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Automóvil - ciencia y tecnologia.

Publié le 27/05/2013

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Automóvil - ciencia y tecnologia. 1 INTRODUCCIÓN Coche sin caballos El primer coche sin caballos estadounidense con motor de combustión interna fue introducido por los hermanos Charles y Frank Duryea en 1893. Le siguió el primer automóvil experimental de Henry Ford ese mismo año. THE BETTMANN ARCHIVE - ciencia y tecnologia. Automóvil, cualquier vehículo mecánico autopropulsado diseñado para su uso en carreteras. El término se utiliza en un sentido más restringido para referirse a un vehículo de ese tipo con cuatro ruedas y pensado para transportar menos de ocho personas. Los vehículos para un mayor número de pasajeros se denominan autobuses o autocares, y los dedicados al transporte de mercancías se conocen como camiones. El término vehículo automotor engloba todos los anteriores, así como ciertos vehículos especializados de uso industrial y militar. 2 COMPONENTES Sistemas de un automóvil Los automóviles se impulsan y se controlan a través de una complicada interacción entre diversos sistemas. Este diagrama muestra las partes de un automóvil con motor de gasolina y transmisión manual (el filtro del aire y el carburador fueron extraídos para mostrar las partes que hay debajo, pero suelen estar en el hueco sobre el colector de entrada). Los principales sistemas del auto son el sistema de energía, la transmisión, y el tren de rodaje y el control. Cada una de estas categorías incluye subsistemas, como se muestra en el dibujo. El sistema de energía incluye los subsistemas del motor, del combustible, eléctrico, de escape, de lubricación y de refrigeración. El sistema de transmisión incluye los de cambio y transmisión, incluyendo el embrague, el diferencial, y el cigüeñal. La suspensión, los amortiguadores, las ruedas y los neumáticos, son todos parte del tren de rodaje. La dirección y los frenos son los componentes principales del sistema de control, con el que el conductor dirige el automóvil. © Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. Los componentes principales de un automóvil son el motor, la transmisión, la suspensión, la dirección y los frenos. Estos elementos complementan el chasis, sobre el que va montada la carrocería. 2.1 Motor El motor proporciona energía mecánica para mover el automóvil. La mayoría de los automóviles utiliza motores de explosión de pistones, aunque a principios de la década de 1970 fueron muy frecuentes los motores rotativos o rotatorios. Los motores de explosión de pistones pueden ser de gasolina o diesel. 2.1.1 Motor de gasolina Los motores de gasolina pueden ser de dos o cuatro tiempos. Los primeros se utilizan sobre todo en motocicletas ligeras, y apenas se han usado en automóviles. En el motor de cuatro tiempos, en cada ciclo se producen cuatro movimientos de pistón (tiempos), llamados de admisión, de compresión, de explosión o fuerza y de escape o expulsión. En el tiempo de admisión, el pistón absorbe la mezcla de gasolina y aire que entra por la válvula de admisión. En la compresión, las válvulas están cerradas y el pistón se mueve hacia arriba comprimiendo la mezcla. En el tiempo de explosión, la bujía inflama los gases, cuya rápida combustión impulsa el pistón hacia abajo. En el tiempo de escape, el pistón se desplaza hacia arriba evacuando los gases de la combustión a través de la válvula de escape abierta. El movimiento alternativo de los pistones se convierte en giratorio mediante las bielas y el cigüeñal, que a su vez transmite el movimiento al volante del motor, un disco pesado cuya inercia arrastra al pistón en todos los tiempos, salvo en el de explosión, en el que sucede lo contrario. En los motores de cuatro cilindros, en todo momento hay un cilindro que suministra potencia al hallarse en el tiempo de explosión, lo que proporciona una mayor suavidad y permite utilizar un volante más ligero. El cigüeñal está conectado mediante engranajes u otros sistemas al llamado árbol de levas, que abre y cierra las válvulas de cada cilindro en el momento oportuno. A principios de la década de 1970, un fabricante japonés em...

« Sección transversal de un carburadorSección simplificada de un carburador de flujo descendente, uno de los tipos de carburador más habituales.© Microsoft Corporation.

Reservados todos los derechos. En el carburador se mezcla aire con gasolina pulverizada.

La bomba de gasolina impulsa el combustible desde el depósito hasta el carburador, donde se pulveriza medianteun difusor.

El pedal del acelerador controla la cantidad de mezcla que pasa a los cilindros, mientras que los diversos dispositivos del carburador regulan automáticamente lariqueza de la mezcla, esto es, la proporción de gasolina con respecto al aire.

La conducción a velocidad constante por una carretera plana, por ejemplo, exige una mezclamenos rica en gasolina que la necesaria para subir una cuesta, acelerar o arrancar el motor en tiempo frío.

Cuando se necesita una mezcla extremadamente rica, unaválvula conocida como estrangulador o ahogador reduce drásticamente la entrada de aire, lo que permite que entren en el cilindro grandes cantidades de gasolina nopulverizada. 2.1.1. 2 Encendido La mezcla de aire y gasolina vaporizada que entra en el cilindro desde el carburador es comprimida por el primer movimiento hacia arriba del pistón.

Esta operación calientala mezcla, y tanto el aumento de temperatura como la presión elevada favorecen el encendido y la combustión rápida.

La ignición se consigue haciendo saltar una chispaentre los dos electrodos de una bujía que atraviesa las paredes del cilindro. En los automóviles actuales se usan cada vez más sistemas de encendido electrónico.

Hasta hace poco, sin embargo, el sistema de encendido más utilizado era el de bateríay bobina, en el que la corriente de la batería fluye a través de un enrollado primario (de baja tensión) de la bobina y magnetiza el núcleo de hierro de la misma.

Cuando unapieza llamada ruptor o platinos abre dicho circuito, se produce una corriente transitoria de alta frecuencia en el enrollado primario, lo que a su vez induce una corrientetransitoria en el secundario con una tensión más elevada, ya que el número de espiras de éste es mayor que el del primario.

Esta alta tensión secundaria es necesaria paraque salte la chispa entre los electrodos de la bujía.

El distribuidor, que conecta el enrollado secundario con las bujías de los cilindros en la secuencia de encendido adecuada,dirige en cada momento la tensión al cilindro correspondiente.

El ruptor y el distribuidor están movidos por un mismo eje conectado al árbol de levas, lo que garantiza lasincronización de las chispas. 2.1. 2 Motor diesel Los motores diesel siguen el mismo ciclo de cuatro tiempos explicado en el motor de gasolina, aunque presentan notables diferencias con respecto a éste.

En el tiempo deadmisión, el motor diesel aspira aire puro, sin mezcla de combustible.

En el tiempo de compresión, el aire se comprime mucho más que en el motor de gasolina, con lo quealcanza una temperatura extraordinariamente alta.

En el tiempo de explosión no se hace saltar ninguna chispa —los motores diesel carecen de bujías de encendido—, sinoque se inyecta el gasoil o gasóleo en el cilindro, donde se inflama instantáneamente al contacto con el aire caliente.

Los motores de gasoil no tienen carburador; elacelerador regula la cantidad de gasoil que la bomba de inyección envía a los cilindros. Los motores diesel son más eficientes y consumen menos combustible que los de gasolina.

No obstante, en un principio se utilizaban sólo en camiones debido a su granpeso y a su elevado costo.

Además, su capacidad de aceleración era relativamente pequeña.

Los avances realizados en los últimos años, en particular la introducción de laturboalimentación, han hecho que se usen cada vez más en automóviles; sin embargo, subsiste cierta polémica por el supuesto efecto cancerígeno de los gases de escape(aunque, por otra parte, la emisión de monóxido de carbono es menor en este tipo de motores). 2.1. 3 Lubricación y refrigeración Los motores necesitan ser lubricados para disminuir el rozamiento o desgaste entre las piezas móviles.

El aceite, situado en el cárter, o tapa inferior del motor, salpicadirectamente las piezas o es impulsado por una bomba a los diferentes puntos. Además, los motores también necesitan refrigeración.

En el momento de la explosión, la temperatura del cilindro es mucho mayor que el punto de fusión del hierro.

Si nose refrigeraran, se calentarían tanto que los pistones se bloquearían.

Por este motivo los cilindros están dotados de camisas por las que se hace circular agua mediante unabomba impulsada por el cigüeñal.

En invierno, el agua suele mezclarse con un anticongelante adecuado, como etanol, metanol o etilenglicol.

Para que el agua no hierva, elsistema de refrigeración está dotado de un radiador que tiene diversas formas, pero siempre cumple la misma función: permitir que el agua pase por una gran superficie detubos que son refrigerados por el aire de la atmósfera con ayuda de un ventilador. 2.1. 4 Equipo eléctrico El equipo eléctrico del automóvil comprende —además del sistema de encendido en el caso de los motores de gasolina— la batería, el alternador, el motor de arranque, elsistema de luces y otros sistemas auxiliares como limpiaparabrisas o aire acondicionado, además del cableado o arnés correspondiente.

La batería almacena energía paraalimentar los diferentes sistemas eléctricos.

Cuando el motor está en marcha, el alternador, movido por el cigüeñal, mantiene el nivel de carga de la batería. A diferencia de un motor de vapor, un motor de gasolina o diesel debe empezar a girar antes de que pueda producirse la explosión.

En los primeros automóviles había quearrancar el motor haciéndolo girar manualmente con una manivela.

En la actualidad se usa un motor de arranque eléctrico que recibe corriente de la batería: cuando seactiva la llave de contacto ( switch ), el motor de arranque genera una potencia muy elevada durante periodos de tiempo muy cortos. 2.2 Transmisión La potencia de los cilindros se transmite en primer lugar al volante del motor y posteriormente al embrague ( clutch ) —que une el motor con los elementos de transmisión—, donde la potencia se transfiere a la caja de cambios o velocidades.

En los automóviles de tracción trasera se traslada a través del árbol de transmisión (flecha cardán) hastael diferencial, que impulsa las ruedas traseras por medio de los palieres o flechas.

En los de tracción delantera, que actualmente constituyen la gran mayoría, el diferencialestá situado junto al motor, con lo que se elimina la necesidad del árbol de transmisión. 2.2. 1 Embrague Todos los automóviles tienen algún tipo de embrague.

En los automóviles europeos suele accionarse mediante un pedal, mientras que en los estadounidenses suele serautomático o semiautomático.

Los dos sistemas principales son el embrague de fricción y el embrague hidráulico; el primero, que depende de un contacto directo entre elmotor y la transmisión, está formado por el volante del motor, un plato conductor que gira junto a éste y un disco conducido o de clutch situado entre ambos que está unido al eje primario o flecha de mando de la caja de cambios.

Cuando el motor está embragado, el plato conductor presiona el disco conducido contra el volante, con lo que elmovimiento se transmite a la caja de cambios.

Al pisar el pedal del embrague, el volante del motor deja de estar unido al disco conducido. El embrague hidráulico puede usarse de forma independiente o con el embrague de fricción.

En este sistema, la potencia se transmite a través de un fluido aceitoso, sin queentren en contacto partes sólidas.

En el embrague hidráulico, un disco de paletas (o impulsor) que está conectado con el volante del motor agita el aceite con suficientefuerza para hacer girar otro disco similar (rotor) conectado a la transmisión ( véase Hidráulica).. »

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