REPORTE TÉCNICO
PLAN DE MANTENIMIENTO RUTINARIO APLICADO A LA GRAND VITARA DE SUZUKI
COSTOS Y ADMINISTRACIÓN DEL MANTENIMIENTO
TRABAJO DE SEMINARIO
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO MECÁNICO
P R E S E N T A N:
JIMÉNEZ VELÁZQUEZ VICTOR RODOLFO SALINAS AGUILAR JORGE MANUEL
TORRES ACEVEDO ISRAEL
MÉXICO D.F. SEPTIEMBRE, 2007.
TRABAJO TERMINAL
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECÁNICO POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN: SEMINARIO
DENOMINADO:
NUMERO DE VIGENCIA:
COSTOS Y ADMINISTRACIÓN DEL MANTENIMIENTO
FNS 29997/29/2007 DEBERAN DESARROLLAR LOS C.: JIMÉNEZ VELÁZQUEZ VICTOR
RODOLFO
SALINAS AGUILAR JORGE MANUEL
TORRES ACEVEDO ISRAEL
PLAN DE MANTENIMIENTO RUTINARIO A LA GRAND VITARA 4x4 DE SUZUKI
CAPITULO I.- GENERALIDADES
CAPITULO II.- METODO DE LA RUTA CRÍTICA CAPITULO III.- COSTOS
CAPITULO IV.- APLICACIÓN DEL SOFTWARE PROJECT
MÉXICO D.F. SEPTIEMBRE, 2007.
ASESORES:
M. EN C. MARCO A. FLORES ROMERO ING. JORGE DÍAZ VELÁZQUEZ
Dios, que es la vida y la piedra angular en todo lo que hago; porque me has permitido vivir y disfrutar cada momento junto a los seres que más amo. Por permitirme el seguir aprendiendo de toda circunstancia y aventura emprendida día a día.
A Leticia mi Esposa
Gracias a tu entusiasmo, por que has sido mi ejemplo y mi fortaleza, gracias por tu apoyo, por tu paciencia, por tus consejos, por ser quien eres. Por darme ese amor que mi ser necesita.
Al resto de mi familia y mis mejores amigos.
Es mi deseo no excluir a nadie, agradezco a todos y cada uno de ellos que han estado ahí cuando los he necesitado.
A los profesores quienes dirigieron este seminario y el resto de la carrera, que me abrieron a nuevos conocimientos.
A mi alma mater por acogerme en sus senderos de preparación, de conocimiento y de compromiso.
Victor Rodolfo Jiménez Velázquez.
Agradecimientos
INDICE
TEMA PAG.
Objetivos 1
Antecedentes Históricos de la Marca 2
CAPITULO I. GENERALIDADES 4
1.1. Introducción 4
1.2 Conceptos de Ingeniería Aplicados al Mantenimiento del Vehiculo 4x4 4
1.2.1 Funciones del Aceite en el motor 4
1.2.2 Características del lubricante 5
1.2.2.1 Viscosidad 5
1.2.2.2 Índice de Viscosidad (IV) 5
1.2.2.3 Punto de Inflamación 5
1.2.2.4 Aditivos 6
1.2.2.5 Antioxidantes 6
1.2.2.6 Antiespumantes 6
1.2.2.7 Anticorrosión. 7
1.2.2.8 Detergente/Dispersante 7
1.2.3 Lubricantes para Motores 7
1.2.3.1 Desgaste por fricción 8
1.2.3.2 Oxidación 8
1.2.3.3 El sistema de viscosidad de la SAE 8
1.2.3.4 Multigrados 9
1.2.3.5 Clasificación del Servicio API 9
1.2.3.6 Clasificación en cuanto a su naturaleza 10
1.2.4 Sistema de clasificación de los aceites lubricantes para motores a gasolina 11
1.3 Seguridad activa 12
1.3.1 Los Frenos 12
TEMA PAG.
1.3.1.1 Principios Básicos 12
1.3.1.2 Frenos de Tambor 13
1.3.1.3 Frenos de Disco 14
1.3.1.4 Sistema A.B.S. 15
1.3.2 Sistema EBD 16
1.3.3 Sistema ESP 17
1.3.4 Sistema TCS 18
1.4 El Liquido Refrigerante 19
1.4.1 Relación de Acidez/Alcalinidad 20
1.4.2 Fallas relacionadas con el Refrigerante 22
1.5 Sistema de Ignición 22
1.5.1 Las Bujías 22
1.5.2 Principales partes de una Bujía 23
1.5.3 Arco de corriente 25
1.6 Sistema de Combustible 25
1.6.1 Carbón Activado (Cánister) 26
1.6.2 Tapón de combustible 26
1.7 El Chasis y/o Carrocería 27
1.7.1 Divisiones de carrocería 27
1.7.2 El Chasis 28
1.7.3 Rigidez mixta flexión/cortante 28
1.7.4 Rigidez Torsional 29
1.7.5 Esfuerzos internos 29
1.7.6 El chasis se puede dividir en cuatro secciones 30
1.7.7 Medidas del chasis 31
1.7.8 Base de rueda 31
1.8 El todo terreno (TT). 32
1.8.1 Características principales de un TT 33
TEMA PAG.
1.8.1.1 Ángulo de entrada o de ataque 33
1.8.1.2 Ángulo de salida 33
1.8.1.3 Ángulo de alzada o de cresta 34
1.8.1.4 Altura de tierra o libre 34
1.8.1.5 Ángulo de vuelco lateral 34
1.8.1.6 Altura máxima de vadeo 36
1.8.2 El Chasis en los TT 36
1.8.3 La suspensión en los Todo Terreno 37
1.8.3.1 Tipos de Suspensión 38
1.9 El Vehículo Deportivo Utilitario (SUV) 38
1.9.1 Vehículo de tracción a las cuatro ruedas 39
1.9.2 Embrague, caja de cambios y caja reductora 39
1.10 Motor 41
1.11 Ficha Técnica de la Grand Vitara 42
1.12 Conozcamos sus características de confort y diseño 43
1.12.1 Exterior 43
1.12.2 Interior 45
1.12.3 Rendimiento 45
1.12.4 Confort 47
1.12.5 Seguridad 48
1.13 Clasificación del mantenimiento 49
1.13.1 Definición 49
1.14. Características del mantenimiento 49
1.14.1 Conservación 49
1.15 Costo real del mantenimiento 49
1.16 Tipos de mantenimiento 50
TEMA PAG
1.16.1 Mantenimiento Correctivo 50
1.16.2 Mantenimiento Preventivo 51
1.16.3 Mantenimiento Rutinario 52
1.17 Programa Óptimo de Mantenimiento 52
1.17.1 Nivel del Aceite 53
1.17.2 Rellenar el radiador 53
1.17.3 Presión de los neumáticos 53
1.17.4 Controlar la batería 53
1.17.5 Limpiar las escobillas 54
1.17.6 Tensión y estado de las correas 54
1.17.7 Sistema de frenado 54
1.18 Concepción de un plan de mantenimiento para un TT 54
1.18.1 Controles de fosa 55
1.18.2 Operaciones de conservación 55
1.19 La sustitución 56
1.20 Seguridad activa en los Todo Terreno 56
1.21 Test Euro Ncap del modelo Suzuki Grand Vitara 2007 58
CAPITULO II. RUTA CRITICA 60
2.1 Definición 60
2.1.2 Lista de actividades del mantenimiento rutinario de 30,000 Km. a la Grand Vitara de Suzuki (Tabla 1)
60
2.1.3 Matriz de antecedentes 61
Tabla 2 Matriz de antecedentes 62
2.1.4 Matriz de secuencia 62
Tabla 3 Matriz de secuencia 63
2.2 Matriz de tiempos 64
Tabla 4 Matriz de tiempos 65
2.3 Matriz de información 65
Tabla 5 Matriz de información 66
Tabla 6 Matriz de información conjunta 67
2.4 Representación grafica de actividades. (RED) 68
2.4.1 Camino Critico 68
2.5 Red de vencimientos sucesivos 68
Grafica 1 Red a tiempo estándar sin escala 69
Grafica 2 Red a tiempo Optimo 70
2.6 Compresión de la red 71
Tabla 7 Matriz de información 71
Grafica 4 Red a tiempo Optimo 73
Tabla 8 2.7. Este tiempo estándar es el menor en que se puede ejecutar el proyecto. 74 Tabla 9 2.8 Este tiempo Optimo es el menor en que se puede ejecutar el proyecto 75 Tabla 10 2.9 Comparación de costos entre la red de tiempo estándar y la red de
tiempo optimo.
75
CAPITULO III COSTOS 76
3.1 Definición 76
3.1.1. Cargos que integran un costo unitario 76
3.2. Cargos directos 77
3.3 Cargo por instalaciones 86
3.4 Cargos indirectos 86
3.5 Cargo por utilidad 88
3.6 Determinación de costos unitarios del proyecto 88
3.7. Resumen Final de Costos 93
CAPITULO IV. APLICACIÓN DE MICROSOFT PROJECT 94
4.1 Calendario 95
4.2 Lista de tareas 96
4.3 Diagrama de Gantt 98
4.4 Diagrama de red 105
4.5 Diagrama de seguimiento al 40% 115
4.6 Diagrama de seguimiento al 70%
4.7 Diagrama de seguimiento al 100%
125 135
4.7 Informes generales.
4.7.1 Resumen del proyecto 145
4.7.2 Tareas criticas 146
4.7.3 Días laborables 148
4.8 Actividades actuales.
4.8.1 Tareas completadas 149
4.9 Costos
4.9.1 Flujo de caja 151
4.9.2 Presupuesto 153
4.9.3 Tareas con presupuesto sobrepasado 155
4.9.4 Recursos con presupuesto sobre pasado 157
4.10 Carga de trabajo.
4.10.1 Uso de tareas
4.10.2 Uso de recursos 159
4.11 Hoja de recursos. 162
4.12 Tabla de costos al 70% 200
4.13 Tabla de costos al 100% 210
Conclusiones 211 Bibliografía 213
ANEXOS.
Análisis de costo horario de maquinaria y equipo. 213 Ficha de especificaciones de equipamiento de la Grand Vitara 214
OBJETIVO
El objetivo principal de la presente Tesina es dar a conocer en el estudiante de ingeniería mecánica y al publico en general la importancia que tiene el mantenimiento y la administración del mismo en las carreras de Ingeniería, asi mismo con el objeto de dar un uso mas racional y de una conservación en las mejores condiciones posibles del vehículo;
ya que en la parte inicial se introduce al lector a la parte de la ingeniería que componen un vehiculo 4x4, en el segundo capitulo se muestra las actividades a realizar en un mantenimiento de agencia y los precios de las piezas a reemplazar; en el tercer capitulo manejamos lo que es costos, directos e indirectos, salarios, etc., en el siguiente capitulo manejamos Project una importante y eficiente herramienta para administrar recursos tanto humanos como financieros, en definitiva esperamos sea de utilidad e interés para todos.
ANTECEDENTES HISTORICOS DE LA MARCA
En 1909 es fundada la fábrica de Telares Suzuki en Hamamatzu, Japón prefectura de Shizuoka por el Sr. Michio Suzuki.
En 1920 la empresa se reestructura, constituye y capitaliza con 500,000 yenes como
“Suzuki Loom Manufacturing Co”.
En 1952 inicia la comercialización de bicicletas con motor “power free” en Japón. En
1954 el nombre de la compañía cambia a “Suzuki Motor Co. Ltd” en Japón.
En 1955 comienza la comercialización de autos livianos “Suzulight” en Japón.
En 1963 es inaugurada en Los Ángeles, USA la filial de venta directa “U. S. Suzuki Motor Corp.”
1965 se comienzan a comercializar los motores fuera de borda “D55” en Japón.
1970 inicia la comercialización del vehiculo mediano “Jimny” 4x4.
En 1973 se establece en Ontario, Canadá la filial de venta directa “Suzuki Canadá Ltd.”
En 1974 ingresa al campo de equipo médico con la comercialización de la silla de ruedas motorizada “Suzuki Motor Chair Z600”.
1979 inicia la producción y venta del modelo “Alto” (Automóvil sub-compacto).
1980 se ingresa en Japón al campo de los productos de poder con la comercialización de 3 modelos generadores de energía eléctrica. En 1981 se firma acuerdo con General Motors Corp. e Isuzu Motors en Japón.
Se comercializa en 1983 el modelo para pasajeros “Swift”. Se inicia la filial de venta directa “Suzuki Motor GMBH” en Alemania.
1987 se inicia la producción del “Swift” en Colombia. El total acumulado de la exportación de automóviles alcanza los 2 millones de unidades. Se logra un acuerdo de producción de mini coches con “Mazda Motor Corporation”. 1988 se inicia la comercialización del modelo “Vitara” en Japón.
En 1994 la producción en India de automóviles alcanza un total acumulado de 1 millón de unidades. Las ventas en Japón alcanzan un total acumulado de 10 millones de unidades.
En 2000 se inicia con la “Grand Vitara XL-7” una SUV de 7 puestos de 2700 cc y motor V6. En 2001 se comercializa en nuevo modelo para pasajeros “Aerio” con 1500 cc. Y para el mercado extranjero se comercializa desde marzo del 2001 el modelo “Liana” (1300 y 1600 cc). Se logra convenio básico con Nissan Motors para el suministro de MEO de mini autos para pasajeros en mercado japonés desde el 2002.
2005 el auto “Ignis” gana la posición No. 1 en el “Junior World Race Championship”
en México. Suzuki introduce al mercado mexicano nuevos modelos. Lanzamiento de
“Aerio” 2006 al mercado mexicano.
CAPITULO I. GENERALIDADES.
1.1 INTRODUCCION.
En la presente se dan a conocer los aspectos que deben ser analizados para tener un control sobre los costos y operaciones del mantenimiento. La complejidad mecánica y tecnológica de cualquier automóvil obliga a un continuo y esmerado mantenimiento, llámese rutinario, preventivo o correctivo; ya que gran parte de sus componentes mecánicos necesitan puestas a punto periódicas. En este nuestro caso nos referiremos al Mantenimiento Rutinario que se lleva a cabo a los 30,000 Km. en la SUV (Sport Utility Vehicle) Grand Vitara 4x4 de la marca Suzuki.
1.2 CONCEPTOS DE INGENIERÍA APLICADOS AL MANTENIMIENTO DEL VEHÍCULO 4x4.
1.2.1 Funciones del aceite en el motor
El aceite realiza varias funciones dentro del motor; entre las principales se encuentran las siguientes:
Lubricar mediante la formación de una película entre las piezas móviles disminuyendo la fricción.
Enfriar el motor retirando el calor de los pistones.
Sellar el espacio entre los pistones y los anillos para mantener la compresión.
Limpiar el motor eliminando residuos de carbón que puedan formarse dentro de él.
1.2.2 Características del Lubricante.
Haremos referencias a las características físicas del lubricante en la medida en que afectan la selección del mismo para sus aplicaciones. En consecuencia, se ofrecen descripciones breves de estas características para que se pueda apreciar su significado.
1.2.2.1 Viscosidad.
Esta es la propiedad física mas importante de un aceite lubricante; es una medida de su fricción interna o resistencia al flujo. En términos sencillos, proporciona una medida del espesor (no de la densidad) de un aceite lubricante a una temperatura dada; cuanto mayor es la viscosidad, mas espeso es el aceite. La determinación exacta de la viscosidad implica medir la velocidad de flujo en tubos capilares, y la unidad de medición es el centistoke (cSt).
1.2.2.2 Índice de viscosidad (IV)
Esta es una forma de expresar la razón de cambio de la viscosidad con la temperatura. Todos los aceites se vuelven menos viscosos conforme la temperatura aumenta. El IV de un aceite es una propiedad importante en aplicaciones donde la temperatura de operación está sujeta a cambios considerables.
1.2.2.3 Punto de inflamación.
El punto de inflamación de un aceite es la temperatura a la cual desprende, en condiciones especificas, suficiente vapor para formar una mezcla inflamable con el aire.
Por lo que a los aceites lubricantes se refiere, esta prueba tiene una relevancia limitada, aunque puede revelar una contaminación (por ejemplo, la dilución del aceite del cárter con combustible).
1.2.2.4 Aditivos
Muchas maquinas modernas sujetas a grandes esfuerzos trabajan en condiciones en las que un aceite mineral solo no es adecuado. Incluso el aceite mineral de más alta calidad puede tener una respuesta no satisfactoria en cuanto a resistencia a la oxidación y a su comportamiento en condiciones límite puro; sin embargo, es posible mejorar estas características mediante la adición de cantidades relativamente pequeñas de sustanciosas químicas complejas. Entonces resulta útil contar con cierto conocimiento del efecto de cada tipo de aditivo.
1.2.2.5 Antioxidantes.
Cuando se mezcla con oxigeno, un aceite lubricante sufre degradación química, lo que da por resultado la formación de productos ácidos y lodos. Esta reacción, que es afectada por la temperatura, la presencia de catalizadores como el cobre.
Los antioxidantes son los aditivos que se usan más ampliamente, y se encuentran en los aceites y grasas destinados a operar durante periodos considerables o en condiciones que favorecen la oxidación.
1.2.2.6 Antiespumantes.
El contenido de aire en un aceite lubricante puede deberse a las condiciones de operación (por ejemplo, agitación) y a un diseño deficiente, como es un tubo de retorno que no esta sumergido. Las burbujas de aire se elevan de manera natural hacia la superficie y, si no revientan rápidamente, se formará una capa de espuma en la superficie del aceite. Un aceite en este estado puede tener un efecto adverso sobre el sistema, el cual, en casos extremos, puede conducir a la falla de la máquina. La función de un aditivo antiespumante es facilitar el rompimiento de las burbujas de aire cuando alcanzan la superficie del aceite.
1.2.2.7 Anticorrosión.
Los productos de oxidación de los aceites atacan a los metales, y esto se puede impedir manteniendo libre al sistema de impurezas que favorecen la oxidación y usando antioxidantes. Sin embargo estos aditivos no impiden la formación de herrumbre en superficies ferrosas cuando el aceite mineral contiene aire y agua. Estos aditivos, que se mezclan de manera homogénea con el aceite, tienen afinidad por el metal, y se forma una película de aceite fuertemente absorbida sobre la superficie metálica, la cual impide el acceso del aire y la humedad.
1.2.2.8 Detergente/dispersante
Los productos de combustión que se forman en los motores de combustión interna, combinados con agua y combustible no quemado, forman lodos indeseables que se pueden depositar en el motor y reducir su durabilidad de operación y su eficiencia. Los aditivos detergentes/dispersantes impiden que estos productos se aglomeren y se depositen en las vías de aceite manteniendo las partículas finamente divididas en suspensión en el aceite. Se emplean en aceites para lubricar motores donde, en combinación con antioxidantes, impiden que se peguen los anillos de pistón.
1.2.3 LUBRICANTES PARA MOTORES
El tipo de suministro de energía o combustible de que se dispone influye sobre la decisión en cuanto al motor primordial que se va a usar. Los aceites para estos motores tienen que desempeñar varias funciones durante su uso. Deben proveer una película lubricante entre partes móviles para reducir la fricción y el desgaste, mantener los productos de combustión en suspensión, impedir la formación de lodos y ayudar a enfriar el motor
1.2.3.1 Desgaste por fricción.
En los motores se presentan dos tipos de movimiento: rotatorio y lineal. Una película fluida completa entre partes en movimiento es la forma ideal de lubricación, pero, en la práctica e incluso con el movimiento rotatorio, esto no siempre se puede alcanzar. El movimiento de deslizamiento lineal entre pistones, anillos de pistón y paredes de cilindro crea problemas de lubricación que son algunos de los más difíciles de superar en un motor.
El anillo ejerce una fuerza contra la pared del cilindro, mientras que, al mismo tiempo el anillo y el pistón se están moviendo en el cilindro con una acción deslizante. Además el sentido del pistón se invierte en cada carrera. Habrá desgaste por fricción si la película de lubricante esta ausente o es incapaz de soportar las presiones que se ejercen.
1.2.3.2 Oxidación.
Las condiciones de operación en un motor favorecen la oxidación del aceite, y este es otro problema que debe superar el lubricante. La oxidación genera productos carbonosos complejos y material acido, y todo esto, combinado con los contaminantes del combustible, forma lodos estables.
El efecto de la oxidación se suma al problema de la contaminación del aceite con productos de la combustión, lo que da por resultado la formación de un material parecido a una resina sobre los pistones y partes metálicas calientes. Estos problemas de lubricación de motores se pueden superar utilizando un aceite altamente refinado. La resistencia a la oxidación se mejora aun mas empleando antioxidantes. Se incorporan aditivos detergentes/dispersantes para que la materia carbonosa producto de una combustión imperfecta se mantenga en suspensión en el aceite, lo que impide que se deposite sobre las superficies del motor.
1.2.3.3 El sistema de viscosidad de la SAE.
Esta clasificación fue ideada por la Society of Automotive Engineers (SAE;
Sociedad de Ingenieros Automotrices) en Estados Unidos, mediante la división del intervalo de viscosidad en cuatro y la asignación de un numero (SAE 20, 30, 40 y 50) a
cada una de las divisiones. La menos viscosa (SAE 20), por ejemplo, cubría el intervalo de 5.7 a 9.6 cSt especificado a 210 ºF, una temperatura que se considero como representativa de un motor caliente.
Mas tarde, la serie SAE se amplio para incluir aceites de viscosidad mucho mas baja, en la razón de creciente demanda de un arranque mas fácil en invierno. Las viscosidades de lo tres nuevos grados se especificaron a 0ºF (una temperatura de la mañanas frías) y a cada uno se le asigno el sufijo W de Winter (invierno): SAE 5W, 10W y 20W.
1.2.3.4 Multigrados.
Todos los aceites se vuelven menos viscosos cuando se calientan y más viscosos cuando se enfrían, pero algunos son menos sensibles que otros en cuanto a estos efectos de viscosidad/temperatura. Se dice que un aceite tiene un IV alto si exhibe un cambio relativamente pequeño de viscosidad para un cambio dado de temperatura.
En la década de 1950, los desarrollos de la tecnología de aditivos condujeron a la producción de aceites para motor con IV excepcionalmente elevados, los cuales se conocen como aceites multigrados. La elevada resistencia de un aceite multigrado al cambio de temperatura es suficiente para conferirle las virtudes combinadas de un grado de baja viscosidad a temperaturas bajas (de arranque) y de uno de alta viscosidad a las temperaturas de funcionamiento. Un multigrado SAE 20W -40, por ejemplo, es tan delgado a -20ºC como un aceite 20W, pero tan espeso a 100ºC como un aceite SAE 40. En esta forma, el multigrado combina la protección completa de lubricación a temperaturas de trabajo con un arranque satisfactoriamente fácil en las mañanas heladas.
1.2.3.5 Clasificación de Servicio API.
Los aceites de motor son clasificados por el Instituto Americano del Petróleo (API) para definir el tipo del servicio para el que son aptos. Esta clasificación aparece en el envase de todos los aceites y consta de 2 letras: La primera letra determina el tipo de
combustible del motor para el que fue diseñado el aceite, utilizándose una "S" para motores a gasolina y una "C" para motores diesel. La segunda letra determina la calidad del aceite donde mayor es la letra (en el alfabeto) mejor es la calidad del aceite. Actualmente en motores a gasolina se utilizan los clasificación SJ mientras que en motores diesel los CH.
Los aceites de mayor calidad o más recientes como el SJ pueden ser utilizados en vehículos viejos con especificaciones de aceite inferiores, pero por ningún motivo se deberá utilizar una aceite de calidad inferior al especificado por el fabricante del motor.
1.2.3.6 Clasificación en cuanto a su naturaleza
Convencional o Minerales: Aceites obtenidos de la destilación del petróleo. Estos aceites están formados por diversos compuestos de diferente composición química que dependen del proceso de refinación así como del petróleo crudo utilizado.
Sintéticos: Aceites preparados en laboratorio a partir de compuestos de bajo peso molecular para obtener compuestos de alto peso molecular con propiedades predecibles.
Estos aceites tienen algunas ventajas sobre los aceites convencionales, a continuación algunas de ellas:
1. Mejor estabilidad térmica. Los aceites sintéticos soportan mayores temperaturas sin degradarse ni oxidarse, esto es especialmente útil para motores que se operan en ciudades con altas temperaturas y motores turbo-cargados. Esta estabilidad térmica también permite mantener más limpio el motor.
2. Mejor desempeño a bajas temperaturas. Estos aceites fluyen más fácilmente a bajas temperaturas, mejorando el arranque del motor en climas fríos.
3. Menor consumo de aceite. Los aceites sintéticos tienen una menor volatilidad lo que se traduce en menor consumo de aceite en el motor. Sin embargo, el aceite sintético tiene la desventaja de ser bastante más caro que el aceite convencional.
1.2.4 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DE SERVICIO DE LOS ACEITES LUBRICANTES PARA MOTORES A GASOLINA.
CATEGORIAS DE SERVICIO
EN MOTORES A GASOLINA USOS
SA
CLASIFICACIÓN OBSOLETA
El aceite de esta categoría no debe ser utilizado en ningún motor a menos que sea específicamente recomendado por el fabricante.
SB
CLASIFICACIÓN OBSOLETA
El aceite de esta categoría no debe ser utilizado en ningún motor a menos que sea específicamente recomendado por el fabricante.
SC
CLASIFICACIÓN OBSOLETA
El aceite de esta categoría no debe ser utilizado en ningún motor a menos que sea específicamente recomendado por el fabricante.
SD
CLASIFICACIÓN OBSOLETA
El aceite de esta categoría no debe ser utilizado en ningún motor a menos que sea específicamente recomendado por el fabricante.
SE
CLASIFICACIÓN OBSOLETA
El aceite de esta categoría no debe ser utilizado en ningún motor a menos que sea específicamente recomendado por el fabricante.
SF Recomendado para el servicio de motores a gasolina de vehículos de los años 1988 y anteriores.
SG Recomendado para el servicio de motores a gasolina de vehículos de los años 1993 y anteriores.
SH Recomendado para el servicio de motores a gasolina de vehículos de los años 1996 y anteriores.
SJ (1) Recomendado para el servicio de motores a gasolina de
vehículos último modelo y años anteriores.
(1) En tanto no exista una categoría de servicio superior a la SJ, se recomienda el uso de ésta para motores de vehículos último modelo y años anteriores.
NOTA: Entre más alta es la calidad puede sustituir a la menor; por ejemplo: si usted utiliza un aceite calidad API SJ, esta utilizando la más alta calidad y puede sustituir la calidad requerida para motores más antiguos como 1996, 1980 etc., sin embargo no puede sustituir un aceite de mayor calidad por una de menor, por ejemplo no puede sustituir un aceite calidad API SH para modelos 1994/96 con un aceite calidad API SE, para motores 1972/79.
1.3 SEGURIDAD ACTIVA.
1.3.1 LOS FRENOS.
1.3.1.1 Principios básicos
Antes de discutir las diferencias existentes entre un sistema de frenos de disco y uno de tambor es necesario entender los principios básicos mediante los cuales funcionan los frenos de un vehículo. Todos conocemos la ley de conservación de la energía, la cual dice que “la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. La energía cinética y la calorífica son sólo 2 de los diferentes tipos de energía, la primera es aquella energía que tienen los cuerpos al estar en movimiento y la segunda es la energía que toman o desprenden los cuerpos en forma de calor. Cuando un vehículo se encuentra en movimiento tiene una cierta energía cinética y si queremos detenerlo tenemos que transformar esa energía en alguna de otro tipo de energía que no involucre el movimiento del vehículo como la energía calorífica. Esto se logra mediante la fricción, que es la fuerza que se opone
a algún movimiento. Al aplicar los frenos de un auto provocamos una fricción en el disco o tambor (según el tipo) que genera calor. Es decir, transformamos la energía cinética (velocidad) en energía calorífica (calor) y entre más calor pueda desprender el sistema de frenos más velocidad va a disminuir el vehículo. Este principio básico nos permite determinar que el sistema de frenos más efectivo va
a ser aquel que pueda disipar más calor. Entre más velocidad y peso tenga un vehículo más energía cinética va a poseer y más difícil resulta detenerlo, lo cual se debe compensar con una mayor presión y una mayor área de frenado para generar más fricción y disipar más calor.
1.3.1.2 Frenos de tambor
Consta de un tambor, por lo general realizado en
hierro fundido, solidario al cubo de la rueda, en cuyo interior, al pisar los frenos, se expanden unas zapatas de fricción en forma de "C" que presionan contra la superficie interna del tambor. Ya no se utilizan en el tren delantero de los coches modernos, que es el
que soporta el mayor esfuerzo en la frenada, porque presentan desventajas a la hora de disipar el calor, y porque al ser más pesados que los frenos de disco pueden producir efectos negativos en la dirección del vehículo.
Fig. 1 Corte esquemático del sistema de freno de tambor.
Fig. 2 Freno de disco ventilado.
1.3.1.3 Frenos de disco
Se componen de un disco montado sobre el cubo de la rueda, y una mordaza colocada en la parte externa con pastillas de fricción en su interior, de forma que, al aplicar los frenos, las pastillas presionan ambas caras del disco a causa de la presión ejercida por una serie de pistones deslizantes situados en el interior de la mordaza.
La mordaza puede ser fija y con dos pistones, uno por cada cara del disco. Pero también existen mordazas móviles, que pueden ser oscilantes, flotantes o deslizantes, aunque en los tres casos funcionan de la misma manera: la mordaza se mueve o pivota de forma que la acción de los pistones, colocados sólo a un lado, desplaza tanto la mordaza como la pastilla.
Son más ligeros que los frenos de tambor y disipan mejor el calor, pues los discos pueden ser ventilados, bien formados por dos discos unidos entre sí dejando en su interior tabiques de refrigeración, bien con taladros transversales o incluso ambas cosas. Con el tiempo esta tecnología llegó a los autos convencionales y actualmente es muy común encontrar frenos de disco en las cuatro ruedas en autos sin intenciones deportivas. Los frenos de disco ventilados tienen su superficie taladrada con agujeros o rayada.
Los denominados autoventilados realmente se componen de dos discos pegados en paralelo, los cuales dejan una parte vacía en su interior que lleva insertadas unas pequeñas aspas, y que deben su forma a razones de disipación térmica. La solución ideal son los discos autoventilados, que tienen una mayor rigidez y que por sus aspas interiores se ventilan mejor que los otros.
Fig. 3 Las flechas de color rojo destacan el sistema de autoventilación.
1.3.1.4 Sistema A.B.S.
La exitosa historia comenzó en 1978 con el lanzamiento de la producción del primer sistema antibloqueo de freno (ABS) electrónicamente controlado, siguiendo el 1986 con el sistema de control de tracción (TCS) y después el Programa Electrónico de Estabilidad (ESP) en 1995. Todos estos sistemas son desarrollos de Bosch.
El sistema antibloqueo ABS (Antilock Braking System) constituye un elemento de seguridad adicional en el vehículo. Tiene la función de reducir el riesgo de accidentes mediante el control óptimo del proceso de frenado. Durante un frenado que presente un riesgo de bloqueo de una o varias ruedas, el ABS tiene como función adaptar el nivel de presión del líquido en cada freno de rueda con el fin de evitar el bloqueo y optimizar así el compromiso de:
• Estabilidad en la conducción: Durante el proceso de frenado debe garantizarse la estabilidad del vehículo, tanto
cuando la presión de frenado aumenta lentamente hasta el límite de bloqueo como cuando lo hace bruscamente, es decir, frenando en situación limite.
• Dirigibilidad: El vehículo puede conducirse al frenar en una curva aunque pierdan adherencia alguna de las ruedas
• Distancia de parada: Es
decir acortar la distancia de parada lo máximo posible. Para cumplir dichas exigencias, el ABS debe de funcionar de modo muy rápido y exacto (en décimas de segundo) lo cual no es posible más que con una electrónica sumamente complicada.
Fig. 4 Los mejores sistemas de antibloqueo de frenos permiten controlar el auto en todo momento y, además, obtener distancias de frenado reducidas
1.3.2 Distribución Electrónica de la Fuerza de Frenado (EBD)
El centro de gravedad de todo vehículo se desplaza hacia delante al aplicar los frenos. Esto supone un riesgo de que las ruedas traseras tiendan a bloquearse debido a la reducción de la tracción. La distribución electrónica de la fuerza de frenado usa las válvulas de solenoide en la unidad ABS para regular la potencia de frenado en las ruedas traseras, asegurando así un rendimiento de frenado máximo tanto en las ruedas delanteras como en las traseras y, en condiciones normales, impidiendo que el vehículo se vaya de atrás debido a una sobrefrenada en las ruedas traseras. La distribución electrónica de la fuerza de
frenado actúa como parte de la función ABS: el rango operativo del EBD termina en el momento en que el control ABS interviene.
Reduce la distancia de frenado, especialmente cuando se transportan cargas pesadas.
Fig. 5 Componentes del sistema de frenos ABS.
1.3.3 Programa Electrónico de Estabilidad (ESP)
El programa electrónico de estabilidad detecta situaciones de marcha críticas, por ejemplo cuando exista peligro de que el vehículo patine, e implementa medidas efectivas para evitar que el vehículo se salga. Para permitir al programa electrónico de estabilidad responder a tales situaciones críticas, es preciso suministrar constantemente datos al sistema: por ejemplo, la dirección en la que el conductor mueve el volante y la dirección en la que se mueve el vehículo. La respuesta a la primera de estas preguntas la proporcionan el sensor del ángulo de dirección y los sensores de velocidad ABS en las ruedas. Estos dos elementos de información permiten a la unidad de control calcular la dirección del volante deseada y el comportamiento del vehículo deseado. Entre los datos clave adicionales se incluyen la velocidad de giro y la aceleración lateral del vehículo. La unidad de control usa esta información para calcular el estado actual del vehículo. El programa electrónico de estabilización impide que el vehículo se desestabilice al trazar curvas, bien como resultado de un exceso de velocidad, un cambio inesperado en la superficie de la calzada (agua, hielo, suciedad) o en caso de que el conductor deba realizar una maniobra evasiva brusca (situación "prueba del alce"). El sistema adopta una acción correctiva independientemente de si la inestabilidad se manifiesta como subviraje - cuando el vehículo se desliza hacia la parte exterior de la curva a pesar de que las ruedas estén giradas en la dirección opuesta - o sobreviraje, cuando el vehículo se va de atrás. La unidad procesadora del programa electrónico de estabilidad usa los datos suministrados por la red de sensores para determine la naturaleza de la inestabilidad del vehículo y gobierna la respuesta correctiva mediante intervención en los sistemas de frenos y de gestión del motor. Si el vehículo está subvirando, el programa electrónico de estabilidad decelera la rueda trasera del interior de la curva. Al mismo tiempo, reduce la potencia del motor hasta que se haya restablecido la estabilidad. El programa electrónico de estabilidad contrarresta el sobreviraje aplicando cuidadosamente el freno delantero en la parte exterior de la curva e interviniendo en la gestión del motor y de la transmisión. Este complejo sistema de control está sujeto a
avances continuos, a medida que se va acumulando experiencia con él y se desarrollan sensores que ofrecen una sensibilidad mucho mayor.
Nota: El programa electrónico de estabilidad es incapaz de superar los límites impuestos por las leyes de la física. Si el conductor fuerza el tren de rodaje y el programa electrónico de estabilidad más allá de su límite, ni tan siquiera el ESP podrá prevenir un accidente.
1.3.4 Sistema de Control de Tracción (TCS)
Control de tracción (TCS, ASC+T, ASR, EDS....): el control de tracción tiene varias siglas para designar una misma función. Con sistemas distintos, la finalidad siempre es la misma: evitar el deslizamiento de las ruedas motrices en el momento de acelerar.
El Sistema de Control de Tracción (TCS) te va a permitir convertir cada partícula de potencia en el máximo movimiento. Regula la distribución de la potencia para que tus ruedas no estén sólo girando y derrochando fuerza cuando aprietas el acelerador, sino que te da control extra, seguridad y un gran rendimiento en la marcha
El sistema EDS utiliza la instalación de freno y aprovecha el sistema A.B.S. para su funcionamiento. Estos sistemas buscan la mejor motricidad del vehículo para evitar el patinado de los neumáticos sobre firme deslizante o bajo una fuerte aceleración, comportándose el sistema EDS como un diferencial autoblocante.
El control de tracción, al igual que el control de estabilidad ESP, se sirve de los sensores del antibloqueo de frenos para funcionar. Pero a diferencia del segundo sistema, los controles de tracción sólo evitan que se produzcan pérdidas de motricidad por exceso de aceleración, y no son capaces de recuperar la trayectoria del vehículo en caso de excesivo subviraje o sobreviraje. Los hay que sólo actúan sobre el motor (ASR Anti Slip Regulation), reduciendo la potencia, aunque el conductor mantenga el acelerador pisado a fondo, (ya sea mediante el control del encendido, la inyección o, en algunos casos, incluso desconectando momentáneamente algún cilindro). Otros actúan sobre los frenos (EDS), a
modo de diferencial autoblocante, pues frenan la rueda que patina para que llegue la potencia a la que tiene más adherencia. También hay sistemas de control de tracción que combinan la actuación sobre motor y frenos, denominándose también ASR o EDS según sea el fabricante del vehículo.
1.4 EL LÍQUIDO REFRIGERANTE.
La misión del líquido refrigerante es evacuar parte del calor que genera el motor, y después cedérselo al radiador, de forma que la temperatura de funcionamiento del motor sea estable. El fluido refrigerante debe ser químicamente compatible con todos los materiales con los que puede estar en contacto: acero, fundición de hierro, latón. Como refrigerante, el agua resulta un elemento ideal gracias a su elevado calor específico y conductividad térmica. El líquido anticongelante contiene aditivos específicos y se usa principalmente en motores con refrigeración por agua. Este líquido se agrega al circuito de refrigeración y ayuda a evitar posibles roturas de caños y mangueras ocasionados por las bajas temperaturas. La protección contra la congelación es el más importante objetivo del anticongelante, pero no el único, pero no el único; la solución de agua y etilenglicol también proporciona un incremento del punto de ebullición. El agua bulle a 100ºC, mientras que el etilenglicol lo hace a 197ºC; el punto de ebullición de una solución al 30%
de etilenglicol se sitúa en 104ºC y sube hasta 108ºC, a presión atmosférica, si la solución es al 50%. También previene la corrosión en el interior del circuito debido a los materiales con los que está fabricado; evita el recalentamiento y permite una buena transferencia térmica.
Hay fenómenos que aceleran la corrosión, como la cavitacion (evaporación por vacío) en el circuito de refrigeración, formación de pares galvanices por el contacto de dos metales diferentes. En cuanto al inhibidor de corrosión, impide la formación de óxido y depósitos que pueden obstaculizar la refrigeración del motor y previene el desgaste de las piezas que sufren una fricción constante. Como los líquidos protegen el motor debido a sus componentes, el conductor puede acceder a cualquier zona del país ya que el cambio de
temperatura no afecta su funcionamiento. Para verificar la pureza del líquido, los profesionales usan un densímetro de bolillas o discos, que quedan flotando cuando está concentrado. Para evitar daños, debe realizarse periódicamente una limpieza del sistema refrigerante, si es posible en cada cambio del líquido, así se puede descubrir posibles perforaciones.
Ahora bien si NO se selecciona el refrigerante adecuado y no se lo mantiene minuciosamente, ciertos efectos funcionales pueden causar problemas, tales como:
Erosión por cavitación y picaduras
Herrumbre
Relación inapropiada de acidez/alcalinidad
Corrosión galvanica y electrolítica
Escamilla y depósitos.
La cavitación de la pared del cilindro se produce cuando burbujas de aire en la superficie de la misma le sacan su película protectora de oxido. Cuando explota la mezcla de combustible en la cámara de combustión, la pared del cilindro se flexiona y vibra, lo cual produce burbujas de aire en el refrigerante. Con el tiempo, una picadura se puede volver lo suficientemente profunda como para perforar la pared del cilindro y permitir fugas de refrigerante dentro del mismo. Estas fugas contaminan el aceite lubricante.
Fig. 6 Efectos acumulativos de la cavitación y de las picaduras en la pared del cilindro.
1.4.1 Relación de Acidez/ Alcalinidad.
El contenido de acidez y alcalinidad de una mezcla de refrigerante se mide según su nivel de pH. Para lograr mejore resultados, el nivel pH debe mantenerse entre 8.5 y 10.5.
1.4.2 Fallas Relacionadas con el Refrigerante.
Las temperaturas excesivamente altas o bajas conducen a la falla del motor. El recalentamiento produce grietas y las temperaturas bajas, sedimentos.
Algunos ejemplos de fallas por el refrigerante son:
o Culatas Rajadas o Deformadas. Cuando se calienta el motor, se aumentan los esfuerzos de Tensión en la culata.
o Bloque Motor. El bloque motor es muy vulnerable. A menudo son resultado del mantenimiento inapropiado.
o Atascamiento de los pistones. Otro resultado común de recalentamiento son pistones dañados. Los daños más severos
se producen de uno o más de los cilindros.
Fig. 7 Ejemplo de erosión por cavitación de la pared del cilindro.
Fig. 8 Muestra de grieta que se ha extendido hacia la superficie del asiento de la válvula.
1.5 SISTEMA DE IGNICIÓN
1.5.1 Las Bujías.
Las 2 funciones principales de las bujías son:
1. Encender la mezcla de aire-combustible: La bujía es el último paso en el circuito de ignición. Transmite energía eléctrica que transforma al combustible en energía de trabajo.
La bujía toma carga de voltaje de la bobina y produce una chispa de alto voltaje que enciende a la mezcla de combustible y aire comprimida dentro de cada cilindro.
2. Remover el calor de la cámara de combustión: La bujía trabaja como intercambiador de calor, extrayendo la energía calorífica no deseada en la cámara de combustión al sistema de enfriamiento del motor. El rango térmico de la bujía es la habilidad de la misma para disipar calor y se determina por: Longitud del aislador cerámico
Material del centro del electrodo Material del aislador
Rangos de temperatura
El rango de temperatura de una bujía determina la capacidad de la misma para retirar el calor generado en la cámara de combustión y llevarlo al sistema de enfriamiento. La temperatura de la punta de la bujía debe ser lo suficientemente baja para prevenir preigniciones y/o destrucción de los electrodos, pero suficientemente alta para quemar los depósitos de la combustión y no acumular hollín en la punta de la bujía.
Motores diferentes requieren bujías con rango de temperatura diferente. Los motores antiguos o de bajo desempeño son motores fríos por lo que requieren de una bujía caliente (con baja disipación de calor) que evite la formación de depósitos en el extremo del material aislante de la bujía. Por lo contrario, los motores nuevos de alto desempeño son
motores muy calientes que requieren bujías que disipen el excesivo calor que se genera en ellos. Por esta razón, es importante que al momento de cambiar las bujías de nuestro coche coloquemos las bujías con el rango térmico especificado por el fabricante del vehículo. El utilizar bujías equivocadas reduce considerablemente la eficiencia del motor y la vida de las bujías. Cada motor tiene una abertura especifica en las bujías, que varían entre 0.020 y 0.080 pulg. Como los electrodos se erosionan con el uso, las aberturas se deben revisar periódicamente. Debido a que si es muy grande, no habrá suficiente voltaje para que la chispa salte; .y, si es muy pequeña, la chispa no será lo bastante intensa para inflamar la mezcla. Las bujías se calibran, doblando el electrodo
lateral. Las bujías no deben tener suciedad en la parte externa [aceite, grasa, tierra etc.] esto debilita la chispa. Una bujía trabajando en forma defectuosa aumenta el consumo de combustible, enriqueciendo la mezcla, al mismo tiempo que altera el funcionamiento de sensores; y actuadores en el sistema fuel injection.
1.5.2 PRINCIPALES PARTES DE UNA BUJÍA.
1) Terminal roscado donde conecta la bujía. Algunas bujías traen esta parte separada, (traen dos terminales algo diferentes entre ellas), pero solo una, facilita el acople con el cable.
2) Esta figura, que podemos llamar costillas, evitan que la corriente brinque en tiempo húmedo.
Fig. 9 Corte seccional que muestra las partes de una bujía.
3) Esta parte, es el aislador de cerámica, que debe resistir más de 40,000 voltios, asi como choques térmicos. La parte interna esta expuesta a temperaturas de combustión de 2,500 grados; mientras que la parte externa puede estar expuesta a temperaturas bajo cero.
4) Esta parte del cuerpo metálico, sirve para aplicar la llave hexagonal, que la afloja o ajusta en su posición en la cabeza (culata). La medida puede ser 5/8 o 13/16 pulg.
5) Esto sigue siendo el cuerpo metálico 6) Cabeza (culata)
7) Conducto de agua 8) Electrodo Central
9) Junta que impide la fuga de gases entre el aislador y el cuerpo
10) Elemento de resistencia, que reduce la interferencia con radio y TV [no todas las bujías lo traen]
11) Huacha [junta]
12) Punta del aislador
13) La rosca varía entre 10 y 18 mm 14 Electrodo Central
15) Electrodo lateral Fig. 10 Aberturas que existen en los electrodos de las bujías.
1.5.3 Arco de corriente
Aquí es importante, tomar nota de lo siguiente: Se conoce como arco de corriente, a la chispa que se forma, al brincar la corriente desde el electrodo central al electrodo lateral.
Por ejemplo en la bujía de abertura normal el arco de corriente brinca un espacio de hasta 0.035 mientras que, en una bujía de abertura grande la corriente puede brincar hasta 0.080 pulg. Es importante recordar, que para lograr arco de corriente grande, se requiere un sistema de encendido, que incluyan bobinas de alto voltaje. También tome nota, que el hecho de tener una bujía, con múltiples electrodos laterales, no quiere decir que se forman arcos de corriente en forma simultánea. La corriente brinca hacia el electrodo mas cerca, y cuando este electrodo, debido al uso se aleja, la corriente brinca al otro electrodo que se encuentre mas cerca.
1.6 SISTEMA DE COMBUSTIBLE.
Un elemento de vital importancia en los depósitos de combustible es el tubo de aireación, que permite la entrada de aire desde el exterior cuando la presión en el interior del depósito es baja o que, permite que salgan a la atmósfera los posibles vapores de gasolina cuando la presión es excesiva. Estos tubos de aireación van dotados de válvulas para evitar que los vapores de hidrocarburos sean expulsados
continuamente a la atmósfera. Sólo en el caso de que la presión sea tan alta que exista peligro de explosión, la válvula se abre para permitir que se reduzca la presión interior del depósito.
Fig. 11 Sistema de combustible.
1.6.1 Carbón activado
En los autos modernos dotados de catalizador, que obligatoriamente deben utilizar gasolina sin plomo (más volátil que la gasolina con plomo) se usa otro sistema para no superar los límites de presión establecidos en el interior del depósito. Se trata del cánister: un cesto de carbón activado en el que se condensan los gases de los hidrocarburos, de tal manera que se regresan al depósito en forma de líquido.
En cuanto a las averías que provocan pérdidas de combustible (poco frecuentes) deben tratarse con absoluta precaución. Ante cualquier indicio de pérdida, es necesario tomar todas las medidas necesarias para evitar incendios y explosiones. En primer lugar se debe colocar el auto en un lugar bien ventilado, pero sin poner en marcha el motor si la fuga se hubiera producido en un lugar pequeño y cerrado. En ese caso, la primera precaución a tomar es desconectar el borne de la batería para evitar chispas.
1.6.2 Tapón de combustible.
Otro de los elementos origen de problemas es el tapón de la gasolina. El mal estado de la junta puede provocar pérdidas. Por este motivo, o porque el tapón haya quedado mal cerrado, es posible crear situaciones de riesgo graves. Si la gasolina que se derrama cae sobre una rueda en una curva prolongada, ésta perderá adherencia y provocará una disminución de control del auto. Por ello, ante la menor sospecha de falta de estanqueidad se debe
sustituir el tapón si fuera necesario. En algunos autos, las válvulas de compensación de presión entre el interior y el exterior del depósito se encuentran también en el tapón. Es conveniente controlar su buen estado.
Fig. 12 Deposito de Carbón activado, Cánister.
1.7 CHASIS Y/O CARROCERÍA.
1.7.1 El automóvil puede dividirse en dos distintas secciones conocidas como carrocería y chasis.
Esta parte le da al vehículo sus líneas y apariencia final.
Su propósito es dar comodidad y protección a sus pasajeros. Esta sección comprende el compartimento de los pasajeros, cajuela, defensas, salpicaderas, radiador, cofre, interiores, cristales y pinturas. Existe una gran variedad de estilos como: coupé, sedán, hardtop, convertibles, camionetas. El interior de la carrocería esta cubierto por variados tipos de materiales de tapicería como tela, vinilo, plástico y piel. Un acojinamiento protector colocado debajo de la tapicería del tablero, del techo y de los resortes de los asientos, aumenta la comodidad y la seguridad de los pasajeros y de los conductos. Para los parabrisas y ventanas del vehículo es necesario utilizar vidrios de seguridad. Este tipo de vidrio, cuando se rompe, no se estrella en pequeñas astillas puntiagudas, al contrario, tiene la tendencia a desmoronarse en pequeñas partículas rectangulares. Los parabrisas son extremadamente fuertes cuando son golpeados fuera del vehículo, pero se desmoronan cuando son golpeados desde el interior. Esta cualidad ayuda a reducir las lesiones de los pasajeros al ser lanzados contra el parabrisas debido a un choque o enfrenon. Varios mecanismos para la seguridad de los pasajeros son incorporados en la carrocería: cinturones de seguridad, manijas de puertas y ventanillas empotradas, tableros y protecciones para el sol acojinado y bolsas de aire. El exterior de la carrocería está protegido contra la oxidación y las inclemencias del tiempo, ya sea sumergiéndola o rociándola con antioxidantes y después son pintadas con varias capas de pintura acrílica. Las partes brillantes de metal son protegidas por medio de cromado o anonizado.
Fig.13 Chasis y carrocería
1.7.2 EL CHASIS.
El chasis es la estructura que sostiene y aporta rigidez y forma a un vehículo u objeto portable. Por ejemplo, en un automóvil, el chasis es el equivalente al esqueleto en un ser humano, sosteniendo el peso, aportando rigidez al conjunto, y condicionando la forma y la dinamicidad final del mismo. Suele estar realizado en diferentes materiales, dependiendo de la rigidez, precio y forma necesarios. Los más habituales son de acero o aluminio. Las formas básicas que lo componen suelen ser tubos o vigas.
En Ingeniería, la rigidez es la capacidad de un objeto sólido o elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos. Los coeficientes de rigidez son magnitudes físicas que cuantifican la rigidez de un elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga. Normalmente las rigideces se calculan como la razón entre una fuerza aplicada y el desplazamiento obtenido por la aplicación de
esa fuerza.
1.7.3 Rigidez mixta flexión-cortante
En general debido a las características peculiares de la flexión cuando el momento flector no es constante sobre una barra prismática aparecen también esfuerzos cortantes, eso hace al aplicar
Fig. 15 Esquema del chasis básico de un sedán.
Fig. 14 Muestra de un chasis, antes de incorporar la carrocería.
esfuerzos de flexión aparezcan desplazamientos verticales y viceversa, cuando se fuerzas desplazamientos verticales aparecen esfuerzos de flexión. Para representar adecuadamente los desplazamientos lineales inducidos por la flexión, y los giros angulares inducidos por el cortante, se define la rigidez mixta cortante-flexión que para una barra recta resulta ser igual a:
1.7.4 Rigidez torsional
1.7.5 Esfuerzos Internos.
En Ingeniería Estructural, los esfuerzos internos son magnitudes físicas con unidades de fuerza sobre área utilizadas en el cálculo de piezas prismáticas como vigas o pilares y también en el cálculo de placas y láminas.
Definición: Los esfuerzos internos sobre una sección plana se definen como un conjunto de fuerzas y momentos estáticamente equivalentes a la distribución de tensiones internas sobre el área de esa sección. Así, por ejemplo, los esfuerzos sobre una sección transversal plana Σ de una viga es igual a la integral de las tensiones t sobre ése área plana. Normalmente se distingue entre los esfuerzos perpendiculares a la sección de la viga (o espesor de la placa o lámina) y los tangentes a la sección de la viga (o superficie de la placa o lámina):
• Esfuerzo normal (normal o perpendicular al plano considerado), es el que viene dado por la resultante de tensiones normales σ, es decir, perpendiculares, al área para la cual pretendemos determinar el esfuerzo normal.
• Esfuerzo cortante (tangencial al plano considerado), es el que viene dado por la resultante de tensiones cortantes τ, es decir, tangenciales, al área para la cual pretendemos determinar el esfuerzo cortante.
Para poder explicar mejor el concepto de esfuerzo es necesario tomar un elemento diferencial de un cuerpo. Debido a que las fuerzas internas pueden presentarse en las tres direcciones posibles (x, y, z), el elemento diferencial será un elemento diferencial volumétrico.
Cada una de las caras tiene un diferencial de área, las fuerzas que son normales a esa cara
generan un esfuerzo normal y las fuerzas que son tangentes al elemento
diferencial generan esfuerzos cortantes .
1.7.6 El chasis se puede dividir en cuatro secciones:
1. Unidad móvil: estructura, amortiguadores, muelles, suspensión delantera y trasera, sistema de dirección, frenos, rines y llantas.
2. Motor: partes mecánicas, sistema de combustible, sistema de enfriamiento y de lubricación y sistema de escape.
3. Propulsión: embrague, transmisión, diferencia, eje trasero o delantero.
4. Electricidad: batería, circuito de arranque, de carga, de ignición, circuito de alumbrado y de bocina.
Hay dos métodos de construcción; el de carrocería y chasis separados y el método integral.
En el primero la carrocería se une a la estructura del chasis por medio de pernos que pasan entre la base de la carrocería y la parte superior de la estructura. Para prevenir ruidos y rechinidos, son colocados entre las dos partes, cojines de materiales antivibrantes como el hule. En el método integral la carrocería y la estructura están combinadas, eliminando así los ruidos y rechinidos.
1.7.7 Medidas del chasis.
Para poder hacer comparaciones entre diferentes hechuras y modelos de automóviles así como de su tamaño, movimiento y estabilidad, se han establecido definidas áreas de medición. Las medidas utilizadas son llamadas “bases de rueda”,
“pisada de ruedas” y “claro de camino”.
1.7.8 Base de rueda.
Es la medida, en pulgadas, entre el centro de la rueda trasera al centro de la rueda delantera des mismo lado del auto. Los vehículos con base de rueda más larga tienen, generalmente, movimientos más confortables, lo de base de rueda más corta son más fáciles de estacionarse y mas maniobrables. Las medidas varían entre 80 y 130 pulgadas. Pisada de rueda. Es la medida, en pulgadas, entre el centro de la rueda izquierda y el centro de la rueda derecha, ya sean delanteras o traseras. La pisada de rueda indica el ancho del automóvil. Es regla general que, mientras más larga sea la base de rueda, más ancha sea la pisada de rueda. Claro de camino. Es la distancia, en pulgadas, entre la parte más baja del automóvil y el pavimento. La parte más baja de un coche se rige más por el diseño de carrocerías que por las medidas de base y pisada de rueda.
Fig. 16. Bastidor, como también se le conoce al chasis.
1.8 EL TODO TERRENO (TT).
El todo terreno es un vehículo diseñado y construido para moverse eficazmente en terrenos con abundantes obstáculos naturales. Desde principios de siglo, constructores de distintos tipos de automóviles intentaron fabricar vehículos que fueran aptos para toda clase de terrenos, pero sin demasiada fortuna. No fue hasta la segunda guerra mundial cuando se diseñó el primer automóvil todo terreno.
Pero la armada presentó un concurso abierto para el diseño de sus nuevos automóviles, a los que definió como Jeep (general purpose vehicle – automóviles multiuso). Sólo Batman y WillysOverland presentaron inicialmente sus modelos, aunque más tarde se aceptó a
concurso también el diseño de Ford, debido a su alta capacidad de producción.
Después de muchas pruebas, el
"Quad" de Willys fue elegido como vehículo para abastecer las necesidades de la armada norteamericana.
Este automóvil definió ya entonces las características de un vehículo todo terreno: tracción en las cuatro ruedas, chasis resistente e independiente, suspensión robusta y carrocería reforzada.
Entre 1941 y 1945 Willys y Ford fabricaron alrededor de 700.000 Jeeps para la armada norteamericana, alcanzando estos vehículos velocidades máximas de 96km/h.
Fig. 17. En la imagen se muestra el primer Jeep, un TT para la Armada Americana en la Segunda Guerra Mundial.
1.8.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE UN TODO TERRENO A simple vista podemos ver que geométricamente un todo terreno difiere de un vehículo de serie normal. Además, la tracción cuatro por cuatro característica de los Jeeps hace que la conducción de uno de estos automóviles sea distinta de la de un automóvil normal, aunque poco a poco ha ido apareciendo la tracción 4x4 en algunos automóviles no considerados todo terrenos. En cuanto a características geométricas se refiere, nos fijaremos en las denominadas cotas de movilidad por campo; aspectos definidos por las disposiciones de elementos mecánicos y la altura del bastidor con respecto al suelo.
1.8.1.1 Ángulo de entrada o de ataque:
Es el ángulo formado por el plano horizontal sobre el que se apoya el vehículo y por una línea imaginaria trazada desde la parte delantera más saliente de la carrocería del vehículo hasta la zona de contacto que hay entre el neumático y el suelo.
Cuanto mayor sea el valor de este ángulo, mayor será la capacidad de superar los obstáculos verticales o rampas sin dañar el vehículo. Normalmente interesa que este ángulo este comprendido entre 40 y 50º.
1.8.1.2 Ángulo de salida:
Se define igual que el de entrada, sólo que éste se refiere a la parte posterior del vehículo.
Normalmente este ángulo suele ser menor que el de entrada, y suele estar comprendido entre 25 y50º. Hay que tener en cuenta que cualquier elemento que se coloque en la parte trasera del vehículo (bolas de remolque…) hará que este valor disminuya, con lo que se limitará geométricamente el movimiento del Jeep.
1.8.1.3 Ángulo de alzada o de cresta:
Determina las posibilidades del vehículo para superar montículos más o menos pronunciados, sin el riesgo de encontrarnos apoyados sobre el bastidor o el chasis con la consiguiente pérdida de adherencia de las ruedas. En ese caso podría ocurrir que el coche quedara apoyado sobre los bajos y con una o varias ruedas girando sin tracción suficiente para moverlo.
Este ángulo depende de la altura libre central del vehículo y de su longitud, estando sus valores entre 20 y 30º.
1.8.1.4 Altura de tierra o libre:
Es la distancia que existe entre el suelo y la parte más baja del coche en la zona de apoyo de ruedas, es decir, en los ejes. En un todo terreno este valor ha de ser mayor que 20 cm. Esta altura no podrá aumentarse indefinidamente, porque un aumento de la capacidad de superar obstáculos haría que aumentase también la altura del centro de gravedad del vehículo, provocando una mayor inestabilidad del mismo.
1.8.1.5 Ángulo de vuelco lateral:
Es el tanto por ciento de pendiente máxima que un vehículo puede sortear perpendicularmente, sin riesgo de vuelco lateral. Este ángulo viene determinado por la altura del centro de gravedad del coche, que podrá variar en función de la altura libre.
Fig. 18. Se ilustra los ángulos de entrada y salida, y ángulo lateral al que puede ser sometido un TT.
Fig. 19. Limite de altura ventral para evitar que raspe con el suelo.
1.8.1.6 Altura máxima de vadeo:
Es la profundidad de agua que puede sortear el vehículo, sin que su mecánica se vea dañada. Un todo terreno puede afrontar el paso de un río o una lámina de agua, siempre que la altura del agua no llegue a la toma de aire de admisión. Si se mojan los equipos eléctricos del coche, pueden dejar de funcionar provocando la parada del vehículo.
1.8.2 El Chasis en los TT
En los automóviles de turismo, la propia carrocería hace las funciones de chasis; es lo que se conoce por carrocería autoportante o monocasco. Los diferentes órganos del coche, como son el motor o las suspensiones, están anclados directamente a la estructura de la carrocería. Esta solución permite que el vehículo sea más ligero y que, entre otras ventajas, presente un menor consumo a iguales prestaciones. Sin embargo, la robustez, esa característica tan deseada en un todo terreno no se halla entre las cualidades de las estructuras autoportantes. El vehículo todo terreno debe estar preparado para superar condiciones impensables para un turismo. En su utilización habitual, su estructura se ve sometida a fuertes tensiones. Buscando la robustez, la mayoría de fabricantes de vehículos TTrecurren a la antigua solución de usar un chasis como elemento de sujeción del resto de órganos del coche, añadiéndole una carrocería como simple protección para los usuarios.
Tradicionalmente, el diseño clásico del chasis utilizado en la construcción de un todo terreno está constituido, en términos generales, por dos vigas longitudinales unidas entre sí por una serie de travesaños que aseguran la rigidez del conjunto. Sobre este chasis o bastidor se encuentran anclados el motor, la suspensión, el depósito de combustible, los parachoques y el resto de elementos. Unidas a las vigas longitudinales, las cartelas son los elementos que permitirán la sujeción de la carrocería al bastidor.