Para cualquier propietario de un vehículo, es recomendable conocer las partes y piezas que conforman un motor. Entre estas, la culata juega un papel fundamental. 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.
¿Qué es la Culata?
La culata se encuentra unida al bloque motor por medio de tornillos y una junta (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.
Con la culata se completa la cámara de combustión, cerrando el recorrido por donde se asoman los pistones. Arriba de los pistones llegan normalmente dos o cuatro válvulas; ellas van dentro de la culata, que es la tapa opuesta al block del motor.
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.
Quienes gustan del off-road o de actividades más sport, a veces rebajan la culata; es decir, se disminuye su altura para que, al cerrar el motor, la cámara de combustión sea más pequeña, aumentando la compresión y la fuerza del motor. Si bien es mecánicamente válido, por algo los fabricantes de cada vehículo determinaron el tamaño original de la culata.
Componentes Adheridos a la Culata
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. También en la culata están ancladas las válvulas de VANOS, VVTI, VTEC y algunas otras.
Función del 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 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.
Pese a que no existe una regla fija para esto, la vida útil del empaque de culata, en condiciones normales, puede durar entre 150.000 y 200.000 km, siempre que el motor esté bien mantenido.
Tapa de Válvulas
La tapa de válvulas tiene la función de sellar la parte superior del motor apoyada con un empaque de caucho, cubren el o los ejes de levas, evitan el derrame de lubricante, ayudan a controlar la presión de aceite y liberan 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.
El 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.
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.
Problemas Comunes en la Culata
- Daño por calentamiento: 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.
- Daño por uso de agua: Utilizar agua en lugar de refrigerante puede causar daños significativos a la culata debido a la corrosión y la falta de lubricación adecuada.
- Irregularidad de funcionamiento por carbonilla: La acumulación de carbonilla puede afectar el rendimiento de las válvulas y otros componentes de la culata.
Daños Comunes en el Empaque de Culata
- Quemadura por sobrecalentamiento: Un sobrecalentamiento del motor puede quemar el empaque, comprometiendo su capacidad de sellado.
Daños más observados en la Tapa de Válvulas
- Fugas
- Quebraduras
- Rajaduras
- Quemaduras por calentamiento de culata
Algunos daños en el Block del Motor
- Oxidación por uso de agua
- Desgaste por mala lubricación
- Daño por calentamiento
- Rajaduras
- Picaduras
Mantenimiento y Precauciones
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.
El cambio de empaque de culata no es tarea sencilla. La sustitución del empaque de culata puede superar los $300.000, dependiendo del modelo del vehículo.
Otras Partes Esenciales del Motor
Las partes del motor de un auto constituyen una verdadera maravilla moderna. En Compara te informamos sobre las características del motor, popularmente conocido como el corazón del automóvil. El motor se puede identificar como una gran pieza de metal que está ubicada, generalmente, en la parte frontal del vehículo.
Componentes Clave
- Cilindros: Pueden ser 1, 2, 4, 6, 8 o 16 piezas metálicas fundidas en bloque. Las mismas funcionan gracias a conductos de agua de refrigeración y aceite de lubricación. La cantidad de cilindros refleja el potencial que puede llegar a tener un motor, así como el nivel de consumo de gasolina. Por lo general, los vehículos de uso común cuentan con cuatro cilindros. En cada uno de ellos se desarrolla la secuencia de cuatro tiempos del motor, que implica la transformación del combustible en fuerza mecánica.
- Pistones: Se encuentran al interior de los cilindros y cumplen una función de pared, ya que evitan la fuga de combustibles y gases durante el proceso de transformación de la materia. Se caracterizan por sus movimientos ascendentes y descendentes, los cuales generan una presión sobre los canales de entrada de elementos y salida de los gases. Los pistones están unidos a dos elementos, por un lado está la biela, que es el brazo que soporta su movimiento. Por el otro lado, se encuentra el cigüeñal, una manivela de contrapeso que produce un efecto circular de la biela y el pistón, facilitando su repetición, tal como los pedales de una bicicleta.
- Culata: Es la tapa superior de todo el conjunto de cilindros. Aquí se encuentran ubicadas algunas importantes partes del motor de un auto, como la válvula de admisión de aire y gasolina y la válvula de escape de gases. Ambas tienen sus respectivas compuertas de entrada y salida. También en la culata se encuentran las bujías, que cumplen un rol de “chispero” y el árbol de levas, que controla el movimiento de las válvulas a modo de temporizador.
- Cárter: Cumple un rol de balde o bandeja en la parte de abajo del motor.
Los Cuatro Tiempos del Motor
- Paso 1: Admisión. Se origina a partir de un movimiento descendente del pistón, ubicado al interior del cilindro. Este desplazamiento hacia abajo permite la apertura de la válvula que inyecta una cantidad determinada de combustible y aire.
- Paso 2: Compresión. Se realiza una vez que las puertas de las válvulas están cerradas y el pistón regresa con un movimiento ascendente. La presión al interior del cilindro permite una mixtura comprimida entre aire y combustible, en alta temperatura.
- Paso 3: Explosión, o golpe de poder. La mezcla generada anteriormente es un material necesario para que entre en juego la bujía, que cumple un rol de chispero. La explosión resultante hace que el pistón vuelva a bajar con una gran fuerza.
- Paso 4: Escape. Estos cuatro tiempos se repiten de forma continua mientras el vehículo está encendido, multiplicando el potencial al momento de la aceleración y permitiendo la fuerza necesaria para el desplazamiento del vehículo. Este es un proceso que se va repitiendo en cada uno de los cuatros cilindros, de manera acompasada, decenas de veces por segundo.
Otros Sistemas Importantes
- Sistema Eléctrico: La batería permite los impulsos eléctricos del automóvil y se ve ligada al motor a través de correas.
- Lubricación: Se realiza a presión y sirve para disminuir la fricción y el desgaste de las partes del motor.
- Sistema de Combustible: Está compuesto por un estanque, un conducto transmisor y una bomba.
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