⚙️ Tema 10: Mecánica básica

Comunidad de Madrid · Bombero/a Especialista Conductor/a

Resumen

El manual sale del libro de la DGT «Mecánica y entretenimiento simple del automóvil» (2024) y se centra en camiones y autobuses. Un automóvil necesita un motor que dé la energía, una transmisión que la lleve a las ruedas, suspensión para la estabilidad y la comodidad, dirección para seguir la trayectoria y frenos para reducir la velocidad, detenerse y quedar inmovilizado. Estructura: antes todo se montaba sobre un bastidor rígido que casi no se deformaba y transmitía el golpe a los ocupantes. En turismos, bastidor y carrocería forman la carrocería autoportante; en camiones y autobuses pueden ir separados. El bastidor clásico tiene dos largueros y varios travesaños, con refuerzos en los puntos críticos, y en el camión la carrocería se divide en cabina (fija o abatible) y plataforma. Seguridad pasiva: parachoques, amortiguadores de impacto y subchasis son menos rígidos para deformarse de forma programada y absorber la energía, mientras la célula de supervivencia (el habitáculo) debe quedar prácticamente sin deformar. Las lunas y su limpieza también cuentan para la visibilidad.

El motor transforma energía para mover el vehículo. Los térmicos convierten la energía química del carburante en térmica y luego en mecánica: los de encendido provocado por chispa (gasolina) y los de encendido por compresión (diésel, por el apellido de su inventor), que usan gasóleo y llevan el 100 % de los vehículos industriales. Los eléctricos usan la energía de una batería o de una pila de hidrógeno; los híbridos combinan un motor térmico, normalmente de gasolina y de baja cilindrada, con uno eléctrico, sin necesidad de enchufarse. Elementos fijos del diésel: el bloque (cilindros en línea o en V), la culata (que con el bloque forma la cámara de compresión y soporta distribución, colectores, inyectores y calentadores), la junta de culata (si falla, el refrigerante pasa al aceite), el cárter (guarda el aceite y lleva el tapón de vaciado) y la tapa de balancines (lleva el tapón de llenado).

Elementos móviles: el pistón, con segmentos que, al desgastarse, provocan pérdida de potencia, consumo de aceite y carbonilla, y refrigerado por chorros de aceite; la biela, con pie (bulón), cuerpo de sección en doble T y cabeza con sombrerete, que junto al cigüeñal convierte el movimiento lineal en giratorio; el cigüeñal, que mueve también distribución, bombas, ventilador, generador y compresores, y está taladrado para el aceite; el volante de inercia, con el embrague en su cara externa y la corona dentada donde engrana el motor de arranque (en el otro extremo del cigüeñal van los discos antivibradores); y la distribución: válvulas de admisión y escape (al menos dos, cerradas por muelles), árbol de levas sincronizado con los pistones y mecanismo de accionamiento.

Alimentación: el diésel mete el aire y el gasóleo por separado y se mezclan en la cámara; normalmente no hay mariposa en la admisión y el acelerador decide cuánto carburante se inyecta. Todas las inyecciones diésel son multipunto, continuas o discontinuas, y directas (en la cámara, con pistón de concavidad semiesférica y presiones de 300.000 a 2.000.000 hPa frente a unos 80.000 hPa del aire comprimido; la de la mayoría de camiones y autobuses) o indirectas (en una cámara secundaria). Hay dos circuitos, el de aire (filtro y colector) y el de carburante (depósito, bomba de alimentación, filtros, bomba de inyección e inyectores). El escape evacúa los gases, contamina lo menos posible (varios silenciosos, que frenan los gases con tabiques o tubos agujereados) y reduce la toxicidad (catalizador, EGR); consta de colector, tubo (sujeto con silent-blocks y lejos del depósito) y silenciosos.

Lubricación: reduce rozamientos y desgaste, refrigera, protege de la corrosión, ayuda a la estanqueidad y limpia. La forman cárter, bomba de aceite, válvula limitadora de presión, filtro, tuberías y elementos de control, y puede llevar un radiador de aceite; lo que no recibe aceite por canalización se lubrica por proyección. La presión va de unos 2.000 hPa como mínimo a unos 8.000 hPa como máximo, limitada por una válvula de descarga. Refrigeración: elimina alrededor del 25 % de la energía del carburante y mantiene el motor a su temperatura óptima, que debe alcanzar pronto. Lo que más se refrigera es la culata (sobre todo junto a la válvula de escape), las válvulas y los cilindros. La bomba la mueve el cigüeñal por correa, y el sistema tiene cámaras de agua, manguitos, radiador, bomba, ventilador, termostato y elementos de control.

Electricidad: los turismos usan 12 V y los industriales 24 V, con dos baterías de 12 V en serie; la estructura metálica hace de masa y, antes de tocar la instalación, se desemborna el negativo (o se usa el desconectador de batería). La batería tiene vasos de 2 V (seis para 12 V) con electrolito de ácido sulfúrico diluido en agua destilada, aproximadamente 1 cm por encima de las placas. En «12V 150Ah 420A», 150 Ah es la capacidad (10 A durante 15 horas; igual en serie y el doble en paralelo) y 420 A la corriente de descarga en frío; el borne positivo es más grueso. El alternador, movido por correa, recarga la batería; el puente rectificador de diodos de silicio da corriente continua y el regulador estabiliza la tensión. El motor de arranque hace girar el motor a unas 50 rpm, consume hasta 350 A, no debe accionarse más de 20 s seguidos y engrana con la corona del volante con una relación de unos 20/1; el relé o solenoide lo conecta a distancia. En el alumbrado, los cables negros o azules son de masa y los rojos o amarillos de energía; los fusibles protegen la instalación fundiéndose.

Transmisión: lleva el giro del cigüeñal a las ruedas y cambia la relación de transmisión; al desmultiplicar aumenta el par (a la mitad de vueltas, el doble de par). Camiones: motor delantero y propulsión; autobuses: motor trasero y propulsión; los de gran tonelaje, propulsión doble con dos puentes traseros. El embrague, entre el volante y la caja, acopla y desacopla de forma progresiva. La caja cambia la relación y actúa como convertidor de par; en engranajes, n1/n2 = z2/z1 (un piñón de 10 dientes a 3.000 rpm con otro de 60 da 500 rpm). La caja manual lleva aceite SAE 80 o de extrema presión («valvulinas») y la automática convertidor de par, planetario y mando hidráulico; una caja de 4 marchas con grupo antepuesto y pospuesto da 16. El árbol de transmisión es articulado y extensible, con juntas cardan (cruceta) o elásticas; el grupo cónico (piñón de ataque y corona) desmultiplica y el diferencial (dos satélites y dos planetarios, o cuatro satélites si el par es alto) deja que la rueda exterior gire más en curva; los palieres llevan el giro a las ruedas y el ASR evita que las ruedas motrices patinen.

Ruedas: sostienen el vehículo, convierten el giro en avance, frenan, dirigen, absorben hasta un 10 % de las irregularidades y evacúan el calor; pueden ir en montaje simple o gemelo. Tienen llanta y cubierta (carcasa, cinturón y banda de rodamiento), con cámara o sin ella (TUBELESS). En 295/80 R 22.5 152/146M: 295 mm de ancho, perfil 80 %, radial, 22,5 pulgadas de diámetro interior, índice de carga 152 en simple y 146 en gemelo, y M = 130 km/h (N = 140 km/h); 3522 quiere decir semana 35 del año 2022. Dirección: los camiones rígidos pueden llevar dos ejes delanteros directrices y los autobuses de más de 12 m un tercer eje trasero directriz. La dirección asistida es servoasistida, no servoaccionada, y sus cotas son salida, caída, avance y convergencia. La suspensión combina muelles (ballestas, barras estabilizadoras y de torsión) y amortiguadores, que pasan la energía a calor; la neumática usa cojines de aire con compresor y calderín. Frenos: en los industriales, neumáticos con tres circuitos (servicio, estacionamiento y emergencia); de tambor (zapatas) o de disco (pastillas; la mordaza abraza aproximadamente 1/5 del disco). Mejoras: freno de socorro (tres circuitos con válvula de cuatro vías), freno en el escape, retardadores (a la salida de la caja y sin rozamiento), freno eléctrico, ABS, ESP, BAS, EBV y EBS.

Claves para el examen

• Diésel = encendido por compresión, gasóleo, 100 % de los vehículos industriales; gasolina = encendido provocado por chispa.
• Bloque + culata = cámara de compresión; si la junta de culata falla, el refrigerante puede pasar al aceite.
• Cárter: tapón de vaciado; tapa de balancines: tapón de llenado.
• Biela: pie (bulón, agujero pequeño), cuerpo (doble T), cabeza (sombrerete); el volante lleva la corona dentada del arranque.
• Inyección directa: de 300.000 a 2.000.000 hPa, con el aire a unos 80.000 hPa; es la de la mayoría de camiones y autobuses.
• Presión de aceite: de unos 2.000 hPa (mínimo) a unos 8.000 hPa (máximo); la refrigeración se lleva alrededor del 25 % de la energía del carburante.
• Industriales: 24 V con dos baterías de 12 V en serie; vasos de 2 V; en serie la capacidad no cambia y en paralelo se dobla.
• Motor de arranque: unas 50 rpm, hasta 350 A, no más de 20 s seguidos, relación de unos 20/1 con la corona.
• Cables: negro o azul = masa; rojo o amarillo = energía; el borne positivo es de mayor diámetro.
• n1/n2 = z2/z1: 10 dientes a 3.000 rpm con 60 dientes → 500 rpm; menos vueltas = más par.
• Caja de 4 marchas + grupo antepuesto + grupo pospuesto = 16 escalones; aceite SAE 80 («valvulinas»).
• Diferencial: 2 satélites + 2 planetarios (4 satélites si el par es alto); junta cardan = cruceta; ASR = antideslizamiento.
• 295/80 R 22.5 152/146M: 80 = perfil (serie), 22.5 = pulgadas, 152 simple y 146 gemelo, M = 130 km/h; 3522 = semana 35 de 2022.
• Frenos neumáticos con tres circuitos; retardador a la salida de la caja y sin rozamiento; EBV reparte la frenada entre ejes; BAS la refuerza en urgencia.

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