preparar el motor

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PREPARAR MOTOR
En esta sección trataremos de poner datos técnicos y otras cosas que te ayuden en la tarea de “meter mano” a tu auto.



Tablas de conversión de medidas.
Conceptos básicos de potencia, torque, etc.
Nociones básicas de electricidad.
Como determinar el centro de gravedad de un vehículo.
Cálculo de cilindrada unitaria, volumen de la cámara de combustión y del índice de compresión.
Otros cálculos que resulten importantes.
Etc, etc y mas etc.

ANTICIPO: “Cálculo del volumen de la cámara de combustión – Índice de compresión”

Cálculo de la cilindrada unitaria:
V= 0.7854 x D² x C
donde V= cilindrada unitaria, D= diámetro del cilindro, C= carrera del pistón.

Cálculo del volumen de la cámara de combustión:

V
vc= ——–
Ic – 1

donde vc= volumen cámara combustión, V= cilindrada unitaria, Ic= índice de compresión.
(Esta fórmula permite conocer el volumen de la cámara de combustión sabiendo el índice de compresión; o saber cual debe ser este volumen para un índice de compresión determinado).

Cálculo del índice de compresión:
V + vc
Ic= ———-
vc
donde Ic= índice de compresión, V= cilindrada unitaria, vc= volumen de la cámara de combustión.

CONVERSION DE MEDIDAS

1 cm = 100 mm 1 metro = 100 cm 1 metro = 3,281 pies
1 metro = 1,093 yardas 1 cm = 0,03937 pulg. 1 pulg.= 2,54 cm
1 pie = 12 pulgadas 1 yarda = 3 pulgadas 1 milla = 1,609 Km.
1 cm² = 0,155 pulg² 1 pulg² = 6,452 cm² 1 pie² = 0,0929 m²
1 m³ = 35,31 pies³ 1 cm³ = 6,6102 pulg³ 1 pie³ = 0,0283 m³
1 litro = 1dm³ 1 litro = 0,2642 galón americano 1 litro = 0,22 galón imperial (ingles)
1 galón americano = 3,79 litros 1 galón imperial = 4,545 litros 1 pinta = 0,473 litros
1 Kg. = 35,27 onzas 1 Kg. = 2,2046 libras 1 ton = 1.000 Kg.
1 Kg./cm² = 14,22 lb/pulg² 1 lb/pulg² = 0,0703 Kg./cm² 1 kgm = 86,786 lb/pulg.
1 kgm = 7,233 lb/pie 100ºC = 212ºF 0ºC = 32ºF

1 kCal = 1.000 cal 1 kCal = 427 kgm 1 kCal = 4.184 Joule
1 kCal = 3 BTU 1 BTU = 0,252 kCal 1 CV = 0,736 kW
1 CV = 0,987 HP 1 HP = 1,014 CV 1 CV = 736 Watt
Fracciones de pulg. = mm lb/pulg² = Kg./cm²
1/8 = 3,175
1/4 = 6,350
3/8 = 9,525
1/2 = 12,700
5/8 = 15,875
3/4 = 19,050
7/8 = 22,225
1 = 25,400
1 ½ = 38,100
2 = 50,800
1 = 0,07
5 = 0,352
10 = 0,703
15 = 1,055
20 = 1,41
30 = 2,11
40 = 2,81
50 = 3,515
100 = 7,03
500 = 35,15

Potencia = HP o CV Torque = kgm rpm = revoluciones por minuto
CENTRO DE GRAVEDAD::::
Como determinar su ubicación espacial (XYZ) solo con un metro y una balanza.
Tenemos que tomar algunas medidas en (mm):
EE: Distancia entre ejes medida entre los centros de las ruedas delantera y trasera del mismo lado.
TR: Trocha o distancia medida entre los centros de las bandas de rodamiento de las ruedas del mismo eje.
RA: Radio de la rueda medido entre el centro de la rueda y el suelo.
Tenemos que hacer algunos pesajes en (Kg.) con una balanza o báscula apropiada:
PT: Peso total del vehículo.
DH: Peso del tren delantero en posición horizontal.
LI: Peso del lado izquierdo en posición horizontal.
DI: Peso del tren delantero inclinado – La altura del tren trasero deberá ser la cuarta parte de la distancia entre ejes, dará una inclinación aproximada de 14º30″.
Para los pesajes (excepto el primero) tener en cuenta que si la superficie de apoyo en la balanza o báscula es distinta del nivel del suelo, deberán apoyarse las ruedas que queden en el suelo sobre algo que las coloque al nivel de la balanza, y para pesaje inclinado tambien habrá que tenerlo en cuenta.
Teniendo las medidas y pesos determinamos las posiciones XYZ del CG en (mm):
X: Distancia de CG con respecto al eje trasero.
X: DH*EE/PT
Y: Distancia del CG con respecto al lado izquierdo.
Y: LI*TR/PT
Z: Distancia del CG con respecto al suelo.
Z: ((((DI – DH)/PT)*EE)*3.873)+RA
Que significa que el motor “respire mejor”
Al decir respiración nos referimos a la capacidad que tiene el motor para recibir mezcla de aire combustible en el cilindro y también para evacuar los gases de escape luego de la combustión. Y esto tiene relación directa con el rendimiento.
Como podrán apreciar este tema está también relacionado con los múltiples de admisión y escape, con el cruce de la distribución, con el diámetro de las válvulas, etc.

Vamos por partes:

- Angulo de asiento de las válvulas

Este ángulo tiene ciertas ventajas y desventajas dependiendo de su valor:
- Para ángulos de 45º (el mas utilizado en motores de serie) se pueden utilizar válvulas de mayor espesor en el área del asiento pudiendo utilizar el fabricante material de calidad intermedia, y logrando realizar un cierre de la cámara de combustión de forma segura a pesar de las altas temperaturas, pero este valor también pone mayor obstáculo al paso de los gases o la mezcla.
- Para ángulos de 30º se logra un mejor flir de los gases o la mezcla, pero se debilita el cierre de la cámara de combustión ya que la válvula tendrá poco espesor en el área del asiento, y esto con las altas temperaturas puede provocar deformaciones y roturas.
- Entonces lo ideal es adoptar ángulos de 30º para las válvulas de admisión, que están mejor refrigeradas, favoreciendo el llenado de los cilindros; y utilizar ángulos de 45º en las válvulas de escape a fin de soportar las altas temperaturas.
(el ángulo de asiento se toma con respecto al plano de la cabeza de la válvula, por eso para ángulos de 45º el asiento en la tapa de cilindros será de 45º también, pero para ángulos de 30º en la válvula deberá tener 60º el asiento en la tapa de cilindros).

En esto de la respiración es muy importante la sección de los conductos por donde entran y salen la mezcla y los gases respectivamente, como estos conductos son de superficie troncocónica podemos utilizar para determinar esta sección la siguiente fórmula:

Para ángulos de 30º >> S = 3,1416 (0,866 x di + 0,375 x h)

Para ángulos de 30º >> S = 3,1416 (0,707 x di + 0,353 x h)

(S= sección del conducto / di= diámetro inferior del asiento / h= altura de levantamiento de la válvula)

A la sección calculada habrá que restarle la sección del vástago de la válvula.

Como vemos uno de los factores que mas influye en la fórmula es el levantamiento que tiene la válvula, pero como sabemos que esto puede traer aparejados otros problemas, es preferible modificar el perfil de las levas para poder mejorar el llenado de los cilindros sin tener que aumentar el levantamiento, o mejor todavía disminuyéndolo ya que a regímenes de giro elevados la inercia y la presión de los resortes provocan vibraciones resultando esto en mal funcionamiento y hasta roturas.
Teniendo en cuenta lo anterior podemos determinar como calcular cuanto deberá disminuirse la alzada de la leva:
Cuando la válvula es comandada directamente por el árbol de levas la disminución en el levantamiento es proporcional a la disminución en la alzada.
Pero cuando la válvula es comandada por balancines se puede usar esta formula:

ba
RL = rh ———
bb

(RL= Reducción en el radio de la leva / rh= Reducción deseada en la apertura / ba= Longitud del brazo del balancín en contacto con el árbol de levas / bb= Longitud del brazo del balancín en contacto con la válvula)

Los temas relacionados con este son: Resortes de Válvulas – Válvulas – Distribución – Admisión y Escape

cruce de válvulas o solape

Este tema está relacionado directamente con el tema válvulas, pero daremos algunos conceptos básicos.
La distribución se refiere al accionamiento de las válvulas, cuando y cuanto tiempo abren o cierran, esto tiene influencia directa sobre el rendimiento del motor, como lo que buscamos es mayor potencia tenemos posibilidad de modificar el árbol de levas, o de colocar uno ya diseñado por especialistas con variados diseños y resultados, podemos comprar un árbol de levas que nos de velocidad u otro que nos de empuje a un régimen medio, también variando el perfil de las levas se pueden conseguir otras propiedades.

Diagrama clásico de distribución.

Como conceptos generales decimos que el diagrama de la distribución se puede representar en un círculo fácilmente, sabiendo el reglaje que tiene el árbol de levas que tenemos, pero si lo queremos modificar tendremos que representarlo con los valores que deseamos.
Lo que importa en esto es el cruce de válvulas o solape o como quieran llamarlo, lo llamaremos cruce a secas; este cruce es la suma del ángulo de avance de apertura admisión AAA, con el ángulo de retardo de cierre del escape RCE, como estas acciones se dan en el mismo giro del cigüeñal producen un efecto directo sobre la potencia y el régimen de giro (rpm) mejorando la respiración del motor, ya que durante este tiempo las dos válvulas están abiertas simultáneamente.
El rendimiento volumétrico del motor es la relación entre el volumen de mezcla que ingresa en el cilindro y el volumen de éste, entonces si aumentamos este rendimiento la presión de compresión será mayor y entregará mayor potencia. La cantidad de mezcla que ingrese en el cilindro depende de la sección del conducto y de la válvula de admisión, pero también del tiempo que la válvula esté abierta al máximo, por eso cuanto mayor es el régimen de giro del motor más efecto tienen estos valores de cruce.

No es tan simple como hacer que el ángulo de cruce sea mayor, sino que deberá estudiarse para el caso específico de un motor y lo que se espera de él.

Aquí presentamos valores de cruce habituales en motores de serie:

Motores normales Motores rápidos
Avance Apertura Admisión – AAA 5º A 10º 7º A 15º
Retardo Cierre Admisión – RCA 20º A 35º 35º A 55º
Avance Apertura Escape – AAE 30º A 35º 35º A 55º
Retardo Cierre Escape – RCE 5º A 7º 7º A 15º

Como consideración final podemos decir que el árbol de levas conviene hacerlo modificar por alguien de experiencia, o en su defecto comprar uno ya modificado con reglajes que tengan efectos conocidos; atención que un cruce elevado puede hacer que el motor funcione muy mal a bajas rpm, entonces si es “de calle” es recomendable un cruce intermedio para que tenga potencia en todo los regímenes de rpm y un andar mas parejo.

Este tema tiene mucho que ver con:

La respiración
La puesta a punto
La distribución
Estamos en eso y ya está listo el tema
“Resortes de válvulas”
De cabeza plana
De cabeza de tulipa
De cabeza esférica
Los tres modelos básicos de válvulas

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RESORTES DE VALVULAS

Mas duros, mas blandos o dobles?

Función: La misión de los resortes de válvulas (en adelante simplemente “resortes”) es la de mantener apoyadas las válvulas en sus asientos de manera efectiva cuando estas deben estar cerradas.
Características: Deben tener la fuerza suficiente para:
Mantener cerradas las válvulas de escape compensando la depresión en el cilindro en la etapa de admisión que se podría tomar de 0,6 Kg./cm2 (aprox).
Para evitar el “rebote” entre las válvulas y los elementos que las accionan teniendo en cuenta el movimiento alternativo que tienen, y la velocidad de este movimiento.
Pero sus características deben evitar ese rebote de la válvula contra su asiento al momento del cierre, lo que además de funcionamiento incorrecto a altas velocidades, trae como consecuencia el acelerado desgaste de varios elementos afectados por el esfuerzo que realizan estos resortes.
Tiene que ser entonces de características especiales, no simplemente un resorte, para tener todas estas virtudes.
Material: Deben ser de material resistente a la torsión de alta frecuencia; por lo general hechos de alambre de acero al carbono estirado en frío, o aleaciones de aceros mangano silicosos o al cromo silicio con tratamientos térmicos.
Resortes dobles: Cada resorte tiene por su material y construcción una frecuencia de vibración propia (frecuencia propia) y por lo general es mucho mayor a la frecuencia de funcionamiento que tendrá instalado en el motor; pero en ciertas condiciones puede haber vibraciones en frecuencias mas bajas, llamadas armónicas que son submúltiplos de la “propia”, y provocan resonancia a determinadas velocidades del motor, esta resonancia produce que las válvulas accionen aleatoriamente y hasta pueden romper los resortes si en el momento de producirse la extensión del resorte recibe el choque de la leva o balancín. Por lo dicho anteriormente es que se pueden instalar dos resortes de distinto diámetro y valores de tensión, haciendo que uno amortigüe las vibraciones del otro, colocando los resortes con el sentido de giro de las espiras opuestos.
Otra ventaja es que si se rompe un resorte, el otro evitará que la válvula caiga dentro del cilindro, evitando roturas importantes. (La colocación de dos resortes nunca es para lograr mas fuerza).
Demás está decir que los resortes deben estar en escuadra para que las válvulas tengan un recorrido sin esfuerzos laterales a través de las guías.
Sabiendo la altura que debe tener el resorte cuando la válvula está cerrada, habrá que medirlo una vez colocado y si no corresponden las medidas habrá que calcular la diferencia y colocar un espaciador, de venta comercial, entre el resorte y la tapa de cilindros cuyo espesor será la diferencia entre la medida real y la necesaria.
Esta diferencia se da principalmente por que la válvula asienta con más profundidad en su asiento haciendo que el vástago tenga mayor longitud del otro lado de la tapa de cilindros.
Una solución sería rectificar el vástago de la válvula para reducir su longitud de acuerdo a la diferencia entre la longitud necesaria para el resorte y la longitud medida; pero no es recomendable ya que la punta del vástago tiene una capa muy fina de material endurecido, entonces al rectificar puede quedar en la punta de la válvula material bastante mas blando, provocando un desgaste acelerado y hasta posibles roturas a velocidades del motor elevadas.
En las tapas de cilindros de aleación liviana se recomienda que el resorte no toque la tapa, interponiendo entre estos una arandela de acero cementado de 0,5 mm de espesor, para evitar que el resorte pueda deformar o desgastar el material de la tapa de cilindros.
Por último habrá que colocar retenes de aceite en todas las válvulas para evitar el ingreso de aceite al cilindro por las guías, especialmente en las de admisión, por la depresión que se genera en el cilindro en esta etapa del ciclo, aunque también por las válvulas de escape ingresará aceite al cilindro si no se colocan retenes; esto además evita que la compresión se fugue al carter por las guías de válvula.
(Los retenes pierden sus propiedades cuando el motor sufre un calentamiento excesivo, y no solo los de válvulas sino todos)

Mantener la temperatura en valores normales.

Partimos diciendo que el mayor índice de compresión y el régimen de giro elevado hacen que se genere mas calor en la cámara de combustión, por lo tanto es aconsejable al modificar un motor se modifique también la refrigeración sobre todo en la tapa de cilindros, ya que ésta se enfría por el paso del agua desde el bloque de cilindros, donde ya recibió calor de las camisas; entonces una solución sería aumentar el diámetro de los conductos de agua en la tapa de cilindros y también en el bloque. Habrá que tener presente que luego de modificar lo anterior hay que hacer lo mismo en la junta de tapa de cilindros aumentando el diámetro de los orificios correspondientes.
Si la modificación en el motor no es muy importante puede solucionarse el tema colocando en la bomba de agua una polea de diámetro ligeramente menor, esto implicará mayor rpm de la bomba con respecto al motor produciendo un mayor caudal de agua en el mismo período de tiempo.

Si la modificación en el motor exige mas refrigeración, habiendo hecho ya lo anterior, se puede colocar en la tapa de cilindros, sin comprometer los conductos de aceite admisión y escape, comunicaciones con los conductos de agua directamente conectados con la bomba, de esta forma la tapa de cilindros recibirá agua directamente de la bomba sin que reciba calor previamente del bloque de cilindros.

Habrá que analizar para cada tipo de motor las modificaciones que puedan realizarse sobre este tema, ya que un exceso de refrigeración también es malo para el funcionamiento del motor y de sus partes.

Un capítulo aparte representan los motores que de serie no son refrigerados a agua, como algunos Citroen o VW por ejemplo, tambien algunos Porsche y Chevrolet.
En este tipo de motores el objetivo será aumentar el caudal de aire, sobre todo en la/s tapa/s de cilindros, pero sin descuidar tambien la refrigeración del resto de motor. Por lo general este tipo de motores tienen sistemas de refrigeración para el aceite distintos a los refrigerados por agua, entonces habrá que analizar como aumentar el enfriamiento del aceite en forma proporcional al incremento de la temperatura.

La refrigeración del aceite se trata en la sección Lubricación, y se puede adoptar también para motores refrigerados a agua.

Modificaciones posibles y/o necesarias

El bloque junto con la tapa de cilindros son la estructura que contiene y donde se fijan todos los elementos y accesorios del motor, la función principal es la de contener los cilindros donde los pistones generan la potencia con sus diferentes fases del ciclo.
Hay distintos tipos de motores en cuanto al número de cilindros:
2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 8 – 10 -12
y de la disposición de estos:
en línea, en V, horizontales opuestos (boxer), y en H.

La mayoría de los motores de no mas de 6 cilindros son en línea aunque tambien existen motores en línea con mas de 6 cilindros; los que tienen 6 o mas cilindros por lo general son en V ya que permite un motor mas corto y mejores condiciones de funcionamiento; los motores boxer permiten reducir el peso y las dimensiones del bloque y tambien las vibraciones y compensan los esfuerzos de torsión; los bloques en H son hasta el momento fabricados solo para competición; y sobre los motores con mas de 8 cilindros podemos decir que hay tanto en línea como en V y se fabricaron para autos de serie hoy antiguos o se fabrican para la competición o algunos modelos especiales.

Al mejorar un motor el bloque de cilindros deberá adaptarse para soportar mayores exigencias de rendimiento, las modificaciones que se pueden realizar son las siguientes:

Desmontar los pernos y espárragos, los tapones de agua y aceite.

Pulido del interior del bloque

Reforzado de la línea de bancada principal

Rectificado del plano superior (como una opción para aumentar el índice de compresión)

Fileteado o modificaciones en las roscas donde ajusta la tapa de cilindros y en las bancadas del cigüeñal

Desmontar o reacondicionar las camisas de cilindros

Colocación de camisas nuevas (según el caso)

Aumentar la lubricación en la línea principal de bancada y reducir el caudal en la parte alta del motor.

Modificaciones posibles y necesarias

Hay varias cosas que tenemos que hacer con la tapa de cilindros si “potenciamos” un motor:

Agrandar los agujeros de paso de los espárragos de ajuste de la tapa al bloque; ya que aumentamos el diámetro de los cilindros o el índice de compresión el ajuste de la tapa al bloque debe ser mayor, y esto se logra con espárragos de mayor sección, entonces los agujeros en la tapa por donde pasan estos espárragos deben ser mas grandes; la mayor sección de los espárragos será en proporción al aumento del diámetro de los cilindros y/o al aumento del índice de compresión, y el agujero en la tapa debe ser de aprox. 1,5 mm mayor que el diámetro de los espárragos o pernos.
Refuerzo de los pernos de fijación del árbol de levas o del eje de balancines, proporcionalmente al aumento del esfuerzo de los resortes de válvulas que se instalen; para esto será necesario aumentar el diámetro de los pernos que fijan el árbol de levas o eje de balancines sacando los originales y instalando otros de la medida correcta, teniendo en cuenta que habrá que agrandar los agujeros por donde pasen estos en la misma proporción asegurando siempre la correcta alineación del perno en cuestión.
Otra modificación será el rebajado de la superficie o cara de apoyo con el bloque, ya sea para lograr que la tapa sea perfectamente plana, y/o para aumentar el índice de compresión; claro que previamente calcularemos esto y el efecto que tendrá en el motor. (Una peladita como se dice)
Algo que pocos piensan es que cuando se “hace” el motor del auto y hubo que rebajar la tapa de cilindros el índice de compresión cambió, y por lo tanto también los reglajes de puesta a punto del encendido, hay menos material en la tapa entonces mayor temperatura y demás etcéteras.
Puede ser necesario modificar las cámaras de combustión, para eliminar zonas agudas que se transformarán en puntos calientes productores de detonación y autoencendido, tratando siempre que tengan forma hemisférica, que es la de mejores resultados; cualquiera sea la forma de la cámara habrá que tratar de aproximarse lo mejor posible a esta forma hemisférica, teniendo en cuenta la posición y desplazamiento de las válvulas y pistones, logrando de esta forma minimizar la acumulación de residuos carbonosos y un mejor fluir de la mezcla y luego también de la llama de la combustión.
Cuando manden a rebajar la tapa conviene que calculen e indiquen cuanto quieren rebajar, o en su defecto que la rectificadora les diga cuanto tuvieron que rebajar para que quede plana, de ahí en mas tendrán que calcular que índice de compresión les quedo para el motor y tomar los recaudos correspondientes.
Algo muy común se da en los motores grandes (6 u 8 cilindros) que usan nafta común o normal, se los repara y también se rebaja la tapa de cilindros por x motivo, y si el rebaje tiene valores importantes luego el motor tiene problemas de encendido, que se le achacan a la carburación o al propio encendido; basta con usarlo con nafta especial o súper y solucionado el problema. Una pavada pero que pasa pasa.
En la sección Datos Técnicos hay algunos cálculos útiles con respecto al índice de compresión y determinación de los volúmenes de la cámara y el cilindro.

Lubricación

Ya sabemos que en un motor modificado y/o que estará sometido a esfuerzos mayores y regímenes de giro tambien mayores, es necesario controlar la temperatura, pero a veces no alcanza con aumentar la refrigeración, tema que se trata aparte, sino tambien es necesario actuar sobre la lubricación, estas son algunas alternativas:

Aumentar la cantidad de aceite en el carter, a fin de favorecer el enfriamiento del aceite y con esto garantizar que la película de aceite entre partes móviles nunca desaparezca y se mantenga en cantidad y calidad suficiente.
De acuerdo a lo anterior es recomendable la utilización de un radiador de aceite que deberá recibir aceite de la bomba y luego enviarlo al filtro ya con menor temperatura. Este sistema se utiliza en varios motores de serie, pero no es complicado instalarlo en cualquier motor. Los motores refrigerados a aire (por canalización de aire) por lo general tienen radiadores de aceite, como por ejemplo los Citroen 2CV o 3CV lo tienen detrás de la paleta del ventilador.
Como verán no es nada del otro mundo y resulta muy efectivo.
Hay que aclarar que este radiador de aceite deberá recibir aire fresco ya sea en el frente del vehículo si el motor está adelante, o hacer canalizaciones adecuadas en la parte trasera si es donde está el motor, ya que siempre deberá reducirse la distancia del radiador con respecto del motor para evitar caídas de presión por los conductos; que a su vez deberán soportar la presión de la bomba.
Otra modificación que puede ser necesaria, según el grado de modificación que sufra el motor, será la de aumentar el diámetro de los conductos de circulación del aceite.
Se recomienda no aumentar el diámetro de los conductos en más de 2 mm, ya que podrían debilitarse las paredes del bloque u otra pieza con riesgos de roturas graves.
Se modificarán entonces los conductos principales del bloque de cilindros, la galería principal de aceite, y los conductos que van hacia cada parte del motor, en especial hacia la tapa de cilindros.
Tambien habrá que modificar el diámetro de los conductos del cigüeñal, las bielas y los pistones (sin los tiene), y tambien en la tapa de cilindros y el accionamiento de las válvulas.
Tener en cuenta que esto tambien hay que hacerlo en la junta de tapa de cilindros, en los cojinetes, bujes, etc, sino no tendría ningún efecto.
Ya que necesitaremos mayor caudal de aceite para mantener la presión con conductos más grandes, será necesario que la bomba provea de mayor caudal y la válvula limitadora de presión de esta bomba estará calibrada para la nueva configuración.
La aireación del carter de aceite, (conocida como respiradero, economizador, etc) es fundamental que esté siempre libre para permitir la circulación de vapores de agua, combustible y aceite, a fin de no permitir un aumento de presión en el carter.
Por lo general esta ventilación es redirigida a la admisión, tiene como desventaja que ensucia el carburador más rápidamente, pero tambien colabora con la temperatura de la mezcla que ingresa en los cilindros, de ahí el nombre de economizador.
En motores de competición se usa habitualmente un sistema conocido como “de carter seco” que se implementa con la colocación de más de una bomba de aceite en serie, colocadas entre el motor y un depósito destinado a contener el lubricante, una lo recoge y la otra lo envía al motor.
Como no es el caso de un motor de calle no desarrollamos el tema en profundidad

bujías, distribuidor etc.

Al modificar un motor tenemos algunos inconvenientes en el sistema encargado de producir la chispa para inflamar la mezcla de aire combustible, estos son:

Las bujías deben producir mayor cantidad de chispas, recibiendo más calor producto de mayores combustiones y de la temperatura de estas combustiones, todo esto en menor tiempo.
Hay dos tipos generales de bujías: las frías y las calientes.
Para motores de régimen de giro e índice de compresión elevados se usan bujías frías por su mayor capacidad para disipar el calor que reciben de la cámara de combustión y de la tapa de cilindros; como por otra parte para motores más lento y menos comprimidos se usan bujías calientes.
La temperatura de funcionamiento normal de una bujía está entre 600º y 700º, si la temperatura es muy elevada puede producir autoencendido, y si es baja éstas se ensucian o engrasan (empastan suele decirse). Podemos ver como están funcionando las bujías en el motor con solo mirarlas, si están negras y con grasitud es porque la temperatura es muy baja, si por el contrario vemos ampolladuras en el aislante y corrosión en los electrodos la temperatura es muy elevada; si presentan un aspecto en general limpio y con el aislante de coloración amarronada, siempre que la puesta a punto del encendido y la carburación estén correctas.
Otro tema con las bujías es la separación entre electrodos, lo recomendable es lo que dice el fabricante de la bujía, pero si no tenemos buenos resultados podríamos comenzar por unos 7 mm de luz entre electrodos y luego ir reduciendo después de las pruebas, la luz mínima es de unos 4 mm. Esto nos lleva al tema siguiente.

El tema de las bujías es fácilmente solucionable ya que existen distintos tipos de bujías de venta comercial, frías o calientes, de uno o mas electrodos, etc.
En competición se puede usar un sistema de doble encendido alojando en la cámara de combustión dos bujías favoreciendo la rápida inflamación de la mezcla comprimida, pero no es el tema de este sitio así que lo dejamos para que consulten a algún preparador amigo.

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Las bobinas de ignición por lo general tienen la capacidad de producir chispa en cantidad y calidad según el motor para las cuales fueron diseñadas, si la exigencia es mayor habrá que colocar una bobina preparada para producirlas en mayor cantidad con buena calidad; la chispa mas larga (luz de electrodos) es buena siempre que la potencia de ésta sea la correcta, y teniendo en cuenta que al aumentar el régimen de giro exigimos a la bobina a producir mas chispas en el mismo tiempo, puede ocurrir que la bobina llegue a un punto de saturación en el que la tensión de la chispa (voltaje) comienza a disminuir notablemente, sin lograr la potencia necesaria para inflamar la mezcla con la velocidad y calidad que se necesita; tengamos en cuenta que si aumentamos el índice de compresión la chispa deberá ser entonces de mayor potencia, y si a eso le sumamos que deben ser mas chispas por minuto, resulta obvio que necesitamos otra bobina adecuada al motor que modificamos.

Si tenemos en cuenta que la bobina de un motor de 4 cilindros a 5.000 rpm debe producir 10.000 chispas por minuto, verán que el aumento del régimen de giro aumenta este valor de chispas por minuto notablemente, por ejemplo si el mismo motor gira a 7.500 rpm la bobina debe generar 18.000 chispas, que sería el límite máximo de una bobina normal para producir chispas con buena tensión. Entonces a 18.000 rpm hay que producir una chispa cada 0,033 seg. y si el motor tiene encendido convencional de platino y condensador, esto se torna un poco complicado, dependiendo esta función directamente de la leva de ruptura del eje del distribuidor, encargada de abrir y cerrar los contactos del platino. Para este problema se pueden adquirir levas de ruptura con distintos perfiles, de las llamadas de apertura rápida, en las cuales los salientes que producen cada apertura tienen un ángulo mas pronunciado para hacerlo mas rápido y determinando tambien cual es el tiempo que permanecen abiertos los contactos, siendo posible disminuir la luz de los platinos para compensar este corto tiempo que deben permanecer abiertos los contactos.
Pero si es posible instalar un encendido electrónico este último problema queda olvidado.

Los sistemas de avance automático del encendido, ya sean centrífugos o de vacío, deben regularse en su actuación con respecto al régimen de giro y a la relación de aire combustible de la mezcla que ingresa a los cilindros teniendo en cuenta las modificaciones que tuvo el motor.

MULTIPLES Y COLECTORES DE ESCAPE

Primero tenemos que tener en cuenta que los múltiples son extensión de los conductos de válvulas, ya sea de admisión o escape, y podemos realizar algunas modificaciones:

El diámetro interno de los tubos de admisión y escape de cada cilindro deberá corresponderse con el diámetro del conducto de la válvula.

Es simple pulido interno de los conductos de válvula y de los tubos de admisión y escape hace que la mezcla aire-combustible en la admisión, y los gases de escape no tengan resistencia en su desplazamiento, mejorando notablemente la velocidad de reacción del motor ya que favorecemos de esta manera la “respiración”.

Las curvas de los conductos deben lo mas suaves posible, y la distancia o recorrido deben ser lo mas parecidas posible en todos los cilindros, para que la respiración sea equilibrada; normalmente en motores de serie estos múltiples son piezas que pueden pulirse fácilmente pero que no tienen ese equilibrio entre cilindros, por lo que hay una solución para la admisión y otra para el escape.

Otra opción en la admisión es la colocación de un múltiple que si tenga las características mencionadas, ya sea modificando el de serie y colocando otro de venta comercial; pero tambien se puede instalar mas de un carburador, y vinculando estos a múltiples distintos.
Por ejemplo en un motor de 6 cilindros en línea podemos instalar dos semi-múltiples para alimentar 3 y 3 con dos carburadores; o instalar 3 semi-múltiples para alimentar 2, 2 y 2 con tres carburadores. Las distintas combinaciones son posibles siempre y cuando tambien sea posible adquirir los elementos necesarios.

Para el escape los mas importante es que no haya obstáculos en la salida de los gases, por lo que deberá estar pulido y sobre todo tener para cada cilindro la misma distancia o recorrido, para que los gases del cilindro nº1 por ejemplo, no se encuentre con un tapón de gas del escape de otro cilindro. Hay variedad de múltiples de escape de venta comercial de buen rendimiento; solamente con la colocación de un múltiple de estas características podemos aumentas sensiblemente la potencia del motor sin otras modificaciones.

Hablando de respiración vamos a decir que los filtros de aire tienen como función primordial evitar que ingrese en los cilindros cualquier partícula de material extraño, por lo tanto es aconsejable no retirarlo si fuera posible, ya que esto tiene como fin prolongar la vida útil del motor y mantener la limpieza del sistema de combustible. Tener presente que solamente el polvo del ambiente que ingresa en el cilindro actúa como una pasta esmeril en el carburador, las válvulas y los cilindros, así que mientras menos cosas extrañas dentro del motor mejor; hay variedad de filtros de venta comercial que tienen muy buenas cualidades limpiando el aire que ingresa y no poniendo mayor obstáculo.

Con respecto a los escapes, habrán notado que si el caño, silenciador o precámara se rompe (agujero) pierde mucha potencia y reacción el motor, cabe aclarar que por mas que los múltiples que equipan motores de serie no tienen las mejores prestaciones, están diseñados por expertos y para un funcionamiento determinado, cuando cambian estas condiciones simplemente no están cumpliendo su función correctamente. Entonces piensen que la disminución de potencia por rotura del escape es aproximadamente la ganancia que podemos lograr colocando un múltiple de escape de altas prestaciones.

En muchos múltiples de admisión hay conductos de agua para precalentar la mezcla de aire-combustible, y por lo general no existen tales conductos en múltiples de diseño mas orientado al rendimiento que al confort.

COJINETES

Aspectos generales – Materiales – Ajuste

Los cojinetes que se usan en motores de serie son de materiales que soportan en general una carga de 140 Kg./cm2. Se los denomina de metal antifricción o metal blanco. Pueden ser de distintas aleaciones con base en el plomo o el estaño.

Para motores de elevado índice de compresión y régimen de giro se usa otro tipo de aleaciones denominadas metal rosa, distintas aleaciones con base en el cobre-plomo o bronce-plomo, este tipo de aleaciones permiten cargas del orden de los 250kg/cm2; por lo general este tipo de cojinetes se utiliza en combinación con cigüeñales y otros de mayor dureza.

Tambien existe otro tipo que cuenta con casi todas las ventajas de los mencionados anteriormente, y son los de aluminio y sus aleaciones, que pueden llegar a una resistencia de 450 Kg./cm2, en este caso no es necesario que el cigüeñal tenga una dureza fuera de lo normal.

Como información general sobre el tema, podemos aclarar algunas propiedades que deben tener los cojinetes:

No deben desgastar ni rayar la superficie del eje que soportan, aunque se interrumpa el flujo de aceite entre ambos materiales por rotura de la bomba de aceite u otro motivo.

Tienen que soportar temperaturas superiores a los 150ºC sin deformaciones que permitan desplazamiento de la capa antifricción.

Tienen que ser lo suficientemente blandos como para que se incrusten en ellos las partículas sólidas que pueda contener el aceite sin dañar el eje que soportan.

Tienen que resistir la acción corrosiva de los ácidos presentes en el aceite.

Deben ser de medidas y forma idénticas que los originales que vienen con el motor.

Por último tenemos que tener claro que si se modificó el cigüeñal o las bielas, en el ancho del muñón o los orificios de lubricación, habrá que adaptar los cojinetes a estas modificaciones, colocando cojinetes del ancho del muñón y/o haciendo los orificios extra que las modificaciones hechas exijan.

Los juegos de ajuste de los cojinetes dependen del material:

Material Cojinete Bancada Biela
Metal blanco a- 0.001 mm por mm de diámetro hasta 50 mm.
b- 0.0005 mm por mm de diámetro después de los 50 mm. 0.0005 mm por mm de diámetro.
Metal rosa a- 0.0015 mm por mm de diámetro hasta 50 mm.
b- 0.0013 mm por mm de diámetro después de los 50 mm.

Aleación Aluminio a- 0.003 mm por mm de diámetro hasta 50 mm.
b- 0.002 mm por mm de diámetro después de los 50 mm.

CIGUEÑAL Y VOLANTE

Lo que podemos modificar y por que!

Ya sabemos que el cigüeñal tiene la función de transformar el movimiento lineal alternativo del pistón en movimiento de giro.
En cuanto al volante de inercia, (por que así se llama) es de acumular energía para entregarla en los tiempos muertos que hay entre cada combustión, de esa forma dando mayor continuidad de giro al motor (este efecto pierde importancia cuando aumenta el número de cilindros), esto nos deja en claro por qué el volante debe estar unido al cigüeñal lo mas firmemente posible.
La modificación posible en estos elementos, para el caso de modificar un motor de serie, sería solamente reducir el peso de ambas piezas, si la modificación en el motor es mas importante quizá sea necesario modificar las dimensiones del cigüeñal, peor no es lo mas común en un auto de serie o de calle.
En el caso de estas piezas, tenemos en cuenta que al ser móviles tienen inercia, que está directamente relacionada con su peso, entonces si queremos un motor que acelere rápido tendrá que tener piezas móviles mas livianas para que este peso no actúe como retardador de la aceleración.
Es necesario establecer cuanto peso se eliminará del cigüeñal y que forma tendrá este, en cuanto a su perfil sobre todo de los contrapesos que son los que más material tienen posible de eliminar, lo ideal sería dibujar el perfil de los contrapesos futuros y cortar los sobrantes, luego terminar el trabajo con amoladora y pulir lo mejor posible. Otra forma sería de tornear los contrapesos eliminando material.

Cigüeñal y volante.

Hay que tener en cuenta que habrá que equilibrar el cigüeñal, (balancearlo) ya que cualquier desequilibrio produce vibraciones muy importantes. Por lo general el equilibrado de un cigüeñal se realiza en un taller especializado, pero se puede realizar perfectamente apoyando el cigüeñal por los muñones extremos sobre dos juegos de discos que permitan el giro libre con mucha ligereza, entonces el cigüeñal se girará y dejará la parte mas pesada hacia abajo, para equilibrar se puede realizar algunos avellanados en los contrapesos.
El volante se puede tornear y hacer agujeros distribuidos uniformemente en toda la circunferencia, de acuerdo a la cantidad de material que queremos sacar y el peso a reducir. Para equilibrar el volante habrá que instalarlo sobre el cigüeñal listo para colocar, y hacer lo mismo que anteriormente, de esa forma podemos determinar desequilibrios importantes.
Tener en cuenta que el equilibrado final deberá realizarse en un taller especializado, ya que el equilibrado estático lo podemos hacer sin problemas, pero el equilibrado dinámico solo se puede hacer con maquinaria especial que detecta puntos de desequilibrio y la intensidad de estos, corrigiendo con avellanados pequeños cualquier defecto. Luego de esto ya tenemos un cigüeñal y volante que querrán volar.

LAS BIELAS

Las bielas, su función y lo que podemos hacerles.

Las bielas tienen doble función, por un lado transmiten la fuerza originada por los gases de la combustión al muñón del cigüeñal, y por otro lado al estar unidas al cigüeñal transforman el movimiento longitudinal alternativo del pistón en movimiento circular del cigüeñal. Por lo general se construyen en acero estampado de 50 Kg./mm2 de resistencia para motores poco cargados y hasta de aleaciones de cromo-niquel-molibdeno para motores rápidos y de gran potencia. Para motores de competición se construyen con aleaciones de aluminio estampado, que mejoran la transmisión de calor y reducen el peso de las piezas en movimiento dentro del motor.
Las modificaciones posibles en las bielas de un motor de serie son pocas, reducir el peso por un lado, y por el otro reforzar los pernos de fijación de la cabeza de biela proporcionalmente con el aumento del índice de compresión.
Esta última modificación no representa mayores problemas, y se procederá como en el caso de aumentar el diámetro de los pernos de fijación de la tapa de cilindros.

Bielas y pistones alivianados.

Para reducir el peso de las bielas se puede quitar material sobre todo en la cabeza de esta que por lo general tiene mas material para contrapeso, teniendo como beneficio la reducción del peso en la zona que mas movimiento tiene, siempre deberán equilibrarse las bielas tanto en peso total (todas deben pesar lo mismo) y del peso del pié y de la cabeza. Esto se determina apoyando el pié de biela y pesando la cabeza con la tapeta y los pernos colocados, todas las cabezas deben pesar lo mismo, y proceder de igual forma con el pié de biela; la tolerancia de los pesos no debe ser mayor a 2 gr, si fuera necesario reducir peso de alguna se puede sacar mas material del contrapeso hasta lograr el equilibrado. Tener en cuenta que si no están equilibradas y con un régimen de giro elevado del motor, vamos a tener problemas graves, entonces después de que salga la biela por el costado vamos a desear no haberlas tocado. Un buen comienzo es eliminar el contrapeso de la tapeta de la cabeza de biela solamente y luego equilibrarlas completamente, respetando la tolerancia. Con eso reducimos ya bastante peso al tren alternativo.
Otra tarea para las bielas es el pulido, igual que con el bloque del lado interno, para favorecer el escurrido del aceite, sería una dejadez no hacerlo si encaramos una modificación con seriedad.

Las bielas pueden tener defectos como la desalineación de los ejes geométricos de la cabeza y del pié, desalineación lateral de los centros, o bielas retorcidas; conviene siempre verificar estos posibles defectos antes de trabajar sobre las bielas, si fuera necesario se pueden enderezar con una prensa adecuada o en un taller que realice este tipo de corrección, si el defecto fuera excesivo conviene cambiar la/s biela/s y equilibrarlas aunque no se les haya quitado material.

BANCO DE PRUEBAS

Sería lo ideal tener uno en el taller, pero sino, al menos tener un banco para el primer rodaje del motor.

No es común que contemos con un banco de pruebas completo para chequear el motor y poder realizar los ajustes finos de los sistemas de encendido, alimentación y escape; pero al menos sería interesante poder “rodar” el motor antes de colocarlo en el vehículo, si no lo tenemos se puede construir fácilmente con algunos caños o perfiles y una soldadora eléctrica, de paso podemos prever el uso de este banco sencillo para otros motores.
Básicamente será necesario poder colocar el motor firmemente montado con todos los accesorios (alternador, filtro de aire, radiador, electro ventilador si es el caso, etc) tambien será necesario la colocación de una batería para el arranque y el sistema de alimentación de combustible (por lo general se utiliza un deposito conectado a la bomba de nafta) y tambien el sistema de escape que tendrá el motor. Demás está decir que todos los accesorios como el motor de arranque, el alternador, la bomba de nafta y de agua deben esta en buenas condiciones, si trabajamos tanto en el motor sería una tontería no cambiar bujes, rodamientos, juntas, etc, si no están en perfectas condiciones.

Habrá que instalar en el banco los relojes de presión de aceite, temperatura de agua, amperímetro y tacómetro. Poder colocar medidores de temp. de aceite, medidor de vacío, temp. de motor, y demás sería lo ideal; varios modelos de vehículos ya vienen con este tipo de mediciones.

Cuando ya tenemos donde montar el motor y todo lo demás, se instala todo y se le da marcha (es posible que sea necesario contar con un cargador de baterías que sea tambien arrancador) hay que tener en cuenta que si aumentamos la relación de compresión o cambiamos el reglaje de la distribución (cruce de levas) se necesitará mayor potencia en el motor de arranque.

Una vez en marcha es conveniente hacerlo funcionar una media hora a marcha lenta, mientras se ajusta la carburación y el encendido, controlando muy de cerca los parámetros y sobre todo escuchando el motor (no el escape). Luego de este primer rodaje tendremos un panorama mas claro de “como” es este motor y de como está; después necesitaremos una hora mas de rodaje en banco a 1/3 de gas (sería útil medir el consume de combustible durante el rodaje en banco ya que es “otro” motor, en algunos casos se sorprenderán viendo un consumo menor que el original).

Si este rodaje se realiza en un banco de pruebas con dinamómetro, tambien podemos probar el motor a pleno régimen, pero si no podemos probar hasta con 2/3 de gas.

Si en cualquier momento vemos que la temp. del aceite o del agua se elevan demasiado habrá que determinar el motivo y corregirlo.
Luego de estas pruebas sería conveniente desarmar el motor una vez frío, y revisar cojinetes de bancada y biela, pernos de pistón y pistones, árbol de levas y su alojamiento, las válvulas y sus asientos, etc. De esta forma podemos verificar si existe cualquier defecto de ajuste y corregirlo evitando roturas.

ARBOL DE LEVAS

El comando central de las válvulas.

Los árboles de levas, o ejes de levas si prefieren, tienen dos posibles ubicaciones, en el bloque (bajo) o en la tapa de cilindros, en algunos motores hay un eje de levas para la admisión y otro para el escape, pero generalmente es un solo eje el que tiene todas las levas, al menos para los motores que podemos modificar nosotros “mecánicos aficionados”.
En el caso de los “bajos” están soportados sobre bujes y se los puede retirar desde el frente del motor, ya que los muñones son por lo general de mayor diámetro hacia el frente justamente por este motivo.
Los que se alojan en la tapa de cilindros van soportados sobre semi-coginetes y tapetas, como el cigüeñal o las cabezas de biela.
En esta pieza del motor la única modificación importante es sobre el perfil de las levas, influyendo esto directamente en la respiración del motor.
El perfil de leva es el que de acuerdo a su forma y dimensión, hace que la válvula correspondiente abra mas o menos, y que abra o cierre antes o después; hay un valor en grados que se usa normalmente para definir cual es la característica de un árbol de levas, y se lo denomina cruce de la distribución o solape, y corresponde al ángulo que hay entre el momento en que abre la válvula de admisión y el momento en que cierra la válvula de escape (AAA+RCE) ya que estas válvulas están abiertas en el mismo giro del cigüeñal.
Tambien hay que tener en cuenta la alzada de la válvula (cuanto abre) y por supuesto la velocidad con que lo hace, con todo lo dicho hasta ahora sabemos ya que el instalar otro árbol de levas es algo muy delicado, ya sea nuevo o el de serie modificado; mi recomendación es que esta pieza tan importante del motor la tienen que conseguir de un taller o fabricante con la experiencia y equipo suficientemente bueno como para decirles “como” se va a comportar el motor, hay “levas” para aumentar la potencia a bajos regímenes o a altos regímenes, tambien las hay para lograr velocidad final o para lograr una mejor salida.

Para un vehículo de calle (ya no digo auto porque los que tienen camionetas se quejaron) por lo general no se modifica tanto el motor como para requerir de una “leva” muy diferente a la de serie, y se venden levas para diferentes tipos de uso que dan buen resultado, y en algunos casos su utilización no requiere de otras modificaciones, o no muchas según el caso.

Siempre hay que tener en cuenta que la modificación del perfil de las levas requiere de nuevos valores para la puesta a punto del encendido, y ya no sirven los valores que se usaban para el motor original; por lo general el proveedor del nuevo (o modificado) árbol de levas sabe cuales son estos nuevos valores, ya sea que lo venda instalado y funcionando o no. Tambien el comportamiento del motor en distintos regímenes de giro cambiará, y es posible que el motor en marcha lenta (regulando) funcione áspero o en marcha irregular, esto dependerá de la característica del nuevo árbol de levas colocado.

Entonces de las distintas combinaciones que se pueden lograr variando la alzada, la velocidad de apertura y cierre de las válvulas y los ángulos de cruce o solape habrá que decidir “que” queremos que haga nuestro motor primero y luego ver como se logrará eso modificando estos aspectos. Pero vuelvo a decir que este elemento habrá que comprarlo o hacerlo modificar por un taller especializado, ya que no es común que en nuestro tallercito tengamos las máquinas y herramientas para hacerlo, pero además seria una tontería no aprovechar la experiencia de estos talleres o preparadores que pueden ofrecer “tipos” de árboles de levas según lo que queremos del motor.

[mil]

esta interesante la info