Automoción

¿Que es un motor?

Un motor es una máquina que transforma la energía química de los combustibles, en energía mecánica disponible en su eje de salida. En un diagrama de bloques de entradas y salidas, tendríamos como entrada: aire y combustible y el aporte de sistemas auxiliares necesarios para el funcionamiento como son los sistemas de lubricación, refrigeración y energía eléctrica; y en el interior del motor, sistema de distribución, mecanismos pistón-biela-manivela y como producto de salida final tendríamos la energía mecánica utilizable, además tendríamos como residuos o productos de la ineficiencia los gases de la combustión y calor cedido al medio.

Tipos de motores

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 Diesel 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.

Partes principales de un motor

Bloque motor: Actua a modo de soporte, puesto que es el elemento sobre el que se fijan el resto de piezas del motor.Es muy rigido y en su interior se situan los cilindros.

Culata: Es el elemento que cierra el cilindro por la parte superior.En ella están colocadas las válvulas y los mecanismos para su accionamiento, a través de las cuales llega la mezcla de aire y combustible a la camara de compresion y salen los gases de escape al exterior.El mecanismo de accionamiento de las válvulas constituye el sistema de distribución del motor.

Tren alternativo: Está formado por el pistón,el cigüeñal y la biela.El pistón se desplaza por el interior del cilindro y es el que recibe la fuerza de la explosión;la biela transmite la fuerza al cigüeñal y juntos, transforman el movimiento alternativo en circular.

Volante inercia: Está situado en un extremo del cigüeñal y dispone de una gran masa que regulariza la marcha del motor y permite almacenar energía cinética, que se cede al cigüeñal en los tiempos en que lo necesita.

Tapa de culata: La parte superior de la culata está cerrada por la tapa de culata, que además de proteger los mecanismos de la distribución, evita que los vapores de aceite lleguen a la atmósfera y ayuda a que se condensen y regresen al carter.

Carter de aceite: Es el elemento de cierre del bloque por la parte inferior.En el se almacena el lubricante del motor para que sea aspirado por la bomba, y es donde se cede el calor al aire de marcha.

Funcionamiento de un motor de 4 tiempos

• Primer tiempo: admisión

La válvula de admisión está abierta y la válvula de escape permanece cerrada.Durante este tiempo,el pistón se desplaza desde el PMS (punto muerto superior) al PMI (punto muerto inferior), provocando la aspiración del aire a través de la válvula de admisión sin estrangulación en el colector y llenado completamente el cilindro.

• Segundo tiempo: compresión

Las valvulas de admision y de escape permanecen cerradas.El pistón se desplaza desde el PMI al PMS y comprime el aire, por lo que se genera un aumento de presión y en consecuencia de la temperatura,cuyo valor supera el punto de inflamación del combustible.

• Tercer tiempo: explosión

Al final de la compresión,en el PMS, se inyecta el combustible con una elevada presión. Al entrar en contacto con el aire se vaporiza y simultáneamente se produce su inflamación o autoencendido. La combustión provoca la expansión de los gases,que ejercen una presión sobre la cabeza del pistón y fuerzan su desplazamiento, con aportación de trabajo, desde PMS al PMI. Durante el periodo en que se inyecta combustible se considera que la presión es constante; pues a pesar de que se incrementa la aportación de calor, también se incrementa el volumen por desplazamiento del pistón.

• Cuarto tiempo: explosión

En este tiempo el pistón se mueve desde el PMI al PMS, mientras la válvula de escape permanece abierta y la admisión cerrada. El desplazamiento del pistón desalojar los gases quemados del cilindro hacia el exterior.