Integrantes Del Grupo: Jorge Escobar Rogelio Vicente Jairo Méndez Fredy Martínez
MOTORES DE VEHICULOS
Los motores son mecanismos que transforman la energía eléctrica, química, energía potencial, etc. en energía mecánica que dando esta energía mecánica disponible a través del eje de salida del motor, accionando a su vez otros mecanismos para dar “movimiento” a un aparato. (Un automóvil, un reloj mecánico, un avión, un tren, un barco, etc.), obteniendo energía de alguna fuente, como por ejemplo consumiendo algún tipo de combustible que le brinde energía, para crear la fuerza de ese movimiento, (gasolina, diesel, carbón, hidrógeno, electricidad o energía mecánica por acumulación de la energía proporcionada por un muelle.
Los motores se utilizan en múltiples aparatos y los hay de diversos tipos
Los diferentes tipos de motores: Los diversos tipos de motores, se utilizan en gran variedad de maquinarias, y están enfocados a diversos usos. Algunos pueden tener tamaños muy pequeños (como por ejemplo, los motores eléctricos de varios aparatos tecnológicos como celulares, discos duros y relojes), o poseer un tamaño muy grande, como es el caso de los motores de aviones, de barcos o de cohetes intercontinentales o espaciales, que alcanzan un tamaño que suele sobrepasar varias toneladas. Los motores se pueden clasificar de diversas maneras, por el tipo de combustible o fuente de energía que los mueva, o por el tamaño, o por el tipo de aparatos de los que formen parte, entre otras clasificaciones.
Motor (turbina) de avión Motores según el tipo de fuente de energía: Motores de explosión o de gasolina: Los motores de explosión utilizan la “explosión” de un combustible, (gasolina), que es provocada por una chispa (generada a su vez por una corriente eléctrica), lo que provoca la expansión de gases, mismos que empujan pistones produciendo la acción de diversos mecanismos, dando movimiento por ejemplo a automóviles, motocicletas y otros vehículos.
Motor diesel: En los motores diesel, el encendido se produce como consecuencia de una alta temperatura, que es la que posibilita que se comprima el aire en el interior del cilindro, es decir, es un motor térmico de combustión interna. Motor de gas natural: Su funcionamiento es similar al de los motores de combustibles líquidos (gasolina), usando el siclo de Otto, pero utilizando para la obtención de energía un gas y no un combustible líquido. Motor eléctrico: Los motores eléctricos son dispositivos que transforman energía eléctrica en energía mecánica, gracias a la acción de los campos magnéticos que se crean en las bobinas que los componen, la energía eléctrica hace que los campos magnéticos desplacen fuerzas que dan como resultado el desplazamiento del rotor, que al estar fijado al estator, se desplaza en un movimiento giratorio.
Motor Eléctrico
Motor a vapor: Los motores a vapor, son motores de combustión externa, que utilizan la energía térmica del agua, proporcionada por la quema de un combustible (carbón, hulla, madera), transformándola en energía mecánica capaz de ser utilizada para accionar aparatos.
Motores de cuerda o resorte motor: Estos motores están alimentados por la energía acumulada al enrollarse un resorte de acero metálico templado, que al engranajes, que por ejemplo mueven a un reloj. Motor cohete: Este tipo de motor es un motor de combustión interna, que genera una fuerza de empuje al quemar y expulsar gases a muy altas presiones. Estos pueden utilizar combustibles como el hidrógeno líquido, y el queroseno, y comburentes como el oxígeno, (oxigeno gaseoso o líquido). Este tipo de motor, es utilizado comúnmente para el desplazamiento de algunas aeronaves, así como de diversos tipos de cohetes, (espaciales o misiles balísticos de diversos alcances). Publicado por Alicia Granell / en Mecánica del automóvil / 13 enero, 2015 Empezamos el 2015 con energía y por ello, pensamos que no hay mejor manera que haciendo un repaso de los diferentes tipos de motores que comercializan actualmente los fabricantes de coches y que podemos dividir en cuatro grandes grupos: losmotores gasolina, motores diésel, eléctricos y los que funcionan con GLP o GNC. A continuación, veréis un breve resumen de las características que tienen cada uno de estos tipos de motorización. Si queréis ampliar la información sobre cada uno de los tipos de motor, tan solo tenéis que acceder a los enlaces que hemos incluido en el anterior párrafo. Motores gasolina: Los motores de gasolina, también conocidos como motores a cuatro tiempos de Otto –en honor a su creador-, son aquellos que funcionan con una base termodinámica que se encarga de convertir la energía química de la ignición, provocada por la mezcla del aire y el combustible, en energía mecánica. De esta manera, el vehículo obtiene la energía necesaria para realizar sus movimientos.
Tal y como hemos mencionado en el párrafo anterior, los motores gasolina funcionan en ciclos de cuatro tiempos que se podrían clasificar, a groso modo, de la siguiente forma: • Fase de admisión: la válvula se admisión se abre, lo que permite que la mezcla de aire y combustible fluya hacia el interior de los cilindros. • Fase de compresión: durante esta fase, la válvula se cierra y el pistón asciende para comprimir la mezcla. • Fase de explosión: las bujías originan la chispa necesaria para producir la explosión y el descenso de los pistones. • Fase de escape: la válvula de escape se abre y los pistones se elevan para expulsar los gases quemados hacia el exterior. Motores diésel: Por lo general, los motores diésel son principalmente empleados en medios de transporte que requieren una dosis extra de potencia y que están pensados para una mayor carga diaria de trabajo, como vehículos industriales, de carga, maquinaria, medios aeronáuticos, etc.
No obstante, desde que este tipo de motores naciera de la mano de Rudolf Diésel en 1893, la tecnología se ha extendido también hacia medios de transporte particulares, llegando actualmente en España a superar en número a los vehículos que funcionan con gasolina.
Los motores diésel funcionan de manera similar a los de gasolina y su proceso puede dividirse de igual forma en cuatro tiempos, que son los siguientes: • Fase de admisión: se produce el llenado de aire y la válvula de admisión permanece abierta mientras el pistón desciende hacia el punto muerto inferior. • Fase de compresión: la válvula de admisión se cierra cuando el pistón llega al punto muerto inferior y comienza el recorrido hasta el superior comprimiendo el aire que se encuentra dentro del cilindro. • Fase de combustión: el inyector pulveriza el combustible dentro de la cámara y éste se inflama de inmediato al entrar en contacto con el aire caliente.
•
Fase de escape: se expulsan los gases quemados y se deja que la inercia vuelva a iniciar el ciclo.
Motores eléctricos: Aunque no lo parezca, los motores eléctricos son anteriores a los diésel o gasolina de cuatro tiempos. Entre 1832 y 1832 Robert Anderson desarrolló el primer automóvil con motor eléctrico puro, capaz de transformar la energía eléctrica en energía mecánica por medio de los campos magnéticos que genera, sin necesidad de explosiones ni combustiones propias de los motores gasolina y diésel.
En la actualidad cuando pensamos en vehículos eléctricos puros, solemos referirnos a BEV, o vehículos eléctricos de batería. Sin embargo, en el mercado podemos encontrar otras opciones como los FCEV, de pila de combustible, que van combinados con hidrógeno y los HEV y PHEV, conocidos como híbridos y enchufables respectivamente, que alternan un motor eléctrico de imán permanente con uno de combustión interna (de gasolina principalmente). Motores de GLP y GNC: Los vehículos que funcionan con combustibles alternativos como el GLP (gas licuado del petróleo) o el GNC (gas natural comprimido), van ganando terreno en la industria automovilística, y cada vez son más los fabricantes que apuestan por comercializar versiones de algunos de sus modelos, propulsados por este tipo de combustibles.
Cualquiera de las dos opciones, GLP o GNC, favorecen el aumento de la vida útil del motor, ya que no generan tanto desgaste en los cilindros y se depositan menos residuos en el sistema. No obstante, hay que tener en cuenta que en ocasiones dificulta la lubricación y puede deteriorar las válvulas a mayor velocidad, cosa que podemos solucionar gracias a la mecánica preventiva y realizando un buen mantenimiento. Desde RO-DES, os invitamos a navegar por nuestra sección de mecánica y por los enlaces compartidos al inicio del post, para conocer más a fondo en qué consisten y cómo funciona cada uno de estos tipos de motor. Además, si necesitáis comprar un motor de segunda mano o reconstruido para reparar vuestro vehículo, podéis contactar con nuestro departamento de venta de recambios e informaros sin ningún compromiso. INTERNA
EL
MOTOR
DE
COMBUSTION
El motor de combustión interna se desarrolla de una evolución de la máquina de vapor. La diferencia que tienen es que en el motor de combustión interna el trabajo se obtiene de la mezcla de aire y combustible, mientras que en el motor a vapor se obtiene de la presión del vapor de agua por una combustión externa. En mayo de 1876 Nikolaus Otto construye el primer motor de cuatro tiempos. En 1878, el escoses Dugald Clerk construye el primer motor de dos tiempos.
Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach, en 1882 montan su propia compañía, centrando sus esfuerzos en la construcción de un motor de poco peso, alto régimen y que funcione con gasolina, consiguiéndolo en 1886, un coche equipado con ese motor alcanza la velocidad de 11 Km./h en 1889.La Daimler Motor Company se crea en 1890, alcanzando sus motores una enorme reputación, que se ve acrecentada cuando en 1894, en la primera carrera de coches entre París y Rouen, los únicos 15 coches que llegan a la línea de meta de los 102 que habían tomado la salida, están equipados. En 1883 el ingeniero alemán Karl Benz crea la Benz & Company. En enero de 1886 crea el que ha sido considerado históricamente como el primer vehículo equipado con motor de combustión interna; es un triciclo equipado con un motor de 4 tiempos de construcción propia, según la patente de Otto; en julio del mismo año comienza su construcción para el público. En 1891 construye su primer automóvil de 4 ruedas. En Francia, François-René Panhard y Emile Levassor, fundan el 1888 la empresa Panhard & Levassor, que con motores Daimler, comienza a fabricar los primeros autos franceses en 1891. Empiezan pues las construcciones colectivas, aunque artesanales de vehículos; la construcción en serie aún no existe y es el propio inventor el encargado de la construcción e incluso posterior reparación de los automóviles. En 1892, el alemán Rudolfd Diesel inventa un motor que funciona con combustibles pesadosy no necesita sistema de encendido, que se llamara motor diesel. Despues de 5 años en 1987 se construye el primer de estos motores. En 1957, el alemán Felix Wankel prueba con éxito el nuevo motor de pistón rotativo, que es conocido con el nombre de su inventor, motor Wankel. Pero el motor era demasiado complicado y por esta razón no tuvo éxito en el mercado automotriz. En todo el mundo, la industria del automóvil empieza a establecerse. En Estados Unidos, Henry Ford inicia la historia de esta prestigiosa marca a partir de 1893 cuando construye su primer coche en Detroit, para en 1903 fundar la Ford Motor Company. En diciembre de 1898, en Billancourt se inicia la historia de otro grande, Renault, de la mano de los hermanos Renault: Marcel, Fernand y Louis. En el mismo año, los hijos de Adam Opel amplían su fábrica de máquinas de coser y de bicicletas con la fabricación de automóviles. En 1899, Italia ingresa en el mundo automovilístico al crearse la Fábrica Italiana Automobili Torino (FIAT), a cargo de Giovanni Agnelli. En 1908, Ford lanza al mercado el legendario Ford T, que representó la
popularización del automóvil al reducir sensiblemente los costes de fabricación mediante técnicas como la utilización de la pintura negra (era la que secaba más rápido y permitía reducir el tiempo de fabricación del coche). Aún así, la producción francesa era superior en número durante los primeros años del siglo XX. Con la entrada de General Motors en el mercado, a base de absorber varias fábricas pequeñas, los Estados Unidos tomarían la cabeza de la producción para no dejarla hasta nuestros días. Las dos grandes marcas norteamericanas se instalan en Europa y para esa época la hegemonía en cuanto a producción es clara: Estados Unidos, Francia, Gran Bretaña, Alemania e Italia. A pesar de que Alemania nunca fue el primer productor de automóviles, creó el considerado por muchos automóvil del siglo XX: el Volkswagen Käffer, o Escarabajo (1938), diseñado por Ferdinand Porsche bajo petición del mismísimo Adolf Hitler. Durante la Segunda Guerra Mundial, la producción se detiene; casi todos los constructores se dedican a la fabricación de material bélico durante esos años. Concluida la guerra, Ford y General Motors aprovecharon el panorama, ampliamente favorable, para absorber algunos pequeños fabricantes. Los años de la post-guerra se caracterizaron por las desapariciones de legendarias marcas, fusiones y reagrupamientos estratégicos; estas fusiones y absorciones continúan hasta el día de hoy. En la década del los 80, el mercado oriental, y principalmente el japonés, adquirió tal importancia que el mercado norteamericano especialmente, pero también el europeo, vieron peligrar su hegemonía, y debieron de aprender y adoptar técnicas orientales para continuar en cabeza del mercado. Así aparecen conceptos como la producción just-in-time (producción en masa), o los principios Kaizen, hoy en día aplicados universalmente en el mercado automovilístico. La última lucha parece centrada en los vehículos híbridos, con motores eléctrico y de explosión a la vez, lucha encabezada de momento por el mercado oriental. Pero esta historia no acaba aquí; los motores eléctricos cada día son mejores y más fiables; ya se habla de automóviles sin necesidad de conductor, de motores de hidrógeno, y de infinidad de ideas para un futuro, en algunos casos más próximo de lo que pensamos. Y la historia no acaba aquí; el automóvil es un invento muy joven dentro de la historia de la humanidad, pero promete continuar durante muchos años más, puede que con características muy diferentes a las
actuales,
pero
seguirá
siendo
2
motor
térmico
de
El
un
auto-móvil.
combustión
interna
El motor térmico de combustión interna (Otto), transforma la energía calorífica (explosión) en energía mecánica. Esta combustión se produce dentro de la propia cámara por ello se le denomina motor de combustión. Hay que tener en cuenta que los motores térmicos de combustión interna deben reunir una serie de cualidades: - Buen rendimiento, es decir que se transforme en trabajo la mayor parte posible de la energía que produce la combustión. - Bajo consumo en relación a su potencia, es decir que nos consuma la menos cantidad de combustible, pero que esta sea aprovechada en su mayor cantidad posible. - Gases de escape poco contaminantes, esta normativa se la está aplicando en la gran mayoría de coches, para evitar las emisiones de CO2 al medio ambiente. -
3
Fiabilidad Bajo
coste
Clasificación
de
y de
los
durabilidad.
fabricación
motores
y
de
mantenimiento.
combustión
interna
Los motores de combustión interna se pueden clasificar atendiendo a diferentes aspectos: Por · · Por · · Por ·
la
forma
el Motores Motores el Motores
de Motores Motores ciclo de de movimiento de
iniciar
la
de 2 4 del pistón
combustión: OTTO. DIESEL. trabajo: tiempos. tiempos. pistón. alternativo.
· Motor
Motores
de
pistón
rotativo. Otto
El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos, o también llamado motor de explosión o motor de encendido provocado (MEP). La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores, entre otros la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración. En general, la eficiencia de un motor de este tipo depende del grado de compresión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano. Consiguen su potencia máxima entre las 5.000 y 7.000 rpm. La eficiencia media de un buen motor Otto es de un 20 a un 25%: sólo la cuarta parte de la energía calorífica se transforma en energía mecánica.
Motor
diesel
En teoría, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este último a volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La mayoría de los motores diesel tienen también cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera fase se absorbe aire hacia la cámara de combustión. En la segunda fase, la fase de compresión, el aire se comprime a una fracción de su volumen original, lo cual hace que se caliente hasta unos 440 ºC. Al final de la fase de compresión se inyecta el combustible vaporizado dentro de la cámara de combustión, produciéndose el encendido a causa de la alta temperatura del aire. En la tercera fase, la fase de potencia, la combustión empuja el pistón hacia atrás, trasmitiendo la energía al cigüeñal. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de expulsión. Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada.
La eficiencia de los motores diesel depende, en general, de los mismos factores que los motores Otto, y es mayor que en los motores de gasolina, llegando a superar el 40%. Este valor se logra con un grado de compresión de 14 a 1, siendo necesaria una mayor robustez, y los motores diesel son, por lo general, más pesados que los motores Otto. Esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de utilizar combustibles más baratos. Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores Otto trabajan de 2.500 a 5.000 rpm. No obstante, en la actualidad, algunos tipos de motores diesel trabajan a velocidades similares que los motores de gasolina, pero por lo general con mayores cilindradas debido al bajo rendimiento del gasoil respecto a la gasolina.
Motor
de
cuatro
tiempos
El funcionamiento básico de este motor a explosión son los mismos pasos que el motor de 2 tiempos pero con más piezas y más movimientos. -----------------Admisión Compresión Explosión Escape -----------------Nota: Nota: en el diseño a la izquierda visto de perfil falta una válvula para hacer más claro el dibujo, Siempre son 2 válvulas, escape y admisión-. Paso 1: El pistón baja mientras se abre la válvula de admisión y entra aire y combustible Paso 2: El Pistón sube mientras se cierran las válvulas y comprime la mezcla. Paso 3: Se produce la explosión y los gases ejercen presión sobre el pistón. Paso 4: El pistón sube a la cima y se abre la válvula de escape para dejar
salir los gases. Como veréis el cilindro no tiene ninguna tobera ya que el escape lo permite una válvula y la admisión otra válvula. El ciclo de apertura y cierre de las válvulas está marcado por los giros del cigüeñal que a su vez mueve con la cadena de distribución el árbol de levas que a su vez presiona el balancín que presiona la válvula para abrirla (por defecto debido al resorte siempre está cerrada en reposoPaso 1: El pistón baja mientras se abre la válvula de admisión y entra aire y combustible Paso 2: El Pistón sube mientras se cierran las válvulas y comprime la mezcla. Paso 3: Se produce la explosión y los gases ejercen presión sobre el pistón. Paso 4: El pistón sube a la cima y se abre la válvula de escape para dejar salir los gases. Como veréis el cilindro no tiene ninguna tobera ya que el escape lo permite una válvula y la admisión otra válvula. El ciclo de apertura y cierre de las válvulas está marcado por los giros del cigüeñal que a su vez mueve con la cadena de distribución el árbol de levas que a su vez presiona el balancín que presiona la válvula para abrirla (por defecto debido al resorte siempre está cerrada en reposo). · El árbol de levas puede estar arriba o abajo en los motores (cabeza o culata). · En los autos el cigüeñal mueve mediante una correa dentada (que está fuera del motor generalmente) al árbol de levas más el ventilador que enfría el agua, más el alternador que suministra la carga a la batería.
Motor
de
dos
tiempos
Con un diseño adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diesel func ione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, pero al necesitar sólo dos tiempos para realizar un ciclo completo, producen más potencia que un motor cuatro tiempos del mismo tamaño. El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo. El diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistón hacia atrás). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara.
Motor
de
pistón
alternativo
La característica principal de un motor de alternativo es que transforma la energía térmica en energía mecánica. Partes de un motor alternativo de combustión interna La parte estructural fundamental del motor la forman la bancada y el bloque sobre los que van montados los demás elementos del motor. El pistón va en el cilindro y va unido a la biela mediante un bulón. La biela transmite el movimiento del pistón a la manivela del cigüeñal, el cual está soportado por cojinetes sobre la bancada, transformando el movimiento lineal en rotativo. En la parte superior va la culata y el espacio que queda entre el pistón y la culata es la cámara de combustión. La entrada del fluido (gasolina o gasoil) y la salida de los gases se realizan a través de válvulas que se encuentran en la parte superior de la culata y están sincronizadas mecánicamente. Principio de funcionamiento El motor realiza un ciclo operativo. Este puede ser de cuatro tiempos o dos tiempos. El ciclo de cuatro tiempos completo se realiza en cuatro carreras del pistón. · Primer tiempo admisión: El pistón desciende desde el punto muerto superior (PMS) haciendo que entre aire y combustible por la válvula de admisión. · Segundo tiempo compresión: la válvula de admisión se cierra cuando el pistón llega al punto muerto inferior (PMI), comienza a subir de nuevo comprimiendo la carga. · Tercer tiempo expansión: Antes de que finalice la carrera de compresión se produce la inflamación y proyecta el pistón hacia abajo, produciéndose trabajo. · Cuarto tiempo escape: Una vez llega al Pise abre la válvula de escape, el pistón asciende expulsando los gases de la combustión. · De los cuatro tiempos anteriores el único que realiza trabajo es el tercer tiempo mediante un mecanismo llamado volante de inercia. El ciclo de dos tiempos completo se realiza en dos carreras de pistón. · Primer tiempo: Cuando el pistón está en el PMS se produce la inflamación, empujando el pistón y abriendo la lumbrera de escape. A medida que el pistón baja empuja los gases de combustión hacia la lumbrera de escape. · Segundo tiempo: El pistón comienza a subir desde el PMI entrando la mezcla de aire y combustible y luego cierra las lumbreras de escape. Al subir comprime el fluido. Existen dos subgrupos de motores, los de encendido por chispa (Ech) y los motores de encendido por compresión (EC).
En los motores de encendido por chispa el combustible se mezcla generalmente con el aire antes de entrar en el cilindro. Anteriormente se solía hacer en un carburador pero últimamente se hace con sistemas de inyección. El encendido de la mezcla se produce por una bujía. El combustible es la gasolina. En los motores de encendido por compresión solo entra aire y es comprimido fuertemente ya que al inyectar el combustible (cerca del PMS) se debe inflamar directamente. El combustible es el gasoil. A los dos tipos de motores se les puede sobrealimentar introduciéndoles más aire y combustible del que admiten normalmente. En el estudio teórico de los motores se realizan análisis termodinámicos elementales y se suele simplificar. Los procesos termodinámicos que tienen lugar según el diagrama son los siguientes. El encendido por chispa se utiliza un ciclo termodinámico llamado ciclo Otto. · Tramo 1-2. Se realiza la compresión adiabática del fluido de trabajo. · Tramo 2-3. Absorción instantánea de calor en el momento de la explosión · Tramo 3-4. Expansión adiabática del pistón · Tramo 4-1. Extracción instantánea del calor El ciclo teórico para el motor de encendido por compresiones el ciclo diesel. · Tramo 1-2. Compresión adiabática, es decir, sin introducción ni extracción de calor. · Tramo 2-3. Absorción de calor que se realiza manteniendo la presión constante. · Tramo 3-4. Expansión adiabática. · Tramo 4-1. Cesión de calor manteniendo el volumen constante. Motor
de
pistón
rotativo
En la década de 1950, el ingeniero alemán Félix Wankel completó el desarrollo de un motor de combustión interna con un diseño revolucionario, actualmente conocido como Motor Wankel. Utiliza un rotor triangular-lobular dentro de una cámara ovalada, en lugar de un pistón y un cilindro. La mezcla de combustible y aire es absorbida a través de un orificio de aspiración y queda atrapada entre una de las caras del rotor y la pared de la cámara. La rotación del rotor comprime la mezcla, que se enciende con una bujía. Los gases se expulsan a través de un orificio de expulsión con el movimiento del rotor. El ciclo tiene lugar una vez en cada una de las caras del rotor, produciendo tres fases de potencia en cada giro. El motor de Wankel es compacto y ligero en comparación con los motores de
pistones, por lo que ganó importancia durante la crisis del petróleo en las décadas de 1970 y 1980. Además, funciona casi sin vibraciones y su sencillez mecánica permite una fabricación barata. No requiere mucha refrigeración, y su centro de gravedad bajo aumenta la seguridad en la conducción. No obstante salvo algunos ejemplos prácticos como algunos vehículos Mazda, ha tenido problemas de durabilidad.
EL
MOTOR
1 Características
OTTO
DE del
CUATRO motor
TIEMPOS Otto.
El motor Otto de cuatro tiempos pertenece al grupo de motores térmicos de combustión interna, consume una mezcla de aire combustible que ha sido previamente preparada. Su ciclo d funcionamiento se realiza en cuatro tiempos: · ADMISION · COMPRESION · EXPANSION · ESCAPE
A
continuación
les
detallamos
sobre
dichos
ciclos
de
trabajo.
En la fase de admisión, la válvula de admisión se abre y el pistón se desplaza hacia abajo en el cilindro, aspirando la mezcla de combustible y aire. La válvula de admisión se cierra cerca del final de la carrera de admisión y el pistón se mueve hacia arriba del cilindro, comprimiendo la mezcla. Al aproximarse el pistón a la parte superior del cilindro en la carrera de compresión, se enciende la bujía y la mezcla se inflama. Los gases de la combustión se calientan y expansionan con gran rapidez, lo que aumenta la presión en el cilindro, forzando al pistón de nuevo a bajar en lo que se denomina carrera de expansión o motriz. La válvula de escape se abre y forzados los gases por la subida del pistón pasan a través de ella para salir al exterior del cilindro.
CARACTERISTICAS
MECANICAS,
TERMICAS
Y
VOLUMETRICAS
Las características esenciales que definen a los motores de explosión de combustión interna son: a) FORMA DE REALIZAR LA CARBURACION: El llenado de los cilindros se realiza con la mezcla aire-combustible, la cual se prepara en el exterior de los cilindros por medio del carburador, o los sistemas de inyección, para después ser comprimida en el interior de los mismos. Debido a esta forma de carburación los motores necesitan consumir combustibles ligeros y fácilmente vaporizables, para que la mezcla se realice en perfectas condiciones de carburación y para obtener así una rápida combustión. b) RELACION DE COMPRESION Y POTENCIA: Debido a los combustibles utilizados, la relación de compresión en estos motores no puede ser elevada, ya que está limitada por la temperatura alcanzada por la mezcla durante la compresión en el interior del cilindro, la cual no puede ser superior a la temperatura de inflamación de la mezcla. Estas relaciones de compresión limitan la potencia de estos motores. Sin embargo, la preparación de la mezcla fuera del cilindro, con tiempo suficiente durante la aspiración y compresión para obtener una buena carburación de la misma, permite una rápida combustión, con lo que se puede obtener un elevado número de revoluciones en el motor. c) FORMA DE REALIZAR LA COMBUSTION: Otra de las características esenciales de estos motores es la forma de realizar su combustión (volumen constante). Esta se produce cuando el embolo se encuentra en el punto de
máxima compresión y se realiza de una forma rápida, por capas como si fuera una explosión, pero sin que los gases puedan expansionarse o sea, aumentar su volumen. Esto hace que la presión y la temperatura interna se eleven extraordinariamente al final de la combustión y se alcancen presiones considerables (40 a 70 kgf/cm2) que ejerce un empuje notable sobre el pistón, desplazándolo para realizar el trabajo motriz. d) FORMA DE ENCENDIDO: Estos motores se caracterizan por la forma de encendido, el cual se produce por ignición de la mezcla a través de una chispa eléctrica, que hace expansionar los gases una vez iniciada la combustión.
DEFINICION
DE
TERMINOS
· PUNTO MUERTO SUPERIOR: Se define el punto muerto superior (P.M.S.) como la posición que tiene el pistón con respecto al eje central del cigüeñal. Se dice que está en el P.M.S. cuando se encuentra a la máxima distancia del eje de giro del cigüeñal, esta es la posición de desplazamiento máximo, en el sentido ascendente, que puede alcanzar el pistón. · PUNTO MUERTO INFERIOR: Se dice que el pistón esta en el punto muerto inferior (P.M.I.) cuando en su desplazamiento, se encuentra a la mínima distancia del eje de giro del cigüeñal. En este caso, es la posición de desplazamiento mínimo que puede alcanzar el pistón. · CARRERA: Se define como carrera del pistón a la distancia recorrida entre el PMS y el PMI, o viceversa, ya que ambos recorridos son iguales. · CICLO: Se define ciclo como la sucesión de hechos que se repiten de una forma regular. El ciclo del motor alude a una sucesión de hechos repetitivos. (Ciclo de Otto) · MEZCLA: Se llama mezcla a una carga o masa aire-combustible, que se introduce en el cilindro del motor, y que está preparada para la combustión. · CILINDRADA: El recorrido (L) que efectúa el embolo entre el PMS y el PMI se denomina carrera, que multiplicada por la superficie (S) del pistón, en función de su diámetro denominado calibre, determina el volumen o cilindrada unitaria (Vu), que corresponde al volumen de la mezcla aspirada durante la admisión: Vu
=
ð.D²
/
4
.
L
Siendo D = diámetro interior del cilindro, Vu = Volumen unitario y L = Carrera · RELACION DE COMPRESION: La presión final alcanzada por la mezcla en la cámara de combustión está en función de la relación de compresión del motor (Rc), la cual viene determinada por la relación existente entre el volumen total (Vu) alcanzado por la mezcla en el cilindro y el volumen de la cámara de combustión (Vc), es decir: Rc
=
(Vu
+
Vc)
/
Vc
La relación de compresión es uno de los factores más característicos del motor pues, hasta cierto punto, determina la potencia que es capaz de suministrar. 2
CONSTITUCION
ELEMENTOS
DEL
MOTOR
OTTO COMUNES:
Dentro de los elementos comunes a los dos tipos de motores podemos clasificarlos como elementos fijos o soporte y elementos móviles o dinámicos.
ELEMENTOS
FIJOS:
-BLOQUE MOTOR: Es el elemento que constituye el soporte estructural de todo el motor. Es el elemento más voluminoso y pesado del motor en el cual van alojados o acoplados el resto de la gran parte de elementos que componen el motor. Formado por una serie de orificios los cuales constituyen los denominados cilindros en los cuales se alojaran los pistones. Dependiendo de la forma, disposición y características del bloque así podremos disponer de motores con cilindros en Línea, Horizontales opuestos y en “V”. La disposición en línea es la más clásica y común para la mayoría de los motores actuales. Ya que son motores de cilindradas relativamente medianas-bajas. No ocupan demasiado espacio debido a su pequeña cilindrada. El problema se plantea cuando tratamos de construir motores de elevadas cilindradas y un número elevado de cilindros. En estos casos se nos plantean varios problemas, básicamente constructivos; el primero es que si tratamos de construir un motor con un número de cilindros superior a 4 ó 5, el bloque motor adquiere unas dimensiones exageradamente grandes, dificultando su posterior montaje en el vehículo y la limitación en cuanto al diseño del mismo. El segundo problema radica en la construcción de un cigüeñal excesivamente largo lo cual nos produce una disminución en la resistencia del material y el consecuente aumento de las probabilidades de rotura o deformación del mismo.
Un cigüeñal tan grande en movimiento almacena una energía cinética excesiva que podría repercutir en el resto de elementos del motor. En la figura podemos observar un bloque con sus correspondientes camisas.
Frenos de disco Este tipo de freno adoptado en la mayoria de los vehículos de turismo, tiene la ventaja sobre el freno de tambor de que su acción se frenado es mas enérgica, obteniendo, por tanto, un menor tiempo de frenado que se traduce en una menor distancia de parada. Ello es debido a que elementos de fricción van montados al aire, al disponer de una mejor refrigeración, la absorción de energía y transformación en calor se puede realizar más rapidamente.
Otra de las ventajas de estos frenos es que en ellos no aparece el fenómeno de "fading" que suele presentarse en los frenos de tambor. Este efecto se produce cuando por un frenado enérgico o frenados sucesivos, el tambor no tiene tiempo de avacuar el calor absorbido en la transformación de energía. En estas condiciones, el tambor se dilata alejando la superficie de adherencia del contacto con las zapatas, quedando momentaneamente el vehículo sin frenos. En los frenos de disco al mejorar la evacuación del calor no existe calentamiento crítico y por tanto dilatación, pero en caso de haberla el disco se aproximaria más a las pastillas de freno, lo cual favoreceria la presión y efecto de frenado. Constitución El freno de disco esta formado por un disco que se une al buje de la rueda o forma parte de él, girando con la rueda y constituyendo el elemento móvil de frenado. Sobre este disco, abarcando aproximadamente la quinta parte de la superficie del mismo, va montada una mordaza sujeta al puente o mangueta en cuyo interior se forman los cilindros por los que se desplazan los pistones. A estos pistones se unen las pastillas de freno de un material similar a los ferodos de las zapatas utilizadas en los frenos de tambor.
Por el interior de la mordaza (2) van situados los conductos por donde se comunica el liquido de freno a los cilindros (3), acoplando en (A) el latiguillo de freno y en (B) el purgador. El liquido a presión, procedente del circuito de frenos y que entra por (A), desplaza a los pistones (4) hacia el interior, aplicando las pastillas de freno (5) sobre el disco (1), las cuales, por fricción, detienen el giro del mismo.
Sistemas de mordazas o pinza de freno Según el sistema empleado para la sujección de la mordaza o pinza, los frenos de disco se clasifican en: Freno de pinza fija Tambien llamada de doble acción, la mordaza va sujeta de forma que permanece fija en el frenado. La acción de frenado se realiza por medio de dos o cuatro pistones de doble acción, desplazables, que se ajustan a caja una de las caras del disco. En este tipo de pinzas, cada pistón se encuentra en cada mitad de la mordaza. Durante el proceso de frenado, actúa una presión hidráulica sobre los dos pistones y cada pistón aprieta la pastilla contra el disco. Los frenos de pinza fija contra el disco de freno son muy sólidos, por lo que se emplea en vehículos rápidos y pesados.
Freno de pinza oscilante En este tipo de freno la mordaza o pinza (1) se halla sujeta con un perno (2) que sirve de eje de giro. Al aplicar presión al liquido para accionar el pistón (3) se ejerce una presión igual y opuesta sobre el extremo cerrado del cilindro. Esto obliga a la mordaza a desplazarse en dirección opuesta a la del movimiento del pistón, ya que describe un pequeño giro alrededor del perno, con lo cual la mordaza empuja a la otra pastilla (4) contra el disco (5) quedando aprisionada entre las pastillas (4) y (6).
Freno de pinza flotante Tambien llamado de reacción, el freno de disco de pinza flotante sólo utiliza un pistón, que cuando se acciona aprieta la pastilla de freno correspondiente contra el disco de freno. La fuerza con la que el pistón aprieta la pastilla contra el disco genera una fuerza opuesta o de reacción. Esa fuerza opuesta desplaza la pinza de freno y aplica la otra pastilla contra el disco. Si en el eje trasero se monta un sistema pinza flotante, éste se puede utilizar también como freno de estacionamiento (freno de mano) por activación mecánica.
Dentro de los frenos de pinza móvil podemos encontrar: • Bastidor flotante • Pinza flotante Bastidor flotante: esta formado por un bastidor flotante (2) que se monta sobre un soporte (1) unido al portamangueta. El bastidor flotante se fija sobre el soporte (1) mediante chavetas (6) y muelles (3), de manera que pueda deslizarse lateralmente en la acción de frenado. En el bastidor flotante (2) esta labrado el unico cilindro, contra cuyo pistón (8) se acopla la pastilla (5), mientras que la otra se aloja en el lado opuesto del disco.
El pistón está provisto de un anillo obturador (7), que realiza estanqueidad necesaria. El guardapolvos (9) impide la entrada de suciedad en el cilindro. En la
acción de frenado, el pistón es desplazado hacia afuera del cilindro aplicando a la pastilla de ese lado contra el disco, mientras la pinza se desliza sobre el soporte en sentido contrario, aplicando la otra pastilla contra la cara contraria del disco, consiguiendose con esta acción de frenado del mismo.
Pinza flotante Este es el sistema de frenado de disco mas utilizado actualmente, debido a las ventajas que presenta con respecto al sistemas de freno anterior. Estas ventajas se traduce en una menor fricción de la pinza en su deslizamiento, que supone un accionamiento mas silencioso y equilibrado, que además atenúa el desgaste de las pastillas y lo reparte mas uniformemente. Este sistema esta constituido por la pinza de frenos (1), la cual esta acoplada al portapinza (2) en las guías (3) fijadas por unos tornillos y protegidas de la suciedad por los guardapolvos (5). El portapinza, a su vez, va fijado al portamangueta por medio de otros tornillos.
Cuando la presión del liquido enviado por la bomba de frenos produce el desplazamiento del pistón (7) en el interior de la pinza (3), la pastilla de freno (4) se aplica contra el disco (5), mientras que la pinza es desplazada en sentido contrario aplicando la otra pastilla también contra el disco, produciendose la acción de frenado. El movimiento de la pinza es posible gracias al montaje deslizante en los tornillos guía (2), que le permiten un cierto recorrido axial, equilibrando los esfuerzos en ambas caras del disco.
Sistema de reglaje Una vez cesa el esfuerzo de frenado, las placas de friccion (pastillas), debido al efecto producido por el pequeño alabeo en la rotación del disco, tienden a separarse de él y el pistón retrocede una distancia tal que permite mantener un determinado juego entre el disco y las pastillas.
El reglaje o aproximación de las pastillas de freno al disco se realiza en este sistema de frenos de una forma automática, empleando para ello mecanismos de acción simple situados en el interior del cilindro. Entre los sistemas principales de regulación empleados en la actualidad destacan los siguientes: • Regulación con junta de hermetismo. • Regulación mediante perno y manguito roscado. Regulación con junta de hermetismo El sistema consiste en colocar un anillo obturador elástico (1) a base de un retén en una garganta (2) situada en el interior del cilindro (figura inferior). Cuando se ejerce la acción de frenado, la presión del líquido que entra por el conducto (3) actúa sobre la cara frontal del anillo obturador (1) y del pistón (4) haciendo desplazar a éste y produciendo una deformación lateral en el anillo en el sentido de desplazamiento. Al soltar el pedal de freno, retrocede el líquido de freno por el conducto (3) y el anillo obturador (1), que habia sido deformada, vuelve por elasticidad a su posición de reposo, empujando al pistón (4) hacia atrás en un recorrido proporcional a la deformación efectuada. De esta forma queda compensado el desgaste de las pastillas, dejando la holgura normal de funcionamiento por aproximación automática de reglaje.
Regulación mediante perno y manguito roscado Este sistema, además del retén o anillo obturador (6) de hermetismo, lleva por el interior del pistón (7), que es hueco un perno (1) roscado al manguito (2) que se apoya a través de un rodamiento del bolas (3) sobre la chapa (5) solidaria al pistón. Entre el manguito (2) y el pistón va situado el muelle (4) con sus espiras dispuestas en sentido de avance del manguito. Al desplazarse el pistón (7) por efecto de la presión del líquido de frenado, realiza una carrera igual al juego existente entre la pastilla y el disco. Como consecuencia de ello el retén se deforma proporcionalmente al desplazamiento del émbolo. Cuando cesa el esfuerzo, el retén recupera la posición de reposo produciendo, como en el caso anterior, el retroceso del pistón.
Cuando el juego entre el disco y las pastillas, a causa del desgaste es excesivo, el émbolo tiene que avanzar más en su recorrido para efectuar el frenado, obligando con ello al manguito a girar sobre el perno de roscado. Esta rotación se produce por efecto del muelle que, al estar dispuesto en sentido de avance, aumenta su diámetro interno liberando al manguito de su posición de bloqueo con el pistón. Al cesar la acción de frenado, el pistón solo retrocede por efecto del retén la carrera que le permite el castillo, ya que, al hacer tope con el mismo, queda bloqueado por el muelle que ha recobrado su diámetro primitivo. En la figura inferior podemos ver un sistema de regulación automático con perno y manguito roscado utilizado en un freno de disco para las ruedas traseras. Este freno de disco tambien esta preparado para ser accionado con el freno de mano mediante la palanca acodada (3) y la guía de cable (1).
En los sistemas de disco, vistos hasta ahora, las pastillas de freno se montan sobre las pinzas de freno de forma simetrica sobre el disco de freno; sin embargo, actualmente se tiende a montar las pastillas de forma asimetrica, como se muestra en la figura inferior. Ambas pastillas estan decaladas sobre el disco siguiendo el giro de ĂŠste. La ventaja fundamental de este montaje estriba en que con ella disminuyen la vibraciones que pueden producirse en la frenada, debidas a los posibles alabeos del disco.
En los vehículos de altas prestaciones se suelen utilizar frenos de disco de 4 pistones con mordaza fija. Estos pistones pueden empujar una sola pastilla por cada lado del disco de freno, o también se puede dividir la pastilla en dos partes por lo que cada pistón empuja una pastilla. Con esto se consigue una cierta distancia entre pastillas, creandose asi un espacio que mejora la evacuacion del calor generado en la frenada. Para una misma superficie de rozamiento comparativamente con las pastillas convencionales, este sistema presenta la ventaja principal de que las temperaturas de funcionamiento son menores, al tiempo que disminuyen también los ruidos y vibraciones producidos en la acción de frenado. Por otra parte, puede aumentarse la superficiede fricción y, con ello, la eficacia de frenado.
Disco de freno El material para fabricar los discos de freno es la fundición gris nodular de grafito
laminar, ya que garantiza una estabilidad de las prestaciones durante el periodo de vida de los discos. El disco puede ser macizo o con huecos (autoventilado), por donde circula el aire en forma de ventilador centrífugo
Los discos de freno pueden ser: • Clasicos (macizos) • Ventilados • Taladrados o perforados • Estriados • cerámicos Discos clasicos o macizos Estos discos poseen una superficie de friccion solida y lisa, no poseen ningun tipo de ventilacion y son muy propensos a acumular calor, suciedad y tienden a cristalizar las pastillas. Tienen la ventaja de ser economicos de fabricar y como desventaja es que tienden a recalentarse impidiendo una frenada efectiva y a cristalizar las pastillas. Se doblan bajo el estres continuo. Discos ventilados Los discos ventilados son como si se juntasen dos discos, pero dejando una separación entre ellos, de modo que circule aire a traves de ellos, del centro hacia afuera, debido a la fuerza centripeta. Con ello se consigue un mayor flujo de aire sobre los discos y por lo tanto mas evacuación de calor.
Discos perforados Los discos perforados aumentan la superficie del disco con las perforaciones y ademas llevan aire fresco a la pastilla del freno. Una perforación es como un pequeño tunel, las paredes del tunel seria el aumento de superficie capaz de disipar calor, ademas de cuando la perforación llega a la zona de las pastillas, llega con aire fresco que las refresca evitando el calentamiento en exceso.
Normalmente se usan discos ventilados en vehiculos de serie de media potencia. Para altas potencias se utilizan los perforados. Discos estriados Estos discos se podrian clasificar dentro de los "perforados" ya que la finalidad del estriado o rayado es mejorar la refrigeración de los mismos. El estriado tiene la funcion principal de remover el aire caliente y de limpiar la pastilla de polvo y crear una superficie idonea para el frenado, con la unica desventaja que desgasta mas rapido la pastilla en pro de una mejor y mas efectiva frenada. Discos ceramicos Los discos de frenos Carbo-Ceramicos, tienen sus origenes en la industria de la aviacion, mas tarde a principio de la decada de los 80 se utilizaron en las competiciónes de F1, actualmente algunos automoviles muy exclusivos y de altas prestaciones tambien los utilizan como el Porche 911 Turbo. Estan hechos de compuesto de Carbono en una base Ceramica para darle la resistencia tan alta a las temperaturas que estos operan.. Los discos son de color negro (por el carbono) y ceramica como compuesto base, por eso a medida que se desgastan se desprende un polvo negro. Las pastillas que usan estos discos son tambien de carbo-ceramica o de carbono. La principal ventaja de estos frenos es su bajisimo peso, su altisimo poder de frenado por la alta friccion y su gran poder estructural que evita roturas grietas y fallas a altisimas temperaturas. Pueden detener un vehiculo de 320 Kms/h a 0 en menos de 30 metros Su desventaja es su alto precio.
Pastillas de freno Para cumplir con la normativa vigente de la fabricación de vehículos, la composición de las pastillas cambia dependiendo de cada fabricante.
Aproximadamente 250 materiales diferentes son utilizados, y pastillas de calidad utilizan entre 16 a 18 componentes. Ejemplo de composición: • 20% aglomerantes: Resina fenólica, caucho • 10% metales: Lana de acero, virutas de cobre, virutas de zinc, virutas de latón, polvo de aluminio • 10% fibras: Fibras de carbón, fibras orgánicas, lana mineral, fibras químicas • 25% material de relleno: Óxido de aluminio, óxido de hierro, sulfato sódico • 35% deslizantes: Grafito, sulfuro de cobre, sulfuro de antimonio
VENTAJAS Y DESVENTAJAS de los frenos de disco. Tiene como ventajas las siguientes: – Respuesta bastante rápida. – Gran disipación del calor por permitir circulación de aire por ambos lados del disco e interiormente entre los canales del mismo en caso de disco ventilado. – Espacio reducido para la gran potencia desarrollada. – Mantenimiento rápido y cómodo (cambio de pastillas). – El ajuste de las pastillas al disco es automático. – La acción de frenado es independiente del sentido de marcha del vehículo. Se produce auto limpieza por acción centrífuga. Como desventajas: No presenta efecto de energización por lo cual se requiere mayores fuerzas de apriete. Debido a la proximidad de los pistones a las pastillas puede conducir el calor al líquido y producir burbujas de vapor. El freno de emergencia es más complejo que en freno de tambor. Debido a la menor superficie de frenado se producen mayores temperaturas por fricción aumentando el desgaste de pastillas.
La superficie de fricción es plana en este sistema actuando en forma axial.
Frenos de disco y de tambor: tipos, componentes y funcionamiento Álvaro Ferrer 25 febrero, 2015 Tutoriales Una de las características más importantes que tienen todos nuestros coches como equipamiento básico son los frenos, un equipamiento muy importante, diría yo que el más importante, por lo que vamos a hablaros de la diferencia entre los dos tipos de sistemas de freno que utilizan los fabricantes y sus diferencias. Comenzaremos por el sistema de frenos más antiguo de la era moderna y que se aplica sobre todo en los vehículos de los segmentos A y B. Vamos a comentaros como funcionan, de qué se componen y que tipos hay. Frenos de tambor Este tipo de frenos, está compuesto por una parte móvil, llamada tambor, que está montado sobre el buje de la rueda por medio de unos espárragos y tuercas, y un elemento fijo, llamado plato, el cual, lleva instalados los forros y los mecanismos de accionamientos para que puedan desplazarse las zapatas. Antes de entrar a describir los diferentes tipos de frenos de tambor, haremos una breve descripción de cada uno de sus componentes, para que tengamos una idea más clara a la hora de entender cómo es el funcionamiento de este sistema. Cuando desmontamos una rueda que esté provista de estos frenos, lo primero que nos vamos a encontrar va a ser el tambor. Esta pieza es la parte giratoria del freno y la que se va a llevar prácticamente todo el calor generado en el frenado.
Normalmente está fabricado en fundición, ya que es un material de bajo costo y con un alto coeficiente de absorción de calor.
El tambor se tornea interior y exteriormente para conseguir un equilibrado dinámico, mediante un mecanizado muy fino en su parte interna para que los ferodos acoplen de una forma óptima sin que se agarroten. En su zona central, el tambor, lleva unos taladros pasantes que servirán para acoplar los espárragos de fijación de la rueda, además de otros orificios que nos servirán como guía de centrado de la rueda al buje. El segundo elemento externo que veremos será el plato de freno, que junto con el tambor, completa el conjunto de freno de tambor. El plato de freno está compuesto por un plato portafrenos, sobre el que se monta un bombín de accionamiento hidráulico, las zapatas de freno y los demás elementos de fijación y regulación de las zapatas. Por otra parte, las zapatas se unen en uno de sus extremos al bombín hidráulico y por el otro a un soporte que puede ser fijo o regulable. Al mismo tiempo se unen con el plato de freno mediante un muelle que permite su movimiento hacia el tambor manteniéndolas fijas durante su desplazamiento. Este muelle, permite que las zapatas vuelvan a su estado original un vez ha dejado de actuar el bombín.
En tercer lugar tenemos las zapatas. Elementos que, generalmente, están formadas por dos chapas de acero soldadas con forma de media luna, y recubiertas en su parte externa por los forros de freno, los cuales están unidos a la zapata mediante remaches embutidos o pegados con cola de contacto. Éstos serán los encargados de frenar mediante fricción con el tambor. Estos forros, al alcanzar grandes temperaturas por rozamiento, deben ser capaces de soportarlas sin deformaciones ni desgastes prematuros, por lo que deberán cumplir una serie de características (son aplicables a los frenos de disco), como por ejemplo los siguientes. Dureza inferior al disco o tambor para no dañar las zonas de frenado. • Resistir la abrasión y ser estables con la variación de temperatura. • Tener un coeficiente de rozamiento uniforme. • Conductibilidad térmica adecuada. • Estar lubricadas para que la adherencia sea suave a cualquier velocidad. • El material tiene que ser homogéneo para que no se formen zonas calientes. • Deben ser indeformables • Tener mucha resistencia a la compresión, choque y cizallamiento. Vamos a clasificar los diferentes modelos de freno de tambor en función de cómo actúan los forros sobre el tambor y que fuerza de frenado ejercen, por lo que vamos a encontrar. Freno de tambor simplex Este tipo de freno, cuenta con las zapatas montadas sobre el plato, donde uno de sus extremos está fijado al soporte de articulación y accionadas mediante un solo bombín de doble pistón. Su funcionamiento, es muy sencillo, ya que, durante el •
frenado una de las zapatas llamada primaria,se apoya en el tambor en sentido contrario al mismo, efectuando gran presión sobre el tambor. La zapata secundaria, tiende a ser expulsada por efecto del giro del tambor, por lo quesu presión de frenado es inferior. Freno de tambor twinplex
Este freno, dispone las zapatas de forma que ambas son primarias, para obtener una mayor fuerza de frenado. Las zapatas están accionadas por un doble bombínde un solo pistón para cada zapata, de modo que la presión es la misma por ambos lados del tambor. Es un sistema muy eficaz pero muy sensible a la variación del coeficiente de rozamiento. Freno de tambor dúplex Este freno es una variante del tipo TWINPLEX, con la diferencia de que las zapatas, en este caso son secundarias, accionadas mediante un sistema de articulación en posición flotante, acoplando al tambor en toda su superficie ejerciendo una presión uniforme sin que se produzcan acuñamientos. Freno de tambor dúo-servo
Está compuesto por dos zapatas primarias montadas en serie, con lo que se aumenta el efecto de autobloqueo. En este tipo de freno, una zapata empuja a la otra a través de una biela de acoplamiento. Tiene el mismo defecto que el modelo SIMPLEX, y es que es muy eficaz pero muy sensible a las variaciones en el coeficiente de rozamiento.
Frenos de disco Este sistema es el más utilizado en la mayoría de los vehículos turismo, ya que su frenado es más enérgico en comparación con los frenos de tambor, obteniéndose un menor tiempo de frenado y por tanto una menor distancia de frenada. Esto es debido a que los elementos de fricción están montados al aire con lo que mejora la refrigeración, por lo que la absorción de energía y su transformación se realizan más rápidamente. Una gran ventaja que tiene los frenos de disco frente a los de tambor es que no aparece el tan temido efecto fading, que se produce por un frenado muy enérgico o muy continuado, como en la bajada de un puerto de montaña, ya que en los frenos de tambor, el tambor se dilata de modo que las zapatas no llegan a entrar en contacto con la superficie de adherencia, dejando al vehículo temporalmente sin frenos (perdida transitoria de frenado). En el caso del sistema de discos, al mejorar la evacuación de calor, no se produce este calentamiento crítico y por lo tanto dilatación. En el caso de que se produjera, el disco se aproximaría más a las pastillas,favoreciendo la presión y el efecto de frenado. Este sistema de frenado es de construcción más sencilla que la de tambor, ya que consta de un disco, dos placas de fricción y una pinza (abrazadera)
Su funcionamiento es el siguiente: el disco es solidario con el eje de la rueda y está situado dentro de la pinza, sobre cuyos brazos están colocadas las placas de fricción. Cuando pisamos el pedal de freno, se genera una presión sobre los émbolos situados en los cilindros de la pinza,empujando las placas de fricción que entran en contacto con el disco, produciéndose el efecto de frenado gracias al rozamiento de éstas sobre el disco.
Ahora que ya sabemos cómo funcionan y de qué están compuestos los frenos de disco, vamos a clasificarlos en función de la sujeción de su abrazadera y del tipo de disco (abordaremos en otro artículo). Si atendemos a la primera clasificación, nos encontraremos dos tipos de freno: Frenos de disco de abrazadera fija o de doble acción: En este tipo la pinza va rígidamente sujeta de forma que su posición con respecto al eje, sobre el que está montado el disco, no varía. La abrazadera contendrá varios pistones en su interior, llegando a alojar entre 2 y 4 émbolos. Un sistema de regulación automática de holgura entre el disco y las pastilla nos va a compensar el desgaste de éstas últimas.
Frenos de disco de abrazadera deslizante: consta de un solo cilindro que aloja un émbolo que actúa directamente sobre una de las pastillas de freno. La presión que
ejerce del líquido de frenos sobre el cilindro, desplaza a la abrazadera, que con su movimiento guiado, hace que se accione la otra pastilla. También obtendremos el mismo efecto con dos émbolos dispuestos sobre el mismo cilindro, de modo que uno de los émbolos actúa sobre una pastilla y el otro sobre la pinza que mueve a su vez la otra pastilla.
Freno de pinza oscilante: En este tipo de freno la pinza se halla sujeta con un perno que sirve de eje de giro. Al aplicar presión al líquido para accionar el pistón se ejerce una presión igual y opuesta sobre el extremo cerrado del cilindro, lo que obliga a la pinza a desplazarse en dirección opuesta a la del movimiento del pistón, ya que describe un pequeño giro alrededor del perno, con lo que la pinza empuja a la otra pastilla contra el disco quedando aprisionada entre las pastillas. Para que os vamos a poner una tabla en la que veremos las ventajas y desventajas entre los frenos de disco y de tambor. Los frenos de tambor modernos los inventó Louis Renault en 1902, aunque un tipo de freno similar pero menos sofisticado ya se usó por Wilhelm Maybach un año antes. En los primeros diseños las zapatas eran dirigidas mecánicamente; a mediados de los treinta se introdujo un sistema hidráulico por medio de un aceite especial, si bien el sistema clásico se siguió utilizando durante décadas en algunos modelos. Ventajas y desventaja Las zapatas eran un elemento que había que ajustar regularmente hasta que en los años cincuenta se introdujo un sistema de autoadaptación que hacía innecesario el ajuste manual. En los años sesenta ysetenta se empezó a dejar de fabricar coches con frenos de tambor en el eje delantero. En su lugar se fue introduciendo el freno de disco al igual que en las motos y actualmente todos los vehículos los incorporan al menos en el eje delantero. Esto es debido a que los frenos de tambor con zapatas internas tienen poca capacidad de disipar el calor
generado por la fricción, lo que hace que se sobrecalienten fácilmente. En esos casos, el tambor se deforma lo que hace necesario presionar con más fuerza para obtener una frenada aceptable. Los frenos de tambor presentan la ventaja de proteger el sistema contra proyecciones de agua, barro, etc.., haciéndoles más idóneos para condiciones de nieve o lluvia, en caminos o carreteras secundarias. Actualmente, los frenos de tambor se siguen utilizando en los vehículos de gama baja, sobre todo en las ruedas traseras, debido a su menor coste sobre los frenos de disco. En los vehículos de gran tonelaje, con sistemas de frenado por aire a presión, como los camiones, siguen empleándose por la gran superficie de intercambio de energía por fricción que presentan, mucho mayor que la de una pastilla de disco. El vehículo, entendido como artefacto o aparato que se destina a medio de transporte, tiene su correspondencia, en el sector objeto de esta Enciclopedia, en la máquina para circular por las vías públicas. En la práctica, el término se toma como sinónimo de vehículo *automóvil y, por tanto, se supone que éste va dotado con medios de propulsión mecánica, propios e independientes del exterior. En tal definición se presupone la inexistencia de carriles y, de la misma, se suelen excluir los ciclomotores. Teniendo en cuenta lo anterior, los vehículos se pueden clasificar en 2 grandes grupos: los coches y los vehículos industriales. Los primeros son los vehículos para el transporte de personas (*coche), mientras que los vehículos *industriales son los dedicados preferentemente a las mercancías. A aquéllos se presta especial atención en esta obra destinada al automóvil, pero también se incluyen algunas cuestiones del segundo grupo, cuando su interés o su relación con el primero lo aconsejan. Como complemento, conviene citar aquí, siquiera en enumeración breve, una modalidad dentro de los automóviles del segundo grupo, la de los vehículos equipados para aplicaciones especiales. Es prácticamente imposible establecer una clasificación completa en este sector, dada la enorme variedad de las posibilidades de utilización. Sin embargo, pueden distinguirse los vehículos destinados a mejorar servicios (por su movilidad), así como los que resultan imprescindibles para prestar los mismos con eficacia y los vehículos de aplicación militar. En el primer apartado se incluyen, entre otros, los vehículos provistos de bar, tienda, cine, capilla, aula, agencia bancaria, equipo de extracción de sangre, etc., que permiten llevar los correspondientes servicios a zonas en las que se requieren y no se dispone de ellos, bien por su alejamiento de los centros urbanos, o bien
por tratarse de una manifestación eventual (feria, etc.). A este grupo pertenecen también los vehículos publicitarios, con carrocerías de formas especiales, para la exposición o imitación de los productos. Aún en este apartado cabría incluir algunos vehículos con equipo o movilidad singulares, como los del tipo *autocaravana y *A11 Terrain Vehicle, así como los provistos de orugas y sistemas mixtos de ruedas y orugas (aunque las aplicaciones principales de estos últimos sean fundamentalmente militares). En el segundo apartado, además de diversos tipos de *autobomba y *camión (cisterna, escalera, grúa, etc.) ya descritos, hay que mencionar: los vehículos de ayuda técnica en carretera, algunos de los cuales constituyen auténticos talleres móviles (los adoptados por servicios de asistencia de grandes marcas y escuderías); los destinados a obras públicas, incluyendo esparcidores (alquitrán, sal, arena, etc.), perforadoras móviles y vehículos análogos; los laboratorios y vehículos captadores (anticontaminación, tomas de sonido para grabaciones, etc.); los automóviles técnicos de salvamento (con plataforma elevable, etc.) y, como es natural, los vehículos de auxilio sanitario (*ambulancia, *lifecar, etc.). Los vehículos militares constituyen, sin duda, el grupo más numeroso de los equipados para aplicaciones especiales, dada la singularidad de su utilización. En efecto, la mayoría de los vehículos matriculados por los ejércitos están preparados para un empleo especial, desde el automóvil blindado al arma móvil más original. En este apartado pueden distinguirse 2 grandes grupos, según el tipo de aplicación: vehículos de combate y auxiliares. Entre los primeros cabe citar los carros de combate, los cañones y proyectores automóviles y los vehículos blindados. De los segundos, con una amplia representación, hay que destacar los vehículos para *todo terreno, los tractores para piezas de artillería y los camiones especiales de gran tonelaje.
Los frenos de tambor modernos los inventó Louis Renault en 1902, aunque un tipo de freno similar pero menos sofisticado ya se usó por Wilhelm Maybach un año antes. En los primeros diseños las zapatas eran dirigidas mecánicamente; a mediados
de
los treinta se
introdujo
un
sistema hidráulico por
medio
de
un aceite especial, si bien el sistema clásico se siguió utilizando durante décadas en algunos modelos. Ventajas y desventajas[editar] Las zapatas eran un elemento que había que ajustar regularmente hasta que en los años cincuenta se introdujo un sistema de autoadaptación que hacía innecesario el ajuste manual. En los años sesenta ysetenta se empezó a dejar de fabricar coches con frenos de tambor en el eje delantero. En su lugar se fue introduciendo el freno de disco al igual que en las motos y actualmente todos los vehículos los incorporan al menos en el eje delantero. Esto es debido a que los frenos de tambor con zapatas internas tienen poca capacidad de disipar el calor generado por la fricción, lo que hace que se sobrecalienten fácilmente. En esos casos, el tambor se deforma lo que hace necesario presionar con más fuerza para obtener una frenada aceptable. Los frenos de tambor presentan la ventaja de proteger el sistema contra proyecciones de agua, barro, etc.., haciéndoles más idóneos para condiciones de nieve o lluvia, en caminos o carreteras secundarias. Actualmente, los frenos de tambor se siguen utilizando en los vehículos de gama baja, sobre todo en las ruedas traseras, debido a su menor coste sobre los frenos de disco. En los vehículos de gran tonelaje, con sistemas de frenado por aire a presión, como los camiones, siguen empleándose por la gran superficie de intercambio de energía por fricción que presentan, mucho mayor que la de una pastilla de disco. n vehículo, término con origen en el vocablo latino vehicŭlum, es una máquina que permite desplazarse de un sitio hacia otro. Los vehículos no
solo pueden transportar personas, sino también animales, plantas y cualquier tipo de objeto. Por ejemplo: “Necesitamos un vehículo para llevar las cajas a la casa de Pablo”, “Los delincuentes se trasladaban en un vehículo de color oscuro, que estacionaron a dos cuadras del lugar”, “El proyectil impactó contra un vehículo que pasaba cerca del estadio”. Los automóviles, los camiones, las camionetas, los cuatriciclos y las motocicletas son vehículos a motor: se movilizan por la acción de un motor que funciona con algún tipo de combustible, como gasolina o diesel. Otros vehículos, como las bicicletas, requieren del esfuerzo físico del usuario para desplazarse. También hay vehículos destinados al transporte masivo de pasajeros: trenes, subterráneos, aviones, cruceros, etc. Como se puede advertir al ver estos ejemplos, los vehículos se trasladan por la tierra, el agua o el aire según cada caso. Incluso hay vehículos que se movilizan más allá de la atmósfera terrestre, como las naves espaciales. Es importante destacar que, en un sentido más amplio, se denomina vehículo a todo aquello que permite transmitir o llevar algo, incluyendo cosas simbólicas o abstractas. La televisión, la radio y los diarios son vehículos de información: posibilitan que la información llegue a distintos lugares. Además se puede decir que un roedor es un vehículo de enfermedades ya que tiene la capacidad de transmitir ciertos males al ser humano (como la leptospirosis o el hantavirus). Lee todo en: Definición de vehículo - Qué es, Significado y Concepto http://definicion.de/vehiculo/#ixzz3gduawdwVn vehículo, término con origen en el vocablo latino vehicŭlum, es una máquina que permite desplazarse de un sitio hacia otro. Los vehículos no solo pueden transportar personas, sino también animales, plantas y cualquier tipo de objeto. Por ejemplo: “Necesitamos un vehículo para llevar las cajas a la casa de Pablo”, “Los delincuentes se trasladaban en un vehículo de color oscuro, que estacionaron a dos cuadras del lugar”, “El proyectil impactó contra un vehículo que pasaba cerca del estadio”. Los automóviles, los camiones, las camionetas, los cuatriciclos y las motocicletas son vehículos a motor: se movilizan por la acción de un motor que funciona con algún tipo de combustible, como gasolina o diesel. Otros vehículos, como las bicicletas, requieren del esfuerzo físico del usuario para desplazarse. También hay vehículos destinados al transporte masivo de pasajeros: trenes, subterráneos, aviones, cruceros, etc. Como se puede advertir al ver estos ejemplos, los vehículos se trasladan por la tierra, el
agua o el aire según cada caso. Incluso hay vehículos que se movilizan más allá de la atmósfera terrestre, como las naves espaciales. Es importante destacar que, en un sentido más amplio, se denomina vehículo a todo aquello que permite transmitir o llevar algo, incluyendo cosas simbólicas o abstractas. La televisión, la radio y los diarios son vehículos de información: posibilitan que la información llegue a distintos lugares. Además se puede decir que un roedor es un vehículo de enfermedades ya que tiene la capacidad de transmitir ciertos males al ser humano (como la leptospirosis o el hantavirus).
La palabra vehículo se deriva del latín vehicŭlum, y define a todo aquel medio de transporte que permite realizar traslados de un lugar a otro, tanto de personas como de cualquier otro tipo de carga. Casi siempre los vehículos son manufacturados, siendo algunos de los más populares la bicicleta, el automóvil, los trenes y los aviones. Los vehículos pueden ser clasificados en cuatro grandes grupos: los vehículos terrestres, aéreos, marítimos y espaciales. Como sus nombres indican, lo que los distingue es el medio por el cual se desplazan. Hay que destacar que estos cuatro grupos de vehículos a su vez se vuelven a dividir en una serie de subcategorías. Entre los vehículos terrestres, nos encontramos aquellos que funcionan con carriles o rieles, como los trenes o los sistemas de metro de las grandes ciudades. También se cuentan los que son para terrenos pavimentados, como los automóviles comunes, y los que son para terrenos poco comunes, como una grúa o ciertos vehículos militares. Entre los vehículos aéreos se ubican aquellos que requieren un motor para funcionar, como los aviones, y aquellos que no lo necesitan, como un paracaídas o un globo aerostático. En los vehículos marítimos también sólo hay dos categorías: los que funcionan sobre el agua y los que trabajan debajo de ella. En el primer grupo podemos ubicar a un barco, buque o lancha, mientras que en el segundo encontramos, por ejemplo, al submarino. Finalmente, los vehículos espaciales se categorizan en aquellos que son tripulados, como la Estación Espacial Internacional, y aquellos que pueden
funcionar sin necesidad de contar en su interior con una tripulación, como los satélites de comunicaciones. La palabra vehículo, cabe destacar, también define a cualquier medio que sirve para transmitir o conducir algo de manera sencilla y práctica. Por ejemplo, aquello que permite transmitir electricidad, sonido u ondas de radio
Pese a que generalmente se utiliza para hacer referencia a un automóvil, los vehículos son todos aquellos medios a través de los cuales se ejecuta el traslado de un elemento de un lugar a otro. El término vehículo proviene del latín vehicŭlo y, en su sentido más amplio, está relacionado con eltransporte, tanto de personas como de cargas, habitualmente se producen en masa y entre los más comunes están el carro, los trenes, la bicicleta, la motocicleta y los aviones. Los vehículos de esa naturaleza están agrupados en cuatro clases: los marítimos, aéreos, terrestres y espaciales, cada de uno de ellos definidos por el medio que utilizan para movilizarse y entre los cuales se establecen otras subclasificaciones. En ese orden de idea, se pueden mencionar que entre los vehículos de índole terrestre se destacan aquellos que se desplazan a través de rieles o carriles, como los sistemas metros presentes en las ciudades con alto índice poblacional o los trenes. En esta subcategoría también entran los que necesitan áreas asfaltadas para moverse, como los carros tradicionales, y aquellos creados para que anden en terrenos irregulares, como los elaborados para la industrial, por ejemplo. Los aviones y helicópteros, así como los globos aerostáticos, los paracaídas y parapentes, pueden ser clasificados entre los vehículos aéreos, diferenciándose los primeros de los segundos en que unos necesitan uno o varios motores para cumplir con su función de transporte, mientras que los otros usan básicamente el mismo aire para su desempeño.
Mientras que entre los vehículos marítimos los hay con desplazamiento sobre el agua (como los barcos, lanchas, kayaks) y debajo (como los submarinos militares). Y, por último, están los vehículos espaciales, los cuales se clasifican entre aquellos que necesitan una tripulación y los operan sin ella. Por ejemplo de los primeros se puede mencionar la Estación Espacial Internacional, y de los segundos, están lossatélites.