Tema 5: Mecánica y mantención preventiva

El motor diésel

La mayor parte de los vehículos industriales y de gran tonelaje tienen motor diésel. El funcionamiento del motor diésel y gran parte de sus órganos son similares al de gasolina. En el motor diésel la mezcla aire-carburante se realiza en los cilindros, para su combustión en el momento de la inyección. Una particularidad del motor diésel consiste en que en el interior del cilindro existen unas bujías incandescentes que calientan el aire para mejorar la combustión al arrancar el motor en frío.

Funcionamiento del motor diésel

El funcionamiento del motor diésel está conformado por cuatro acciones diferentes, llamadas tiempos:

1. TIEMPO DE ADMISIÓN: El aire se introduce en el cilindro. El aire procedente del exterior atraviesa un filtro y entra en el cilindro, pudiendo hacerlo de dos formas diferentes:
   • Motor atmosférico: A través de la propia succión del aire exterior que realiza el pistón.
   • Motor sobrealimentado: Por presión, producida mediante un compresor o turbocompresor.
2. TIEMPO DE COMPRESIÓN: El aire introducido se comprime y por efecto de esta compresión se calienta a alta temperatura (600°C).
3. TIEMPO DE COMBUSTIÓN (O TIEMPO MOTOR): Se inyecta y quema el combustible y se produce la fuerza de empuje generada por la expansión de los gases.
4. TIEMPO DE ESCAPE: Los gases quemados salen del cilindro.

Elementos de un motor

• Bloque motor:
  • Cilindros: Espacios donde se alojan las camisas y con las que forma unas cavidades por donde circula el líquido refrigerante.
  • Camisas: Alojan los pistones, que se mueven en el interior, desde el PMS (Punto Muerto Superior) al PMI (Punto Muerto Inferior).
  • Conductos de lubricación: Por donde el aceite es conducido hacia los elementos que lo requieren.
  • Apoyos: Cojinetes o rodamientos donde se monta el cigüeñal. En la parte inferior del bloque está ubicado el cárter, donde se almacena el aceite del sistema de lubricación.
• Los pistones y las bielas: Los pistones, impulsados por la fuerza de los gases de la combustión, generan un movimiento rectilíneo. Este movimiento se transmite mediante las bielas al cigüeñal. Los pistones tienen unos anillos metálicos que permiten que la parte superior del cilindro sea hermética.
• El cigüeñal: Es el eje que transforma el movimiento rectilíneo recibido a través de las bielas en movimiento rotativo y lo transmite al resto de los dispositivos.
• La culata: Alberga:
  • Cámara de combustión: Donde se produce la combustión (diésel) o la explosión por la bujía (gasolina).
  • Orificios y mecanismos de admisión y escape: Para la entrada de aire y la salida de los gases.
  • El árbol de levas: Mecanismo encargado de accionar las válvulas que abren y cierran los orificios. Lo mueve el cigüeñal.
• El volante motor: Es un disco, solidario al cigüeñal, que transmite el movimiento del motor al embrague. Permite disminuir las vibraciones. Mediante una corona dentada permite la puesta en marcha del motor.

Sistemas de alimentación

Es el encargado de introducir el combustible y el aire en el cilindro. El combustible sale del depósito por acción de una bomba de alimentación de baja presión, atraviesa un sistema de filtros para retener las impurezas y el agua, en su caso, y se dirige hacia el sistema de inyección.

Carburación e inyección

• Carburador: Mezcla la gasolina y el aire. En la actualidad, este sistema está prácticamente en desuso, siendo sustituido por sistemas de inyección.
• Inyección: Una bomba inyecta combustible a presión en el conducto de admisión, justo antes de la entrada al cilindro. A través de diferentes sensores se consigue que entre la cantidad necesaria.
  • Inyección indirecta: La inyección del combustible se realiza antes de la cámara de combustión.
  • Inyección directa: El combustible se inyecta directamente en la cámara.

Regulación electrónica diésel (EDC)

Los vehículos actuales dosifican el combustible mediante un sistema electrónico, llamado EDC (Electronic Diesel Control).

• Regulación por bomba inyectora: Bomba equipada con servomecanismos controlados por el EDC. Dosifica la cantidad y el momento de la inyección.
• Regulación por inyector-bomba: Las señales del EDC actúan sobre la electroválvula del inyector. La inyección se realiza por acción mecánica de unas levas sobre el inyector que, a su vez, genera la presión.
• Regulación en common-rail: Las señales del EDC actúan sobre el inyector y lo abren. La presión de inyección es generada por una bomba de alta presión que alimenta a los inyectores.

Sistema de Sobrealimentación (Turbo e Intercooler)

Se sobrealimenta un motor cuando el aire entra en el cilindro a presión.

• Compresor Volumétrico: Gira, movido por el cigüeñal. Trabaja a bajas revoluciones. Resta potencia al motor.
• El Turbocompresor: Está formado por dos ruedas de aletas, unidas por un eje. La turbina gira movida por los gases de escape y mueve el compresor.
  Ventajas: Aporta mayor potencia y par que otros sistemas. Tiene menor tamaño.
• El Intercambiador de calor o intercooler: Los gases al comprimirse se calientan y pierden densidad. El objetivo del intercooler es enfriar el aire de admisión para que entre más oxígeno.

Par Motor y Potencia

Par Motor (Torque): Es la fuerza que es capaz de ejercer un motor en cada giro. Se ve afectado directamente por la velocidad del pistón (rpm) y la cantidad de combustible inyectada. Par Máximo es la máxima fuerza que puede proporcionar el motor. Un motor es elástico cuando es capaz de mantener el par en su valor máximo durante un amplio margen de revoluciones.

La Potencia: Es la cantidad de trabajo que realiza un motor en un tiempo determinado (a qué velocidad se puede desarrollar ese trabajo). Viene determinada por las revoluciones del motor y la fuerza (par) que se genera en cada momento. La potencia máxima se consigue con las revoluciones muy altas.

Una parte importante de la energía producida en el motor se pierde y no llega a las ruedas. Por rozamiento en el motor y la transmisión se puede perder hasta un 80%.

Mantenimiento del sistema de alimentación

• Filtro de aire: Se sustituye periódicamente y se limpia especialmente en verano. Con el filtro sucio el motor aspira menos oxígeno, aumentando el consumo y la contaminación.
• Filtrado del petróleo diésel: Se debe sustituir el filtro por uno de iguales características.
• Purgado del aire: La existencia de aire provoca fallas. Se debe eliminar a través del purgador.
• Eliminación del agua: El agua en el petróleo diésel provoca anomalías y oxidación. Se debe purgar regularmente.

Sistema de lubricación

En el motor existen piezas en continua fricción. Para evitar desgaste prematuro y gripaje (fusión de superficies), se interpone una fina capa de aceite. También reduce la temperatura y el ruido. La bomba aspira aceite del cárter y lo manda a presión, filtrado y limpio, hacia las piezas.

Mantenimiento

• Nivel de aceite: Comprobar periódicamente con la varilla (en frío y horizontal), manteniéndolo entre el mínimo y el máximo.
• Cambio de filtro: Cambiarlo periódicamente.
• Cambio de aceite: Sustituir periódicamente según fabricante, carga y vía.

Sistema de refrigeración

Mantiene el motor en su temperatura óptima de funcionamiento, 95°C. Tipos: Por aire o por líquido refrigerante (el más utilizado). Se añaden productos anticongelantes.

Componentes: Líquido refrigerante, Radiador (donde se enfría), Ventilador, Termostato (abre/cierra paso), Bomba de agua (mueve el líquido).

Mantenimiento

• Comprobación del nivel en el vaso de expansión (en frío).
• Comprobación del estado de la correa.
• Sustitución del líquido refrigerante.

En caso de sobrecalentamiento se debe detener el vehículo y solucionar el problema antes de continuar la marcha.

Sistema de dirección

Su función es la de orientar las ruedas directrices. La dirección asistida disminuye el esfuerzo del conductor, especialmente útil en vehículos pesados.

Mantenimiento: Normalmente no precisa. Si recibe un golpe, conviene ajustar.

Sistema de transmisión

Transmite el movimiento del motor a la caja de velocidades. En vehículos industriales se utilizan:

• Embrague de fricción en seco: El disco transmite el movimiento. Se acopla/desacopla mediante plato de presión.
• Convertidor de par: Formado por bomba, turbina y estator en aceite. Regula la energía transmitida.

El tacómetro

Indica las revoluciones del motor (rpm).

• Zona verde: Mayor rendimiento, consumo óptimo.
• Zona roja: Zona peligrosa. El EDC corta la inyección para no dañar el motor.
• Zona azul: Zona de utilización del freno motor.

La caja de cambio de velocidades

Varía la relación entre el giro del motor y las ruedas. Relación baja (fuerza), relación alta (velocidad).

• Caja manual: Intervención del conductor. Puede tener 8 (con cambio de gama) o 16 velocidades (con partidora/splitter).
• Caja automatizada: Conducción manual o automática. Sistema electro-neumático sin pedal de embrague (o solo para arranque). Gestión electrónica.
• Caja automática: Sin pedal de embrague, con convertidor de par y engranajes planetarios. Común en buses urbanos. Dispone de Kick-down (acelerador a fondo para marcha más corta).

Tomas de fuerza: Salidas de movimiento adicionales para servicios auxiliares (bombas, grúas). Pueden ser dependientes o independientes del embrague.

Árbol de transmisión, Diferencial y Palieres

• Árbol de transmisión: Transmite fuerza de la caja al eje trasero.
• Grupo cónico: Convierte movimiento longitudinal en transversal y desmultiplica.
• Diferencial: Permite que las ruedas giren a diferentes velocidades en curvas. Bloqueo de diferencial: anula esta función para mejorar tracción.
• Palieres: Ejes que transmiten movimiento a las ruedas.
• Ejes retráctiles/descargables: Permiten elevar o variar carga sobre ejes. Ahorran neumáticos y facilitan arranque.

Configuración de ejes de tracción

Puede ser Tracción permanente (todos los ejes, usa diferencial longitudinal) o Tracción acoplable (intervención del conductor, cajas de transferencia).

Sistema de suspensión

Evita que las irregularidades se transmitan bruscamente y mantiene las ruedas en contacto con el suelo.

• Suspensión mecánica: Muelles/ballestas (se deforman), Amortiguadores (absorben oscilaciones), Barras estabilizadoras (minimizan inclinación).
• Suspensión neumática: Cojinetes de aire (mantienen nivel) y amortiguadores.

Sistema de escape

Elementos: Colector, tubo, Sonda Lambda, Convertidor catalítico, Silenciador.
Sistemas de reducción de contaminación:

• EGR: Reciclado de gases de escape (reduce NOx).
• SCR: Reducción Catalítica Selectiva. Usa urea (AdBlue) para transformar NOx en sustancia no contaminante.

Prohibido circular con escape libre.

Sistema eléctrico

• Batería: Proporciona energía. Mantenimiento: nivel electrolito (agua destilada), bornes limpios.
• Circuito de encendido: Chispa en bujías (gasolina).
• Circuito de carga: Alternador (mantenimiento de correa).
• Circuito de arranque: Motor eléctrico para puesta en marcha.
• Iluminación: Luces, fusibles.

Bastidor y Carrocería

• Bastidor: Esqueleto de largueros y travesaños. Resistencia y flexión.
• Chasis: Bastidor con elementos mecánicos + carrocería (cabina/caja).
• Cabina: Espacio del conductor. Diseño para visibilidad y ergonomía. Puede ser abatible para acceso al motor (verificar objetos sueltos y cierre antes de abatir).

Revisiones básicas del vehículo

El conductor debe realizar las operaciones básicas de mantenimiento de cualquier vehículo de forma metódica, ya que con esto puede prevenir problemas, como deterioros prematuros y averías evitables, así como una disminución del consumo de combustible.

Es importante conocer el consumo del vehículo, ya que su aumento injustificado nos avisa de alguna anomalía en su funcionamiento. Para controlar el consumo en los vehículos que cuentan con medidores de caudal, es suficiente con anotar periódicamente el consumo, y en aquellos que no lo tengan, anotar los litros consumidos y los kilómetros recorridos.

Controles diarios

Controles semanales

Controles mensuales

ANTES DE PONER EN MARCHA EL MOTOR

1. Observar los niveles de líquido de:
   • Los sistemas de dirección hidráulicos.
   • De embrague en los sistemas hidráulicos.
2. Batería: Comprobar que el nivel de electrolito cubre las placas de plomo.
3. Líquido del ventilador hidrostático: Debe comprobarse con el motor caliente y parado. El nivel debe estar entre las marcas.
4. Estado de las correas y su tensión: Buscar cortes o grietas. Verificar su elasticidad y desgaste.

DESPUÉS DE PONER EN MARCHA EL MOTOR

• Comprobar el funcionamiento del secador de aire, purgando el agua de los estanques acumuladores de aire mediante la válvula de drenaje.

Acoplamiento de vehículos

Para acoplar los remolques o semirremolques a los vehículos tractores, se precisan unos sistemas de enganche que permitan hacerlo de forma fácil y que garanticen su seguridad y solidez.

El semirremolque

Un semirremolque tiene una placa de apoyo que descansa sobre el tractocamión, a través de la llamada quinta rueda, y se engancha a ésta mediante el king-pin.

Método de enganche del semirremolque

1. Alinear, todo lo posible, la unidad tractora con el semirremolque, ya que cuanto más lateral sea el enganche, mayor peligro encierra la maniobra.
2. Abrir el enganche de la quinta rueda tirando de la palanca. Ajustar la altura de la quinta rueda a 1 o 2 cm por debajo de la placa del semirremolque, actuando sobre el mando de la suspensión neumática de la unidad tractora o a través de los soportes (patas) del semirremolque.
3. Verificar que el king-pin esté enfrentado con la abertura del enganche.
4. Circular marcha atrás suavemente hasta situar la quinta rueda debajo del cuello del semirremolque (espacio entre el king-pin y la parte delantera del semirremolque).
5. Elevar la suspensión nuevamente hasta que se toquen la quinta rueda y el semirremolque.
6. Circular marcha atrás suavemente hasta enganchar el semirremolque. Tras verificar que el enganche es correcto:
7. Conectar las mangueras de suministro de aire, freno, alumbrado, ABS y ESP, en su caso.
8. Retraer las patas del semirremolque y liberar el freno de estacionamiento del propio semirremolque.
9. Comprobar los dispositivos de alumbrado y señalización antes de iniciar la marcha.
10. Colocar la suspensión a la altura de circulación.

Método de desenganche del semirremolque

1. Una vez alineado, inmovilizar el conjunto mediante el freno de estacionamiento.
2. Levantar ligeramente la suspensión neumática del tractocamión, si la tiene.
3. Si la unidad tractora tiene suspensión neumática, bajar las patas del semirremolque hasta apoyarlas en el suelo sin hacer fuerza. De lo contrario, apoyar las patas del semirremolque hasta que hagan fuerza contra el suelo y, seguir levantando el semirremolque con la marcha lenta de la palanca (8-10 vueltas).
4. Activar el freno de estacionamiento del propio semirremolque.
5. Abrir el enganche de la quinta rueda tirando de la palanca.
6. Desconectar todas las mangueras de suministro, alojándolas en su lugar correspondiente.
7. Avanzar ligeramente hasta oír que el enganche se ha soltado.
8. Si la unidad tractora tiene suspensión neumática, bajarla hasta ver algo de luz entre la placa.
9. Sacar el tractocamión.
10. Colocar la suspensión a la altura de circulación.

El remolque

Cuando se trata de un remolque, el enganche se lleva a cabo a través de la lanza del mismo que se acopla al dispositivo de gancho del vehículo remolcador.

Método de enganche del remolque

1. Alinear al máximo el remolcador y el remolque.
2. Abrir el dispositivo de enganche.
3. Situar la lanza a la altura del dispositivo y enfrentado al enganche del mismo.
4. Circular marcha atrás lentamente hasta oír el cierre. Tras verificar que el enganche se ha realizado correctamente:
5. Conectar las mangueras de suministro.
6. Liberar o retraer el sistema de sujeción de la lanza.
7. Liberar el freno de estacionamiento del propio remolque.
8. Comprobar los dispositivos de alumbrado y señalización antes de iniciar la marcha.

Método de desenganche del remolque

1. Inmovilizar el conjunto mediante el freno de estacionamiento.
2. Activar, en su caso, el freno de estacionamiento del propio remolque.
3. Extender o aplicar el sistema de sujeción de la lanza.
4. Abrir el dispositivo de enganche.
5. Desconectar todas las mangueras de suministro, alojándolas en su lugar correspondiente.
6. Sacar el remolcador.