Junta de culata
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Una junta de culata es una junta de estanqueidad que se encuentra entre el bloque del motor y la culata en un motor de combustión interna.
Su propósito es sellar los cilindros para garantizar la máxima compresión y evitar fugas de refrigerante o del aceite del motor en los cilindros. Como tal, es la aplicación de sellado más crítica en cualquier motor, y como parte de la cámara de combustión, comparte los mismos requisitos de resistencia que los otros elementos que la componen.[1]
- Acero multicapa (MLS): la mayoría de los motores con válvulas en cabeza modernos se producen con juntas MLS. Consisten en de dos a cinco (típicamente tres) capas delgadas de acero, intercaladas con elastómero. Las caras de contacto generalmente están recubiertas con un material similar al caucho, como el Viton, que se adhiere al bloque del motor y a la culata, mientras que las capas internas están optimizadas para obtener su máxima resistencia.[2][3]
- Fibrosas ( fibras aramidas Kevlar ®): consiste en un material compuesto por fibras aramidas y una inserción de acero perforado.En la zona de combustión posee un aro plegado de acero electrocincado. Son las más utilizadas después de las MLS.
- Cobre sólido: consiste en una lámina sólida de cobre. Generalmente requiere un mecanizado especial llamado 'o-ringing'[4] que coloca un trozo de alambre alrededor de la circunferencia del cilindro que se inserta a presión en la lámina de cobre. Estas juntas son extremadamente duraderas. También se producen juntas de cobre con cables de sellado integrados,[5] lo que permite sustituirlos sin necesidad de desmontar el bloque del motor.
- Compuestas: se trata de una tecnología más antigua, en la que se utilizan juntas de asbesto o de grafito, pero son más propensas a sufrir roturas que las juntas más modernas. Las juntas de asbesto son cada vez más raras debido a los problemas de salud que implica el uso de este material.[6]
- Elastoméricas: es un tipo de juntas utilizadas por Rover en sus motores de la Serie K. Emplea como núcleo una placa de acero con cordones de goma de silicona moldeados in situ para sellar los conductos de aceite y refrigerante. Las perforaciones de los cilindros son selladas mediante anillos de acero laminados en caliente de una manera más convencional. La idea detrás del diseño de esta junta era producir una versión para vehículos de producción en serie de la tecnología utilizada entonces en los motores de F1. La aplicación original de la junta en las versiones más pequeñas de la Serie K fue muy exitosa. Sin embargo, un rediseño del motor provocó problemas persistentes, provocando la inestabilidad de la junta.
Las juntas de culata en forma de anillo (de acero con o de cobre con junta tórica) son las más fuertes de su clase. Son reutilizables y si se usan entre superficies planas preparadas correctamente, proporcionan la mayor sujeción posible debido a su óptima reducción del área de la superficie de contacto. La mayoría de las juntas están diseñadas para hacer su trabajo de sellar una presión de cilindro de aproximadamente 100 bar dentro de cada cilindro, y al mismo tiempo evitar que el aceite (7 bar) y el agua (2 bar) se mezclen.
Los motores de mayor relación de compresión, ya sea con aspiración normal o bajo alguna forma de alimentación forzada, pueden requerir más trabajo para evitar el efecto de una detonación espontánea. Una vez que se inicia la detonación, las presiones y temperaturas de los cilindros aumentan rápidamente, y presiones de hasta 8 veces la presión normal del cilindro, a veces incluso más, hacen que la culata se levante literalmente, dejando la junta de la culata sin fuerza de apriete.
Las juntas normales se aflojarán siempre bajo estas condiciones, tal como se muestra en el ejemplo. Es importante tener en cuenta aquí que ningún motor debe funcionar nunca en estas condiciones adversas a propósito. Sin embargo, durante el período de "ajuste" de muchos motores, estas condiciones severas pueden encontrarse durante períodos cortos, por lo que es vital tener una junta de culata que puede resistir breves estallidos de detonación sin soltarse, de modo que el sistema de inyección pueda hacer los ajustes necesarios para "desactivar" cualquier pico de detonación.
El costo de una junta de culata de repuesto generalmente es pequeño, pero el precio de la reparación total es significativamente alto. Esto se debe a que el proceso de quitar/reemplazar la culata de un motor para cambiar la junta requiere mucho tiempo: alrededor del 75 % del costo será mano de obra. Además, cuando las juntas pierden la estanqueidad, suelen dañar gravemente el motor, lo que requiere un trabajo aún más costoso.
