Convertidor de Torque en Motocicletas: Funcionamiento y Componentes

El motor de una motocicleta es una máquina que transforma la energía química del combustible en energía mecánica, es decir, en movimiento. De la energía producida por el combustible sólo se aprovecha alrededor del 40%, debido a pérdidas energéticas como los gases de escape y el sistema de refrigeración.

Proceso de Combustión

La mezcla aire-gasolina se realiza en el carburador, y en los motores de inyección se produce en los conductos de admisión o en el interior del cilindro. La ignición se provoca mediante una chispa eléctrica.

Tiempos del Motor de Combustión

• Admisión: El aire se introduce en el cilindro.
• Compresión: El pistón sube nuevamente y comprime la mezcla aspirada en el tiempo de admisión.
• Explosión: La ignición se provoca mediante una chispa eléctrica.
• Escape: El pistón sube nuevamente, arrastrando y expulsando al exterior a través de la válvula de escape los gases producidos por la explosión.

El movimiento del pistón es lineal (de arriba a abajo y viceversa), el cual se transforma en circular (rotatorio de las ruedas) por el mecanismo biela-cigüeñal.

Componentes del Motor

El motor consta de varios componentes esenciales:

• Pistones: Impulsados por la fuerza de los gases de la combustión, generan un movimiento rectilíneo que se transmite mediante las bielas al cigüeñal.
• Anillos metálicos: Permiten que la parte superior del cilindro sea hermética e impida el escape de los gases producidos.
• Cámara de combustión: Donde se mezclan el aire con el combustible y se produce la combustión.
• Orificios y mecanismos de admisión y escape.
• Árbol de levas: Mecanismo encargado de accionar las válvulas que abren y cierran los orificios de admisión y escape.
• Carburador: Mezcla la gasolina y el aire.
• Inyección: Inyecta combustible a presión en el conducto de admisión.

Motor Diésel

La mayor parte de los vehículos industriales y de gran tonelaje tienen motor diésel. El funcionamiento del motor diésel y gran parte de sus órganos son similares al de gasolina. En el motor diésel, la mezcla aire-carburante se realiza en los cilindros, para su combustión en el momento de la inyección. No precisa sistema de encendido.

Los vehículos actuales dosifican el combustible que entra en los cilindros mediante un sistema electrónico, llamado EDC (Electronic Diesel Control), que regula la cantidad y el momento de inyección de combustible. Recibe información sobre la velocidad del vehículo, las revoluciones del motor, la temperatura del aire y del agua, etc.

Sobrealimentación

Se sobrealimenta un motor cuando el aire entra en el cilindro a presión. Dicha presión se genera mediante un compresor volumétrico o un turbocompresor. El turbocompresor trabaja a muchas revoluciones y se lubrica y refrigera mediante el aceite del propio motor.

Intercooler

Normalmente, los gases al comprimirse se calientan y pierden densidad. En el caso del turbocompresor este fenómeno es negativo, ya que entra menos oxígeno para la combustión y, consecuentemente, la potencia del motor disminuye. El Intercambiador de calor o intercooler ayuda a mitigar este problema.

Par Motor y Potencia

El par motor es el trabajo que es capaz de realizar un motor, o dicho de otra forma, la fuerza que es capaz de ejercer un motor en cada giro. En un motor, la fuerza (F) que ejercen los gases procedentes de la combustión sobre la cabeza del pistón, empujándolo hacia abajo, se transmite al eje motor (cigüeñal) a través de la biela y el propio codo del cigüeñal. El par de giro (M) o par motor se calcula en base a la fuerza aplicada por la distancia (R) al centro de rotación y se mide generalmente a la salida del cigüeñal. Un motor es elástico cuando es capaz de mantener el par en su valor máximo durante un amplio margen de revoluciones.

La potencia es la cantidad de trabajo que realiza un motor en un tiempo determinado, o lo que es lo mismo, a qué velocidad se puede desarrollar ese trabajo. La potencia viene determinada por las revoluciones del motor y la fuerza (par) que se genera en cada momento. La potencia máxima se consigue con las revoluciones muy altas.

Mantenimiento del Motor

Una parte importante de la energía producida en el motor se pierde y no llega a las ruedas. Es crucial realizar un mantenimiento adecuado para asegurar el rendimiento y la durabilidad del motor.

Filtrado y Combustible

• Filtro de aire: Se sustituye periódicamente según las indicaciones del fabricante y se limpia especialmente en verano.
• Filtrado del petróleo diésel: Es muy importante debido a la sofisticación y precisión de los motores diésel actuales.
• Purgado del aire: Elimina el aire del circuito para evitar fallas en el funcionamiento del motor.
• Eliminación del agua: Evita anomalías en el funcionamiento del motor y la oxidación de los componentes.
• Es importante utilizar el petróleo diésel adecuado teniendo en cuenta que existen específicos para la calefacción de viviendas o máquinas industriales y no son aptos para el uso en los motores. Al circular por lugares donde las temperaturas sean muy bajas, se utiliza el combustible específico para bajas temperaturas.

Lubricación

En el motor existen piezas en continua fricción entre sí (rozamiento), en las que de no ser por la lubricación (engrase) se originaría un desgaste prematuro, así como una elevación de temperatura que produciría la fusión de las superficies en contacto (gripaje).

• Nivel de aceite: Comprobación regular.
• Cambio de filtro: Sustitución periódica.
• Cambio de aceite: Para asegurar una correcta lubricación, se ha de sustituir periódicamente siguiendo las indicaciones del fabricante.

Si el indicador de control de aceite no se apaga o se enciende durante la marcha, parar inmediatamente el motor.

Refrigeración

Dentro del motor se producen temperaturas del orden de los 2.000 ºC, pudiendo llegar a producir gripajes entre sus piezas. Este sistema mantiene el motor en su temperatura óptima de funcionamiento, 95 ºC.

• Por líquido refrigerante: Es el más utilizado en todos los vehículos. Se hace pasar el líquido refrigerante alrededor de los cilindros, bajando la temperatura. Después se enfría en el radiador para volver al motor. No se utiliza agua sola.
• Radiador: Donde se enfría el líquido.
• Bomba de agua: Mueve el líquido por el interior del circuito.

Es importante realizar la comprobación del nivel de líquido refrigerante con el motor frío en el vaso de expansión del radiador, la comprobación del estado de la correa y la sustitución del líquido refrigerante en todo el circuito con líquido refrigerante compuesto, según las instrucciones del fabricante.

Dirección

Su función es la de orientar las ruedas directrices (delanteras normalmente). La dirección debe ser suave y segura. La dirección asistida disminuye el esfuerzo del conductor sobre el volante. Este tipo de dirección es especialmente útil en vehículos pesados. Normalmente no precisa de mantenimiento.

Transmisión

Es el sistema encargado de transmitir, en forma y tiempo adecuados, el movimiento del motor a la caja de velocidades. El disco de embrague transmite el movimiento a la caja de cambio.

Convertidor de Par Hidráulico

Similar a un embrague hidráulico, está formado por tres ruedas de hélices enfrentadas y encerradas en una carcasa con aceite. La bomba o impulsor recibe el movimiento del volante motor, e impulsa el aceite contenido hacia la turbina. La tercera rueda o estator, regula la energía transmitida por la bomba a la turbina, en función de la velocidad del motor y la carga a mover.

Tacómetro

Los vehículos vienen equipados, excepto en algún caso, con un tacómetro que indica el número de revoluciones del motor (rpm). La mayor parte de ellos tienen diferentes zonas, resaltadas con colores o con indicadores luminosos (leds).

• Zona verde: Indica el mayor rendimiento del motor. Dentro de este abanico verde, la zona óptima de conducción, es donde se produce el mejor empuje. Está comprendida entre el inicio del par máximo y el final del mismo.
• Zona roja: Indica la zona peligrosa, donde el motor puede resultar dañado por exceso de revoluciones. A partir de un determinado número de revoluciones, cerca de la zona peligrosa, el EDC (Regulación Electrónica Diésel) actúa regulando la entrada del combustible para no superarlas y no dañar así el motor. Cuando esto ocurre, se dice que el motor está a corte de inyección.
• Zona amarilla: En determinados cuentarrevoluciones, una zona amarilla indica la zona de utilización y potencia del freno motor.

Caja de Velocidades

Una relación baja (marchas bajas) da mucha fuerza y poca velocidad, lo que hace que el número de revoluciones aumente de forma rápida. A medida que la relación es más alta (marchas altas), el número de revoluciones transmitidas a las ruedas aumenta lentamente y la velocidad lo hace de forma más rápida, pero se reduce la fuerza.

Existen diferentes tipos de cajas de velocidades:

• Caja de cambios manual: Precisa de la intervención del conductor para accionar tanto la palanca como el embrague.
• Caja de 4 velocidades con grupo pospuesto: Dobla el número de velocidades de la caja.
• Caja de 16 velocidades: Se obtiene añadiendo otro grupo de engranajes antepuesto (partidora o splitter) y subdividiendo cada una de las 8 velocidades en dos.
• Cambio automatizado: Permite realizar una conducción en modo manual o automático, sustituyendo la palanca convencional por un sistema de accionamiento electroneumático.

El interruptor que hay en los vehículos automáticos al final del recorrido del acelerador, al activarse, selecciona la marcha más corta posible dada la velocidad del vehículo en ese momento. Algunos fabricantes utilizan un sistema semejante llamado kickfast.

Árbol de Transmisión

La misión del árbol de transmisión es transmitir la fuerza y el movimiento desde la salida de la caja de cambios hasta el grupo cónico-diferencial, cuando es necesario cubrir la distancia entre el motor y el eje motriz. Tienen árbol de transmisión los vehículos con motor delantero y las ruedas motrices en el eje trasero.

Grupo Cónico-Diferencial

Son dos elementos diferentes albergados en conjunto en una misma carcasa, conocida de forma coloquial como diferencial, y sumergidos en un aceite viscoso llamado valvulina. Se encarga de convertir el movimiento de giro longitudinal que proviene del cambio, en movimiento de giro transversal. Además desmultiplica el movimiento, es decir, disminuye la velocidad de giro transmitiendo más fuerza. Cuando la desmultiplicación es elevada se dice que el grupo es bajo, y alto en caso contrario.

Permite que las ruedas en extremos opuestos de un eje giren a diferentes velocidades, cuando la resistencia al giro de la rueda de un extremo es diferente a la resistencia que presenta la rueda del otro extremo. Esta situación se produce en las curvas, ya que la rueda exterior gira más deprisa porque presenta menor resistencia que la interior.

Algunos vehículos incorporan sistemas autobloqueantes para eliminar la acción propia de los diferenciales en su totalidad, o en un porcentaje determinado, transmitiendo la fuerza y giro a las ruedas por igual o en la proporción indicada. Se utiliza en determinadas condiciones de trabajo, limitadas por el tipo de carga o por la adherencia.

Ejes de Transmisión

Son los ejes que transmiten el movimiento transversal que sale del diferencial hasta las ruedas. También se les llama semiárboles.

Tipos de Tracción

Determinados vehículos como los remolcadores o los destinados a obras, precisan más de un eje de tracción. Las configuraciones se realizan en base al número de ruedas que traccionan respecto del total de ruedas, contando las gemelas (dos ruedas en cada extremo de un eje) como una sola.

La tracción permanente es aquella en la que todos los ejes motrices transmiten el movimiento de forma constante. En este caso los ejes, además de los diferenciales transversales propios de cada eje motriz, necesitan otro diferencial llamado longitudinal, que actúa entre ejes motrices contiguos compensando la diferencia de vueltas de cada uno de éstos. Existe la posibilidad en algún caso de que este acoplamiento se realice de forma automática, con ciertas limitaciones.

Suspensión

Su misión es mantener la estabilidad del vehículo y absorber las irregularidades del terreno, evitando daños en la carrocería y haciendo la marcha más confortable. Por ello sufre un deterioro prematuro cuando se circula en condiciones exigentes en cuanto al mal estado de la calzada, la brusquedad de las acciones, la carga, la velocidad u otras, más aún si se combinan varias a la vez.

Un sistema de suspensión en mal estado aumenta la distancia de frenado, provoca que la fatiga en el conductor aparezca con mayor facilidad, se producen balanceos de la carrocería en las curvas y frenadas.

BMW GS: Un Ejemplo de Innovación en Motocicletas

En 1980, BMW Motorrad presentó la R 80 G/S, un modelo que marcaría la historia de la marca. Esta moto combinaba capacidades de turismo con las de todoterreno propias de una enduro. Las GS se han ganado la reputación de ser perfectas para la exploración, gracias a su motor bóxer que ofrece un centro de gravedad bajo y un funcionamiento suave.

A lo largo de los años, BMW ha innovado en la serie GS:

• R 1100 GS: Primer motor con 4 válvulas por cilindro y refrigeración parcial por líquido.
• R 1200 GS (2009): Incorporó un doble árbol de levas en cada cilindro, elevando la potencia hasta los 110 hp.
• R 1200 GS (2012): Recibió modificaciones en el sistema de admisión, culatas y árboles de levas, aumentando la potencia hasta los 125 hp.
• R 1250 GS: Instaló el sistema de distribución variable ShiftCam.

También se presentaron modelos como la G 650 GS, G 310 GS y la R nineT Urban G/S, una reinterpretación contemporánea de la R 80 G/S.

Y no olvidemos la F850 GS y F 750 GS, que también han contribuido a la rica historia de la serie GS.

Tabla Resumen de Modelos BMW GS

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