Los cilindros del motor son una parte crucial del motor de combustión interna. Estos cilindros son donde se produce la combustión de la mezcla de aire y combustible, lo que impulsa el pistón y hace girar el cigüeñal. En este artículo, exploraremos los cilindros del motor en detalle, incluyendo su función, tipos y problemas comunes.
¿Qué Son Los Cilindros Del Motor?
Los cilindros se utilizan en los motores de combustión interna para convertir la energía química en energía mecánica que sirve de impulso al vehículo. Los cilindros son los componentes principales del motor y su función es proporcionar un espacio para que se produzca la combustión y la expansión de los gases.
Cada cilindro es un tubo hueco que está cerrado en un extremo y abierto en el otro. El pistón, que es un componente móvil, se ajusta dentro del cilindro y se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro del cilindro. Este es impulsado por la energía generada por la combustión de la mezcla de aire y combustible.
Cuando la mezcla de aire y combustible se enciende dentro del cilindro por medio de una chispa o por compresión, se produce una explosión que empuja el pistón hacia abajo, lo que a su vez gira el cigüeñal y genera la energía mecánica necesaria para impulsar el vehículo.
Luego, el pistón sube de nuevo para expulsar los gases de escape del cilindro y permitir que entre una nueva mezcla de aire y combustible.
La cantidad de cilindros en un motor puede variar, desde uno en algunos motores pequeños hasta doce o más en motores de alto rendimiento. La cantidad de cilindros incide directamente en la potencia y el rendimiento del motor, ya que más cilindros significa más energía y más superficie de contacto para la combustión de la mezcla.
¿De Qué Material Está Hecho El Cilindro Del Motor?
Los cilindros del motor pueden estar fabricados de diversos materiales, sin embargo, los más comunes son el acero y el aluminio. El acero se utiliza tradicionalmente en la fabricación de cilindros del motor debido a su alta resistencia y durabilidad. Sin embargo, los cilindros de acero son más pesados y menos eficientes térmicamente.
Por otro lado, el aluminio es otro material popular en la fabricación de cilindros, ya que es más liviano y tiene una mayor conductividad térmica. Los cilindros de aluminio también son más resistentes a la corrosión y generan menos fricción que los de acero.
En la actualidad, los fabricantes de automóviles utilizan una combinación de ambos materiales para fabricar cilindros para los motores de combustión interna. La idea es crear cilindros que sean ligeros y altamente resistentes.
En algunos motores, los cilindros están compuestos de “camisas de cilindros” fabricadas de una aleación especial entre aluminio, acero, níquel y silicio. Estas camisas son muy resistentes y permiten el cambio por desgaste al cabo de cierto tiempo, sin necesidad de tocar el bloque del motor.
Tipos De Cilindros De Motor
Hay varios tipos de cilindros del motor clasificados por su disposición en el bloque del motor. Cada disposición tiene sus propias ventajas y desventajas:
Cilindros en línea
Los cilindros en línea son los más comunes en los motores de combustión interna. Estos cilindros están dispuestos en una línea recta, esta disposición hace que el bloque del motor sea mucho más fácil de fabricar y de mantener. Sin embargo, los motores de cuatro cilindros en línea son menos potentes que otros motores de diferente disposición.
Cilindros en V
Los cilindros en V son comunes en los motores de seis y ocho cilindros. Estos cilindros están dispuestos en dos bancadas en forma de V, lo que permite que el motor sea más compacto y se ajuste mejor en el compartimento del motor. Los motores con cilindros en V son más potentes que los motores de cuatro cilindros en línea, pero son más costosos en su fabricación y mantenimiento.
Cilindros en W
Los cilindros en W son una variante del diseño de los cilindros en V, donde se agregan dos bancadas adicionales para crear un motor de 4 bancadas mucho más potente. Estos motores en W son comunes en vehículos deportivos de alta gama y pueden ofrecer una potencia y un rendimiento excepcionales.
Sin embargo, esta configuración no es del todo conveniente para los coches comunes del mercado debido a su alto costo, gran consumo de combustible y potencia desproporcionada. Además, el mantenimiento también es costoso. El Bugatti Veyron es un ejemplo de un motor con cilindros en W, con un W16 de 1200 CV y 8.0 litros, ¡Una salvajada!
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Cilindros opuestos
Los cilindros opuestos, también conocidos como motores bóxer, tienen los cilindros dispuestos en dos bancadas opuestas, lo que crea un diseño plano y compacto. Este diseño se utiliza comúnmente en motores de cuatro cilindros y se encuentra en algunos Subaru y Porsche.
Cilindros radiales
Los motores radiales tienen los cilindros dispuestos en un patrón circular alrededor de un eje central, de allí su nombre. Este diseño se utiliza comúnmente en motores de aviones y motores de motocicletas antiguas, aunque ya está en franco desuso.
Partes Del Cilindro De Un Motor
Al ser técnicamente un orificio en el bloque del motor, los cilindros no contienen partes o componentes que lo conformen. Los cilindros son un componente del motor donde se alojan los pistones y que están limitados por la culata del motor.
Sin embargo, podemos identificar varias zonas del cilindro que pueden ser fácilmente diferenciadas entre sí debido a su función:
Zona superior del cilindro
Esta zona es la que se encuentra más próxima a la culata y es donde se ubica el PMS (Punto muerto superior) de la carrera del pistón. Es la zona que sufre mayor aumento de temperatura por su cercanía a la cámara de combustión y la que está más propensa al desgaste.
Zona media del cilindro
La zona media se caracteriza por encontrarse entre los límites de carrera del pistón. Esta zona recibe la mezcla de combustible en la fase de admisión y donde se mantienen los gases quemados en la fase de combustión. Al recibir la explosión en la fase de combustión, esta zona también sufre de altas temperaturas, aunque en menor grado que la zona superior y la culata.
Zona baja del cilindro
Esta zona es la que se encuentra más próxima al cárter y al cigüeñal, y es donde se ubica el PMI (Punto muerto inferior) de la carrera del pistón. También es la zona que tiene mayor contacto con el lubricante y donde ocurre el arrastre de la película de aceite que realizan los anillos. Esta zona del pistón es la de menor temperatura.
Daños Comunes En Cilindros De Motor
Como todo componente mecánico, los cilindros de motor pueden dañarse debido al uso y a fallas de otros componentes del motor. Veamos los más comunes:
Erosión
Uno de los daños más comunes en el cilindro es la erosión. La erosión se produce cuando las partículas de combustible y aire en combustión golpean la superficie del cilindro a alta velocidad, lo que puede desgastar la pared del cilindro y crear una superficie irregular.
La erosión puede disminuir la eficiencia del motor y reducir la vida útil del cilindro. Por lo general ocurre cuando la mezcla no se realiza correctamente y el motor funciona por años en esas condiciones.
Cuando ocurre erosión del cilindro, por lo general se presenta en la zona superior de este, la más cercana a la cámara. La superficie adquiere una textura parecida a la piel de naranja y afecta la potencia entregada del motor.
Desgaste
Otro tipo de daño común es el desgaste. El desgaste se produce cuando los componentes del motor se frotan uno contra el otro con demasiada frecuencia y con poca lubricación. El desgaste puede crear una superficie irregular y desigual en la pared del cilindro, lo que puede afectar el sellado del pistón y aumentar la fricción, reduciendo la eficiencia del motor.
El desgaste se presenta en mayor grado en las zonas superior y media del cilindro, y en menor medida en la zona baja. El factor principal del desgaste es la falta de lubricación.
Deformación
La deformación es otro daño que puede afectar el rendimiento del cilindro. La deformación se produce cuando el cilindro se somete a cambios drásticos de temperaturas y presiones que pueden alterar su forma. La deformación puede reducir el sellado del pistón y provocar fugas de gases, lo que puede disminuir la eficiencia del motor.
La deformación puede ocurrir cuando el motor se queda sin refrigerante por alguna falla en este sistema y se agrega el refrigerante con el motor aun caliente. O cuando se realizan modificaciones en el cabezal para aumentar la potencia y esta sobrepasa el límite de diseño del cilindro.
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Rayado
La superficie del cilindro se puede rayar debido a desajustes por desgaste entre el pistón y el cilindro. También puede ocurrir que falle el anillo de compresión y comience a rayar la superficie. En cualquier caso, el rayado es considerado como una falla grave que debe ser reparada inmediatamente.
Corrosión
La corrosión es otro tipo de daño que afecta la pared del cilindro. La corrosión se produce cuando la superficie del cilindro entra en contacto con líquidos corrosivos, como el ácido del combustible o el agua. La corrosión puede crear agujeros en la pared del cilindro, lo que puede provocar una pérdida de compresión y reducir la eficiencia del motor.
Esta falla es menos común en la actualidad debido a los avances en el desarrollo de materiales resistentes a la corrosión.
Problemas Comunes Con Los Cilindros Del Motor
Los cilindros del motor pueden experimentar varios problemas comunes, incluyendo el desgaste, la acumulación de carbono y la falta de compresión. Veamos.
El desgaste del cilindro
El desgaste del cilindro se produce cuando aumenta su tamaño considerablemente debido a la pérdida de material. En estos casos, los anillos del pistón no pueden compensar esta holgura y esto puede provocar fugas de aceite y reducir la potencia del motor. El desgaste del cilindro se produce con el tiempo debido a las condiciones extremas de trabajo.
Algunos fabricantes han resuelto esto utilizando camisas de cilindro en el motor de serie, pero esto aumenta el costo de fabricación y el precio final del motor. Por lo general el desgaste se resuelve mecanizando el bloque de motor y cambiando todos los componentes relacionados a medidas más grandes.
La acumulación de carbono
La acumulación de carbono se produce cuando los depósitos de este se acumulan en el interior del cilindro y en las cabezas de los pistones. Esto puede reducir la potencia del motor y provocar una combustión incompleta de la mezcla de aire y combustible.
Si se acumula mucho carbono en un cilindro, afectará considerablemente el espacio destinado para la combustión, lo que afectará la potencia entregada del motor. Además, esta acumulación de carbono origina zonas de baja temperatura y puede afectar la dilatación normal del cilindro.
Cómo Reparar Un Cilindro De Motor
Reparar un cilindro de motor puede ser un proceso complejo que requiere habilidades y herramientas especializadas. En general, la reparación del cilindro implica restaurar la superficie del cilindro a su forma original y asegurar un sellado adecuado entre el pistón y el cilindro. Aquí hay algunos pasos generales a seguir:
- Inspeccionar el cilindro. Antes de comenzar cualquier reparación, es importante inspeccionar el cilindro para determinar la gravedad del daño. La inspección debe incluir una medición del diámetro del cilindro para asegurarse de que cumpla con las especificaciones del fabricante.
- Rectificar el cilindro. Si la superficie del cilindro está desgastada o deformada, se puede rectificar para restaurarla a su forma original. La rectificación implica utilizar una herramienta especializada que rota alrededor del cilindro, eliminando una pequeña cantidad de metal para crear una superficie uniforme.
- Revestir el cilindro. Si la erosión o la corrosión han causado un daño más significativo en la pared del cilindro, puede ser necesario aplicar un revestimiento. El revestimiento se aplica a la pared del cilindro para crear una superficie uniforme y resistente al desgaste.
- Ajustar los anillos del pistón. Si los anillos del pistón están desgastados o deformados, es posible que deban ser reemplazados. Los nuevos aros del pistón se deben ajustar cuidadosamente para garantizar un sellado adecuado entre el pistón y la pared del cilindro.
- Verificar el diámetro del cilindro. Después de cualquier reparación, es importante verificar el diámetro del cilindro para asegurarse de que cumple con las especificaciones del fabricante. Si el cilindro ha sido rectificado o revestido, es posible que deba ser medido nuevamente para garantizar que esté en la tolerancia adecuada.
En general, la reparación del cilindro es un proceso complejo que debe ser realizado por un técnico capacitado y con las herramientas adecuadas. Si no se realiza correctamente, la reparación del cilindro puede afectar el rendimiento del motor y reducir su vida útil.
Por lo tanto, es importante buscar la ayuda de un mecánico experimentado en rectificación de motores para cualquier reparación del cilindro.
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