Sistemas y Subsistemas de un Vehículo: Funcionamiento Detallado

Es indispensable para todos los conductores conocer el funcionamiento de su automóvil, cómo está construido, cuáles son sus principales partes y funcionalidades, además de las posibles fallas y medidas que debe tomar ante ellas, como también la correcta utilización de todos los elementos de seguridad en el marco de una conducción responsable para el bien de todos. Manejar un auto es una actividad en la que ningún conductor, por prudente y experto que sea, se encuentra exento de sufrir un accidente de tránsito. La industria automotriz ha evolucionado notablemente en lo que respecta a la seguridad.

Sistemas de Seguridad Activa

En términos simples, los sistemas de seguridad activa son aquellos que contribuyen a un mejor y más seguro funcionamiento del auto, con el objetivo de reducir al mínimo las posibilidades de accidentarse.

• Frenos: El sistema antibloqueo de ruedas (ABS), es el más popular y eficaz.
• Llantas: Garantizan la adherencia del auto al suelo, incluso bajo la lluvia o sobre carreteras muy lisas.
• Dirección: Cuando está en perfectas condiciones optimiza la maniobrabilidad del vehículo.

Sistemas de Seguridad Pasiva

A diferencia de los sistemas de seguridad activa del automóvil, los de seguridad pasiva son reactivos. Es decir, entran en acción una vez se ha producido el accidente. Su objetivo no es prevenir el siniestro, sino reducir al máximo los daños que pueden llegar a sufrir los ocupantes del vehículo. Estos son los sistemas de seguridad más conocidos.

• Cinturón de seguridad: Es importante que sea utilizado por todos los ocupantes del vehículo.
• Airbag: Es un complemento del cinturón de seguridad. El sistema de airbags consta de unas bolsas de aire que, a través de sensores de impacto, pueden inflarse en centésimas de segundos, logrando dar protección a los ocupantes del vehículo en caso de un golpe fuerte. Presentados por Mercedes Benz en 1981 en un modelo clase S, los airbags o bolsas de aire se transformaron en un dispositivo de seguridad pasiva indispensable en un auto, tanto que las normativas del mundo apuntan a hacerlos obligatorios en todos los vehículos.
• Corte de inyección: Corta el suministro de combustible hacia el motor luego de que tienes un accidente.

Chasis y Carrocería

Chasis: El chasis es el esqueleto de un auto. Puede ser una estructura autoportante, como una cáscara o tipo H (escalera), donde se monta el resto del vehículo. El chasis es la estructura principal donde irán montados todos los componentes del vehículo.

Carrocería: La carrocería es la estructura que se dispone sobre el chasis para albergar a los ocupantes y la carga del vehículo. En el caso de los chasis autoportantes, la carrocería está incluida en la estructura y solamente añade elementos estéticos.

Sistema de Frenos

Frenos de tambor: El freno de tambor es un sistema de frenado donde unas zapatas metálicas presionan contra el interior de un tambor metálico. Estas zapatas están revestidas con diferentes aleaciones y materiales que ayudan a lograr un frenado eficiente. Esta tecnología ya viene de salida, ya que los autos modernos están fabricándose con frenos de disco en las cuatro ruedas.

Freno de disco: Este sistema se basa en un disco que rota junto con la rueda, y en pastillas de freno que se aplican contra el disco cuando se presiona el pedal de freno. Este proceso genera la fricción necesaria para transformar la energía cinética del vehículo en calor, lo que provoca su desaceleración. Este sistema representa una mejora al sistema de tambor, ya que logra mejores resultados en frenado, en el manejo de temperatura; y en la actualidad es el sistema más usado por los fabricantes de automóviles.

Servofreno: Es el sistema que permite que un pequeño empuje del pie sobre el pedal de freno se trasforme en la presión necesaria para detener un vehículo de gran peso en movimiento. En la actualidad, según la tecnología del vehículo, este servofreno puede ser hidráulico, neumático o eléctrico.

Freno de mano o freno de estacionamiento: El freno de estacionamiento es un sistema de freno auxiliar que, como su nombre lo indica, se activa para inmovilizar el vehículo de forma permanente cuando este queda estacionado.

En una pastilla o balata de frenos, se especifica un código de dos letras que tienen relación directa con la fricción deslizante entre ellos y los discos o tambores, por ejemplo, si en la pastilla de freno se visualiza la designación EE, la fricción en frio tendrá un comportamiento friccionante que varia entre 0,15 a 0,25 y en caliente, su comportamiento tendrá igual valor. Esto implica que la pastilla o balata no modifica la fricción de trabajo y los freno deben responder a una frenada de manera pareja. Si la intención de mejorar los sistemas de freno se dirige a reducir la distancia de frenado en condiciones de alta exigencia, la segunda letra del código, debiese ser F, G o H.

Cuando se hace mantenimiento por desgaste de los sistemas de frenos, es importante realizar el rectificado de las pistas de trabajo de discos y/o tambores, o el cambio del componente nuevo si las medidas a rectificar superan los mínimos y máximos admisibles.

Suspensión

El sistema de suspensión consta de un conjunto de piezas y sistemas que buscan reducir las vibraciones producidas por las imperfecciones del camino. Generalmente, se utilizan elementos como resortes, amortiguadores hidráulicos, ballestas metálicas, barras estabilizadoras, entre otros elementos. La disposición de estos elementos y su configuración otorga al vehículo características especiales, como suavidad, capacidad de carga, maniobrabilidad y estabilidad.

Transmisión

Caja de cambios: La caja de cambios es el mecanismo que permite transformar el giro y potencia del motor en movimiento y fuerza en las ruedas del auto. Esto se logra mediante un complejo sistema de piñones de diferentes tamaños y posiciones, que van acoplándose al sistema del motor. Existen dos tipos de cajas de cambios:

• La manual, en la que el cambio de marcha se realiza a través de la palanca de cambios.
• La caja de cambios automática, donde el cambio lo aplica el mismo auto en la medida que el vehículo se desplaza.

Ejes: Los ejes son las líneas físicas o imaginarias que unen las ruedas delanteras y traseras de un auto. Un eje físico existe cuando las ruedas están conectadas entre sí por una pieza, que pude ser un eje de transmisión o una barra. En tanto, un eje imaginario existe cuando no hay una pieza que una las ruedas.

Clutch o disco de embrague: El embrague es una pieza fundamental en el funcionamiento de un vehículo, ya que permite conectar y desconectar el giro permanente del motor a las ruedas para que estas se muevan solamente cuando sea necesario. Esto se logra gracias al acoplamiento y desacoplamiento de unos discos situados entre el motor y la caja de transmisión. Esta función hace posible el trabajo de la caja de cambios y su uso correcto puede regular la potencia que se envía a las ruedas en ciertas situaciones.

Diferencial: Esta pieza es fundamental para que un vehículo pueda realizar curvas. Esto, porque logra que el movimiento uniforme de las ruedas de tracción se transforme en movimientos diferentes al hacer un giro, permitiendo que la rueda que queda por el interior del giro de menos vueltas que la rueda que va por el exterior del giro.

Sistema Eléctrico

En él están comprendidos los circuitos de encendido, de carga, de arranque y de iluminación, con un elemento común que es la batería.

• Batería: Uno de los componentes más importantes de un vehículo automotor es la batería. Esta pieza almacena energía eléctrica y la libera para alimentar diversos sistemas del vehículo. Para reponer la energía de la batería que consume el automóvil, se recurre a un generador de energía (alternador) movido mediante una correa. Para arrancar el motor del vehículo es preciso hacerlo girar a unas 50 rpm, lo cual se consigue con el motor eléctrico de arranque al recibir corriente directamente de la batería.
• Fusible fundido: Los fusibles impiden incendios y deterioro del sistema eléctrico.
• Bujías: En los motores de gasolina, es el encargado de producir la chispa en las bujías para que se inflame la mezcla que se encuentra en el interior de los cilindros. Comprobación del estado. De producirse alguna avería no suele ser susceptible de reparación.

Si falla la Unidad de Control Electrónico UCE es posible que haya una desprogramación y el motor no partirá o dejará de funcionar. Si la avería está en los actuadores del sistema también se generará una baja en la potencia y en el rendimiento del motor. Cuando se trata de fallas en los sensores, dependerá de donde está ubicado y que conexión tiene, pudiendo afectar el funcionamiento del motor, revoluciones, medidor de presión del combustible, etc.

El sistema eléctrico administra cualquier tipo de función que requiera corriente eléctrica en un vehículo ya sea de la línea liviana o pesada.

Componentes del Sistema Eléctrico

• Generación y Almacenamiento: Se compone por el generador, el regulador de voltaje, la batería de acumuladores y el interruptor de la excitación del generador.
• Arranque: Está equipado por la batería, interruptor de arranque, conmutador y motor.

Motor

El motor es una máquina que transforma la energía química del combustible en energía mecánica, es decir, en movimiento. Es el elemento más importante, es decir el corazón del automóvil.

Funcionamiento del Motor

Los vehículos particulares funcionan mayoritariamente con gasolina (bencina), algunos para el trabajo funcionan con petróleo diesel como buses, camiones y camionetas y de forma excepcional existen vehículos que funcionan con gas, como algunos taxis. Movimiento del pistón: 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.

El funcionamiento del motor diésel y gran parte de sus órganos son similares al de gasolina. La mayor parte de los vehículos industriales y de gran tonelaje, a parte de un gran número de modelos particulares sub urban, camionetas pick up y vehículos todo terreno estilo jeep, tienen motor diésel. En el motor diésel la mezcla aire-carburante se realiza en los cilindros, para su combustión en el momento de la inyección. El funcionamiento del motor diésel está conformado por cuatro acciones diferentes, llamadas tiempos:

• TIEMPO DE ADMISIÓN: El aire se introduce en el cilindro. El aire procedente del exterior atraviesa un filtro y entra en el cilindro, pudiendo hacerlo de dos formas diferentes: Motor atmosférico: A través de la propia succión del aire exterior que realiza el pistón.

ADMISIÓN: El pistón (p) alojado en el cilindro (c) baja y aspira la mezcla (gasolina-aire) a través de la válvula (v).

COMPRESIÓN: El pistón sube nuevamente y comprime la mezcla aspirada en el tiempo de admisión. Las válvulas se encuentran cerradas.

EXPLOSIÓN (o tiempo motor): Antes de que baje nuevamente el pistón, salta una chispa en la bujía (b) produciéndose la explosión de la mezcla comprimida, empujando con fuerza el pistón hacia abajo, que es la que se aprovecha para mover el vehículo.

ESCAPE: El pistón sube nuevamente, arrastrando y expulsando al exterior a través de la válvula de escape (e) los gases producidos por la explosión.

Componentes del Motor

• Los pistones: Impulsados por la fuerza de los gases de la combustión, generan un movimiento rectilíneo. Este movimiento se transmite mediante las bielas al cigüeñal.
• Cámara de combustión: En los motores diésel es donde se mezclan el aire con el combustible y se produce la combustión. En los motores de gasolina es donde la bujía produce la chispa que provoca la explosión.
• Orificios y mecanismos de admisión y escape: Para la entrada de aire y la salida de los gases quemados.
• El árbol de levas: Mecanismo encargado de accionar las válvulas que abren y cierran los orificios de admisión y escape. Es un disco, solidario al cigüeñal, que transmite el movimiento del motor al embrague. Permite disminuir las vibraciones que se producen en el interior del motor.

Sistemas de Alimentación

Carburador: Mezcla la gasolina y el aire. Por una parte llega la gasolina desde el depósito y por otra el aire desde el exterior debidamente filtrado. El filtro se debe cambiar periódicamente, especialmente en verano y si se circula por caminos polvorientos. En la actualidad, este sistema está prácticamente en desuso, siendo sustituido por sistemas de inyección.

Inyección: Una bomba inyecta combustible a presión en el conducto de admisión, justo antes de la entrada al cilindro. Inyección indirecta: La inyección del combustible se realiza antes de la cámara de combustión. Inyección directa: El combustible se inyecta directamente en la cámara.

Cuando en el tablero se enciende la luz que indica que el motor no esta siendo lubricado, debe detener el motor y reparar la avería. Verifique el nivel de aceite de la varilla, que se encuentra en el motor.

Sistema de Refrigeración del Motor

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.

Tipos de refrigeración empleados

• Por aire: el aire refrigera directamente el motor.
• Por líquido refrigerante: Es el más utilizado en todos los vehículos.

Componentes del sistema de refrigeración

• Líquido refrigerante: Es una mezcla de agua y anticongelante.
• Radiador: Donde se enfría el líquido. Está situado, normalmente, en la parte frontal del vehículo.
• Ventilador: Enfría el líquido del radiador.
• Termostato: Abre o cierra el paso del líquido por el circuito.
• Bomba de agua: Mueve el líquido por el interior del circuito.
• Ventilador eléctrico: Los vehículos modernos cuentan con ventilador eléctrico, este funciona cuando sube la temperatura sobre todo al manejar a baja velocidad.

¿En qué consiste el sistema de refrigeración de un auto?

El sistema de refrigeración del motor está compuesto por los siguientes elementos:

• Bomba
• Radiador
• Ventilador
• Termostato
• Depósito
• Reloj control de temperatura
• Líquido refrigerante (etilenglicol)

Estos elementos interactúan de la siguiente manera:

Una pequeña bomba hace circular el líquido refrigerante por todo el motor. Este líquido recorre las paredes del motor y extrae la temperatura ocasionada por el funcionamiento de este. Este líquido, ahora caliente, se introduce en la parte superior del radiador, pasando por un tejido de delgados caminos por los que pasa aire fresco. Este aire puede ser forzado por ventiladores eléctricos o por la misma velocidad del vehículo al estar en movimiento.

Este proceso es un circuito que se repite una y otra vez mientras el motor del vehículo esté encendido.

El sistema se autorregula mediante sensores y un termostato que pueden bloquear la circulación del líquido para alcanzar una temperatura óptima de trabajo o acelerar la circulación para extraer temperatura más rápido, en caso de ser necesario.

Fallas en el sistema de refrigeración de un motor

Lo complejo de este sistema radica en que una falla, por pequeña que sea, puede resultar en un sobrecalentamiento interno del motor, pudiendo estropear su funcionamiento y causar daños en cilindros, pistones, válvulas, juntas, entre otros elementos del corazón del vehículo. Como habrás podido ver, el circuito del sistema de refrigeración no es un proceso tan complicado dentro de un vehículo.

• Residuos acumulados en las camisas de agua, las que disminuyen la capacidad de extraer calor.
• Termostato defectuoso: Puede pasar que esta válvula no se abra adecuadamente y restrinja la circulación de líquido.
• Bajo flujo de aire en el radiador, que no es suficiente para enfriar el líquido.
• Bomba de agua defectuosa que puede mover de forma limitada o no mover el líquido.
• Electroventilador descompuesto, que en condiciones de calor no se enfriará correctamente el líquido.
• Pérdida de líquido por fuga en mangueras, lo que puede generar un aumento drástico de temperatura.
• Rotura o fuga interna en el motor: la mezcla de aceite y líquido refrigerante puede causar daños a nivel general en el motor.

Recomendaciones para el cuidado del sistema de refrigeración

Utilizar el líquido correcto es uno de los principales factores de protección del sistema refrigerante del motor y es fundamental para mantener las temperaturas adecuadas y evitar el congelamiento en invierno.

• No abuses del agua destilada, pues solamente se debe usar como relleno en caso de baja de nivel del líquido principal.
• Tampoco abuses del agua verde, porque este líquido está pensado más bien para vehículos con alto kilometraje y que ya tienen corrosión importante.
• No descuides el manual del fabricante: Los anticongelantes y refrigerantes son el estándar de los autos modernos y debemos seguir el manual del auto para poner el líquido correspondiente para cada motor.
• Debes tener presente que los motores modernos tienen puntos de temperatura óptimos diferenciados por marcas y modelos, por ello, es importante verificar la concentración de etilenglicol determinada para cada motor.
• El etilenglicol es el elemento central de los anticongelantes y refrigerantes modernos, la mayoría de las marcas lo recomiendan al 50% como máximo, pues a partir de esa concentración pierde sus capacidades.

El mercado ofrece muchas opciones y los productos de mayor calidad ofrecerán protección entre el 20 y 50%. Estos son algunos ejemplos:

• Anticongelante al 33%
• Anticongelante al 50%

Además de poner el líquido adecuado, debemos procurar remplazarlo en el plazo correspondiente, porque al pasar el tiempo, los químicos pierden sus propiedades y puede terminar siendo perjudicial para el motor. Ha de mantenerse entre el máximo y el mínimo. Comprobación del estado de la correa. Si patina, se rompe o se afloja, no se moverá la bomba y fallará la refrigeración (sobrecalentamiento del motor). Sustitución del líquido refrigerante en todo el circuito con líquido refrigerante compuesto, según las instrucciones del fabricante.

Sistema de Distribución

Cada vez que pones en marcha tu automóvil se activa un complejo juego de componentes que opera en perfecta sincronía. Principalmente, el sistema de distribución controla la apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape, para regular el flujo de aire, combustible y gases de salida del motor. Es el encargado de abrir y cerrar las válvulas en el momento adecuado. El sistema de distribución sufre un desgaste constante debido al movimiento continuo y las altas temperaturas a las que opera el motor.

Anomalías y Síntomas

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