Curso de Timonel: el motor (clase 14)

Viene de: Curso de timonel: Tipos de cascos de embarcaciones a motor (clase 13).

El motor elegido para propulsar una embarcación debe ser escogido acorde a su eslora y desplazamiento, así como también a ciertas características de la misma como ser el tipo de casco y la forma de su carena. En líneas generales, los motores pueden clasificarse en internos o externos (fuera de borda).

Los motores internos son aquellos que se instalan en el interior de las embarcaciones, generalmente en un compartimiento cerrado o sala de máquinas, y pueden ser nafteros o diesel dependiendo del tipo de combustible que utilicen.

Los motores fuera de borda, tal como su nombre lo indica, se montan “por fuera de la borda” de la embarcación, generalmente sobre un soporte amurado en el espejo de la misma. Los motores fuera de borda pueden ser de cuatro tiempos o de dos tiempos, dependiendo del ciclo de funcionamiento de los mismos. Estos últimos (los de dos tiempos) ya se encuentran prohibidos en muchos lugares por la alta contaminación que producen.

Los motores, tanto sean diesel como nafteros, reciben el nombre de “motores de combustión interna”, debido a que el combustible se quema en el interior del mismo, más exactamente en los cilindros. Dependiendo del tipo de motor, este puede tener un número variable de cilindros así como también diferentes regímenes de funcionamiento. No pretende este apartado ser un curso de mecánica, pero sí desarrollar ciertos conceptos básicos del funcionamiento de un motor de combustión interna, a fin de poder solucionar al menos algunos de los problemas que estos pudieran presentar.

El motor naftero

Básicamente podemos decir que el movimiento del eje de un motor se debe al recorrido que desarrolla el pistón dentro de cada uno de los cilindros, debido a la explosión del combustible en su interior. Las partes componentes del cilindro de un motor naftero pueden apreciarse en la imagen de la figura No 16.

Como decíamos anteriormente, el movimiento del eje del cigüeñal, que es en definitiva el eje del motor, se debe en un primer instante al recorrido descendente del pistón dentro del cilindro, producto de la explosión del combustible en el interior de la cámara de combustión. Para que esto ocurra, en un primer momento el pistón debe encontrarse en la parte superior de su recorrido comprimiendo el combustible, y para ello las válvulas de escape y admisión necesariamente deben encontrarse cerradas.

Al producirse la chispa en la bujía, se genera la explosión dentro de la cámara y el pistón se ve obligado a descender violentamente, transmitiendo el movimiento al cigüeñal a través de la biela. Este movimiento da inicio al ciclo, ya que forzará a otro pistón a comprimir el gas en otro de los cilindros, el cual nuevamente explotará continuando el proceso. La secuencia o ciclo mediante el cual se completa el procedimiento puede ser de cuatro tiempos o de dos tiempos, los cuales profundizaremos en detalle en la próxima clase.

Ciclo del motor de cuatro tiempos

• Primer tiempo (Admisión): La carrera de admisión se inicia con el pistón en la parte superior de su recorrido (punto muerto superior). Acto seguido, se abre la válvula de admisión y el pistón comienza a descender aspirando el combustible dentro del cilindro. Cabe aclarar que el combustible que ingresa no es nafta pura, sino que es una mezcla de aire y nafta finamente pulverizada que se produce en el carburador, en una proporción de una parte de nafta y quince partes de aire. El ciclo termina cuando el pistón llega al punto inferior de su recorrido (punto muerto inferior).
• Segundo tiempo (Compresión): Durante la carrera de compresión se cierra la válvula de admisión (la de escape ya se encontraba cerrada) y el pistón comienza a ascender nuevamente comprimiendo la mezcla hasta alcanzar nuevamente el punto muerto superior. En este punto el gas combustible se encuentra totalmente comprimido dentro de la cámara de combustión.
• Tercer tiempo (Expansión): Esta fase se inicia con el salto de la chispa en la bujía, lo que provoca la explosión del combustible dentro del cilindro y, por ende, el descenso violento del pistón hasta el punto muerto inferior, el cual transmite dicho movimiento al cigüeñal a través de la biela. Cabe aclarar en este punto que este movimiento es el que genera el resto de los movimientos del resto del motor y sus correspondientes fases (compresión, admisión y escape).
• Cuarto tiempo (Escape): La carrera de escape comienza con la apertura de la válvula de escape y continúa con el ascenso del pistón, lo que provoca la expulsión de los gases residuales de la combustión hacia el escape, finalizando el ciclo. A partir de la última fase, y con el pistón ya en el punto muerto superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión para iniciar el ciclo nuevamente. Por cada ciclo de cuatro tiempos, el cigüeñal da dos giros completos de su eje.

Ciclo del motor de dos tiempos

Tanto el funcionamiento como las partes componentes de los motores de dos tiemposson radicalmente diferentes a los de cuatro tiempos. Como su nombre lo indica, el motor de dos tiempos completa su ciclo operativo en solo dos movimientos del pistón, uno ascendente y otro descendente, completando de esta forma un solo giro del eje del cigüeñal. Para lograr esto cada pistón utiliza ambas caras (superior e inferior), a la vez que el cárter también aloja mezcla de combustible.

Por esta razón es que los motores de dos tiempos no pueden contener aceite en el cárter para su lubricación, la cual debe ser llevada a cabo agregando el mismo junto con la nafta (Aceite 2T). Dicho aceite se quema en la combustión, razón por la cual las emanaciones tóxicas de los motores de dos tiempos hacen que estos estén siendo prohibidos en la mayoría de los países. En siguiente imagen puede verse la descripción de las piezas principales del cilindro de un motor de dos tiempos.

• Primer tiempo (Compresión – Admisión): Durante este ciclo suceden dos cosas simultáneamente. Por un lado el pistón hace su recorrido ascendente comprimiendo la mezcla de combustible. Por otro lado, la cara inferior del pistón provoca la aspiración de la mezcla hacia el interior del cárter a través del conducto de admisión. Es decir: el pistón comprime combustible arriba y admite en el cárter. Durante este ciclo el cigüeñal gira media vuelta.
• Segundo tiempo (Expansión – Escape): Esta fase se inicia con el pistón en el punto muerto superior comprimiendo el combustible. Acto seguido se produce el salto de la chispa en la bujía, lo cual provoca la explosión (expansión) y el descenso violento del pistón. Este último, durante su descenso, produce simultáneamente dos cosas: Por un lado se descubre una válvula que permite que los gases residuales sean expulsados por el escape. A su vez, se abre el conducto que conecta el cárter con la parte superior del cilindro (lumbrera de admisión) y la mezcla que se encontraba alojada allí producto del ciclo anterior, pasa a dicho cilindro, ayudando a expulsar los residuos de la combustión. Durante esta fase, el cigüeñal gira media vuelta más, completando un giro completo de su eje durante todo el proceso.

El motor Diesel

La diferencia sustancial entre un motor naftero y uno diesel reside en que este último no utiliza bujías, debido a que el gasoil no requiere de chispa alguna para provocar la explosión. Esta en realidad se produce por la temperatura que alcanza el combustible diesel al ser comprimido.

Por esa razón, los motores diesel no utilizan energía eléctrica para su funcionamiento y, una vez en marcha, son sumamente confiables, puesto que su marcha solo se verá interrumpida por falta de combustible. De hecho, para detener este tipo de motores, es necesario suspender el suministro del mismo por medio de una válvula.

El ciclo operativo de un motor diesel es básicamente similar al de los motores nafteros de cuatro tiempos, con algunas ligeras diferencias. Solamente diremos que la diferencia sustancial, además de la falta de bujías, reside en que el combustible ingresa pulverizado en cada cilindro por medio de un inyector, que dosifica la cantidad justa de gasoil a fin de que, mezclado con el aire previamente comprimido y calentado en la cámara de combustión, se produzca la ignición del mismo. Pueden ver acá la clase completa sobre motores náuticos nafteros.

El motor fuera de borda

Salvo raras excepciones, los motores fuera de borda son nafteros y su ciclo de funcionamiento puede ser de cuatro o de dos tiempos. Estos últimos se encuentran prohibidos en algunos países, incluso en algunos lagos de nuestro país, debido a las emanaciones tóxicas que producen y liberan al medio ambiente. Las partes componentes de un motor fuera de borda pueden verse en el gráfico a continuación:

1. Tapa o carcasa: Protege al motor y sus componentes. Habitualmente se retira fácilmente operando una sencilla traba mecánica y permite acceder al motor en su totalidad.
2. Tirador de arranque: Permite la puesta en marcha del motor tirando del mismo. Los motores de mayor tamaño no disponen de dicho dispositivo ya que cuentan con burro de arranque que se acciona desde el comando principal por medio de una llave, al igual que un automóvil.
3. Acelerador: Girando la empuñadura permite acelerar o desacelerar el motor, del mismo modo que se hace con una motocicleta. A su vez, moviendo lateralmente el brazo completo se gira la posición del motor, operando así como timón de la embarcación. Los motores de mayor porte no poseen este mecanismo y cuentan con un comando a distancia para acelerar y desacelerar, así como también para invertir la marcha de avante a reversa. El brazo del timón suele ser reemplazado por un volante ubicado en el cockpit, junto con los demás comandos.
4. Pinzas de fijación: Sirven para el montaje y la sujeción del motor en el soporte ubicado en el espejo de la embarcación. En los motores de mayor envergadura, las pinzas suelen ser reemplazadas por importantes bulones con tuercas.
5. Pasador de inclinación: Consiste en una media luna con orificios y un pasador que permiten modificar la posición de la pata del motor respecto del casco a fin de mejorar la performance de la hélice en navegación. Esto no puede ser regulado durante la navegación. Los motores de mayor importancia cuentan con un mecanismo hidráulico, denominado “power trim”, que sí posibilita variar la posición durante la marcha a través de un pulsador ubicado en el comando.
6. Rejilla de aspiración: Permite el ingreso de agua al circuito de refrigeración del motor.
7. Hélice: Brinda la propulsión a la embarcación, tema que se tratará más adelante.
8. Placa anti cavitación: La cavitación es un efecto no deseado que se produce cuando aparece una turbulencia en el flujo de agua que llega a la hélice, producto de algún tipo de imperfección en la pata o en el casco de la embarcación. Esta turbulencia provoca que la hélice gire en vacío y el motor se acelere. La placa anti cavitación limita el problema, forzando el flujo de agua hacia la hélice.
9. Pata: Es el conjunto de mecanismos que sirven para transmitir el movimiento del motor a la hélice. Esto se verá más adelante.

El motor a turbina

Este sistema consiste sencillamente en un motor que acciona una bomba que provoca la aspiración de agua y la expulsa a altísima presión, generando así la propulsión de la embarcación. Su uso está casi con exclusividad destinado a las motos de agua en todas sus versiones, debido a la peligrosidad que generaría la utilización de hélices en este tipo de artefactos acuáticos.

Recomendaciones prácticas para el uso de motores nafteros y diesel

Como decíamos con anterioridad, no es la finalidad de este curso online el ofrecer un curso de mecánica, pero sí el brindar algunos conceptos de funcionamiento y sobre todo de seguridad para operar algunos de los motores de uso más frecuente en embarcaciones. A continuación, un breve detalle de las medidas a tener en cuenta:

1. Los motores a nafta requieren de mayores cuidados a la hora de utilizarlos con seguridad, debido a que los gases emanados por dicho combustible son sumamente explosivos. Es sumamente importante tener la precaución de ventilar el compartimiento del motor antes de ponerlo en marcha, a fin de evitar un incidente en caso que se produzca alguna pérdida de combustible.
2. Existen en el mercado dispositivos detectores de gases que emiten un sonido de alerta toda vez que detectan una emisión de gas. Es altamente recomendable instalarlos, sobre todo en motores a nafta.
3. Como vimos, el motor naftero requiere de energía eléctrica para su funcionamiento, razón por la cual una manera de evitar fallas en los mismos es un correcto mantenimiento de todo el circuito eléctrico (baterías, bornes, cableados, etc.).
4. Los tanques de combustible deben instalarse en lugares ventilados, sobre todo los portátiles que utilizan algunos fuera de borda. Estos últimos deben conservarse preferentemente a la sombra o en sectores frescos de la embarcación.
5. Todos los circuitos de baterías deben encontrarse provistos de llaves de corte, a fin de interrumpir el suministro eléctrico en caso de ser necesario.
6. Los motores diesel requieren un cuidado muy minucioso de su circuito de combustible. En tal sentido, todas las conexiones que van desde el tanque hasta el motor (pasando por pre filtros, filtros, bomba de gasoil, etc.) deben contar con doble abrazadera de sujeción, a fin de evitar que pueda ingresar aire al circuito. Una pequeña burbuja de aire es suficiente para detener un motor gasolero. Si esto ocurriese, será necesario purgar dicho circuito.
7. Los tanques de combustible deben limpiarse periódicamente, sobre todo aquellos que utilizan gasoil, ya que este produce, en combinación con algunas bacterias, unas algas que suelen obstruir los circuitos del motor. Existen en el mercado algunos productos bactericidas que contribuyen a mantener los circuitos limpios.

Continua en: Curso de Timonel: la transmisión (clase 15).

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

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