¿Está interesado en construir su propio motor o al menos aprender los pasos detrás del ensamblaje de un motor de alto rendimiento?
¡Perfecto! Estás en el lugar correcto.
Aunque parezca una tarea desalentadora, estamos aquí para mostrarte que ensamblar un motor probablemente no sea tan difícil como crees. De hecho, con la guía adecuada (como la que encontrarás en este artículo) y un poco de esfuerzo, puedes armar un motor con un alto nivel de calidad desde tu propio taller.
En este artículo, aprenderás el proceso de 10 pasos de HPA para la construcción de motores, diseñado para simplificar el arte del ensamblaje de motores en pasos fáciles de seguir y manejables. Al final, tendrás un excelente plan (juego de palabras intencionado) para seguir al construir tu motor. Si quieres más detalles, consulta Construcción Práctica de Motores (nuestro curso de Construcción de Motores más popular).
Paso 1: Preparación inicial de la construcción del motor
El proceso comienza con la preparación inicial, donde se establece un plan claro. Esta etapa ayuda a anticipar qué piezas y modificaciones se necesitarán, evitando retrasos y garantizando que no se pase nada por alto una vez que se inicie la construcción.
Una parte fundamental de este proceso de preparación es considerar los objetivos del proyecto. Por ejemplo, ¿cuánta potencia se busca? ¿Y qué hay de las RPM? Con esta información, podrá elegir los componentes adecuados para alcanzar sus objetivos.
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Primero, debes asegurarte de conocer los puntos débiles conocidos del motor. Por ejemplo, supongamos que tienes un motor Toyota 2JZ-GTE y buscas 1000 caballos de potencia. En el caso del 2JZ, aunque existen muchos motores de este tipo con 1000 caballos de potencia de serie, uno de sus puntos débiles son las tapas de los cojinetes de bancada de fábrica, por lo que deberías considerar reemplazarlas por modelos de palanquilla para mayor fiabilidad.
Establecer objetivos claros y consultar con otros constructores o maquinistas puede brindar información valiosa sobre componentes adecuados y problemas comunes; los foros en línea y el asesoramiento de los fabricantes también pueden ayudar enormemente.
Por último, es importante tener en cuenta todos los problemas conocidos con el motor donante específico que estás usando para asegurar que se aborden durante el montaje: podría ser un motor que anteriormente tuvo una junta de culata quemada, un cojinete gastado o sufrió una falla en el pistón y tiene una pared del cilindro rayada.
Con un plan detallado y todos los componentes listos, puede comenzar el desmontaje y montaje del motor.
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Paso 2: Desmontaje e inspección de un motor
El segundo paso en el proceso de construcción de un motor implica el desmontaje y la inspección minuciosos del motor y todos sus componentes. Este es un paso crucial, pero a menudo se pasa por alto, ya que desmontar un motor apresuradamente puede provocar problemas inadvertidos con los componentes que pueden causar retrasos, costos adicionales o fallas prematuras del motor.
Se recomienda un enfoque estructurado para el desmontaje, que incluya un etiquetado cuidadoso y la organización de las piezas y los sujetadores utilizando bolsas de plástico transparente, para agilizar el reensamblaje y evitar frustraciones.
Tanto si reemplaza como si reutiliza piezas, es importante realizar una inspección exhaustiva para detectar daños como señales de detonación, grietas y desgaste en zonas críticas como los orificios de los bulones y las bielas. Por supuesto, esta inspección es crucial si se van a reutilizar las piezas, pero también es importante si se reemplaza todo, ya que podría indicar un problema con la configuración existente que deba solucionarse.
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Se debe prestar especial atención a cualquier signo de daño previo, problemas de lubricación y al estado de los muñones y cojinetes del cigüeñal. En motores de alta potencia o RPM, es especialmente importante verificar la flexión y el desgaste en componentes como los cojinetes principales.
Además, es imprescindible inspeccionar las superficies de contacto de las tapas de los cojinetes principales para detectar desgaste y verificar el estado de la junta de la culata y las superficies de contacto.
En el caso de los motores de varillas de empuje con elevadores tipo taqués planos, estos deben inspeccionarse para detectar desgaste, pero no antes de etiquetar claramente qué elevador proviene de qué ubicación, ya que estos tienden a desgastarse en el lóbulo de leva individual con el que entran en contacto, y mezclarlos al volver a ensamblarlos puede causar muchos problemas.
Este exhaustivo proceso de desmontaje e inspección ayuda a identificar problemas de forma temprana, lo que permite realizar ajustes y reemplazos de piezas necesarios antes de que sea demasiado tarde.
Por último, si el motor ha experimentado previamente algún tipo de falla o desgaste de los cojinetes, el enfriador de aceite (si está presente) también debe reemplazarse para evitar la contaminación; simplemente no existe un método confiable de limpieza que pueda garantizar que no haya entrado material no deseado allí.
Paso 3: Mecanizado de un motor
Con el motor desarmado e inspeccionado, el siguiente paso del proceso de construcción del motor implica la preparación del trabajo de la máquina, que puede incluir taladrado, bruñido, desbaste, prueba de grietas y equilibrado.
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Antes de enviar los componentes al maquinista, es fundamental comprobar las holguras y las tolerancias, especialmente las holguras de aceite en los cojinetes principales y de cabeza de biela, y las holguras laterales de las bielas.
Si bien los motores estándar pueden no necesitar ajustes, si va a utilizar piezas de recambio, estas podrían requerir cambios en las holguras, ya sea a través de diferentes calidades de cojinetes o ajustes de mecanizado; esto es algo que debe discutir con su proveedor y maquinista.
Sobre ese tema, seleccionar un maquinista calificado es esencial: asegúrese de investigar y preguntar a los entusiastas de los deportes de motor y clubes de automóviles locales porque la calidad del trabajo que produce cualquier maquinista le hará ganar rápidamente una reputación, buena o mala.
Establecer una buena relación con el maquinista, ser honesto acerca de su experiencia y buscar orientación garantizará mejores resultados.
Al entregar componentes del motor al maquinista, proporcione una lista clara de las tareas requeridas y asegúrese de que se incluyan todas las piezas necesarias.
Una comunicación clara, preferentemente a través de instrucciones escritas detalladas, es clave para garantizar que el maquinista comprenda sus requisitos específicos de espacios libres y otras modificaciones: abordar estos detalles por adelantado puede evitar problemas más adelante en el proceso de ensamblaje.
Paso 4: Preparación del bloque del motor
Después de recibir las piezas del taller de máquinas, el siguiente paso es preparar el bloque del motor para el ensamblaje.
Esto implica primero colocar el bloque en un soporte de motor y limpiar todos los orificios roscados para eliminar los residuos, lo que garantiza una instalación suave de los sujetadores y evita la rotura de los pernos.
Desbarbar los bordes afilados también es crucial para eliminar los puntos donde la tensión puede concentrarse y causar un fallo en el funcionamiento. Además, eliminar cualquier rebaba de fundición, que puede desprenderse y dañar el motor, es esencial para garantizar su fiabilidad.
La preparación adicional del bloque implica abordar los canales de aceite para mejorar el flujo. Esto implica usar una rectificadora de matrices para alisar el acabado de la fundición y, posiblemente, redondear los cambios de dirección (es decir, suavizar la curvatura de las esquinas) dentro de los conductos de aceite.
En el caso de los bloques de hierro fundido, es necesario pintar las superficies externas para evitar la corrosión, mientras que los bloques de aleación normalmente permanecen sin pintar porque no se corroen.
Con el bloque del motor completamente preparado, limpio y, si es necesario, pintado, ya está listo para el ensamblaje. Esta etapa marca la finalización de la preparación del bloque y el inicio del proceso de ensamblaje.
Paso 5: Equilibrio de las piezas del motor
Si bien muchos fabricantes de motores eligen dejar el trabajo de equilibrio a su maquinista, algunas tareas de equilibrio en realidad no están más allá del alcance de un entusiasta competente y simplemente requerirán un juego de balanzas de precisión de calidad, una lima eléctrica o una amoladora de matrices y, si desea equilibrar sus propias bielas, un dispositivo de equilibrio de bielas.
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Para equilibrar el cigüeñal se necesita una máquina especializada y costosa, por lo que esta tarea debe dejarse en manos del maquinista.
En cuanto a las básculas de precisión, necesitarás comprar un juego de básculas digitales que puedan soportar aproximadamente dos kilogramos y leer hasta una décima de gramo (0,1 gramos); es posible comprar básculas que puedan medir hasta una centésima de gramo (0,01 gramos) o incluso más, pero esto no es estrictamente necesario para la precisión que requiere este trabajo.
Los detalles del equilibrio de los componentes del motor se cubren en detalle en nuestro curso práctico de construcción de motores .
Paso 6: Limpieza de los componentes del motor
La limpieza es absolutamente crucial en el montaje del motor debido a las estrechas tolerancias entre los componentes, donde cualquier suciedad o residuo puede provocar desgaste o daños.
Este paso esencial comienza antes de que los componentes salgan del maquinista, quien generalmente realiza un lavado en caliente (puede pensar en ello como un lavavajillas grande para piezas de motor) para eliminar los residuos de los procesos de taladrado, bruñido y otros procesos de mecanizado.
Sin embargo, esta limpieza inicial es solo el comienzo, ya que es necesario un proceso de limpieza exhaustivo para garantizar que se eliminen toda la suciedad y mugre restantes una vez que tenga todo nuevamente en su banco.
Para una limpieza adecuada, necesitarás:
- Aire comprimido seco
- Cepillos de cerdas rígidas de varios tamaños.
- Trapos limpios
- Agua caliente y detergente
- Limpiador de frenos
- Una lata de aceite llena de aceite de motor limpio a base de minerales.
Hay kits de cepillos especializados para limpiar motores disponibles en proveedores como Jegs y Summit, que incluyen todos los tamaños necesarios.
Después de la limpieza, es importante proteger las superficies ferrosas, como los orificios de los cilindros, las superficies de la cubierta y las bielas, con una capa abundante de aceite de motor limpio para prevenir la corrosión. También es crucial mantener todos los componentes libres de suciedad y residuos hasta el montaje.
Este nivel de limpieza debe extenderse a todas las partes, incluidas las bombas de aceite, el cárter, las tapas delanteras, las ruedas dentadas, las cadenas de levas, los balancines, los resortes de válvulas y las levas, asegurando que cada componente esté meticulosamente limpio antes del ensamblaje.
Nuestro curso práctico de construcción de motores proporciona instrucciones detalladas sobre el proceso de limpieza para cada componente del motor, garantizando que todas las piezas estén adecuadamente preparadas para el ensamblaje.
Paso 7: Ensamblaje del bloque corto
Ahora está listo para comenzar a ensamblar el bloque corto del motor, que incluye el bloque del motor y los componentes internos, pero excluye la culata.
Este paso crítico implica varias tareas menores, comenzando por verificar que todas las holguras del motor se ajusten a sus especificaciones. Esto incluye medir la holgura entre el pistón y el cilindro, las holguras de aceite para los cojinetes de bancada y de biela, y la holgura del extremo de empuje del cigüeñal.
Garantizar que estos espacios libres sean correctos es vital si desea evitar problemas costosos más adelante, y los controles exhaustivos impulsarán a los maquinistas a entregar un trabajo de mejor calidad.
Los siguientes pasos consisten en limar las holguras de los extremos de los segmentos del pistón, montar los pistones en las bielas e instalar los segmentos en los pistones. Tras preparar estos conjuntos, deberá montar el cigüeñal en el bloque del motor e instalar los conjuntos de pistón y biela para completar la instalación del conjunto giratorio.
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En motores con piezas significativamente modificadas, un conjunto de prueba puede ayudar a comprobar si la holgura entre válvulas y pistón y entre pistón y culata es aceptable, especialmente al utilizar pistones de alta compresión o cigüeñales de carrera larga. En el caso de un cigüeñal de carrera larga, también es importante comprobar que las bielas no toquen el bloque del motor.
En los motores de varillas de empuje, el árbol de levas y los taqués deben instalarse antes de completar el montaje del bloque corto. Inspeccione y, si es necesario, reemplace los cojinetes de levas; esto es algo que un maquinista puede hacer si no se siente muy seguro en esta tarea, a veces complicada. Los diferentes tipos de taqués también requieren atención específica, especialmente los taqués de taqués planos, que deben estar correctamente lubricados para evitar el desgaste durante el arranque.
Una vez que estos componentes estén en su lugar e instalados correctamente, el ensamblaje del bloque corto estará completo y podrá continuar con la preparación de la culata.
Paso 8: Montaje de la culata
Antes de comenzar este paso, se debe desmontar la culata, limpiarla y prepararla para el reensamblaje.
Por lo general, primero se colocan los nuevos sellos de guía de válvulas, luego se insertan las válvulas en las guías y luego se instalan los resortes de válvula, los retenedores y los collares; como siempre, puede encontrar instrucciones detalladas para este proceso en nuestro curso práctico de construcción de motores.
Dependiendo del diseño de la culata, se puede ensamblar directamente sobre el bloque y añadir el resto del tren de válvulas posteriormente, o ensamblar la culata por completo antes de montarla. Por ejemplo, algunas culatas pueden requerir el desmontaje de las levas para acceder a los tornillos de la culata.
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A continuación, deberá considerar el juego de válvulas, que es crucial para su correcto funcionamiento. En la mayoría de los motores modernos se utiliza un ajustador de juego hidráulico. Este utiliza la presión del aceite del motor para compensar el juego y no requiere ajuste.
Por otro lado, si su motor utiliza un taqué mecánico o un ajustador de holgura, deberá ajustar la holgura según las especificaciones del fabricante del árbol de levas. Los sistemas mecánicos requieren ajustes periódicos, pero generalmente son preferibles para un alto rendimiento y altas revoluciones. Los ajustadores hidráulicos no requieren mantenimiento, por lo que son los preferidos por los fabricantes de equipos originales (OEM), aunque presentan algunas desventajas.
En los sistemas mecánicos, el juego de válvulas se debe ajustar después de instalar la culata y apretarla, mientras que los ajustadores hidráulicos en los motores con árbol de levas en cabeza se deben purgar antes de la instalación para evitar problemas de contacto de las válvulas.
Al instalar levas en una culata con árbol de levas en cabeza, estas se deslizan directamente sobre la superficie de aluminio de los muñones, sin cojinetes. Por lo tanto, es fundamental garantizar una lubricación adecuada de estas superficies durante el montaje.
Se recomienda utilizar un lubricante de ensamblaje a base de molibdeno para una mejor protección durante el arranque inicial en comparación con el aceite de motor simple.
Paso 9: Ensamblaje del bloque largo
Una vez montados el cigüeñal y los pistones, el montaje del bloque largo implica montar la culata, la bomba de aceite, los sellos del cigüeñal y el cárter.
Lo mejor es comenzar instalando sellos de aceite nuevos en el conjunto de la cubierta delantera y principal trasera.
Una vez hecho esto, es momento de cebar la bomba de aceite desmontándola y llenándola con lubricante de montaje para asegurar que genere presión de aceite rápidamente durante el arranque inicial. Se debe tener cuidado al sellar componentes como el cárter y la carcasa de la bomba de aceite para evitar fugas de aceite, utilizando el sellador de silicona adecuado y siguiendo las técnicas de aplicación descritas en el curso.
Antes de instalar la culata, asegúrese de que el cigüeñal esté girado de modo que el pistón del cilindro uno esté justo por debajo del PMS para evitar dañar las válvulas durante la instalación. Es fundamental limpiar a fondo las superficies de contacto del bloque y la culata antes de colocar correctamente la junta de culata sobre los pasadores.
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Si utiliza un kit de espárragos de culata, instálelos suavemente a mano, asegurándose de apretarlos sin forzarlos demasiado. Baje la culata sobre el bloque, instale las arandelas y las tuercas, y apriete la culata gradualmente, según las recomendaciones del fabricante del kit.
Si bien deberá seguir la recomendación de torque del fabricante del espárrago, siempre es mejor seguir la secuencia de torque del fabricante del equipo original, que generalmente comienza en el centro de la culata y avanza hacia el exterior. Esto garantiza un sellado óptimo de la junta de culata sin deformarla.
Paso 10: Arranque inicial del motor
Para el arranque inicial, llene el motor con aceite mineral nuevo y cebe un filtro de aceite nuevo. Llene el sistema de refrigeración con agua corriente durante el rodaje. Desactive los sistemas de combustible y de encendido para evitar un arranque accidental y arranque el motor para generar presión de aceite, idealmente utilizando un manómetro externo.
Después de lograr una buena presión de aceite, vuelva a instalar las bujías, habilite el combustible y el encendido y arranque el motor.
En este punto del proceso, es fundamental supervisar cualquier problema mecánico, asegurándose de tener suficiente presión de aceite y de que no haya fugas de líquido durante el arranque inicial. Este es un buen momento para realizar las tareas de configuración inicial, como ajustar el tiempo de encendido y la presión de combustible. Una vez que todo esté en orden, puede comenzar el rodaje.
El proceso de rodaje de un motor recién construido es a menudo objeto de debate, con dos enfoques principales: un rodaje suave y a baja carga durante varios miles de kilómetros, o un método más agresivo que implica la carga completa poco después del arranque. Nuestra recomendación se sitúa entre estos dos extremos.
El objetivo principal del rodaje de un motor es asentar correctamente los nuevos segmentos del pistón contra las paredes del cilindro recién rectificadas. Sin embargo, abundan los malentendidos sobre este tema, como el mito de que los cojinetes deben asentarse o que se están tratando térmicamente los componentes. En cambio, el enfoque debería ser lograr un buen sellado de los segmentos variando la carga y las rpm del motor.
El asentamiento correcto de los segmentos se facilita aplicando carga para generar presión en el cilindro, lo que los empuja contra las paredes del cilindro. Sin embargo, el funcionamiento prolongado con carga y rpm elevadas puede generar un calor excesivo, lo cual también conviene evitar. El simple funcionamiento al ralentí o con baja carga puede impedir que los segmentos se asienten correctamente, lo que podría provocar el vitrificado de los orificios y la necesidad de un rebruñido.
El rodaje debe incluir periodos de carga ligera a moderada, seguidos de periodos en los que se reduce el acelerador y las rpm para permitir que los segmentos se enfríen. Comenzando con un tercio del límite de revoluciones del motor y aumentando gradualmente el acelerador, aplicando carga durante periodos cortos y permitiendo intervalos de enfriamiento, y luego aumentando gradualmente tanto las rpm como la carga, se puede lograr un asentamiento efectivo de los segmentos en aproximadamente una hora en un banco de pruebas.
Tras el rodaje inicial, se recomienda cambiar el aceite y el filtro para eliminar las raspaduras del cilindro del proceso de asentamiento, así como el lubricante de montaje. Si bien la mayor parte del rodaje ocurre en los primeros 20-50 kilómetros, los anillos continuarán durante los siguientes 200 kilómetros, por lo que es recomendable completar este rodaje con aceite mineral antes de cambiar a un aceite totalmente sintético.
Para motores con taqués planos, se requieren precauciones adicionales, como evitar el ralentí y variar las RPM del motor durante los primeros 15-20 minutos de uso. Seguir estas pautas ayuda a garantizar un motor bien sellado, listo para la puesta a punto.
¿Cómo puedo obtener más información?
Ahora que tienes el marco básico para una correcta construcción y rodaje del motor, ¿qué sigue?
Si estás listo para esta tarea, te recomendamos encarecidamente que te sumes al curso de Construcción Práctica de Motores de High Performance Academy. No solo obtendrás el proceso completo y ampliado de 10 pasos que hemos cubierto en este artículo, sino que también aprenderás todo lo necesario para construir cualquier tipo de motor, desde el de fábrica hasta uno altamente modificado, todo en un formato de video fácil de seguir.
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