UNIDAD 16 (MOTORES)

     1. Función de la refrigeración
  Para obtener un buen rendimiento térmico, durante el proceso de combustión se generan temperaturas muy altas, pudiéndose superar de forma instantánea los 2000ºC. La expansión y posterior expulsión de los gases quemados y la entrada de gases frescos evacuan parte de esta calor.
  Los elementos más afectados por la calor son los que quedan próximos a la cámara de combustión: la parte alta del cilindro, la cabeza del pistón, la culata y las válvulas, especialmente la de escape.

    1.1. Transmisión de calor
  El calor se transmite a través de los cuerpos sólidos, de los líquidos y de los gases, y lo hace siempre desde un elemento más caliente a uno. La cantidad de calor transmitida a través de las paredes metálicas hasta el fluido refrigerante depende de los siguientes factores:
- Coeficiente de conductividad del metal. Las aleaciones de aluminio son mejores conductoras de calor que las de hierro.
- La superficie y espesor de la pared metálica. El flujo de calor es más eficiente.
- La diferencia de temperaturas entre la superficie metálica y el refrigerante.

    1.2. Refrigeración
  La función de la refrigeración es mantener el motor dentro de unos límites de temperatura que no perjudiquen a sus componentes, y a la vez lograr un buen aprovechamiento del calor obtenido en la combustión.
  La temperatura óptima de funcionamiento se denomina temperatura de régimen, en la cual se dan las condiciones más favorables para que el motor  obtenga buen rendimiento.
  Por debajo de la temperatura de régimen no es posible, y con altas empeora la carga de los cilindros.
  Los sistemas utilizados habitualmente para realizar la refrigeración pueden ser de dos tipos:
- Refrigeración por aire
- Refrigeración por agua

    2. Refrigeración por aire
  El motor cede calor directamente al aire que se pone en contacto con él.
  Para facilitar el acceso del aire, el bloque de estos está constituido por cilindros independientes. A su alrededor se funden unas aletas, cuyo objetivo es aumentar la superficie, tanto en el cilindro como de la culata, lo que permite que haya más cantidad de aire en contacto con las zonas calientes.
  El suministro de aire se puede hacer de dos formas:
- Refrigeración por el aire de la marcha.
- Refrigeración por el aire forma.

VENTAJAS
- La principal ventaja es su sencillez
- La temperatura de régimen se alcanza más rápidamente
- Se mantienen temperaturas más altas

UNIDAD 9 (FLUÍDOS)

    1. La dirección
  La dirección está formada por un volante unido a un extremo de la columna de dirección.
  Su misión consiste en dirigir la orientación de las ruedas, para que el vehículo tome la trayectoria  deseda. Para ello se utiliza una serie de elementos que transmiten el movimiento desde el volante hasta las ruedas.

1.1. Principio de funcionamiento
RELACIÓN DE ESFUERZOS A TRANSMITIR
  El par de giro es el producto de la fuerza por una distancia, en este caso la desmultiplicación está en función de los diámetros del volante y el piñón de dirección.
RELACIÓN DE TRANSMICIÓN 
  Está determinada por la relación que existe entre el ángulo descrito por el volante y el ángulo obtenido en las ruedas.
1.2. Disposición de los elementos sobre el vehículo
  El conjunto de elementos que intervienen en la dirección está formado por los siguientes elementos:
- Volante
- Columna de dirección
- Caja o mecanismo de dirección
- Timonería de mando o brazos de acoplamiento y de mando
- Ruedas
 En funcionamiento, cuando el conductor acciona el volante unido a la columna de dirección transmite a las ruedas el ángulo de giro deseado. La caja de dirección y la relación de palancas realizan la dsmultiplicación de giro y la multiplicación de fuerza necesaria para orientar las ruedas con el mínimo esfuerzo del conductor.
 Los brazos de mando y acoplamiento transmiten el movimiento desde la caja de dirección a las ruedas.

1.3. Estudio de los órganos constructivos
VOLANTE
  Está diseñado con una forma ergonómica con dos o tres brazos, con la finalidad de obtener mayor facilidad de manejo y comodidad. Su misión consiste en reducir el esfuerzo que el conductor aplica a las ruedas.

COLUMNA DE DIRECCIÓN
  Está constituida por un árbol articulado que une el mecanismo de dirección con el volante.
  La columna de la dirección tiene una gran influencia una gran influencia en la seguridad pasiva. Todos los vehículos están equipados con una columna de dirección retráctil, formada por dos o tres tramos con el fin de colapsarse y no producir daños al conductor en caso de colisión.
  La columna de dirección permite la regulación del volante en altura y, en algunos casos, también la profundidad, para facilitar la conducción.

CAJA O MECANISMO  DE DIRECCIÓN
  El movimiento giratorio del volante se transmite a través del árbol y llega a la caja de dirección, que transforma el movimiento giratorio en otro rectilíneo transversal al vehículo.
  A través de las barras, articuladas con rótulas, el mecanismo de dirección alojado en la caja transmite el movimiento transversal a las bieletas o brazos de acoplamiento que hacen girar las ruedas del eje del pivote.
  Exiten los siguientes tipos d cajas o mecanismos de dirección:
- Cremallera
- Cremallera de relación variable
- Tornillo sinfín y sector dentado
- Tornillo sinfín y rodillo
- Tornillo sinfín y dedo
- Tornillo sinfín y tuerca
- Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes o recirculación de bolas

CREMALLERA
  Este tipo de dirección de caracteriza por su mecanismo desmultiplicador y su sencillez de montaje. Elimina parte de la timonería de mando.
  La dirección de cremallera está constituida por una barra en la que hay tallada un dentado de cremallera, que se desplaza lateralmente en el interior  de un cárter apoyada en unos casquillos de bronce o nailón. Es la más utilizada en los vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tración delantera, porque disminuye notablemente los esfuerzos en el volante.

DIRECCIÓN DE CREMALLERA DE RELACIÓN VARIABLE
  En las direcciones mecánicas de cremallera con relación constante, se realiza el mismo esfuerzo sobre el volante tanto en maniobras de aparcamiento como en carretera.
  La principal característica constructiva de esta dirección es la cremallera, la cual dispone de unos dientes con:
- Módulo cariable
- Ángulo de presión variable
 En la parte central de la cremallera, los dientes tienen un módulo variable, de tal forma que permite:
- Una relación corta ideal, para la conducción durante la marcha en línea recta.
- El módulo se reduce progresivamente cuando la cremallera se desplaza hacia sus extremos , reduciendo así el esfuerzo de maniobralidad en el estacionamiento.

TORNILLO SINFÍN
  Es un mecanismo basado en un tornillo sinfín. Puede ser cilíndrico o globoide. Está unido al árbol del volante para transmitir su movimiento de rotación a un dispositivo de traslación que engrana con el mismo, generalmente un sector, una tuerca, un rodillo o un dedo, encargados de transmitir el movimiento a la palanca de ataque y ésta a su vez a las barras de acoplamiento.

TORNILLO SINFÍN Y SECTOR DENTADO
  Está formado y por un sinfín cilíndrico, apoyado en sus extremos sobre dos extremos sobre dos cojinetes de rodillos cónicos. El movimiento se transmite a la palanca de mando a través de un sector dentado.

TORNILLO SINFÍN Y RODILLO
  Está formado por un sinfín globoide apoyado en cojinetes de rodillos cónicos. Un rodillo está apoyado en el tornillo sinfín, que al girar desplaza lateralmente el rodillo produciendo un movimiento angular en el eje de la palanca de ataque.

TORNILLO SINFÍN Y DEDO
  Está formado por un cilindrico y un dedo o tetón.  Al girar el sinfín, el dedo se desplaza sobre las ranuras del sinfín transmitiendo un movimiento oscilante a la palanca de ataque.

TORNILLO SINFÍN Y TUERCA
  Está formada por un sinfín cilíndrico y una tuerca. Al girar el sinfín produce un desplezamiento longitudinal de la tuerca.

TORNILLO SINFÍN Y TUERCA CON HILERA DE BOLAS
  Este mecanismo consiste en intercalar una hilera de bolas entre el tornillo sinfín y una tuerca., Ésta a su  vez dispone de una cremallera exterior que transmite el movimiento a un sector dentado, el cual lo trasmite el movimiento a un sector dentado, el cual lo transmite a su vez a la palanza de ataque.

TIRANTERÍA DE DIRECCIÓN
  La tirantería de dirección está constituida por un conjunto de elementos que transmite el movimiento desde el mecanismo de dirección a las ruedas.

PALANCA DE ATAQUE
  Va unida a la salida de la caja de dirección mediante un estriado fino. Recibe el movimiento de rotación de la caja de dirección para transmitirlo.

BARRA DE MANDO
 El movimiento direccional se transmite por medio de una barra de mando unida, por un lado, a la palanca  de ataque y por el otro, a las barras de acoplamiento.

BRAZOS DE ACOPLAMIENTO
  Estos elementos transmiten a las ruedas el movimiento obtenido en la caja de la dirección y constituyen el sistema direccional para orientar las mismas.

BARRAS DE ACOPLAMIENTO
  También llamadas bieletas de dirección. Realizan la unión de las dos ruedas por medio de una o varias barras de acoplamiento, según el sistema empleado.

RÓTULAS
  Está constituida por un muñón cónico en cuyos extremos tiene, por una parte, la unión roscada que permite su desmontaje y, por otra, una bola o esfera alojada en una caja esférica que realiza la unión elástica.

    2. Geometría de la dirección
  Para determinar la posición de las ruedas en movimiento, tanto en línea recta como en curva, todos los órganos que afectan a la dirección, suspensión y ruedas tienen que cumplir unas condiciones geométricas, que están determinadas por la geometría de giro y la geometría de ruedas.
  La suspensión desarrolla el control de dos parámetros fundamentales:
 -Posición de la rueda respecto al pavimento
 -Movimientos longitudinales de la rueda

  2.1. Geometría de giro
  La geometría de giro se consigue dando a los brazos de acoplamiento una inclinación determinada de forma que, cuando el vehículo circula en línea recta, la prolongación de los ejes de los brazos de mando debe coincidir con el centro del eje trasero.
  Para evitar el arrastre de las ruedas al tomar una curva, debe cumplirse el principio de Ackerman: las trayectorias descritas por las cuatro ruedas del vehículo al describir una curva han de ser circunferencias concéntricas.

    2.2. Geometría de ruedas
  Para obtener una dirección segura y fácil de manejar, las ruedas tienen que obedecer al volante y su orientación no debe alterarse con las irregularidades del pavimento. Es necesario que las ruedas cumplan una serie de condiciones geométricas, denominadas cotas de dirección.
-Ángulo de caída
-Ángulo de salida
-Ángulo de avance
-Ángulo incluido
-Cotas conjugadas
-Convergencia

ÁNGULO DE CAÍDA
  Es el ángulo comprendido entre la horizontal y el eje de la mangueta en el plano transversal del vehículo. También es llamado inclinación de rueda.
  El ángulo de caída realiza las funciones siguientes:
-Compensa la deformación por flexión del tren delantero.
-Desplaza el peso del vehículo sobre el eje, que está apoyado la parte interior de la mangueta, disminuyendo así el empuje lateral de los cojinetes sobre los que se apoya la rueda.
-Evita el desgaste de neumáticos y rodamientos.
-Reduce el esfuerzo de giro del volante de dirección

INFLUENCIA DEL ÁNGULO DE CAÍDA
Un ángulo de caída fuera de tolerancias o mal regulado provoca que el vehículo se desvíe en su trayectoria al lado de mayor ángulo de caída. Es necesario corregir la trayectoria con el volante.

SÍNTOMAS DEL ÁNGULO DE CAÍDA EN MAL ESTADO
-Desgaste anormal y rápido del neumático.
-La banda de rodadura del neumático está desgastada de forma creciente de un lado a otro.
-Un exceso de caída negativa provoca el desgaste en la parte interior de la banda de rodadura.
-Un exceso de caída positiva provoca el desgaste en la parte exterior de la banda de rodadura.

ÁNGULO DE SALIDA
  También llamado ángulo de pivote, está formado por la prolongación del eje del pivote, sobre el cual gira la rueda para orientarse, con la prolongación del eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda.
  Se trata de hacer coincidir el centro de la superficie del neumático para obtener las funciones siguientes:
-Reducir el esfuerzo para realizar la orientación de la rueda.
-Disminuir el ángulo de caída para mejorar el desgaste del neumático, sobre todo en los vehículos modernos con neumáticos de sección ancha.
-Favorecer la reversibilidad de la dirección.

SÍNTOMAS DEL ÁNGULO DE SALIDA EN MAL ESTADO
-Desgaste anormal y rápido del neumático
-La banda de rodadura del neumático está desgastada de forma creciente de un lado a otro.
-Un exceso de salida provoca una dureza en la dirección y retorno a la línea recta de forma brusca.
-Una escasa salida provoca reacciones en la dirección ante los esfuerzos laterales, dirección más suave y poca reversibilidad de la dirección.

ÁNGULO DE AVANCE
  Es el ángulo formado por la prolongación del eje del pivote con el eje vertical que pasa por el centro de la rueda y en sentido de avance de la misma.
-El ángulo de avance permite conseguir las funciones siguientes:
-Mantener la dirección estable y precisa, con un efecto direccional o autocentrado del vehículo.
-Favorecer la reversibilidad para que las ruedas vuelvan a la línea recta después de tomar una curva.
-Evitar las vibraciones en las ruedas y la consiguiente repercusión en la dirección.
-El efecto de avance aumenta en las ruedas directrices y disminuye en las ruedas directrices motrices.
Este ángulo se complementa con el de caída de los virajes para realizar las funciones siguientes:
-Aumenta el ángulo de caída de la rueda exterior en la curva con las suspensión comprimida.
-Disminuye el ángulo de caída de la rueda interior en la curva con la suspensión extendida.
-Síntomas del ángulo de avance en mal estado
-Un ángulo de avance insuficiente provoca poca reversibilidad y dirección poco estable.

Un ángulo de avance excesivo provoca una dirección muy reversible y dura e inestable en los virajes.

COTAS CONJUGADAS
  Están formadas por el ángulo incluido y el ángulo de avance. Aunque estos dos ángulos son independientes para su funcionamiento, generalmente están sobre una misma pieza. El reglaje de estos dos ángulos entre sí no se puede hacer.
  El ángulo incluido tiene una gran importancia ya que permite:
-Reducir los efectos de reacción del suelo sobre las ruedas.
-Disminuir el desgaste de las rótulas y rodamientos de la mangueta.
-Aplicar los pesos sobre el rodamiento interior del buje.

INFLUENCIA DEL ÁNGULO INCLUIDO
  Radio de giro positivo cuando la intersección de los dos ejes se da por debajo del suelo.
  Radio de giro negativo cuando la intersección de los ejes se da por encima del suelo.

CONVERGENCIA
  Determina el paralelismo que existe entre los ejes longitudinales de las ruedas visto el vehículo por arriba y en sentido de marcha normal. Su función consiste en permitir girar las ruedas de cada eje con el vehículo en marcha y evitar que las ruedas derrapen con el consiguiente desgaste de neumáticos.

EFECTOS DINÁMICOS DE LA CONVERGENCIA
  En las ruedas anteriores y posteriores no motrices, durante el rodaje, se produce una apertura de las ruedas, hay que dar un cierre inicial o convergencia.
  En las ruedas anteriores y posteriores motrices, durante el rodaje se produce un cierre de las mismas. En este caso hay que dar una apertura inicial o divergencia.

UNIDAD 8 (MOTORES)

    1. Parte metálica de las ruedas

    1.1. La llanta

  Es la parte metálica de la rueda que, mediante un perfil adecuado, soporta el neumático y permite la solidaridad del mismo al buje del vehículo a través de la pieza o piezas de aclopamiento.

  La características fundamental de las llantas es su perfil, en el se diferencian:

-Pestaña: es la zona de la llanta donde se apoya lateralmente el telón de la cubierta.

-Asiento de talón: es la zona de la llanta sobre la que se apoyan los talones de la cubierta.

-Base: corresponde a la zona de la llanta comprendida entre ambos asientos de talón.

-Orficio para salida de válvula: la llanta presenta una apertura que permite el montaje y salida de la válvula.

    TIPOS DE LLANTA

  Llanta de base honda

  Es una llanta de una pieza en la que la base queda más profunda en su centro, con el fin de permitir el montaje y desmontaje de la cubierta. Se dividen en:

1.Simétricas

2. Asimétricas

  Llantas desmontables

  Se dividen en: 

  Llanta semihonda

  Llanta de base plana con asientos de talón inclinados

  Llanta en sectores

  Llanta en dos mitades

    TERMINOLOGÍA DIMENSIONAL DE LAS LLANTAS

  Las llantas se definen por su perfil y su diámetro, ambas siglas separadas por un guión (-) o por el signo.

UNIDAD 7 (MOTORES)

    1.       Normas generales en el desarrollo

-Aplicar procedimientos de prevención de riesgos laborales

-Seleccionar los útiles y herramientas más adecuadas al trabajo que se va a realizar

-Mantener el entorno de trabajo que se va a realizar

-Limpiar y ordenar las piezas a medida que se desmontan y, si es necesario marcar la posición para facilitar su montaje en el mismo lugar que ocupaban

-Comprobar que los instrumentos y equipo de medida que se van a utilizar estar en perfecto estado

-En el montaje, emplear los productos específicos recomendados por el fabricante

-Apretar tornillos con los valores de par especificados en la documentación técnica

-Recoger y almacenar los productos que puedan resultan contaminantes para el medio ambiente.

      2. Extracción del grupo motopropulsor

  La disposición más común actualmente en los vehículos es la del motor delantero transversal y tracción delantera.

    2.1 Preparación del vehículo

-Colocar el vehículo sobre un elevador de brazos o sobre caballeros, localizar previamente los puntos reforzados provistos para su levantamiento.

-Quitar las dos ruedas delanteras, desconectar la batería y desmontar el capó.

-Vaciar el circuito de refrigeración y recoger el anticongelante.

-Vaciar y recoger el aceite del cambio.

    2.2. Desmontaje de los elementos de unión del motor con la carrocería

    Se procederá al desmontaje de los siguientes elementos:

-Caja del filtro y conductos de aire.

-Manguitos de refrigeración y calefacción.

-Conexiones eléctricas y trenza de masa.

-Elementos del encendido.

-Cables de acelerador, embrague y velocímetro.

-Varillaje de la caja de cambios.

-Unión del tubo de escape.

    2.3. Desmontaje de la transmición

   Se desmonta la rótula de dirección y la fijación inferior del amortiguador. Se quita la tuerca de fijación del árbol de transmisión. Se desplaza el conjunto portamangueta hasta extraer el palier.

    2.4 Extraccion

  Tras la operaciones anteriores el grupo compresor ya solamente estará sujeto por los soportes del motor.

  Durante la extracción se deberá tener el máximo cuidado para no originar daños en la carrocería o en otras partes mecánicas.

  Una vez instalado en el soporte, se desmontara:

-El motor de arranque y el alternador

-La caja de velocidades y embrague

-Los elementos de encendido

-Los elementos de la inyección o carburador

-Además, se deberá vaciar el aceite del motor

UNIDAD 6 (MOTORES)

    1. Descripción de la culata
  La culata es la parte del motor que cierra los cilindros por la parte superior. Se une al bloque mediante tornillos. Para hacer estanca la unión se intercala la junta de culata.
  Es una pieza compleja en cuanto a su diseño y fabricación, ya que ha de poseer una elevada resistencia a pesar de sus formas irregulares y contiene cantidad de conductos, orificios y taladros roscados. Pueden adoptar formas variadas en función del tipo de distribución.

    1.1. Características
  La culata es una pieza que está sometida a altas temperaturas y fuertes presiones, por lo que debe reunir ciertos requisitos:
 -Robustez. Para resistir las altas presiones que se producen durante la combustión y la corrosión por efectos químicos, originada al quemarse el combustible.
 -Estanquidad en su función con el bloque, en la fijación de bujías o inyectores, en las válvulas, en los asientos y en las guías. Este es un punto fundamental ya que el grado de compresión influye directamente en la cantidad de la combustión, y por lo tanto, en el rendimiento.
 -Eficacia en el intercambio de gases. Esto permite el llenado correcto del cilindro y la evacuación de los gases quemados mediante el dimensionado y la orientación adecuado de estos conductos para conseguir un buen rendimiento volúmetrico.
 -Conductividad térmica adaptada para mantener esta zona a la temperatura conveniente.

    1.2. Fijación de la culata
  Los tornillos se fijan la culata al bloque han de tener una resistencia capaz de soportar esfuerzos muy superiores a las presiones máximas que se originan en la combustión. Los puntos de fijación deben ser, como mínimo, cuatro por cilindro, repartidos de tal forma que la presión se distribuya  de manera uniformemente y no se produzcan deformaciones. El apriete se efectúa con una llave dinamométrica capaz de medir el par de torsión que se aplica sobre el tornillo, o bien un apriete angular que consiste en aplicar a cada tornillo un determinado ángulo de giro.

    2. Tipos de culata
  La culata se fabrica mediante fundición en molde. La superficie de cierre con el bloque así como la zona de fijación de los colectores son mecanizados para obtener un buen acabado superficial que garantize la estanqueidad.

    2.1. Materiales de fabricación
  El material más empleado es la aleación del aluminio. También se utiliza el hierro fundido.
  La aleación de aluminio o aleación ligera está compuesta de aluminio, silicio y magnesio. Sus principales características son: buena resistencia, peso reducido y gran conductividad térmica, lo que permite alcanzar rápidamente la temperatura de funcionamiento y facilita la refrigeración.
La culata del hierro fundido está construida con una aleación de hierro, cromo y níquel y resulta de gran resistencia mecánica y térmica.

    2.2. Refrigeración de la culata
  La refrigeración por líquida es el sistema más común en los motores de cuatro tiempos.
  Las culatas refrigeradas por aire se construyen en aleación de aluminio y van provistas de aletas que aumenten la superficie en contacto con el aire refrigerante para hacer más efectiva la evacuación de calor .Se utilizan en motores de dos tiempos de pequeña cilindrada y en algunos de cuatro tiempos con circulación forzada de aire.

    3. Cámara de combustión 
  La cámara de combustión es el espacio que se forma entre la cabeza del pistón, cuando este está en el PMS, y la culata. La cámara se construye generalmente en la culata, y en ella se alojan las válvulas de admisión y escape y la bujía o el inyector en los motores diésel. La forma de la cámara y su volumen influyen decisívamente en el rendimiento del motor. el volumen queda definido por la relación de compresión, pero es el diseño de su forma lo que va a determinar las características de la cámara.

    3.1 Cámara de combustión para motores Otto
  Las cámaras deben reunir las siguientes características :
-Mínimo recorrido del frente de llama. Esto exige una cámara compacta con poca superficie en relación al volumen.
-Combustión rápida. Se consigue con una gran turbulencia y corto recorrido del frente de la llama.
-Alta turbulencia. El movimiento rápido de la masa gaseosa aumenta la homogeneidad de la mezcla y por lo tanto la velocidad de combustión.
-Resistencia a la detonación. Evitando las superficies o partes calientes, así como zonas de acumulación de carbonilla.

    CÁMARA SEMIESFÉRICA
  El modelo ideal de la cámara es la semiesférica de forma compacta: Su mínima superficie con la relación a su volumen y su buena turbulencia, con la bujía situada en el centro, permite que el frente
de llama se desplace rápida y uniformemente actuando sobre la cabeza del pistón.

    CÁMARA HEMISFÉRICA
  Ésta cámara presenta características muy parecidas a la ideal: pequeña superficie y pocas pérdidas térmicas. Las válvulas se disponen a los lados formando un ángulo de entre 20º y 60º. Lo que favorece la entrada y salida de los gases y proporciona un amplio espacio para las válvulas.

    CÁMARA DE CUÑA
  Posee buena resistencia de la detonación y reducida superficie interior. La forma de cuña hace que la mayor parte de la mezcla se acumule en turno a la bujía, lo que organiza un buen frente de llama. Ofrece buen rendimiento, aunque menor que la atmósfera.

    CÁMARA DE BAÑERA
  Con este tipo de cámara se puede conseguir un buen alzado de válvulas, pero el diámetro de estas queda reducido por falta de espacio y el recorrido del frente de llama es excesivamente largo. Se una poco por su bajo rendimiento.

    CÁMARA EN EL PISTÓN (CÁMARA HERÓN)
  La culata es plana ya que la cámara de combustión se encuentra en la cabeza del pistón. La forma de la cámara crea una fuerte turbulencia durante la compresión. Con este tipo de cámara se consigue una mezcla homogénea que permite utilizar relaciones de compresión y empobrecer ligeramente la mezcla.

    CÁMARA PARA INYECCIÓN DIRECTA

  Los motores de inyección directa de gasolina se emplean cámaras de combustión cuya parte superior es de tipo hemisférico convencional, lo más característico de estas cámaras es la forma de la cabeza del pistón .

    EMPLEO DE LAS DIFERENTES CÁMARAS DE COMBUSTIÓN

  La cámara hemisférica es la de uso más generalizado debido a su buen rendimiento.  Las de cuña y bañera se usan en algunos motores de pequeña cilindrada. La cámara en el pistón para motores en los que se necesita una gran turbulencia.

    3.2. Cámara de combustión para motores Diése 
 En los motores Diésel, la combustión es provocada por la inyección de combustible a presión que penetra finalmente pulverizado en el aire calentado por la fuerte compresión.

  Recordemos  algunos aspectos que intervienen en el desarrollo de la combustión:

 -El motor Diésel trabaja por autoencendido.

 -La mezcla de aire y combustible se realiza dentro de la cámara.

    CÁMARA DE INYECCIÓN DIRECTA

   La inyección se realiza directamente en la cámara principal, que va situada sobre la cabeza del pistón y generalmente adopta forma tórica

  Se utiliza un inyector de varios orificios con elevada presión de inyección, con el fin de conseguir buena penetración en el aire comprimido.

  La turbulencia que adquiere el gas en la admisión se intensifica durante la compresión de llegar al fondo del pistón. 

  Los Diésel lentos de inyección directa se emplean en vehículos pesados. Los Diésel rápidos de inyección directa son más apropiados `para su uso en turismos.  

  La mayor ventaja de este sistema es el bajo consumo específico de combustible.

    CÁMARA DE COMBUSTIÓN AUXILIAR

  La inyección se realiza en una cámara auxiliar unida a la principal por un estrechamiento, cuya misión es provocar una gran turbulencia con el peso del fluido

  La cámara auxiliar se fabrica en acero especial con montaje postizo sobre la culata en una zona poco refrigerada para evitar pérdidas de calor.

  El uso de cámara de combustión auxiliar suaviza el funcionamiento del motor Diésel, sin embargo el consumo específico de combustible aumenta. Para realizar el arranque en frio del motor es necesario elevar la temperatura de la cámara de combustión mediante bujías de calentamiento. Estos motores se emplean en turismos.

    

    CÁMARA DE PRECOMBUSTIÓN

   La precámara ocupa  1/3 del volumen de la cámara de combustión. Esta comunidad con la cámara principal a través de unos orificios calibrados y orientados convenientemente hacia la cabeza del pistón, que también lleva tallada una cavidad.

  El aire comprimido en la precámara aporta el suficiente oxígeno para que comience la combustión,  de modo que se crea una sobrepresión que expulsa los gases inflamados a través de los orificios calibrados a gran velocidad. Esto provoca turbulencia en la cámara principal que hace posible una combustión progresiva sin cambios bruscos de presión.

  
    CÁMARA DE TURBULENCIA
  La cámara de turbulencia ocupa entre el 60 y 90% del volumen total de la cámara de combustión. En este sistema la comunicación entre las dos cámaras se hace a través de un canañl de sección relativamente grande. Durante la compresión, y a su paso por este canal, el aire adquiere una elevada turbulencia dentro de la cámara, que tiene forma esférica. El combustible se inyecta a este torbellino, lo que provoca el comienzo de la combustión.

    4. Colectores de admisión y escape

    4.1 colector de admisión
  Su objetivo es conducir el gas de admisión hasta los cilindros. Puede adoptar formas diferentes dependiendo de su aplicación.
  En los motores Otto de carburador y también con inyección monopunto.
  La mezcla se elabora de forma colectiva y después se reparte a cada cilindro.
  En los motores con inyección multipunto.
  El combustible se dosifica individualmente para cada cilindro y se inyecta junto a la válvula de admisión.

    4.2. Colector de escape
  Recoge los gases quemados, que salen por las válvulas de escape a gran velocidad y elevada temperatura, y los dirige hacia el silenciador.
  Debido a las elevadas temperaturas que soporta, se fabrica en fundición de hierro
  La junta de unión con la culata es especial para altas temperaturas y absorbe las dilataciones y contracciones que se producen en esta zona

    5. Junta culata
  La junta de culata es la encargada de hacer una unión estanca entre culata y el bloque para evitar fugas de gas en la compresión o de líquido en los conductos de refrigeración.

     5.1 Tipos de culata
·        Junta convencional de fibras
·        Junta metálica multimedia
  Las juntas convencionales de fibra se fabrican con materiales deformables para que, al ser presionada por los tornillos de culata se adapte a las irregularidades de las superficies y los poros internos desaparecen
  La junta metálica multilamina es el tipo de junta que se monta actualmente en la mayoría de los motores, está compuesta de varias láminas de acero muy finas y recubiertas de caucho.    

    5.2 marcas sobre la junta de culata
  La posición de montaje viene marcada sobre la junta con las palabras TOP,OBEN O ALTO, esta marca se coloca siempre hacia arriba.
  Para motores Diésel se fabrican juntas de recambio con cuatro o cinco espesores diferentes, se identifican por el número de muescas que se marcan en un lateral.
  El número de muescas indica el espesor de la junta.
  Puede contener otros datos como la composición de la junta o la identificación del motor.

UNIDAD 5 (MOTORES)

    1. Motores policilíndricos

  La estructura de un motor varía en función del número de cilindros y de la forma en que estos se disponen sobre el bloque. El motor de cuatro cilindros en línea es el más empleado en automoción por volúmenes hasta 2.500 cm3 y el de 6 cilindros en V para volúmenes superiores. El motor de cinco cilindros se emplea en ocasiones como solución intermedia en cuanto a tamaño y suavidad de funcionamiento.

  En los Diésel lentos usan cilindros de grandes dimensiones, con volúmenes unitarios de hasta 2 litros, se fabrican de 6, 8, 10 y 12 cilindros. Debido a las fuertes explosiones se requieren cigüeñales muy robustos y brusco de funcionamiento.

  En motores para turismos se tiende a cilindradas unitarias lo cual supone ciertas ventajas en su comportamiento:

   -Se obtiene mayor potencia específica, ya que que los elementos móviles son más ligeros y se puede alcanzar mayor número de revoluciones.

   -La marcha del motor resulta más suave y uniforme debido a que los impulsos que recibe el cigüeñal son de mayor magnitud y se puede reducir la masa al volante de inercia.

    INTERVALO ENTRE ENCENDIDO

  En un motor de 4 tiempos, por cada 2 vueltas de cigüeñal se produce una carrera motriz en cada uno de los cilindros. En uno de 4 cilindros tendremos un impulso cada 180º y en uno de 6 cilindros cada 120º, por lo que en este motor se obtiene una mayor suavidad de marcha.

    2. Disposición de los cilindros

  Clasificación de los motores por la disposición de sus cilindros:

- Motores de cilindros en línea 

- Motores de cilindros en V

- Motores de cilindros horizontales opuestos

    2.1. Motores de cilindro en línea 

  Sobre el bloque lo único se disponen los cilindros uno a continuación  del otro, se emplea en motores de 2 a 6 cilindros y hasta en 8 en motores Diésel.

    2.2. Motores de cilindros en V

  Están constituidos por un doble formando una V, cuyo ángulo suele ser de 90º y 60º. También se contruyen en V estrecha a 15º.

Se consiguen motores de tamaño más corto y más bajo, aunque más ancho. Se aplica a motores de 6 o más cilindros. El bloque en W se emplea en motores de 8, 10 y 12 cilindros. Se consigue un tamaño más compacto que en los clásicos motores en V.

    2.3. Motores de cilindros horizontales opuestos

  Los cilindros van dispuestos en dos bloques unidos horizontalmente por su base con un cigüeñal común; se trata de un bloque en V a 180º. La altura de este motor queda muy reducida. Se construye en 2,4 o 6 cilindros.

    3. Número de cilindros y orden de encendido

  En los motores policilíndricos se hace necesario numerar ordenadamente los cilindros. Según normas DIN, se comienza por el lado opuesto a la cesión de energía del motor, 

  En motores con doble bloque se comienza por los cilindros situados a la izquierda , y después se enumeran los del bloque de la derecha.

El ciclo de trabajo que se desarrolla en cada cilíndro debe estar sincronizado con el de los demás, de tal forma que los impulsos se apliquen sobre el cigüeñal en el orden más adecuado para conseguir un giro regular y equilibrado.

    4. Posición del motor en el vehículo

  -Motor delantero: es la posición empleada en la mayoría de los vehículos ya sea con tracción delantera o propulsión trasera. La orientación del motor puede ser longitudinal o transversal.

  -Motor central: Se sitúa entre dos ejes desplazado hacia atrás o hacia delante según sea central trasero o central delanyero. La disposición de motor central trasero se emplea exclusivamente en vehículos deportivos.
  -Motor trasero: Va montado por detrás del eje trasero. Esta opción es muy poco utilizada actualmente.
 
    5. Formas del cigüenal y tiempos de trabajo
  La forma del cigüeñal y la disposición de sus muñequillas depende del número de cilindros, de la forma del bloque y de los tiempos de trabajo del motor.

    5.1. Motores de 2 cilindros
  Intervalo entre encendidos: 720º/2=360º
   -2 cilindros en línea

 -  2 cilindros horizontales opuestos

    5.2. Motores de 3 cilindros

  Intervalo entre encendidos: 720° / 3=240°

  Orden de encendidos:1-2-3

    5.3. Motores de 4 cilindros

  Intervalo entre encendidos: 720° /4 = 180°

·              4 cilindros en línea

  Orden de encendidos: 1-3-4-2

  Orden de encendido: 1-2-4-3

·             4 cilindros horizontales opuestos

  Orden de encendido: 1-4-3-2

    5.4. Motores de 5 cilindros

Intervalo entre encendidos: 720° / 5=144°

Orden de encendido : 1-2-4-5-3

     5.5 Motores de 6 cilindros

  Intervalo entre encendidos: 720° / 6= 120°

·             6 cilindros en línea

  Orden de encendido: 1-5-3-6-2-4 o 1-2-4-6-5-3

  Orden: 1-5-3-6-2-4

·             6 cilindros en V

  Orden de encendido: 1-3-6-5-4-2

    5.6 Motores de 8 cilindros en V

  Intervalo entre encendidos: 720º/8=90º

  Orden de encendido: 1-5-4-8-6-3-7-2

    6. Constitución del motor

UNIDAD 4 (MOTORES)

1.       Rendimiento del motor

  El motor de combustión interna es una máquina que transforma energía.

  La energía contenida en el combustible se transforma en calor mediante la combustión. Una buena parte se pierde, por la energía aprovechable que se obtienes menos a la inicial.

 El rendimiento de un motor será mayor cuanto menores sean las pérdidas.

         N=Energía obtenida/Energía aportada x 100%

PERDIDAS DE ENERGÍA

- Pérdidas de calor. Producidas por el sistema de refrigeración y la radiación de calor al exterior.

- Pérdidas mecánicas. Debido al rozamiento entre las piezas en movimiento y accionamiento auxiliar.

- Pérdidas químicas. Motivadas por una combustión incompleta.

    2. Tipos de rendimientos

- Rendimiento térmico

- Rendimiento mecánico

- Rendimiento efectivo

- Rendimiento volumétrico

    2.1. Rendimiento térmico

  El rendimiento térmico será mayor cuánto más alta sea la temperatura alcanzada en la combustión y menores sean las pérdidas de calor.

  Nc = p/mt . Q

  Las pérdidas de calor a través de los gases de escape suponen al 35% en los motores Otto y el 30% en los Diésel.

  Del 100% de la energía calorífica que poseen el combustible, los motores térmicos de combustión interna solamente son capaces de transformar entre el 35% y el 50%.

- Rendimiento térmico de los motores Otto: de 35 a 40%.

- Rendimiento térmico de los motores Diésel: de 40 a 50%. 

 2.2. Rendimiento mecánico

  Es la relación que existe entre la potencia efectiva y la potencia indicada.

  Nm=p/p1

  Las pérdidas de carácter mecánico que se consideran para determinar el rendimiento mecánico son:

- La energía empleada en transmitir el movimiento del pistón hasta el eje de salida.

- La parte de energía que consumen los dispositivos auxiliares, como el sistema de distribución, las bombas de agua y aceite, el distribuidor de encendido, etc.

El conjunto de pérdidas mecánicas supone entre un 10 y un 15%.

    2.3. Rendimiento efectivo

  El balance entre el total de pérdidas y el 100% de la energía contenida en el combustible consumido dan lugar al rendimiento efectivo del motor.

    2.4. Rendimiento volumétrico

  Se puede definir como el grado de eficacia con que se logra llenar el cilindro.

  Se expresa como la relación entre la masa de gas que es introducida en el cilindro (ma) en un ciclo y la masa que teóricamente cabe en el volumen del cilindro (mc).

  Nv=ma/mc

  La presión en el interior del cilindro al final de la carrera de admisión es siempre inferior a la presión atmosférica y está entre 0.8 y 0.9 bares. El rendimiento volúmetrico máximo está entre el 70% y 90% y depende de muy diversos factores:

- Régimen de giro

- Las condiciones de distribución

- La sección de las válvulas y los conductos de admisión

- La eficacia de barrido de los gases quemados.

    3. Características principales de los motores

  Las principales características que definen las prestaciones que se obtienen en un motor son el par motor, la potencia y el consumo especifico de combustible.

    3.1 Par motor

  Se denomina par de giro al efecto de rotación que se obtiene cuando se aplica una fuerza sobre un brazo de palanca.

  El par motor está en función de la fuerza F aplicada a la biela, y de la longitud del codo del cigüeñal (d), siendo esta igual a la mitad de la carrera.

  M=F.D

El valor de la presión media obtenida en la combustión depende fundamentalmente de dos factores:

- Grado de llenado de los cilindros ( rendimiento volumétrico ).

- Eficacia con que se desarrolla la combustión.

    3.2. Potencia

  La potencia mecánica se define como la cantidad de trabajo realizado en la unidad de tiempo.

   P=T/t

  El trabajo es el producto de la fuerza por el espacio

   P= T/t = f.e/t

  La potencia se puede obtener en función de la fuerza y la velocidad lineal.

   P= f.e/t= f.v

  La velocidad lineal expresada en m/s se obtiene con la ecuación.

   V= NºPi .2.r.n / 60

  Obtendremos la potencia en vatios si expresamos el par en newton.

   P=f.v= M. nºPi.2r.n /r.60=m.3,14.n/30= M.n/9,25 (W)

 FACTORES QUE DETERMINAN LA POTENCIA DE UN MOTOR

  -Cilindrada: A medida que aumenta el volumen también lo hace la cantidad de combustible quemado en cada ciclo.

  -Llenado de cilindros. Si se consigue que los cilindros admitan más cantidad de gas, la presión interna aumenta y también el par motor, consiguiendo mayor potencia.

  -Relación de compresión. A medida que aumenta, el rendimiento térmico mejora y por consiguiente también lo hace la potencia obtenida.

  -Régimen de giro. La potencia cree progresivamente con la velocidad, es decir, con el número de ciclos que se realizan por minuto.

POTENCIA Y RÉGIMEN DE GIRO

  En  los motores Otto el combustible se inyecta en la admisión, de manera que en el momento del encendido se encuentra bien mezclado con el aire y la combustión es rápida. Las presiones son relativamente bajas y sus componentes ligeros.

 En los motores Diésel se requiere tiempo para formar la mezcla de aire y combustible dentro del cilindro y realizar la combustión ya que el combustible se inyecta al final de la compresión. Las presiones que se alcanzan son elevadas y los componentes son más pesados.

  Los diésel lentos son motores de grandes cilindradas que giran a pocas revoluciones, tienen un buen rendimiento y un bajo consumo, se emplean en transporte pesado y en maquinaria industrial.

  Los diésel rápidos trabajan con menores presiones y sus componentes son más ligeros con el fin de alcanzar mayor número de revoluciones.

    3.3. Consumo específico combustible

  El consumo específico se define como la relación que existe entre la masa de combustible consumida y la potencia entregada.

-Rendimiento térmico. Aumenta la relación de compresión, ya que se consiguen mayores temperaturas y mayores presiones.

-Rendimiento volúmetrico. Empeora a medida que aumenta el régimen, por lo que el consumo también se incrementa.

  Los valores medios de consumo específico son:

    Motores Otto: 280 a 320 g/kW.h

    Motores Diésel: 180 a 280 g/kW.h

    3.4. Tipos de potencia

POTENCIA AL FRENO

 Se calcula a partir del par motor obtenido en el freno dinamométrico y es es la que ofrece el fabricante en los datos técnicos del motor junto al número de revoluciones al que se obtiene.

POTENCIA ESPECÍFICA

  Relaciona la potencia efectiva máxima obtenida en el motor con su cilindrada o con su peso:

  Potencia por litro: p/v      V= cilindrada en litros

  Potencia por kilogramo: P/m      m= peso del motor en kilogramos

   4. curvas características

  Las curvas características del motor se confeccionan a partir de datos obtenidos mediante pruebas en el freno dinamométrico. Representan los valores que toman la potencia, el par de motor y el consumo especifico a medida que varía el número de revoluciones.

   4.1. curva de potencia

  Esta curva muestra los valores que va tomando la potencia en función del número de revoluciones.

  Se expresa en kW o en CV

  La potencia es el resultado de multiplicar el par de motor por la velocidad de rotación, si ambos factores aumentan la potencia crecerá rápidamente.

  4.2 Curva de par de motor

   Representa la evolución del par en función del régimen del motor. Normalmente viene expresado en Nm y a veces en mkg.

La curva asciende a medida que aumenta el número de revoluciones hasta el par máximo, este punto representa el máximo rendimiento volumétrico, es decir, el llenado de los cilindros empeora y el par desciende, a pesar de que la potencia sigue aumentando. El régimen de máximo par depende de las características de los conductos de admisión y del diagrama de distribución

 4.3. Curva de consumo especifico

  Representan el consumo de combustible respecto al número de revoluciones. Se mide en g/kW, es decir, la masa de combustible comida en relación con la potencia entregada en la unidad de tiempo

Esta curva guarda cierta simetría con la del par de debido a que los valores máximos del rendimiento volumétrico coinciden con los mínimos de consumo.

 5. Obtención de las curvas características

  Solamente es posible obtener las prestaciones reales de un motor mediante pruebas en el banco de potencia o freno dinamométrico.

Los parámetros fundamentales que deben medirse en el banco son:

1. Par motor

2. Potencia

3. Consumo especifico de combustible

 Estos datos se toman para cada régimen de giro, manteniendo la mariposa de gases en su máxima apertura, por lo que se denomina prueba a plena carga. De esta forma se obtienen los datos necesarios para dibujar las curvas características del motor.
-El par motor se mide oponiendo una fuerza de frenado proporcional a la que suministra el eje del motor, así ambas fuerzas queden equilibradas para un determinado régimen de giro.

-La potencia se calcula a partir del par motor y del régimen de giro

-El consumo específico se obtiene midiendo el tiempo que tardan en consumirse 100  de combustible.

Otros datos

  Las condiciones ambientales de la sala donde se realiza la prueba son especialmente importantes, ya que influyen en el rendimiento volumétrico y, por tanto , en la potencia desarrollada por el motor.

Proceso de obtención de los datos

  Existen varios tipos de bancos, que se diferencian en el sistema empleado para ejercer la fuerza de frenado. Los más utilizados son los frenos electromagnéticos y los hidráulicos.

  Para realizar la prueba se instala el motor en el banco y se le hace funcionar hasta alcanzar la temperatura normal de funcionamiento. La prueba se desarrolla a plena carga, es decir, con la mariposa de gases completamente abierta.

ENTRA EN INTERNET
http://members.fortunecity.es/100pies/mecanica/potenciaypar.htm
  Ésta página no está disponible
http://www.gassattack.com/articulos%20tecnicos/powervstoeque.pdf
  Ésta página en pdf trata de discusiones comunes entre los aficionados el debatir qué es más importante, si un motor que entregue mucho par u otro que tenga una gran cifra de potencia máxima.
http://es.wikipedia.org/wiki/par_motor
  En este enlace podemos ver bien explicado el par motor y la potencia junto a otras consideraciones
http://www.mcatronic.com/documentacion/Automoviles/potencia%20y%20par%20motor.pdf
  Éste enlace no esta disponible
http://www.escharlamotor.org/info/parypotencia/
  Éste enlace no está instalado
http://www.bancosdepotencia.net/index.html
  Éste enlace no está disponible
http://motor.terra.es/flash/pruebas.htm
  Éste enlace trata de portada, noticias sobre motor
http://www.sc.ehu.es/nmwmigaj/bancomot.htm
  Trata sobre el banco de ensayos de motores

ACTIVIDADES PAG96

1. ¿Qué tipo de pérdidas de energía se producen en el motor?
 -Pérdidas de calor: Producidas por el sistema de refrigeración y la radiación de calor al exterior. Otra pérdida es la importante cantidad de calor que se evacúa a través de los gases de escape.
 -Pérdidas mecánicas: Debido al rozamiento entre las piezas en movimiento, por el accionamiento de dispositivos auxiliares, como la bomba de agua, bomba de aceite, etc.
 -Pérdidas químicas: Motivadas por una combustión incompleta.

2. ¿Qué es el rendimiento mecánico?
 Relación que existe entre la potencia efectiva que se obtiene en el eje del motor y la potencia indicada, que se obtiene en el diagrama de trabajo indicado, el cual expresa el trabajo interno obtenido dentro del cilindro y en el que no intervienen las pérdidas mecánicas.

3. ¿Qué es el rendimiento volumétrico?
 Se puede definir como el grado de eficacia con que se logra llenar el cilindro. Se expresa como la relación entre la masa de gas que es introducida en el cilindro en un ciclo y la masa que teóricamente cabe en el volumen del cilindro.

4. ¿De qué factores depende el rendimiento volumétrico?
 Régimen de giro
 Las condiciones ambientales exteriores, que determinan la densidad del aire.
 El diagrama de distribución
 La sección de las válvulas y los conductos de admisión
 La eficacia de barrido de los gases quemados

5. ¿Qué cifras de rendimiento global suelen tener los motores Otto y Diésel?
 OTTO
-Pérdidas térmicas: 60%-65%
-Pérdidas mecánicas: 10%-15%
-Total pérdidas: 70%-75%
-Rendimiento efectivo: 25%-30%
 DIÉSEL
-Pérdidas térmicas: 50%-60%
-Pérdidas mecánicas: 10%-15%
-Total pérdidas: 60%-70%
-Rendimiento efectivo: 30%-40%

6. ¿Qué es la presión media efectiva?
 La presión media efectiva resulta de hallar la medida de la presión existente dentro del cilindro durante el tiempo de combustión y expansión , de forma que podemos suponer que sobre el pistón actúa una presión media uniforme durante la carrera de expansión.

7. ¿Qué relación existe entre el par máximo y el rendimiento volumétrico máximo?
 Los 2 varían según la longitud y el diámetro de los conductores de admisión y los tiempos de apertura y cruce de válvulas.

8. ¿Cuál es la definición de potencia mecánica?
 Es la cantidad de trabajo realizado en la unidad de tiempo.

9. Escribe las expresiones para determinar la potencia en kW y en CV.
           P=M.n/9.550 (kW)
P= potencia en kW (kilovatios)
M= par en Nm (newton metro)
n= rpm (revoluciones por minuto)
r= radio o longitud del codo del cigüeñal = 1/2 de la carrera
           P=M.n/716 (CV)
P= potencia en cv (caballos de vapor)
M= par en kg m (kilogramos metro)

10. ¿Cuál es la equivalencia entre kW y CV? ¿Y entre Nm y mkg?
  1 CV: 0.736 kW          1mkg=9.8 Nm
  1 kw: 1.36 CV           1 daNn: 0.98mkg

11. ¿De qué factores depende la potencia de un motor?
 Cilindrada
 Llenado de los cilindros
 Relación de compresión
 Régimen de giro