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⚙️ Tema 22: Mecánica I: estructura y motor

Ayuntamiento de Madrid · Bombero/a Conductor/a Especialista

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Epígrafe oficial

MECÁNICA Y ENTRETENIMIENTO SIMPLE DEL AUTOMÓVIL (DGT). EL AUTOMÓVIL. GENERALIDADES Y ESTRUCTURA DE CONSTRUCCIÓN Definición de automóvil y sistemas que lo forman . Descripción de la estructura de construcción. La estructura metálica: el bastidor y la carrocería. Seguridad pasiva. Fuerzas que actúan sobre los vehículos. Estudio de la dinámica de marcha. Resistencia a la rodadura. Resistencia aerodinámica. Resistencia de pendiente. Comportamiento de la estructura ante una colisión. Airbag. Cuidados y mantenimiento de la carrocería. EL MOTOR. CONSTITUCIÓN Y MANTENIMIENTO. Tipos de motores. Descripción de los elementos que forman un motor diésel . Composición de un motor. Descripción de los elementos fijos. Descripción de los elementos móviles . Elementos del sistema de distribución. Número y disposición de los cilindros. Funcionamiento básico del motor diésel según el ciclo de cuatro tiempos. Características más importantes que definen el motor. Motores híbridos y eléctricos. El motor híbrido . El motor eléctrico. Funcionamiento. La fuente de alimentación. Ventajas. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN. Misión y funcionamiento. Tipos de inyección. Elementos del sistema de alimentación. Circuito de alimentación de aire. Nociones relativas a la sobrealimentación de motores. Circuito de alimentación de carburante. Circuito de baja presión. Circuito de alta presión. Sistema mecánico. Sistema regulado electrónicamente. Mantenimiento. Nociones generales de algunos tipos de carburantes.

Resumen

Este tema son los tres primeros capítulos del manual de mecánica de la DGT. Automóvil significa "que se mueve por sí mismo": necesita un motor que dé la energía, una transmisión que la lleve a las ruedas, y además suspensión, dirección y frenos. El manual lo ordena por sistemas: estructura metálica (bastidor y carrocería), motor (con sus subsistemas de distribución, alimentación, lubricación y refrigeración), equipo eléctrico, transmisión (embrague, caja, diferencial y palieres), ruedas, suspensión, dirección y frenos. En los turismos el bastidor y la carrocería forman un solo conjunto, la carrocería autoportante. En camiones y autobuses pueden ir por separado. El bastidor clásico lleva dos largueros y varios travesaños, y en los autobuses se usa el bastidor de celosía. En el bastidor van los depósitos (en los laterales) y las baterías.

Seguridad pasiva y colisión. Parachoques, subchasis y largueros se deforman de forma programada para absorber la energía del golpe, mientras la célula de supervivencia (el habitáculo) debe quedar casi intacta. En los camiones, las protecciones antiempotramiento delantera, trasera y lateral evitan que un coche se meta debajo. El cinturón es de tres puntos y se bloquea con un mecanismo mecánico o pirotécnico. El airbag se infla en milisegundos con el gas de una carga pirotécnica. La luna delantera es laminada: dos cristales pegados a una lámina de plástico, para que la grieta no se extienda. Para cuidar la carrocería hay que evitar la humedad, limpiar bien los bajos (sobre todo cerca del mar) y no usar abrasivos. Si se supera el uso para el que se diseñó el bastidor, sus deformaciones pueden quedar para siempre: vertical (por exceso de carga), lateral, en diagonal o por torsión.

Las fuerzas que frenan al vehículo son tres resistencias. 1) La de rodadura: FR = m·g·f, es decir, el peso sobre cada rueda por el coeficiente de rodadura. Depende de la masa, de los neumáticos y su presión, de la velocidad y del firme. 2) La aerodinámica: depende de la forma (coeficiente Cx, medido en túnel de viento), de la superficie frontal, de la densidad del aire y del cuadrado de la velocidad. Por eso a más velocidad se dispara, y una caja de carga abierta puede subir el consumo hasta un 30 %. 3) La de pendiente: un 6 % significa subir 6 m por cada 100 m horizontales (unos 3,5º). Para vencerla hay que meter la marcha adecuada antes de empezar a subir y cambiar lo menos posible durante la subida.

El motor. Los térmicos pueden ser de encendido provocado (gasolina, con chispa) o de encendido por compresión (diésel, que se usa en el 100 % de los vehículos industriales). También hay motores eléctricos e híbridos. Los elementos fijos son el bloque (dentro van los cilindros), la culata (encima, con la junta de culata, las válvulas y los inyectores), el cárter (abajo, con el aceite y el tapón de vaciado) y la tapa de balancines. Los móviles son el pistón (con segmentos y bulón), la biela (pie, cuerpo y cabeza con sombrerete), el cigüeñal y el volante de inercia (con la corona dentada del motor de arranque y el embrague). La distribución abre y cierra las válvulas de admisión y de escape con el árbol de levas. Los taqués hidráulicos ajustan la holgura solos, y en los camiones el árbol de levas se mueve con una cascada de engranajes. Suele haber 4, 6, 8 o 10 cilindros, en línea (normalmente 6) o en V (el ángulo más usado entre las dos filas es 90º).

Ciclo diésel de 4 tiempos: 4 carreras del pistón y 2 vueltas del cigüeñal. En la ADMISIÓN entra solo aire filtrado. En la COMPRESIÓN, con las dos válvulas cerradas, el aire se comprime entre 17 y 22 veces y llega a casi 600 ºC. En la COMBUSTIÓN se inyecta gasóleo a más de 1.000.000 hPa, que se autoinflama y empuja el pistón (la carrera de trabajo). En el ESCAPE salen los gases quemados. En frío hacen falta calentadores (bujías de incandescencia montadas en paralelo): no se arranca hasta que se apaga el testigo. Las características del motor son la carrera (de PMS a PMI), la cilindrada, la relación de compresión (volumen total entre volumen de la cámara, por ejemplo 17:1), las rpm, la potencia (kW), el par (Nm) y el consumo específico (g/kWh). El híbrido combina un motor térmico pequeño con uno eléctrico y recupera energía al frenar. El eléctrico tiene rotor y estator, un par alto y constante y un rendimiento de alrededor del 75 %, frente al 30-40 % del térmico.

Alimentación. El aire y el gasóleo entran por separado. En el diésel no suele haber mariposa: el pedal decide cuánto gasóleo se inyecta. La inyección es siempre multipunto (un inyector por cilindro) y puede ser directa, la de casi todos los camiones y autobuses, o indirecta, en una cámara secundaria. Un filtro de aire sucio quita potencia, sube el consumo y saca humo negro. Todos los camiones y autobuses actuales llevan turbo: una turbina que mueven los gases de escape y un compresor en la admisión, unidos por un eje que gira a más de 100.000 rpm. La válvula de descarga limita la presión, y el intercooler enfría el aire comprimido (hasta un 50 % más de potencia: de 70 a unos 105 kW). El gasóleo va primero por un circuito de BAJA presión (1.000-2.000 hPa: depósito, bomba de alimentación, prefiltro y filtro principal con separador de agua) y después por uno de ALTA (500.000-2.000.000 hPa). La alta presión puede ser mecánica (bomba con regulador que limita las rpm) o electrónica (bomba-inyector o common rail). Para cuidar el turbo: arrancar sin pisar el acelerador y parar el motor con el ralentí ya estable. Carburantes: la gasolina se mide por el octano (95 y 98); el gasóleo, por el cetano (cuanto más alto, menos retraso de ignición); el biodiésel se nombra B5, B30, B100…, y el bioetanol E10 o E85.

Claves para el examen

💡 Truco

Para el diésel, "ACCE": Admisión, Compresión, Combustión, Escape. En la A entra solo Aire, en la primera C se Calienta, en la segunda C se Combustiona sola y en la E se Expulsa. Son 4 carreras y 2 vueltas: "cuatro pasos, dos vueltas". Para el turbo, "la turbina come humo y el compresor sopla aire". Y para los combustibles, "Octano para la gasolina, Cetano para el Camión".

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