Bloque De Motor: Guía Actualizada Para conocerlo a fondo

El bloque de motor también llamado cárter-cilindro o bloque de cilindro, es una parte importante de la fundición que ha evolucionado enormemente para mantenerse al día con los desafíos del automóvil (reducción de tamaño, reducción de emisiones de CO2, fiabilidad de los componentes, entre muchas cosas más).

Hoy en día, el bloque de motor está fabricado por diferentes aleaciones y con el uso diversas tecnologías las cuales ofrecen grandes beneficios a esta pieza tan importante, ya que básicamente es el corazón de todos los motores. Por ello, en esta oportunidad te explicaremos todo lo relacionado con él.

¿Qué es y cuál es su función?

Si el motor es el corazón del automóvil, entonces el bloque de motor o (bloque de cilindros) es el corazón del motor. Se trata de un fragmento de dicho motor que se ha fundido en una sola pieza, en la que se ubican los orificios para los cilindros, en cuyo interior se mueven los pistones y se quema el combustible.

Este es el centro de todo el dispositivo del motor, ya que es en el bloque de cilindros donde se unen todas las demás partes y mecanismos. En primer lugar, el árbol de levas y la línea de aceite principal. La parte inferior del bloque es el segmento superior del cárter.

Además, el bloque de motor realiza tareas auxiliares: funciona como la base del sistema de lubricación del motor, suministrando aceite a los puntos vitales del mismo. Por otro lado, los motores refrigerados por líquido tienen una bomba de agua que hace circular el refrigerante del motor al radiador, con el cual se mantiene la temperatura adecuada de trabajo.

Características

Los elementos principales del bloque de motor son las camisas de los cilindros, orificios especiales para el funcionamiento de los pistones. Estas son cavidades cilíndricas lisas que se presionan en la superficie del molde.

Si tales camisas se desgastan y quedan inutilizables, entonces se debe reemplazar todo el bloque de motor. A pesar de esto, este método de fabricación de motores de combustión interna es más simple y rentable, por lo tanto, el más común.

Hay mangas, llamadas mangas reemplazables. Dependiendo del número de cilindros en el motor, esta pieza está equipada con dos, cuatro, ocho o más mangas. Estos bloques también se distinguen por la disposición de los pistones: bloques en línea (R) y en forma de V, así como VR mixtos, en los que la disposición de los cilindros está escalonada.

El bloque de motor también consta de orificios (cama) para el cigüeñal y el árbol de levas. Están sujetos a requisitos tales como: el mismo diámetro de cada agujero, su alineación completa y paralelismo al eje de todos los lechos con el plano del bloque.

Además, los bloques de motor tienen un sistema ramificado de canales para enfriamiento del mismo, líneas de aceite, orificios tecnológicos para servicio, piezas para sujetar accesorios como: culata, cárter de aceite, cárter, etc. La gran cantidad de orificios y canales diferentes impone grandes exigencias a la tecnología de producción.

Y para un funcionamiento confiable y sin problemas del motor, es necesario cumplir estrictamente con todos los estándares que regulan claramente la ubicación de las líneas y cavidades, su diámetro y dimensiones, así como otros parámetros.

¿Cuáles son las aleaciones utilizadas para un bloque de motor?

Para la fabricación de un bloque de motor se utilizan comúnmente aleaciones de aluminio, hierro fundido y magnesio. Sin embargo, en ocasiones también pueden crearse uniendo las diferentes aleaciones. Dicho esto, aquí te hablaremos un poco de ellos:

1.  Aluminio:

La aleación de aluminio AlSi9Cu3 (Fe) se utiliza principalmente para bloques fabricados en fundición a presión. Como resultado del reciclaje, esta aleación tiene las ventajas de beneficiarse de un suministro global y un precio reducido de la materia prima.

El aluminio ofrece una mejor conductividad térmica que el hierro fundido y facilita la fabricación de piezas de precisión (casi en forma de red) con formas complejas que integran los soportes de órganos auxiliares, conductos de agua y tuberías de aceite.

• Nota: Fundidos en el mismo metal que las culatas, los bloques de aluminio también evitan diferentes coeficientes de expansión en las juntas de la culata.

2.  Hierro fundido:

Los bloques de motor de hierro fundido generalmente usan hierro fundido de grafito laminar (FGL), pero también en algunos casos hierro fundido de grafito vermicular. Dichos bloques de hierro fundido son más pesados, pero ofrecen una mejor resistencia mecánica a la temperatura en comparación con el aluminio, se refieren principalmente a los vehículos diésel.

3.  Magnesio:

También, hay algunos desarrollos que han creado el bloque de motor con magnesio: como un bloque Corvette (Dow / Mg) fundido en arena en ZC 63 de MEL (con tratamiento térmico T6) con un ahorro de peso de 45 kg (en comparación con un bloque de hierro fundido).

Sin embargo, estas aplicaciones (GM / Ford) generalmente solo se refieren a vehículos de nicho. Ten en cuenta también un ejemplo de un bloque bimaterial con un área interna de aluminio sobremoldeada con magnesio.

4.  Aluminio dopado para mejorar la resistencia al calor:

El aluminio del tipo AlSi9Cu3 presenta riesgos de problemas de fluencia por encima de 250 °C en ciertas áreas del motor. La adición de elementos que potenciarían las propiedades calientes podría constituir una solución técnica con un coste adicional en el bloque.

Para los procesos de producción en el bloque de motor de moldeo por gravedad, de la misma manera, las aleaciones del tipo AlSi7MgCuNiFe podrían proporcionar ganancias en el comportamiento en caliente.

También es posible retrasar un poco la temperatura de “fluencia” creando dispersoides Al3X (X = Ti, Zr, Co, V, etc.). Sin embargo, esta solución presenta un costo adicional significativo para una ganancia de temperatura limitada (entre 50 °C y 70 °C).

Fundición y tecnologías de fabricación

Muchos procesos de fundición se utilizan en todo el mundo para fabricar el bloque de motor de forma industrial. Con respecto a los bloques de aluminio, la fundición a presión domina con casi el 70% de la producción, luego se utilizan para moldeo de cáscara las siguientes modalidades:

• Espuma perdida.
• Cáscara de baja presión o arena.
• Proceso núcleo-paquete (fundición en origen por los pesos e inversión del molde).
• Proceso TRIDEM o fundición en arena en Disamatic (línea de partición vertical).

En el caso del hierro fundido, en cambio, se encuentran molduras de arena verde en Disamatic, pero también espuma perdida o el proceso Cosworth. El proceso de espuma perdida permite una gran complejidad de formas internas y se ha desarrollado de manera bastante significativa a través del Atlántico.

Tablatura cerrada o bloques de tablatura abierta

La creación del bloque de motor de tablatura abierta se fabrica en una fundición a presión, mientras que los bloques de tablatura cerrada se fabrican en un molde semipermanente o de baja presión con núcleos internos.

• Por ejemplo, Honda ha producido bloques de aluminio de tablatura cerrada en fundición a presión con núcleos de arena en el pasado, pero ha detenido esta producción.

Más recientemente, a principios de la década de 2000, el proveedor japonés Ryobi introdujo un bloque de motor en forma de V de 6 cilindros fundido a presión con un núcleo de arena recubierto con 2 capas externas de cerámica.

El núcleo estaría compuesto por un refractario, un aglutinante orgánico y un óxido metálico (óxido de hierro, óxido de cobre). El uso de óxidos, según Ryobi, permitiría eliminar el núcleo solo por vibración, mientras que los núcleos que no contienen óxidos deben limpiarse mediante vibraciones y elevando la temperatura (490°C durante 5 horas).

Numerosas patentes y desarrollos recientes han explorado el uso de sales fundidas para la producción de núcleos (NaCl + Na2CO3, + aditivos) para aplicaciones de cárteres de cilindros con tablatura cerrada en fundición a presión.

Reemplazo de revestimientos de hierro fundido en bloques de aluminio.

Numerosos estudios y proyectos tienen como objetivo reemplazar los revestimientos de hierro fundido GS centrifugados en bloques de aluminio con revestimientos o tratamientos superficiales (cerámica, etc.) para problemas adicionales de reducción de peso de los bloques.

De hecho, en un bloque de 16,5 kg, los revestimientos de hierro fundido representan 2,5 kg, o el 15% del peso del mismo. Los fabricantes han explorado diferentes vías:

• El uso de aleación de hipersilicio (AlSi17Cu4Mg).
• El uso de CMM (Metal Matrix Composite) aluminio / SiC.
• Depósitos superficiales de Ni reforzado con SiC.
• Depósitos galvánicos (Ni).
• Proyección de arco de alambre.
• Soplado de pulverización por arco o nitruración con plasma a alta presión.

¿Cuáles son sus averías o problemas frecuentes?

El bloque de cilindros es la parte más importante del motor de un automóvil como lo mencionamos anteriormente. Si el bloque falla, el propietario del automóvil se enfrentará a problemas considerables, no tanto técnicos como legales, ya que es una pieza numerada y este número se indica en los documentos de registro del vehículo.

La resolución de problemas competente del bloque de motor permitirá determinar no solo las razones de la falla, sino también su idoneidad para una operación posterior. Por ello, a continuación te enumeraremos esas averías.

8 principales averías

Para simplificar la información y así bríndatela de manera sencilla para comprender, solo nombraremos el problema seguido de sus razones y como repararlo:

1.     Marcas profundas de agarrotamiento en la superficie del cilindro.

Las razones por lo cual suceden estos agarrotamientos son los siguientes:

• El asiento del pasador del pistón en la cabeza superior de la biela se debilita o se rompe su fijación en los resaltes del pistón.
• Sobrecalentamiento del motor en la destrucción de los pistones.
• Entran objetos extraños en los cilindros del motor.

Cuál es la solución:

Reemplaza las bielas o los pistones. Comprueba el sistema de refrigeración y repáralo si es necesario. En caso de tal daño, el bloque de motor se repara con una camisa.

2.     Rayas en la superficie del cilindro.

Las razones por lo cual aparecen estas rayas son los siguientes:

• Anillos de pistón rotos.
• Puentes rotos en los pistones entre las ranuras de los segmentos del pistón.
• Sobrecalentamiento del motor.
• Operación prolongada del motor con un filtro de aire dañado o sin él.

Cuál es la solución:

• Comprueba la correcta instalación del sistema de encendido y, si es necesario, ajústalo.
• Utiliza gasolina con el octanaje prescrito.
• Comprueba el sistema de refrigeración y repáralo si es necesario. En caso de tal daño, el bloque de motor generalmente se repara con un orificio para el siguiente tamaño o camisa.

3.     Desgaste de la superficie del cilindro.

Esto se muestra debido a:

• Mal funcionamiento del sistema de suministro de energía.
• Mal funcionamiento del sistema de encendido.

Cuál es la solución:

Comprueba el sistema de potencia, repáralo y ajústalo. Revisa y ajuste el sistema de encendido. Si la superficie de los cilindros está muy desgastada, el bloque se repara con un taladro al siguiente tamaño grande o con un revestimiento.

• Nota: Un signo indirecto de desgaste severo es la ausencia de una malla de pulido en la superficie de los cilindros.

La comprobación de la salida, la elipticidad y la conicidad de cada cilindro debe realizarse de la siguiente manera: Utilizando un calibre indicador ajustado al tamaño requerido debes medir cada cilindro en dos planos mutuamente perpendiculares en las partes superior, media e inferior del cilindro.

Se observa un desgaste particularmente severo, por regla general, en la zona del punto muerto superior, es decir, donde el anillo de compresión superior “se detiene”. Si el alargamiento de los cilindros supera los 0,1 mm y la elipticidad es superior a 0,05 mm, el bloque se repara mediante mandrinado y pulido posterior al siguiente tamaño de reparación o manguito.

4.     Grietas en cilindros.

Dichas grietas suelen aparecer debido a:

• Sobrecalentamiento del motor.
• Destrucción del pistón y la biela como resultado de golpes de ariete u objetos extraños que ingresan al cilindro.

Cuál es la solución:

Como regla general, si hay grietas en los cilindros, el bloque de motor no se repara, sino que se cancela. En casos excepcionales, el cilindro dañado se puede sellar. También debes revisar y reparar el sistema de enfriamiento, así como verificar la integridad de los conductos de admisión y escape para sustituir las piezas dañadas.

• Nota: Es posible determinar la presencia de grietas en el bloque de motor y sus tamaños mediante pruebas de presión.

5.     Grietas en el plano superior del bloque, en la zona de los orificios para los tornillos de la cabeza.

Aunque es una anomalía poco frecuente se debe a:

• El bloque se lavó mal y no se purgó antes del montaje, por lo que quedó líquido o suciedad en los orificios roscados de los pernos que sujetan la cabeza del bloque.
• Apriete incorrecto de los tornillos de la cabeza del bloque.
• Sobrecalentamiento del motor.

Cuál es la solución:

• Es necesario reemplazar el bloque de motor.
• En casos excepcionales, es posible la soldadura de grietas y el posterior mecanizado del bloque.

6.     Grietas, agujeros y roturas de mareas en otras superficies del bloque de cilindros.

Estas son las averías más comunes debido a:

• Biela rota.
• Destrucción del pistón.
• Las consecuencias de un accidente en el que se deformó el compartimento del motor.
• Sobrecalentamiento general del motor.
• Apriete incorrecto de los tornillos de fijación.

Cuál es la solución:

Es necesario reemplazar el bloque de cilindros. En algunos casos, es posible la soldadura de grietas y el posterior mecanizado del bloque.

7.     Destrucción del hilo en los orificios de fijación

Esto se presenta solo a un motivo y es:

• Apriete incorrecto de los tornillos de fijación.

Cuál es la solución:

• Taladra los agujeros y corta las roscas de mayor diámetro.
• Posibilidad de instalar estribos.

8.     Desgaste de los lechos de los cojinetes principales y rodillos adicionales

Para reconocer el motivo de la avería asegúrate de comprobar el estado de los asientos de los cojinetes principales y los casquillos del árbol de levas así como los ejes auxiliares. Este procedimiento es especialmente importante para motores de camiones pesados ​​y equipos de construcción.

Las tapas de los cojinetes principales y sus asientos se limpian a fondo de suciedad, después de lo cual se colocan las tapas y se aprietan los pernos de fijación al par prescrito con una llave dinamométrica. El calibre del diámetro interior del indicador se ajusta al tamaño requerido (diámetro nominal de la cama del cigüeñal).

La diferencia entre las dimensiones obtenidas y las nominales no debe ser superior a 0,02 mm. De lo contrario, es necesario realizar una operación para reparar la bancada del cigüeñal. Los taladros de los distintos casquillos se comprueban de la misma forma. Pueden repararse instalando nuevos casquillos con un diámetro exterior aumentado.

Si, de acuerdo con todos los parámetros anteriores, la unidad es adecuada para un funcionamiento posterior, es necesario hacer trabajos de reparación. Después de las reparaciones, el bloque de motor se debe lavar a fondo y soplar con aire comprimido para eliminar la contaminación.

El auge de los motores de 3 cilindros

El bloque de motor de 3 cilindros se está desarrollando, en detrimento del de 4 cilindros, porque ofrece múltiples ventajas técnicas o económicas. En primer lugar, permite reducir el número de piezas en fricción (pistón o segmento, muñones y pasadores de cigüeñal, válvulas, etc.), lo que aumenta la eficiencia y también limita el precio del motor.

Luego, disminuye las pérdidas térmicas. Por lo tanto, a igual desplazamiento, el de 3 cilindros es más ventajoso que el de 4 cilindros en términos de eficiencia térmica y mecánica. También, por supuesto, los 3 cilindros aligera el GMP, lo que contribuye a reducir las emisiones de CO2.

Esta reducción de peso alcanza, por ejemplo, 21 kg para el motor EB2 de PSA (frente al TU3 de 4 cilindros de muy similar potencia) y 25 kg para el EB0 frente al TUI. Adicionalmente, citemos la estandarización del módulo de desplazamiento unitario. Por tanto, los fabricantes pueden ofrecer motores de diferentes cilindradas añadiendo los cilindros.

Renault utiliza así este diseño modular que, a partir de una cilindrada de 299 cm 3, habilita el motor TCe de 3 cilindros de 898 cm 3 y el motor TCe de 4 cilindros de 1197 cm 3. Además, los 3 cilindros permiten el uso de la misma línea de montaje para montar 3 cilindros, 4 cilindros e incluso 6 cilindros como el práctico BMW en su gama de motores TwinPower Turbo con cilindrada.

• Nota: Esto permite instalar fácilmente fábricas en diferentes continentes y ahorrar dinero al tener una gran cantidad de piezas comunes compartidas por diferentes motores.

Finalmente, la longitud reducida del bloque de motor de 3 cilindros permite el montaje en el vehículo en posición transversal y facilita la incorporación de una transmisión con un gran número de informes o permite la inserción de un módulo híbrido.

La disminución de los bloques de hierro fundido y el futuro del bloque de motor con la llegada de los vehículos eléctricos

Desde hace varios años, se ha producido una disminución constante y mundial del bloque de hierro fundido tras la disminución de la participación en el mercado del diésel y el aumento de peso provocado por el aluminio.

Sin embargo, el hierro fundido aún conserva una cuota de mercado (bloque muy estresado térmicamente, búsqueda del precio más bajo, fabricantes norteamericanos, etc.).

En los vehículos híbridos (propulsión térmica y eléctrica), el bloque de motor sigue teniendo su lugar. Está claro, sin embargo, que si en el futuro (20 a 30 años), por las diferentes razones como:

• Técnicas (mayor autonomía).
• Económicas (precio de venta al mismo nivel que un vehículo térmico y el precio de los combustibles fósiles subiendo bruscamente).
• Normativas (Política de incentivos a favor de los vehículos eléctricos).

Los vehículos eléctricos monopolizarán el mercado y la producción de bloques de motores térmicos tendería a disminuir significativamente.

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