Partes del MCI

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPEROMENTAL DEL TÁCHIRA. DEPARTAMENTO DE ING. MECÁNICA. INGENIERÍA DEL AUTOMOVIL. ´´´´´´´´

Ing. JESÚS GARCIA.

SAN CRISTÓBAL, MARZO DE 2004.

PARTES DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA.

Bujías

Inyectores Múltiple de admisión

Bancada Correa de sincronización

Tapa del carter

Bloque del Motor.

El bloque de cilindros forma el armazón del motor. Contiene los cilindros donde los pistones suben y bajan, los conductos por donde pasa el líquido refrigerante y otros conductos independientes por donde circula el lubricante. Generalmente el bloque esta construido en aleaciones de hierro o aluminio, siendo estas ultimas mucho más livianas y permiten mayor rendimiento.

Figura 1. Configuración del Bloque

La configuración o forma del bloque del motor depende también del arreglo de pistones que se piensa utilizar para generar la potencia, a continuación se muestran dos bloques diferentes

Figura 2. Bloque de Motor de 5 cilindros en Línea

Figura 3. Bloque de Motor V 8

Culata de Cilindros.

La culata de cilindros es la pieza que se encuentra montada en la parte superior del bloque de cilindros, la cual en unión con los cilindros y pistones, forman la cámara de combustión.

Para el diseño de una culata deben tenerse en cuenta tres factores primordiales, que son el buen rendimiento, poca contaminación y bajo costo de fabricación. La culata también tiene conductos de refrigeración y lubricación, los cuales deben conservarse constantes durante toda su longitud, o como máximo, permitir alguna conicidad.

Una culata debe ser resistente a la presión de los gases, ser resistente a la corrosión, poseer un coeficiente de dilatación exactamente igual al del bloque de cilindros y poseer buena conductividad térmica. Esta última característica es muy deseable, ya que asegura que el calor de la combustión sea evacuado rápidamente al exterior, evitándose con ello la formación de puntos calientes que podrían ocasionar la detonación. Se logra también con estas culatas elevar la relación de compresión, con la consiguiente mejora del rendimiento del motor.

Figura 4. Culata y sus Partes

Como en el bloque de cilindros, la culata de cilindros, está hecha de hierro fundido o aleación de aluminio. Las partes principales de la culata de cilindros tienen los siguientes nombres y funciones:

•

Cámara de combustión: Esta cámara es donde la mezcla de aire-combustible es admitida y posteriormente encendida por las bujías de encendido.

• Orificios de Admisión y Escape: Estos son conductos a través de los cuales la mezcla aire-combustible es entregada al cilindro y a través de los cuales los gases de escape son expulsados desde los cilindros. Ellos son abiertos y cerrados por sus respectivas válvulas.

Figura 5

•

Camisa de Agua y Galería de Aceite: Estas proveen conductos para el refrigerante y aceite del motor alrededor de las cámaras de combustión para enfriarlas.

•

Empaques de Culata: Es una lámina fabricada en diferentes materiales, como son asbesto, latón, acero, caucho, bronce y actualmente se está desarrollando un nuevo material llamado grafoil. Se utiliza para sellar la unión entre la culata y el bloque de cilindros.

Figura 6. Empaque de Culata

Figura 7. Culata (izquierda) y su respectivo empaque (derecha)

Árbol de levas.

El árbol de levas está constituido por aleaciones de hierro fundido a presión, pudiendo estar alojado en el bloque ó en las cámaras, como en los motores más recientes.

Los más modernos motores pueden tener hasta dos árboles de levas, utilizando uno de ellos para las válvulas de admisión y el otro para las de escape. De esta forma, los manuales y los catálogos utilizan las abreviaturas SOHC que significa árbol de levas sencillo y DOHC que denota al doble árbol de levas en la cámara.

El árbol de levas gira sobre cojinetes (bocinas) de diferentes aleaciones con el objetivo de disminuir la fricción.

La función principal del árbol de levas es la de convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal de los taquetes y las válvulas. En algunos motores el movimiento lineal se transmite mediante la varilla de empuje y, en otros, directamente al taquete ó a la válvula. Todo ello depende del diseño del motor. Otro aspecto importante a tomar en cuenta es que durante su trabajo debe girar a altas revoluciones y someterse a grandes cargas de fuerza, las cuales originan desgastes en sus lóbulos y en los taquetes por efecto de la fricción entre sus cuerpos. Estos desgastes varían la sincronización de los tiempos de apertura de las válvulas de admisión y escape, produciendo de esta forma combustiones imperfectas que afectan directamente la potencia del motor, y generan contaminación ambiental.

Figura 8. Árbol de levas.

Para sincronizar el árbol de levas con el cigüeñal, existen tres mecanismos: • Sincronización por piñón.

• Sincronización por cadena.

• Sincronización por banda.

Figura 9. Sincronización por piñón.

Figura10. Sincronización por banda.

Figura 11. Sincronización por cadena.

Válvulas.

Son los dispositivos encargados de suministrar la mezcla fresca de aire combustible a la cámara de combustión y de extraer de la misma los gases de combustión. Las válvulas siempre están sometidas a altos esfuerzos debido a la gran variación de temperatura.

Existen dos tipos de válvulas clasificadas de acuerdo a su función: • •

Válvulas de admisión.

Válvulas de escape.

Figura 12. Válvulas.

Las válvulas de admisión se fabrican de aceros hipo aleados como lo es el acero al cromo-níquel, la razón de esto es que trabajan a condiciones de calor no muy elevadas, por lo tanto pueden ser macizas.

Las válvulas de escape se fabrican de acero de aleación de alta calidad resistente al calor. Algunos se diseñan con vástagos huecos que contienen sustancias químicas que ayudan a disipar el calor, con por ejemplo de sodio liquido.

En la mayoría de los arreglos de motores de combustión interna, se utilizan un mismo numero de válvulas tanto para admisión como para escape, pero hay casos en donde la cantidad de válvulas es un número impar, es estas situaciones, la mayor cantidad es de admisión, debido a que es primordial que para la combustión en el cilindro haya bastante mezcla aire combustible.

De acuerdo al tipo de mecanismo de accionamiento de las válvulas existe la siguiente clasificación: • OHV: El eje de levas está montado sobre el bloque de cilindros. Este abre y cierra las válvulas mediante varillas de empuje y balancines. Una característica de este tipo de sistema es que tiene un buen rotado de servicio.

• SOHC/OHC: Con este tipo de sistema, el eje de levas esta montado en la parte superior de los cilindros y las levas mueven directamente a las válvulas. Se utiliza un eje de

levas simple para abrir y cerrar las válvulas. Una de las características del tipo SOHC es que tiene un buen comportamiento a altas velocidades.

• DOHC: Con este tipo de sistema las válvulas de admisión y las válvulas de escape son movidas por ejes de levas separados (2 ejes de levas). Una de las características de este tipo de sistema es que se alcanzan mayores velocidades que con el sistema SOHC. El DOHC también es llamado motor twin cam (doble eje de levas gemelo) Este tipo de sistema se divide a su vez en tipo "G" y Tipo "F".

Balancín.

Eje de Balancín.

Varilla de empuje

Taquete (Eje balancín doble) (Eje balancín Único) Árbol de levas

Árbol de levas

Empujador.

Balancín.

Balancín.

Árbol de levas

Figura 13. Mecanismo de accionamiento de las válvulas: 1. OHV 2. DOHC con balancín 3. OHC con balancín 4. OHC

Cilindros: Es una cavidad de forma cilíndrica, de material metálico, por la cual se desplazan los pistones en su movimiento alternativo, entre el punto muerto inferior y el punto muerto superior, las paredes interiores son completamente lisas y en algunos casos cromadas para mayor resistencia al desgaste. En el cilindro se adaptan unas camisas o el mismo cilindro constituye la camisa, la cual es elemento de recambio o modificación en caso de una reparación; de éstas existen dos tipos: •

Camisa Seca: Simplemente es un cilindro que se coloca a presión dentro del formado en el bloque, sin existir ningún espacio entre bloque y camisa. En casos de reparación este tipo de camisas permite ser maquinada, teniendo en cuenta que se aumenta el diámetro interior, cierta cantidad de veces, especificadas inicialmente por los fabricantes de motores y al llegar a estos límites debe ser cambiada por una nueva de medida original.

Figura 14. Camisa Seca

•

Camisa Húmeda: En este caso la camisa reemplaza totalmente al cilindro del bloque y es apoyada en éste únicamente en su parte superior e inferior siendo rodeada en su totalidad por los ductos de refrigeración. Para una reparación simplifica el proceso ya que solo se debe extraer la camisa vieja y reemplazarla por la nueva, la cual se sujeta del bloque en la parte superior por medio de unas bridas, las que presionan evitando cualquier tipo de movimiento.

Figura 15. Camisa Húmeda

Pistones.

El pistón puede ser considerado como la parte móvil de la cámara de combustión: transmite a la biela la fuerza motriz generada por la presión del gas, sirve de guía al pie de biela, e impide que la presión del gas se pierda a través de las superficies laterales de acoplamiento con el cilindro. En el momento de la explosión, el pistón recibe un fuerte impulso que lo lanza hacia el punto muerto inferior. Este impulso se transmite al cigüeñal por medio de la biela.

Figura 16. Pistones, Camisas y Bulones.

Generalmente, el pistón está constituido por una sola pieza que puede considerarse dividida en dos partes fundamentales: la cabeza, que soporta directamente las presiones y temperaturas del gas, y la falda, que sirve de guía al pie de biela soporta el empuje lateral y el rozamiento contra las paredes del cilindro.

En la falda va practicado un orificio que aloja a un eje llamado bulón, que realiza la unión del pistón a la biela. En la cabeza del pistón se practican unas gargantas, donde se alojan unos anillos circulares y elásticos llamados segmentos, que ajustan perfectamente a las paredes del cilindro evitando las fugas del gas.

La superficie lateral de un pistón no es perfectamente cilíndrica, la parte más ancha se encuentra cerca del fondo o parte inferior del pistón y es allí donde se mide el diámetro del mismo.

Figura 17. Partes del pistón.

En los motores de automóviles, es de vital importancia la ligereza del pistón, con la que se disminuyen grandemente las fuerzas de inercia generadas en su movimiento; lo que permite aumentar la velocidad del pistón y alcanzar regímenes elevados de rotación de los motores. Por esta causa, se construyen en la casi totalidad de los casos de duro-aluminio, aleación ésta de aluminio, cobre y níquel, que endurece el aluminio manteniendo su ligereza. Anteriormente los pistones se fabricaban de fundición, que les confería una buena resistencia; pero en contrapartida, resultaban excesivamente pesados.

Los de aleación ligera tienen un coeficiente de dilatación más elevado, pero poseen mejor conductividad calorífica, con lo que evacuan más rápidamente el calor generado en la explosión, alcanzando temperaturas inferiores, con lo que pueden establecerse relaciones de compresión más altas de las que permiten los pistones de fundición.

Dado que el coeficiente de dilatación del aluminio es muy superior al correspondiente al cilindro, se hace necesario adoptar un huelgo notable entre la falda del pistón y el cilindro, a objeto de que no se produzca el agarrotamiento entre ambos con la elevación de temperaturas propias del funcionamiento del motor. Con ello, se presenta el inconveniente de que en el funcionamiento en frío se produce un "cabeceo" debido a la holgura de montaje.

Clasificación de los pistones de acuerdo a su proceso de fabricación: •

Pistones de Aluminio Fundido (Sufijos P, NP):

Uno de los procesos más antiguos y aún vigente, es el de la fundición de lingotes de aluminio en grandes Crisoles (donde se calientan los metales hasta que se funden o pasan de sólido a líquido) que luego se vacían en moldes enfriados por agua bajo sistemas especiales.

Posteriormente, comienza el proceso de mecanizado, efectuado por diferentes maquinarias controladas por computadoras y por último pasan por una serie de procesos

térmicos que les dan las propiedades requeridas por las empresas fabricantes de equipo original.

Figura 18. Pistón de Aluminio Fundido.

•

Pistones Forjados a Presión (Sufijos P):

En éste proceso se utilizan trozos de barras de aleaciones de aluminio cortados a la medida y sometidos a presiones de hasta 3000 toneladas de fuerza, En los troqueles se forja con exactitud las dimensiones del pistón y las ranuras de los anillos con maquinados a precisión para brindar optima calidad y confiabilidad en el uso de estos, tanto en motores de uso diario así como de trabajos pesados e incluyendo los de alta competencia

Figura 19. Pistón forjado a presión.

•

Pistones con Capa de recubrimiento (Sufijo C): Los primeros minutos de funcionamiento de un motor nuevo o reparado son cruciales para la vida del motor por eso los fabricantes optan por aplicar un recubrimiento en las faldas del pistón. Inicialmente se utilizó el estaño (éste le da un color opaco figura 13) pero por ser nocivo a la salud ha sido eliminado por los fabricantes de pistones. En sustitución se está aplicando el nuevo recubrimiento anti-fricción compuesto por molibdeno y grafito en las faldas (dándole un color negro, figura 14)

Figura 21. Pistón con recubrimiento de molibdeno.

Figura 20. Pistón con recubrimiento de Estaño.

•

Pistones Hipereutécticos (sufijo H):

Estos pistones identificados con el prefijo “H” son manufacturados bajo una formulación metalúrgica especial que permite agregarle una mayor cantidad de silicio, logrando por este proceso una expansión molecular uniforme de estos elementos, posteriormente reciben un tratamiento térmico que les permite características de fuerza, resistencia y control de la dilatación a temperaturas extremas.

Estos pistones son altamente resistentes al agarrotamiento y por estar hechos de un material de mayor resistencia las ranuras y el orificio del pasador tiene mayor duración y resistencia frente al desgaste. Los pistones hipereutécticos están diseñados para soportar altas temperaturas con baja dilatación y mínima deformación.

Figura 22. Pistón hipereutéctico.

Esto disminuye considerablemente el coeficiente de fricción entre las partes móviles, eliminando las posibilidades de arrastre del pistón con el cilindro, además los anillos pueden girar con mayor libertad en sus ranuras, evitando que se peguen y logrando un mejor sellado en los tiempos de compresión y explosión.

En la gráfica observamos como se calienta y se disipa el calor en un pistón hipereutéctico.

Figura 23. Distribución de temperatura para un pistón hipereutéctico

Variaciones en la geometría de los pistones: Estas variaciones se realizan para aumentar o disminuir la relación de compresión y/o para acomodar las válvulas cuando se encuentran abiertas. Dentro de las más comunes se encuentran: •

Pistón de Cabeza Plana: Utilizado en un principio cuando se empezó a desarrollar el motor de combustión interna y en aquellos motores que no requieren alta potencia, como pueden ser los de plantas eléctricas, vehículos pequeños y motores industriales pequeños. Algunos poseen trabajos sobre la cabeza para dar espacio a las válvulas.

Figura 24. Pistón de cabeza plana.

•

Pistón de Alta Compresión: Son pistones diseñados para aumentar la relación de compresión, su forma en la cabeza depende del tipo de cámara de combustión, utilizados únicamente en motores a gasolina y no en diesel.

Figura 25. Pistón de alta compresión.

•

Pistón de Cabeza Cóncava: Este tipo de pistón es utilizado para disminuir la relación de compresión, generalmente en motores Diesel y/o turbos.

Figura 26. Pistón de cabeza cóncava.

•

Pistones Especiales: Existen ciertos tipos de pistones que se realizan bajo pedido según sus aplicaciones como se puede ver en el caso de la fotografía un pistón forjado de alta compresión con cavidades para las cuatro válvulas por cilindro.

Figura 27. Pistón especial.

Anillos.

Los anillos o aros son piezas circulares de sección generalmente rectangular, que se adaptan en el émbolo o pistón a una ranura practicada en él y que sirve para hacer estanca o hermética o aislada la cámara del pistón o émbolo sobre las paredes del cilindro.

El trabajo principal de los anillos es evitar que la presión de la combustión y la compresión lleguen al carter, junto a esto deben controlar la cantidad de aceite en las paredes de los cilindros y mantener una buena lubricación en los mismos, sin permitir que el aceite pase a la cámara de combustión.

Son fabricados generalmente en hierro fundido de grano fino o alguna aleación elástica; siendo este material de menor calidad y resistencia que el de los pistones y los cilindros para que en la fricción con las camisas, sean los anillos los que se terminen y no las anteriores.

Los anillos están fabricados con aleaciones de hierro dúctil (X) cromo (KC) y molibdeno (K) con estas letras podrán identificar de que material están fabricados los juegos, esto es importante para la adecuada selección de los anillos a utilizar en motores reanillados o rectificados.

Los anillos de un motor pueden clasificarse en don tipos: • Anillos de compresión o de fuego.

• Anillos de lubricación.

El anillo de compresión esta colocado en la ranura superior del émbolo y ocasionalmente hay dos, ocupando las dos ranuras superiores. Muchos anillos de

compresión son de sección rectangular y a menudo, cromados en las caras de contacto. Los anillos de compresión son de superficie totalmente lisa.

El anillo de aceite o lubricación, esta ubicado en la parte inferior, su cantidad varía entre uno y cuatro, siendo esta la más usada. Los anillos de aceite existen diferentes tipos y su zona periférica presenta ranuras o ciertos tipos de formas.

Anillos de compresión o fuego.

Anillo de lubricación.

Figura 28. Detalle de los anillos de compresión y lubricación.

1. Anillo sencillo con cara ranurada

2. Anillo sencillo con cara cromada

3. Anillo raspador de cara ahusada

5. Anillo raspador con expansor.

6. Anillo con cara cromada y dos rieles laterales.

7. Anillo de dos piezas con expansor

Figura 29. Tipos de anillos de lubricación.

4. Anillo raspador de dos caras cromadas

8. Anillo de dos rieles laterales cromados y combinación de expansor y espaciador

Figura 30. Pistón y anillos de compresión y aceite.

Bulones.

Son los elementos que se utilizan para unir el pistón con la biela, permitiendo la articulación de esa unión. Para que este pasador no se salga por el costado del pistón y ralle las camisas se mantiene fijo con alguno de los siguientes procedimientos: • Pasador Fijo: Se inmoviliza el pasador al pistón por medio de un espárrago o tornillo de presión.

Figura 31. Pistón con pasador fijo.

• Pasador Semi-Flotante: El pasador queda en la biela siendo apretado por medio de una abrazadera de tornillo, pero gira libremente sobre los soportes del pistón.

Figura 32. Pistón con pasador semi-flotante.

•

Pasador Completamente Flotante: El pasador gira libremente con el pistón y la biela; para evitar el desplazamiento se colocan pines de presión en los extremos, los cuales se aseguran en los espacios determinados para este fin en el pistón.

Figura 33. Pistón de pasador completamente flotante.

Bielas.

La biela es la pieza que está encargada de transmitir al cigüeñal la fuerza recibida del pistón. Generalmente está fabricada de acero forjado debido a que debe resistir una gran tensión y esfuerzo. La biela permite la transformación del movimiento alternativo en rotativo.

Aunque es una sola pieza en ella se diferencian tres partes pie, cuerpo y cabeza, el pie de la biela es el que la une al pistón por medio del pasador o bulón, el cuerpo asegura la rigidez de la pieza y la cabeza gira sobre el codo del cigüeñal y está dividido en dos partes una superior y la otra inferior, que aunque en su fabricación se hace en la misma fundición o forja se divide para que se pueda asegurar al cigüeñal por medio de espárragos o tornillos.

Figura 34. La biela y sus partes.

Cigüeñal.

El cigüeñal es la pieza del motor que recoge el esfuerzo de la explosión y lo convierte en par motor a determinadas revoluciones. Durante su funcionamiento está sometido a los violentos esfuerzos provocados por las explosiones y las reacciones debidas a la aceleración de los órganos dotados de movimiento alternativo. Por esta causa se construye generalmente por proceso de estampación, de acero cementado y templado, con aleaciones de níquel y cromo. En su proceso de fabricación tienen una gran importancia los tratamientos térmicos que se aplican a determinadas superficies del cigüeñal, como el temple superficial que se da a las muñequillas y apoyos de bancada, llamado "flameado" o nitruración. Un procedimiento moderno es el proceso de endurecimiento superficial mediante calentamiento eléctrico y posterior enfriado, en una capa suficientemente gruesa, con el que se obtiene un aumento de la resistencia a la fatiga.

Figura 35. Descripción de las partes del cigüeñal.

En la figura anterior, se ha representado un cigüeñal para motor de cuatro cilindros en línea, en el que pueden distinguirse los apoyos de bancada A, que fijan el cigüeñal a la misma por medio de sombreretes, con interposición de casquillos de antifricción, como en el caso de las bielas. A los codos o muñequillas B se unen las cabezas de biela y en su prolongación, oponiéndose a ellos, se encuentran los contrapesos H, que equilibran el cigüeñal. Su peso es aproximadamente el del codo.

En uno de los extremos del cigüeñal se forma el plato C, al que se le une el volante de inercia por medio de tornillos roscados en los agujeros D. En E existe un orificio con casquillo de bronce, donde apoya el eje primario de la caja de velocidades, sobre el que se monta el disco de embrague, que ha de transmitir el movimiento del cigüeñal a las ruedas. En F se monta un piñón por mediación de chavetero o a rosca, del que se saca movimiento para el árbol de levas. En G se monta una polea, también por mediación de chavetero, que da movimiento generalmente a la bomba de agua y al generador de energía eléctrica.

El cigüeñal presenta una forma característica, en la que las dimensiones correspondientes a los codos se calculan en función de las cargas que deben soportar los cojinetes, la velocidad de régimen y la rigidez que es necesario obtener para evitar las vibraciones torsionales. El número de muñequillas y su situación depende del tipo de motor (número de cilindros y disposición de los mismos), como ya se vio. La separación entre los codos viene impuesta, asimismo, por la disposición de los cilindros y, además, por el número de apoyos de bancada, que a su vez se determinan en función de las características de construcción del cigüeñal y de los esfuerzos a que ha de estar sometido. Actualmente, es corriente el empleo de cigüeñales con cinco apoyos, en los motores de cuatro cilindros, aunque en muchos casos, es suficiente con tres. Los cigüeñales para motores de seis cilindros suelen disponer de cuatro apoyos de bancada.

El ancho de estos apoyos y su diámetro, guarda una estrecha relación con los esfuerzos que ha de soportar. Al aumentar la superficie de apoyo, para una misma fuerza aplicada a ella, resulta un menor esfuerzo unitario sufrido. Generalmente, el apoyo más cercano al volante suele ser de mayor superficie. Este apoyo, o el central en otros casos, está provisto de unos cojinetes axiales en su acoplamiento a la bancada como se puede apreciar en la siguiente figura, con forma de media luna, que limitan el desplazamiento axial del cigüeñal cuando se acciona el mecanismo del embrague.

Figura 36. Bancada del motor.

El apoyo junto al volante lleva un resalte en el que se monta un "retén", que impide la salida del aceite al exterior. Por la misma causa se monta otro retén en el extremo opuesto.

En la construcción de un cigüeñal y más concretamente en su fase de mecanizado, tiene una importancia crucial el equilibrado estático y dinámico del mismo. Teniendo en cuenta que las muñequillas no están alineadas con el eje del cigüeñal, resulta fácil suponer que se generen desequilibrios, que se ven aumentados por los que producen las bielas, dotadas de movimiento alternativo junto con los pistones unidos a ellas.

Estas masas en movimiento alternativo y de rotación, pueden producir serias vibraciones si no se equilibra convenientemente el cigüeñal. Para hacerlo se disponen los contrapesos en oposición a los codos, estampados en una sola pieza con ellos.

Los cigüeñales van taladrados convenientemente desde los codos a los apoyos, como muestra la figura 28, para permitir el engrase de los mismos. El aceite que se hace llegar a presión a los apoyos de bancada, pasa desde éstos, por el interior del cigüeñal hasta

los codos, desde los cuales es salpicado al exterior después de engrasar las articulaciones, formando la correspondiente película de aceite como ya se verá.

Figura 37. Ilustraciones de diferentes cigüeñales.

Cojinetes.

Un cojinete se define como el elemento mecánico en el que se apoya y gira un eje mediante su órgano de contacto. El material del casquete debe ser más blando que el del eje para evitar el deterioro de éste ultimo en caso de una lubricación defectuosa.

La lubricación de estos elementos es forzada y se realiza por medio de orificios en los mismos y una guía que mantiene una película de aceite entre el casquete y el cigüeñal.

Además de cumplir una función de protección y elementos de recambio los casquetes están sometidos a grandes esfuerzos debidos a la presión de los gases, la fuerza centrífuga producida por la rotación del cigüeñal y las fuerzas de inercia por los movimientos del conjunto de elementos del motor.

Las composiciones de material más comunes en la fabricación de los cojinetes se agrupan en:

•

•

•

•

Las BIMETALICAS, que usan mezclas de capas de aluminio sobrepuestas sobre acero. Los cojinetes con esta formulación son usados en una gama extensa de motores. Son recomendados para utilizarlos en motores con carga de trabajo mediana, ofreciendo larga duración. Se identifican por las letras (RA ó A).

Las BIMETALICAS SUPERIOR, son usadas en cojinetes de avanzada tecnología para los motores modernos. Las aleaciones de capas de aluminio incluyen silicón, lo que les permite soportar mayores cargas, ofrecer mayor resistencia al desgaste y evitar las fracturas en la superficie de fricción. Estos cojinetes pueden ser instalados en motores de uso normal, pero son especialmente recomendados para motores que trabajan bajo condiciones severas y de mayor esfuerzo. Se pueden identificar por las letras (AP ó P) al final del número de parte indicado en los empaques o en el reverso del cojinete.

Las TRIMETALICAS, como sugiere su nombre, emplean aleaciones de tres metales, el cobre, el plomo y el acero. Son altamente resistentes a la fatiga pero son menos resistentes a los daños producidos por efectos de la corrosión. Estos cojinetes son usados en motores de trabajo pesado y se identifican mediante las letras (CP ó P) y para los motores de alto desempeño con las letras (CH).

Las de BABBITT se utilizan frecuentemente en los cojinetes de los árboles de leva. Los cojinetes de biela y de bancada con esta formulación normalmente se utilizan en motores de competición o alto desempeño. Esto por su capacidad de adaptación a la deformación y absorción de partículas metálicas limitando los riesgos de daños más costosos a la superficie del cigüeñal cuando el motor trabaja bajo carga severa. Su uso es recomendado especialmente en los motores súper cargados de competencia que utilizan combustibles especiales como el nitrometanol o en motores de carrera que usan alcohol. Los cojinetes de Babbitt se identifican con las letras (SA-SB-SI).

Figura 38. Los cojinetes del motor.

En la gráfica se muestran las fuerzas que actúan en el momento de la expansión de los gases, sobre los casquetes de una biela, cada una identificada con un color que también muestra el elemento que la produce. La componente A en amarillo es debida a la fuerza de

expansión de los gases y es de valor variable, la componente B en color rojo debida a la fuerza de inercia debida al volteo del cigüeñal es constante y la fuerza C en color azul debida a la inercia de los elementos de movimiento alternativo; producen la resultante en color verde que es la que deben soportar estos elementos.

Figura 39. Fuerzas sobre los casquetes de las bielas.

Si se repite este proceso ilustrativo para cada punto del movimiento del cigüeñal se encuentra el comportamiento de la resultante de las cargas que actúan sobre el cojinete de la biela. El valor de dichas cargas depende de la velocidad de rotación del motor y de la cantidad de mezcla en la cámara de combustión. Ha de tenerse en cuenta que el cigüeñal da dos vueltas completas por cada ciclo del motor.

Figura 40. Distribución de la carga sobre los cojinetes de bielas.

Balancines, Varillas de empuje y Taquetes.

Los balancines van montados sobre el eje tubular, que a su vez lo está sobre unos cojinetes y soportes en la culata, de forma que cada balancín quede situado entre un soporte de cojinete y uno de los extremos de los muelles que impiden los desplazamientos del balancín a lo argo del eje.

El eje de balancines cumple una doble función, pues sirve también como conducto de aceite de engrase; este entra a través de los soportes y sale por los orificios situados en los puntos donde están montados los balancines.

Las varillas de empuje, son la encargadas de transmitir el movimiento de los levanta válvulas hacia los balancines. Las varillas de empuje en los balancines se acoplan a ellos por medio de una rotula situada en el tornillo roscado que se ha colocado en el balancín.

El balancín tiene un tornillo y una tuerca de bloqueo. El objeto de estos elementos es permitir ajustes del huelgo de las válvulas, denominado juego de taqués.

La válvula tiene que cerrar completamente todas las veces. De otro modo, los gases calientes de la combustión fluirían entre el asiento de la válvula y la cara de la misma, quemando a los dos. El resultado seria un trabajo de reparación caro o un motor arruinado.

El tornillo de ajuste del extremo del balancín puede atornillarse o desatornillarse para ajustar la holgura del tren de la válvula, es decir, para dar a la válvula la holgura que necesite. Esta holgura se mide con unas galgas de espesores.

Los taquetes, son los encargados de transformar el movimiento rotativo de árbol de levas en movimiento lineal, transmitiéndolo mediante las varillas de empuje a los balancines. Los disponibles en el mercado son de dos tipos: hidráulicos y mecánicos.

Figura 41. Balancines en un sistema OHC (On Head Camshaft) donde no se emplean las varillas de empuje

Figura 42. Diseño de balancín y varilla de empuje para árbol de leva en bloque.

Figura 43. Taquetes mecánicos e hidráulicos.