Las
partes de un automovil
los
automoviles modernos están compuestos por miles de
partes, las cuales estan dispuestas de tal manera que cumplen
la función especifica de desplazamiento del vehiculo,
sin embargo un auto no solamente esta diseñado para
esto, por eso esta dividido en muchos sistemas, entre ellos
encontramos: el sistema de escape, el sistema de apoyo,
el motor, el sistema de dirección, el sistema de
potencia, el sistema eléctrico, el sistema de refrigeración,
el sistema de combustible, el sistema de frenos entre otros.
Aquí
mostramos un gráfico con los sistemas y las partes
que lo componen, es un gráfico bastante básico,
pero intenta mostrar las partes principales del automovil.
Motor
El
motor proporciona energía mecánica para mover
el automóvil. La mayoría de los automóviles
utiliza motores de explosión de pistones, aunque
a principios de la década de 1970 fueron muy frecuentes
los motores rotativos o rotatorios. Los motores de explosión
de pistones pueden ser de gasolina o diesel.
Motor
de gasolina
Los
motores de gasolina pueden ser de dos o cuatro tiempos.
Los primeros se utilizan sobre todo en motocicletas ligeras,
y apenas se han usado en automóviles. En el motor
de cuatro tiempos, en cada ciclo se producen cuatro movimientos
de pistón (tiempos), llamados de admisión,
de compresión, de explosión o fuerza y de
escape o expulsión. En el tiempo de admisión,
el pistón absorbe la mezcla de gasolina y aire que
entra por la válvula de admisión. En la compresión,
las válvulas están cerradas y el pistón
se mueve hacia arriba comprimiendo la mezcla. En el tiempo
de explosión, la bujía inflama los gases,
cuya rápida combustión impulsa el pistón
hacia abajo. En el tiempo de escape, el pistón se
desplaza hacia arriba evacuando los gases de la combustión
a través de la válvula de escape abierta.
El
movimiento alternativo de los pistones se convierte en giratorio
mediante las bielas y el cigüeñal, que a su
vez transmite el movimiento al volante del motor, un disco
pesado cuya inercia arrastra al pistón en todos los
tiempos, salvo en el de explosión, en el que sucede
lo contrario. En los motores de cuatro cilindros, en todo
momento hay un cilindro que suministra potencia al hallarse
en el tiempo de explosión, lo que proporciona una
mayor suavidad y permite utilizar un volante más
ligero.
El
cigüeñal está conectado mediante engranajes
u otros sistemas al llamado árbol de levas, que abre
y cierra las válvulas de cada cilindro en el momento
oportuno.
A
principios de la década de 1970, un fabricante japonés
empezó a producir automóviles impulsados por
el motor de combustión rotativo (o motor Wankel),
inventado por el ingeniero alemán Felix Wankel a
principios de la década de 1950. Este motor, en el
que la explosión del combustible impulsa un rotor
en lugar de un pistón, puede llegar a ser un tercio
más ligero que los motores corrientes.
Carburación
En
el carburador se mezcla aire con gasolina pulverizada. La
bomba de gasolina impulsa el combustible desde el depósito
hasta el carburador, donde se pulveriza mediante un difusor.
El pedal del acelerador controla la cantidad de mezcla que
pasa a los cilindros, mientras que los diversos dispositivos
del carburador regulan automáticamente la riqueza
de la mezcla, esto es, la proporción de gasolina
con respecto al aire. La conducción a velocidad constante
por una carretera plana, por ejemplo, exige una mezcla menos
rica en gasolina que la necesaria para subir una cuesta,
acelerar o arrancar el motor en tiempo frío. Cuando
se necesita una mezcla extremadamente rica, una válvula
conocida como estrangulador o ahogador reduce drásticamente
la entrada de aire, lo que permite que entren en el cilindro
grandes cantidades de gasolina no pulverizada.
Encendido
La
mezcla de aire y gasolina vaporizada que entra en el cilindro
desde el carburador es comprimida por el primer movimiento
hacia arriba del pistón. Esta operación calienta
la mezcla, y tanto el aumento de temperatura como la presión
elevada favorecen el encendido y la combustión rápida.
La ignición se consigue haciendo saltar una chispa
entre los dos electrodos de una bujía que atraviesa
las paredes del cilindro.
En
los automóviles actuales se usan cada vez más
sistemas de encendido electrónico. Hasta hace poco,
sin embargo, el sistema de encendido más utilizado
era el de batería y bobina, en el que la corriente
de la batería fluye a través de un enrollado
primario (de baja tensión) de la bobina y magnetiza
el núcleo de hierro de la misma. Cuando una pieza
llamada ruptor o platinos abre dicho circuito, se produce
una corriente transitoria de alta frecuencia en el enrollado
primario, lo que a su vez induce una corriente transitoria
en el secundario con una tensión más elevada,
ya que el número de espiras de éste es mayor
que el del primario. Esta alta tensión secundaria
es necesaria para que salte la chispa entre los electrodos
de la bujía. El distribuidor, que conecta el enrollado
secundario con las bujías de los cilindros en la
secuencia de encendido adecuada, dirige en cada momento
la tensión al cilindro correspondiente. El ruptor
y el distribuidor están movidos por un mismo eje
conectado al árbol de levas, lo que garantiza la
sincronización de las chispas.
Motor diesel
Los
motores diesel siguen el mismo ciclo de cuatro tiempos explicado
en el motor de gasolina, aunque presentan notables diferencias
con respecto a éste. En el tiempo de admisión,
el motor diesel aspira aire puro, sin mezcla de combustible.
En el tiempo de compresión, el aire se comprime mucho
más que en el motor de gasolina, con lo que alcanza
una temperatura extraordinariamente alta. En el tiempo de
explosión no se hace saltar ninguna chispa —los
motores diesel carecen de bujías de encendido—,
sino que se inyecta el gasoil o gasóleo en el cilindro,
donde se inflama instantáneamente al contacto con
el aire caliente. Los motores de gasoil no tienen carburador;
el acelerador regula la cantidad de gasoil que la bomba
de inyección envía a los cilindros.
Los
motores diesel son más eficientes y consumen menos
combustible que los de gasolina. No obstante, en un principio
se utilizaban sólo en camiones debido a su gran peso
y a su elevado costo. Además, su capacidad de aceleración
era relativamente pequeña. Los avances realizados
en los últimos años, en particular la introducción
de la turboalimentación, han hecho que se usen cada
vez más en automóviles; sin embargo, subsiste
cierta polémica por el supuesto efecto cancerígeno
de los gases de escape (aunque, por otra parte, la emisión
de monóxido de carbono es menor en este tipo de motores).
Lubricación
y refrigeración
Los
motores necesitan ser lubricados para disminuir el rozamiento
o desgaste entre las piezas móviles. El aceite, situado
en el cárter, o tapa inferior del motor, salpica
directamente las piezas o es impulsado por una bomba a los
diferentes puntos.
Además,
los motores también necesitan refrigeración.
En el momento de la explosión, la temperatura del
cilindro es mucho mayor que el punto de fusión del
hierro. Si no se refrigeraran, se calentarían tanto
que los pistones se bloquearían. Por este motivo
los cilindros están dotados de camisas por las que
se hace circular agua mediante una bomba impulsada por el
cigüeñal. En invierno, el agua suele mezclarse
con un anticongelante adecuado, como etanol, metanol o etilenglicol.
Para que el agua no hierva, el sistema de refrigeración
está dotado de un radiador que tiene diversas formas,
pero siempre cumple la misma función: permitir que
el agua pase por una gran superficie de tubos que son refrigerados
por el aire de la atmósfera con ayuda de un ventilador.
Equipo eléctrico
El
equipo eléctrico del automóvil comprende —además
del sistema de encendido en el caso de los motores de gasolina—
la batería, el alternador, el motor de arranque,
el sistema de luces y otros sistemas auxiliares como limpiaparabrisas
o aire acondicionado, además del cableado o arnés
correspondiente. La batería almacena energía
para alimentar los diferentes sistemas eléctricos.
Cuando el motor está en marcha, el alternador, movido
por el cigüeñal, mantiene el nivel de carga
de la batería.
A
diferencia de un motor de vapor, un motor de gasolina o
diesel debe empezar a girar antes de que pueda producirse
la explosión. En los primeros automóviles
había que arrancar el motor haciéndolo girar
manualmente con una manivela. En la actualidad se usa un
motor de arranque eléctrico que recibe corriente
de la batería: cuando se activa la llave de contacto
(switch), el motor de arranque genera una potencia muy elevada
durante periodos de tiempo muy cortos.
Transmisión
La
potencia de los cilindros se transmite en primer lugar al
volante del motor y posteriormente al embrague (clutch)
—que une el motor con los elementos de transmisión—,
donde la potencia se transfiere a la caja de cambios o velocidades.
En los automóviles de tracción trasera se
traslada a través del árbol de transmisión
(flecha cardán) hasta el diferencial, que impulsa
las ruedas traseras por medio de los palieres o flechas.
En los de tracción delantera, que actualmente constituyen
la gran mayoría, el diferencial está situado
junto al motor, con lo que se elimina la necesidad del árbol
de transmisión.
Embrague
Todos
los automóviles tienen algún tipo de embrague.
En los automóviles europeos suele accionarse mediante
un pedal, mientras que en los estadounidenses suele ser
automático o semiautomático. Los dos sistemas
principales son el embrague de fricción y el embrague
hidráulico; el primero, que depende de un contacto
directo entre el motor y la transmisión, está
formado por el volante del motor, un plato conductor que
gira junto a éste y un disco conducido o de clutch
situado entre ambos que está unido al eje primario
o flecha de mando de la caja de cambios. Cuando el motor
está embragado, el plato conductor presiona el disco
conducido contra el volante, con lo que el movimiento se
transmite a la caja de cambios. Al pisar el pedal del embrague,
el volante del motor deja de estar unido al disco conducido.
El
embrague hidráulico puede usarse de forma independiente
o con el embrague de fricción. En este sistema, la
potencia se transmite a través de un fluido aceitoso,
sin que entren en contacto partes sólidas. En el
embrague hidráulico, un disco de paletas (o impulsor)
que está conectado con el volante del motor agita
el aceite con suficiente fuerza para hacer girar otro disco
similar (rotor) conectado a la transmisión (véase
Hidráulica).
Caja
de cambios
Los
motores desarrollan su máxima potencia a un número
determinado de revoluciones. Si el cigüeñal
estuviera unido directamente a las ruedas, provocaría
que sólo pudiera circularse de forma eficiente a
una velocidad determinada. Para solventar este problema
se utiliza el cambio de marchas, que es un sistema que modifica
las relaciones de velocidad y potencia entre el motor y
las ruedas motrices. En los automóviles europeos,
el sistema más usado es la caja de cambios convencional,
de engranajes desplazables. En los automóviles americanos
se utilizan mucho más los sistemas Hydra-Matic y
los convertidores de par o torsión.
Una
caja de cambios convencional proporciona cuatro o cinco
marchas hacia delante y una marcha atrás o reversa.
Está formada esencialmente por dos ejes dotados de
piñones fijos y desplazables de diferentes tamaños.
El eje primario, conectado al motor a través del
embrague, impulsa el eje intermedio, uno de cuyos piñones
fijos engrana con el piñón desplazable del
secundario correspondiente a la marcha seleccionada (salvo
si la palanca está en punto muerto: en ese caso el
eje secundario no está conectado con el intermedio).
Para la marcha atrás hace falta un piñón
adicional para cambiar el sentido de giro del eje secundario.
En la marcha más alta, el eje primario queda unido
directamente al secundario, girando a la misma velocidad.
En las marchas más bajas y en la marcha atrás,
el eje secundario gira más despacio que el primario.
Cuando el eje secundario gira más rápido que
el primario, se habla de overdrive o supermarcha, que permite
aumentar la velocidad del automóvil sin que el motor
exceda del número normal de revoluciones.
La
transmisión de tipo Hydra-Matic combina el embrague
hidráulico o convertidor de torsión con una
caja de cambios semiautomática. Un regulador controlado
por la presión ejercida sobre el pedal del acelerador
selecciona las marchas a través de un sistema de
válvulas distribuidoras de control hidráulico.
El cambio Hydra-Matic proporciona dos o tres marchas hacia
delante.
Los
convertidores de par proporcionan un número ilimitado
de relaciones de velocidad entre los ejes primario y secundario
sin que se produzca ningún desplazamiento de engranajes.
El convertidor de par es un mecanismo hidráulico
que utiliza la potencia del motor para mover una bomba que
a su vez impulsa chorros de aceite contra las aspas de una
turbina conectada a las ruedas motrices.
Diferencial
Cuando
el automóvil realiza un giro, las ruedas situadas
en el lado interior de la curva realizan un recorrido menor
que las del lado opuesto. En el caso de las ruedas motrices,
si ambas estuvieran unidas a la transmisión directamente
darían el mismo número de vueltas, por lo
que la rueda externa patinaría; para evitarlo se
utiliza un mecanismo llamado diferencial, que permite que
una de las ruedas recorra más espacio que la otra.
En el caso de los vehículos con tracción en
las cuatro ruedas se utilizan dos diferenciales, uno para
las ruedas delanteras y otro para las traseras.
Suspensión,
dirección y frenos
La
suspensión del automóvil está formada
por las ballestas, horquillas rótulas, muelles y
amortiguadores, estabilizadores, ruedas y neumáticos.
El bastidor del automóvil se puede considerar el
cuerpo integrador de la suspensión. Está fijado
a los brazos de los ejes mediante ballestas o amortiguadores.
En los automóviles modernos, las ruedas delanteras
(y muchas veces las traseras) están dotadas de suspensión
independiente, con lo que cada rueda puede cambiar de plano
sin afectar directamente a la otra. Los estabilizadores
son unas barras de acero elástico unidas a los amortiguadores
para disminuir el balanceo de la carrocería y mejorar
la estabilidad del vehículo.
La
dirección se controla mediante un volante montado
en una columna inclinada y unido a las ruedas delanteras
por diferentes mecanismos. La servodirección, empleada
en algunos automóviles, sobre todo los más
grandes, es un mecanismo hidráulico que reduce el
esfuerzo necesario para mover el volante.
Un
automóvil tiene generalmente dos tipos de frenos:
el freno de mano, o de emergencia, y el freno de pie o pedal.
El freno de emergencia suele actuar sólo sobre las
ruedas traseras o sobre el árbol de transmisión.
El freno de pie de los automóviles modernos siempre
actúa sobre las cuatro ruedas. Los frenos pueden
ser de tambor o de disco; en los primeros, una tira convexa
de amianto (asbesto) o material similar se fuerza contra
el interior de un tambor de acero unido a la rueda; en los
segundos, se aprietan unas pastillas (balatas) contra un
disco metálico unido a la rueda.
Tendencias
actuales
A
comienzos del siglo XXI, los automóviles se enfrentan
a dos desafíos fundamentales: por un lado, aumentar
la seguridad de los ocupantes para reducir así el
número de víctimas de los accidentes de tráfico,
ya que en los países industrializados constituyen
una de las primeras causas de mortalidad en la población
no anciana; por otro lado, aumentar su eficiencia para reducir
el consumo de recursos y la contaminación atmosférica,
de la que son uno de los principales causantes. Véase
Efecto invernadero.
En
el primer apartado, además de mejorar la protección
ofrecida por las carrocerías, se han desarrollado
diversos mecanismos de seguridad, como el sistema antibloqueo
de frenos (ABS) o los airbags. En cuanto al segundo aspecto,
la escasez de petróleo y el aumento de los precios
del combustible en la década de 1970 alentaron en
su día a los ingenieros mecánicos a desarrollar
nuevas tecnologías para reducir el consumo de los
motores convencionales (por ejemplo, controlando la mezcla
aire-combustible mediante microprocesadores o reduciendo
el peso de los vehículos) y a acelerar los trabajos
en motores alternativos. Para reducir la dependencia del
petróleo se ha intentado utilizar combustibles renovables:
en algunos países se emplean hidrocarburos de origen
vegetal (véase gasohol), y también se estudia
el uso de hidrógeno, que se obtendría a partir
del aire utilizando, por ejemplo, la energía solar.
El hidrógeno es un combustible muy limpio, ya que
su combustión produce exclusivamente agua.
Nuevos
tipos de motores
Entre
las alternativas a los motores de explosión convencionales,
los motores eléctricos parecen ser los más
prometedores. El motor de turbina continúa sin resultar
práctico a escala comercial por sus elevados costes
de fabricación y otros problemas; el motor Stirling
modernizado presenta todavía obstáculos técnicos,
y el motor de vapor, con el que se experimentó en
las décadas de 1960 y 1970, demostró ser poco
práctico. Por otra parte, el motor rotativo Wankel,
cuyo consumo es inherentemente mayor, ha seguido produciéndose
en pocas cantidades para aplicaciones de alta potencia.
Los
importantes avances en la tecnología de baterías
han permitido fabricar automóviles eléctricos
capaces de desarrollar velocidades superiores a los 100
km/h con una gran autonomía. Este tipo de vehículos
es extremadamente limpio y silencioso, y resulta ideal para
el tráfico urbano. Además, como la mayoría
de las centrales eléctricas utiliza carbón,
el uso masivo de los vehículos eléctricos
reduciría la demanda de petróleo. La desventaja
de los automóviles eléctricos es su elevado
coste actual (que, entre otras razones, es ocasionado por
el bajo número de unidades producidas) y la necesidad
de crear una infraestructura adecuada para recargar las
baterías.
Vea las otras partes del Automovil:
Artículos
de automoviles
si
quieres enviar tu artículo escribenos a info@10automoviles.com
|