¿Se han preguntado alguna vez cómo son los motores que mueven nuestros coches y cómo funcionan?

Aquí les dejo una explicación, sencilla pero reveladora, de cuáles son las diferencias entre los motores de gasolina, diésel y eléctricos.

Los motores de gasolina y diésel son motores de combustión interna que utilizan combustibles líquidos (gasolina y diésel, respectivamente) para generar energía a través de la combustión. Los motores de gasolina suelen ser más ligeros y producir una potencia más alta a altas revoluciones, mientras que los motores diésel son más eficientes en el consumo de combustible y tienen mayor fuerza a bajas revoluciones.

Por el contrario, los motores eléctricos funcionan utilizando electricidad almacenada en baterías para generar movimiento. Son altamente eficientes, producen menos ruido y emisiones durante su uso, y tienen un par instantáneo, lo que significa que ofrecen una aceleración suave y rápida desde el reposo.

En resumen, las principales diferencias entre estos tipos de motores son el tipo de combustible o energía que utilizan, su eficiencia, el rendimiento en términos de potencia y torque, y su impacto ambiental en términos de emisiones y ruido. Eso sí, las diferencias en cuanto a precios son, hoy por hoy, abismales.

MOTORES DE GASOLINA

Un motor de gasolina funciona convirtiendo la energía química almacenada en la gasolina en energía mecánica, a través de una serie de procesos controlados. Sus componentes son:

Bloque del motor: Es la estructura principal del motor que aloja los cilindros, donde ocurre la mayoría de las operaciones

Cilindros: Son los conductos en los que se realizan los procesos de admisión, compresión, explosión y escape. Los motores pueden tener diferentes números de cilindros, como 4, 6 u 8.

Pistones: Son piezas móviles que se desplazan hacia arriba y abajo dentro de los cilindros. La energía generada por la combustión empuja los pistones hacia abajo, creando movimiento.

Válvulas de admisión y escape: Controlan el flujo de aire y gases dentro y fuera de los cilindros. Las válvulas de admisión permiten que la mezcla aire-gasolina ingrese al cilindro, mientras que las válvulas de escape permiten que los gases quemados salgan.

Bujías: Son dispositivos que generan una chispa eléctrica para encender la mezcla aire-gasolina dentro del cilindro en el momento adecuado.

Sistema de combustible: Incluye el tanque de gasolina, la bomba de combustible, el sistema de inyección y los inyectores. La gasolina se bombea desde el tanque y se mezcla con el aire en la proporción adecuada antes de ingresar al cilindro.

Sistema de admisión: Incluye el filtro de aire y los conductos de admisión que permiten que el aire ingrese al motor. El aire se mezcla con la gasolina para crear una mezcla inflamable.

Sistema de escape: Incluye el colector de escape y el sistema de escape, que ayudan a expulsar los gases quemados después de la combustión.

Cigüeñal: Es un componente giratorio que convierte el movimiento lineal de los pistones en movimiento rotativo, que luego se transmite a las ruedas a través de la transmisión.

Árbol de levas: Controla la apertura y cierre de las válvulas. Puede haber un árbol de levas en cabeza (OHC) o dos (DOHC), dependiendo del diseño del motor.

Distribución: El sistema de distribución está compuesto por la correa o cadena de distribución, que sincroniza el movimiento del cigüeñal y el árbol de levas para asegurar la apertura y cierre precisos de las válvulas.

Sistema de encendido: Incluye la bobina de encendido, que amplifica la corriente eléctrica antes de que llegue a las bujías para generar la chispa de encendido.

¿CÓMO FUNCIONA UN MOTOR DE GASOLINA?

1. Admisión: El motor toma aire y gasolina a través de una válvula de admisión. El aire se mezcla con la gasolina para formar una mezcla inflamable.

2. Compresión: La mezcla aire-gasolina es comprimida por el pistón en el cilindro. Esto aumenta su temperatura y presión, haciendo que sea más propensa a la ignición.

3. Ignición: En el punto de máxima compresión, una bujía produce una chispa eléctrica que enciende la mezcla aire-gasolina. Esto provoca una rápida combustión y la liberación de energía en forma de calor.

4. Expansión: La explosión de la mezcla expande los gases calientes, lo que empuja el pistón hacia abajo en el cilindro. Esta acción convierte la energía térmica en energía mecánica.

5. Escape: Una vez que se ha completado la expansión, los gases quemados son expulsados del cilindro a través de una válvula de escape.

Estos pasos se repiten en cada cilindro del motor en secuencia. La energía mecánica generada por el movimiento descendente del pistón se transfiere a través de un cigüeñal y finalmente se convierte en movimiento rotativo en el eje del motor. Esta rotación se utiliza para impulsar las ruedas del coche a través de la transmisión.

En resumen, un motor de gasolina convierte la energía química contenida en la gasolina en energía mecánica a través de una serie de procesos de combustión y movimiento de pistones.

MOTORES DIÉSEL

Los componentes principales de un motor diésel son:

Bloque del motor: Al igual que en otros motores de combustión interna, el bloque es la estructura principal que alberga los cilindros y proporciona soporte a los componentes.

Cilindros: Los motores diésel pueden tener diferentes números de cilindros (generalmente 4, 6 u 8). Aquí es donde ocurren los procesos de admisión, compresión, explosión y escape.

Pistones: Los pistones son piezas móviles que se desplazan arriba y abajo en los cilindros. La energía generada por la combustión empuja los pistones hacia abajo, creando movimiento.

Válvulas de admisión y escape: Al igual que en un motor de gasolina, las válvulas controlan el flujo de aire y gases dentro y fuera de los cilindros.

Inyectores diésel: En lugar de bujías, los motores diésel utilizan inyectores para pulverizar el combustible diésel directamente en el cilindro. La combustión ocurre debido a la alta temperatura generada por la compresión del aire.

Sistema de combustible diésel: Incluye el tanque de combustible diésel, la bomba de combustible y los inyectores. La bomba de combustible suministra el combustible a los inyectores.

Sistema de admisión: Similar a un motor de gasolina, el sistema de admisión proporciona aire al motor. Sin embargo, en un motor diésel, el aire se comprime significativamente más antes de la inyección de combustible.

Sistema de escape: El sistema de escape ayuda a expulsar los gases quemados del motor después de la combustión.

Cigüeñal: El cigüeñal convierte el movimiento lineal de los pistones en movimiento rotativo, que luego se transmite al vehículo a través de la transmisión.

Árbol de levas: Al igual que en un motor de gasolina, el árbol de levas controla la apertura y cierre de las válvulas. Puede haber un árbol de levas en cabeza (OHC) o dos (DOHC).

Sistema de distribución: Similar a un motor de gasolina, el sistema de distribución sincroniza el movimiento del cigüeñal y el árbol de levas para asegurar la sincronización precisa de las válvulas.

Sistema de enfriamiento: Los motores diésel también cuentan con un sistema de enfriamiento que evita que el motor se sobrecaliente, utilizando un refrigerante que circula a través de un radiador.

¿CÓMO FUNCIONA UN MOTOR DIÉSEL?

Un motor diésel funciona según el principio de la combustión por compresión:

1. Admisión: Durante el primer tiempo, el pistón en un cilindro se mueve hacia abajo, creando un vacío parcial en el cilindro. La válvula de admisión se abre y el aire es aspirado al cilindro.

2. Compresión: En el segundo tiempo, el pistón se mueve hacia arriba, comprimiendo el aire dentro del cilindro. La compresión aumenta la temperatura del aire de manera significativa. Como resultado, el aire comprimido se vuelve altamente inflamable.

3. Inyección de combustible: Cerca del final del segundo tiempo de compresión, cuando el aire está altamente comprimido y caliente, el combustible diésel se inyecta en el cilindro a través de los inyectores diésel. Debido a la alta temperatura y presión, el combustible se vaporiza y se mezcla con el aire.

4. Ignición: A diferencia de los motores de gasolina que utilizan una chispa eléctrica para encender la mezcla, en el motor diésel, la alta temperatura y presión generadas por la compresión del aire son suficientes para encender la mezcla aire-combustible de manera espontánea. Esta es la característica clave que distingue a los motores diésel.

5. Expansión: La mezcla aire-combustible se quema de manera rápida y controlada. La combustión genera una gran cantidad de calor y presión, lo que hace que los gases calientes se expandan y empujen el pistón hacia abajo con fuerza.

6. Escape: Después de la expansión, el pistón vuelve a subir y empuja los gases quemados a través de la válvula de escape abierta. Estos gases salen del cilindro y son expulsados del motor a través del sistema de escape.

7. Ciclo repetido: Este proceso se repite en cada cilindro del motor en secuencia. La energía generada por la combustión se transfiere al cigüeñal, que convierte el movimiento lineal de los pistones en movimiento rotativo, que luego se transmite a las ruedas del vehículo a través de la transmisión.

En resumen, el motor diésel se basa en la alta compresión del aire para encender el combustible. Esto permite una mayor eficiencia térmica en comparación con los motores de gasolina y es una de las razones por las que los motores diésel son populares en aplicaciones que requieren una alta eficiencia y par motor, como en camiones y maquinaria industrial.

MOTOR ELÉCTRICO

¿CÓMO FUNCIONA UN MOTOR ELÉCTRICO?

El funcionamiento de un coche eléctrico es similar al de uno convencional en muchos aspectos, pero en lugar de depender de un motor de combustión interna, estos coches utilizan un motor eléctrico y una batería para obtener energía.

Así es como funciona un coche eléctrico en términos generales:

1. Batería: El corazón de un coche eléctrico es su batería. Esta batería almacena energía eléctrica en forma de carga eléctrica. Las baterías de los coches eléctricos suelen ser de iones de litio debido a su alta densidad energética y capacidad de recarga.

2. Motor eléctrico: Un coche eléctrico utiliza uno o más motores eléctricos para generar movimiento. Estos motores convierten la energía eléctrica de la batería en energía mecánica, que impulsa las ruedas del vehículo. Los motores eléctricos son eficientes y ofrecen un par (fuerza) instantáneo, lo que contribuye a una aceleración rápida.

3. Controlador o inversor: El controlador (inversor) es el encargado de regular la cantidad de energía eléctrica que se envía al motor. Controla la velocidad y el par del motor, y ajusta la energía para adaptarse a las condiciones de conducción.

4. Sistema de carga: Los coches eléctricos se pueden cargar en estaciones de carga específicas, en casa o en lugares públicos. La energía eléctrica se suministra a la batería para recargarla. Las estaciones de carga rápida pueden cargar las baterías en un tiempo relativamente corto.

5. Regeneración de energía: Muchos coches eléctricos tienen la capacidad de recuperar energía cinética durante la frenada. Cuando el conductor frena, el motor eléctrico actúa como generador y convierte parte de la energía cinética en energía eléctrica que se devuelve a la batería.

6. Sistema de gestión: Los coches eléctricos cuentan con sistemas de gestión que controlan y monitorean el estado de la batería, la temperatura del motor y otros parámetros esenciales para garantizar un funcionamiento eficiente y seguro.

Los componentes de un motor eléctrico son:

1. Rotor: Es la parte móvil del motor. Está compuesto por un eje central y un conjunto de conductores enrollados alrededor del eje. Cuando la corriente eléctrica fluye a través de estos conductores, se genera un campo magnético que interactúa con el campo magnético del estator, lo que hace que el rotor gire.

2. Estator: Es la parte fija del motor. Está compuesto por una serie de bobinas o devanados que están dispuestos alrededor del rotor. Cuando la corriente eléctrica fluye a través de estas bobinas, generan un campo magnético que interactúa con el campo magnético del rotor, lo que provoca el movimiento del rotor.

3. Bobinas o Devanados: Son conjuntos de alambres enrollados alrededor de un núcleo. Están ubicados en el estator y en el rotor. Cuando la corriente eléctrica pasa a través de estas bobinas, se genera un campo magnético que es esencial para la operación del motor.

4. Escobillas: Estas son piezas conductoras que entran en contacto con el rotor (o el conmutador en motores de corriente continua) y transmiten la corriente eléctrica al rotor en movimiento. En los motores de corriente continua, las escobillas hacen posible la inversión del flujo de corriente para mantener el movimiento continuo.

5. Conmutador (en motores de corriente continua): Es un componente presente en motores de corriente continua que permite invertir la dirección de la corriente que fluye a través del rotor. Consiste en un conjunto de segmentos conductores divididos por aislantes. El conmutador cambia la polaridad de las bobinas del rotor para mantener el movimiento en una dirección constante.

6. Carcasa: Es la estructura externa del motor que protege y aloja todos los componentes internos. Puede estar hecha de diferentes materiales, como metal o plástico, y cumple una función de soporte y protección.

En resumen, un coche eléctrico utiliza una combinación de baterías, motores eléctricos y sistemas de control para generar movimiento y propulsar el vehículo. La energía eléctrica almacenada en la batería se convierte en energía mecánica a través del motor eléctrico, proporcionando una alternativa más limpia y eficiente a los automóviles de combustión interna.