Cada motor de combustión interna, desde los pequeños motores de un scooter hasta los colosales motores de un barco, necesita dos cosas básicas para funcionar: oxígeno y combustible. Sin embargo, simplemente mezclar oxígeno y combustible en un contenedor no crea un motor. Los tubos y las válvulas guían el oxígeno y el combustible hacia el cilindro, donde un pistón comprime la mezcla para encenderla. La fuerza explosiva empuja el pistón hacia abajo, forzando al cigüeñal a girar, lo que proporciona al usuario la fuerza mecánica para mover el vehículo, hacer funcionar generadores y bombear agua, por nombrar solo algunas de las funciones de un motor de automóvil.
El Viaje del Aire: El Sistema de Admisión
El sistema de admisión de aire es esencial para el funcionamiento del motor, ya que recoge el aire y lo dirige hacia los cilindros individuales, pero su función va más allá. Siguiendo la trayectoria de una molécula de oxígeno típica a través del sistema de admisión de aire, podemos aprender qué hace cada pieza para mantener su motor funcionando de manera eficiente. (Dependiendo del vehículo, el orden de estos componentes puede variar).
Tubo de Admisión de Aire Frío
El tubo de admisión de aire frío generalmente se encuentra en una ubicación donde puede aspirar aire desde fuera del compartimiento del motor, como un guardabarros, la parrilla o una abertura en el capó. Este tubo marca el comienzo del recorrido del aire a través del sistema de admisión, siendo la única abertura por la que el aire puede entrar. El aire proveniente del exterior del compartimiento del motor suele tener una temperatura más baja y ser más denso, y por lo tanto, es más rico en oxígeno, lo que es mejor para la combustión, la potencia de salida y la eficiencia del motor.
Filtro de Aire del Motor
El aire pasa luego a través del filtro de aire del motor, generalmente ubicado dentro de una “caja de aire”. El aire “puro” es una mezcla de gases: 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y trazas de otros gases. Dependiendo de la ubicación y la estación, el aire también puede contener muchos contaminantes, como hollín, polen, polvo, suciedad, hojas e insectos. Algunos de estos contaminantes pueden ser abrasivos, causando un desgaste excesivo en las piezas del motor, mientras que otros pueden obstruir el sistema.
Una malla generalmente retiene la mayoría de las partículas más grandes, como insectos y hojas, mientras que el filtro de aire captura las partículas más finas, como el polvo, la suciedad y el polen. El filtro de aire típico captura entre el 80% y el 90% de las partículas de hasta 5 µm (5 micras es aproximadamente el tamaño de un glóbulo rojo). Los filtros de aire de mayor calidad capturan entre el 90% y el 95% de las partículas de hasta 1 µm (algunas bacterias pueden tener un tamaño de aproximadamente 1 micra).
Sensor de Flujo de Masa de Aire (MAF)
Para medir correctamente la cantidad de combustible a inyectar en un momento dado, el módulo de control del motor (ECM) necesita conocer la cantidad de aire que entra en el sistema de admisión. La mayoría de los vehículos utilizan un sensor de flujo de masa de aire (MAF) para este propósito, mientras que otros usan un sensor de presión absoluta del múltiple (MAP), generalmente ubicado en el múltiple de admisión. Algunos motores, como los motores turboalimentados, pueden usar ambos.
En los vehículos equipados con MAF, el aire pasa a través de una malla y unas paletas para “enderezarlo”. Una pequeña porción de este aire pasa a través de la parte sensora del MAF, que contiene un hilo caliente o un dispositivo de medición de película caliente. La electricidad calienta el hilo o la película, lo que provoca una disminución de la corriente, mientras que el flujo de aire los enfría, resultando en un aumento de la corriente. El ECM correlaciona el flujo de corriente resultante con la masa de aire, un cálculo crítico en los sistemas de inyección de combustible. La mayoría de los sistemas de admisión de aire incluyen un sensor de temperatura del aire de admisión (IAT) cerca del MAF, a veces formando parte de la misma unidad.
Tubo de Admisión de Aire
Después de ser medido, el aire continúa a través del tubo de admisión de aire hacia el cuerpo del acelerador. En el camino, puede haber cámaras de resonador, “botellas” vacías diseñadas para absorber y cancelar las vibraciones en el flujo de aire, suavizándolo en su camino hacia el cuerpo del acelerador. También es importante señalar que, especialmente después del MAF, no puede haber fugas en el sistema de admisión de aire. Permitir la entrada de aire no medido en el sistema alteraría las relaciones aire-combustible. Como mínimo, esto podría hacer que el ECM detecte un mal funcionamiento, estableciendo códigos de diagnóstico (DTC) y encendiendo la luz de control del motor (CEL). En el peor de los casos, el motor podría no arrancar o funcionar de manera deficiente.
Turbocompresor e Intercooler
En los vehículos equipados con un turbocompresor, el aire pasa luego por la entrada del turbocompresor. Los gases de escape hacen girar la turbina en la carcasa de la turbina, lo que a su vez hace girar la rueda del compresor en la carcasa del compresor. El aire entrante se comprime, aumentando su densidad y su contenido de oxígeno; más oxígeno permite quemar más combustible para obtener más potencia a partir de motores más pequeños.
Debido a que la compresión aumenta la temperatura del aire de admisión, el aire comprimido circula a través de un intercooler para reducir su temperatura y disminuir el riesgo de que el motor sufra de cascabeleo, detonación o pre-encendido.
Cuerpo del Acelerador
El cuerpo del acelerador está conectado, electrónicamente o por cable, al pedal del acelerador y al control de crucero, si está equipado. Cuando se presiona el acelerador, la placa del acelerador, o “mariposa”, se abre para permitir que más aire fluya hacia el motor, lo que resulta en un aumento de la potencia y las revoluciones del motor. Cuando el control de crucero está activado, se utiliza un cable separado o una señal eléctrica para operar el cuerpo del acelerador, manteniendo la velocidad deseada por el conductor.
Válvula de Control de Aire de Ralentí (IAC)
Al ralentí, como cuando se está detenido en un semáforo o al desacelerar, aún debe ingresar una pequeña cantidad de aire al motor para mantenerlo en marcha. En algunos vehículos más nuevos, con control electrónico del acelerador (ETC), la velocidad de ralentí del motor se controla mediante ajustes minuciosos de la mariposa del acelerador. En la mayoría de los otros vehículos, una válvula de control de aire de ralentí (IAC) separada controla una pequeña cantidad de aire para mantener la velocidad de ralentí del motor. La IAC puede ser parte del cuerpo del acelerador o estar conectada a la admisión a través de un tubo más pequeño, independiente del tubo de admisión principal.
Múltiple de Admisión
Después de que el aire de admisión ha pasado a través del cuerpo del acelerador, ingresa al múltiple de admisión, una serie de tubos que dirigen el aire hacia las válvulas de admisión de cada cilindro. Los múltiples de admisión simples mueven el aire de admisión por la ruta más corta, mientras que las versiones más complejas pueden dirigir el aire por una ruta más indirecta o incluso por múltiples rutas, dependiendo de las revoluciones y la carga del motor. Controlar el flujo de aire de esta manera puede aumentar la potencia o la eficiencia, según la demanda.
Válvulas de Admisión
Finalmente, justo antes de llegar al cilindro, el aire de admisión es controlado por las válvulas de admisión. En la carrera de admisión, generalmente entre 10° y 20° antes del punto muerto superior (BTDC), la válvula de admisión se abre para permitir que el cilindro aspire aire mientras el pistón desciende. A pocos grados después del punto muerto inferior (ABDC), la válvula de admisión se cierra, permitiendo que el pistón comprima el aire mientras regresa al PMS.
Como puede ver, el sistema de admisión de aire es un poco más complicado que un simple tubo que va hacia el cuerpo del acelerador. Desde el exterior del vehículo hasta las válvulas de admisión, el aire de admisión recorre un camino sinuoso, diseñado para proporcionar aire limpio y medido a los cilindros. Conocer la función de cada parte del sistema de admisión de aire también puede facilitar el diagnóstico y la reparación.