Los dueños y aficionados siempre están en busca de buenos datos y de aprender más sobre el funcionamiento de sus automóviles para disfrutar mejor de ellos. Por eso, adaptamos guías simples para apoyarlos.
¿Qué es la Culata?
La culata, también denominada cabeza del motor, consiste en un bloque de metal, generalmente de hierro fundido o aleación de aluminio, que sella la parte superior de los cilindros de un motor de combustión, evitando así que haya pérdidas de compresión. Se fabrica con estos materiales buscando un equilibrio entre altos niveles de resistencia y rigidez combinados con una buena conductividad térmica que permita liberar al exterior el calor de la cámara de combustión, mejorando así el rendimiento del vehículo al elevar la relación de compresión.
Las culatas de aluminio, aunque cuentan con mejores propiedades de conducción del calor y son más ligeras, resisten mejor la fricción de los pistones. Pero el daño por un sobrecalentamiento puede generar mayores consecuencias y daños.
La culata se encuentra unida al bloque motor por medio de tornillos y una junta (Las juntas son elementos que se utilizan para conseguir un sellado estanco, evitan el paso de agua en el ensamblaje de dos partes, función que desempeña el empaque de cabeza o culata), que se encarga de sellar con firmeza y flexibilidad ambos componentes para soportar las altas temperaturas producidas por el motor e impedir fugas de compresión o líquido refrigerante.
En la culata se adhieren válvulas y sellos, ejes de levas, piñones, buzos, inyectores, bujías, bobinas y otros elementos que hacen posible la ignición o arranque de un motor. Cuando se realiza un trabajo en la culata, se debe tener el cuidado por parte del prestador del servicio (tornero o reconstructor) de revisar con mucho esmero, para determinar, rajaduras, picaduras y otros daños. También debe tener la precaución de no desgastar más de lo necesario, para no provocar un problema al momento de la colocación y posterior puesta en marcha del auto.
En diversas ocasiones, luego de un sobrecalentamiento y trabajo en la culata, se generan problemas más graves, como ruidos, humo, consumo de agua, esto en ocasiones es resultado de un trabajo mal realizado. Recuerda que los trabajos a medias pueden generar pérdida de tiempo, dinero y mayores problemas.
Daños Comunes en la Culata:
- Daño por calentamiento
- Daño por uso de agua
- Irregularidad de funcionamiento por carbonilla
Componentes Adicionales Relacionados con la Culata
La culata trabaja en conjunto con otros componentes esenciales del motor. A continuación, se describen algunos de ellos:
Tapa de Válvulas
La tapa de válvulas tiene la función de sellar la parte superior del motor, apoyada con un empaque de caucho, cubriendo el o los ejes de levas. Evita el derrame de lubricante, ayuda a controlar la presión de aceite y libera calor o vapor generado en el motor. En esta también se adhieren algunas válvulas y tuberías.
Una de ellas es la válvula PCV o Positive Crankcase Ventilation Valve en inglés, que tiene la función de liberar la presión existente en el cárter a consecuencia del accionamiento del pistón y del incremento de temperatura que se produce en el interior del motor.
Por tanto, la válvula PCV permite el paso de los vapores de aceite e hidrocarburos generados en el cárter, expulsándolos al colector de admisión. De ese modo, estos vapores volverán a entrar en la cámara de combustión para formar parte de la mezcla aire- combustible. Para conseguir una combustión completa, la centralita (ECU) se encarga de ajustar la mezcla para que ésta sea óptima. Gracias a ello, la presión del cárter bajará, reduciendo la posibilidad de reventar las juntas y evitando una mayor emanación de gases contaminantes.
También en la culata están ancladas las válvulas de VANOS, VVTI, VTEC y algunas otras.
Daños más observados:
- Fugas
- Quebraduras
- Rajaduras
- Quemaduras por calentamiento de culata
Empaque de Culata
El empaque de la culata por lo regular es de grafito, asbesto y/o algún otro material resistente a altas temperaturas, en la actualidad son muy comunes los de metales o aleaciones, sirve para formar una estanqueidad (sellar) entre las líneas de lubricación y de enfriamiento entre la cabeza y el block por otro lado también evitan fuga de compresión porque también sellan la cámara de combustión entre la cabeza y el block se puede dañar por un sobrecalentamiento del motor, por una aceleración brusca estando frio el motor o debido a que no aplicaron el torque adecuado (apretar) a los tornillos entre la cabeza y el block, o simplemente lo colocaron mal.
Se debe tener mucha precaución, algunos empaques pueden ser similares, pero pueden tener pequeños cambios en los orificios de paso de agua, y de no observar esto, puede generar problemas luego de la rectificación y trabajo en la culata.
Daños mas comunes:
- Quemadura por sobrecalentamiento
Block del Motor
El block o bloque del motor es el elemento principal de cualquier motor de combustión interna. Está compuesto por los cilindros y todos aquellos componentes que forman el mecanismo de potencia, como las bielas, los pistones y el cigüeñal. De forma popular, al bloque se le denomina motor, ya que los componentes se conectan en él y el proceso de combustión se realiza en su interior.
Por lo general, el bloque motor consiste en una pieza de acero o aluminio fundido. Este último material es mucho más ligero y con una mayor capacidad para disipar el calor, sin embargo, es más caro y tiene menor resistencia al roce con los pistones. Asimismo, sujeta las tapas donde que sellan y/o protegen al eje cigüeñal.
Hoy la mayor parte de los blocks de motor incorporan orificios para alojar el líquido anticongelante de los motores con refrigeración líquida y los tubos para el aceite de lubricación.
Tipos de bloque de motor
Existen dos tipos de bloques de motor, los llamados de camisa seca y los de camisa húmeda. En el caso del motor de camisa seca, las camisas van conectadas a otros cilindros con paredes más finas y tienen menos tamaño que el húmedo.
En el motor de camisa húmeda, existe además un sistema de refrigeración por agua y la estanqueidad (evitar fugas de agua) se logra mediante un anillo de caucho ubicado en las zonas superior e inferior.
Por otro lado, existen otros tipos de bloque de motor en función de cómo se dispongan los cilindros, como el lineal, en V y plano u opuesto (motor Boxer).
En el bloque del motor se alojan anillos, pistones, bielas, eje cigüeñal y sus partes, bomba de aceite, bomba de agua, y algunos otros elementos que hacen posible la generación de torque para el funcionamiento del auto.
Algunos daños:
- Oxidación por uso de agua
- Desgaste por mala lubricación
- Daño por calentamiento
- Rajaduras
- Picaduras
Cárter del Motor
El cárter es un componente del motor en el cual se deposita el aceite que se encarga de lubricar el motor. Tiene una forma similar a la de una cubeta o bañera atornillada en la parte baja del motor. Sobre el cárter están ubicados el cigüeñal, las bielas y los pistones. También sirve como un reductor de presión y ayuda en ordenar el flujo de aceite, por ello tan sensibles a fugas cuando se hace un buen trabajo de sellado.
El aceite se deposita en el cárter por gravedad para luego ser lanzado por medio de la bomba de aceite al filtro y luego a los circuitos de lubricación. Una vez se han lubricado todas las piezas del motor, el aceite de nuevo vuelve a caer en el cárter.
Otras partes importantes del motor
- ECU (Unidad de Control Electrónico): Es el computador que regula el funcionamiento del motor.
- Inyectores: Inyectan combustible y aire en la cámara de combustión.
- Alternador: Recarga la batería mientras el motor está en marcha.
- Batería: Almacena la energía para arrancar el coche.
- Distribuidor: Distribuye la energía a las bujías.
- Bobina: Envía energía al distribuidor.
- Cigüeñal: Eje que recibe el movimiento de los pistones.
- Bielas: Unen los pistones al cigüeñal.
- Pistones: Se mueven dentro de los cilindros para generar movimiento.
- Válvulas: Controlan la entrada y salida de gases en los cilindros.
- Eje de levas: Abre y cierra las válvulas.
Mantenimiento y Diagnóstico
Aparte de saber identificar las partes del motor de un auto, es importante contar con algunas nociones sobre puesta a punto. El estado de conservación de tu vehículo dependerá, en mayor o menor medida, de qué cuidados reciba.
- Nivel de aceite: Debe realizarse con la varilla de medición. Es muy importante que tengas el motor parado, en frío y el vehículo aparcado sin inclinación. La varilla de medición debe de sacarse, limpiarse con un trapo y volverse a introducir. Justo después hay que volver a sacarla y revisar hasta donde hay marca de aceite.
- Refrigeración: Una señal de que el motor no está correctamente refrigerado es el testigo de alta temperatura. Superar la barrera de los 90ºC podría ser síntoma de una pérdida de líquido refrigerante o de que el motor tiende a consumirlo. Para ello, debes comprobar los niveles de fluido en el vaso de expansión.
- Luces: Sobre todo en el caso de las luces halógenas, que tienen tendencia a fundirse. Fíjate en que las luces de freno traseras funcionen todas a la perfección y de que las luces antiniebla también se enciendan.
- Batería: La batería suele ser un tanto traicionera, ya que suele fallar sin dar previo aviso. Aun así, la mayoría de los autos de hoy día ya alertan de un bajo nivel de carga. Si no te fías o no cuentas con dicha alerta, puedes calcular su tensión con un tester.
- Limpieza del parabrisas: Lo cierto es que la limpieza del parabrisas es sumamente importante.
- Mantenimiento periódico: Esta pauta viene siempre determinada por el fabricante. Esto es: el cambio de aceite, cambio de filtros, cambio de bujías, cambio de discos, pastillas y líquido de frenos, etc. La mayoría de vehículos ya cuentan con un sistema de avisos y un historial de mantenimiento informatizado.
- Ruidos extraños: Los ruidos metálicos o arrítmicos pueden ser indicios de una posible avería. Si es el caso, revisa los puntos anteriores mencionados y ponte en contacto con tu taller de confianza.
Problemas Comunes y Soluciones
El sobrecalentamiento de un motor genera grandes daños a la culata y al empaque, en ocasiones provoca deformidad en el bloque de motor. El daño principal es deformidad de la pieza o la culata.
Cuando la culata está muy torcida, la rectificación puede ser excesiva, llevando a la necesidad de usar doble empaquetadura. Un mecánico comentó que debido a la distorsión excesiva de la culata, se tuvo que rectificar mucho para darle planitud y hay que poner doble empaquetadura, ya que al rectificar la culata tiende a bajar, quedando sumando aproximadamente 1,5 mm hacia arriba. Algunas personas lo montan así nomas y anda igual, pero que es lo que me ha pasado con algunos por ejemplo con los nissan que las cadenas de distribución quedan traqueteando (haciendo sonido de traca traca) quedan metiendo algunas veces ruido cuando uno monta con una sola empaquetadura. En este caso he montado con 2 empaquetaduras e igual quedan bien, no ha habido problema con eso. Mas que nada eso, para que lo que se rectificó y se le desgasto a la superficie de la culata suplirlo con doble empaquetadura.
Esas empaquetaduras de sobremedida que venden que son artesanales, son extremadamente malas, porque son blandas son de otro material que no es asbesto, otro tipo de compuesto y la misma presión interna del cilindro las revienta y se termina haciendo el trabajo de nuevo, no son de buena calidad, por eso es mejor montar a veces doble empaquetadura metálica bien la “delaina” (es lo que entendí) y dar un buen torque, lo otro es conseguir una culata nueva que saldrá 300 o 400 lucas.
Sin embargo, es crucial asegurarse de que la rectificación se realice correctamente y que el bloque del motor esté plano antes de tomar cualquier decisión. La opción de reemplazar la culata por una nueva o de desarmaduría también debe considerarse.
Funcionamiento de las Válvulas
Las válvulas son esenciales para el funcionamiento de cualquier motor. Son como unos clavos grandes, encargados de abrir el paso a la mezcla de aire y combustible y de dejar escapar los gases producto de la combustión. Se ubican en la parte superior de los motores, o lo más a la izquierda y derecha, en el caso de los motores bóxer. El punto es que están al final del recorrido del pistón para reencontrarse con la mezcla de aire y combustible, junto con la chispa de la bujía y la compresión del pistón. Para que funcionen, las válvulas están en los asientos de válvula dentro de la culata. A su vez, el cigüeñal, en la base del motor, gira conforme se mueven los pistones. El cigüeñal, va unido mediante una correa o cadena al árbol o eje de levas, el que va presionando cada una de las válvulas para abrirlas y cerrarlas dependiendo de la sincronía del motor. Sin las válvulas, un motor no podría funcionar, puesto que el ciclo de giro del motor hace abrir las válvulas de admisión, que dejan entrar la mencionada mezcla de aire y combustible, y las de escape para dejar salir los gases producto de las explosiones internas. Las válvulas están hechas con una aleación de acero y otros materiales que están pensados para resistir altas temperaturas. Por su labor están expuestas a grandes temperaturas, debido a la presencia de gases y fricicón.
¿Cómo funcionan las válvulas?
Cuando haces partir el auto, una señal eléctrica desde el motor de arranque hace girar el motor, el cual sigue la siguiente sincronía:
- Llega combustible desde el inyector o carburador al motor
- Al mismo tiempo por medio de la admisión de aire llega el oxígeno
- Ambos se reencuentran en la culata donde la válvula de admisión se va a abrir en una sincronía entre el cigüeñal y el eje de levas.
Al abrirse, entra la mezcla de aire y combustible a la cámara de combustión, donde el pistón viene subiendo para hacer la compresión, que en conjunto con la chispa de la bujía van a hacer la combustión, para que posteriormente se abra la válvula de escape que llevará los gases remanentes hacia las líneas de escape.
Como te explicamos más arriba, el cigüeñal gira gracias al movimiento de los pistones, el cual se mueve debido a las explosiones de la combustión. El eje de leva, por su parte, está conectado con el cigüeñal, con una correa o cadena, por lo que el movimiento de los pistones, moverán el cigüeñal; para mover el eje de leva que abrirá y cerrará las válvulas.
Así, todo es un círculo virtuoso para que el motor funcione; a la vez que el tiempo de distribución va a hacer que esta sincronía se dé y así el motor pueda funcionar con un ralentí parejo y armonioso. El tiempo de distribución es cuando alguien te dice que tu motor está fuera de tiempo y necesita ajustar el distribuidor.
Gracias al tiempo de distribución, la acción del eje de leva, los pistones y el cigüeñal trabajarán al unísono para hacer la combustión. Antaño, los motores tenían una válvula de admisión y otra de escape por cada cilindro; hoy eso ha cambiado y la gran mayoría de los vehículos tienen dos válvulas de admisión y dos de escape.
¿Por qué fallan las válvulas y cómo detectarlo?
Uno de los principales problemas que experimentan las válvulas tiene que ver con su refrigeración; por lo que un motor con problemas en su sistema de refrigeración y con mala lubricación de aceite podría, entre otras cosas, resentir algunas o todas tus válvulas.
Si una válvula está con problemas no va a hacer el trabajo de admisión o escape como corresponde, dejando escapar gases de más o bien admitiendo más oxígeno del necesario. Eso redundará en un desequilibrio del motor, pudiendo calentar de más el motor o produciendo problemas de compresión, lo que a la larga puede ser muy grave.
¿Hay repuestos para las válvulas? ¿Cuánto podría costar la reparación?
Dependiendo del problema habrá una solución. Si bien las válvulas en sí son baratas, usualmente un problema generado en las válvulas implica otros arreglos y repuestos y ahí es donde puede salir más caro. Hay válvulas que valen $10.000, $20.000 o más; pero si tuviste problemas con el eje de levas, balances o la culata, el arreglo podría acercarse a los $500.000; no obstante, todo estará determinado por el año, marca y modelo del auto; y claro, por la magnitud de la falla.
Si el problema fue de lubricación, quizás la falla es más local, por lo que un reemplazo de válvulas, balancines y rectificación de culata, junto con la empaquetadura, podrían solucionar el asunto; mientras que si el problema fue por temperatura, ahí la cosa puede ser salada. Si el problema fue la refrigeración, además de las válvulas podrías haber dañado otras partes del motor, lo que podría requerir un semi ajuste por pérdidas de compresión.
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