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 ez es Pres ió n d r 7 0 b a ar 15 0 b tr u c t e ur al d el m us t co m b ió n lina Gaso l e s ié D otor 0 b ar r de 12 Má s e 2 5 0 b a d Má s Carga de los pernos 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