EL MOTOR DE 4 TIEMPOSFUERZA EXPANSIÓNPAR O TORQUETRABAJO Y POTENCIARELACIÓN DE COMPRESIONEFICIENCIA TERMICACARBURADORSISTEMA BAJABOMBA PIQUELUBRICACIONDE MOTORSILENCIADOR DE ESCAPEAPRIETE CULATATORQUE PERNOSMECANICAAVANZADA

Cómo funciona un motor de 4 tiempos?

Un motor de combustión interna es básicamente una máquina que mezcla oxígeno con

combustible gasificado. Una vez mezclados íntimamente y confinados en un espacio denominado

cámara de combustión, los gases son encendidos para quemarse (combustión).

Debido a su diseño, el motor, utiliza el calor generado por la combustión, como energía para

producir el movimiento giratorio que conocemos.

Motor a Gasolina o Alcohol

En la figura animada que aparece más abajo se puede apreciar el funcionamiento del motor de 4

tiempos.

1er tiempo: carrera de admisión. Se abre la vávula de admisión, el pistón baja y el cilindro se

llena de aire mezclado con combustible.

2do tiempo: carrera de compresión. Se cierra la válvula de admisión, el pistón sube y comprime la

mezcla de aire/gasolina.

3er tiemp: carrera de expansión. Se enciende la mezcla comprimida y el calor generado por la

combustión expande los gases que ejercen presión sobre el pistón.

4to tiempo: carrera de escape. Se abre la vávula de escape, el pistón se desplaza hacia el punto

muerto superior, expulsando los gases quemados.

Para detener el movimiento pulse con el derecho y utilice el menú.

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ABalancín de válvula.

BTapa de válvulas.

CPasaje de admisión.

DCulata de cilindros.

ECámara refrigeración.

FBloque de motor.

GCarter de motor.

HLubricante.

IEje de levas.

JRegulador de válvula.

KBujía de encendido.

LPasaje de Escape.

MPistón.

NBiela.

OPuño de biela.

PCigüeñal.

Admisión

Compresión

Expansión

Escape

Imagen propiedad de www.howstuffwork.com

©dr.croxwell 2004-12 Prohibida la reproducción con propósito comercial.

Expansión: Fuerza de EmpujeEl calor que se genera en la cámara de combustión cuando se quema la mezcla produce fuerza de expansión en los gases presentes. Esta característica expansiva de los gases es lo que ejerce la fuerza para generar el movimiento del motor.

Presión Media Efectiva, corresponde a la presión promedio que ejercen los gases durante la carrera de expansión en un motor.

Comparando dos motores iguales, aquél que es capaz de quemar apropiadamente mayor cantidad de combustible, dispone de mayor presión de expansión para impulsar los pistones.

Rendimiento Volumétrico

Como el tiempo de admisión es demasiado breve, los gases de mezcla fresca dentro del cilindro nunca alcanzan el valor de la presión atmosférica. Comparando dos motores iguales, el que sea capaz de llenar en mejor forma sus cilíndros será el más eficiente.Se denomina rendimiento volumétrico al porcentaje de presión de llenado de un cilindro. Por ejemplo, si la presión barométrica es de 1.000 milibares, el motor tendrá un 80% de rendimiento volumétrico cuando los gases en sus cilindros alcanzan una presión de 800 milibares, antes de comenzar la carrera de compresión. Entre dos motores iguales, el que tiene mayor rendimiento volumétrico genera más potencia puesto que dispone de mayor número de moléculas de oxígeno que le permiten quemar mayor cantidad de combustible. Los sistemas de admisión de motores para vehículos de calle, se diseñan de manera que el rendimiento volumétrico máximo se alcance a velocidades medias de alrededor de 3.000 a 4.000 RPM. Cuando el llenado de los cilindros es máximo entonces el torque es máximo. Esto último no significa que su potencia sea máxima.

Fuerza de TorsiónEl torque o par es el nombre que se da a las fuerzas de torsión. Para que la torsión exista se requieren 2 fuerzas (par), que se ejercen en sentido opuesto. Ver la figura.

El valor del par depende del radio de acción de la fuerza (brazo). La mayor o menor torsión que genera una fuerza, depende de la distancia al punto de pivote. A mayor brazo mayor par.

Par de TorsiónEl par o torque es un número que expresa el valor de la fuerza de torsión. Se expresa en kilos x metros. Es decir, si ejercemos una fuerza de 1 kilo con un un brazo de 1 metro el torque o par será de 1 kilo x metro (1 kilográmetro).En un motor de pistones la capacidad de ejercer fuerza de torsión es limitada. Depende de la fuerza de expansión máxima que logran los gases en el cilindro. El torque máximo se consigue cuando el rendimiento volumétrico es máximo y por lo tanto, se dispone de mayor temperatura para expandir los gases.Los motores de mayor tamaño están equipados con cigüeñal de brazo más largo. Esto les da la posibilidad de ejercer igual par de torsión con menos fuerza de expansión de los gases.

Trabajo y PotenciaLa física define como trabajo el desplazamiento de un cuerpo por efecto de una fuerza.

El trabajo se mide en términos numéricos, multiplicando la fuerza ejercida por la distancia recorrida. Es decir, si movemos un cuerpo con la fuerza de un kilógramo para que recorra 1 metro, estamos efectuando un trabajo de 1 kg. x metro. A mayor fuerza ejercida mayor trabajo efectuado. Cuando se realiza trabajo y la trayectoria es circular, como es el caso de un motor, el cálculo del trabajo se

expresa: Trabajo = Fuerza x 2¶r, donde ¶ es una constante (3,1416) y r es el radio de giro.

Potencia PS y HPLa potencia es trabajo mecánico que incorpora en su valor el parámetro tiempo. Es decir, la potencia se expresa con un número que cuantifica el trabajo efectuado durante un lapso de tiempo. Mientras más rápido se realiza el trabajo la potencia que se desarrolla es mayor.La medida original de potencia se expresa en caballos de fuerza o PS (Pferdestärke), y proviene del sistema métrico alemán. El valor de 1 PS equivale a levantar 75 kilógramos a 1 metro de altura en 1 segundo, (75 kg x metro/segundo). Su equivalencia en el sistema de medida inglés es el HP (Horsepower). El valor de un PS se diferencia levemente del HP: 1 PS = 0.9858 HP.1 HP es igual a levantar 550 libras a 1 pie de altura en 1 segundo. La capacidad de ejercer torque y potencia en un motor es limitada. Depende de la fuerza de expansión que logran los gases en el cilindro. El torque máximo se consigue cuando el rendimiento volumétrico (% de llenado de los cilindros) es máximo.

La potencia en términos generales, expresa la capacidad para ejecutar un trabajo en el menor tiempo posible. Una fuente de energía que puede mover 1 kg de peso por una distancia de 1 metro en un sólo segundo es más 'potente' que otra capaz de desplazar el mismo peso en 2 segundos.

Compresión de MotorLa relación de compresión es el término con que se denomina a la fracción matemática que define la proporción entre el volumen de admisión y el volumen de compresión.

Fórmula para Calcular la Relación de Compresión TeóricaV1 + V2

V1V1 = Capacidad en centímetros cúbicos de la cámara de combustión de la culata.V2 = Capacidad del cilindro, con el pistón en su punto muerto inferior.

En general, la eficiencia térmica (capacidad para transformar calor en movimiento), y la potencia, dependen de la relación de compresión.Un motor gasta energía para comprimir los gases y aporta energía al quemar los gases. A medida que se aumenta la compresión, la diferencia entre gasto y aporte de energía crece. Es decir, a mayor compresión el motor es más eficiente.

Relación de Compresión EfectivaPara calcular el valor real de la relación, el volumen del cilindro requiere ser medido, no con su pistón en punto muerto inferior, sino que a partir de la posición que tiene cuando termina el cierre de la válvula de admisión.

Presión de CilindroLa presión de un cilindro se mide con un manómetro de presión (compresímetro), y es necesario tomar una muestra de ella para conocer el grado de estanqueidad (sello) de los cilindros. Como esta

presión se mide a muy bajas revoluciones y con el motor frío, no se puede considerar como método de diagnóstico definitivo. Sin embargo, esta medición determina con precisión la diferencia de estanqueidad entre cilindros.

Cubicación de MotorLos motores de competencia requieren de una relación de compresión específica. Para comprobarla se miden los volúmenes mendiante la cubicación.

Utilización del Calor

La gasolina es la fuente de energía primaria de un motor. Quemarla significa generar la fuerza suficiente para mover partes móviles y además entregar un excedente para fuerza de giro.

Eficiencia Térmica de Motor Un motor de pistones, alimentado con gasolina, no es capaz de alcanzar 100% de eficiencia térmica. Es decir, no puede aprovechar todo el calor generado por la combustión para transformarlo en fuerza motriz. Los motores de combustión interna a gasolina son derrochadores, su eficiencia térmica es bastante pobre. Alrededor de 30% de la energía calórica que disponen, la transforman en movimiento y la otra parte la disipan (pérdida), hacia la atmósfera. Su popularidad se basa en la agilidad de aceleración que presentan, a diferencia de otros tipos como el diesel, que arrojan mejor eficiencia térmica pero son más lentos.Rendimiento Calórico No todos desperdician igual cantidad de calor durante su funcionamiento. Comparando motores de características iguales, se considera más eficiente a aquel que utilice mejor porcentaje de calor para producir fuerza motriz. Variadas son las razones por la cual un motor puede cambiar su eficiencia térmica. Como ejemplo podemos mecionar un motor que está siendo refrigerado en exceso. Es decir, su sistema de refrigeración no es el apropiado ya que retira mayor calor que el adecuado. Como consecuencia de esto el conjunto opera a temperaturas menores y su fuerza motriz decae.

Boquilla Principal de AtomizaciónA velocidades superiores a 1.600 rpm. el carburador de motor alimenta los cilindros a través de una boquilla o difusor de diámetro fijo que arroja gasolina en al garganta. El calibre de esta boquilla no es modificable. La boquilla principal de alimentación se fabrica con un diámetro de salida que produce atomización de gasolina. La caída de presión causada por la velocidad del aire que se desplaza hacia los cilindros permite que la presión atmosférica empuje la gasolina hacia la garganta del carburador desde la cuba principal.

La altura de la boquilla principal debe superar el nivel de bencina en la cuba por 1 a 1,5 milímetros, para impedir el derrame cuando se detiene el motor o cuando se transita por una pendiente.

Calibre o Gicleur Principal

El volumen de combustible que sale por la boquilla principal es controlado por el gicleur o calibre principal del carburador. Consiste de un orificio de diámetro específico que restringe el paso de la gasolina.

Tubo Emulsionador de GasolinaMejora la mezcla entre aire y combustible. Permite que una parte del aire de admisión ingrese al tubo emulsionador y pase a través de la gasolina en forma de burbujas, produciendo espuma. El aire ingresa al tubo emulsionador a través de un orificio o jet de diámetro específico. Este calibre es

modificable. Se puede cambiar por otros de diferente diámetro. Obturador o Mariposa de Aceleración

La velocidad de un motor se controla permitiendo o impidiendo que la mezcla ingrese a los cilindros. Cuando la mariposa de aceleración se abre y el motor supera la velocidad mínima (ralentí), la boquilla principal recién inicia el suministro de combustible atomizado. La mariposa de aceleración regula la velocidad de llenado de los cilindros monitoreando el rendimiento volumétrico.

El Carburador de Venturi FijoEl flujo de aire acelera a través de la garganta y pasajes de admisión para llegar a los cilindros. A mayor volumen de aire admitido, mayor es el vacío generado. Es decir, a mayor rendimiento volumétrico, mayor será la depresión en la garganta de admisión.El carburador es sensible a las variaciones de presión y entrega mayor volumen de combustible cuando la depresión es alta y gradualmente disminuye el suministro a medida que baja. En alta velocidad se utiliza el sistema principal de alimentación, encargado de atomizar la gasolina a través de la boquilla, principal. Pulsar en la imagen siguiente.

Sin embargo, cuando la velocidad del aire no es suficiente para generar un vacío mínimo, el carburador deja de proveer combustible por su boquilla principal y utiliza el circuito de ralentí para hacer llegar gasolina.Sistema de Baja Velocidad o Ralentí La velocidad de ralentí es el número de revoluciones mínimas que requiere el motor para mantenerse girando. En ralentí, la mariposa de aceleración obstruye la garganta. Los cilindros siguen funcionando y bajo la mariposa se genera una presión negativa de alrededor de 25 milímetros de mercurio. Esta depresión es aprovechada por el sistema el cual utiliza la presión atmosférica para empujar la gasolina a través del sistema de baja velocidad. El combustible sale a la garganta por un orificio o lumbrera de ralentí que se encuentra más abajo de la mariposa de aceleración. Ver la imagen siguiente.

Sistema de TransferenciaUna vez que la mariposa de aceleración recorre los primeros grados de apertura descubre otro orificio, llamado lumbrera de ralentí rápido, el que forma parte del sistema de transferencia.Mientras se alcanza el vacío necesario para que se inicie la alimentación a través del circuito de alimentación principal, el carburador emplea el sistema de transferencia para proveer gasolina a velocidad de ralentí rápido. Ver la imagen.

Una vez que la mariposa de aceleración permite el flujo de aire para crear el nivel de vacío suficiente en el venturi de la garganta, el suministro de combustible por el sistema de ralentí y transferencia se detiene y ahora el carburador comienza a alimentar el motor a través de su circuito principal. El combustible que aun se encuentra en el pozo de baja (ralentí y transferencia), es absorbido por el sistema principal y el gicleur de baja se transforma en jet de aire.

Bomba de PiquePara ganar velocidad en forma súbita, un motor requiere alimentación de gasolina instantánea. Cuando la mariposa destapa la garganta en forma rápida, el principio de inercia impide que el aire acelere de inmediato y como consecuencia no se genera el vacío suficiente para arrastrar bencina hasta el surtidor principal. Con el objeto de compensar esta deficiencia momentanea, los carburadores están equipados con una bomba de aceleración.También conocida como 'bomba de pique' consiste de un émbolo que se acciona mecánicamente y que permite inyectar combustible adicional en la garganta, a través de un conducto independiente.

Accionamiento de la Bomba AceleraciónPasado un cierto número de grados de apertura de la mariposa, comienza el desplazamiento de la bomba de pique la cual inyecta combustible sólo si el movimiento del pedal del acelerador es rápido y de longitud significativa. Cuando la apertura de la mariposa se efectua en forma gradual, la bomba no inyecta combustible.

Válvula Reforzadora de PotenciaEl diámetro del jet principal (gicleur), está diseñado para proveer bencina sólo dentro de un cierto rango de vacío. Si el motor gira a bajas revoluciones, con su mariposa totalmente abierta, no podrá generar la depresión que se requiere para extraer combustible desde el surtidor principal. Ejemplo práctico: si viajamos con el acelerador a fondo por una pendiente muy pronunciada, el motor no logra alcanzar el régimen suficiente de revoluciones para generar el vacío necesario. En orden de compensar esta deficiencia de alimentación, los carburadores están equipados con una válvula reforzadora de potencia que suministra combustible adicional. Para hacerlo utiliza un pasaje de gasolina independiente, especialmente provisto para este efecto, que permite superar el volumen de suministro que el jet principal limita.En el otro extremo (altas revoluciones), cuando el motor aspira gran flujo de aire ocurre un fenómeno llamado saturación, que limita la velocidad máxima del aire. Una vez alcanzada esta condición el motor ya no puede generar un vacío mayor para aumentar sus revoluciones, a menos que reciba combustible adicional. Esto lo consigue artificialmente por intermedio de la válvula reforzadora de potencia. Pulsar sobre la imagen siguiente para ver detalles del conjunto.

Accionamiento del Reforzador de Potencia

La válvula de potencia, además de ser accionada en forma mecánica, puede serlo en forma neumática utilizando la depresión que llega hasta ella por un pasaje que nace bajo la mariposa de aceleración en la garganta principal. Las variaciones de vacío que recibe a través de este conducto son aprovechadas para desplazar su émbolo, el cual controla el movimiento de una válvula de paso de gasolina. Pulse sobre la figura siguiente.

Cuando la mariposa se abre totalmente, el vacío bajo ella disminuye. El resorte del reforzador de potencia se estira para acompañar el desplazamiento de la válvula que aumenta el paso de gasolina hacia el sistema principal. Una vez que el vacío bajo la mariposa aumenta, el émbolo de la válvula vuelve a su posición normal y bloquea el paso de combustible adicional.

Bomba de Aceite y Válvula ReguladoraEl flujo de aceite hacia los descansos y puños del cigüeñal debe ser constante. Para ello se utliza una bomba de aceite que sumistra caudal. El rendimiento de la bomba de lubricantes se controla midiendo los litros por minuto que desplaza. Como la bomba gira relacionada con el motor, a mayores revoluciones, mayor caudal. Para controlar la variación constante de presión, se utiliza una válvula reguladora de presión. Esta se encuentra formada por un émbolo y un resorte. Se abre cuando el caudal de aceite suministrado por la bomba genera presión suficiente para comprimir el resorte de la válvula reguladora y parte del caudal es derivado hacia el tubo de succión de la bomba de aceite.

La válvula es regulable. Permite establecer la presión mínima y máxima del aceite, dentro del circuito de lubricación. Para aumentar la presión de aceite de lubricación se requiere desmontar el perno de sujeción de la válvula y quitar golillas de regulación. De esta manera el émbolo recorre una distancia mayor para comprimir el resorte, antes de destapar el pasaje por donde deriva el aceite para aliviar la presión.

Circuito de LubricaciónEl aceite succionado por la bomba se dirige hacia una galería ubicada en el cuerpo del block. Este conducto tiene pasajes conectados a las bancadas del cigüeñal. Luego el aceite continua su desplazamiento por un pasaje ubicado dentro de los brazos del cigüeñal hasta alcanzar los puños de biela.Desde la galería principal también se hace llegar lubricante a los descansos del eje de levas. Pulsar en la figura siguiente.

Control de Sonido en MotoresEl sonido del motor es una onda formada por pulsos alternativos de alta y baja presión que se pueden amortiguar con un silenciador de escape. Cuando la válvula de escape se abre y el gas se precipita hacia el múltiple, golpea la masa de gas de menor presión que está detenida allí. Esto genera una onda que se propaga hasta la atmósfera por el sistema de escape. La velocidad de la onda

es mayor que la del propio gas.

Componentes del SilenciadorEn un silenciador de escape estándar, el gas ingresa a el y se desplaza hasta el fondo del tubo de entrada para luego ser reflejado hacia la cámara principal. Posteriormente sale atravezando pequeñas perforaciones practicadas en el tubo de salida del silenciador. Al mismo tiempo, la cámara principal se mantiene conectada con otro compartimento denominado resonador. Escapes Sónicos El volumen del sonido depende de la amplitud de onda. Esta varía según el valor de la presión que lo genera. A mayor amplitud de onda mayor volumen. Para aminorar el volumen del sonido sin afectar el desempeño del motor se anulan las ondas que salen del motor con otras que vienen reflejadas desde el silenciador (interferencia destructiva). Si una onda está en máxima presión y se encuentra con otra similar en mínima presión se contrarrestan. Existen varios diseños básicos para conseguir el efecto amortiguador. Los fabricantes muchas veces incorporan varios de ellos en un mismo silenciador. Pulse sobre las imágenes siguientes.

Resonador de EscapeCuando el gas de escape golpea al gas confinado en el resonador, produce una onda en dirección contraria que tiene frecuencia y amplitud parecida a la que viene desde el motor. Algunos sistemas de escape están equipados con un resonador independiente que se instala más cerca de la cola de escape.

Ciertos silenciadores son construidos de manera que su carcaza exterior puede absorber parte de las pulsaciones. En este caso su construcción es más compleja y consiste de una capa metalica más gruesa en el exterior, luego una capa delgada de aislante y enseguida otra capa fina de metal.Escapes DeportivosEl motor estándar de vehículos para pasajeros gana algunos caballos de fuerza si se disminuye la capacidad de amortiguación del silenciador. Sin embargo el escape libre, al contrario de lo que se piensa, no beneficia a este tipo de motores, que para respirar adecuadamente requieren de una contrapresión de escape específica.

Sujeción de Piezas Mediante PernosDisponer de componentes de motor de buena calidad, no asegura un buen resultado hasta que las piezas no son unidas con la fuerza adecuada. En este sentido, los pernos de apriete de culata y la tensión que son capaces de ejercer para mantener la cabeza de cilindro atada al block es tan importante como los componentes mismos. Es por eso que la calidad del material de los pernos, su

técnica de apriete y las reglas de su uso, deben considerarse como muy importantes.

El Perno es un ResorteSi bien un perno no es lo que normalmente identificamos como resorte, en la práctica tiene características similares. Cuando está con su apriete recomendado se encuentra en fase elástica. Es decir, si lo soltamos, debiera disminuir su longitud. Un perno que ha sido apretado más allá de lo recomendado, supera su rango de elasticidad y se alarga definitivamente, impidiendo que la tensión que ejerce entre las piezas sea la adecuada. Un perno suelto es tan inapropiado como un perno alargado. Normalmente los pernos de culata no deben utilizarse 2 veces. Deben ser reemplazados por nuevos cada vez que se desmonta la culata.

Empaque de CulataOtro componente importante en la unión de bloque y culata es la empaquetadura. Si es de buena calidad deberá tener la cualidad que le permite sellar con el motor frío y también caliente. Un torque de pernos adecuado no asegura el sello entre las piezas.

Como Apretar la CulataCada fabricante indica en sus manuales como realizar esta operación. Sin embargo, cuando no está disponible dicha información se recurre primeramente a identificar la clase de perno y luego a dar apriete según la tabla universal de torque estándar. Para realizar este trabajo se utilizan las llaves dinamométricas o de torque. Existen diversos tipos: mecánicas, hidráulicas y neumáticas. La tecnología más moderna utiliza un sensor de ultrasonido para saber la tensión real del perno, cuando está siendo apretado.

Especificaciones de FábricaConsideraciones que son comunes a todas las marcas:• Los pernos y los hilos del bloque deben estar secos y limpios. Agregar lubricante obliga a disminuir el torque que se aplica.Ver tabla de torque para pernos lubricados.• Nunca se da apriete total inmediato. Lo recomendado es aplicar el torque paulatinamente en 3 etapas. Las 2 primeras etapas de se denominan precarga de pernos.• El apriete de culata tiene una secuencia lógica que si no es especificada en el manual, consiste en iniciar la operación en los pernos centrales alejándose hacia los extremos.

Ver ejemplo de orden de apriete.

Pulse para leer un documento PDF que explica la diferencia entre apriete en kilógramos y apriete angular.

Para ilustrar las normas de fábrica, para apriete de culata, utilizamos un ejemplo:

Identificación de Pernos

Grado de Dureza

SAE 2 SAE 5 SAE 7 SAE 8

Marcas Sin Marcas 3 lineas 5 lineas 6 lineas

Material Acero al carbono Acero al carbono Acero al carbono templado

Acero al carbono templado

Tensión Mínima 74 libras por pulgada

120 libras por pulgada

133 libras por pulgada

150 libras por pulgada

Apriete de Pernos

Grado 2 2 5 5 7 7 8 8

Diámetro Pulgadas

Hilos por pulgada

SECO con Aceite

SECO con Aceite

SECO con Aceite

SECO con Aceite

1/4 20 4 3 8 6 10 8 12 9

1/4 28 6 4 10 7 12 9 14 10

5/16 18 9 7 17 13 21 16 25 18

5/16 24 12 9 19 14 24 18 29 20

3/8 16 16 12 30 23 40 30 45 35

3/8 24 22 16 35 25 45 35 50 40

7/16 14 24 17 50 35 60 45 70 55

7/16 20 34 26 55 40 70 50 80 60

1/2 13 38 31 75 55 95 70 110 80

1/2 20 52 42 90 65 100 80 120 90

9/16 12 52 42 110 80 135 100 150 110

9/16 18 71 57 120 90 150 110 170 130

5/8 11 98 78 150 110 140 140 220 170

5/8 18 115 93 180 130 210 160 240 180

3/4 10 157 121 260 200 320 240 380 280

3/4 16 180 133 300 220 360 280 420 320

7/8 9 210 160 430 320 520 400 600 460

7/8 14 230 177 470 360 580 440 660 500

1 8 320 240 640 480 800 600 900 680

1 12 350 265 710 530 860 666 990 740

Variaciones del TorqueApriete que se debe aplicar según el tipo de perno y la condición de lubricación.

Tipo de Perno Variación del Torque

Corriente Lubricado con Aceite Reducir 15 a 25%

Corriente con Teflon o Grasa Reducir 50%

Cromado Lubricado Sin Cambio

Plateado Cadmio Lubricado Reducir 25%

Plateado Zinc Lubricado Reducir 15%El Motor Atmosférico

Para la alimentación de motor de pistones, se utiliza la presión atmosférica. Es decir, a medida que el pistón se desplaza en carrera de admisión, la presión atmosférica empuja el aire mezclado con gasolina hacia el interior del cilindro para llenar el espacio generado. La velocidad que alcanza el gas para llenar el cilindro depende absolutamente de la presión atmosférica. Si la presión atmosférica es mayor, la fuerza con que será empujado el gas hacia el interior del cilindro también será mayor.

Aire y Presión AtmosféricaLa atmósfera se compone de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y concentraciones menores de dióxido de carbono, argón, neón, helio, criptón, xenón, hidrógeno, metano, óxido nitroso, ozono y vapor de agua. Cuando la presión atmosférica es mayor entonces el número de moléculas de oxígeno contenidas, por ejemplo en un litro, también es mayor. La mayor concentración de oxígeno por unidad de volumen permite quemar más combustible a la vez, por lo cual el motor aumenta su rendimiento volumétrico, genera más fuerza motriz y desarrolla mayor potencia.Sobrealimentación de Motor El motor de pistones también funciona con presiones superiores a la atmosférica. Para lograr mayor rendimiento volumétrico la alimentación de motor se puede realizar con un turbocargador. Este equipo empuja el aire de alimentación con una fuerza superior a la presión atmosférica. Como consecuencia se obtiene un motor capaz de quemar más gasolina, desarrollar más potencia y alcanzar mayor número de revoluciones.

Pasajes de Admisión de AireEl múltiple de admisión también interviene en la mezcla y atomización de la gasolina. Su función principal es distribuir la mezcla aire combustible en forma equitativa a cada cilindro. No toda la gasolina que sumistra el carburador es atomizada adecuadamente. Parte de ella se desplaza en forma líquida adherida a la superficie de los ductos. Un buen múltiple de admisión ayuda a vaporizar y atomizar la gasolina.

Eficiencia del Múltiple de AdmisiónEl largo y la forma del múltiple de admisión influye en el desempeño de un motor. La eficiencia de admisión depende en buena parte de los pasajes del múltiple. Utilizando fenómenos naturales, cuando un gas se desplaza velozmente dentro de un tubo, el múltiple de admisión termina por homogeneizar la mezcla que llega al cilindro. Un múltiple de admisión con pasajes de poco diámetro permite generar alta potencia de motor a bajas revoluciones, en cambio, si al mismo motor se le instala un múltiple con pasajes de mayor diámetro la misma potencia se obtendrá a mayor número de revoluciones. Diseño de los Caños de AlimentaciónLa intención del diseñador es disponer de la mayor superficie posible dentro del múltiple, de manera que la gasolina que se adhiere a los pasajes exponga su masa de la forma más extendida posible al flujo de aire y al calor.

Un tubo de diámetro circular presenta menos superficie interior que uno de sección cuadrada del mismo ancho y largo. Los multiples de admisión eficientes combinan en sus ductos secciones círculares y cuadradas. Al contrario de lo que se piensa, las superficies extremadamente lisas y pulidas no favorecen la distribución homogenea de la mezcla. La gasolina líquida se adhiere con fuerza a esta clase de superficie.

Curvas del Múltiple de AdmisiónLa presión del combustible aumenta en la parte externa de las curvas del caño de alimentación. Esto genera acumulación de combustible en el exterior de la curva. La medida del radio de curvas de un múltiple de admisión no debe ser menor al 75% del diámetro máximo del ducto.

Alimentación para Motores de CompetenciaEn motores de alta eficiencia se evita el uso de múltiple de admisión y se equipa cada cilindro con carburador y ducto de alimentación individual. Empleando la ayuda de fenómenos sónicos se mejora la eficiencia de alimentación instalando una corneta calibrada en la entrada de aire de cada carburador que optimiza la generación del pulso de inducción. Cuando la válvula de admisión se abre, genera un pulso de baja presión que se desplaza hasta la boca de alimentación a la velocidad del sonido. Cuando el pulso alcanza la entrada, el aire circundante se precipita hacia ella por efecto de la presión atmosférica. Esta aceleración del aire genera un pulso de presión (pulso de inducción), en los gases que se mueven hacia el interior del motor, cuyo valor es superior a la presión atmosférica, lo que favorece el rendimiento volumétrico.

Siga leyendo sobre el tema pulsando en este lugar.Flujo de Culatas para CompetenciaCuando la válvula de admisión se cierra, el flujo de admisión es interrumpido en forma súbita. La inercia del aire produce una presión adicional debido al agolpamiento de las moléculas del gas. Esta presión genera una onda (pulso a velocidad del sonido), que se aleja del cilindro pero sólo llega hasta donde la culata se conecta al múltiple de admisión. En este lugar la onda invierte su dirección y se desplaza hacia el cilindro.

Si el pasaje de la culata tiene el largo apropiado, entonces la onda de presión llegará de vuelta justo en el momento que abre nuevamente la válvula. Esto es una ayuda cuando se requiere mejorar la eficiencia de motor. Sin embargo, la modificación de culata para conseguir este efecto y con ello una mejora en la alimentación opera en un rango estrecho de revoluciones. Un pasaje de admisión con su largo optimizado para 6.000 rpm. es diferente a uno de 4.000 rpm. Antes de optimizar el largo de los pasajes de admisión es necesario determinar la velocidad del motor a la cual se desea obtener el mejor rendimiento volumétrico.

Flujómetro para Culatas de CompetenciaEl equipo que permite hacer una lectura de la condición aerodinámica de los pasajes de admisión (flujómetro), mide la resistencia al flujo de aire. La máquina sopla o "succiona aire" a través de los ductos y basa sus mediciones en el valor de las variaciones de presión que se producen. Si el flujómetro indica una presión mayor en los pasajes, cuando el gas se desplaza a través de el, significa que la resistencia al flujo es menor y por consiguiente es más eficiente.

El flujómetro es necesario para obtener la información confiable que permita realizar modificaciones en forma científica de los pasajes de admisión. Esmerilar la superficie interna para acrecentar el diámetro no siempre trae beneficio. Los datos registrados por el flujómetro son analizados mediante programas de computador que arrojan en sus resultados las medidas y características que deben tener los pasajes para obtener la resistencia al flujo que genere una presión de alimentación adecuada.

Culatas de CarreraNo solamente se debe considerar la velocidad lineal de flujo, en la puesta punto de la culata de carrera. La mezcla recorre el sistema de admisión girando en forma de torbellino. Los pasajes de admisión contribuyen a mantener el movimiento giratorio del aire. Los medidores de turbulencia determinan el comportamiento del gas frente a la resistencia que recibe durante su avance.

Para mejor rendimiento del motor, el aire debe girar en forma perpendicular al pistón (torbellino), y al mismo tiempo rodar (caída).Cuando se inicia la carrera de compresión el aire choca con el pistón, generando un torbellino que se aleja, aumentando la velocidad con que se queman los gases. El fenómeno de aceleración interna de la mezcla mejora la tolerancia a la detonación y permite que el motor funcione con menos avance de encendido. Esto último, facilita que el pistón se desplaze por unos milímetros más en su carrera de compresión antes que la fuerza de expansión de los gases se oponga.Los efectos de torbellino y caída, mejoran la potencia de motor sin aumentar el consumo de combustible. Sin embargo, el efecto de torbellino y caída disminuyen la velocidad lineal que puede alcanzar la mezcla. Un buen sistema de admisión combina apropiadamente torbellino, caída y velocidad lineal.

En motores con relación de compresión menor a 12,5 es conveniente utilizar la turbulencia como forma de mejorar la eficiencia. Sin embargo, para relaciones mayores a 12,5 tiene mayor importancia la velocidad lineal de los gases. Principio de BernoulliEstablece que a medida que aumentamos la velocidad de desplazamiento de un gas, su presión interna disminuye. Cuando el aire está detenido, la fuerza de expansión que ejerce es igual a la presión atmosférica. Cuando se mueve, su densidad disminuye, la presión que ejerce es menor que la atmosférica y produce vacío.Este fenómeno natural fue estudiado por el científico holandés Daniel Bernoulli (1700-1782), que generó la fórmula matemática que resume el comportamiento de los fluídos en movimiento.A poca velocidad, la presión del aire, disminuye en forma directamente proporcional a la velocidad que lleva. Si la velocidad se dobla, la presión baja a la mitad. Sin embargo, a alta velocidad, la presión baja en forma desproporcionada.

El Tubo de VenturiEl físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822), utilizó el principio de Bernoulli para desarrollar su famoso tubo de Venturi. Esta invención permite medir el flujo de líquido que se mueve dentro de un ducto. Para ello, instalaba una sección de doble cono que hacía disminuir en forma gradual el diámetro interior del tubo lo que provocaba una aceleración momentánea de la masa del líquido que recorría el doble cono y por consiguiente, de acuerdo con el principio de Bernoulli, la presión disminuía en ese punto. Venturi medía ambas presiones, una en la sección mayor y la otra en

la de menor diámetro.

Pulse sobre la imagen para mayor detalle.

Carburación con VenturiEl suministro de gasolina de un motor con carburador se consigue utilizando un tubo de Venturi. Para lograr la carburación adecuada, el aire acelera su paso en el venturi. El vacío que se genera es suficiente para permitir que la presión atmosférica empuje la gasolina desde la cámara del flotador hacia la garganta del carburador. La salida de gasolina se controla mediante la altura de nivel de bencina, en la cámara del flotador y un orificio calibrado (jet).

Siga leyendo sobre carburadores.Mezclas para Motor

La relación entre aire y combustible varía constantemente en un motor de pistones. Esta proporción se cálcula de acuerdo al peso.

Proporción de Mezcla =aire atmosférico en gramos

consumo de gasolina en gramosMezcla Estequiométrica

En condiciones normales, la combustión total de 1 gramo de gasolina se consigue con 14.8 gramos de aire. Sin embargo, los motores de pistón no son capaces de crear las condiciones de homogeneidad entre aire y gasolina para quemarla el ciento por ciento. Para contrarrestar esta deficiencia los sistemas de alimentación están diseñados de manera que la mezcla contenga un 10 por ciento más de aire por gramo de gasolina. Esta proporción se denomina "mezcla económica" y se forma con 16 partes de aire por cada parte de combustible. Relación de Máxima Potencia

Esta se obtiene con una mezcla que presenta 20% menos de aire que la proporción económica, es decir, 1 gramo de gasolina por cada 12,5 gramos de aire. Rendimiento de MotorEl desempeño de un motor varía de acuerdo a la relación de mezcla que utiliza. Si un motor funciona a velocidad constante y variamos la proporción de aire combustible que lo alimenta su potencia varía de acuerdo al gráfico siguiente.

A medida que se mejora el rendimiento volumétrico de un motor, mayor cantidad de mezcla alcanza los cilindros y por consiguiente su potencia aumenta. Otras mejoras se obtienen si se ajusta apropiadamente lo siguiente:

• Atomización de la gasolina.• Uniformidad de alimentación a cada cilindro.• Aumento de relación de compresión.• Punto de encendido eléctrico.

Si el armado o los ajustes de un motor no son realizados correctamente su potencia máxima es imposible de conseguir y su consumo de combustible disminuye.Como resultado de la combustión de la gasolina se obtiene calor, dióxido de carbono y agua. Por cada litro de bencina que se quema el motor arroja a través de su sistema de escape 1 litro de agua.

Número de OctanosOctanaje es el índice de resistencia que presenta la bencina al fenómeno de pre-ignicion (detonación de la mezcla). Este índice se establece con una mezcla de referencia (patrón), que está formada por 2 hidrocarburos: heptano e isoctano.El isoctano posee índice 100 octanos. Para establecer el patrón de 80 octanos, se mezcla 80% de isoctano con 20% de heptano. El proceso de refinación de petroleo, que se emplea en la fabricación de bencina comercial, permite obtener un índice natural de 40 a 70 octanos. Para alcanzar mayor índice de octanos se agregan químicos (aditivos), que mejoran la resistencia a la detonación.

Altitud y OctanosLa presión atmosférica juega un papel importante en el índice de octanos efectivo de una gasolina. El índice de octanos que caracteriza a un tipo de bencina varía de acuerdo a la altitud que ella se utiliza. Una bencina que presenta índice de octanos de 85 a nivel del mar, subirá a 91 cuando se emplea a

600 metros de altura. El siguiente cuadro muestra los valores antidetonantes en función de la altitud.

Avance de EncendidoUn mayor avance de encendido ayuda a desarrollar mayor potencia durante la aceleración del motor. Sin embargo este avance es limitado por el fenómeno de la detonación. A mayor índice de octanos mayor avance permisible.Si se utiliza la misma bencina a nivel del mar que en altura, el motor acepta un avance mayor de encendido. Este ajuste es recomendable hacerlo ya que a mayor altitud el valor de la presión atmosférica disminuye y por consiguiente la densidad de la mezcla. Esto último obstaculiza su encendido debido a la mayor distancia que existe entre las moléculas, y por ello resulta beneficioso encenderla anticipadamente para sincronizar de mejor forma el período de combustión con el movimiento de los pistones.Aceleración RápidaUna pequeña parte de la gasolina que se desplaza hacia el multiple de admisión se atomiza. Sin embargo la mayor parte de ella se mantiene en estado líquido o en pequeñas partículas. Su peso, aun atomizada, es 3 veces mayor que el aire. En una aceleración súbita, la bencina se mueve a menor velocidad que el aire. Esto genera una mezcla pobre. Para compenzar esta deficiencia, se utiliza la bomba de aceleración (pique), que inyecta combustible en exceso, para conseguir la reacción inmediata del motor. Este suministro de bencina líquida contribuye a impedir la detonación debido a que hace disminuir la temperatura de la mezcla que ingresa a los cilindros.Detonación de la GasolinaUna vez encendida la mezcla, la llama se propaga a través de ella, alejándose de la bujía, hacia los confines de la cámara de combustión. A medida que avanza, produce aumento de presión, sobre la mezcla aun no encendida. La detonación se produce cuando la presión y la temperatura existente en la cámara, generan la combustión súbita del resto de combustible sin quemar. Este aumento de presión instantáneo azota la cabeza del pistón (golpe de ariete), que aun se encuentra en carrera de compresión. El fenómeno de la detonación produce en el motor un sonido distintivo, similar al golpeteo de un conjunto de válvulas con mucha tolerancia.Para contrarrestar la detonación• Bajar la temperatura del refrigerante.• Bajar la temperatura del aire de admisión.• Retrasar el punto de encendido.• Utilizar gasolina de mayor octanaje.• Utilizar mezcla rica, para enfriar.• Bajar la relación de compresión.

La llama producida por la combustión de la gasolina normalmente se propaga a una velocidad de 40 a 50 metros por segundo. Cuando se produce el fenómeno de detonación la llama puede alcanzar los 1.000 metros por segundo.Pre-IgniciónEste tipo de combustión anormal es generada por exceso de carbón depositado en el pistón y la culata. Se manifiesta produciendo detonación y en algunos casos auto encendido. Este último se hace evidente cuando el motor sigue girando a pesar

de que se ha cortado el encendido.Sincronismo de Admisión y EscapeSe relata a continuación como el sincronismo de las válvulas de un motor de pistones se adapta al comportamiento del flujo de los gases. Sincronismo de AdmisiónMientras la válvula de admisión se encuentra cerrada, la mezcla aire-combustible se mantiene quieta en el pasaje de admisión. Al momento de abrir la válvula existe vacío en el cilindro, lo cual permite a la presión atmosférica empujar la mezcla hacia el interior del cilindro. Sin embargo, existe demora en el inicio del movimiento de los gases debido a la inercia. Una vez que comienza el ingreso de la mezcla, el pistón ya ha bajado una buena porción en su carrera de admisión. Como el gas se desplaza a gran velocidad lleva consigo inercia, la que se manifiesta cuando la mezcla sigue fluyendo hacia el interior aunque el pistón ya ha comenzado a subir en su carrera de compresión. Para aprovechar adecuadamente este fenómeno, existe el retraso de cierre de admisión, que mantiene la válvula abierta durante una parte de la carrera de compresión. Esta sincronización mejora el rendimiento volumétrico lo que permite generar un par de torsión mayor.

Sincronismo de EscapeLa fuerza de un motor se obtiene en la carrera de expansión. Si la válvula de escape se abre antes que termine la carrera de trabajo se perderá una parte de la presión que ejercen los gases. Sin embargo, si se la mantiene cerrada hasta el momento que el pistón comienza a subir en su carrera de escape aun habrá presión en el cilindro que se opone al desplazamiento, lo que produce una disminución de potencia. Por otra parte es preferible atrasar el cierre de escape para que el cilindro presente una presión baja al momento de la apertura de admisión y además aprovechar la inercia de los gases que aun salen del cilindro para mejorar el acceso de mezcla fresca (barrido).

Cruce de VálvulasLa válvula de admisión se abre anticipadamente durante la carrera de escape y la de escape se cierra tardiamente durante la carrera de admisión. El lapso de tiempo durante el cual se encuentran ambas válvulas abiertas se denomina: cruce de válvulas. Afortunadamente la inercia de los gases que salen del cilindro impiden que la mezcla fresca se devuelva por la admisión cuando el motor gira a velocidades medias y altas.Más sobre el tema de levas de competencia.Sincronismo de VálvulasEl eje de levas es responsable en gran parte del rendimiento de un motor. Determina el número de revoluciones que se requieren para obtener la mejor respiración (rendimiento volumétrico).La creación de un buen eje de levas obliga a mucho conocimiento de geometría, cálculo matemático y de mecánica de los gases. A la vez requiere de pruebas prácticas sofisticadas. En motores de carrera el eje de levas es pieza central de una buena preparación.Geometría de Lóbulos de Levas

•Tipo Circular: las válvulas abren y cierran a velocidad moderada.

•Tipo Tangencial: las vávulas abren con mayor aceleración.

•Tipo Aceleración Constante: las válvulas se abren y cierran acelerando uniformemente.

Cómo Opera el Eje de Levas para Competencia?

Se abre la vávula de admisión antes que finalice la carrera de escape, (avance de apertura de admisión). En ese momento la inercia de los gases quemados que aun salen por el escape, contribuyen a que la mezcla fresca ingrese con rapidez al cilindro, (barrido).

Los grados de giro durante el cual la válvula de escape se mantiene abierta en carrera de admisión se conoce como retraso de cierre de escape.

Se cierra la válvula de admisión después de iniciada la carrera de compresión, (retraso de cierre de admisión). En el inicio de la carrera de compresión aun existe vacío y la mezcla fresca sigue llenando el cilindro por algunos grados más de giro del cigüeñal.

Se abre la válvula de escape antes que termine la carrera de expansión, (avance de apertura de escape). Al final de la carrera de expansión aun queda presión en el cilindro. Al abrir la válvula de escape anticipadamenete se sacrifica un poco de fuerza pero se reduce la contra presión que se opone a la subida del émbolo en su carrera de escape.Modificación de Levas Cuando la alzada de los camones del eje de levas aumentan se consigue una apertura de válvulas mayor y con ello una disminución de la resistencia al flujo de los gases. Sin embargo el aumento de alzada trae consigo la generación de vibraciones en el tren de mando de las válvulas que altera el sincronismo del motor. Para contrarrestar este problema, el eje de levas se diseña de manera que las válvulas abran y cierren lo más lentamente posible. Para ello se requiere extender al máximo la permanencia de apertura, es decir el largo del perímetro del camón. El cruce de válvulas permite extender el tiempo de apertura por algunos grados más de giro, disminuyendo así la velocidad angular con que el alzaválvulas se desplaza sobre la superficie de la leva.Ver la diferencia entre leva estándar y de competencia .Comparación de Ejes de LevasEn la siguiente imagen animada se puede apreciar la diferencia entre un eje de levas estándar y uno de competencia. Se observa con claridad que los avances y retrasos de cierre de las válvulas en un equipo de alto rendimiento adquiere matices dramáticos para el motor. Si el eje de levas presenta mucha permanencia de admisión (grados de apertura), con seguridad el motor no funcionará adecuadamente en régimen de bajas revoluciones. Incluso puede ocurrir que expulse mezcla fresca, por el carburador. Sin embargo, luego de superar las 3.500 RPM esto deja de ocurrir.Si no puede ver la película en formato Flash que aparece a continuación puede bajar el reproductor en forma gratuita pulsando en este lugar.

En la figura siguiente observe la diferencia entre un eje de levas standard y uno para motor de competencia (performance).

Elija Standard o Performace y pulse PLAYPara ver paso a paso pulse con el derecho y utilice el menú. <object classid="clsid:D27CDB6E-AE6D-11cf-96B8-444553540000" codebase="http://download.macromedia.com/pub/shockwave/cabs/flash/swflash.cab#version=6,0,29,0" width="400" height="300" vspace="8"> <param name="movie" value="images/levas.swf" /> </object> Imagen propiedad de www.howstuffwork.comAdmisión y Escape de Competición El material con que se construyen las válvulas y los asientos son de primera calidad. Durante la operación del motor, la válvula de admisión varía su temperatura entre los 200° y 400° Celsius. La de escape entre 600° y 800°. Estas piezas están sujetas a grandes cargas de compresión sumergidas en

un ambiente de gases corrosivos. A 7.000 RPM de motor las válvulas golpean el asiento 3.500 veces por minuto.Tipos de Válvula para Motor de Pistones

Cabeza Plana: para motores de automóvil. Buena resistencia.Convexa: para motores industriales. Gran resistencia.Cóncava: para competición. Gran flujo, poca resistencia.

Refrigeración de VálvulasLa válvula de admisión se refrigera con gases frescos que entran al motor. La de escape disipa su calor cuando toma contacto con el asiento de válvula. Esta es una las razones que obligan a mantener la refrigeración de la culata en condiciones óptimas. La temperatura de los asientos de válvula debe ser lo más baja posible. El ancho del asiento en la válvula debe aumentarse si se observa erosión en esa área.

Posicionadores de VálvulaEstos elementos son los que mantienen a la válvula en posición cuando se encuentra montada en la culata. Pulse sobre las imágenes que aparecen a continuación para observar en detalle.

Alineación del BalancínUn aspecto importante que se debe considerar al armar el tren de distribución, es el ángulo entre el balancín y la válvula. Este debe ser de 90° al iniciar el contacto.

Flotación de VálvulasEl movimiento de la válvula, cuando retorna a su asiento debe ser veloz. La pieza que se encarga de lograr esto es el resorte de vávula el cual debe ser capaz de desplazar la válvula a su asiento a mayor velocidad que la del movimiento del balancín.Cuando un motor opera a altas revoluciones y no tiene los resortes adecuados, sus válvulas no alcanzan a cerrar ("flotan"). El balancín las vuelve a abrir antes de que se apoyen en su asiento.

Resortes de Alto RendimientoEl resorte de válvula se construye con aleación de alta tecnología. Debe tener la misma fuerza de recuperación a través de toda su vida útil. En motores de competición los resortes de válvulas son

piezas cruciales para que el motor mantenga su sincronismo a máximas revoluciones. La fabricación de estos componentes lleva un largo trabajo de investigación previa.Tipos de ResorteLos diseño y disposiciones más comunes son:• Espiras de paso constante.• Doble resorte.• Espiras de paso variable.

Resonancia de ResortesCuando un resorte de válvula se comprime súbitamente, debido a la fuerza aplicada en uno de sus extremos, genera un onda que se transmite hasta el otro extremo que luego se refleja. Esta onda que recorre el resorte tiene una frecuencia natural específica. Instalar resortes de un largo equivocado puede ocasionar resonancia. Si la frecuencia con que es golpeada por el balancín coincide con la frecuencia natural de su masa, entonces el resorte entrará en resonancia. Esta situación ocurre generalmente a altas RPM y provoca una vibración anormal en el tren de válvulas, cosa que altera el punto de cierre y apertura de las vávulas. En estas condiciones el motor pierde sincronismo y su desempeño se ve limitado.Instalación y AjusteEl fabricante de resortes indica cual debe ser el largo del resorte cuando está desmontado, el largo cuando está montado y la presión que debe ejercer a diferentes longitudes. La comprobación de esto último se realiza utilizando un instrumento que constata la fuerza a diferentes largos. Para conocer este aparato pulse en este lugar.

Después de rectificar asientos y válvulas es necesario ajustar la altura de los resortes. Para ello se utilizan golillas calibradas. Vea el detalle de este procedimiento pulsando sobre las imágenes siguientes.

Motor Enfriado por AguaLa incidencia del sistema de refrigeración en el desempeño de un motor es alta. La estabilidad en la temperatura es sinónimo de carburación y lubricación estable. La temperatura excesiva impide que los fenómenos naturales que se aprovechan en el funcionamiento de un motor le sigan siendo favorables.

Temperatura de MotorLa disipación de calor se controla mediante el agua, el aire y el lubricante. La temperatura también depende del color del bloque de cilindros. Si es muy claro, los rayos de luz que salen del metal son reflejados y parte del calor no es disipado con la facilidad que se requiere. Por ello se recomienda pintarlos de color obscuro. Cavitación de MotorAun con su sistema de refrigeración lleno de agua, el motor deja de ser enfriado si el líquido comienza a ebullir. Mientras el agua hierve las burbujas impiden la refrigeración del metal en los puntos donde se generan. Esta pérdida de eficiencia en el proceso de disipación de calor también

produce corrosión prematura en el metal de las cámaras de agua del block.Por su parte, las aspas de la bomba de agua ya no logran impulsar el refrigerante a la velocidad que se requiere. Este fenómeno se conoce en macánica automotriz como cavitación y su nombre obedece a las cavidades que se generan en la masa de un líquido mientras ebulle. Para disminuir o impedir la corrosión, se utilizan refrigerantes especiales. Punto de EbulliciónLa temperatura que debe alcanzar el agua para hervir depende de la presión que se ejerce sobre ella. A mayor presión, mayor será la temperatura para lograr el punto de ebullición, (Blaise Pascal, 1653). En condiciones normales hierve cuando alcanza 100º C y la presión es de 1 Atmósfera o 760 mm de Mercurio (Torricelli). Esta medida equivale aproximadamente a cargar cada centimetro cuadrado con un kilo de peso (Kg/cm2).Sistema de Refrigeración PresurizadoEl refrigerante se mantiene confinado dentro del sistema de enfriamiento y se aisla de la atmósfera. La presión es controlada en forma automática por la tapa de radiador.

El agua se calienta, hasta que la presión que genera es capaz de comprimir el resorte principal de la tapa, lo cual separa el sello de su asiento, (ver). Esto permite la salida de líquido y vapor. Como regla general, cada libra (1) por pulgada de presión que se agregue, el punto de ebullición sube en 1,5º C.Mientras el refrigerante no hierve la condición es normal. Enfriar un motor con agua a 120° C o más no es un problema. Al contrario. Subir la temperatura del agua mejora el rendimiento del motor y el sistema de refrigeración se torna más eficiente. El calor se disipa a mayor velocidad debido a que la diferencia de temperatura entre el ambiente y el motor es mayor.

Refrigeración de Alto RendimientoLos motores de competición utilizan sistemas de refrigeración de alta presión. Esto significa que utilizan tapas de radiador especiales de 22 a 26 libras por pulgada. Esta presión inhibe la ebullición y aumenta la temperatura de funcionamiento lo cual trae consigo un mejor aprovechamiento del calor para generar potencia.

Revisión del Sistema de EnfriamientoLo importante a la hora de revisar el sistema de refrigeración es comprobar su estanqueidad. El sello de la tapa debe debe apoyarse en forma perfecta con el asiento que provee la boca de entrada del radiador. Por otra parte la válvula de vacío, que se encuentra al centro de la tapa, debe sellar totalmente la salida de líquido. Las cañerías, tubos y sellos de motor deben ser estancos.El sello del sistema de enfriamiento se comprueba con una herramienta especial que permite presurizar el circuito de refrigeración y comprobar la existencia de fugas. Al mismo tiempo sirve para probar el resorte y la estanqueidad del sello de la tapa de radiador. Para conocer este instrumento pulse sobre las imágenes que aparecen a continuación.

Cubicar Motores de CompetenciaLa relación de compresión es un concepto de máxima importancia en la preparación de motores. La precisión con que se miden los volúmenes para el cálculo de la relación de compresión es algo que se debe tener muy presente cuando se instala un eje de levas de competencia. Si la válvula de admisión

retrasa su cierre la presión de compresión disminuye. En orden de compensar esto es necesario disminuir el volumen de la cámara de combustión.

Medición de VolumenesActualmente, mediante una tomografía, se pueden cubicar los volúmenes para obtener mediciones de exactitud exhuberante. Sin embargo también existe un sistema artesanal que proporciona medidas de calidad suficiente. Este método consiste en llenar las cavidades con aceite hidráulico y medir los volúmenes empleados para hacerlo. Cubicación de CulataInstalar la bujía.Engrasar los asientos e instalar las válvulas.Engrasar la superficie de la culata y apoyar allí una placa plana de acrílico transparente, con una perforación pequeña al centro.Llenar el espacio con líquido hidraúlico midiendo al mismo tiempo el volumen que se utiliza para hacerlo.

Para cubicar se emplea untubo de vidrio graduado encentímetros cúbicos y queen su extremo posee unallave de paso.

Aplicar grasa en torno a lacámara e instalar la placade acrílico sobre ella.

Llenar e inclinar la culata para eliminar, a través del orificio, las burbujas que se forman.

La situación ideal es utilizar una placa de acrílico con otros orificios que permitan que sea apernada a la culata o al block mientras se efectuan las mediciones.Cubicación del CilindroEngrasar el pistón en su contorno, sellando el espacio entre el y la pared del cilindro. Ubicarlo en punto muerto inferior. Engrasar la superficie del block y allí apoyar la placa de acrílico plana de manera que tape el cilindro. Llenar el espacio con líquido hidráulico midiendo simultaneamente el volumen empleado.También es posible establecer el volumen del cilindro con un micrómetro de interiores y un profundímetro.Volumen de la Cámara de CombustiónPara conocer el volumen total de la cámara se deben considerar 5 medidas: cámara de culata, cámara de cilindro, cavidad y protuberancia en la cabeza del pistón y finalmente el volumen correspondiente a la sección de la empaquetadura de culata.

Cámara del CilindroSi el pistón no alcanza la superficie del block en punto muerto superior y si su cabeza presenta una cavidad, será necesario cubicar estos espacios para agregarlos al valor total del volumen de la cámara. Para ello se ubica el pistón engrasado en punto muerto superior y se procede a medir el

volumen de la misma forma que se realiza en la culata.

Protuberancia del PistónSi el pistón presenta una prolongación en su cabeza que en punto muerto superior sobrepasa la superficie del block, es necesario medir el volumen de la protuberancia con una placa de cubicación con cavidad graduada. Esto permite conocer el volumen que ocupa la protuberancia en la porción de la cámara de combustión correspondiente a la culata. Es decir que finalmente al valor medido en la culata se le descuenta el volumen que ocupa en ella la protuberancia. Estas placas especiales se encuentran disponibles en tiendas dedicadas al equipamiento de motores de competencia. El fabricante de la placa indica el volumen de la cavidad. De manera que para conocer el volumen de la protuberancia ubicamos el pistón en punto muerto superior e instalamos el acrílico sobre la superficie del block cubriendo al cilindro y al pistón con su cavidad. Llenamos el espacio con líquido hidráulico y el valor del volumen empleado lo restamos del que indica la placa. El resultado de esta substracción muestra el volumen de la protuberancia. Este último valor debe descontarse de la suma del volumen de la culata y empaquetadura.Empaquetadura de CulataEl empaque de culata también agrega volumen a la cámara de combustión y es por ello que debe cubicarse. Actualmente los empaques para motores de competencia traen consigo la información que indica el volumen que agrega la empaquetadura, una vez instalada con los pernos de culata torqueados a su valor específico.

Descomposición de FuerzasCuando la biela de un motor se inclina produce una descomposición de la fuerza F. Una componente fb ejerce la fuerza a través de la biela y la otra componente fl la ejerce en forma perpendicular a la primera. Esto produce una carga lateral de pistón.

Para contrarrestar esta fuerza, de manera que el cilindro no sufra desgaste excesivo, se dispone el cigüeñal desplazado. Este descentramiento permite disminuir la componente de fuerza lateral, durante la carrera de trabajo (expansión).

Pasador DesplazadoOtra técnica que se utiliza para disminuir la carga lateral es la construcción de pistones con el alojamiento del pasador descentrado. Sin embargo el principal propósito de esta disposición es el control de pivoteo (cabeceo) del pistón, que ocurre cuando la biela se inclina de un lado a otro, al pasar por los puntos muertos del giro.

Cuando el pistón termina su carrera de compresión, la biela cambia de inclinación (izquierda a derecha). Esto arrastra al pistón, el que cambia abruptamente de derecha a izquierda. Para compensar este cabeceo, se construyen los pistones con el pasador desplazado algunos milímetros hacia a la izquierda.

Especial cuidado se debe tener al armar el conjunto de motor cuando el pasador es desplazado. Puede ocurrir que se instalen con el descentrado hacia la derecha, cosa que acarrea una pérdida importante de fuerza y un desgaste prematuro de cilindro.