La culata La culata, tapa de cilindros, cabeza del motor o tapa del bloque de cilindros es la parte superior de un motor de combustión interna que permite el cierre de las cámaras de combustión. La función de la culata es tapar a los cilindros y hacer la entrada del aire y la salida de los gases de escape.
Partes y elementos que la conforman la culata. 1.
muelle de de ci cierre de de vá válvulas.
2.
eje de balancines.
.
balanc!n.
".
varilla de empuje.
#.
tuerc rcaa de de re regulación de de lo los ba balancines.
$.
conducto de admisión.
%.
conducto de escape.
&.
alojamiento de del te termostato.
'.
válvulas.
Diagnóstico de fallas de la culata . (na falla observada en la culata, las válvulas o los asientos, pueden tener una o más causas. )n el cuadro que aparece a continuación se relacionan los s!ntomas con sus posibles causas. *o se entra e+plicaciones adicionales.
SÍNTOMAS CLATA TO!C"DA #ALA$%ADA& O CON SP%!'"C"% D% AS"%NTO "!!%(LA!. %L MOTO! P"%!D% POT%NC"A. %L MOTO! (OLP%A.
CASAS •
ujeción irregular al bloque.
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-alentamiento e+cesivo.
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unta quemada.
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)sparrago roto en la culata.
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/ugas en la culata.
•
unta quemada.
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0erdida de comprensión por válvulas defectuosas.
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)+ceso de carbonilla.
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-ulata floja.
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/allas en el cilindro correspondiente.
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/lotan los balancines entre la leva y la barra de empuje.
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La válvula tiene acumulaciones resinas dejadas por el combustible.
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/uncionamiento en vacio demasiado prolongado.
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ay doblez de la espiga varilla o vástago de empuje3.
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)+centricidad de la cara de la válvula o del asiento.
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4emperaturas irregulares de escape.
•
0art!culas de carbón sobre el asiento y la cara de la válvula.
•
5eficiente juego entre la barra de empuj6 y el balanc!n.
LA )*L)LA D% %SCAP% S% P%(A %N S POS"C"ON A$"%!TA.
)*L)LAS +%MADAS.
!OT!A D% LOS !%SO!T%S D% LAS )*L)LAS.
D%S(AST% D%L )*STA(O , LA (ÍA.
D%S(AST%S D% LA CA$%-A , D% LAS !AN!AS D% '"AC"/N D%L )*STA(O.
•
5eficiente juego entre la copa de la válvula y el impulsor.
•
5efectuoso el asiento de la válvula.
•
)+ceso de adaptación con esmeril.
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7álvula mal cerrada.
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7ástago doblado o torcido.
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4emperaturas irregulares en los gases de escape.
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/atiga en el metal.
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-orrosión en los resortes.
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8ltas velocidades y temperaturas sostenidas.
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Lubricación defectuosa.
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uego e+cesivo del vástago.
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7álvulas y asiento descentrados con respecto a la
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/uncionamiento en vac!o demasiado prolongado.
•
5emasiado asiento.
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9esortes d6biles o torcidos
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uego e+cesivo en gu!as y rotadores.
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uegos e+cesivos en la articulación de los balancines.
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:etal fatigado.
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;u!as flojas.
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:al alineación de la válvula y su asiento.
gu!a.
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8ltas temperaturas de funcionamiento.
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5eformación del asiento.
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-argas anormales.
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;olpes en las válvulas.
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7elocidades e+cesivas.
•
/atiga del material.
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0oca resistencia a las altas temperaturas.
!PT!A D% )*L)LA.
•
;olpes en la cabeza de la válvula.
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)+ceso de presión de los resortes de las válvulas.
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)+ceso de esmerilado cuando se rectifica la válvula.
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-ulata alabeada o doblada.
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9ecalentamiento del motor.
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8priete incorrecto de pernos de la culata.
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:archa prolongada en vac!o.
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;asolina de baja calidad.
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8ceit6 de mala calidad.
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-ambios de aceite poco frecuentes.
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9esiduos de carbonilla mezclados con aceite en las gu!as de válvulas.
A0ONDAM"%NTO D% LA CA!A D% LA )*L)LA.
NTA D% CLATA +%MADA.
AL(NA )*L)LA S% P%(A %N POS"C"ON C%!!ADA.
CLATAS D"%S%L Culata )s el elemento más caracter!stico del motor debido a varios factores< • • • • •
/orma y disposición de la cámara de combustión. ituación y tipo de los inyectores. La forma del m=ltiple de admisión. -ámaras o precámaras fabricadas en la misma culata o adaptadas. (nión culata > ?loque por tornillos especiales debido a la alta compresión. La función principal es la de ser lo suficientemente herm6tica para soportar la compresión y las presiones altas de combustión.
'uncionamiento del motor1 La función principal es la de ser lo suficientemente herm6tica para soportar la compresión y las presiones altas de combustión.
LA CLATA La culata constituye una pieza de hierro fundido o de aluminio en algunos motores3, que va colocada encima del bloque del motor. u función es sellar la parte superior de los cilindros para evitar p6rdidas de compresión y salida inapropiada de los gases de escape. )n la culata se encuentran situadas las válvulas de admisión y de escape, as! como las buj!as. 0osee, además, dos conductos internos< uno conectado al m=ltiple de admisión para permitir que la mezcla aire@combustible penetre en la cámara de combustión del cilindro3 y otro conectado al m=ltiple de escape para permitir que los gases producidos por la combustión sean e+pulsados al medio ambiente3. 0osee, además, otros conductos que permiten la circulación de agua para su refresco.. La culata está firmemente unida al bloque del motor por medio de tornillos. 0ara garantizar un sellaje herm6tico con el bloque, se coloca entre ambas piezas metálicas una Ajunta de culataB, constituida por una lámina de material de amianto o cualquier otro material fle+ible que sea capaz de soportar, sin deteriorarse, las altas temperaturas que se alcanzan durante el funcionamiento del motor.
CLATAS 8ctualmente la casi totalidad de los motores refrigerados por agua, están provistos de una culata independiente del bloque motor, que se une a 6l por mediación de tornillos dispuestos de forma adecuada, que aseguran la unión entre ambos e impiden deformaciones por la acción del calor y de la presión. La superficie interior de la cámara de combustión adquiere la forma más adecuada, pues la aerodinámica interna constituye un factor esencial para el desarrollo de la combustión y, en consecuencia, para el rendimiento t6rmico, as! como el posicionamiento de la buj!a. )n general, la forma de la cámara debe favorecer la realización de la combustión con la mayor regularidad posible. La culata acopla al bloque motor con interposición de una junta de material antit6rmico forrada con láminas metálicas, que realiza una unión estanca entre ambos, impidiendo las fugas de los gases de la compresión o del l!quido refrigerante que circula desde el bloque a la culata. La culata se fabrica generalmente de fundición aleada con otros metales, que aCaden caracter!sticas especiales de resistencia, rigidez y conductividad t6rmica. )n otras ocasiones se utilizan aleaciones de aluminio, ya que este material combina la ligereza con un alto grado de conductividad t6rmica. )sta =ltima caracter!stica es muy deseable, ya que asegura que el calor de la combustión sea evacuado rápidamente al e+terior, evitándose con ello la formación de puntos calientes que podr!an ocasionar la detonación. e logra tambi6n con estas culatas elevar la relación de compresión, con la consiguiente mejora del rendimiento del motor.
5esmontaje de la culata 0untos necesarios para proceder al desmontaje de la culata 1 )sperar a que el motor est6 fr!o para empezar los trabajos ya que evitaremos desperfectos en las roscas y elementos del motor y prevenimos ahorrar quemaduras 8brir la tapa del depósito de e+pansión para reducir la presión en el sistema de refrigeración. 5esmontar y desconectar ordenadamente los elementos del motor necesarios para desmontar la culata, tales como tubos de aire, colectores de admisión y escape, tuber!as de refrigeración , tubos de combustibleD ;anaremos tiempo si seguimos el orden establecido por el fabricante . :arcar e identificar todas las cone+iones si vemos que pueden e+istir dudas cuando debamos proceder al montaje. 8flojar los tornillos de sujección de la culata al bloque de motor en orden inverso al de montaje ya que si no respetamos este orden se pueden producir deformaciones en la culata durante el proceso por las tensiones ejercidas en los anclajes. •
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(*87)E 5):F*4858 L8 -(L848, 0rocedemos a inspeccionar el bloque y prepararlo para el montaje< •
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Limpiar cuidadosamente la cara de junta de culata en el bloque de cilindros, utilizando un disolvente adecuado con el fin de eliminar restos de carbonilla, junta y ó+ido teniendo la precaución de no rayar la superficie. 0ara tal efecto resulta especialmente =til un cepillo de alambres que podemos adaptar a un taladro, para finalizar el trabajo el estropajo scotch@brite nos facilita un acabado perfecto. 9epasar usando un macho adecuado las roscas del bloque de cilindros y limpiar cuidadosamente comprobando con un tornillo nuevo que puede introducirse fácilmente en la totalidad de la rosca. (na vez realizados estos pasos tenemos el bloque preparado para el montaje de la culata, aunque como =ltimo punto debemos comprobar la planitud del mismo en la cara de la junta para asegurarnos que se encuentra dentro de las tolerancias designadas por el fabricante consultar manual de taller 3. i nos encontramos con un e+ceso de deformación hay que proceder a su rectificado.
Como seleccionar la 2unta de culata en motores diesel
En la junta de culata de un motor diésel, es habitual encontrarnos con que se fabrica de un espesor determinado, y al buscar la pieza para sustituirla nos indican que hay diversos espesores de la junta, vamos a ver cómo identicar y seleccionar correctamente la junta indicada para nuestro motor. Los motores diésel necesitan de una compresión más elevada para que el combustible, asóleo, lleue al punto de in!amación. En el desarrollo del motor los inenieros calculan los vol"menes necesarios para que esta compresión sea efectiva y en función del motor se dota de cámara al pistón #inyección directa$ o bien a la culata #inyección indirecta$ mediante pre cámaras de combustión. El ajuste de la cámara de compresión en ambos casos proviene del espacio que quedará entre el pistón y la culata , siendo reulado por la junta de culata. %ara seleccionar la junta de culata deberemos comprobar que altura tiene el pistón respecto del plano del bloque, para ello necesitaremos un medidor de alturas que es un soporte plano al que montamos un reloj comparador centesimal.
&irando el ci'e(al buscamos el punto más alto del pistón que coincidirá con el punto muerto superior %)* para los cilindros + y y %unto muerto inferior para los cilindros -/ #en motores de cilindros$ .
%oniendo el reloj a 0cero1 en el plano del bloque, lo desplazamos para medir el resalto del pistón en puntos del mismo y calculamos la media, sumando todas las mediciones y dividiendo el resultado por el n2 de mediciones, en este caso.
3na vez tenamos los valores para todos los pi stones, nos quedaremos con la mayor para seleccionar la j unta de culata en función de los valores que nos indique el fabricante del motor. La junta de culata puede ir marcada con muescas o taladros que facilitan su identicación, también e4isten fabricantes que directamente marcan el espesor de la junta, esto nos servirá para pedir el recambio pues en la mayor5a de las ocasiones nos solicitarán el n"mero de muescas o taladros.
En el caso de que al"n pistón este en unos valores muy por debajo del resto nos indicara que puede tener un problema con la biela 6 ci'e(al por lo que es aconsejable desmontarlo para inspeccionar que nos produce la variación. *i los valores se encuentran muy por encima de los que indica el fabricante, se"n que pistones es posible mecanizar la cabeza para ajustar la altura dentro de los valores óptimos.
Porque com3ro4ar la culata a 3resión5 7amos a enumerar las principales razones de porque comprobar la culata a presión cuando la desmontamos del motor. 0ara llegar a la conclusión de que debemos desmontar la culata primero habremos realizado un diagnóstico del motor que nos indica que la culata o la junta tienen un funcionamiento incorrecto y preciso del desmontaje. Ga hemos hablado de que debemos verificar antes de sustituir o montar de nuevo nuestra culata, y en ambos casos a no ser que veamos claramente que debemos sustituirla, es importante realizar la prueba a presión de la culata desmontada para identificar roturas en la pieza.
La prueba consiste en inspeccionar fuera del motor el estado del circuito de refrigeración de la pieza, para ello se tapan todas las aberturas de la culata y se sumerge en una baCera con agua para introducir presión de aire en el interior. i la presión se escapa por alg=n lado al tener sumergida la culata se aprecia a simple vista por donde se escapa y localizamos la grieta o poro que nos dará problemas en el circuito de refrigeración. 5espu6s de localizar el problema podremos ver si tiene reparación viable económicamente mediante soldadura por ejemplo o bien en función del estado de la culata si es mejor la sustitución.
i a=n no tenemos claro la necesidad de comprobarla a presión, veamos las razones<
1.
alimos de dudas, ya que si no se realiza la prueba y se encuentra agrietada nos tocara volver a realizar el desmontaje. 2. ?asados en nuestra e+periencia y resultados la prueba es altamente fiable, solo en de cada 1HHH pruebas la culata estaba rota y no se apreció la rotura en el equipo de diagnóstico. )sto da un gran nivel de seguridad en los trabajos que se realizan a posterior, como planificado, rectificado de la culata. 8segura la inversión en la reparación sobre una culata que es reutilizable perfectamente en el motor. . )l coste de realizar la prueba es altamente inferior entre #HI@'HI3 a volver a desmontar la culata en caso de que la montemos y no funcione correctamente , y esto sin sumar materiales necesarios para el montaje como la junta de culata y los tornillos en su caso.
".
8unque desmontemos la culata por una aver!a ajena al circuito de refrigeración, rotura de distribución por ejemplo, es posible que la culata tenga grietas superficiales y aunque en el motor no se aprecie mal funcionamiento, en el banco de pruebas puede apreciarse una reducción de presión en el circuito, por muy leve que sea. )n este caso la culata puede funcionar pero no eternamente, las grietas o poros normalmente van a aumentar, nunca a disminuir y nos dar!a una duración corta de buen funcionamiento en la reparación. #. Jdentificamos piezas de cierre que puedan estar defectuosas y no hemos identificado previamente< )s un claro ejemplo los tapones del circuito o camisas de inyector en culatas diesel. i tenemos alg=n elemento ya picado pero no se produce p6rdida hacia el e+terior muchas veces en el banco de pruebas se aprecia levemente, con lo que simplemente con cambiar los tapones reutilizamos la culata de nuestro motor. $. 8l usar un banco de pruebas espec!fico tenemos acceso a todo el circuito interior de refrigeración, no solo el que vemos por el e+terior sino las partes internas de la pieza, como zona de válvulas, cámaras de aceite y conductos de admisión y escape. )l circuito de refrigeración se encarga de transportar la temperatura que proviene de las e+plosiones en los cilindros hacia el radiador, todas las partes adyacentes al cilindro son propensos a concentrar la temperatura y por ello se encuentran rodeados de anticongelante y envueltos por el circuito de refrigeración interior.
7ecticar la culata contempla todas las operaciones necesarias para la reparación de una culata que ha estado funcionando y encontrándose en buenas condiciones se mecanizan y sustituyen las partes necesarias para que pueda seuir funcionando en condiciones óptimas. Estas operaciones se realizan en una 7ecticadora o taller de recticados mediante maquinaria especial para mecanizar cada uno de los puntos cr5ticos que posee la culata. %ara empezar a recticar la culata se desmontan todos los accesorios para poder trabajar en la pieza tales como árbol de levas, balancines, muelles y chavetas de jación, válvulas, retenes y accesorios como tapas, colectores, sensores. 8odas estas piezas y la culata se someten a un proceso de limpieza para desenrasar y eliminar los restos de carbonilla.
Lo primero es realizar una prueba a presión donde se verica la estanqueidad del circuito de refrieración y sirve para detectar suras internas o poros que permitir5an fuas de anticonelante o compresión. *i se detecta una sura cabe valorar si es reparable normalmente con soldadura 89& o por condiciones de presupuesto es preferible sustituir la culata.
Seguidamente se procede a verifcar la planitud y paralelismo de la culata, estado de los asientos de válvula , dimensiones y tolerancias de las guías de válvula y las válvulas. En caso de encontrarse en unos valores razonables y dentro del rango que indica el abricante del motor podemos rectifcar la culata para dejarla como nueva.
Los asientos de válvula constan de / ánulos y se pueden recticar mediante una recticadora de asientos, en caso de e4cesivo desaste es preciso sustituirlos, para dejar la culata con los asientos de válvula en dimensiones y valores oriinales.
Las guías de válvula junto con las válvulas son los elementos de la culata con más propensin a desgaste ya que la válvula desliza continuamente por la culata a trav!s de la guía, con una lubricacin regulada mediante los retenes de válvula insertados en la guía. Estos tres
elementos son sin duda los más
importantes de la culata y usualmente se sustituyen para dejar la culata en perectas condiciones. *i las válvulas se encuentran en buenas condiciones dimensionales es posible recticarlas mediante la recticadora de válvulas dejando la parte del asiento limpia de desaste y con un acabado perfecto. Los muelles de válvula también son vericados en dimensiones y valores de compresión para determinar si es preciso sustituirlos o pueden seuir funcionando los mismos. En el caso de culatas equipadas con árbol de levas en cabeza #:;<, =:;<$ se procede a vericar el diámetro de los alojamientos del árbol, paralelismo y alineación, en caso de encontrarse fuera de las tolerancias indicadas por el fabricante se procede al mecanizado y alineado de los apoyos del árbol de levas en l a culata. 3na vez realizados los procesos de mecanizado y control se eliminan los restos de viruta y part5culas de metal con una limpieza nal dejando todas las piezas a punto para el montaje. *e instalan todos los elementos recticados o nuevos en la culata vericando el correcto montaje, estanqueidad de válvulas y valores de relaje de válvulas que en función del sistema requerirá la sustitución de pastillas, taqués o ajuste mediante tornillo , cuando todo el proceso está nalizado tenemos una culata recticada y lista para seuir funcionando en el motor de nuestro coche.
