encarga de controlar el proceso.

Su circuito eléctrico externo consta de un solo cable positivo que va de la batería

directamente al alternador, en algunos modelos de 24 voltios para maquinaria

también existe un pequeño terminal de 12 voltios encargado de funciones de

señalización y excitación del alternador.



98

Actualmente el regulador de corriente forma parte del mismo alternador y en los

más modernos se han eliminado también las escobillas lo que lo convierte en un

componente más fiable.

Las cada vez más complicadas funciones de una máquina moderna, la mayoría

eléctricas o electrónicas como luces, indicadores, radios, emisoras, controles

hidráulicos, ordenadores, sistemas de frenos, antipatinamiento, etc., hacen que los

requerimientos del alternador sean cada vez más altos y se pretenda aumentar su

potencia cada vez más con el fin de asegurar un suministro suficiente de corriente.

La elección de un alternador concreto para una máquina o un vehículo

determinado debe tener en cuenta los factores siguientes:

Capacidad de la batería en Amperios hora.

Consumos eléctricos del vehículo.Condiciones de funcionamiento del vehículo.

Los alternadores se fabrican de distintos tipos y potencias según la aplicación y las

distintas especificaciones de los fabricantes, los más utilizados en maquinaria

pesada suelen ser los de rotor-guía sin anillos colectores en los que los únicos

elementos de desgaste son los rodamientos por lo que están prácticamente

exentos de mantenimiento.

Las partes componentes de un al

ternador son: A.-Polea.

B.-Ventilador.

C,D,E.-Separadores y tornillería.

F.-Carcasa delantera.

G.-Rodamiento.

H,J,K,M,N.-Tapas y separadores.

L.-Rotor.

S.-Estator.

R.- Diodos rectificadores.

P.-Regulador.

O.-Carcasa trasera.

Averías más comunes.



99

Las averías más frecuentes de un alternador pueden ser de dos tipos:

Mecánicas:

Fallo en el mecanismo de arrastre del rotor por correas f lojas, engrasadas o rotas

o bien la polea rota o desgastada. Suele detectarse por un ruido de patinamiento

de las correas.

Fallo en los rodamientos con su consiguiente agarrotamiento y la destrucción

completa del alternador en la mayoría de los casos. Suele producirse ruido de

agarrotamiento con anterioridad.

Eléctricas:

Fallo en el bobinado de rotor o inducido. Se comprueba desmontando el alternador

y comprobando su continuidad.

Fallo en el regulador. Solo se puede comprobar sustituyéndolo por otro.Fallo en los rectificadores, en los alternadores modernos se sustituyen como un

conjunto y se comprueban con polímetro.

14. Comparación de los motores Otto y Diesel.

Los motores Otto y Diesel, que tienen una forma constructiva, una disposición

de elementos y un funcionamiento semejantes, se diferencian esencialmente por

su sistema de alimentación y por su combustión.y La alimentación en los motores de tipo Otto se realiza introduciendo una mezcla

aire - combustible en el interior del cilindro durante la admisión. Esta mezcla, una

vez comprimida, se incendia por medio de una chispa eléctrica, lo que origina una

combustión suave y progresiva.

En los motores Diesel el llenado de los cilindros se realiza solamente con

aire, introduciendo el combustible a alta presión el cual arde espontáneamente al

ponerse en contacto con el

aire previamente comprimido, cuya temperatura estápor encima del punto de inf lamación del combustible, haciéndolo bruscamente, lo

que produce la trepidación característica de estos motores, la cual es cada vez

más reducida por los nuevos sistemas de inyección a muy alta presión y

multipunto.



100

y Los motores Otto no pueden trabajar con grandes relaciones de compresión. El

valor máximo queda limitado a una relación de 9/1 a 10/1 para que la temperatura

alcanzada en la compresión no rebase el punto de inf lamación de la mezcla y se

produzca el autoencendido.

En los motores Diesel es necesaria una elevada relación de compresión,

del orden de 22/1 a 24/1, para conseguir las temperaturas adecuadas en el interior

del cilindro, con objeto de que se produzca la autoinf lamación del combustible al

ser inyectado.

Este grado de compresión hace que las presiones de trabajo sean muy

elevadas por lo que deben estar constituidos por elementos muy resistentes que

soporten grandes cargas, lo que hace que sean más pesados y lentos.

Como se vio el rendimiento térmico en ambos motores es función de la relación decompresión y, al ser más alto en los motores diesel, el aprovechamiento de la

energía del combustible es mayor en ellos que en los de ciclo Otto.

y Debido a la forma de realizar la mezcla, los motores de tipo Otto necesitan

utilizar combustibles ligeros y fácilmente vaporizables con el objeto de obtener una

buena mezcla aire - combustible.

Estos motores están condicionados en cuanto al tipo de combustible

empleado, siendo el de mayor uso la gasolina.En los motores Diesel, como la mezcla aire - combustible se realiza al

pulverizar este a alta presión en el interior de los cilindros, la volatilidad del

combustible no tiene gran importancia y se pueden utilizar, en consecuencia,

combustibles más pesados y de menor calidad. El más utilizado es el gasoil.

Una ventaja no desdeñable es que al no usar combustibles vaporizables no

existe peligro de incendio, cualidad que se aprovecha sobre todo en motores para

usos agrícolas.

Hasta la aparición de los motores Otto de inyección, el sistema de

alimentación Diesel tenía la ventaja de que al suministrar en cada momento la

cantidad justa de combustibles según las necesidades de marcha, no se producía

derroche en los mismos por mezclas excesivamente ricas ni pobres.



101

Además, como en los Diesel en el interior del cilindro se quema todo el

combustible, no hay producción de gases tóxicos y, como consecuencia, la

contaminación atmosférica es menor. Sin embargo necesitan una gran precisión

en la construcción de la bomba de inyección y un filtrado muy riguroso del

combustible para que no se obstruyan los inyectores.

Un inconveniente del motor Diesel es el arranque en frío. En invierno

cuando el aire y las paredes del cilindro están a temperaturas muy bajas, la

temperatura alcanzada en la compresión puede no ser suficiente para inf lamar el

combustible. Por esto necesitan usar calentadores que se colocan en las cámaras

de combustión, lo que hace más lenta su puesta en marcha.

Estos calentadores son puestos en funcionamiento bien por el conductor,

bien de forma automática durante unos instantes antes de arrancar el motor. Asíse calienta el aire y las paredes de la cámara. El calor generado se transmite al

pistón y al cilindro, lo que favorece el calentamiento del aire que penetra en su

interior. Con ello se consigue una mayor temperatura del aire al finalizar la

compresión. Estos calentadores se desconectan automáticamente al accionar el

arranque.

y El consumo de combustible en los motores depende esencialmente de la

rel

ación de compresión, del

a forma de real

izar l

a carburación y del

ll

enado del

oscilindros. Estos factores varían notablemente en ambos tipos de motores y

determinan la diferencia de consumo existente entre ellos.

Cuanto más elevada sea la relación de compresión, mayor es el

rendimiento térmico y, por tanto, también lo es el aprovechamiento de la energía

calorífica del combustible. Esto significa que, a igualdad de potencia, el consumo

de combustible es menor cuanto mayor sea la relación de compresión.

En los motores Diesel el bajo consumo de combustible se debe,

fundamentalmente, al alto grado de compresión con que trabajan.

En los motores Otto la relación de compresión está muy por debajo del

límite crítico, porque está limitado por la temperatura de la cámara de combustión

al término de la compresión, que no debe superar el valor de auto inf lamación de

la mezcla. Para incrementar el grado de compresión, los constructores trabajan en



102

la aplicación de nuevas tecnologías que permitan elevar lo y reducir, por tanto, el

consumo del motor. Los estudios en cuestión se encaminan a conseguir cu latas

de material de mayor conductividad térmica, para facilitar la evacuación del calor,

a la mejora del diseño de las cámaras de combustión y al empleo de combustibles

capaces de soportar mayores temperaturas sin autoencenderse.

Por otra parte, se tiende a la fabricación de motores Diesel de nueva

tecnología, cuya velocidad de régimen sea superior y a reducir el coste de

fabricación para aprovechar las ventajas que proporciona el menor consumo y el

menor precio del combustible empleado.

Como en los motores de gasolina, la preparación de la mezcla se efectúa

de forma que la riqueza obtenida está muy próxima a la teórica, lo que no ocurre

en los motores Diesel que, por su particular forma de alimentación, necesitan unasobreaportación de aire para obtener una buen combustión, es por lo que la

riqueza en combustible de la mezcla es mayor en los motores de gasolina.

Otro de los factores que inciden sobre el consumo de combustible es la

forma de funcionamiento de ambos motores.

En los motores Otto la regulación de la potencia se realiza admitiendo

mayor o menor cantidad de mezcla en el cilindro según las necesidades de

potencia sol

icitada. Esta disposición presenta el

inconveniente de que, a menor carga, el grado de compresión es mas bajo, lo que hace que el rendimiento

térmico sea menor, y es por lo que el menor consumo corresponde a las zonas de

trabajo próximas a la plena carga.

En los motores Diesel la regulación de potencia se realiza variando la

cantidad de combustible inyectado en función de la potencia solicitada. Como la

mayor o menor cantidad de combustible inyectado no inf luye en el llenado del

cilindro con el aire, la relación de compresión no disminuye, es por lo que el

rendimiento térmico se mantiene constante a cualquier régimen de carga.

y Debido al tiempo disponible para realizar la mezcla, unos 360º de giro del

cigüeñal, y al poco peso de sus elementos móviles, los motores de tipo Otto no

tienen grandes limitaciones para alcanzar un elevado número de revoluciones. En



103

la práctica están limitados por las fuerzas de inercia y por los rozamientos, que

crecen con el cuadrado de la velocidad.

La velocidad de régimen alcanzada por los motores de encendido por

chispa, puede llegar a alcanzar incluso 17000 r.p.m.

En los motores Diesel, sin embargo, la velocidad de régimen está limitada

por el corto tiempo de que disponen para la formación de la mezcla en el interior

de sus cilindros, unos 30º máximo, lo cual limita la velocidad de los mismos,

llegándose en los motores más rápidos a un régimen que aún hoy no supera las

6000 r.p.m.

Esta característica representa una gran ventaja de los motores Otto sobre

los Diesel pues, debido a su alto régimen de funcionamiento, se pueden obtener

grandes potencias aun con pequeñas cilindradas por ser la potencia función deestas dos variables.

Además, como los motores Otto tienen un menor peso muerto, son más

ligeros y más económicos.

Haciendo un resumen de todo lo expuesto en este apartado, se pueden considerar

las siguientes ventajas e inconvenientes de los motores Diesel con respecto a los

de ciclo Otto:

y Ventajas: Mayor rendimiento térmico con mayor potencia útil.

Menor consumo de combustible aproximadamente el 30% menos.

Empleo de combustible más económico.

Menor contaminación atmosférica.

No existe peligro de incendio.

Motor más robusto y apto para trabajos duros, con una mayor duración de uso.

Menor costo de entretenimiento.

Mayor rentabilidad.

y Desventajas:

Mayor peso del motor.

Necesitan soportes más fuertes.



104

Elementos de suspensión de mayor capacidad.

Costo más elevado del motor.

Menor régimen de revoluciones.

Motor más ruidoso y con mayores vibraciones.

Reparaciones más costosas.

Arranque más difícil.

Requieren mayor calidad en los aceites de engrase.

Debido a las ventajas de los motores Diesel con respecto a los de

explosión, sobre todo en el empleo de combustibles más económicos y al mejor

aprovechamiento de la energía, el campo de aplicación de estos motores crece

constantemente, incluso para vehículos de turismo. Son por estas razones los más

empleados en la Agricultura.

13. Ecuaciones utilizadas en los cálculos relacionados con motores:

1. Compresión

Una fuerza de compresión produce una presión interna en los líquidos

confinados e gases y reducesl

as dimensiones de un sól

ido enl

a dirección quel

afuerza actúa, tendiendo a triturar el material

F = P x A

P = presión

A = Area

2. Tensión:

Se aplica solamente a sólidos y tiende a halar el material en la dirección en que

la fuerza está actuando.

F = T x A

T = Tensión



105

A = Area

3. Fuerza de gravedad:

Debido al

a fuerza de atracción del

a tierra sobrel

a materia, esll

amada peso.Siempre actúa verticalmente; y su valor es de 9,78 m/seg en el ecuador al nivel del

mar

4. Fuerza centrífuga:

Es debida a la fuerza de rotación, depende del peso, de la velocidad de

rotación, y de la distancia del cuerpo al centro de rotación, se calcula mediante la

fórmul

a:

F = 0,00034 . W. r. N2

F = fuerza centrífuga

W = peso en libras

r = radio de rotación en pies

N = velocidad de rotación en rpm

5. Inercia:

Es la fuerza que resiste cualquier cambio en el movimiento de un cuerpo; es

función de la masa y de la velocidad.

F = m . a

F = m. v1 ±mv2

6. Fricción:La fuerza de fricción resiste el relativo movimiento entre dos cuerpos en contacto.

La fricción consume energía mecánica, cuyo resultado es el desgaste y genera

calor

F = W . C



106

W = peso

C = coeficiente de fricción

7. Desplazamiento del pistón:

Es el volumen desplazado por el pistón durante una carrera, expresado en cm3

D =4

.2 L D4

8. Cámara de combustión:

Es el espacio entre la cámara del cilindro y el pistón cuando está en el punto

muerto superior.

9. Volumen del cilindro:

Es la suma del desplazamiento del pistón mas la cámara de combustión.

V = D + Cc

10. Relación de Compresión:

Es la relación entre el volumen total del cilindro y la cámara de combustión

Cr =Cc

Cc D

11. Velocidad del pistón:

Es la distancia que el pistón recorre en el cilindro en un minuto

12. Velocidad perimetral :

Es la velocidad al cual un rin de una rueda, un engranaje, o pulley se mueve, se

obtiene multiplicando las rpm por el perímetro.



107

Vp = T D. N

13. Potencia:

Un mismo trabajo puede realizarse en más o menos tiempo; el trabajo realizado

será el mismo, pero para realizar lo en menos tiempo, se necesitará mayor

potencia, si la potencia es menor , el trabajo deberá realizarse en más tiempo.

Potencia =Tiempo

Trabajo

La unidad de potencia es el kilográmetro por segundo.

1 HP = 75 kgm/seg

14. Velocidad:

Es el espacio recorrido en cada unidad de tiempo.

Velocidad = !t iempo

espacio

Potencia = t

iempo

espacio fuerzax

t

iempo

espacio fuerza

t

iempo

t rabajo!!

.

Por lo que Potencia = Fuerza x Velocidad

Para una misma potencia, lo que se gana en fuerza, se pierde en velocidad.



108

15. Par motor:

Es el momento de la fuerza aplicada al eje de rotación de un motor, para que

gire, venciendo el esfuerzo que se le opone. Debido a que la manivela del cigüeñal

es de muy poca longitud, de aquí que aunque la fuerza que llegue sobre la

muñequilla procedente del pistón sea muy grande, debido a la corta longitud de la

manivela, hace que el momento de la fuerza o par motor sea realmente bajo en los

motores de explosión.

Potencia = 60

2 xRx N x F uerzax T

pero Fuerza x Radio = Par Motor

Potencia =60

2 x N x Parx T

la cual pata expresar la en HP se divide por 75

kilográmetros por segundo.

De donde Potencia HP = 716

Parx N

16. Rendimiento térmico:

Es la relación existente entre el trabajo o energía mecánica aprovechada en los

cilindros del motor y la energía calorífica de la gasolina consumida

Rendimiento térmico =l el combust ib pot enciade

dicada Pot enciain

Poder calorífico Potencia indicada 30 % Potencia

efectiva 80 % Potencia motriz 80 %



109

15. Problemas

1. Si la cámara de compresión posee un volumen de 10 x 12,7 mm., para un

motor a gasolina con una capacidad de 124,8 centímetros cúbicos por

cilindro. ¿Cuál es la relación de compresión de éste motor?

2. Calcule el volumen de la cámara de compresión de un motor que tiene un

pistón con un desplazamiento de 819.35 centímetros cúbicos por cilindro y

una relación de compresión de 7 : 1 .

3. Calcule el desplazamiento de un pistón de 9,53 x 10,79 cm. El motor tiene

ocho cilindros.

4. ¿Cuál es el diámetro y la carrera de un cilindro, que tiene una cámara de

combustión de 157.93 centímetros cúbicos; una relación de compresión de

5:1; un volante de 56 cm. de diámetro; la velocidad del pistón es de 305

metros por minuto y una rueda a una velocidad de 2636.5 m/min.?

5. ¿Cuál es la cantidad total de ciclos por segundo y el desplazamiento del

pistón en cm3 por minuto de un motor de 6 cilindros y unas dimensiones del

cilindro de 10,00 x 20 cm. y cuatro tiempos moviéndose a 2200 rpm.?

6. ¿Cuántos grados de rotación del cigüeñal son equivalentes a 2,54

centímetros del perímetro de un volante de 60,9 cm. de diámetro?



110

7. El engranaje de los tiempos de un motor de 4 tiempos tiene 36 dientes. Si la

válvula de escape cierra 20º antes y abre 20º antes, cuantos dientes

debería el

engranaje estar movido y en cual

dirección. Cuanto es el

tiempoen segundos que la válvula permanece abierta si la velocidad del motor es

de 600 rpm.

8. ¿Cuántos caballos necesitará desarrollar un motor para elevar una tonelada

y media de peso a un metro de altura en un segundo?

9. Suponga un motor que suministra una potencia efectiva de 84 HP girando a

3000 rpm; calcule el valor del Par motor.

10. Calcular la presión media efectiva de un motor diesel de 2 tiempos y 6

cilindros, de dimensiones 108 x 127, sabiendo que la potencia máxima es

de 170 CV a 1900 rpm.

11. Un motor de ciclo Otto y de 1 litro de cilindrada, con una relación de

compresión de V = 5,5 desarrolla una potencia de 30 Hp a n = 4000 rpm.Calcular el aumento de P e y de potencia que se puede obtener al sustituir

la cámara por otra de igual forma, pero que disminuyendo el espacio neutro

proporciona para V un valor de 7 y suponiendo un régimen de máxima

potencia a 4600 rpm. Determinar además, el volumen de la nueva cámara

de combustión



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16. Referencias bibliográficas

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