Seguro que mucha gente ha oído alguna vez la abreviatura «culata». La abreviatura es sencilla: «culata». Esta unidad compleja y bastante cara se encuentra en todos los motores de combustión interna. Además, la culata es una de sus partes principales. Para entender mejor qué es la culata, recordemos la estructura del motor de combustión interna. Lo explicamos de la forma más sencilla posible, pero con algunos detalles importantes.
Dónde está la culata
Empecemos por la cuestión más sencilla sobre la culata: qué es en el coche y dónde se encuentra. La parte principal (y más masiva) del motor de combustión interna es el bloque de cilindros. En él, como se puede entender por el nombre, hay cilindros en los que se mueven los pistones. Desde abajo, el bloque está cubierto por una bandeja, a la que llega el aceite tras la lubricación de las piezas. La bomba de aceite lo toma de ahí para volver a introducirlo en el sistema.
La culata se monta en el bloque mediante una junta especial. A su vez, está cubierta con una tapa para evitar que el aceite salpique y la suciedad entre en el motor. La tapa de la culata es la parte superior y más visible del motor. La vemos al abrir el capó, si no lleva una cubierta de plástico decorativa.
Por cierto, puede haber no una, sino varias tapas, así como las propias culatas. Si el motor tiene un diseño en V o en oposición, cada mitad de los cilindros tendrá su propia culata. Y algunos motores diesel para camiones grandes se fabricaron con culatas individuales. Y sólo el motor en línea tiene una sola.
Qué funciones realiza la culata
La siguiente pregunta es: ¿para qué se necesita una culata? De hecho, tiene muchas funciones complejas.
Con su parte inferior, situada directamente encima de los cilindros, la culata forma parte de la cámara de combustión.
La culata contiene elementos de los sistemas de alimentación y encendido: bujías de encendido o de incandescencia (para los diésel), así como inyectores de combustible.
En la culata hay un mecanismo de válvulas, gracias al cual se suministra aire o mezcla de combustible y aire a las cámaras de combustión y se eliminan los gases de escape. Para ello, los colectores de admisión y escape están acoplados a la culata.
La culata forma parte de la camisa de agua de refrigeración y del sistema de lubricación del motor.
Construcción y variedades del conjunto culata
¿En qué consiste la culata? Su base es una carcasa de forma compleja (también se denomina cárter), fundida de hierro fundido o aleación de aluminio. Las culatas de hierro fundido tienen una gran resistencia mecánica y al calor. No se deforman ni alabean cuando se calientan. Pero tienen un inconveniente: son muy pesadas.
Los cabezales de aluminio no sólo son mucho más ligeros. Este material tiene una mayor conductividad térmica, por lo que se calienta menos (o, mejor dicho, se enfría más fácilmente) y funciona mejor en motores de alta compresión. La mayoría de los motores modernos de turismos utilizan culatas de aluminio.
Pero tanto si se trata de una culata de hierro fundido como de aluminio, ¿de qué se compone una pieza tan compleja? En la carcasa de la culata se realizan necesariamente canales para la circulación del refrigerante, conductos de aceite y muescas para las cámaras de combustión de cada cilindro.
Y lo que es más importante, la culata moderna alberga el tren de válvulas. Para el plato de cada válvula en la culata hay un asiento, y para el vástago – un manguito. Y sólo por el tipo de mecanismo de válvulas, las culatas se diferencian en primer lugar. Pueden ser:
- con un árbol de levas;
- con dos árboles de levas;
- sin árbol de levas.
La culata SOHC (Single Over Head Cam) tiene un solo árbol de levas que acciona tanto las válvulas de admisión como las de escape. Las válvulas se abren mediante los balancines o directamente mediante las levas del árbol. Estas culatas suelen tener dos o tres válvulas por cilindro.
El sistema DOHC (Double OverHead Cam) implica dos árboles de levas en la culata. El primer árbol controla las válvulas de admisión, que están montadas en un lado, y el otro controla las válvulas de escape en el lado opuesto de la culata. La mayoría de los coches modernos tienen motores con un sistema de distribución DOHC, en el que hay cuatro válvulas por cilindro. El diseño DOHC permite que las válvulas de admisión estén en un ángulo mayor con respecto a las de escape, lo que permite llenar mejor los cilindros con aire o mezcla de combustible y aire. Pero el diseño DOHC es el más complejo. Además de los dos árboles de levas, el segundo eje debe ser accionado por un engranaje, una correa o una cadena.
La culata sin árbol de levas se refiere al sistema OHV (Over Head Valve), que literalmente significa «válvulas en la culata». En este caso, el diseño es tal que las válvulas se accionan mediante varillas de empuje y balancines, y el árbol de levas no está instalado en la culata, sino en el interior del bloque de cilindros. En la culata con un sistema OHV, es más difícil instalar más de dos válvulas por cilindro, y las varillas de empuje con balancines no funcionan bien a altas velocidades del motor. Este diseño se considera engorroso (aunque simplifica mucho el accionamiento de la distribución, que se evita fácilmente con una cadena o correa) y hoy en día se utiliza poco.
Mantenimiento de la culata y señales de su mal funcionamiento
Aunque la estructura de la unidad culata es bastante compleja, el mantenimiento principal se reduce al ajuste de las holguras en el tren de válvulas, si no están equipadas con hidrocompensadores. Tal ajuste, dependiendo del diseño del engranaje de distribución, se realiza de diferentes maneras – con la ayuda de tornillos de ajuste o mediante la sustitución (selección) de arandelas o taqués. La frecuencia de la comprobación y, si es necesario, el ajuste de las válvulas se puede encontrar en el manual de instrucciones del coche. Pero a veces puede ser necesario antes de tiempo, si el motor está en marcha, se oye un ruido metálico característico de debajo de la tapa de la válvula.
Hay varios síntomas que pueden indicar que algo está mal con la cabeza:
- disminución de la potencia del motor;
- complicaciones con el arranque del motor, especialmente en invierno;
- golpeteo de las válvulas;
- humo azul o blanquecino por el tubo de escape;
- emulsión en el cárter del motor y en la varilla de medición;
- manchas de aceite en el depósito de expansión;
- pérdida de nivel de aceite o refrigerante.
Posibles problemas, sus causas y solución
Veamos los problemas y averías más comunes de la culata, así como las formas de solucionarlos.
Rotura de la junta de la culata. En pocas palabras, su deterioro. Puede ser causada por el sobrecalentamiento, pero en los coches «en la edad» de la junta a veces simplemente destruye debido al envejecimiento o la degradación de su material bajo la influencia del aceite, anticongelante y gases de escape. Como resultado, la compresión cae, los gases de escape penetran en el anticongelante o anticongelante – en el aceite. Sólo hay una salida: la reparación del motor con sustitución de la junta.
Curvatura del plano de culata de la culata de aluminio. En este caso, se dice que la culata está «colgada». Los síntomas son los mismos que en el caso de una junta de culata perforada. La causa más común de este problema es el sobrecalentamiento del motor. Si el alabeo no es grave, puede corregirse fresando el plano de contacto en talleres especializados. En caso de deformación importante, habrá que sustituir la culata por una nueva.
Grietas en la culata. Otra consecuencia del sobrecalentamiento del motor. Una opción alternativa es el apriete incorrecto de sus tornillos de fijación al bloque motor. En raras ocasiones, puede deshacerse de pequeñas grietas mediante soldadura. Pero normalmente requiere la sustitución de la carcasa de la culata.
Desgaste de los bujes de las válvulas. Los bujes pueden desgastarse cuando se utiliza aceite de baja calidad o simplemente con un alto kilometraje. Para solucionar el problema, hay que extraerlos a presión del alojamiento de la culata y sustituirlos por otros nuevos.
Desgaste en las superficies de trabajo de los platos y/o asientos de las válvulas. Por lo general, este problema se puede resolver mediante el lapeado de las válvulas en los asientos para que tengan los chaflanes correctos. Pero en el caso de un desgaste importante (por ejemplo, grietas en el plato de la válvula), que se manifiesta por un ralentí inestable y una disminución de la potencia del motor, tendrá que sustituir las piezas desgastadas por otras nuevas.
Golpeteo de las válvulas cuando el motor está en marcha. En el mecanismo sin hidrocompensadores será necesario ajustar la holgura. En el mecanismo con hidrocompensadores – sustitución de hidroporos de válvulas averiados.
Fugas en la tapa de válvulas. Es necesario sustituir la junta de la tapa de la válvula que ha perdido su estanqueidad con el tiempo o renovar el sellador si la tapa está instalada estructuralmente sin junta. En algunos motores, la propia tapa de plástico se deforma con el tiempo. En este caso, se necesitará una nueva.
Desgaste de los tapones de aceite en los vástagos de las válvulas. Una de las principales causas del aumento del consumo de aceite y del humo que sale por el tubo de escape: la grasa fluye por los vástagos hacia el colector de admisión y de ahí entra en los cilindros. Si aparecen los síntomas correspondientes, se sustituyen los tapones por otros nuevos. Normalmente, para ello no es necesario desmontar la propia culata.
Totales
- La culata, o cabeza de cilindro, es una pieza que cubre el bloque de cilindros y realiza muchas funciones en el motor.
- En función del tipo de mecanismo de válvulas, las culatas vienen con uno o dos árboles de levas o sin árbol de levas.
- La culata casi no requiere mantenimiento especializado programado.
- Los principales fallos de la culata son la rotura de la junta, la deformación de los planos de la culata, las grietas, el desgaste de los casquillos de las válvulas, de los chaflanes de los platos de las válvulas o de los asientos de las válvulas, el golpeteo de las válvulas, las fugas en la tapa de las válvulas y los tapones de aceite desgastados.
0 Comments