home
sabelotodo
logo
entrar
comentario
colaborar

Carburador

Los motores de gasolina reciben en el volumen de trabajo sobre el pistón una mezcla de aire y combustible previamente preparada por un dispositivo externo, luego esta mezcla se inflama al saltar la chispa en la bujía y produce un incremento de presión que se convierte en trabajo útil a la salida del cigüeñal. La mezcla de aire y combustible en los motores actuales se logra por dos vías: con el uso del carburador y a través de la inyección de gasolina.

Tradicionalmente para producir la mezcla aire-gasolina de los motores se ha utilizado el carburador, pero en los últimos años este ha caído en desuso para los automóviles. El nombre deriva de la palabra carburante que es como se denominaba (y aun se usa) para nombrar al combustible proveedor de la energía del motor.

Contenido del artículo
El efecto Vénturi
El carburador elemental
Mejorando el carburador elemental
Este dispositivo nacido con los comienzos del motor de manera muy simple, fue evolucionando hasta convertirse en verdaderos ingenios neumo-mecánicos que se ajustaban cada vez más adecuadamente a las necesidades del motor, así como a los requerimientos de control de contaminación elaborados por los gobiernos. Aunque aun son muchos los automóviles que funcionan con carburadores, han ido siendo sustituidos por la inyección de gasolina y puede decirse que la era del carburador está tocando a su fin en el uso automotriz, aunque quedará todavía por mucho tiempo en otros motores como los pequeños motores estacionarios, las motocicletas y similares, donde la complejidad de la inyección de gasolina es un gran problema.

Para entender el funcionamiento del carburador es necesario conocer algunos detalles de la mecánica de los fluidos (se llama así a los gases y líquidos). Veamos:

El efecto Vénturi.

figura 1
Figura 1

Cuando un fluido circula por un conducto ejerce una cierta presión sobre las paredes del conducto según se muestra en la figura 1 a la izquierda.

El esquema de la figura 1 representa un segmento de conducto por el que circula un fluido en la dirección de las flechas azules y está representada la presión que ejerce sobre las paredes del conducto con flechas rojas.

En la práctica puede ilustrarse el ejemplo con el clásico "chorrito" que sale de la manguera de jardín cuando se agujerea, aun cuando la salida final de la manguera esté abierta y el agua fluye con libertad.
La presión ejercida sobre las paredes de un conducto depende, entre otras cosas, de la velocidad del fluido dentro del conducto de forma tal que a mayor velocidad menor presión y a menor velocidad mayor presión.
Si en el conducto se hace un estrechamiento la velocidad del fluido crece en la zona del estrechamiento y por tanto disminuye la presión. Si el estrechamiento es suficiente angosto, la velocidad del fluido puede ser tan alta que en lugar de presión se produzca succión sobre las paredes del conducto como se ilustra a continuación en la figura 2.

figura 2
Figura 2. Tubo Vénturi

La presión en las diferentes secciones del conducto se han representado con flechas rojas y verá que en la zona del estrechamiento lejos de producirse presión sobre la paredes del conducto se produce vacío. Este dispositivo que produce vacío cuando circula un fluido se conoce como tubo Vénturi, y es la base de funcionamiento del carburador.

Si al tubo Vénturi le agregamos una mariposa que obstruya mas o menos la entrada de fluido y un tubo surtidor de combustible en el estrechamiento (zona de succión) tendremos el carburador elemental que se muestra en la figura 3.

El carburador elemental

La aspiración de los pistones del motor fuerza el paso del aire a través del carburador, en la parte estrecha se produce cierto vacío que induce a la gasolina subir desde un recipiente llamado cuba a través del tubo surtidor, el nivel en la cuba no cambia porque se regula a través de una válvula de aguja y un flotador. La gasolina que sale por el surtidor entra en la corriente de aire a elevada velocidad y resulta por ello atomizada y mezclada profusamente con el aire para entrar al interior del cilindro. La mariposa se ocupa de cerrar mas o menos el paso del aire y así lograr cambiar la potencia del motor.

El carburador elemental no cumple adecuadamente con los requerimientos del motor en todo su rango de trabajo, por lo que se agregan a él, otros artificios neumáticos que acercan la composición de la mezcla en todo el rango de trabajo del motor a la teóricamente óptima y así lograr eficiencia y economía. El gráfico que sigue en la figura 4 muestra una comparación entre la composición teórica necesaria de la mezcla para el funcionamiento óptimo del motor (en verde) cuando crecen las revoluciones por minuto y el comportamiento real que brinda un carburador elemental (en marrón).

esquema
Figura 3. Carburador elemental

gráfico
Figura 4

Puede observarse como se aparta la curva del carburador elemental de las necesidades teóricas del motor, en general a regímenes bajos de velocidad de giro la composición de la mezcla es muy pobre en gasolina; solo a regímenes de velocidades de media a alta las curvas se acercan; y para las altas potencias la mezcla se enriquece demasiado en gasolina y se desperdicia combustible.

No obstante, para los motores que funcionan a régimen constante, este carburador bien diseñado para que dé el óptimo a ese régimen, es adecuado, por ejemplo para motores estacionarios con carga fija (sopladores, bombas de agua etc).

Para acercar lo mejor posible la capacidad del carburador elemental de preparar una buena mezcla en todo el rango del trabajo del motor se le agregan diferentes dispositivos como veremos a continuación.



Mejorando el carburador elemental

La tabla 1 que sigue muestra los dispositivos que se agregan al carburador elemental y una secuencia de como se mejora su comportamiento.

Tabla 1. Dispositivos que se agregan al carburador elemental.
Dispositivo agregado
Curvas de comportamiento
Comentario
Carburador elemental como ya hemos visto
Carburador elemental

gráfico
La linea roja representa la curva ideal de la riqueza aire-combustible que debe proporcionar un carburador para el automóvil. La linea azul es la que proporciona el carburador elemental, observe la notable diferencia entre ellas.

El carburador elemental produce una mezcla muy pobre para poca abertura de la mariposa, y muy rica para grandes aberturas. El valor 14.7 se considera la relación óptima en peso de aire y combustible (A/C) para un motor de gasolina.
Se agrega el surtidor de ralentí

Surtidor de ralentí

esquema
Cuando agregamos el surtidor de ralentí se resuelve el problema de la mezcla demasiado pobre en las bajas revoluciones. Este surtidor se coloca en la zona donde el borde de la mariposa se acerca al cuerpo del carburador, lo que produce un segundo estrechamiento cuando la mariposa está casi cerrada y transfiere el efecto Vénturi a esa zona. Note que aun la mezcla resulta pobre para las medias marchas, y demasiado rica para las marchas altas.

Mas detalles sobre el surtidor de ralentí aquí.
Se agrega el compensador. En la figura se ha representado en rojo el método de surtidor variable.
Compensador del carburador


esquema
Si al carburador elemental se agrega además un buen compensador nos acercamos mucho a la curva ideal.

Hay cuatro formas principales de compensar el exceso de combustible que da el carburador elemental en las marchas medias y altas, y puede llegar a ellas en los enlaces que siguen:
  1. Surtidor con pozo
  2. Doble surtidor
  3. Difusor variable
  4. Surtidor variable
Note que aun para las marchas medias a bajas la mezcla es pobre.

Se agrega un segundo surtidor o de de media marcha
Surtidor de marcha media del carburador
Gráfico
Para resolver el problema de la mezcla pobre a medias marchas se agrega un surtidor adicional próximo al surtidor de ralentí que se conoce como surtidor de media marcha , ahora tenemos ya un carburador capaz de satisfacer eficientemente las necesidades del motor del automóvil. Observe que las curvas casi coinciden.


A nuestro carburador, que funciona ya como un buen elaborador de la mezcla aire-combustible, le faltan tres cosas para estar completo y estas se muestran en la tabla 2.

Tabla 2. Agregados adicionales que necesita el carburador.
1.- Se agrega la bomba de aceleración

Bomba de aceleración del carburador

El motor del automóvil  es una máquina que funciona a regímenes de trabajo muy distintos y en todos los casos el carburador debe responder con prontitud sin alterar demasiado la composición de la mezcla. Un caso particular es cuando se pisa con fuerza el acelerador. Cuando se hace esto se abre de forma rápida la mariposa de aceleración, el aire, que es un gas, reacciona rápido aumentando su flujo, sin embargo, la gasolina que es líquida y por tanto tienen una mayor viscosidad e inercia demora mucho más tiempo en reaccionar, El resultado es una mezcla pobre durante el período de tiempo que transcurre hasta que el flujo de gasolina se establece al nuevo valor mas alto. Estos efectos traen como consecuencia que el motor no reaccione como se le ha pedido, por el contrario, se comporta con una potencia muy baja durante ese período e incluso se detiene si el movimiento de la mariposa es brusco y funciona en ralentí.

Para resolver este problema se agrega una pequeña bomba inyectora de pistón solidario al eje de la mariposa. Esta bomba inyecta un chorro de combustible a la corriente de aire que mantiene la mezcla rica mientras reacciona el surtidor principal.

Mas detalles sobre la bomba de aceleración aquí.
2.- Se agrega el tubo de compensación de la presión
Compensación de la presión en el carburador

Como resulta necesario pasar el aire de entrada al motor por un filtro para evitar que las partículas abrasivas deterioren el motor rápidamente y además desde el exterior el aire pasa por algunos conductos más o menos largos antes de llegar al carburador, la succión del motor produce cierto vacío a la entrada del carburador dada la resistencia de estos elementos. Como la gasolina en la cuba está sometida a la presión atmosférica y esta no baja por la resistencia del filtro o los conductos, se produce una succión adicional en la salida del surtidor debido a la resistencia de los conductos que altera la cantidad de gasolina que entrega, ya que se agrega a la succión que ellos producen por naturaleza, dando lugar a una mezcla mas rica de la normal que se empeora a medida que el filtro se obstruye con el polvo.

Para evitar este efecto la cuba se compensa, es decir, se coloca un conducto desde la entrada del carburador hasta el espacio sobre la gasolina en la cuba para que la presión dentro de la cuba sea igual a la del interior del carburador.

Mas detalles de la cuba compensada aquí.
3.- Se agrega la mariposa de arranque en frío
Mariposa de arranque en frío
Cuando el motor está frío, la gasolina que se mezcla al aire de entrada en el carburador se deposita parcialmente como líquido en las paredes de los conductos de admisión y en las del cilindro durante la carrera de admisión, por tal motivo la mezcla que se comprime en la carrera de compresión es demasiado pobre y no enciende cuando salta la chispa en la bujía, imposibilitando el arranque del motor, para resolver este problema, los carburadores están provistos de una mariposa adicional de arranque en frío, que puede ser accionada manual o automáticamente.

La mariposa adicional está colocada a la entrada del carburador y bloquea parcialmente la entrada de aire, de este modo la succión del motor actúa de manera acentuada en el surtidor de combustible por lo que la entrada de gasolina por el surtidor aumenta considerablemente.

Nota: Para simplificar el dibujo solo se ha colocado la nueva mariposa en el carburador elemental.

Más detalles de la mariposa de arranque en frío aquí.

Todo lo aquí tratado se ha hecho de manera básica, con los elementos principales de desarrollo del carburador, no obstante en la práctica los fabricantes de carburadores utilizan en ocasiones combinaciones de los diferentes sistemas de compensación, así como carburadores dobles y un sin número de complejidades, pero todos basados en los principios básicos expuestos.

Otros temas sobre el automóvil aquí.
Para ir al índice general del portal aquí.