Dentro de todos los componentes que conforman el bloque motor del carro, el trabajo de los pistones es fundamental porque su funcionamiento es el que permite que el poder de la fuerza de la combustión dentro del cilindro se convierta posteriormente en el movimiento que anima las ruedas del automotor y permite su desplazamiento.
Los pistones, explicados de manera sencilla, son objetos metálicos con forma de cilindro que se desplazan hacia arriba y hacia abajo dentro de la cavidad de los cilindros del motor. Su principal función es convertir la energía generada por la combustión del combustible en movimiento lineal, lo que impulsa el giro del cigüeñal y, en última instancia, el giro de las ruedas. Estos componentes están construido con aleaciones de aluminio o aluminio-silicio, esta estructura de construcción le confiere a los pistones dos cualidades que son fundamentales en su funcionamiento: resistencia y ligereza, atributos necesarios para soportar las altas temperaturas y presiones a las que están expuestos en su trabajo al interior de la cámara de combustión.
En su diseño principal el pistón está compuesto por un cuerpo principal y un perno que se conecta a la biela y en su construcción se distinguen tres partes principales: la corona, la falda y los anillos. La corona es la parte superior y está expuesta a altas temperaturas y presiones. La falda es la porción alargada que se desliza en el cilindro. Los anillos se ubican en la corona y ayudan a sellar el espacio entre el pistón y el cilindro.
Los pistones están diseñados para sellar herméticamente el cilindro, permitiendo que el proceso de combustión tenga lugar de manera eficiente. En este proceso, el pistón desciende durante la carrera de admisión, permitiendo que la mezcla de aire y combustible ingrese al cilindro. Luego, durante la carrera de compresión, el pistón se eleva, comprimiendo la mezcla antes de la explosión. Finalmente, durante la carrera de potencia y escape, el pistón desciende nuevamente, expulsando los gases resultantes de la combustión.
A pesar de su robustez, los pistones pueden sufrir daños debido a un mal funcionamiento del motor, como sobrecalentamiento, falta de lubricación adecuada o acumulación de residuos de combustión. Esto puede resultar en deformaciones, desgastes prematuros o incluso fisuras, lo que puede comprometer seriamente el rendimiento del motor. Para evitar estos potenciales problemas es necesario que se mantenga una lubricación adecuada y un control regular de la temperatura del motor como factores claves para prevenir daños en los pistones.
En la era de la movilidad sostenible y la búsqueda de alternativas amigables con el medio ambiente que se está desarrollando en el mundo, y en la que Colombia, en el contexto latinoamericano, está jugando un papel importante medido por la venta de impulsados por energías diferentes a los combustibles fósiles o que combinan estos con otro tipo de «combustible»; los carros eléctricos han surgido como una de las soluciones más difundidas.
Aunque muchos aspectos contribuyen a la eficiencia de un vehículo eléctrico, su batería es el componente esencial para generar la energía que permite su rodamiento.
Desde Autotest queremos entregarles en este artículo algunos elementos básicos de este componente fundamental, con el objetivo de contribuir al conocimiento de estas nuevas formas de movilidad que poco a poco, pero de manera constante se consolidan en nuestro país y son una opción interesante, si bien aún un poco costosas, pero que con el paso del tiempo seguramente cada vez más asequibles y alimentarán las vitrinas no solo de carros 0 kilómetros, también entrarán en el mercado del usado.
Baterías, más de un tipo
Existen varios tipos de baterías utilizadas en carros eléctricos, cada una con sus propias ventajas y desventajas. Los dos tipos principales son las baterías de iones de litio y las baterías de estado sólido.
Baterías de iones de litio: estas son las baterías más comunes en la actualidad y se utilizan en la mayoría de los vehículos eléctricos. Ofrecen una alta densidad de energía, lo que significa que pueden almacenar mucha energía en un espacio relativamente pequeño. Además, son recargables y tienen una buena vida útil. No obstante, pueden ser costosas y tienden a degradarse con el tiempo.
Baterías de estado sólido: aunque aún se encuentran en etapas de desarrollo, las baterías de estado sólido prometen una mayor densidad de energía y una mayor durabilidad en comparación con las baterías de iones de litio. Estas baterías utilizan materiales sólidos en lugar de líquidos o polímeros, lo que las hace más seguras y menos propensas a la degradación. Sin embargo, todavía no son ampliamente utilizadas en la industria automotriz.
Así funcionan
Las baterías de los carros eléctricos funcionan de manera similar a las baterías convencionales, pero con algunas diferencias fundamentales. En esencia, una batería almacena energía química y la convierte en energía eléctrica para alimentar el motor eléctrico del vehículo. Esto es lo que sucede cuando usted se mueve en un carro eléctrico:
Almacenamiento de energía: las baterías almacenan energía en forma de iones, que se mueven entre dos electrodos. En las baterías de iones de litio, los electrodos suelen estar hechos de litio y otros materiales.
Carga y descarga: cuando el carro eléctrico se conecta a una fuente de alimentación, la batería se carga. Durante la carga, los iones se mueven desde el electrodo negativo (ánodo) hacia el electrodo positivo (cátodo). Cuando se requiere energía para impulsar el vehículo, los iones se desplazan desde el cátodo al ánodo, liberando energía eléctrica en el proceso.
Suministro de energía al motor eléctrico: la energía eléctrica producida por la batería se envía al motor eléctrico, que convierte la energía eléctrica en movimiento, permitiendo que el carro se mueva.
¿Cómo está conformada la batería?
Las baterías de carros eléctricos constan de varios componentes esenciales:
Celdas individuales: las baterías están formadas por muchas celdas individuales que contienen los electrodos y el electrolito, donde ocurre el proceso químico que almacena y libera energía.
Gestión térmica: las baterías deben mantenerse a una temperatura óptima para funcionar eficientemente. Los sistemas de gestión térmica garantizan que la temperatura se mantenga dentro de rangos seguros.
Sistema de gestión de la batería (BMS): el BMS supervisa y controla la carga, la descarga y la temperatura de las celdas individuales, prolongando la vida útil de la batería y garantizando un rendimiento óptimo.
Caja de protección: una carcasa protege las celdas de la batería de daños físicos y proporciona seguridad adicional.
Sus cuidados y mantenimiento
Una de las ventajas de las baterías en los carros eléctricos es que la labor de mantenimiento y cuidados preventivos es menor a la batería en un motor de combustión tradicional, pero sí hay que tener algunos cuidados y observar algunas recomendaciones para garantizar su funcionamiento y su vida útil.
Carga adecuada: evitar cargar la batería al 100% o dejarla descargarse por completo prolongará su vida útil. La mayoría de los fabricantes recomiendan mantener un nivel de carga entre el 20% y el 80%.
Mantenimiento del BMS: El sistema de gestión de la batería debe mantenerse en buen estado para garantizar un rendimiento óptimo. Es importante seguir las recomendaciones del fabricante para actualizaciones y revisiones periódicas.
Condiciones de temperatura: Evitar exposiciones extremas de temperatura es esencial. Las baterías funcionan mejor a temperaturas moderadas, y el exceso de calor o frío puede acortar su vida útil.
La vida útil de una batería de carro eléctrico varía según varios factores, como el tipo de batería, las condiciones de uso y el mantenimiento adecuado. En general, las baterías de iones de litio suelen durar entre 8 y 15 años o más. Los avances tecnológicos continúan mejorando la durabilidad de estas baterías, lo que aumentará seguramente su atractivo en términos de inversión a largo plazo en el momento de analizar la compra de un carro.
La caja de cambios, un componente que desempeña un papel esencial para la operación de cualquier vehículo. También conocida como transmisión, es un sistema vital en un automóvil porque permite variar la relación entre la velocidad del motor y las ruedas. Su función principal es adaptar el torque producido por el motor a las necesidades cambiantes del vehículo y del conductor para afrontar los diversos terrenos, las distintas condiciones y las necesidades de conducción en cada momento.
De manera general podemos decir que una caja de cambios está conformada por los siguientes componentes:
1. Embrague (en las cajas manuales): permite desconectar el motor de la transmision para cambiar de marcha.
2. Ejes de entrada y salida: transmiten la potencia entre el motor y las ruedas.
3. Sincronizadores (en cajas manuales): facilitan el cambio suave de marchas al igualar la velocidad de la marcha entrante con la del motor.
4. Caja de cambios: contiene engranajes y ejes que determinan la relación de marcha.
5. Convertidor de par (en cajas automáticas): reemplaza el embrague y permite cambios de marcha sin intervención del conductor.
Tipos de Cajas de Cambios
Con el desarrollo de la ingeniería automotriz hoy día se pueden identificar tres tipos de cajas de cambios o transmisiones en los autos que recorren nuestras calles diariamente:
1. Caja de Cambios Manual: requiere la intervención del conductor para cambiar de marcha, utilizando un embrague. Es apreciada por su control y eficiencia, sin embargo cada dia se usan menos.
2. Caja de Cambios Automática: en este tipo de caja se hace cambio de marcha automáticamente según las condiciones de conducción. Ofrece comodidad, pero puede ser menos eficiente en términos de consumo de combustible sobre todo si la caja no es una version moderna.
3. Caja de Cambios Continuamente Variable (CVT): este tipo de caja que está tomando cada vez mayor relevancia entre los fabricantes automotrices se emplea una banda o cadena para proporcionar una relación de marcha continua y suave. Ideal para eficiencia, pero puede carecer de sensación de marcha más deportiva.
Al existir estor tres tipos de cajas de cambios también su operación tiene algunas diferencias, aunque todas se encaminan a la misma función de adaptar el torque del motor a las necesidades de marcha en cada momento
En la caja de cambios manual el conductor usa el pedal de embrague para desconectar el motor, selecciona una marcha con la palanca selectora y luego libera el embrague gradualmente mientras acelera. Este proceso cambia la relación de marcha y controla la velocidad del vehículo.
Por su parte en la caja de cambios automática su sistema detecta automáticamente cuándo cambiar de marcha según la velocidad y la carga del motor. Utiliza un convertidor de par en lugar de un embrague para realizar cambios suaves sin intervención del conductor.
La caja tipo CVT, que también es un tipo de caja automática no tiene marchar fijas. En su lugar, utiliza un sistema de polea y correa para variar continuamente la relación de marcha, con el objetivo de optimizar la eficiencia y la respuesta.
Mantenimiento Preventivo
Tanto las cajas de cambios manuales como automáticas requieren un mantenimiento adecuado. Esto incluye cambios regulares de aceite, inspección de fugas y ajuste del cable del embrague en las cajas manuales. En las automáticas, el cambio de aceite y el reemplazo del filtro son esenciales.
Pero el cuidado preventivo no solo depende de los mantenimientos mecánicos, también la forma de conducción es un factor esencial para darle a la caja de cambios su vida útil indicada y sacar el mejor provecho de sus cualidades y capacidades. Un manejo suave y evitar cambios de marcha innecesarios prolongarán la vida de la caja de cambios. Evitar el sobrecalentamiento, no acelerar bruscamente y no llevar la marcha al límite de revoluciones con frecuencia son buenos hábitos que mantienen la caja de cambios saludable.
Revision de la caja al comprar un vehiculo usado.
Es muy importante la revision de la caja al momento de comprar un vehiculo usado. Ensayela un trayecto suficiente para determinar su correcto funcionamiento. Si presenta golpes a hacer los cambios, si lo hace en forma erratica o si presenta un deslizamiento prolongado: rechacela. Indage tambien por reparaciones o mentenimientos previos a la caja o al embrague si es del caso. Y por ultimo busque en internet; hay marcas y modelos de vehiculos que se caracterizan por tener cajas o transmisiones poco confiables. Cualquier reparacion de ellas, vale un ojo de la cara.
¿Por qué los carros eléctricos no tienen caja de cambios?
Los vehículos eléctricos optan por eliminar las cajas de cambios debido a la naturaleza de su motor eléctrico, que proporciona un par constante desde el principio. Esto simplifica la mecánica y reduce el mantenimiento, contribuyendo a la eficiencia y la durabilidad de los vehículos eléctricos.
Hace algunas semanas, en este espacio de Autotest explicábamos la importancia y el funcionamiento del sistema eléctrico en el carro. Hoy ahondamos en uno de los componentes más importantes que hacen parte de este sistema eléctrico, se trata del alternador.
El alternador es un generador eléctrico que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Se trata, como lo señalamos unas líneas arriba de un componente esencial del sistema eléctrico de un automóvil y se encarga de generar la corriente necesaria para alimentar todos los dispositivos eléctricos y cargar la batería del vehículo.
En la construcción y conformación de un alternador se identifican varios elementos que le permiten cumplir su función, el alternador típico está conformado con las siguientes partes:
1. Rotor: se trata de un elemento giratorio que se encuentra en el interior del alternador y es impulsado por una correa conectada al motor del automóvil.
2. Estator: se trata de una parte estacionaria que rodea al rotor. Contiene un conjunto de bobinas de alambre de cobre y núcleos de hierro que generan corriente eléctrica cuando el rotor gira.
3. Rectificador: está conformado por un conjunto de diodos que convierte la corriente alterna generada por el estator en corriente continua, que es la forma de electricidad utilizada por los componentes eléctricos del automóvil.
4. Regulador de Voltaje: El regulador de voltaje controla la cantidad de energía eléctrica producida por el alternador para garantizar que la batería no se sobrecargue ni se quede sin carga.
El funcionamiento del alternador
Cuando el motor del automóvil gira también hace que gire la polea que conecta el alternador al motor, el giro de la polea transmite su movimiento al rotor generando un campo magnético rotativo en su interior. A medida que el rotor gira creando el campo magnético induce una corriente eléctrica en las bobinas a través del principio de la inducción electromagnética de Faraday.
La corriente eléctrica inducida en las bobinas se convierte en corriente alterna inicialmente. Sin embargo, la mayoría de los vehículos utilizan un rectificador dentro del alternador para convertir esa corriente alterna en corriente continua que es la que se necesita para cargar la batería y alimentar los sistemas eléctricos del automóvil. En el proceso también trabaja un regulador de voltaje que controla la cantidad de energía eléctrica que se produce. Esto asegura que la tensión suministrada sea constante y evita que la batería se sobrecargue
Los principales problemas que puede experimentar un alternador incluyen desgaste de los rodamientos, fallos en los diodos, daño en las bobinas del estator o un regulador de voltaje defectuoso. Si se descuida el mantenimiento preventivo, estos problemas pueden resultar en un fallo completo del alternador y en una parada inesperada del vehículo y seguramente una falla de la bateria.
Para evitar estos inconvenientes, es esencial llevar a cabo un mantenimiento regular. Esto incluye la inspección de la correa del alternador, la comprobación del voltaje de carga y la limpieza de los terminales de la batería. Si se detecta algún problema, es fundamental realizar las reparaciones necesarias de inmediato para evitar daños mayores que pueden afectar de manera seria el funcionamiento del carro y el bolsillo.
Cuando se habla de vehículos y cuando el potencial comprador se encuentra en el proceso de adquisición de su carro, nuevo o usado, uno de los términos que siempre surge en la conversación en torno a ese próximo vehículo es el de la cilindrada y los cilindros del carro.
El comprador, dependiendo del tipo de carro que esté buscando podrá escuchar que le ofrecen vehículos de tres, cuatro, seis, ocho, diez o doce cilindros. Y estos van asociados a la configuración de la arquitectura del bloque motor, ya sea en línea, en V, cilindros opuestos (motor bóxer) o en algunos vehículos de muy altas prestaciones hasta en configuración en W.
Tanto el número de cilindros como la capacidad volumétrica de estos, es decir que tanta cantidad de mezcla de aire y combustible pueden contener, determinan la potencia y rendimiento del automotor. A mayor número de cilindros y más capacidad en volumen, será mayor la potencia (claro, hablamos de sistemas que no contemplan la utilización de turbocompresores).
De manera sencilla podemos decir que los cilindros son unas cavidades ubicadas en el bloque motor que en su interior albergan los pistones y permiten que en ese espacio interno dichos pistones realicen el movimiento de subir y bajar (carrera) con la mezcla de aire y combustible que ingresa por las válvulas de admisión a estas cavidades y que, ya sea mediante la chispa de las bujías en los vehículos que utilizan gasolina, o por compresión en los autos diésel la mezcla se encienda y se desarrolle el proceso de combustión que produce la explosión que transmite la energía a través de mecanismos y piezas como las bielas y el cigüeñal para llevar finalmente el movimiento a las ruedas.
Para cumplir su función como cavidad en la que se desarrolla el proceso de combustión del carro, garantizando la estanqueidad de los gases y el control de las explosiones, los cilindros trabajan en un ambiente de muy alta temperatura, reacciones químicas generadas por la mezcla de aire y combustible y el alto impacto del proceso de combustión cuando se presenta la explosión dentro de la cámara; por eso estos elementos deben estar fabricados en material de muy alta resistencia a estas condiciones de trabajo. Es así como los cilindros suelen estar fabricados en aleaciones de aluminio o hierro fundido. Estos materiales son resistentes al calor y al desgaste, lo que es esencial debido a las condiciones extremas en las que operan.
La superficie interna de los cilindros es lo más lisa posible para facilitar el desplazamiento interno del pistón gracias a una adecuada lubricación proporcionada por el aceite motor y el trabajo de los anillos del pistón que evitan el contacto directo entre pistón y el interior del cilindro. Los cilindros pueden sufrir desgaste o daños debido a la acumulación de suciedad, falta de lubricación adecuada o problemas en los anillos del pistón. Esto puede manifestarse en una pérdida de potencia, ruidos anormales, consumo excesivo de aceite o humo en el escape.
Para mantener los cilindros en óptimas condiciones, es esencial cambiar regularmente el aceite del motor y muy importante tambien los filtros del motor, siguiendo los intervalos de mantenimiento recomendados por el fabricante. Evitar el sobrecalentamiento del motor y el uso de combustible de calidad o incluso evitar pautas de manejo como los arrancones o paradas bruscas son prácticas clave para prolongar su vida útil. En términos generales un vehículo operando bajo condiciones adecuadas y los mantenimientos correctos en tiempo puede contar con que su motor tenga una vida útil alrededor de los 250 mil kilómetros antes de una intervención o rectificación.
