Temario de Ingreso e&a

Escala de Cabos y Guardias Cuerpo de la Guardia Civil          

 

         

 

   

   

Edición nº 1

 

2015

 

 

Marzo de

 

e&a

   

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e&a Oposiciones Referencia: OP(E) 20150302 Cabos y Guardias V01 Edición de 2 de marzo de 2015 Web: edicionesyaudio.es Contacto: [email protected] Depósito legal: V647-2015 ISBN: 978-84-606-6574-8

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Tema 23. Automovilismo. Mecánica del Automóvil. Motores: Clases, Cilindros, Tiempos…  

Tema 23. Automovilismo. Mecánica del Automóvil. Motores: Clases, Cilindros, Tiempos, Reglajes. Motor Diésel. Pistón. Biela. Cigüeñal. Volante. Cárter. Motor de Dos Tiempos. Alimentación en Motores de Explosión y Diésel. Lubricación. Refrigeración. Mecanismos de Transmisión. Suspensión. Dirección. Frenos. Electricidad del Automóvil. Sistemas de Encendido. Dinamo. Alternador. Batería. Motor de Arranque. Distribución.

Automovilismo. Atendiendo a la Real Academia de la Lengua Española, se entiende por automóvil: “Que se mueve por sí mismo. Se dice principalmente, de los vehículos que pueden ser guiados para marchar, por una vía ordinaria, sin necesidad de carriles y llevan un motor, generalmente de explosión, que los pone en movimiento”.

Igualmente, por automovilismo el: 1. Conjunto de conocimientos teóricos y prácticos referentes a la construcción, funcionamiento y manejo de vehículos automóviles. 2. Ejercicio de quien conduce un automóvil. 3. Deporte que se practica con el automóvil, en el que los participantes compiten en velocidad, habilidad y resistencia.

La industria del automóvil es un pilar estratégico en numerosos países, no solo por su aportación a la economía y al empleo, sino porque es uno de los E&A 520  

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principales puntales en materia de inversión, innovación, y generación de riqueza. El sector, en su conjunto, representa el 10 % del producto interior bruto (PIB) de nuestro país, emplea al 9% de la población activa y supone el 12 % de la inversión en investigación, desarrollo e innovación (I+D+i). En España se fabricaron en el año 2012 unos 2 millones de vehículos, exportándose el 87 % de éstos.

Mecánica del automóvil. La mecánica del automóvil recoge la ciencia necesaria para crear, mantener, y reparar vehículos automóviles; tanto los ciclos formativos, como los grados y masters, disponen, en sus currículos, materias relacionadas con diversas ramas del conocimiento, entre otras: • • • • • • • •

Matemáticas. Física. Fundamentos y resistencia de materiales. Teoría eléctrica y electromagnética. Teoría de máquinas. Ingeniería de estructuras. Biomecánica. Etcétera.

Desde un punto de vista pragmático, la mecánica del automóvil comprendería y estudiaría, a modo de ejemplo: • Los motores térmicos: aproximación general a los sistemas que componen el automóvil. Los principales tipos de motores. Procesos de explosión en el motor de explosión y combustión el motor diésel. Elementos principales: los elementos fijos, la culata, el cárter y los colectores. • Elementos móviles del motor: sistema biela-manivela. Piezas del sistema: émbolo o pistón, segmentos, biela y cigüeñal. Control, verificación, desmontaje, reparación o substitución de los componentes. E&A 521  

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• La distribución: junto con los elementos fijos y los móviles, forma el conjunto mecánico que transforma la energía calorífica en cinética. • La alimentación: preparación del combustible. El carburador; comprobación de sus componentes y procedimientos para su reparación. • La inyección de gasolina: recorrido evolutivo desde los primeros sistemas utilizados, hasta los modernos sistemas de inyección directa, trabajos de taller aplicados a la inyección. K-Jetronic, L-Jetronic y Monojetronic. • El encendido: el sistema de encendido, sus averías y el uso de los aparatos de comprobación. • Los motores diésel: diferencias esenciales con los motores de gasolina: la alimentación, formación de la mezcla, su encendido y su combustión. • Bombas de inyección diésel: recorrido por los sistemas de tipo mecánico. Modernas bombas de alta presión asistidas electrónicamente. • Sobrealimentación, Lubricación y Refrigeración: elementos que constituyen el sistema de engrase. Los aceites y las normas que los clasifican por su viscosidad y condiciones de servicio. La refrigeración. • El embrague y la caja de cambios: qué interviene en transmisión del movimiento del motor a las ruedas: el embrague y la caja de cambios. Las cajas sincronizadas y las transmisiones automáticas. Diagnosis y reparación de averías. • El diferencial y las transmisiones: el diferencial, mecanismo que permite que las ruedas motrices se adapten al recorrido de cada curva. • La dirección: funcionamiento del sistema de dirección, importancia de cada pieza en el conjunto y el orden a seguir en las operaciones. • Ruedas y suspensión: los bujes, las manguetas y las ruedas. Disposición de la tirantería de mando y la alineación de las ruedas.

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• Los frenos: sistema de frenos y reparaciones. Sistemas antibloqueo (ABS), de control de la tracción (ASR) y que permite controlar la estabilidad de la marcha (ESP). • Sistemas de carga y arranque: estudio de la batería, el alternador y el motor de arranque. Funcionamiento y causas de posibles averías. • Circuitos electrónicos auxiliares, seguridad y confort. Iluminación. Seguridad pasiva: sistema de tensado de cinturones de seguridad, el airbag. Aire acondicionado y confort. • El taller: el mantenimiento preventivo, la instalación de talleres y organización alrededor de grandes redes de grupos de distribución, de fabricantes, etc.; normativa reguladora; mecanización básica del taller; equipos y herramientas para una diagnosis y autodiagnosis inmediata, etc.

Motores: Clases, Cilindros, Tiempos, Reglajes. Un motor es un conjunto de mecanismos que transforman algún tipo de energía, bien sea mediante combustibles fósiles, con electricidad… en energía mecánica capaz de realizar un trabajo; en los automóviles el efecto buscado es generar fuerzas que produzcan movimiento.

Dos grandes bloques en tipologías de motores: motores térmicos (combustión interna o externa) y motores eléctricos:

 Motores térmicos: o De combustión interna: E&A 523  

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El combustible reacciona con un comburente (sustancia que bajo ciertas condiciones de presión y/o temperatura puede combinarse con un combustible provocando la combustión), normalmente el oxígeno del aire, produciéndose una combustión dentro de los cilindros, en una zona cerrada. Mediante dicha reacción exotérmica, que desprende calor, parte de la energía del combustible es liberada en forma de energía térmica que, mediante un proceso termodinámico, se transforma parcialmente en energía mecánica.

o De combustión externa: La combustión se efectúa en un entorno abierto, como pueden ser los reactores de aviación; el combustible y comburente en mezclan en una zona determinada del motor, donde existe una fuente de ignición para iniciar la reacción exotérmica, los gases resultantes fluyen por la tobera, creando la fuerza que impulsa la aeronave. Un ejemplo de ello de motor de este tipo son las máquinas de vapor, que transforma la energía térmica de una cantidad de agua, en energía mecánica (se genera vapor de agua en una caldera cerrada mediante calentamiento, produciéndose la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón; mediante un mecanismo de bielamanivela, el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en el movimiento de rotación buscado). La máquina de vapor se utilizó de forma generalizada durante la revolución industrial, en cuyo desarrollo tuvo un papel relevante para mover máquinas y aparatos tan diversos como locomotoras, bombas, etcétera.

 Motores eléctricos: Los motores eléctricos utilizan la inducción electromagnética que produce la electricidad para producir movimiento; consumen electricidad, suministrada mediante baterías que admiten varios ciclos de carga y descarga; el uso de motores eléctricos se ha venido utilizando en diferentes ámbitos industriales, aunque no en el sector del automóvil; en los E&A 524  

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próximos años será una apuesta clara del sector público, implantando y utilizando éstos vehículos, los eléctricos. La propulsión eléctrica presenta como desventaja su peso, limitada autonomía, y excesivo tiempo de carga; como ventajas, la variación continua de velocidad y sencillez mecánica, no requiriendo de elementos comunes a los motores actuales (no requieren, entre otros, embrague ni caja). De igual modo, la energía de freno de los vehículos es fácilmente recuperable.

En automoción, hasta la fecha, los motores más utilizados son los de combustión interna (en breves años, dicha tecnología será sustituida, entre otros, por los motores eléctricos de forma generalizada). Los combustibles más utilizados, para accionar los motores de los automóviles, corresponden a productos derivados del petróleo y del gas natural, como la gasolina, el gasóleo, gases licuados del petróleo (butano y propano), gas natural vehicular o gas natural comprimido. En algunos países, en mayor o menor proporción, también se utilizan biocombustibles como el bioetanol o el biodiésel, cuyo origen tiene lugar, entre otros, en la fermentación del azúcar de productos agrícolas, como el maíz, caña de azúcar, remolacha, cereales como trigo o cebada, esterificación de plantas oleaginosas como el girasol, la palma o la soja, etcétera. La oferta y comercialización de los vehículos híbridos, movidos eléctricamente, así como por motores estándar de combustión, tiene un lugar importante en actualmente en el mercado; poseen un motor eléctrico principal, o uno en cada rueda; las baterías se recargan con la energía proporcionada por el generador eléctrico, movido por el motor térmico, al igual que al frenar el automóvil con frenos regenerativos.

Hacer mención, igualmente, al desarrollo de automóviles movidos por hidrógeno. Existen dos tipos de motores que emplean este gas, los motores de combustión, que lo utilizan como si fuera gasolina, es decir, lo queman en un motor de explosión, y los motores de conversión de pila de combustible, que utilizan el hidrógeno para producir electricidad. El gas hidrógeno (H2) es incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. El hidrógeno E&A 525  

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se oxida para producir electricidad que mueve el coche; este proceso sólo libera el vapor de agua. Respecto a la contaminación atmosférica de los combustibles fósiles, así como aquella derivada de los motores alternativos mencionados, hay que tomar ciertas precauciones, debiendo observar más allá de la emisión contaminante final. A modo de ejemplo, para analizar la contaminación total de coches de hidrógeno, y eléctricos, hay apuntar previamente al origen de la energía que se consume, pudiendo ser generada igualmente por combustibles fósiles y, por tanto, igual de contaminante.

Cilindros. El cilindro de un motor es la cavidad, recinto por donde se desplaza un pistón. En los motores de combustión interna se dispone un determinado número de cilindros que conforman el bloque motor que, junto con pistones, bielas, árbol de levas, válvulas, anillos y otros mecanismos de regulación y transmisión, transforman la energía de la explosión del combustible en una fuerza mecánica. Hay motores desde un cilindro, como las motosierras y algunas motocicletas, hasta motores de 12 ó 16 cilindros en automóviles, camiones y aviones. El diámetro y la carrera del cilindro, es decir la cilindrada, tienen mucho que ver con la potencia que el motor ofrece, pues están en relación directa con la cantidad de aire que admite para mezclarse con el combustible y que luego explota, generando con ello el movimiento mecánico, que finaliza con el desplazamiento del vehículo hacia otra posición.

Tiempos. Los tiempos de un motor de explosión son: admisión, compresión, explosión y escape.  Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible en los motores de gasolina, o el aire en motores E&A 526  

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de encendido por compresión de los motores diésel. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta.  Segundo tiempo o compresión: al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara, por el ascenso del pistón.  Tercer tiempo o explosión: al llegar al final de carrera superior, el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de gasolina, salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diésel, se inyecta el combustible que se inflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, ésta progresa rápidamente incrementando la temperatura en el interior del cilindro, expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo.  Cuarto tiempo o escape: en esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo.

Reglajes. Para compensar los cambios de temperatura en el funcionamiento del motor, tienen que existir unas holguras en el sistema de accionamiento de las válvulas. El reglaje de la holgura se conoce como reglaje de taqués o empujadores; esta operación es muy importante para el buen funcionamiento del motor. Si la holgura es insuficiente, el rendimiento del motor disminuye por pérdidas de compresión; por otra parte, si la holgura es excesiva, la distribución es ruidosa, acelerándose el desgaste de los diferentes elementos de la distribución.

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Para evitar el tener que realizar el reglaje de taqués, así como para minimizar el ruido provocado por los mismos, especialmente en frío, hoy en día se montan taqués hidráulicos, adaptándose en todo momento a la dilatación del vástago de la válvula, evitando la holgura.

Motor Diésel. En un motor de gasolina, las bujías encienden la mezcla de aire-gasolina, creando la combustión en el interior de los cilindros. La presión generada allí empuja al pistón hacia abajo. Este movimiento es convertido por el cigüeñal, al cual los pistones están conectados mediante las bielas, en movimiento rotatorio. En el motor diésel, el aire que es admitido al interior de los cilindros es comprimido, al punto donde éste alcanza altas temperaturas. En este momento, el combustible es inyectado en forma pulverizada, al interior de los cilindros, donde es encendido espontáneamente. El motor diésel fue inventado en el año 1893, por el ingeniero alemán Rudolf Diesel; éste estudiaba los motores de alto rendimiento térmico con el uso de combustibles alternativos a la gasolina.

Pistón. El pistón es la “pared” móvil de una cámara de combustión, y transmite la energía de expansión de los gases de combustión, con un movimiento rectilíneo, ascendente y descendente, a través de los cilindros, a la biela acoplada a éste. El mismo adopta una forma tronco cónica, con menor diámetro en la superficie que está en contacto con los gases de combustión, al estar sometido a mayor variación de temperatura, y permitiendo así, su libre dilatación. Entre las partes que más comúnmente se señalan, se encuentra la cabeza y la falda.

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La cabeza es la parte superior que está en contacto con todas las fases de admisión, compresión, combustión, expansión y escape. En la falda se encuentran los segmentos, o aros, que son piezas circulares que se adaptan a la circunferencia del émbolo a través de una ranura, asegurando el hermetismo de la cámara de combustión, entre las paredes del cilindro y los anillos; los segmentos transmiten el calor a las paredes del cilindro y controlan la lubricación de las paredes internas del mismo. De igual forma, en la falda del pistón se encuentra el orificio del bulón, sobre el que se sostiene la biela. Los pistones tienen que soportar grandes temperaturas y presiones, al igual que grandes velocidades y aceleraciones, por ello, se fabrican con aleaciones que tienen un peso específico bajo, es decir, muy ligeras. El aluminio es el material base utilizado generalmente con silicio, ofreciendo una resistencia mecánica adecuada, y un bajo coeficiente de dilatación.

Biela. La biela, en un motor de combustión, conecta el pistón, con un movimiento lineal, con el cigüeñal, que dispone ya el movimiento rotacional. La misma es una barra rígida con 3 partes bien diferenciadas:  La cabeza, extremo que realiza el movimiento rotatorio, unida al cigüeñal.  El pie, realiza el movimiento alternativo, unida al pistón.  El cuerpo, sometido a grandes esfuerzos de tracción y compresión. El concepto de biela se emplea en multitud de máquinas que precisan de la conversión entre un movimiento lineal alternativo, como es el de los pistones, y un movimiento giratorio continuo; independientemente de los motores de combustión interna, existen numerosos ejemplos de utilización conocidos, tales como: la máquina de vapor, máquinas de coser, piedras de afilar, bombas de agua, etcétera. E&A 529  

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Cigüeñal. El cigüeñal, junto con las bielas, toma la energía de la combustión en los cilindros, cuyo movimiento es lineal, y la transforma en rotativa (bajo el principio de biela-manivela). Se ubica en la parte inferior de los cilindros, y es un eje con muñones o codos, dispuestos en forma excéntrica, portando contrapesos.

Volante. En un vehículo, el volante motor, o volante de inercia, es el dispositivo encargado de acumular energía y regularizar la dinámica del motor en su funcionamiento. Consiste en disco metálico pesado, generalmente fundición de acero, colocada en el extremo del cigüeñal más próximo a la caja de cambios; éste cuenta con el “entrante”, que funciona como un soporte para el embrague; en su periferia se engrana el piñón del motor de arranque, llevando en su perímetro un aro dentado. Es un elemento pasivo que aporta al sistema una inercia adicional, de modo que le permite almacenar energía cinética; el disco metálico comienza a girar cuando se le aplica un par motor, par de fuerzas; una vez girando, éste continúa su movimiento por inercia cuando cesa el par motor que lo propulsa; así, el volante de inercia se opone a las modificaciones violentas de un movimiento rotativo, consiguiendo amortiguar las variaciones de velocidad angular.

La ecuación física que rige en este dispositivo es: 1 2 Donde:  E = Energía almacenada  I = momento de inercia, que es función de la masa y la distancia al eje de giro. E&A 530  

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 ω = velocidad angular

De la ecuación, se desprende que a mayor masa ubicada y a mayor distancia del centro de giro, mayor energía almacenada. Como la velocidad angular está al cuadrado, resulta más eficiente tratar de elevar el número de revoluciones, antes que aumentar la masa o las dimensiones para alcanzar una mayor energía almacenada.

El volante motor ayuda a éste un funcionamiento sin brusquedades, suavizando, entre otros, la rotación del eje y evitando vibraciones; si no fuera por el volante, el cigüeñal del motor se encontraría acelerando y desacelerando constantemente, lo que produciría fuertes vibraciones a altas revoluciones. Por tanto el volante de inercia actúa prolongando su vida útil, acelerando de manera más fácil, que no más rápida, cuando el vehículo se encuentra detenido. La superficie de fricción para el embrague, junto con el volante, supone un espacio amplio y liso, siendo idónea para tal fin. Además de sus contribuciones dentro de la dinámica del motor, los volantes también ayudan en la puesta en marcha del motor. Casi todos los volantes de inercia poseen una corona o dientes a su alrededor, lo que les da el aspecto de un enorme engranaje. Al darle marcha al motor, el piñón del motor de encendido acopla la corona del volante. La relación entre el pequeño piñón y la gran corona del volante, le proporciona al motor de encendido una fuerza de giro mucha mayor de la que tendría, si tuviera que accionar directamente el cigüeñal. En algunos modelos de gama alta, y en coches eléctricos, se utilizan igualmente como frenos regenerativos en vehículos, aprovechando la energía de frenada; generalmente utilizado en coches eléctricos. También son empleados como elementos para suavizar la rotación de un eje.

Este mecanismo físico es utilizado en la actualidad igualmente en otras muchas necesidades:

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 Dispositivos para suavizar el funcionamiento de instalaciones, como en los molinos de viento generadores de energía eléctrica, entre otros.  La absorción de la energía de frenado de un vehículo, de modo que se reutilice posteriormente en su aceleración, el denominado “Kers”.  Como sistema de freno regenerativo, que alimenta la energía extraída del frenado nuevamente a las líneas de potencia (ferrocarriles y vehículos eléctricos).

Cárter. Elemento que cierra el bloque motor de forma estanca, por la parte inferior, actuando como depósito que alberga el aceite de lubricación del motor. El cárter suele fabricarse en chapa de acero, pero también puede estar compuesto de aleaciones ligeras de aluminio y magnesio, de mayor calidad debido a su buena conductividad térmica, y a que disminuye el nivel acústico del motor, aumentando la rigidez, y evitando vibraciones. El cárter se fija al bloque del motor mediante tornillos con interposición de una junta de estanqueidad; en la parte inferior del cárter encontramos el tapón roscado que permite su drenaje.

Motor de Dos Tiempos. Tanto los motores de 2 y 4 tiempos trabajan con cuatro fases: la de admisión, compresión, combustión y escape; no obstante, en los motores de 2 tiempos, todas ellas se realizan únicamente en 2 movimientos del pistón, ascendente y descendente, traducido en el cigüeñal a una sola vuelta. A este motor se le conoce como motor de ciclos.

Algunas diferencias básicas entre estos dos motores:  En motores de 2 tiempos se produce, por tanto, una explosión por cada vuelta de cigüeñal, mientras que en un motor de 4 tiempos, una explosión E&A 532  

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cada dos vueltas de cigüeñal, generando mayor potencia y consumo a igualdad de cilindrada.  El motor de 2 tiempos carece de válvulas, que abren y cierran el paso de los gases, como ocurre en los motores de 4 tiempos.  De igual forma, al carecer de cárter, la lubricación de estos motores suele hacerse con el mismo combustible, mezclando el mismo en una proporción del 2-4 %.

Alimentación en Motores de Explosión y Diésel. En los motores de explosión existen dos sistemas básicos de preparación de la mezcla: el carburador y la inyección. El carburador es un sistema mecánico colocado en el extremo del colector de admisión, que dispone de un único conducto, por el que el aire pasa a llenar los cilindros, estando en éste una boca de un tubo pulverizador, por el que llega la gasolina. La corriente de aire que circula hacia los cilindros crea una depresión en el conducto, a la altura del pulverizador, haciendo que la gasolina salga por diferencia de presión, mezclándose con el aire que circula para formar la mezcla final.

El sistema descrito ha venido siendo sustituido por la inyección debido a:  Reducción significativa de la emisión de elementos contaminantes a la atmósfera (legislaciones nacionales y europeas).  Menor consumo de combustible.  Mayor eficiencia de los motores, mayores rendimientos.  Aumento de potencia y par motor.  Mejor comportamiento del motor.

Los sistemas de inyección se suelen clasificar en 3 clases: 1. Inyección mecánica.

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2. Inyección electromecánica, donde ya se incorpora una unidad de control electrónica, conocida como ECU, la cual registra información a través de sensores, adaptando la dosificación a todos los estados de servicio del motor. 3. Inyección electrónica, donde a través de una unidad de control electrónica, se controlan todos los factores que intervienen en la combustión, consiguiendo el máximo rendimiento en cada instante de funcionamiento del motor. A su vez, ésta se puede clasificar en: a. Indirecta centralizada. b. Indirecta individual. c. Directa individualizada.

El mapa de inyección de combustible, de un automóvil a gasolina o diésel, es una “cartografía” de todos los puntos de funcionamiento del motor, para que, en función de cada situación definida, se controle la inyección atendiendo a estos parámetros.

En los motores diésel el combustible debe estar más pulverizado por dos motivos principales:  La combustión ha de ser completa.  La mezcla se ha de combinar en un tiempo menor. En un motor de gasolina el combustible tiene la carrera de admisión y la de compresión para mezclarse. En un diésel, durante las carreras de admisión y compresión sólo hay aire en el cilindro; cuando se llega al final de la compresión, el aire ha sido comprimido, y, por tanto, disponemos de elevada presión y temperatura, que permite ya la inyección del combustible y su inflamación. Debido a las altas presiones de la cámara de combustión producida en los motores diésel, se han diseñado otros sistemas más reforzados, el CommonRail y el elemento bomba-inyector, a fin de obtener mejores resultados en términos de rendimiento y anticontaminación.

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Lubricación. Consiste en hacer llegar una película de aceite lubricante, a cada una de las superficies de las piezas que están moviéndose entre sí, al objeto de evitar desgaste excesivos y prematuros, disminuyendo así la vida útil del motor de combustión interna. El lubricante suele ser recogido y almacenado en el cárter inferior, pieza que cierra el bloque motor en su parte inferior. La lubricación se puede realizar por salpicadura, poco eficiente, y no es utilizada en solitario en la actualidad, y por presión, por medio de una bomba que envía el aceite a presión en cantidades determinadas. Igualmente importantes las válvulas de descarga o reguladoras de presión, consistentes en un pequeño pistón sobre la que actúa un muelle, el mismo va tarado a la presión máxima que soporta el circuito. A medida que se usa el aceite, este se deteriora y contamina con partículas de metal, carbón, suciedad… para evitar que dichas partículas pasen al motor se fija un filtro de aceite. Cuando el elemento de filtro llega a obstruirse por las impurezas, y la presión diferencial entre los lados de admisión y descarga del filtro aumenta por encima de un nivel predeterminado, la válvula de derivación se abre y permite que el aceite se desvíe del elemento de filtro. En esta forma, el aceite es suministrado directamente, impidiendo el agarrote del motor.

La refrigeración del aceite se realiza a través del propio cárter, y, en algunos casos, igualmente a través de un radiador; éste es refrigerado a su vez por el sistema de refrigeración de agua, caso de ser necesario según las temperaturas alcanzadas. Los puntos principales a engrasar en un motor, son:  Paredes de cilindro y pistón.  Cigüeñal. E&A 535  

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    

Pie de biela. Árbol de levas. Eje de balancines. Engranajes de la distribución. …

Refrigeración. Cuando el motor está funcionando, la temperatura de todas sus piezas se eleva debido al calor de la combustión, en la cámara de combustión. Bajo estas condiciones, el motor rápidamente se dañaría por sobrecalentamiento. Para ello, todo vehículo dispone de sistemas de enfriamiento, bien mediante aire o agua. El sistema de refrigeración más utilizado es el de agua, con ventilación artificial ante determinadas circunstancias; el sistema aporta igualmente menor vibración al motor y la calefacción del vehículo. Se define la camisa de agua como el conducto para que el refrigerante se disponga en el bloque y culata de cilindros, el cual permite que el agua enfríe el calor generado por el motor. La bomba circula el refrigerante; está montada en el frente del bloque de cilindros, y es conducida por una correa, generalmente en V, desde el cigüeñal. El termostato, instalado entre el radiador y el motor, trabaja automáticamente para mantener la temperatura del refrigerante constante. Cuando la temperatura del refrigerante está baja, el termostato cierra la válvula, permitiendo al refrigerante circular alrededor del interior del motor. Cuando la temperatura del refrigerante viene a ser alta, el termostato abre la válvula, permitiendo al refrigerante circular hacia el radiador.

El radiador enfría al refrigerante cuando este alcanza una temperatura elevada; el mismo es enfriado por el aire que es aspirado por el ventilador, o por el viento que golpea a este en el frente, mientras que el vehículo se está moviendo; algunos ventiladores son conducidos por una correa en V, que viene desde el cigüeñal, y otros son conducidos por un motor eléctrico. El líquido refrigerante, igualmente conocido como anticongelante, sirve igualmente para reducir el punto de solidificación del líquido que circula por E&A 536  

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los sistemas de refrigeración, evitando así que se congele. Por eso es especialmente importante revisar su estado cuando comienzan el frío y las nevadas. El anticongelante es un producto preparado a base de etilenglicol y agua; en el mercado se pueden encontrar diferentes tipos de anticongelante, dependiendo de la concentración de etilenglocol y de las cualidades adicionales que se quieran añadir a este líquido.

Las mezclas más habituales son las siguientes:  10% de etilenglicol, indicado para temperaturas entre –4ºC y 102ºC.  25% de etilenglicol, indicado para temperaturas entre –12.5 ºC y 103 ºC.  50% de etilenglicol, indicado para temperaturas entre –37ºC y 108ºC. Este líquido no sólo es importante por su función anticongelante, sino que además también puede ayudar a reducir la corrosión dentro del sistema de refrigeración.

Mecanismos de Transmisión. La transmisión mecánica se encarga de trasladar la potencia, entre dos o más elementos, dentro de una máquina. Los mecanismos de transmisión en un automóvil trasladan la potencia, o fuerza del motor, a las ruedas motrices de una forma controlada, a voluntad del conductor. Como el motor y caja de cambios van fijos al bastidor, y las ruedas van montadas sobre un sistema elástico de suspensión, el enlace entre la caja de cambios, y las ruedas, no puede ser rígido, ha de estar preparado para adaptarse a esas deformaciones.

Entre otros, los elementos que componen la transmisión son:  Embrague, acopla, a voluntad del conductor, el giro del motor de la caja de cambios. Transmite el movimiento de una forma suave y progresiva, situado entre el volante de inercia o motor, y la caja de velocidades. Pueden ser: de fricción, hidráulicos, electromagnéticos, disco… E&A 537  

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 Cambio o caja de velocidades, encargada de aumentar o disminuir la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas motrices, aprovechando la potencia del motor; la caja de cambios convierte el par motor, que ha de vencer en cada momento el par resistente (el que se opone al movimiento en cada momento). En los automóviles esta relación es llamada usualmente “marcha”.  Árbol de transmisión, pieza encargada de portar el movimiento de la caja de velocidades, al conjunto par cónico-diferencial, constituido por un elemento alargado y cilíndrico. La conexión del árbol, con los elementos mencionados, se suele realizar a través de juntas cardan, definidas como aquellas que permiten unir dos ejes que no estén en una misma línea, transmiten bien el par motor, y permiten desplazamientos angulares de los ejes de 15°.  Diferencial, mecanismo que tiene su ámbito de actuación en el eje motriz, y su objeto es trasladar el par motor a la rueda cuya adherencia se ve reducida, resolviendo el problema de pérdida de tracción, bien por pisar superficie deslizante, bien por baches, o durante el trazado de una curva; permite que la rueda derecha e izquierda de un vehículo giren a velocidades diferentes, según éste se encuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro.  Semiárboles de transmisión o palieres, son los ejes a través de los cuales se transmite el movimiento, desde el diferencial a las ruedas motrices. Pueden ser rígidos o articuladores. Están constituidos por un eje de acero; en uno de sus extremos se acopla al planetario del diferencial y, en el otro al cubo de la rueda, solidariamente, para transmitirle su giro.

El tipo de transmisión a disponer en un vehículo dependerá de la posición del motor, y del eje, o ejes, que reciben la transmisión motriz. Se clasifican en 3 tipos: E&A 538  

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 Motor delantero y propulsión trasera; aquí el traslado de la potencia o la cadena cinemática, sigue el movimiento del motor pasando por el embrague, caja de cambios, árbol de transmisión, grupo cónicodiferencial, palieres o semiárboles de transmisión, y ruedas.  Motor trasero y propulsión trasera; la cadena cinemática de transmisión de movimiento se realiza desde el motor, pasando por el embrague, caja de cambios y diferencial, por último los árboles de transmisión y ruedas.  Motor delantero y tracción delantera; resulta el sistema más utilizado hoy en los vehículos de mediana cilindrada, eliminando elementos mecánicos como el árbol de transmisión, y permitiendo agrupar la caja de cambios, el grupo cónico, y el diferencial, en un solo bloque.

Suspensión. La suspensión se conforma por el conjunto de elementos que absorben las irregularidades del terreno, manteniendo la comodidad y el control del vehículo; ésta, actúa entre el chasis y las ruedas, las cuales reciben directamente las irregularidades de la vía. Los elementos de la suspensión han de ser lo suficientemente resistentes, y elásticos, para aguantar las cargas a que se ven sometidos, sin que se produzcan deformaciones permanentes ni roturas, no perdiendo adherencia con el suelo. Por tanto, el sistema de suspensión se compone por un elemento flexible o elástico; muelle de ballesta o helicoidal, barra de torsión, muelle de goma, gas o aire, y un elemento amortiguador, que frene tanto su compresión como su expansión, minimizando las oscilaciones de la masa suspendida originadas por los elementos flexibles, no perdiendo así el control del vehículo.

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Cuando un vehículo toma una curva, por la acción de la fuerza centrífuga, se traslada el peso del coche sobre las ruedas exteriores, con lo cual la carrocería tiende a inclinarse hacia ese lado, con el consecuente peligro de vuelco, y la correspondiente incomodidad de los ocupantes. Para minimizar estos inconvenientes se montan, sobre los ejes delantero y trasero, las barras estabilizadoras, que consisten esencialmente en una barra de acero elástico, cuyos extremos se fijan a los soportes de suspensión de las ruedas; de esta forma, al tomar una curva, como una de las ruedas tiende a bajar y la otra a subir, se crea un par de torsión en la barra que absorbe el esfuerzo, y se opone a que esto ocurra, evitando que la carrocería se incline a un lado, manteniéndola estable. El mismo efecto se produce cuando una de las ruedas encuentra un bache u obstáculo, creando, al bajar o subir la rueda, un par de torsión en la barra, que hace que la carrocería se mantenga en posición horizontal. Mencionar un nuevo tipo de suspensiones denominadas "activas electrogeneradoras", que generan energía para los vehículos eléctricos.

Dirección. La dirección es el sistema de elementos por el cual pueden orientarse las ruedas directrices de un vehículo a voluntad del conductor. Para minimizar el esfuerzo del conductor, los vehículos disponen de mecanismos desmultiplicadores y asistentes. En los años 40 comenzaron a utilizarse, en Estados Unidos, sistemas de asistencia de dirección, que sumados a la desmultiplicación lograda, hacían suave y sensible la dirección que, en algunos casos, llegaba a ser peligrosa. Actualmente, se disponen dispositivos que endurecen la dirección, a medida que aumenta la velocidad de desplazamiento del vehículo. La dirección asistida utilizada hoy es del tipo electromecánica, utilizando un motor eléctrico para generar la asistencia en la dirección; dicha asistencia puede proporcionarse en la columna de dirección (Column drive), en el piño de la dirección (Pinion drive) o en la cremallera (Rack drive). Entre las partes de una dirección, tenemos: volante, columna de dirección, caja de engranajes, brazo de mando, biela de dirección, brazo de acoplamiento, pivotes, manguetas, rótulas, etcétera.

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Frenos. Los frenos son elementos utilizados para disminuir la velocidad de algún cuerpo, transformando la energía cinética de éste, en calor o trabajo equivalente. Los frenos de fricción transforman la energía cinética en calor, constando de un cuerpo fijo que presiona otro que debe decelerar; son conocidos y utilizados en el mundo del automóvil: de cinta o banda, de disco, de tambor, de llanta, etcétera. Según su tipo de accionamiento se suelen dividir: mecánicos, neumáticos, hidráulicos, de mano o estacionamiento, eléctricos, etcétera. Hoy, en la Unión Europea es obligatorio el uso de un sistema de antibloqueo de ruedas, ABS, el cual evita que los neumáticos pierdan adherencia con el suelo, impidiendo el bloque de éstos. Para vehículos pesados, es de vital importancia el sistema de frenos adoptado; entre otros, y en paralelo a otros sistemas, se utiliza el freno motor, usando la fuerza de oposición al movimiento del propio motor de combustión interna. En la actualidad, los dos grandes sistemas que se utilizan en los conjuntos de frenado son: los frenos de disco (contracción externa) y los frenos de tambor (expansión interna). Un sistema de frenado suele constar de: pedal, bomba de freno, circuito de presión en el que se incluyen los latiguillos, bombines o actuadores, etcétera.

Asistencias al freno, servofreno; estos elementos se montan en el sistema de frenado para reducir el esfuerzo del conductor al realizar la frenada. La asistencia al freno que funciona por depresión, y que se monta en la mayoría de los vehículos, se sitúa entre el pedal del freno y la bomba. Es un receptáculo en cuyo interior se haya una membrana que separa dos cámaras. La cámara delantera, más próxima a la bomba, está sometida a la depresión que se genera en el colector de admisión, o algún generador de vacío (motores diésel). La conexión entre la cámara delantera, y el elemento de vacío, se haya controlada por una válvula “antiretorno”, cuya dirección de funcionamiento E&A 541  

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es siempre hacia la asistencia. En la cámara posterior, más cercana al pedal, reina la presión atmosférica, estando conectada directamente con el exterior. De igual forma mencionar el repartidor de frenada, función del peso del eje trasero; es un elemento instalado en las canalizaciones de los frenos traseros, que disminuye la presión hidráulica para no bloquear las ruedas, y así, realizar una frenada progresiva y homogénea. Su funcionamiento se justifica por la pérdida de adherencia que sufren las ruedas traseras cuando durante la frenada, parte relativa de la masa del vehículo tiende a deslizarse hacia delante. Su funcionamiento puede ser mecánico o inercial. El mecánico es un elemento de regulación sujeto a la carrocería, y que tiene una palanca unida al elemento de suspensión, que regula la presión del circuito en función del movimiento de dicha suspensión. En cambio, el funcionamiento inercial, regula la presión en función del desplazamiento de la masa del vehículo.

Electricidad del Automóvil. En el automóvil de hoy en día, se utiliza cada vez más la electricidad para comodidad y mejor control del conductor; se están sustituyendo diversos componentes mecánicos por elementos eléctricos, o electrónicos, que cumplen las mismas misiones de una forma más rápida, segura, y cómoda. Entre otros, los propios circuitos eléctricos, la batería, el alternador, el motor de arranque, el sistema de encendido, los elevalunas, el cierre centralizado, la iluminación, el cuadro de instrumentos… constituyen el conjunto de elementos que son objeto de creación, control y mantenimiento de la electricidad en el automóvil.

Sistemas de Encendido. El encendido del motor, es un sistema de producción y distribución de la chispa, de alta tensión, necesaria en la bujía, para producir el encendido provocado en los motores de gasolina, de tal forma que podamos provocar la combustión, aire-gasolina, en el momento oportuno. Para generar esta alta tensión que provoque la chispa, se utiliza la bobina, que no es ni más ni menos que un transformador, que convierte la tensión de la batería de 12 voltios, a una tensión de 10.000-15.000 voltios; el elemento que se encarga de distribuir esta E&A 542  

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tensión es el delco o distribuidor; para provocar la chispa en el interior de cada cilindro, el elemento necesario es la bujía, tantas como cilindros tenga el motor.

Dinamo. La dinamo es un generador eléctrico, dispositivo que transforma la energía mecánica, proporcionada a través de una correa conectada al motor, en energía eléctrica. Suministra energía eléctrica a varios dispositivos del vehículo en funcionamiento, manteniendo la batería cargada. Están fundados en el principio de que, en un conductor, sometido a un campo magnético variable, se crea una tensión eléctrica inducida; en la práctica y dicho de otro modo, cuando una bobina gira en el ámbito de un campo magnético, generado por imanes, se induce en la bobina una corriente eléctrica conducida externamente mediante las escobillas (dispositivos que establecen una conexión eléctrica entre una parte rotatoria, la bobina, y otra fija). La cantidad de energía eléctrica generada depende de la velocidad de giro del anillo, y de la potencia del campo magnético producido por los imanes. El movimiento del anillo debe de ser continuo para que el flujo de energía sea constante, y los imanes deben estar dispuestos de modo que aporten un campo magnético, cara interna semicilíndrica, para que puedan abarcar el bobinado en toda la extensión posible. El voltaje viene determinado por la velocidad de rotación, así como por la intensidad del campo magnético creado por los imanes.

Alternador. El alternador funciona exactamente sobre los mismos principios eléctricos que la dinamo; aunque la dinamo tiene dificultades para suministrar una adecuada potencia de carga, bajo revoluciones de motor bajas. Para superar esta debilidad, prácticamente todos los automóviles actuales vienen hoy equipados con un alternador, dispositivo capaz de cargar la batería incluso a una velocidad motor de ralentí. Para salvar este problema, la construcción del alternador frente a la dinamo son diferentes, aunque actúen bajo el mismo principio físico. E&A 543  

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En un alternador, en torno al interior de la armadura, se distribuyen las bobinas de inducido, y este conjunto es denominado estátor. La parte móvil del alternador es la que lleva las bobinas de campo, y recibe el nombre de rotor. En comparación con la dinamo, las posiciones relativas de estas piezas quedan, pues, invertidas, y la corriente se genera en el componente estático. Los dispositivos invierten constantemente su sentido de flujo en torno al circuito, por lo que generan corriente alterna. Esta forma de corriente no es adecuada para cargar la batería, ya que ésta proporciona corriente de un solo sentido, corriente continua. Este problema se resuelve a través de un dispositivo llamado rectificador. La rectificación de la corriente generada se logra por medio de 4 ó 6 diodos de silicio, en un paquete rectificador; los diodos actúan como válvulas o interruptores casi perfectos.

Batería. En motores de combustión interna, la batería suministra electricidad al equipo de arranque del motor, encendido y luces, así como también a otros dispositivos eléctricos que son usados en el vehículo. Se componen de una o varias celdas que constituyen un recinto cerrado, en cuyo interior hay dos electrodos sumergidos en un electrolito. Los electrodos se comunican con el exterior mediante unos bornes, donde la batería se conecta al sistema eléctrico que vayamos a utilizar. Si colocamos las celdas en serie, conseguiremos sumar las tensiones de cada una de ellas, y así conseguir una batería con más voltaje. Si por el contrario colocamos las celdas en paralelo, positivos unidos entre sí, negativos igualmente, conseguiremos una batería de mayor intensidad. Una batería estándar de un vehículo dispone de 6 celdas, que combinadas proporcionan 12,6 voltios a carga completa. La recarga de la misma se produce a través del alternador.

Motor de Arranque. El motor no arranca por sí solo sin una actuación externa. Su cigüeñal debe ser girado por una fuerza, a fin de que la mezcla aire-combustible sea iniciada, para dar lugar a la compresión, y para que el inicio de la combustión ocurra. EI E&A 544  

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motor de arranque, montado en el bloque de cilindros, empuja contra un piñón de pocos dientes, conocido como “bendix”, cuando activamos el mismo a través de la llave de contacto; dicho piñón engrana con el volante de inercia, girando así el cigüeñal.

Distribución. La distribución es el mecanismo que regula la entrada y salida de “fluidos”, aire y combustible, en el cilindro. Las principales partes del sistema:    

Árbol de levas. Taqué. Válvulas. Correa o cadena de distribución.

El árbol de levas es un eje con resaltos, llamados levas; éstas van mecanizadas al eje, con el correspondiente ángulo de desfase para efectuar la apertura de los distintos cilindros, según el orden de funcionamiento establecido. Al girar el árbol activan, según hemos dicho en el momento que corresponda, y de forma repetida, los taqués. Los taqués son “empujadores” que, accionados por el árbol de levas, mueven las válvulas. Las válvulas, accionadas por los taqués, abren o cierran el paso de gases al cilindro. La correa de la distribución es la banda encargada de transmitir el movimiento entre el cigüeñal y el árbol de levas; en definitiva, sincronizar el movimiento de las válvulas con respecto al de los pistones (igualmente y, en algunos casos, mueven elementos periféricos como pueda ser el alternador).

No todos los vehículos montan una correa de distribución; algunos modelos montan la llamada cadena de distribución. La principal diferencia entre la correa, y la cadena de distribución, es el desgaste que sufre la correa con el uso, y que no afecta casi a la cadena. La correa deberá ser sustituida cuando el fabricante lo aconseje, para evitar un deterioro acusado que pueda acabar partiendo la correa o patinando en el circuito. La correa tiene una vida útil que oscila entre los 70.000 y los 120.000 E&A 545  

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kilómetros; la rotura de ésta suele conllevar roturas severas, pudiendo afectar a la culata, válvulas, árbol de levas, pistones, etcétera. La cadena, que se mueve con poleas dentadas, no necesita ningún mantenimiento en la gran mayoría de los casos, y casi siempre se diseña para no ser sustituida en toda la vida útil del motor.

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Muchas son las personas que se plantean acceder a la función pública; la mayor parte cansados de su experiencia laboral y buscando cierta estabilidad “vital”. Sin lugar a dudas, muchos hallarán su meta tras cambiar, una larga temporada, su vida, por libros y esfuerzo personal. Nuestra sociedad entenderá y requerirá, con mayor ímpetu, la necesidad de servicio público, siempre bajo mandato de la ley, eliminando prácticas perjudiciales que obedecen a intereses privados… presiones externas e internas que deberemos vencer, sea cual fuere nuestro trabajo. Esta habrá de ser nuestra función, cumplir nuestra responsabilidad desde y para el interés general, según los órdenes que rigen la voluntad popular… a todos nos compete el trabajo eficiente y riguroso; llenará realmente nuestra alma, a la vez que merecerá y obtendrá, en una sociedad madura como la nuestra, el reconocimiento ciudadano. ¿Qué mejor función?... la protección de las personas frente a los actos delictivos que puedan amenazarlos, asegurar el cumplimiento de las leyes (llevando ante la justicia a todo el que las incumpla), defender el libre ejercicio de los derechos y las libertades, preservar la seguridad ciudadana… atención y auxilio a los ciudadanos mediante la colaboración con los servicios de protección civil, la vigilancia del tráfico, protección de la naturaleza, rescate y ayuda en montaña y mar territorial y, en resumen, cualquier actuación que lleve al socorro, ayuda y protección del ciudadano. Digna de recompensa, la Benemérita.

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