Componentes Internos del Motor: Pistón, Cigüeñal y Sistema de Lubricación

El Pistón y sus Componentes

Desgaste Irregular y Ovalamiento

El apoyo del pistón es la causa principal del desgaste irregular del cilindro, un fenómeno que produce su ovalamiento con el tiempo.

Parámetros de Funcionamiento

• Velocidad media del pistón: Generalmente se sitúa entre 10 y 15 m/s, aunque en algunos motores no se recomienda superar los 8 m/s.
• Relación carrera/diámetro (c/p): Suele tener un valor que oscila entre 0,85 y 1,2.

Tipos de Camisas de Cilindro

La diferencia principal entre las camisas secas (CS) y las camisas húmedas (CH) radica en su contacto con el refrigerante. En las camisas húmedas, el material está en contacto directo con el líquido, mientras que en las secas, la transmisión de calor se realiza a través del bloque motor.

Partes y Características del Pistón

• Falda: Su función es guiar la parte inferior del pistón dentro del cilindro y evitar el cabeceo.
• Temperatura de trabajo: La cabeza y la zona del bulón alcanzan temperaturas de entre 250 °C y 350 °C, mientras que la falda se mantiene alrededor de los 150 °C.
• Tratamiento superficial: Se aplica para mejorar el desplazamiento y acortar el período de adaptación entre el pistón y el cilindro.
• Pistón autotérmico: Se construye insertando unas láminas de acero en la zona del bulón, formando así un cuerpo bimetálico que controla la dilatación térmica.

Segmentos del Pistón

La misión de los segmentos es triple:

• Garantizar la estanqueidad de los gases en la cámara de combustión.
• Evitar que el aceite pase a la cámara de combustión.
• Evacuar el calor desde el pistón hacia las paredes del cilindro.

El segmento rascador se encarga específicamente de recoger el aceite depositado en las paredes del cilindro para evitar que llegue a la cámara de combustión.

Unión Pistón-Biela

La unión entre el pistón y la biela se realiza mediante el bulón. Este puede ser de tipo fijo a la biela o un bulón flotante.

El Cigüeñal y Elementos Asociados

Equilibrado y Componentes del Cigüeñal

Un cigüeñal está equilibrado cuando todas sus masas están dispuestas simétricamente alrededor de su eje de rotación. Sus partes principales son:

• Apoyos (o muñones de bancada)
• Muñequillas (o muñones de biela)
• Brazos
• Contrapesos

Tratamientos y Materiales

• Endurecimiento superficial: Se realiza mediante métodos como la nitruración o la cementación para aumentar la resistencia al desgaste.
• Cojinetes de metal blanco: Son aleaciones antifricción, generalmente a base de estaño y plomo, usadas en los apoyos.
• Cojinetes de dos capas (bimetálicos): Están formados por una base de acero semicircular sobre la cual se deposita el material antifricción.

Juego de Montaje y Volante de Inercia

• Juego de montaje: Su objetivo es absorber la dilatación de los materiales por el calor y mantener una circulación constante de aceite para la lubricación.
• Volante de inercia: Suaviza la marcha del motor al almacenar energía cinética durante las carreras de expansión y liberarla en los otros tiempos.

Sistema de Lubricación y Engrase

Tipos de Rozamiento

• Fluido: Ambas superficies están completamente separadas por una capa de aceite.
• Semifluido (o mixto): La capa de aceite no es suficiente para evitar por completo el contacto entre las superficies.
• Seco: No hay lubricante y los metales están en contacto directo, provocando un gran desgaste.

Funciones del Aceite

• Reduce el rozamiento y el desgaste.
• Refrigera las piezas móviles.
• Mejora la estanqueidad entre los segmentos y el cilindro.
• Limpia y transporta las partículas de desgaste hacia el filtro.

Aditivos y Tipos de Aceite

• Aditivos comunes: Incluyen antioxidantes, detergentes y anticorrosivos.
• Aditivos dispersantes: Mantienen en suspensión las partículas de suciedad hasta el cambio de aceite.
• Aceite multigrado: Gracias al uso de aditivos, mantiene una viscosidad más estable frente a los cambios de temperatura.

Componentes del Sistema de Engrase

• Puntos de engrase a presión: El aceite a presión llega a puntos críticos como los apoyos y muñequillas del cigüeñal, apoyos del árbol de levas, eje de balancines, biela y bulón.
• Refrigerador de aceite: Es necesario porque si el aceite se calienta en exceso, se vuelve muy fluido y pierde su capacidad de lubricación. En un intercambiador agua-aceite, el refrigerante calienta el aceite al arrancar y luego el aceite cede su exceso de calor al agua.
• Refrigeración de pistones: Se realiza mediante surtidores que lanzan un chorro de aceite a la parte inferior del pistón.
• Bomba de engranajes: Dos engranajes giran en sentido contrario, transportando el aceite desde el cárter y expulsándolo a presión hacia el circuito.
• Válvula de descarga: Reduce las presiones excesivas en el circuito, especialmente a altas revoluciones.
• Válvula by-pass del filtro: Si el filtro se obstruye, esta válvula de seguridad se abre para que el aceite siga llegando al motor, aunque no esté filtrado.

Ventilación del Cárter (PCV)

Es fundamental para evacuar los gases de combustión que se filtran al cárter. Si no se eliminan, estos gases, junto con el vapor de agua, se condensan y contaminan el aceite, degradando sus propiedades.