Los cambios en la legislación medioambiental, las exigencias de la Unión Europea y el precio del combustible obligan a que los motores sean cada vez más pequeños y consuman menos. Esto marca la pauta de los motores que se fabrican en la actualidad, tanto industriales como para vehículos. Sin embargo, también se pueden adaptar los motores antiguos. Veamos cómo.
En este artículo vamos a ver algunos componentes del motor que han ido variando en función de las exigencias y ciertas técnicas que utilizan los mecánicos para adaptar motores.
Componentes básicos de los motores.
En un artículo de la revista Interempresas nos hablan de ciertos elementos de los motores que se han ido adaptando a los nuevos tiempos, variando su fabricación. Estos son algunos de ellos:
- El Turbocompresor.
El turbocompresor utiliza los gases de escape de la combustión para hacer girar una turbina que activa el compresor de aire. Cuando el aire comprimido se introduce dentro de la cámara de combustión, la mezcla de aire y combustible incrementa el rendimiento del motor.
El problema de esta pieza es que alcanza temperaturas muy altas. Llegando a los 900 grados centígrados en los motores diesel y hasta los 1100 °C en motores de gasolina. Por eso se fabrican en acero fundido con una alta estabilidad térmica.
- Bloque de cilindros.
Hace 10 años se sustituyeron los bloques tradicionales de cilindros de fundición por otros bi-metálicos. Los pistones estaban fabricados en aluminio y se recubrían de una camisa postiza de fundición. En la actualidad, muchos fabricantes de coches realizan una pulverización térmica en el alojamiento del pistón. Se trata de recubrir directamente las paredes del cilindro con una especie de pintura metálica, prescindiendo de las pesadas camisas postizas.
Con esto se aligera el peso del motor y se reduce la fricción, aumentando la eficiencia del aparato mecánico.
- Válvulas.
Las válvulas de intercambio de gases, sobre todo las de escape, están sometidas a altas temperaturas, que pueden sobrepasar los 900 °C. Esto constituye un reto a la hora de buscar materiales para fabricarlas. Componentes que puedan superar el impacto del calor y que no se desgasten prematuramente.
Para ello, algunas compañías han desarrollado las llamadas válvulas huecas. Con una cámara interna que abarca desde el vástago hasta la cabeza de la válvula, rellenado de sodio. Durante el funcionamiento del motor, el sodio absorbe el calor y se funde, actuando como una especie de refrigerante.
- Árbol de levas.
Actualmente, se fabrican árboles de levas, un 45% más ligeros y económicos que los tradicionales árboles de levas de fundición o forjados. Las levas se fabrican individualmente y se montan sobre un tubo a modo de eje, frente a sacar toda la estructura de una sola pieza. Los flancos de cada una de las levas están diseñados con precisión de acuerdo con la geometría del árbol.
Cada leva se fabrica en aceros templados o a partir de polvo metalúrgico sintetizado. Los fabricantes deben adaptarse a los frecuentes cambios del mercado y ser flexibles en la fabricación. Para ello van incorporando variaciones en la cadena de producción.
- Pistones.
Los pistones actuales tienen una longitud mucho menor y las paredes más finas que los tradicionales. En estos momentos conviven los pistones de aluminio y los de acero. Lo de aluminio son más ligeros, pero los de acero soportan cargas más elevadas. Los diseños actuales, con forma de T son más complejos, lo que requiere soluciones creativas de ingeniería para mecanizar las superficies de difícil acceso.
- El cigüeñal.
Como indica el blog de automoción coches.com, el cigüeñal, de todas las partes móviles, es la más grande y pesada de un motor. Es una pieza fundamental, ya que sirve de base para montar el motor de combustión.
Se trata de un eje que convierte el movimiento alterno de un pistón en un movimiento giratorio, que es el que hará que se muevan las ruedas del coche. Su funcionamiento es parecido al conjunto formado por los pedales, platos y cadena de una bicicleta. Donde el movimiento de nuestras piernas hace que se mueva la rueda trasera.
En algunos casos, la modificación del cigüeñal es fundamental para optimizar la eficacia del motor, ya que gran parte de las pérdidas de potencia se producen en esta área.
Madrinado de motores.
El madrinado de un motor es un proceso de reparación que implica el uso de una herramienta llamada mandril para rectificar los cilindros del motor. El objetivo principal del madrinado es devolver a los cilindros una superficie interna suave y uniforme que les permita sellar adecuadamente los anillos del pistón y garantizar un rendimiento óptimo.
El proceso se lleva a cabo en una máquina especializada llamada mandriladora, que utiliza un mandril giratorio equipado con una serie de cuchillas de corte para eliminar una pequeña cantidad de material de la superficie interna del cilindro. La cantidad de material que se elimina es controlada cuidadosamente para garantizar que el diámetro interno del cilindro se mantenga dentro de las tolerancias especificadas por el fabricante.
Los mecánicos de Mínguez S.A., un taller de Valencia especializado en todo tipo de motores de combustión y eléctricos, para uso industrial y vehículos, nos aseguran que se puede realizar el madrinado en el lugar en el que se encuentra un motor, sin necesidad de transportarlo a un taller.
Rectificación de un cigüeñal.
El cigüeñal es una de las partes del motor más sensibles. A medida que se acumulan los kilómetros o su tiempo de funcionamiento, se va desgastando y es necesario ajustarlo. Tanto las bielas como los cojinetes de apoyo se van deformando. Esto se produce de manera natural. El eje está rotando a gran velocidad durante espacios de tiempo prolongados, introduciendo los pistones en los cojinetes.
El rectificado consiste en sustituir los cojinetes desgastados por otros de diámetro menor, así como equilibrar toda la pieza para una reparación más completa y duradera. Para realizar la operación se necesita maquinaria especial donde se monta el cigüeñal centrado y se procede al rectificado con muelas abrasivas. Finalizado el rectificado, se procede al pulimentado de la pieza, para evitar imperfecciones que pudieran dañar otras partes del motor.
Mejoras de rendimiento.
Otras de las acciones que suelen llevar a cabo los mecánicos para aumentar la fiabilidad y la vida útil del motor es lo que se llaman mejoras de rendimiento. Consiste en analizar el motor en cuestión y efectuar unas pequeñas variaciones que amplíen su eficacia. Estas mejoras pueden ser de rendimiento térmico, rendimiento mecánico y rendimiento volumétrico.
- Mejora de rendimiento térmico.
Su finalidad consiste en optimizar la eficiencia del proceso de combustión. Para ello se suele modificar la compresión del motor, ya sea rebajando la culata o montando pistones de mayor alzada. Algunos mecánicos optan por sustituir la junta de la culata por una de mayor espesor.
De lo que se trata es de reducir la superficie de la cámara de combustión. De esta forma se consigue una mayor homogeneidad de la mezcla de aire y combustible, aumentando la potencia del motor.
- Mejora del rendimiento mecánico.
Esta fórmula ya se empleaba en la época de Henry Ford, y consiste en desmontar íntegramente el motor, para volver a montarlo con gran minuciosidad, reduciendo los rozamientos internos y aligerando ciertos componentes. De esta forma se consigue alargar considerablemente la vida del motor, consiguiendo un funcionamiento más suave y equilibrado.
- Mejora del rendimiento volumétrico.
Se trata de aumentar el volumen de los conductos por los que discurren los gases que se originan en el motor para evitar que se colapse. También tiene un efecto refrigerante, ya que al estar los gases menos compactados, irradian menos calor.
Estas mejoras se efectúan mediante varios procedimientos. Uno de ellos es la sobrealimentación. Se instala en el motor un turbocompresor, que aumenta la presión generada por la combustión al haber una mayor cantidad de aire y combustible en contacto.
Otra de las técnicas es modificar el diagrama de distribución. Una de las acciones más extendidas es la modificación del árbol de levas. Consiguiendo una mayor alzada de las levas y un mayor tiempo de apertura, lo que aumenta la potencia del motor, pero también su consumo de combustible.
Otra opción que mejora el rendimiento volumétrico es el perfeccionamiento de la evacuación de gases residuales. Todo el sistema de tubos de escape. Se pueden instalar conductos de evacuación independientes para cada cilindro, por lo que los gases se concentran menos tiempo en el interior del motor. La limpieza de estos conductos también mejora la eficiencia del motor y alarga su vida útil.
Hay una tendencia por sustituir los motores de combustión por motores eléctricos, pero aun así los primeros siguen siendo mayoritarios, y lo continuarán siendo durante bastante tiempo. Optimizar los motores para que sean menos contaminantes y más eficientes es una buena solución que beneficia al planeta y al bolsillo del propietario.
Desde luego este tema es mucho más complejo. De ello se encargan mecánicos especializados. Hemos querido dar unas pequeñas pinceladas para que el lector corriente comprenda en qué consiste la optimización de motores y que vea en qué se puede beneficiar.
