Tipos de culata -Culata para motor de cuatro tiempos
Debido a los esfuerzos a que está sometido y a las altas temperaturas que tiene que soportar, este elemento es una de las piezas más delicadas y de difícil diseño del motor. La cantidad de huecos y orificios de paso que posee pueden hacer que su estructura quede debilitada. Se fabrica hueca para que pueda circular por su interior el agua de refrigeracin. Todo ello hace muy difícil a la hora de proyectar una culata, fi!ar matemáticamente sus dimensiones y espesores de material, los cuales deben adaptarse a las características del motor, con un espesor en sus paredes lo más uniforme posible para e"itar desequilibrios t#rmicos en la misma, lo cual originaria la aparicin de grietas en la estructura. Culata para motores de dos tiempos
$sta culata es más simple que la de cuatro tiempos, ya que solo necesita un orificio para instalar la bu!ía o inyector. %esulta a&n más sencilla si la refrigeracin se realiza por aire. 'o obstante, la refrigeracin de esta culata es de suma importancia, ya que, al producirse en ella las combustiones con mayor rapidez, se dispone de menos tiempo para la e"acuacin del calor interno. (or esta razn su material alcanza mayor mayor temp tempera eratu tura ra limi limite te duran durante te su funci funcion onam amie ient nto. o. $sta $stass cula culata tass util utiliz izan an materiales de aleacin ligera como el aluminio y tienen una serie de aletas e)ternas que ayudan a la e"acuacin del calor del motor. Culatas Culatas individual individuales es para cada cilindro se utilizan generalmente en los motores
con refrigeracin por aire. culatas agrupadas son para dos o tres cilindros. $stas se utilizan en los motores
muy potentes con cilindros de gran diámetro. culata postiza postiza se utiliza en los cilindros de los motores modernos. *on esto se
simplifica la fundicin y se ele"a su calidad, resul+a más fácil la inspeccin de los espe!os de los cilindros, el esmerilado de las "ál"ulas, la limpieza de la carbonilla que se forma en la cámara de combustin, y el desmonta!e y e)amen del grupo del #mbolo. demás, en este caso la culata de los cilindros se puede hacer de distintos materiales -fundiciones aleadas, aleaciones de aluminio que el bloque.
1. Culatas Multiválvulas
/oy en día se construyen motores multi"ál"ulas de 0, 1 o incluso 2 "ál"ulas por cilindro. $l uso de "ál"ulas m<iples se ha e)tendido debido a una respiracin me!orada del motor en regímenes ele"ados. $n este caso, resulta posible obtener un área de flu!o mayor para una alzada de "ál"ula dada, en comparacin con las culatas de dos "ál"ulas. La combinacin de unas cámaras de combustin más pequeñas -debido a la utilizacin de "ál"ulas m<iples con una ubicacin más centralizada de las bu!ías ha reducido la probabilidad de 3picado3 del motor. $sto admite una relacin de compresin más ele"ada, así como una mayor potencia. La forma de las "ál"ulas de admisin y las de escape es muy parecida. Sin embargo, sí que e)isten diferencias en el material y en las dimensiones. (or regla general, el diámetro de la "ál"ula de admisin, es apro)imadamente +,+1 "eces superior al diámetro de la "ál"ula de escape. 4 esa circunstancia es independiente de si se trata de un motor de 5 o de 1 "ál"ulas. Las dimensiones geom#tricas de las "ál"ulas de los motores de 5 "ál"ulas y en los multi"ál"ulas son diferentes. 'ormalmente se considera "álido lo siguiente6 a mayor n&mero de "ál"ulas, menores son las dimensiones. 'unca se consigue, por e!emplo, mantener el tamaño de las "ál"ulas al duplicar el n&mero de las mismas. $l espacio geom#trico del que se dispone en la cámara de combustin obliga sencillamente a la reduccin del tamaño de las "ál"ulas .
Las "ál"ulas de los motores multi"ál"ulas suelen ser, a menudo, más cortas que en el caso de los motores de 5 "ál"ulas. *uando el accionamiento de las "ál"ulas es el mismo sistema, las culatas de los motores multi"ál"ulas pueden ser, incluso, algo más ba!as que las de los motores de 5 "ál"ulas. 7tro factor importante a tener en cuenta con el uso de motores multi"ál"ulas es el peso y el tamaño de las "ál"ulas que como es "isto anteriormente se reduce con respecto a los motores de 5 "ál"ulas. $ste factor es importante debido a que un motor funcionando a 8999 r.p.m. tiene que abrir y cerrar las "ál"ulas en apro)imadamente +:+99 segundos. *uanto menor sea el peso y el tamaño de la "ál"ula, más fácil será su accionamiento por lo que el muelle de la "ál"ula tendrá una tensin más reducida y se podrá aumentar el numero má)imo de r.p.m. del motor. 2. Según materiales de fabricación
;aterial de las culatas
Las culatas de los cilindros se fabrican de fundicin gris y otras con aditi"os de níquel, cromo, manganeso, etc., y de aleaciones de aluminio que poseen altas propiedades mecánicas a ele"adas temperaturas. Las culatas de los cilindros de los motores con refrigeracin por aire se hacen de aleacin de aluminio colada o for!ada< la utilizacin de aleaciones de aluminio me!ora la e)traccin de calor. $l material para la fabricacin de las culatas es6 •
leacin de aluminio6 la culata se construye de aleacin de aluminio, silicio y magnesio. Sus principales cualidades son una buena resistencia, peso reducido y gran transferencia de calor, lo que permite alcanzar rápidamente la temperatura de funcionamiento y facilita la refrigeracin. $stas culatas son más caras de fabricar y son más frágiles porque sufren mayores deformaciones. (ero tienen la "enta!a de su menor peso y su mayor capacidad de refrigeracin del motor. $stas características hacen que las culatas de este tipo sean la más utilizadas actualmente. Se pueden montar tanto en motores con bloque de fundicin como de aleacin de aluminio.
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/ierro fundido6 la culata se construye con una aleacin de hierro, cromo y níquel, que la hacen más resistente y menos propensa a las deformaciones. $stas culatas admiten un mayor par de apriete y es más resistente a las deformaciones y tiene la des"enta!a de su mayor peso y su menor capacidad de refrigeracin del motor.
3. Según tipo de enfriamiento Refrigeración por líquido: es el sistema más com&n en los motores de 1 tiempos,
el líquido circula por unos conductos pr)imos a la cámara de combustin para mantener la temperatura dentro de unos límites permisi"os. Refrigeración por aire: se construye con aleacin de aluminio y "a pro"ista de
aletas que aumentan la superficie de contacto con el aire refrigerante para e"acuar el calor. $s de una fabricacin sencilla y econmica, pero la estabilidad t#rmica es más irregular y corre más riesgo de calentamiento e)cesi"o. ;otores de dos tiempos.
4. Según fabricación
Diseño y construccin (ara diseñar y construir las culatas de cilindros se deben considerar las siguientes condiciones< • •
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Tener la suficiente rigidez y resistencia. Ser cmodos para el monta!e, inspeccin y regulacin del mecanismo de las "ál"ulas. segurar una forma de la cámara de combustin que contribuya a me!orar los procesos de combustin para alcanzar los "alores má)imos de la presin efecti"a media y los gastos específicos mínimos de combustible con una relacin de compresin dada. Ser de estructura simple y poco costo de fabricacin.
La culata de los cilindros tiene una forma geom#trica complicada. l diseñarla hay que procurar< • •
que las transiciones sean sua"es que las paredes tengan igual espesor
$sto aumenta la seguridad de la culata al actuar sobre ella las cargas mecánicas y t#rmicas. Las secciones de paso de los conductos de admisin y escape, dentro
de las culatas de los cilindros, no deben "ariar bruscamente ni ser menores que la seccin de paso de la "ál"ula en el instante de su ele"acin má)ima. l diseñar las culatas de los cilindros hay que prestar especial atencin al suministro de agua a los tetones de los casquillos, guías de la "ál"ula de escape, cuyo funcionamiento seguro depende mucho de la estabilidad del r#gimen t#rmico, (ara disminuir la temperatura de la "ál"ula de escape su guía debe hacerse directamente en la culata de los cilindros. Las "ál"ulas de escape situadas en la culata de los cilindros deben refrigerarse en toda su longitud.
2. Según posición del árbol de levas
+.= >rbol de le"as situado en la parte inferior -7/? 7"er/ead ?al"es, "arillas de empu!e con balancín y "ál"ulas en paralelo. 5.= >rbol de le"as situado en la parte superior -7/* 7"er/ead *amshaft, balancín de palanca y "ál"ulas en paralelo. 0.= rbol de le"as situado en la parte superior -7/* 7"er/ead *amshaft, con empu!adores de "aso in"ertido y "ál"ulas en paralelo. 1.= >rbol de le"as situado en la parte superior -7/* 7"er/ead *amshaft, con balancines y con las "ál"ulas colocadas en forma de 3?3. este sistema tambi#n se le puede denominar S7*/ -Single 7"er/ead *amshaf cuando accione 0 o 1 "ál "ulas como ocurre en algunos motores por e!emplo6 la marca /onda -?T$* utiliza esta configuracin. 2.= Dos arboles de le"as situados en la parte superior -D7/* Double 7"er/ead *amshaft, con la "ál"ulas colocadas en forma de 3?3. $s el accionamiento de las "ál"ulas preferido para la t#cnica del motor de 1 y 2 "ál"ulas.
