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Vista híbrida

  1. #1
    Forero Master Avatar de k1k0
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    Predeterminado [Tutorial] Carburadores, esas pequeñas piezas de orfebrería...Principios y limpieza

    En este elaborado tutorial vamos a intentar repasar desde los conceptos fundamentales de un carburador -principios de funcionamiento y elementos principales- pasando por las distintas formas que presentan en su construcción, hasta las formas más efectivas de limpieza y mantenimiento de los mismos. Cabe indicar también que el siguiente escrito está orientado a motos, con motor 4 tiempos y normalmente multicilindricas, aunque los principios son los mismos para el resto de casos.

    ¿Qué es un carburador?



    Es el elemento del motor encargado de gestionar la mezcla de aire-gasolina, incorporando el combustible a la corriente de aire que circula por su interior de la manera más pulverizada posible. La respuesta es sencilla, pero la forma de conseguirlo no lo es tanto.

    ¿En qué principio está basado un carburador?



    El efecto Venturi (también conocido tubo de Venturi) consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar por una zona de sección menor. Si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido que va a pasar al segundo conducto. Este efecto, demostrado en 1797, recibe su nombre del físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822).



    El efecto Venturi se explica por el Principio de Bernoulli y el principio de continuidad de masa. Si el caudal de un fluido es constante pero la sección disminuye, necesariamente la velocidad aumenta tras atravesar esta sección. Por el teorema de la conservación de la energía mecánica, si la energía cinética aumenta, la energía determinada por el valor de la presión disminuye forzosamente.

    ¿Cómo aplicamos el efecto Bernouilli a la práctica y a las necesidades de un motor?

    Aquí reside la gracia y la genialidad de un carburador. Es evidente que si el motor funcionara el 100% del tiempo a plena carga y condiciones constantes, la construcción del carburador sería muy sencilla, pues es la aplicación directa y teórica de Venturi.
    Un motor tiene unas necesidades muy variables, desde el momento de su arranque en frío, hasta el funcionamiento con plena carga de acelerador. Por ello, un carburador debe aportar distintas soluciones a cada uno de los casos que se le puedan presentar. Antes de pasar a enumerar cada uno de los circuitos que componen un carburador y que aportan soluciones a los casos mencionados anteriormente, describiremos las formas más comunes en las que se nos puede presentar un carburador.

    ¿Carburador tradicional o de depresión?

    Principalmente nos encontraremos dos tipos de carburadores, los de depresión y los de acción directa o tradicionales. Los más extendidos suelen ser los carburadores de depresión, debido a su suavidad en respuesta, mejora del consumo y por tanto reducción de emisiones contaminantes. Evidentemente no todo son ventajas, ya que presentan un retardo en su respuesta debido a que la apertura de la compuerta principal se realiza de forma indirecta (depresión regulada por una mariposa que sí se acciona de forma directa). Un carburador de compuerta directa es mucho más agresivo, más difícil de poner a punto y tiene que recurrir a circuitos auxiliares (power jets o bombas de aceleración) para poder funcionar de manera más o menos suave. Si necesitáramos una rápida respuesta del acelerador y un tacto más directo, recurriríamos a este tipo de carburador.
    El carburador de acción directa fue usado principalmente en competición o motos muy deportivas en los 80’s y 90’s, en forma de Keihin FCR’s o mikuni RS’s. Carburadores muy agresivos, con multitud de reglajes, de compuerta plana y acción directa.



    La mayoría de motos que nos encontraremos , hablando de periodos relativamente modernos, hasta la aparición de las primeras “inyectadas” vendrán equipadas con carburadores de depresión, y como norma general montarán carburadores más complejos cuanto más nuevas sean éstas (precalentadores, bombas eléctricas de gasolina, solenides..). Por tanto trataremos de centrarnos más en ellos, tomando como representantes de los más comunes los Keihin CV o mikuni BS



    Mezcla estequiométrica ideal, ¿qué es?

    Siempre que se habla de un carburador, o de carburación, se escuchan los términos “la carburación va gorda” “o va fina”, pero ¿qué es realmente lo que significa?
    Pues bien, para que una combustión de gasolina sea teóricamente completa se tienen que quemar 15 partes de aire por una de gasolina (ojo, partes, no volumen) dándo una relación de 15:1. En cambio la máxima generación de potencia se encuentra en la banda de los 13:1. Todo lo que esté por debajo (en el gráfico) de esa banda se considerará una mezcla pobre en gasolina -carburación fina- y todo lo que esté por encima será mezcla rica -carburación gorda-.



    Una carburación gorda malgasta combustible, humea, genera residuos en forma de carbonilla y evidentemente hace perder prestaciones. Una carburación fina puede provocar auto detonación, con el consiguiente picado de biela, daños graves al motor, recalentamiento y pérdida de prestaciones.

    ¿Cómo logra un carburador satisfacer todas las demandas “estequimétricas” del motor?

    Para poder suministrar la mezcla correcta en cualquier momento, el carburador cuenta con varios circuitos, y principalmente son:

    -Circuito de Starter o arranque en frio:
    Un motor frío tiene más demanda de combustible que un motor caliente, por el simple hecho de que la gasolina no se atomiza igual y condensa en las paredes del cilindro. Es por tanto que la mezcla debe ir más rica o gorda.
    Para satisfacer esta demanda puntual, el carburador cuenta con un circuito de starter (Choke comúnmente conocido) que puede ser bien manual, o automático –electrónico-.



    Este circuito consta de una válvula o aguja de cierre -normalmente cerrada-. En el momento de arranque en frio se abre dejando al descubierto un conducto que comunica con un chiclé situado en la cuba (ver más adelante), o paso de gasolina micrométrico, que aporta la gasolina extra que el motor frio necesita (chiclé de starter o starter jet). Dicha aguja de stárter también libera un conducto que comunica con la parte baja del diafragma o membrana (ver más adelante), que a su vez está comunicada con el airbox y está a presión atmosférica. El aire pasa por debajo del diafragma, se mezcla con la gasolina del Starter jet y la mezcla rica resultante es aportada al motor a través de un orificio que presenta el carburador justo por delante de la compuerta de mariposa (ver más adelante). Me referiré de ahora en adelante a parte delantera del carburador como a la parte lindante con el motor, y a parte trasera como a la parte que va unida al airbox o filtro de aire.

    -Circuito de ralentí o bajas



    Este circuito actúa principalmente cuando el motor está con un 0% de apertura de acelerador, a ralentí o reteniendo (altas RPMs y 0% de acelerador). Está formado por un paso de aire en la parte trasera (Pilot air jet, 2), a presión atmosférica, que comunica con un chiclé de bajas (Pilot jet, 9), generando una premezcla de Aire-gasolina que va a parar a unos orificios situados en la parte delantera del carburador (3 y 10), justo por delante de la compuerta de mariposa (6). El orificio principal está mandado por una aguja (10), regulable mediante un tornillo -conocido como tornillo de bajas o premezcla- que actúa enviando más o menos premezcla al interior del motor. Los otros orificios (transfer ports, 3) están regulados por la apertura de la compuerta de mariposa:


    (Edito, disculpad, hay un error en la foto, el orificio numero 10 está justo delante de los 4 orificios marcados como número 3)

    -Circuito principal



    Una vez empezamos a accionar el acelerador, entra en escena el circuito principal. Está formado por un paso de aire en la parte trasera del carburador (main air jet, 1), conectado al surtidor de aguja (needle jet 4 y emulsion tube 7), que a su vez alberga el chiclé principal (8), la aguja que va dentro de la deslizadera y va unida a la compuerta de depresión (SVP 5), el muelle de la compuerta (SPR 11), la membrana, la compuerta de mariposa (TBF 6 ) y la propia sección interna principal del carburador.



    Antes de empezar a estudiar cada elemento del circuito, vamos a explicar cómo se abre, o cómo funciona, la compuerta de depresión o indirecta. El acelerador está unido directamente a la compuerta de mariposa (TBF 6). A medida que vamos abriendo el acelerador, la depresión provocada por la aspiración del motor provoca una diferencia de presiones entre la parte superior de la membrana -situada por encima de la compuerta de depresión- y la parte inferior. La parte inferior está a presión atmosférica (verde) y la parte superior está conectada a la aspiración del motor (rojo) a través del orificio de vacío de la compuerta (vacuum hole). Dicha diferencia de presiones provoca que la compuerta de depresión suba. Sencillo.
    Cuanto más abramos la compuerta de mariposa, más subirá la compuerta de depresión. Este sistema nos garantiza que ante aperturas súbitas de acelerador, a bajas rpms, la compuerta de depresión no suba tan rápidamente -pues el motor no genera tanta aspiración- obteniendo una respuesta más dulce durante la aceleración.

    Aclarado esto, podemos pasar al resto de elementos del circuito. A medida que sube la compuerta de depresión, lo hace solidariamente la aguja, dejando cada vez mas descubierta la columna y permitiendo que la premezcla formada por el aire que entra a través del paso de aire principal (Main air jet, 1) y la gasolina racionalizada por el chiclé principal (main Jet, 8) pase a la sección principal del carburador, como siempre, por el efecto venturi.
    Cuanto más abierta esté la compuerta de depresión, más premezcla podrá subir por la columna. En los carburadores más antiguos, dicha columna es una única pieza y sin orificios, por lo que no se forma premezcla, la mezcla final se hace en el propio cuerpo del carburador por efecto venturi.
    Este circuito ofrece la posibilidad de variar múltiples parámetros para una perfecta carburación, se puede jugar con distintos tipos de aguja, la posición de la misma, diámetro interno del chiclé principal, diámetro del orificio de vacío de la compuerta de depresión, número de orificios para la premezcla de la columna…
    A lo largo de todo el rango de apertura del acelerador intervienen varios circuitos, varios elementos diferentes de cada circuito y sus combinaciones. Este diagrama es muy explicativo:



    A grandes rasgos este es el funcionamiento básico de un carburador a depresión. Hay elementos auxiliares que también se detallarán a continuación:

    # Bombas de aceleración, o power jets:

    Son inyectores rápidos de combustible que ayudan a mejorar la respuesta en aperturas rápidas de acelerador, principalmente en carburadores de tipo compuerta directa. Funcionan bombeando gasolina directamente desde la cuba mediante un pistón accionado por una leva solidaria a la polea de los cables de acelerador:



    # Tornillo regulación ralentí:

    Actúa abriendo o cerrando la compuerta de mariposa en el caso de los carburadores de depresión y sobre la compuerta directa en los carburadores directos.

    # tornillos ajuste sincronización:

    Permiten la sincronización de las “depresiones” o aspiraciones del motor a bajas rpms en motores multicilíndricos para que todos los cilindros trabajen igual. Permiten variaciones de apertura de las compuertas principales o de las compuertas de mariposa relativas respecto a los carburadores adyacentes. Su ajuste se realiza con un multi-vacuómetro.



    # tomas de vacío:


    Conectadas a la sección principal del carburador, normalmente taponadas o conectadas a grifos de gasolina de depresión. Son tomas de servicio que sirven para conectar los extremos de los vacuómetros. Puede haber una o varias.



    #Flotador, nivel del flotador:

    Permite hacer ligeros cambios en la carburación variando el nivel de gasolina en la cuba. Los flotadores presionan la aguja de cierre y ésta regula y cierra el paso de la gasolina. Para medir el nivel existe un tornillo de cierre en el fondo de la cuba, que hace de drenaje, y una toma para conectar un tubo transparente. Por el principio de los vasos comunicantes se puede ver externamente el nivel de flotación.



    # Precalentadores:

    Calientan la gasolina que se encuentra en la cuba. Pueden ser eléctricos o directamente intercambiar calor con el circuito de refrigeración.



    # Bombas de gasolina:

    Pueden ser de vacío o eléctricas. Las de vacío se usan normalmente cuando el nivel más bajo de gasolina en el depósito de combustible no permite un correcto llenado de los carburadores (Scooters) aunque tambien pueden ser eléctricas.
    Las eléctricas normalmente se usan cuando la moto tiene sistemas de admisión presurizados a altas velocidades (RAM AIR). Últimos modelos prácticamente de carburación. Van acompañados de otros sistemas y válvulas para regular la carburación.





    Fin de la primera parte
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  2. #2
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    Predeterminado

    Caso práctico:

    Como caso práctico se propone la limpieza de una batería de carburadores de Kawasaki GPZ 900 de 1986. Dicha GPZ estuvo mal almacenada durante unos 10 años en un trastero bastante sucio, sin ningún tipo de cuidado a la hora de su almacenaje. Esta GPZ monta de origen unos carburadores Keihin CVK del 34. Son bastante básicos, no tienen power jets ni calentadores, ni intercambiadores de calor, ni siquiera aguja ajustable en altura… Ideales para este tutorial.

    Como se puede ver en las fotos, el estado de la batería de carburadores es pésimo, muy muy lejos de ser funcionales. Presentan muchos restos de barniz e impurezas, y la gran mayoría de los conductos internos obstruidos. Tambien presentan graves desperfectos en todas las juntas y piezas de goma, por lo que tendrán que ser sustituidas en su totalidad.













    El método más efectivo para limpiar carburadores es mediante lavadoras de ultrasonidos, pues se pueden usar productos detergentes poco agresivos y el poder de limpieza se transmite a lo largo de todo el fluido, permitiendo la limpieza de conductos de mínimas dimensiones e imposible acceso con métodos tradicionales.

    Para proceder a una limpieza completa de los carburadores, es necesario desmontar la batería y separar los carburadores para limpiarlos de forma individual en la máquina de ultrasonidos. Una vez separada la batería, se desmontan todos y cada uno de los componentes del carburador para lavar el cuerpo y los componentes independientemente.





    Durante el desmontaje se procede a observar y comprobar desgastes y roturas, en estas imágenes se ve un ligero desgaste en la zona cónica de las agujas de cierre originales, se opta por la sustitución.

    Derecha originales, izquierda nuevas





    Estado de las campanas antes de la limpieza y abrillantado:



    Los circuitos que estaban en peores condiciones eran los de arranque en frío, totalmente obstruidos en los 4 carburadores. Para facilitar la limpieza en la lavadora, se inyecta un potente limpiador a través del chiclé de starter, atravesando con la aguja todos los restos de sedimentos para facilitar su dilución. Es necesario inyectar numerosas veces para diluir la totalidad de los sedimentos.



    Lavado de piezas sueltas:





    Limpieza por ultrasonidos y abrillantado de la aguja de bajas y columnas o emulsion tubes:



    Compuertas de depresión:



    Agujas del sistema de arranque en frío y surtidores de aguja:





    Detalle de tóricas totalmente agietadas, sustitución de su totalidad:



    Detalles de membranas pinchadas, sustitución de 2 de ellas:



    Conjunto terminado:





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  3. #3
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    Predeterminado 3ª parte, montaje y fin

    Ensamblaje tras la limpieza:

    Antes de ensamblar de nuevo la batería, se pintan de negro los 4 cuerpos con sus cubas, tipo origen, y se protegen con una laca especial resistente a combustibles:












    Se comienza a ensamblar la batería, conectando unos carburadores con otros, mariposas, respiraderos, surtidores, muelles…







    Y una vez ensamblada, se empiezan a instalar los componentes de cada carburador. Empezamos por las agujas del circuito de arranque en frío:





    Estas agujas cierran este paso interno del carburador:



    Directamente conectado con el chiclé de starter situado en la cuba y su entrada de aire:



    Además dicha aguja cierra el paso de aire que se sitúa debajo de la membrana:
    Medio abierto:



    Abierto:



    Totalmente cerrado:



    Proseguimos con los surtidores de aguja, como veis, las columnas presentan orificios para premezclar el aire proveniente del main air jet, con la gasolina racionalizada por el chiclé principal:







    Flotadores y nuevas agujas de cierre:





    Fundamental ajustar bien los flotadores, para ello recurrimos al manual de taller, Kawasaki especifica 17mm de altura de flotador, y ésta es medida desde el plano de la base de la cuba, hasta la parte mas alta del flotador:



    Se deben ajustar de manera que la medida la obtengamos sin comprimir las agujas, quedando tal que así:



    Así la aguja está comprimida, por lo tanto la medida no sería válida:





    Instalación de chiclés principales y chiclés de baja. Los chiclés principales se cambiarán cuando se ajuste la carburación.





    Tornillos de baja, con sus agujas de cierre, tóricas de cierre, muelles y arandelas:









    Su preajuste suele estar entre una y tres vueltas desde cerrado, según estipula el manual, se prefijan a 2,5, aunque se variará más adelante. Detalle de la aguja de cierre en posición totalmente cerrada:



    Montaje de las cubas:





    Y montaje de las campanas de depresión, con sus muelles, porta-agujas y agujas:







    Y la batería terminada, con sus filtros individuales de aire, al estilo vieja escuela!





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  4. #4
    MegaForero Avatar de Fran_CISC
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    Predeterminado

    Madre de dios, menuda currada!
    Muchas gracias k1k0!

  5. #5
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    Predeterminado

    Gracias compi,

    Me ha llevado bastante tiempo elaborarlo la verdad, espero que os guste ; )
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  6. #6
    MegaForero
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    excelente,como siempre!!!,muchas gracias compi

  7. #7
    Forero Senior Avatar de krittersv650
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    Impresionante , no he podido resistir leerlo ni me puedo resistir a entrar a felicitarte y darte las gracias -,-,!

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