o Reduccion del consumo de aceite y - Federal

Tecnologías
avanzadas
para motores
más limpios
cion del consumo d
cción del consumo de aceite y combustible Reducción de las e
Reducción del consumo de aceite y comb
Componentes para motores más duraderos y limpios
el experto en motores
Parte alta del motor
componentes de sistemas
de distribución, correas
y árboles de levas
encendido
para componentes de
encendido
cojinetes
para cojinetes
segmentos y camisas
pis tones
juntaS
Todas las marcas comerciales son propiedad de Federal-Mogul o de una o varias de sus filiales en uno o más países.
para segmentos de
pistón y camisas de
cilindro
para pistones y
conjuntos
para juntas, tornillos
de culata y retenes
de aceite
Tecnologías
avanzadas
para motores
más limpios
ÍNDICE
Reducción de emisiones
La tecnología de motores está cambiando más rápido ahora que nunca en los cien últimos años
2
Estrategias para la reducción de emisiones
El aumento de la eficacia de los motores permite reducir las emisiones de CO2,
pero también genera tensiones mecánicas mucho más elevadas en numerosos componentes
3
calidad de equipo original Los recambios de Federal-Mogul cumplen con las mismas normas estrictas de rendimiento y de calidad
que requieren nuestros clientes de equipo original
4
Marcas de confianza Una gran herencia de confianza de algunas de las marcas más respetadas del mundo
5
Pistones, segmentos y camisas
El corazón del motor, donde las tensiones y las temperaturas pueden llegar a su punto máximo
6–9
Cojinetes
Algunas tecnologías sorprendentes permiten conseguir unos cojinetes más ligeros, eficaces y duraderos
10 – 11
Juntas, tornillos de culata y retenes de aceite
Componentes que parecen sencillos, pero que se basan en una tecnología
de altas prestaciones para satisfacer requisitos exigentes
12 – 13
Componentes de motores Válvulas, guías, asientos, correas y otros componentes en los que la tecnología de materiales
avanzados garantiza la precisión y la durabilidad durante toda la vida útil de la pieza
14
Tecnologías de encendido
Retos en las tecnologías de bujías de encendido y calentamiento
15
Un único proveedor para componentes con calidad de equipo original
Alineado con los requisitos del taller ocupado con la calidad y la innovación que ayuda a
que los fabricantes de vehículos aumenten la durabilidad y reduzcan el CO2
16
TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS 1
Reducción de emisiones
La tecnología de los motores está cambiando más rápido ahora
que nunca en los cien últimos años. Desde la introducción del
encendido eléctrico y los motores de arranque, el ritmo de
desarrollo no había introducido tantos nuevos subsistemas
y tantos nuevos enfoques para el funcionamiento del motor.
El resultado es una reducción drástica en el consumo de
combustible y las emisiones, además de un aumento de la
durabilidad y la fiabilidad. Lo más emocionante de todo es que
el ritmo de esos avances sigue acelerándose.
Para el rectificador profesional, no hay nada que pueda
sustituir al conocimiento sobre lo que estos sistemas de
motores cada vez más sofisticados hacen, cómo funcionan
y, no menos importante, cómo trabajan en conjunto. En eso
precisamente le ayudará esta guía.
2 TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS
Además de gestionar algunas de las marcas más respetadas
del mercado de la postventa (entre las que se incluyen AE®,
Champion®, Glyco®, Goetze® Nüral® y Payen®), Federal-Mogul
es uno de los principales proveedores mundiales de
componentes de sistemas de propulsión y otros sistemas
avanzados para todo tipo de vehículos. Debido a que trabajamos
en estrecha colaboración con los diseñadores de motores,
estamos muy cerca de las últimas tecnologías y las técnicas
necesarias para su mantenimiento y reparación. En esta guía,
nos gustaría compartir algunos de estos conocimientos con
ustedes para aportar una idea de los motores que van a llegar
a sus talleres, ya en la actualidad y en un futuro próximo.
Estrategias para la reducción de emisiones
Los avances en la tecnología de los motores se producen en gran
medida por la necesidad de aumentar el ahorro de combustible
y reducir las emisiones. Durante la última década, se ha dado
prioridad a la reducción de emisiones de CO2 para ayudar a
frenar el calentamiento global. Para la próxima generación de
motores, seguirá siendo prioritario reducir el CO2, así como
enfatizar cada vez más la disminución de los óxidos de nitrógeno
(NOx) y los particulados (minúsculas partículas de carbono).
Todo esto se debe conseguir al mismo tiempo que se aumenta
la durabilidad y se reduce la necesidad de mantenimiento a fin
de recortar los gastos de funcionamiento pese a la creciente
sofisticación de los motores utilizados. Las tecnologías
desarrolladas para ayudar a los desarrolladores de motores
a conseguirlo se pueden clasificar como soluciones directas o
soluciones de habilitación.
Implementar una solución directa tiene un impacto
inmediato y directo sobre el consumo de combustible,
los costes de funcionamiento y las emisiones. Entre los
ejemplos se incluyen la reducción de la fricción, la reducción
del peso de los componentes y la mejora de la eficacia de
la combustión a través del perfeccionamiento del encendido.
Por lo general, estas soluciones se pueden aplicar sin un
rediseño en profundidad de los motores y, por lo tanto, más
rápido y con un coste menor que otros tipos de innovación.
Muchas de las tecnologías de Federal-Mogul entran en esta
categoría, entre otras, las juntas, los retenes, los asientos
y las guías de válvula, los segmentos, las camisas, los
cojinetes, los casquillos y los elementos de encendido.
Contribución directa de Federal-Mogul para la reducción de emisiones de CO2
El uso de los componentes de automoción de Federal-Mogul puede reducir significativamente las emisiones de CO2.
Pistones y segmentos
de pistón
Cojinetes
Juntas y retenes
Elementos del encendido
Reducción total de CO2
Motor de
gasolina
Reducción de CO2 (g/km)
4.4
2.0
> 0.5
2.4
> 9.3
Motor
diésel
Reducción de CO2 (g/km)
2.5
1.5
> 0.5
NA
> 4.5
Fuente: Soluciones Federal-Mogul al reto del CO2
Las soluciones de habilitación ayudan a los diseñadores de
motores a aplicar nuevas estrategias, puesto que permiten
que las altas temperaturas de combustión aumenten la
eficacia, o bien, que se utilicen nuevos tipos de combustible
como los que incorporan un mayor contenido de
biocombustible. El desarrollo de tecnologías de habilitación
precisa de una relación muy estrecha con los constructores
de vehículos y sus equipos de diseño de motores, lo cual nos
da un conocimiento exhaustivo de las dificultades existentes
que nos puede ayudar a resolverlas.
Muchas de estas indicaciones de tecnología obligan a los
diseñadores de motores a seguir un mismo camino: la
reducción de las dimensiones. Los motores más pequeños,
que producen más potencia por litro de cilindrada, consumen
el combustible de forma más eficaz y tienen menos pérdidas
por fricción (especialmente, cuando el número de cilindros se
reduce) son más ligeros de peso y requieren menos espacio.
La reducción de dimensiones es una tendencia importante
que afectará a todos los motores, desde los de los camiones,
vehículos de alto rendimiento hasta los de furgonetas y
turismos. No se trata sólo de crear motores más pequeños
con una tensión mecánica más elevada, sino realizar las
cosas de otra manera para que la durabilidad y la facilidad
de conducción no se vean afectadas. Para conseguirlo, se
necesitan grandes innovaciones en el diseño y la fabricación,
pero los resultados son una significativa reducción de las
emisiones, especialmente de CO2, y mejoras útiles para el
ahorro de combustible.
Nunca antes había sido tan crítico especificar los componentes
correctos, tanto los nuevos como durante la reparación.
TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS 3
Reparación con calidad de equipo original
Los recambios de Federal-Mogul cumplen con las mismas
normas estrictas de rendimiento y de calidad que requieren
nuestros clientes de equipo original. Es la única manera
de garantizar que los mecánicos puedan estar
seguros de que los vehículos siguen siendo
tan económicos, fiables y limpios como lo eran
de nuevos. Pero no nos limitamos a incluir los
productos de equipo original en una caja para
reposición. Nuestras décadas de experiencia
trabajando con talleres y mecánicos nos ha
enseñado que, a veces, lo mejor es combinar
nuestra disciplina de equipo original con
los conocimientos de los especialistas en
reparaciones.
El resultado es una de las gamas más importantes del mundo
de componentes para motores, diseñadas y fabricadas con
el mismo rigor que los componentes de equipo original
y beneficiandose de las mismas importantes
inversiones en investigación y desarrollo.
Al mismo tiempo, los componentes se han
optimizado para garantizar que se puedan
instalar rápidamente, con el mínimo esfuerzo y
el menor número de herramientas especiales, y
que nos anticipemos y resolvamos sus problemas
antes de que surjan.
Federal-Mogul se compromete a garantizar que los mecánicos que utilizan nuestros componentes de motor cuenten
con los conocimientos y las habilidades más recientes, perfectamente afinados para que puedan trabajar de forma
eficaz en todos los motores que pasen por sus talleres. Nuestro Campus de Federal-Mogul enviará especialistas a
los talleres y cuenta con aulas en uno de nuestros centros de fabricación de alta precisión en Alemania.
4 TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS
Marcas de confianza
Uno de los atributos principales de una marca es la confianza
que el cliente deposita en ella. Las marcas tienen éxito y
crecen cuando las personas saben que pueden confiar en
que realmente ofrecen lo que prometen. Para que una marca
crezca a un ritmo constante durante más de cien años, no sólo
debe hablar de calidad, innovación y asistencia al cliente, sino
ofrecerlas de verdad. Sistemáticamente.
Las seis «marcas expertas en motores» de Federal-Mogul
son líderes con un largo recorrido. Fueron establecidas por
los pioneros de la ingeniería de automoción y, en la actualidad,
siguen ofreciendo los productos adecuados a precios justos,
lo que permite que los técnicos ofrezcan unas reparaciones
de alta calidad, mientras que los talleres realizan negocios
rentables con clientes leales a lo largo del tiempo.
Parte alta del motor
segmentos y camisas
sistemas de distribución, correas y árboles de levas
Segmentos de pistón y camisas de cilindro
AE ® se formó en 1947 a raíz de la fusión de tres prestigiosas empresas de
Goetze ® es una de las marcas más antiguas en el sector de la automoción,
componentes de motor: Hepworth & Grandage, Wellworthy Piston Rings
con una historia de innovación que se remonta a 1887. Importantes
y Bricovmo, a las que Glacier se les unió poco después. La empresa fue
mejoras en el motor de combustión interna han sido posibles gracias a
adquirida por Federal-Mogul en 1998, lo que proporcionó, por un lado,
las innovaciones de Goetze ®, como el primer segmento cromado de toda
distribución internacional y, por otro, la inversión que permitiría que la
Europa y la reciente introducción de nuevas técnicas de ingeniería para
marca AE® se convirtiera en líder mundial en componentes de motores.
la superficie, como el carbono tipo diamante.
encendido
pistones
encendido
Pistones y conjuntos
Champion ® se constituyó en 1907 y enseguida la empezaron a asociar
Nüral ® se basaba en la innovación. La primera planta de la empresa,
con un alto rendimiento por su incorporación en el corazón de los
que abrió sus puertas en 1924 como Nürnberg Aluminium, fue la
motores que propulsaban coches de competición legendarios, aviones
primera de Alemania en ofrecer un novedoso proceso de inyección de
que superaban todos los récords y las embarcaciones rápidas. Entre
aluminio que ayudaba a reducir las limitaciones a las que en aquella
las innovaciones que tuvieron éxito en las aplicaciones más exigentes
época se enfrentaban los desarrolladores de componentes. Las últimas
destacan los electrodos de platino e iridio, que rápidamente migraron
inversiones han aumentado todavía más la capacidad de la marca para
desde el sector aeroespacial hasta los coches de producción a medida
fabricar pistones muy sofisticados, lo que permite el desarrollo de
que la marca seguía prestando apoyo a los constructores de vehículos de
conjuntos de pistón completos y cuidadosamente optimizados.
mayor éxito, en la carretera y en los circuitos.
Juntas
cojinetes
Juntas, tornillos de culata y retenes de aceite
cojinetes
Payen® fue fundada en 1908 y creció con rapidez hasta convertirse en un
Glyco® ha sido uno de los principales innovadores mundiales en cuanto al
negocio internacional. Ayudó a fabricantes de vehículos de todo el mundo a
diseño de cojinetes desde su creación a finales del siglo XIX. En 1937 fue el
mejorar la eficacia en todo tipo de motores de combustión interna. Hoy, la
mayor proveedor de casquillos de Alemania, y en 1974 ocupó el primer puesto
marca cuenta con más de 200 científicos e ingenieros que se enfrentan a todos
europeo. Su gama de patentes cubre nuevos materiales, nuevas técnicas de
los elementos del diseño y la fabricación de los componentes de sellado.
fabricación y, en 1978, la aplicación de la deposición física de vapor (PVD)
para proporcionar una superficie muy optimizada. Hoy en día, Glyco® es el
mayor fabricante del mundo de cojinetes con calidad de equipo original.
El mismo compromiso con la calidad, respaldado por la experiencia internacional de equipo original, también define otras
marcas de recambios de gran prestigio de Federal-Mogul, lo que permite que los talleres desarrollen su negocio en una
amplia gama de actividades de reparación de vehículos.
TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS 5
Pistones
EN EL CORAZÓN DE LA EFICACIA DEL MOTOR
Hace más de cien años que los motores diésel y de gasolina
existen con tecnologías muy diferentes. Hoy en día, la necesidad
de reducir el CO2 está acercándolas: ambas han adoptado
sistemas de inyección directa muy sofisticados con control
electrónico de circuito cerrado, sobrealimentadores o turbos
de alta presión (incluso en ocasiones ambos) y menos cilindros.
En el mismísimo corazón del motor, donde estas tendencias
tienen su impacto más drástico, se encuentran los pistones.
Los pistones deben soportar las fuerzas más agresivas, entre
las temperaturas más altas y los ciclos térmicos más drásticos
de cualquier componente del motor. Deben ser ligeros para
reducir las cargas y las pérdidas debidas a su movimiento
alternativo y contribuir a la reducción general del peso del
vehículo. Naturalmente, no puede producirse ninguna merma en
la durabilidad ni la fiabilidad, aspectos que también deben seguir
avanzando.
El compromiso de Federal-Mogul con la excelencia técnica ha
hecho del galardonado pistón Monosteel® un componente de
serie en el sector para aplicaciones de vehículos pesados diésel,
con más de 3,5 millones de pistones producidos hasta la fecha.
La próxima generación, denominada Magnum Monosteel®, da
otro salto hacia delante reduciendo la masa del pistón en un
7 % e introduciendo una exclusiva falda de «doble banda» que
disminuye la fricción hasta en un 17 %.
La reducción de la fricción y la mejora de la resistencia al
desgaste de los pistones son particularmente importantes
en los motores de gasolina muy sobrealimentados. Mediante
6 TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS
el uso de un revestimiento compuesto de lubricantes sólidos,
como el grafito y el disulfuro de molibdeno con fibra de carbono,
los nuevos pistones Nüral EcoTough® de Federal-Mogul han
registrado una reducción en la fricción de hasta un 18 % que
se combina con una disminución sustancial del desgaste. Los
pistones EcoTough® (que consiguieron un prestigioso premio
PACE en 2011) son un excelente ejemplo de tecnología directa, y
se están introduciendo en los motores existentes como cambio
habitual para proporcionar mejoras inmediatas en el consumo
de combustible, las emisiones y la durabilidad.
Obtener más rendimiento de motores más pequeños provoca
un aumento drástico de las temperaturas de combustión.
Los pistones Nüral® de Federal-Mogul han sido diseñados en
colaboración con los principales diseñadores de motores y
vehículos de Europa, e incluyen posiciones optimizadas de la
galería de refrigeración, lo que es ideal para motores diésel de
alta potencia sobrealimentados.
En aplicaciones de vehículos industriales, Federal-Mogul ha
desarrollado un prototipo de refrigeración único y muy eficaz
que se aplica a galerías de refrigeración muy flexibles por lo
que respecta al tamaño y la geometría (forma). Se coloca cerca
de las zonas más críticas desde el punto de vista térmico, y
permite disipar más temperatura de la zona crítica de la cámara
de combustión y la ranura superior del segmento. Es un buen
ejemplo de cómo Federal-Mogul ha proporcionado un beneficio
significativo a través de un diseño inteligente y una fabricación
innovadora, que elimina la necesidad de utilizar complicadas
tecnologías adicionales o materiales caros.
En los motores diésel muy reducidos de altísimo rendimiento,
las nuevas estrategias de suministro de combustible y
sobrealimentación a alta presión hacen que las temperaturas
del pistón superen los 400 °C y que las presiones de los
cilindros pasen de los 200 bar en coches y 250 bar en camiones
pesados. Los ingenieros de Federal-Mogul han identificado
que los fallos de las cabezas de pistón convencionales en
este entorno tan agresivo se pueden atribuir a la presencia
de partículas de silicio en el aluminio. Al volver fundir la
aleación del borde de la cabeza, las partículas de silicio
se pueden reducir a solo una décima parte de su tamaño
anterior, lo que incrementa considerablemente la resistencia
y la durabilidad del borde del pistón. El galardonado pistón
DuraBowl® utiliza esta técnica para ampliar la vida útil
entre cuatro y siete veces en comparación con un pistón de
fundición convencional, lo que permite que los diseñadores
de motores sigan aumentando la eficacia para reducir el
consumo de combustible y las emisiones de CO2.
Otro reto importante es garantizar un buen ajuste en el
cilindro en todas las cargas y temperaturas. La forma oval
de la falda del pistón Nüral Elastoval® de Federal-Mogul
garantiza la conformación óptima de la falda del pistón, lo
que le permite adaptarse a medida que cambia la carga.
Esto, unido a una alta estabilidad geométrica y una reducción
del peso del pistón al mínimo, proporciona a los pistones
Elastoval® una mayor durabilidad, mejores propiedades
frente al gripado y una reducción de la fricción.
El pistón galardonado Nüral DuraBowl® aumenta
la vida útil hasta siete veces en comparación con un
pistón de fundición convencional
La tecnología Nüral DuraBowl® de Federal-Mogul
refuerza la corona de los pistones y mejora la resistencia
del aluminio donde más se necesita
800
700
600
Vida del motor (%)
Ganador del premio PACE en 2011
Los pistones revestidos Nüral EcoTough®
de Federal-Mogul ofrecen una resistencia
superior al desgaste y reducen el consumo de
combustible hasta un 0,8 % en comparación con los
revestimientos de pistones convencionales
500
400
300
200
100
0
Pistón de aleación
premium
Pistón
DuraBowl®
TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS 7
Segmentos de pistón y camisas de cilindro
REDUCCIÓN DEL CARBONO Y DE LAS EMISIONES
El pistón forma parte de un sistema que no funcionaría
con eficacia si la tecnología utilizada en los componentes
relacionados, en particular, los segmentos del pistón, no
contara con las mismas innovaciones. Dichos componentes
deben proporcionar un sellado excepcional y ser resistentes
a altas temperaturas, altas presiones y fuerzas muy
elevadas. Al mismo tiempo, deben reducir al mínimo la
fricción y el desgaste. Además, deben durar más tiempo que
nunca a pesar de funcionar con menos lubricación. Incluso
los combustibles, que tradicionalmente eran una importante
fuente de lubricación, sobre todo en los motores diésel, son
cada vez menos lubricantes ya que han reducido su contenido
de azufre. Ese es el motivo por el cual Federal-Mogul emplea
más de 200 científicos, ingenieros y mecánicos dedicados a
desarrollar y probar segmentos de pistón.
Las propiedades requeridas del material del segmento de
base y de la capa superficial puede ser sustancialmente
diferentes, por tanto, una técnica efectiva sería optimizar
cada uno de ellos individualmente. Para los segmentos
de pistón, Federal-Mogul ha desarrollado una serie de
materiales únicos y opciones de revestimiento exclusivas
que reducen la fricción y mejoran la durabilidad.
Se han desarrollado revestimientos de cerámica cromada
(CKS®) expresamente para motores diésel, y destacan sobre
todo por su mayor durabilidad. Otras de sus ventajas: registran
un desgaste menor del revestimiento y la pared del cilindro
y evitan la formación de rozaduras. Esta innovación fue el
punto de partida para el desarrollo del revestimiento Goetze
8 TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS
Diamond Coating® (GDC®), que garantiza una fijación excelente
de las partículas duras incrustadas para proporcionar una
superficie aún más firme. Las características de desgaste de
GDC® son cuatro veces mejores que las de los revestimientos
convencionales de cromo duro y dos veces mejores que las de
los revestimientos de cerámica cromada, lo que los convierte
en la opción perfecta para la próxima generación de motores
diésel reducidos de altísima potencia y permite aumentar en
mayor medida los intervalos de mantenimiento.
También se pueden hacer mejoras mediante la optimización
de la forma del segmento rascador. Goetze® LKZ-Ring® de
Federal-Mogul, ganador de un premio PACE en 2011, es un
innovador diseño de dos piezas desarrollado originalmente
para aplicaciones diésel muy exigentes, y ahora también se
ha optimizado para motores de inyección directa de gasolina.
En comparación con los mejores segmentos de dos piezas
convencionales, el diseño de Federal-Mogul reduce el
consumo de aceite hasta en un 50 % y la fricción hasta en un 15 %
Las ranuras de los segmentos presentan un nuevo diseño
escalonado que ofrece menos resistencia cuando el pistón
está en la carrera de compresión, lo que permite reducir
las pérdidas de bombeo. Cuando el pistón se encuentra en
la carrera de explosión, la presión devuelve de forma más
eficaz al cárter el aceite que lubrica el cilindro. Como esto
evita que el aceite entre en la cámara de combustión, no
se crea carbonilla ni en la bujía ni en la culata. Por tanto,
además de ayudar a mantener el consumo de aceite en un
nivel bajo, LKZ-Ring® también garantiza que no se produzca
una reducción de la calidad de la combustión por los restos
de aceite quemado.
Federal-Mogul es uno de los mayores proveedores de
camisas del mundo, lo que proporciona un conocimiento
profundo de la interacción entre el segmento y la camisa
que se refleja en el desempeño de ambos componentes.
Para cumplir con los requisitos actuales y futuros de
emisiones y durabilidad, es fundamental que se optimicen
en conjunto y que solo se utilicen los elementos adecuados.
Los segmentos de pistón Goetze Diamond
Coating® tienen hasta cuatro veces mejor
resistencia al desgaste que los segmentos
cromados convencionales
SEGMENTO RASCADOR
ESTÁNDAR
Goetze®
LKZ-Ring®
Ranura
revestida
Ranura
revestida
Ranura
revestida
Ranura
revestida
Superficie
del cilindro
Superficie
del cilindro
De los motores de gasolina pequeños para automóviles
urbanos a los motores de gran cilindrada y largos
recorridos, como los de los barcos, las gamas Nüral®
y Goetze® proporcionan elementos de reposición
muy duraderos que contribuirán a restablecer el
funcionamiento original, el ahorro y las bajas emisiones.
La amplia gama de camisas de
Goetze® cubre más de 3.000
motores desde vehículos
industriales a comerciales
Goetze® LKZ-Ring® reduce el consumo de
aceite hasta en un 50 % en comparación con
los segmentos rascadores estándar
TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS 9
Cojinetes
MENOS FRICCIÓN, MENOS EMISIONES
LOS COJINETES DE CONFIANZA
Tal vez no exista un mejor ejemplo de solución de habilitación
que los desarrollos en la metalurgia. A medida que los
diseñadores de motores proporcionan una reducción de las
emisiones de CO2 mediante la obtención de más potencia con
menos combustible, la temperatura aumenta, se incrementan
las cargas y los materiales convencionales sufren La marca
Glyco® de Federal-Mogul cuenta con más de 100 años siendo
proveedor líder en equipo original de cojinetes de motor
y se mantiene a la vanguardia de los avances técnicos que
responden a estos retos.
La nueva gama de bronce sin plomo es una de las diferentes
variedades de nuevos materiales introducidos por Glyco®,
cada uno de ellos optimizado para una aplicación específica,
aunque todos comparten el compromiso de Federal-Mogul
de incorporar tecnologías ligeras y respetuosas con el medio
ambiente. El bronce sin plomo elimina los posibles riesgos de
salud asociados con el plomo en el medio ambiente y simplifica
el reciclaje. Asimismo, elimina la porosidad asociada con el
plomo, lo que contribuye a aumentar la capacidad de carga
máxima hasta en un 20 %.
Los componentes ligeros del motor se traducen en una mayor
deformación de las bielas y el bloque motor y esto, a su vez,
pone más carga en los cojinetes.
Los cojinetes Glyco® ofrecen la más
amplia gama de cobertura con unas 2.500
referencias
Los cojinetes Glyco® Sputter, utilizados por muchos de los
principales fabricantes de vehículos de mayor prestigio
del mundo, pueden soportar estas cargas elevadísimas y
proporcionan dos veces más durabilidad que los cojinetes
convencionales. Asimismo, se ha desarrollado una versión
especialmente para los rectificadores de motores. El resultado
es el material «inteligente» G-488 sin plomo, que combina una
aleación de estaño-cobre con una capa de níquel y estaño-níquel.
La capa de estaño-cobre es relativamente blanda durante la
fase de rodaje inicial del motor, momento en el que tiene que
ajustarse frente a una muñequilla del cigüeñal existente para
proporcionar una superficie perfectamente compatible. Con el
tiempo, el calor del motor se difunde por el estaño para formar
una capa dura y resistente de estaño-níquel que confiere al
motor una mayor vida útil. Este alto rendimiento, diseñado a
medida para la reparación de motores existentes, también es
más asequible porque la técnica utiliza la galvanización en lugar
de un costoso revestimiento de pulverización catódica.
Se puede dar otro gran paso en cuanto al ahorro de combustible
y la reducción de emisiones introduciendo un sistema startstop, un accesorio que va ganando presencia en los vehículos
de hoy en día que pronto podría convertirse en universal.
ESTAS SECCIONES, VISTAS CON UN MICROSCOPIO, MUESTRAN CÓMO VA CAMBIANDO LA SUPERFICIE.
ANTES
DESPUÉS
GLYCO ®
SIN PLOMO
Área sin carga (cerca de las uniones)
Área con carga (cerca de la corona)
Cambio del sistema de capas de G-488 – La difusión de los átomos aumenta el grosor de la capa de estaño-níquel
10 TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS
Para evitar que la facilidad de conducción se vea perjudicada,
el motor se arranca muy rápidamente cuando el conductor
engrana el embrague, lo que permite el contacto de metal con
metal de los cojinetes antes de que se restablezca la capa de
aceite hidrodinámico de protección. Esto no suponía ningún
problema cuando los motores se arrancaban sólo un par de
veces al día, pero con un sistema start-stop estas condiciones
pueden ocurrir cientos de veces al día. El problema se ve
agravado por el uso de aceites modernos, que son menos
viscosos, forman una capa de aceite más fina, y son necesarios
para mejorar la eficacia del motor y reducir las emisiones
todavía más. Para resolver este problema, Federal-Mogul ha
desarrollado un innovador casquillo revestido de polímero
que puede soportar el funcionamiento momentáneo sin
lubricación, y que también es idóneo para las cargas muy altas
impuestas por los motores de sobrealimentación. Además de
una mayor absorción de impactos y una resistencia al desgaste
incrementada, Glyco® IROX® ofrece una buena conductividad
térmica para mantener fresco el cojinete y una buena facultad
de absorción para atrapar las partículas duras con el fin de
que no dañen las muñequillas de los cojinetes.
La superposición de cojinetes Glyco® IROX® puede ayudar a
multiplicar por más de cinco la vida de los cigüeñales y los
casquillos en las aplicaciones más exigentes y en ciclos de
conducción como el start-stop. Glyco® IROX® es tan eficaz que
es posible utilizar revestimientos basados en aluminio en
lugar de cobre, que es más caro, lo que contribuye a que esta
tecnología de habilitación sea muy asequible.
SIN REVESTIMIENTO IROX®
CON REVESTIMIENTO IROX®
Casquillos alineados con el sustrato de aleación A-650 Al
después de las pruebas de resistencia en un equipo con 80
MPa durante 250 h
En las imágenes de la izquierda se muestra el comportamiento
«inteligente» de la aleación G-488. A partir de una superposición
blanda (foto izquierda), el proceso de difusión en el centro de
carga superior del casquillo crea una capa de estaño-níquel
extremadamente duradera y resistente al desgaste, lo que
proporciona una vida útil más amplia.
Las tecnologías de cojinetes de Federal-Mogul permiten
que los diseñadores de motores sigan innovando de
manera que las emisiones de CO2 puedan reducirse
todavía más y se mejore el consumo de combustible.
Se trata de unos ejemplos perfectos de tecnologías
de habilitación, puesto que eliminan los obstáculos
para el progreso. También demuestran por qué es tan
importante realizar reparaciones utilizando componentes
similares si se desean mantener el rendimiento de las
emisiones y la durabilidad. Federal-Mogul es una de las
primeras empresas en desarrollar de forma específica
una nueva gama de materiales para esta aplicación tan
exigente. Mediante técnicas de sinterización, en las que
los componentes se fabrican comprimiendo y calentando
una mezcla de polvos metálicos, se consigue que la
composición y la porosidad de los metales se adapten con
precisión a las características de rendimiento exigidas en
el componente. El resultado es una durabilidad mejorada
considerablemente que permite dar un nuevo paso en la
reducción de las emisiones de CO2.
La mayoría de los motores diésel en servicio
en la actualidad tendrán temperaturas de
gases de escape en torno a los 500-600 °C,
pero elevar la eficacia significa una mayor
presión de sobrealimentación y temperaturas
de combustión superiores. El aceite se oxida
a estas temperaturas extremadamente altas,
lo que supone un problema específico para los
casquillos del turbocompresor, ya que no sólo
deben soportar el calor intenso, sino que también
deben gestionar las cargas impuestas por las
altísimas velocidades de giro de la turbina.
TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS 11
Juntas, tornillos de culata y retenes de aceite
HABILITACIÓN DE MOTORES LIGEROS
Hemos visto cómo la búsqueda de soluciones para reducir las
emisiones de CO2 y mejorar el consumo de combustible está
generando potencias mucho más elevadas. Para conseguirlo,
el turbocompresor (o, en algunos casos, la sobrealimentación)
se ha convertido en un componente universal de los motores
diésel y será igual de común en los motores de gasolina
dentro de unos años, lo que supondrá un aumento tanto de las
presiones como de las temperaturas dentro de la cámara de
combustión.
Para las juntas de culata, esto presenta dos problemas.
En primer lugar, el entorno es mucho más agresivo
Tendencia tecnológica
R i gi d
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7 0 b a ar
15 0 b
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2000
2007
2015
12 TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS
Federal-Mogul ha producido cerca de 53 millones de juntas de
culata MLS para constructores de motores y vehículos
y exige materiales de mayor rendimiento que
ofrezcan una mejor resistencia a las temperaturas.
En segundo lugar, es un requisito que supone un
escollo a la hora de buscar una mayor flexibilidad.
Ya hemos visto que una de las dificultades para los diseñadores
de casquillos de la cabeza de biela es el aumento de la flexión de
la biela ocasionado por la reducción de peso. Las juntas de culata
experimentan una complicación similar, con materiales más
ligeros que permiten una mayor distorsión de la interfaz entre el
bloque de cilindros y la culata.
Las juntas de culata deben afrontar dos problemas
Un diseño innovador no sólo puede atenuar estas dificultades,
sino que también puede impulsar nuevas reducciones de las
emisiones de CO2. Federal-Mogul lleva casi 20 años siendo el
líder de la tecnología de multicapas de acero (MLS), y durante
ese tiempo ha suministrado más de 43 millones de unidades a
los constructores de vehículos. En el mercado de postventa, la
marca Payen® de Federal-Mogul ha proporcionado el mismo
nivel de calidad e innovación, y ha permitido que los rectificadores
de motores ofrezcan un rendimiento y una fiabilidad similares.
Gracias a la aplicación sofisticada de análisis de elementos
finitos (FEA), Federal-Mogul ha podido diseñar una junta de
culata MLS de Payen® con una superficie de «perfil» para
minimizar la deformación del diámetro al tiempo que se
mantiene una junta estanca al gas robusta y fiable, incluso en
las condiciones más exigentes. Además de contener las altas
presiones, este elemento de sellado diseñado cuidadosamente
ayuda a controlar la deformación del diámetro, por lo que los
segmentos de pistón funcionan de manera más eficaz. Los
diseñadores de motores pueden aumentar todavía más las
presiones de combustión, lo que daría lugar a más ahorro de
CO2 y podría reducir el peso de la culata y el bloque todavía
más, puesto que se precisa menos rigidez intrínseca.
En una junta de culata, esta característica se denomina
«tope topográfico» y Payen® la ofrece para el mercado de
reposición. Sin necesidad de herramientas o capacitación
adicionales para su instalación, facilita que el taller
se asegure de que se restauran el rendimiento de las
emisiones y la fiabilidad originales del motor.
y pueden romperse a temperaturas
muy altas. HTA es otra tecnología de
Federal Mogul, reconocida como un
avance excepcional y galardonada con el
prestigioso Premio PACE a la innovación
de producto en 2007.
Las temperaturas de combustión más altas suelen dar
lugar a temperaturas de escape más elevadas, que pueden
superar los 1.000 °C en determinadas condiciones de trabajo.
Los sistemas de escape son cada vez más complejos, con
varios dispositivos y sensores para después del tratamiento,
los cuales requieren que se sellen las superficies de las
juntas y experimentan más movimiento térmico que nunca.
Como su entorno de trabajo se vuelve más difícil, se lleva a
las juntas de EGR y de escape de MLS estándar a los límites
de su rendimiento.
Sin embargo, la prevención de fugas no
es más que una parte de sus características. El rendimiento
de microsellado de una junta de escape es esencial para
garantizar el cumplimiento de la normativa sobre emisiones
y que los datos de gestión del motor reunidos sean precisos.
Una junta con fugas puede introducir aire en el sistema de
escape, lo que hace que el sistema de gestión del motor
cambie a una carga de combustible más rica. A su vez, esto
reduce la eficacia del motor y el ahorro de combustible e
incrementa las emisiones.
Para estos motores excepcionalmente exigentes, la
respuesta son las referencias de juntas avanzadas de
aleación de alta temperatura (HTA) de Federal-Mogul, que
se han desarrollado especialmente para satisfacer las
necesidades térmicas y mecánicas de una amplia gama de
aplicaciones, como turbocompresores, tubos de bajada,
colectores de escape y sistemas EGR. Incluso a muy altas
temperaturas, la microdureza, la resistencia a la fluencia y
el sellado dinámico de los materiales de HTA son superiores
a los de los aceros inoxidables «completamente duros 301»,
que son el estándar del sector, los cuales pierden fuerza
Federal-Mogul ha desarrollado también una capa exclusiva
con revestimiento de alta temperatura (HTC) que se puede
aplicar a la superficie de la junta para sellar las bridas y
reducir los efectos de movimiento entre ellas. Se trata de
un producto respetuoso con el medio ambiente con base
de agua que elimina la necesidad de utilizar materiales
que contienen disulfuro de molibdeno. HTC ha demostrado
ser térmicamente estable a más de 1.000 °C, mientras que
los revestimientos convencionales basados en molibdeno
quedan reducidos a cenizas a dichas temperaturas.
eficaz juntas complejas que suponen un escollo para las
tecnologías de junta convencionales. La baja carga de la
abrazadera necesaria para que una junta LEM crea un sellado
fiable permite a los diseñadores de motores reducir aún más
el peso de las piezas en contacto, puesto que se requiere
menos rigidez intrínseca.
Una reducción «de habilitación» similar en las emisiones
de CO2 se puede lograr cuando un motor se diseña con
juntas exclusivas de elastómero líquido moldeado (LEM)
de Federal-Mogul. Las juntas LEM, también muy conocidas
entre los constructores de vehículos (que hasta ahora ya han
incorporado más de 40 millones de unidades ), se fabrican
mediante un proceso de producción que moldea un compuesto
de goma de silicona sobre un soporte de acero galvanizado o
aluminio. El proceso permite controlar con precisión la posición,
altura y la anchura del elastómero para su optimización en cada
ubicación.
LEM es ideal para sellar las aplicaciones de entrada de
aire, aceite y refrigerante, y consigue sellar de manera
Para evitar fugas después de la reparación de un motor, es
esencial que las juntas LEM se sustituyan por productos con
la especificación de equipo original correcta. Sin embargo,
para el taller de reparación de motores, la colocación de
juntas LEM aporta además otras ventajas, porque los
rebordes de sellado de la superficie admiten un 30 % más
de deformación que las tecnologías de la competencia.
También son fáciles de colocar, y no requieren de un cuidado
especial durante la colocación o el proceso de limpieza.
Perfil de la junta LEM de Payen®: rebordes de sellado en verde y
soporte rígido en amarillo
TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS 13
Componentes de motores
CONTROL DE LA COMBUSTIÓN PARA
CONTROLAR LAS EMISIONES
En el centro de todas las estrategias de reducción de emisiones
de CO2 se encuentra el requisito básico de medir con precisión
el flujo de aire y el de combustible que penetran en la cámara
de combustión junto con el flujo de productos de combustión
que salen de la cámara. Gran parte de este proceso lo controla
un grupo de tecnologías denominado «parte alta de motor»,
que son los que están relacionados con la culata.
La turbocompresión y las nuevas estrategias de combustión
para la reducción de CO2 están haciendo aumentar las
temperaturas y presiones en la cámara de combustión,
mientras que el incremento de contenido de biocombustibles
contribuye a un entorno aún más agresivo Igual que con
otras áreas que hemos tratado en esta guía, la tecnología de
materiales avanzados es fundamental para garantizar una
durabilidad a largo plazo a un coste adecuado, lo que permite
que los diseñadores de motores sigan innovando para que el
consumo de combustible y las emisiones se puedan mejorar.
Las válvulas están sujetas a algunas de las tensiones y
temperaturas más altas del motor, sin embargo, no sólo
deben resistirlas, sino que deben seguir ofreciendo un sellado
perfecto.
La gama de válvulas AE® de Federal-Mogul, que abarca más
de 35.000 aplicaciones, es la más completa en el mercado
de postventa mundial. Cada referencia está específicamente
relacionada con la aplicación correspondiente, con el
material elegido para complementar el asiento y con la guía
de la válvula de modo que actúen conjuntamente como un
sistema muy optimizado.
La elección de materiales es tan importante que algunas
válvulas AE® (denominadas «válvulas bimetálicas») están
hechas de dos materiales: por una parte, se ha optimizado
14 TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS
AE®, especialista en motores
La amplia gama AE® cubre más de 35.000 aplicaciones
la culata para resistir a las altas temperaturas y fuerzas, y,
por otra parte, el vástago está optimizado para ofrecer una
alta resistencia al desgaste. Una solución de bajo coste para
aplicaciones menos exigentes es la de tratar la punta con
calor, de modo que pueda resistir a los efectos de impactos
y giros. También se pueden añadir materiales con diferentes
propiedades en la parte superior . Se puede soldar una capa
protectora de Stellite 12 (cromo, níquel, tungsteno y cobalto)
superduro en las zonas más vulnerables (incluida la inserción
del asiento), mientras que se puede aplicar cromado al vástago
de la válvula para protegerlo de la corrosión y mejorar sus
propiedades de deslizamiento dentro de la guía.
La interfaz con la guía de la válvula es fundamental, ya que la
válvula debe quedar libre para moverse arriba y abajo con una
fricción mínima; sin embargo, para evitar fugas el espacio debe
resistir las altísimas presiones de la cámara de combustión.
La guía de la válvula también transmite alrededor del 25 % del
calor total adoptado por la válvula de escape, y lo transfiere
de manera segura al refrigerante.
La gama AE® actual, que comprende más de 1.200 válvulas,
280 árboles de levas y componentes relacionados, 400
guías de válvula, 60 asientos de válvula, muelles de válvula
y chavetas, es una de las más amplias y completas que se
encuentran en el mercado y cubre 4.400 motores diferentes
y más de 18.400 aplicaciones. La gama se complementa
con referencias de correas de distribución que cubren más
de 14.000 aplicaciones, porque cada vez que es necesario
cambiar las válvulas, el árbol de levas y las correas también
se deben revisar. Todos los componentes se fabrican según
las normas de calidad de equipo original y, además, se
especifican con un profundo conocimiento de los materiales
y sus interfaces con el fin de garantizar el rendimiento y la
durabilidad a largo plazo.
Tecnologías de encendido
Otro ejemplo de la constante insistencia de Federal-Mogul
en el desarrollo de nuevas e innovadoras tecnologías
de encendido es el encendido Corona. Federal-Mogul
Corporation ha desarrollado una tecnología de recambios
para bujías tradicionales y bobinas de encendido que ya
está en un estado avanzado de pruebas con un número de
clientes de equipo original.
PARA UNA COMBUSTIÓN MÁS LIMPIA
REDUCCIÓN DE EMISIONES EN LA FUENTE
Justo en el centro del entorno de combustión cada vez más
agresivo existe un componente que es fundamental para el
buen funcionamiento de todos los motores de gasolina: la
bujía de encendido. Una vez más, la tecnología de materiales
avanzados es esencial para poder obtener las innovaciones
que permiten que los constructores de vehículos sigan
reduciendo las emisiones de CO2.
Los principales retos son garantizar la integridad dieléctrica
de la cerámica y reducir el ritmo al que se desgastan los
electrodos centrales y de masa.
La marca Champion® de Federal-Mogul® ha resuelto estos
problemas mediante el desarrollo de la cerámica SureFire
aplicando un aumento de la potencia dieléctrica a altas
temperaturas y utilizando iridio, un metal precioso que
se moldea con precisión hasta obtener un perfil en forma
de remache que crea un electrodo central de hilo delgado
muy duradero adecuado para utilizarlo con cualquier
combustible.
Si el ritmo al que aumenta el espacio se reduce, se puede
especificar un espacio de partida más amplio que produce
una chispa más grande, lo que contribuye a mejorar la
eficacia de la combustión y reducir las emisiones. Sin
embargo, un espacio más grande para la chispa requiere un
voltaje superior, lo que supone más tensión para la cerámica
aislante. La respuesta de los ingenieros de Federal-Mogul a
esta dificultad ha sido el desarrollo de la cerámica de alúmina
SureFire para el material aislante de la bujía de encendido.
Las pruebas han demostrado que, cuando se utiliza junto con
la energía superior de chispa que proporcionan las bobinas
de encendido Champion® (y con la recalibración del motor
para optimizar el rendimiento de la combustión), el uso de la
cerámica SureFire puede contribuir a una reducción de las
emisiones de CO2 de hasta 2,4 g/km.
El sistema, denominado Sistema de encendido avanzado
Corona (ACIS), ofrece un ahorro de combustible
significativamente superior gracias a la mayor eficacia de la
combustión, y puede estar en producción en un espacio de
tres años. ACIS proporciona una capacidad de energía mucho
más alta que las bujías de encendido, y crea largos chorros
de iones que encienden la mezcla de aire-combustible de
forma más eficaz en toda la cámara de combustión. Con esa
mayor eficacia de la combustión, se pueden utilizar mezclas
de aire-combustible más pobres que contengan más cantidad
de aire o gases de escape en recirculación, lo que reduce el
consumo de combustible y las emisiones de CO2 a niveles
muy inferiores a los que se obtienen con el encendido de la
chispa actualmente. ACIS también permite que los ingenieros
desarrollen estrategias de combustión, como estratificar
la carga y diluir la combustión para aumentar el ahorro de
combustible y reducir las emisiones de CO2.
Para los motores diésel, las bujías de precalentamiento
Champion® ofrecen un arranque en frío y un rendimiento
posterior al calentamiento superiores, de modo que los
motores pueden funcionar con más eficacia y reducir las
emisiones durante esta fase crítica.
La punta de la tapa del
distribuidor del sistema
de encendido avanzado
Corona (ACIS) de
Federal-Mogul se
puede optimizar
en función de
los requisitos
del sistema de
combustión
TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS 15
Un único proveedor para componentes con calidad de equipo original
Nuestra descripción general de las tendencias en el diseño de motores ha mostrado muy claramente que
los avances tecnológicos permiten obtener mejoras notables en el ahorro de combustible, el rendimiento
y las emisiones de CO2, al tiempo que se amplía la durabilidad y se reduce el peso. Para lograrlo, los
motores de hoy son sistemas muy optimizados en los que cada material e interfaz se ha modelado,
especificado y probado cuidadosamente para proporcionar la calidad que esperan sus clientes.
Crear confianza y negocios a largo plazo con estos clientes significa garantizar que sus vehículos sigan
funcionando tal como se había especificado en origen. No obstante, esto debe abordarse en el contexto
de un taller ajetreado que debe obtener un beneficio. Los componentes deben ser fáciles de pedir, deben
estar diseñados para que el montaje sea lo más rápido posible con el mínimo número de herramientas
especializadas, y deben dejar un margen justo para su negocio.
Federal-Mogul se centra en alinear los requisitos de un taller ajetreado con la calidad y la
innovación que ayuda a que nuestros clientes que son fabricantes de vehículos a escala mundial
sigan aumentando la durabilidad y reduciendo las emisiones de CO2 y otras emisiones. La larga y
exitosa historia de nuestras marcas de confianza muestra que esta combinación de habilidades
está muy bien considerada por los especialistas en la reconstrucción de motores de todo el mundo.
Estamos aquí para ayudarle y esperamos que nuestros negocios crezcan juntos.
16 TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS
amplia experiencia en motores
TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA MOTORES MÁS LIMPIOS 17
ones dei CO2 Reducc
aceite y combustible Reducción de las emisiones de CO2 Reduc
PRMMX1101-ES
stible Reducc ón de las emisiones de CO2