MOTOR RADIAL

El motor radial o motor estrella es un tipo de disposición del motor de combustión interna, en la cual los cilindros van ubicados radialmente respecto del cigüeñal, formando una estrella como en la figura. Esta configuración fue muy usada en aviación, sobre todo en grandes aviones civiles y militares, hasta la aparición del motor a reacción.

Funcionamiento

En este motor los pistones van conectados por un mecanismo de biela - manivela, distinto de los motores en línea. Uno de los pistones está conectado a una biela más grande que las demás, llamada biela principal, que a su vez está conectada directamente con el cigüeñal. Los otros pistones están conectados a bielas más pequeñas que están conectadas a la biela principal o biela maestra. Al conjunto de pistones, biela maestra y bielas secundarias se le conoce como estrella. El número de pistones de una estrella es generalmente impar, pues así el orden de encendido minimiza las vibraciones.

En los Años 1930 se inició un debate técnico para ver cual de los tipos de motores, radial, en línea o en V, era mejor. Por su parte el radial presenta una gran relación potencia/peso, sencillez de funcionamiento, alta potencia y torsión superior a las otras dos disposiciones. Sin embargo el motor en línea o en V, puede ser fabricado con menor o igual cilindrada que un motor radial, y sus prestaciones sólo quedan en desventaja por su sistema de enfriamiento. Por esta razón el debate sólo se resolvió en el transcurso del tiempo, demostrando que sin importar la disposición el mejor motor es aquel que suple las necesidades por las cuales fue escogido. Los tres tipos de disposición fueron reemplazados progresivamente con la masificación de los motores de cilindros horizontalmente opuestos (enfriados por aire) y la aparición de los motores a reacción.

El motor radial fue más popular en gran parte debido a su sencillez, y muchas armadas lo usaron por su fiabilidad (sobre todo para vuelos sobre grandes superficies desérticas o sobre agua) y por su bajo peso (uso en portaaviones). Aunque los motores en línea ofrezcan un área frontal más pequeña que radial, requieren un sistema de refrigeración que se traduce en más peso y complejidad, y además generalmente son más vulnerables en combate. Algunos aviones caza de la segunda guerra mundial, como el Supermarine Spitfire o el Messerschmitt Bf-109 utilizaron motores en V, buscando una línea aerodinámica más fina, en cambio la Armada de los Estados Unidos utilizó para casi todos sus aviones el motor radial.

Historia 

La idea de los motores radiales surge a finales de los Años 1920 después de la Primera Guerra Mundial, durante la cual los aviones estaban propulsados por motores rotativos. De cierta manera, estos motores tenían una disposición radial, ya que sus cilindros se ubicaban en torno a una parte central y estaban enfriados por aire; sin embargo son rotativos porque los cilindros giran alrededor de un cigüeñal, lo cual favorece su enfriamiento pero disminuye enormemente su fiabilidad. Durante ésta época es común ver que alguien encendía el motor de un avión girando la hélice, ya que a diferencia de un motor en línea o en V que necesitan de un arranque para mover los componentes e iniciar su ciclo operativo, al mover la hélice de un motor rotativo se está moviendo todo el sistema.

Dada la tecnología de la época, era difícil la concepción de motores livianos y eficientes. Los motores rotativos tenían frecuentemente fallos de sobrecalentamiento, ya que debían funcionar a máxima potencia todo el tiempo, disminuyendo drásticamente su durabilidad y fiabilidad. El único medio de control que existía era apagar en ocasiones y luego encenderlo durante el vuelo. Presentaban por ello graves averías como fatales fugas de aceite, temperaturas superiores a los 350ºC, y en consecuencia los aviones se incendiaban, incinerando a los pilotos u obligándolos a lanzarse al vacío (sin paracaídas, ya que aparecería varios años más tarde). Este tipo de sucesos cobró muchas vidas.

Fue entonces cuando la Armada de los Estados Unidos estableció los parámetros que regirían a los motores enfriados por aire, cuando sus investigaciones mostraron que aproximadamente un 20% de los fallos en los motores se debía al sistema de enfriamiento líquido y que además esto reduce notoriamente la relación peso/potencia. Los parámetros que publicó la Armada estadounidense para el desarrollo de estos motores fueron los siguientes:
Menor peso por caballo de potencia producido por el motor.
Alta eficiencia de combustible.
La máxima fiabilidad posible.
La máxima durabilidad.
Mantenimiento más fácil posible.
Bajo costo.
Facilidad para ser producido en masa.

Esta lista de requerimientos favorecía la producción de un motor enfriado por aire, pero parecía que nada satisfacía completamente estas exigencias. La Armada de los Estados Unidos intentó en vano convencer a los fabricantes de desarrollar motores enfriados por aire. Finalmente, avalaron un contrato experimental a la Aero-Engine Corporation de Charles Lawrance para el desarrollo de un motor radial de nueve cilindros usando un diseño previo de un radial de tres cilindros hecho por Lawrance.

De esta manera nace el J-1, producido por Charles Lawrance bajo contrato con la Armada estadounidense. Posteriormente la compañía de aviación Wright compró la empresa de Lawrance y lo contrató como Ingeniero en Jefe, debido a su trabajo prometedor. De esta manera el motor radial Wright Whirlwind J-5 estuvo disponible en 1925.

Ese mismo año, tres ingenieros de la Wright, incluyendo a Frederick Rentschler, comenzaron a desarrollar su propio diseño de motor radial en una reciente división de una fábrica de herramientas que pronto cedería su nombre a la historia de la aviación: Pratt & Whitney. El primer motor, el R-1340 Wasp fue finalizado en vísperas de la Navidad de 1925 y el año siguiente obtuvo importantes pedidos de la Armada de los Estados Unidos, dando pasos que la convertirían en la mayor fabricante de motores de aviación de la historia.

Ambas compañías contaron con una importante influencia en la historia de la aviación, cargada por entonces de múltiples cambios culturales como el transporte de correo y pasajeros, las exhibiciones aéreas y los récords de los grandes pioneros de la aviación. Fue así como un Wright Whirlwind propulsó a Richard Byrd en su viaje de ida y regreso al Polo Norte, al Wright Bellanca WB-2 que batió el récord de economía de combustible al volar 51 horas sin repostar, con lo cual este motor se convirtió en ideal para batir marcas; el aviador Charles Lindberg, al no poder comprar un Wright Bellanca, emprendió su famoso cruce del Átlántico en 1927 a bordo del célebre Ryan "Spirit of Saint Louis NYP" (NYP: New York to Paris), propulsado también por un Wright Whirlwind J-5. Esta compañía estuvo a la cabeza del desarrollo de los motores radiales, aportando innovaciones importantes que permitían aumentar la potencia, reducir vibraciones e incrementar su eficiencia.

Sin embargo Pratt & Whitney no se quedó atrás: su motor R-1340 Wasp dio inicio a la masificación de la producción de motores radiales desde su aparición, y junto con el posterior R-1680 Hornet (que perdería su éxito rápidamente) marcaron un hito en la aviación. Con el Wasp sucedieron hechos interesantes, como el primer vuelo trasatlántico hecho por una mujer, la aviadora Amelia Earhart, y fue el motor escogido para propulsar el conocido Lockheed Vega de la piloto, así como su Lockheed L-10 Electra. Pratt & Whitney también es responsable de la creación del motor más vendido de todos los tiempos, el R-1830 Twin Wasp de doble biela maestra y 14 cilindros, que entre muchos aviones célebres propulsa al Douglas DC-3. La variedad de plantas motrices construida por P&W hicieron que ésta compañía y sus productos llegaran a todo tipo de aeronaves durante algo más de treinta y cinco años, y su producción cesó en 1960 con la llegada del motor a reacción.
Motores radiales multiestrella [editar]

Originalmente los motores radiales tienen un solo banco o estrella de cilindros, pero al agregar pistones se hace necesaria la existencia de más estrellas. Muchos no exceden de dos estrellas, pero el motor radial más grande construido en masa, el Pratt & Whitney Wasp Major, tuvo 28 cilindros dispuestos en 4 estrellas, motor que fue usado por varios aviones durante el período posterior a la Segunda Guerra Mundial. La URSS construyó un número limitado de motores diesel de barco, Zvezda, de 42 cilindros y siete estrellas, un diámetro de 160 mm, 143.500 cm3 generando una potencia de 4500 kW (6000 HP) @ 2500 rpm.

Ventajas y desventajas
 
Como primera ventaja, está su gran área frontal, dado que el enfriamiento del motor se hace usando aire de impacto, producto del desplazamiento, a diferencia de los motores en línea, en "V" o en "W" que necesitan un sistema de enfriamiento con líquido, el cual implica más peso. Por consiguiente, los motores enfriados por aire tienen una mayor relación peso/potencia que los motores enfriados por líquido
Al no usar sistema de refrigeración por líquido, la construcción y mantenimiento se facilita en comparación con los motores en línea, en "V" o en "W".
La cantidad de piezas requeridas para el ensamble es menor, lo cual incrementa la fiabilidad ya que a mayor número de piezas mayor es la posibilidad de que ocurra algún fallo en un sistema.
Su simplicidad lo hace más fiable y menos sensible a los daños en combate, dado que los impactos de bala de otros aviones podían perforar y dañar algunos cilindros sin comprometer seriamente su funcionamiento, mientras que en motores enfriados por líquido las balas producían fugas en el sistema de refrigeración, fundiendo el motor inmediatamente.
Las desventajas más importantes se relacionan con su gran área frontal, que produce una gran resistencia en comparación con los otros tipos de motores que permiten coeficientes aerodinámicos más pequeños.
Cuando el flujo de aire aumenta (especialmente en el descenso) el motor se enfría por debajo de su temperatura de funcionamiento, o aumenta la diferencia entre su temperatura y la temperatura ambiente, lo cual constituye un fallo comúnmente conocido como "choque térmico", en el cual los cilindros sufren fracturas que los dañan parcial o completamente. Para evitar este fallo, los pilotos están capacitados para controlar la potencia de tal forma que no disminuya demasiado, e intentar mantener la mezcla de aire y combustible bien regulada; también el piloto puede variar la temperatura (en rangos muy pequeños) controlando la apertura de Aletillas Externas de Ventilación ó Persianas (en inglés Cowl Flaps), las cuales se sitúan en la tapa protectora del motor y lo rodean justo detrás de la parte frontal. También deben evitarse descensos bruscos.
Si se desea usar sobrealimentación con este tipo de motor, el aire comprimido, después de pasar por el compresor o turbina, deberá ser llevado a cada uno de los cilindros, mientras que en el motor en línea, en V o en W, es necesario sólo un conducto para el bloque entero.
La relación peso/potencia de estos motores se incrementa a medida que se reduce el tamaño, por lo cual no es rentable hacer un motor radial de cilindradas pequeñas, y por esta razón aeronaves ligeras que no usaron el motor radial generalmente portaban un motor en línea o un motor de cilindros horizontalmente opuestos. Esta última disposición se sigue usando hoy en día casi de forma exclusiva por aeronaves nuevas.

MOTOR WANKEL

El motor Wankel es un tipo de motor de combustión interna, inventado por Felix Wankel, que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores alternativos.

Wankel concibió su motor rotativo en 1924 y recibió su patente en 1929. Durante los años 1940 se dedicó a mejorar el diseño. Se hizo un considerable esfuerzo en el desarrollo de motores rotativos en los 1950 y los 1960. Eran particularmente interesantes por funcionar de un modo suave, silencioso y fiable, gracias a la simplicidad de su diseño.

Funcionamiento

Un motor rotativo o Wankel, en honor a su creador el Dr. Felix Wankel, es un motor de combustión interna que funciona de una manera completamente diferente de los motores alternativos.

En un motor alternativo;en el mismo volumen (cilindro) se efectúan sucesivamente 4 diferentes trabajos - admisión, compresión, combustión y escape. En un motor Wankel se desarrollan los mismos 4 tiempos pero en lugares distintos de la carcasa o bloque; es decir, viene a ser como tener un cilindro dedicado a cada uno de los tiempos, con el pistón moviéndose continuamente de uno a otro. Más concretamente, el cilindro es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra un pistón triangular que realiza un giro de centro variable. Este pistón comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal que se encuentra en su interior, y que gira ya con un centro único.

Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte del recinto y sellada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motores reemplaza a los pistones.

El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto con el alojamiento, delimitando así tres compartimentos separados de mezcla. A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los 3 volúmenes se expanden y contraen alternativamente; es esta expansión-contracción la que succiona el aire y el combustible hacia el motor, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y la expele hacia el escape.

Ventajas

Menos piezas móviles: el motor Wankel tiene menos piezas móviles que un motor convencional, tan solo 4 piezas; bloque, rotor (que a su vez esta formado por segmentos y regletas), árbol motriz y sistema de refrigeracion/engrase (similar a los que montan los motores de pistón). Esto redunda en una mayor fiabilidad.

Suavidad de marcha: todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo sentido, en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que está sometido un pistón. Están equilibrados internamente con contrapesos giratorios para suprimir cualquier vibración. Incluso la entrega de potencia se desarrolla en forma más progresiva, dado que cada etapa de combustión dura 90° de giro del rotor y a su vez como cada vuelta del rotor representa 3 vueltas del eje, cada combustión dura 270° de giro del eje, es decir, 3/4 de cada vuelta; compárenlo con un motor monocilíndrico, donde cada combustión transcurre durante 180° de cada 2 revoluciones, o sea 1/4 de cada vuelta del cigüeñal. Se produce una combustión cada 120º del rotor y 360º del eje.

Menor velocidad de rotación: dado que los rotores giran a 1/3 de la velocidad del eje, las piezas principales del motor se mueven más lentamente que las de un motor convencional, aumentando la fiabilidad.

Menores vibraciones: dado que las inercias internas del motor son muy pequeñas (no hay bielas, ni volante de inercia, ni recorrido de pistones), solo se producen pequeñas vibraciones en la excéntrica.

Menor peso: debido al menor número de piezas que forman el motor en comparación con los de pistones y dado que generalmente se construyen motores de dos o tres rotores de 600cc o 700cc cada uno, ayuda a conseguir un menor peso final del mismo.

Desventajas

Emisiones: es más complicado (aunque no imposible) ajustarse a las normas de emisiones contaminantes.

Costos de mantenimiento: al no estar tan difundido, su mantenimiento resulta costoso.

Consumo: la eficiencia termodinámica (relación consumo-potencia) se ve reducida por la forma alargada de las cámaras de combustión y la baja relación de compresión.

Difícil estanqueidad: resulta muy difícil aislar cada una de las 3 secciones del cilindro en rotación, que deben ser impermeables unas de otras para un buen funcionamiento. Además se hace necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada 6 años aproximadamente, por su fuerte desgaste.

Sincronización: la sincronización de los distintos componentes del motor debe ser muy buena para evitar que la explosión de la mezcla se inicie antes de que el pistón rotativo se encuentre en la posición adecuada. Si esto no ocurre, la ignición empujará en sentido contrario al deseado, pudiendo dañar el motor.

Historia

En Gran Bretaña, Norton Motorcycles desarrolló un motor Wankel para motocicletas, que fue incluido en la Norton Commander; Suzuki también fabricó una moto con motor Wankel, la RE-5. DKW Hercules puso en venta una motocicleta con motor Sachs refrigerado por aire y mezcla; John Deere Inc, en EEUU, invirtió un gran esfuerzo en la investigación de motores rotativos y diseñó una versión que era capaz de usar varios tipos de combustible sin tener que cambiar el motor. El diseño fue propuesto como sistema motriz para varios vehículos de combate de la Marina estadounidense en los últimos años de la década de 1980. Ingersoll-Rand tuvo en venta un motor para usos industriales que quemaba gas y tenía una cilindrada de 41 litros y un sólo rotor. Curtiss-Wright ha fabricado diversos prototipos de motor para aviación general, en donde tendría la ventaja del menor peso y mejor conducta frente a las averías. Rolls-Royce desarrolló un motor de encendido por compresión (Diesel), con etapas de compresión y combustión independientes. Graupner vendió un mini-motor para aeromodelos. La japonesa Yanmar Diesel fabricó varios motores pequeños, incluso una motosierra Wankel.

Tras un uso ocasional en automóviles, por ejemplo NSU con sus modelos Spider y Ro 80 o Citroën con el M 35 y GS Birrotor, e intentos fracasados llevados a cabo por General Motors que anunció haber resuelto el problema del consumo pero no poder con el de las emisiones en los gases de escape, o Mercedes-Benz (véase el prototipo Mercedes Benz C-111), la compañía japonesa Mazda ha sido la que ha hecho un mayor uso de motores Wankel en automóviles.

Después de muchos años de desarrollo, Mazda lanzó sus primeros coches con motores Wankel en los primeros años 1970. Aunque la mayoría de los clientes adoraban estos coches, especialmente por su suavidad, tuvieron la mala suerte de ser puestos a la venta en una época de grandes esfuerzos para reducir las emisiones y aumentar el ahorro de combustible. Mazda abandonó el Wankel casi totalmente en el diseño de sus coches generalistas, pero continuó usando una versión biturbo de dos rotores en su mítico deportivo RX-7 hasta el final de su producción en Agosto de 2002. En 2003, la marca japonesa, relanzó el motor wankel con el RX-8 que contaba con una nueva versión atmosférica birrotor, teóricamente más fiable y con menores consumos tanto de combustible como de lubricante.

En el mundo de las carreras, Mazda ha tenido un éxito sustancial con sus coches de dos y cuatro rotores, y corredores privados han cosechado también un considerable éxito con coches Mazda propulsados por motores Wankel, tanto originales como modificados. En 1991 el motor wankel llegó a uno de los mejores momentos en competición, al conseguir Mazda la victoria en las 24 horas de Le Mans con su prototipo 787B que montaba un motor de cuatro rotores y 2622 cc de cilindrada.

SISTEMA DE ENCENDIDO

Encendido convencional (por ruptor)

Este sistema es el mas sencillo de los sistemas de encendido por bobina, en el, se cumplen todas las funciones que se le piden a estos dispositivos. Esta compuesto por los siguientes elementos que se van a repetir parte de ellos en los siguientes sistemas de encendido mas evolucionados que estudiaremos mas adelante.

- Bobina de encendido (también llamado transformador): su función es acumular la energía eléctrica de encendido que después se transmite en forma de impulso de alta tensión a través del distribuidor a las bujías.
- Resistencia previa: se utiliza en algunos sistemas de encendido (no siempre). Se pone en cortocircuito en el momento de arranque para aumentar la tensión de arranque.
- Ruptor (también llamado platinos): cierra y abre el circuito primario de la bobina de encendido, que acumula energía eléctrica con los contactos del ruptor cerrados que se transforma en impulso de alta tensión cada vez que se abren los contactos.
- Condensador: proporciona una interrupción exacta de la corriente primaria de la bobina y ademas minimiza el salto de chispa entre los contactos del ruptor que lo inutilizarían en poco tiempo.
- Distribuidor de encendido (también llamado delco): distribuye la alta tensión de encendido a las bujías en un orden predeterminado.
- Variador de avance centrifugo: regula automáticamente el momento de encendido en función de las revoluciones del motor.
- Variador de avance de vació: regula automáticamente el momento de encendido en función de la carga del motor.
- Bujías: contiene los electrodos que es donde salta la chispa cuando recibe la alta tensión, ademas la bujía sirve para hermetizar la cámara de combustión con el exterior.



Funcionamiento:
Una vez que giramos la llave de contacto a posición de contacto el circuito primario es alimentado por la tensión de batería, el circuito primario esta formado por el arrollamiento primario de la bobina de encendido y los contactos del ruptor que cierran el circuito a masa. Con los contactos del ruptor cerrados la corriente eléctrica fluye a masa a través del arrollamiento primario de la bobina. De esta forma se crea en la bobina un campo magnético en el que se acumula la energía de encendido. Cuando se abren los contactos del ruptor la corriente de carga se deriva hacia el condensador que esta conectado en paralelo con los contactos del ruptor. El condensador se cargara absorbiendo una parte de la corriente eléctrica hasta que los contactos del ruptor estén lo suficientemente separados evitando que salte un arco eléctrico que haría perder parte de la tensión que se acumulaba en el arrollamiento primario de la bobina. Es gracias a este modo de funcionar, perfeccionado por el montaje del condensador, que la tensión generada en el circuito primario de un sistema de encendido puede alcanzar momentáneamente algunos centenares de voltios.




Debido a que la relación entre el numero de espiras del bobinado primario y secundario es de 100/1 aproximadamente se obtienen tensiones entre los electrodos de las bujías entre 10 y 15000 Voltios. 
Una vez que tenemos la alta tensión en el secundario de la bobina esta es enviada al distribuidor a través del cable de alta tensión que une la bobina y el distribuidor. Una vez que tenemos la alta tensión en el distribuidor pasa al rotor que gira en su interior y que distribuye la alta tensión a cada una de las bujías.



En la figura inferior se han representado las variaciones de corriente y tensión (primaria y secundaria de sus circuitos correspondientes) en función del tiempo. En la curva correspondiente a la corriente primaria, pueden verse las oscilaciones y los cambios de sentido de esta en el momento de abrirse los contactos del ruptor. Las mismas oscilaciones se producen en la tensión primaria. En la curva correspondiente a la tensión secundaria, pueden observarse el máximo valor alcanzado por la tensión de encendido y la subida brusca de la misma (aguja de tensión), para descender también bruscamente al valor de inflamación, en un cortisimo espacio de tiempo. La tensión de inflamación es ondulada, debido a las variaciones de flujo en el primario. La duración de la chispa supone un corte espacio de tiempo en que los contactos del ruptor permanecen abiertos.




El distribuidor 
Es el elemento mas complejo y que mas funciones cumple dentro de un sistema de encendido. El distribuidor reparte el impulso de alta tensión de encendido entre las diferentes bujías, siguiendo un orden determinado (orden de encendido) y en el instante preciso.
Funciones:
- Abrir y cerrar a través del ruptor el circuito que alimenta el arrollaminto primario de la bobina.
- Distribuir la alta tensión que se genera en el arrollamiento secundario de la bobina a cada una de las bujías a través del rotor y la tapa del distribuidor.
- Avanzar o retrasar el punto de encendido en función del nº de revoluciones y de la carga del motor, esto se consigue con el sistema de avance centrifugo y el sistema de avance por vacío respectivamente.

El movimiento de rotación del eje del distribuidor le es transmitido a través del árbol de levas del motor. El distribuidor lleva un acoplamiento al árbol de levas que impide en el mayor de los casos el erróneo posicionamiento.
El distribuidor tiene en su parte superior una tapa de material aislante en la que están labrados un borne central y tantos laterales como cilindros tenga el motor. Sobre el eje que mueve la leva del ruptor se monta el rotor o dedo distribuidor, fabricado en material aislante similar al de la tapa. En la parte superior del rotor se dispone una lamina metálica contra la que se aplica el carboncillo empujado por un muelle, ambos alojados en la cara interna del borne central de la tapa. La distancia entre el borde de la lamina del rotor y los contactos laterales es de 0,25 a 0,50 mm. Tanto el rotor como la tapa del distribuidor, solo admiten una posición de montaje, para que exista en todo momento un perfecto sincronismo entre la posición en su giro del rotor y la leva.
Con excepción del ruptor de encendido, todas las piezas del distribuidor están prácticamente exentas de mantenimiento. 


Tanto la superficie interna como externa de la tapa del distribuidor esta impregnada de un barniz especial que condensa la humedad evitando las derivaciones de corriente eléctrica así como repele el polvo para evitar la adherencia de suciedad que puede también provocar derivaciones de corriente.



La interconexión eléctrica entre la tapa del distribuidor y la bobina, así como la salida para las diferentes bujías, se realiza por medio de cables especiales de alta tensión, formados en general por un hilo de tela de rayon impregnada en carbón, rodeada de un aislante de plástico de un grosor considerable. La resistencia de estos cables es la adecuada para suprimir los parasitos que efectan a los equipos de radio instalados en los vehículos.
 

Sistemas de encendido con doble ruptor y doble encendido
Teniendo en cuenta que a medida que aumenta el numero de cilindros en un motor (4,6,8 ..... cilindros) el ángulo disponible de encendido se hace menor (ángulo = 360/nº cilindros) por lo tanto, y sobre todo a altas revoluciones del motor puede ser que el sistema de encendido no genere tensión suficiente para hacer saltar la chispa en las bujías. Para minimizar este inconveniente se recurre a fabricar distribuidores con doble ruptor como el representado en la figura, que como puede observarse se trata de un distribuidor para un motor de 6 cilindros. Al llevar dos juegos de contactos que se abren alternativamente, el tiempo de que disponen para realizar la apertura es doble, por cuya razón la leva es de solo tres lóbulos o excentricidades. Ademas estos distribuidores deben tener en su cabeza dos "rotores" (en vez de uno como hemos visto hasta ahora) que distribuyan la alta tensión generada por sendas bobinas de encendido.

Circuito con doble ruptor 
En los motores de 6, 8 y 12 cilindros, con el fin de obtener un mayor ángulo de cierre del ruptor o lo que es lo mismo para que la bobina tenga tiempo suficiente para crear campo magnético, se disponen en el distribuidor dos ruptores accionados independientemente (figura inferior) cada uno de ellos por una leva (2) y (3) con la mitad de lobulos y dos bobinas de encendido (4) y (5) formando circuitos separados; de este modo cada ruptor dispone de un tiempo doble para abrir y cerrar los contactos. Los ruptores van montados con su apertura y cierre sincronizados en el distribuidor, el cual lleva un doble contacto móvil (6) Y (7), tomando corriente de cada una de las salidas de alta de las bobinas, alimentando cada una de ellas a la mitad de los cilindros en forma alternativa 




Circuito de doble encendido (Twin Spark)
Otra disposición adoptada en circuitos de encendido con doble ruptor es el aplicado a vehículos de altas prestaciones, en los que en cada cilindro se montan dos bujías con salto de chispa simultánea. En este circuito los ruptores situados en el distribuidor abren y cierran sus contactos a la vez, estando perfectamente sincronizados en sus tiempos de apertura con una leva de tantos lóbulos como cilindros tiene el motor. Cada uno de los circuitos se alimenta de una bobina independiente, con un impulso de chispa idéntico para cada serie de bujías.

 

Encendido convencional con ayuda electrónica

El sistema de encendido convencional tiene unas limitaciones que vienen provocadas por los contactos del ruptor, que solo puede trabajar con corrientes eléctricas de hasta 5 A, en efecto si la intensidad eléctrica que circula por el primario de la bobina es de valor bajo, también resultara de bajo valor la corriente de alta tensión creada en el arrollamiento secundario y de insuficiente la potencia eléctrica para conseguir el salto en el vacío de la chispa entre los electrodos de la bujía. Se necesitan por lo tanto valores elevados de intensidad en el arrollamiento primario de la bobina para obtener buenos resultados en el arrollamiento secundario. Como vemos lo dicho esta en contradicción con las posibilidades verdaderas del ruptor y sus contactos ya que cada vez que el ruptor abre sus contactos salta un arco eléctrico que contribuye a quemarlos, transfiriendo metal de un contacto a otro. En la figura se ve la disgregación de los puntos de contacto del raptor; los iones positivos son extraídos del contacto móvil (positivo) creando huecos y depositando el material al contacto fijo (negativo) formando protuberancias.

Con la evolución de la electrónica y sus componentes este problema se soluciono. La utilización del transistor como interruptor, permite manejar corrientes eléctricas mucho mas elevadas que las admitidas por el ruptor, pudiendose utilizar bobinas para corrientes eléctricas en su arrollamiento primario de mas de 10 A. 
Un transistor de potencia puede tener controlada su corriente de base por el ruptor de modo que la corriente principal que circula hacia la bobina no pase por los contactos de ruptor sino por el transistor (T) como se ve en el esquema inferior. La corriente eléctrica procedente de la batería entra la unidad de control o centralita de encendido, en ella pasa a través del transistor cuya base se polariza negativamente cuando los contactos (R) se cierran guiados por la leva. En este caso el distribuidor es el mismo que el utilizado en el encendido convencional, pero la corriente que circula por los contactos de ruptor ahora es insignificante. Con la suma del diodo zenner (DZ) y el juego de resistencias (R1, R2 y R3) puede controlarse perfectamente la corriente de base y proceder a la protección del transistor (T).
Cuando los contactos del ruptor (R) se abren, guiados por el movimiento de la leva, la polarización negativa de la base del transistor desaparece y entonces el transistor queda bloqueado cortando la corriente eléctrica que pasa por la bobina. El corte de corriente en el arrollamiento primario de la bobina es mucho mas rápido que en los encendido convencionales de modo que la inducción se produce en unas condiciones muy superiores de efectividad. 



Los sistemas de encendido con ayuda electrónica, tienen unas ventajas importantes con respecto a los encendidos convencionales:
- Los ruptores utilizados en la actualidad, pese a la calidad de sus materiales (los contactos son de tungsteno), solamente soportan corrientes de hasta 5 A, sino se quiere acortar su vida útil rápidamente, mientras que los transistores son capaces de trabajar con corrientes de hasta 15 A, sin problemas de funcionamiento en toda su vida útil, por lo que los periodos de mantenimiento en estos sistemas de encendido se alarga considerablemente.
- Debido a que los transistores pueden trabajar con corrientes elevadas, se utiliza bobinas de encendido con arrollaminto primario de pocas espiras (bobinas de baja impedancia). Con la reducción del numero de espiras y el consiguiente descenso de la autoinducción se consigue alcanzar el valor máximo de la corriente primaria en un tiempo sensiblemente menor, cuando se cierran los contactos del ruptor, pues la oposición que presenta la bobina (autoinducción) a establecerse la corriente primaria, es notablemente menor. La formación del campo magnético es mucho más rápida, almacenandose la máxima energía en un corto espacio de tiempo, lo que en regímenes elevados no es posible obtener en los sistemas de encendido convencionales, debido al poco tiempo que los contactos del ruptor permanecen cerrados. 
- En el encendido con ayuda electrónica, el ruptor (platinos) solamente se ocupa de conmutar la corriente de base del transistor (300 a 500 mA), con lo que el "chispeo" clásico que se produce en los encendidos convencionales no tiene lugar aquí y no es preciso utilizar el condensador, cuya función de corte rápido de la corriente primaria ya no es necesaria, por que esta función la desempeña el transistor.
El transistor y los componentes que le rodean (diodos, resistencias, etc.) se encierran en una caja de aluminio provista de aletas de refrigeración, evacuandose así el calor al que son muy sensibles los transistores. Por esta razón la situación de esta caja debe ser lo mas alejada posible del motor en el montaje sobre el vehículo.
El encendido con ayuda electrónica (figura de la derecha) esta generalmente reservado a la instalación en el sector de recambios o "after market" a nivel de los profesionales, aunque los particulares pueden realizar ellos mismos la transformación, montando la centralita, una bobina adecuada (baja impedancia) con resistencias adicionales, suprimir el condensador, siendo recomendable poner nuevo el ruptor, las bujías, cables de alta tensión.
 

Como se ve en el esquema superior el suministro de tensión al primario de la bobina se lleva a cabo a través de un par de resistencias adicionales (3), normalmente conectadas en serie. Al efectuar el arranque se puentea la resistencia izquierda a través del terminal (4), al motor de arranque. Con ello se dispone de un mayor suministro de energía a través de la resistencia adicional derecha, en la bobina de encendido. Esta compensa la desventaja derivada del proceso de arranque y de la caída de tensión en la batería (por el gran consumo de corriente eléctrica que necesita el motor de arranque). Las resistencias previas sirven para limitar la corriente primaria en bobinas de encendido de baja resistencia y rápida carga. Con ello evitan, especialmente a bajas revoluciones, una sobrecarga en al bobina de encendido y protegen el contacto del ruptor de encendido.
Las resistencias adicionales y una bobina de encendido de carga rápida permiten conseguir la optimización del encendido en todo el margen de revoluciones del motor.

LOS CUATRO TIEMPOS DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA

En todo motor de movimiento alternativo, las dos posiciones extremas entre las que se puede mover un pistón se llama “punto muerto superior” (PMS) y “punto muerto inferior” (PMI). En el motor de cuatro tiempos (abajo), cada pistón comienza su carrera en el PMS. Al iniciar su primer movimiento hacia abajo, se abre en la parte superior del cilindro una válvula de admisión que da paso al vapor de gasolina mezclado con aire. Para cuando el pistón liega al PMI ha succionado la cantidad precisa de este combustible. Por consiguiente, este primer movimiento se llama tiempo de admisión. 

Durante el segundo tiempo —hacia arriba—, la válvula de admisión esta cerrada, mientras el pistón comprime la mezcla combustible de forma que ésta se hace de fácil ignición. En consecuencia, este tiempo se llama tiempo de compresión. 

Cuando el pistón se acerca al PMS, entre los electrodos de la bujía salta una chispa eléctrica que enciende el vapor comprimido en la parte superior del cilindro. La combustión resultante, en la que la temperatura de la mezcla puede llegar a los 2.000°C y la fuerza hasta 2 toneladas, empuja al pistón hacia abajo. Es el tiempo de explosión. 

Para cuando el pistón llega de nuevo al fondo del cilindro, se ha agotado la fuerza de la combustión. Resta sólo permitir que los productos de desecho de la combustión pasen al sistema de escape, y de él a la atmósfera. En este punto, pues, se abre en el cilindro una segunda válvula, la válvula de escape. Con esto, el pistón, en su cuarto tiempo, o tiempo de escape, expulsa los gases a través de la parte superior del cilindro. 

Ésta es la teoría del ciclo de cuatro tiempos, pero en la práctica, las diferentes fases no están tan netamente separadas como sugiere la teoría. Por ejemplo, el motor generará un máximo de energía si la combustión alcanza su mayor fuerza cuando el pistón está en el punto extremo de su recorrido hacia arriba (PMS). Pero la combustión no es instantánea, sino que comienza en la parte de la mezcla que está más próxima a la bujía y se extiende en forma de abanico hasta que arde toda. Para permitir este retraso, el encendido debe ocurrir una fracción de segundo -o unos pocos grados de giro del cigüeñal- antes de que el pistón llegue al PMS. 

De la misma forma, hay un retraso entre el instante en que se abre una válvula y aquél en que el vapor combustible o el gas de escape puede atravesarla a la máxima presión. Por ello se hace a menudo que las válvulas se abran unos pocos grados antes (avance a la apertura) o se cierren unos pocos grados después (retraso al cierre), con lo que se consigue que aumente el rendimiento del motor. Estos intervalos son, por supuesto, fracciones mínimas de segundo, porque incluso en marcha al ralentí, el pistón de un coche común se mueve hacia arriba o hacia abajo unas 1.000 veces por minuto. 

Los constructores de automóviles fijan el avance a la apertura y el retraso al cierre (que, unidos, se llaman “solapo” o “cruzado” de las válvulas) para cada tipo de motor, y lo hacen en un diagrama de sincronización de las válvulas. Generalmente, cuanto más rápido ha de funcionar un motor, tanto mayor será el cruzado de las válvulas. 

Aunque el pistón debe hacer cuatro movimientos para completar un ciclo de trabajo, la forma del cigüeñal nos hace ver que cada pistón sólo puede describir dos tiempos -uno hacia arriba y otro hacia abajo- por cada revolución del propio cigüeñal. Es decir, que cada pistón sólo puede aplicar fuerza sobre el cigüeñal una vez cada cuatro tiempos o dos revoluciones. 

Es perfectamente factible mantener la inercia giratoria del cigüeñal entre cada tiempo de explosión por medio de un volante o mecanismo similar, y por consiguiente también es posible construir un motor de cuatro tiempos de un solo cilindro.

Punto muerto superior (PMS): es cuando el pistón en su movimiento alternativo alcanza la punto máximo de altura antes de empezar a bajar.
Punto muerto inferior (PMI): es cuando el pistón en su movimiento alternativo alcanza el punto máximo inferior antes de empezar a subir.
Diámetro o calibre (D): Diámetro interior del cilindro (en mm.)
Carrera (C): Distancia entre el PMS y el PMI (en mm).
Cilindrada unitaria (V): es el volumen que desplaza el pistón del PMI al PMS.
Volumen de la cámara de combustión (v): Volumen comprendido entre la cabeza del pistón en PMS y la culata.

  

Relación de compresión (Rc): Relación entre la suma de volúmenes (V + v) y el volumen de la cámara de combustión. Este dato se expresa en el formato ejemplo: 10,5/1. La relación de compresión (Rc) es un dato que nos lo da el fabricante no así el volumen de la cámara de combustión (v) que lo podemos calcular por medio de la formula de la (Rc).

La Rc para motores gasolina viene a ser del orden de 10/1. Con motores turboalimentados desciende este valor.
La Rc para motores diesel viene a ser del orden de 20/1.

Calculo de un ejemplo real: Volkswagen Passat 1.9 TDi.
Diámetro por carrera (mm)= 79,5 x 95,5.
Cilindrada= 1896 cc.
Relación de compresión= 19,5 : 1.

Calculo de la cilindrada a partir del diámetro y el calibre.



 

Calculo del volumen de la cámara de combustión (v) a partir de la relación de compresión (Rc).

 

TRANSMISIÓN

Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de trasmitir potencia entre dos o más elementos dentro de una máquina. Son parte fundamental de los elementos u órganos de una máquina, muchas veces clasificado como uno de los dos subgrupos fundamentales de éstos elementos de trasmisión y elementos de sujeción.

En la gran mayoría de los casos, estas trasmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación.

Una transmisión mecánica es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión.

Típicamente, la transmisión cambia la velocidad de rotación de un eje de entrada, lo que resulta en una velocidad de salida diferente. En la vida diaria se asocian habitualmente las transmisiones con los automóviles. Sin embargo, las transmisiones se emplean en una gran variedad de aplicaciones, algunas de ellas estacionarias. Las transmisiones primitivas comprenden, por ejemplo, reductores y engranajes en ángulo recto en molinos de viento o agua y máquinas de vapor, especialmente para tareas de bombeo, molienda o elevación (norias).

En general, las transmisiones reducen una rotación inadecuada, de alta velocidad y bajo par motor, del eje de salida del impulsor primario a una velocidad más baja con par de giro más alto, o a la inversa. Muchos sistemas, como las transmisiones empleadas en los automóviles, incluyen la capacidad de seleccionar alguna de varias relaciones diferentes. En estos casos, la mayoría de las relaciones (llamadas usualmente "marchas" o "cambios") se emplean para reducir la velocidad de salida del motor e incrementar el par de giro; sin embargo, las relaciones más altas pueden ser sobremarchas que aumentan la velocidad de salida.

También se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrícola, industrial, de construcciones y de minería. Adicionalmente a las transmisiones convencionales basadas en engranajes, estos dispositivos suelen emplear transmisiones hidrostáticas y accionadores eléctricos de velocidad ajustable.

CARDÁN

El cardán es un componente mecánico, descrito por primera vez por Girolamo Cardano, que permite unir dos ejes que giran en ángulo uno respecto del otro. Su objetivo es transmitir el movimiento de rotación de un eje al otro a pesar de ese ángulo. En los vehículos de motor se suele utilizar como parte del árbol de transmisión, que lleva la fuerza desde el motor situado en la parte delantera del vehículo hacía las ruedas trasera. El principal problema que genera el cardán es que, por su configuración, el eje al que se le transmite el movimiento no gira a velocidad angular constante.
 

Junta cardan en movimiento.

En la actualidad, la configuración más común en los automóviles es el motor delantero transversal con tracción delantera. En esta configuración, así como en otras en que el motor se ubica cerca de las ruedas motrices, no se utiliza el cardán. En estos casos la fuerza se transmite típicamente mediante semiejes y juntas homocinéticas.

El cardán es fácilmente observable en camiones por tu tamaño abultado, en los que el árbol de transmisión se observa como una larga pieza de metal que rota sobre sí misma cuando el vehículo está en marcha. Está ubicada longitudinalmente entre el motor y el tren trasero donde están montadas las ruedas, pudiéndose observar un cardán típicamente en el acople con el diferencial o a la salida de la caja de cambios.

RADIADOR

Se conoce como radiador, a la parte, que en los vehiculos motorizados, sirve para enfriar el agua o coolant. El radiador se encuentra ubicado en el frente del vehiculo, tiene tapon para reponerle el agua, y cuando el vehiculo esta equipado con transmision automatica; dentro de el se encuentra instalado un enfriador de aceite, que se conecta a la transmision por medio de dos mangueras,o tuberias, que llevan y traen el aceite.

Algunas personas, drenan el agua ,usando el tapon que trae el radiador en la parte baja, para renovarle el agua o liquido enfriante. Otras aprovechan, para darles un lavado utilizando un liquido, o solvente que aplican dentro del radiador y hacen trabajar el motor, digamos 20 minutos, para luego renovarle el agua, o liquido enfriante.

En principio, debemos referirnos al hecho, de que los radiadores en la actualidad ya no los construyen de metal, nos referimos a las partes conocidas como las bandejas [tinas] del radiador, [parte superior e inferior; algunos usan bandejas laterales]. 
Estas bandejas acopladas al panal del radiador; ahora las construyen de plastico duro [ el nombre es algo sofisticado, pero, para nosotros no deja de ser plastico].
Cuando son de metal, en los talleres de radiadores quitan la soldadura a estas tapas; y haciendo uso de una sonda o bayoneta, limpian todos los canales del panal para luego lavarlos, y dejarlos totalmente libre de sarro o suciedad.instalando nuevamente las bandejas en su lugar, fijandolas con nueva soldadura.
Cuando son de plastico.Algunos talleres, quitan las grapas que detienen la bandeja de plastico, hacen el mismo trabajo de limpieza, e instalan una nueva bandeja.[las bandejas usadas se deforman con el calor, y una vez quitadas son dificiles de acoplar con el empaque de hule nuevo, para engraparlas nuevamente].
El trabajo, que se hace a un radiador de plastico, resulta mas costoso. Por eso en la mayoria de casos, se prefiere instalar nuevo radiador.[ los precios varian dependiendo del vendedor. Hay que consultar en varios lugares, las diferencias son notables].
A esta decision, debemos agregar el hecho, de que si tenemos un vehiculo con transmision automatica; los radiadores llevan instalados dentro de una de las bandejas un enfriador de aceite.
El enfriador de aceite frecuentemente de forma cilindrica, se acomoda a lo largo de la bandeja; es hueca en su estructura y por alli circula el aceite que va y viene de la transmision.
El tiempo de uso, el sarro y la suciedad, con frecuencia perfora este enfriador, contaminando el agua del radiador, y el aceite de la transmision.
Ok.Una vez instalado el radiador nuevo o reacondicionado, debemos llenarlos de agua o liquido enfriante. Y, aqui esta el problema.
Recordemos que el agua debe circular por todos los conductos o pasajes de agua que tiene el motor, y mantenerse en circuito cerrado circulando, de lo contrario tendriamos que estar surtiendolo de agua cada 5 minutos.
Pues bien; si usamos la boca del radiador para llenar el agua, el aire que se encuentra dentro del radiador, no permitira un llenado correcto,[recordemos que el termostato instalado, no permite circular el agua hasta que el motor este caliente]. por esta razon, los fabricantes han equipado algunos motores con un tornillo de purga, que en la mayoria de casos se encuentra cerca del termostato.
La idea es, que mientras usted surte el agua por la boca del radiador, el aire debe salir por el otro extremo [ si no hay tornillo de purga afloje una manguera en la parte alta del motor y de facil acceso, podria ser una de las mangueras pequeñas que van hacia la garganta de aceleracion], de lo que se trata es que el motor debe cargarse de agua desplazando hacia afuera todo el aire.
En cuanto haga funcionar el motor, active el calentor [calefactor] del vehiculo , esto hara que el agua circule por ese sistema ocupando su espacio, evitando que se quede aire encerrado..
El liquido enfriante o coolant, Ayuda a evitar la corrosion dentro del sistema de enfriamiento; pero tenga en cuenta lo siguiente: el agua pura en clima frio puede congelarse, y expulsar los tapones de seguridad del motor. El coolant o antifrezze, tarda mas en enfriarse, por esta razon se recomienda mezclarlo con agua, usando su criterio en cuento al clima de su entorno, o lugar donde circula su vehiculo.
 Todos los radiadores llevan instalados un abanico, ventilador, papalote,etc [ o como quiera llamar al conjunto de paletas, que dan vueltas para impulsar aire]. Algunos son movidos por electricidad, y otros los mueve la polea instalada en la bomba de agua. 
La funcion del abanico, consiste en soplar aire hacia el motor.[es importante saber esto, debido a que una inversion en la coneccion de sus alambres o cables, haran que sople hacia el radiador, lo cual no es correcto]
Por lo general los abanicos electricos, empiezan a funcionar, cuando el agua dentro del motor alcanza la temperatura preestablecida,en su rango de tolerancia [cuando la aguja de control en el tablero, alcanza la mitad de su recorrido].
Algunos modelos de vehiculos, traen el abanico [ventilador], acoplados al frente del motor, acompañando las vueltas de la bomba de agua
En estos casos, este tipo de abanico trae instalado, una especie de embrague termico [los embragues termicos, sirven para regular las vueltas que la bomba de agua transmite hacia el abanico, dependiendo de la temperatura].
 .En este tipo de abanico, con frecuencia nos encontramos, con casos en que la bomba de agua da 1000 vueltas, y el abanico 100 [esto es debido al desgaste por tiempo de uso, el embrague termico, ya no endurece el acople, dando lugar a un calentamiento excesivo del motor]. 

En estos casos algunos mecanicos,desarman este embrague, [cuando no son sellados], y buscan la forma de endurecerlos, sin alterar el balance. [ no trate de ponerle un tornillo o perno atravezado, porque hara mucho ruido y se aflojara con facilidad].


 

 Los radiadores, traen un deposito de recuperacion, la funcion de este deposito consiste en recibir el agua que el radiador expulsa cuando el sistema se calienta y lo recupera cuando lo requiere, si no tuviera este deposito el agua se perderia y tendriamos que estar reponiendolo constantemente.
Es impotante ponerle cuidado, a este deposito, pues un mal funcionamiento, debido a roturas, o goteras puede originar un sobrecalentamiento del motor.
La explicacion es la siguiente: cuando el agua se calienta aumenta su volumen; este exceso de volumen se traslada hacia el deposito de recuperacion; Luego, cuando el agua se enfria se forma un vacio en el sistema de enfriamiento; este vacio chupa, absorbe, o succiona el agua que se encuentra en el deposito de recuperacion; cumpliendose asi; el recorrido constante del agua o refrigerante.
Por ello es importante reparar cualquier filtracion de agua; ya que esto daria lugar a que el sistema pierda vacio [succionando aire]; lo que daria como consecuencia, mal funcionamiento del sistema de recuperacion. En este sistema es importante tener un tapon o tapa de radiador en buenas condiciones.
Por ejemplo en algunos casos, un tapon defectuoso; daria como consecuencia, que el vacio no pueda recuperar el agua; mostrando mangueras aplastadas, chupadas, y/o comprimidas.