Mecánica del automóvil: ideas básicas

Un automóvil reúne un motor que transforma la energía del combustible (o de la batería) en movimiento, una transmisión que lleva ese movimiento a las ruedas y una serie de sistemas que lo hacen posible y seguro: alimentación, encendido, lubricación, refrigeración, escape, dirección, suspensión, frenos, ruedas y sistema eléctrico. Este tema recoge las ideas básicas de cada uno a partir de materiales públicos del Ministerio de Educación (FP a distancia del ciclo de Electromecánica de Vehículos), de la Junta de Andalucía, de la Generalitat Valenciana y de la Dirección General de Tráfico (DGT).

1. El motor de combustión interna: concepto y partes

Un motor térmico es una máquina que transforma energía térmica en energía mecánica directamente utilizable para producir trabajo. En los automóviles se usa el motor alternativo de combustión interna, que transforma la energía térmica en mecánica mediante uno o varios pistones que se deslizan con movimiento lineal por otros tantos cilindros.

Punto muerto superior (PMS) y punto muerto inferior (PMI) son las posiciones extremas del pistón en su carrera.

2. El ciclo de cuatro tiempos (gasolina y diésel)

La mayoría de los automóviles usan el ciclo de cuatro tiempos, que se realiza en cuatro carreras del pistón, es decir, en dos vueltas del cigüeñal:

1. Admisión. El pistón baja desde el PMS con la válvula de admisión abierta y aspira aire (motor de inyección) o mezcla (motor con carburador).

2. Compresión. Se cierra la válvula de admisión y el pistón sube comprimiendo la carga hasta el PMS.

3. Combustión y expansión. Instantes antes de terminar la compresión se inflama el combustible; sube la presión y la temperatura y el pistón es empujado hacia abajo. Solo este tercer tiempo produce trabajo.

4. Escape. Se abre la válvula de escape, el pistón sube y expulsa los gases quemados.

El motor de dos tiempos completa el ciclo en dos carreras del pistón; no tiene válvulas ni distribución (los gases entran y salen por lumbreras de la pared del cilindro) y se usa en algunas motocicletas y motosierras.

Una mejora frecuente en ambos tipos es la sobrealimentación (introducir en los cilindros más aire y combustible del que admiten de forma natural), que da más potencia con el mismo motor. En el turbo, una turbina movida por los gases de escape acciona un compresor que mete aire a presión; ese aire sale caliente y se enfría en un intercambiador llamado intercooler.

3. Sistema de alimentación

Lleva al motor el aire y el combustible.

• Circuito de aire. Empieza en el filtro de aire, que impide que las impurezas del aire lleguen a los cilindros y evita así suciedad y desgaste prematuro. El colector de admisión introduce el aire (o aire-gasolina) hasta la cámara; el colector de escape evacua los gases quemados.

• Gasolina (inyección). En la inyección indirecta la gasolina se inyecta fuera de la cámara de combustión, en el colector de admisión, lo más cerca posible de la válvula de admisión; la inyección directa la inyecta en el interior del cilindro, a alta presión. En el sistema multipunto actual, una bomba eléctrica, normalmente alojada dentro del depósito, envía la gasolina al filtro de combustible (elemento de mantenimiento periódico) y de ahí a la rampa de inyectores. La cantidad se dosifica abriendo los inyectores el tiempo que ordena el calculador (centralita).

• Diésel (common rail). Una bomba de alimentación lleva el gasoil desde el depósito, a través del filtro de combustible, hasta la bomba de alta presión, que lo envía a la rampa común (rail) de la que se alimentan los inyectores. El agua es un gran enemigo de los sistemas de inyección: el filtro la decanta. El aire en el circuito también lo es, porque amortigua el impulso de presión y el sistema deja de inyectar.

4. Sistema de encendido y arranque en frío del diésel

Encendido (motor de gasolina). Es el encargado de hacer saltar la chispa dentro del cilindro con la potencia suficiente y en el momento adecuado para encender la mezcla de aire y gasolina.

• La bobina de encendido sube los 12 voltios del vehículo a unos 25.000 o 30.000 voltios, necesarios para que salte la chispa con la presión que hay en la cámara.

• La bujía es el elemento roscado entre cuyos electrodos salta la chispa; además disipa parte del calor de la cámara.

• Los cables de alta tensión llevan la corriente desde la bobina o el distribuidor hasta la bujía.

• Los encendidos actuales los controla la centralita, no tienen piezas en movimiento y su único mantenimiento es el cambio de bujías.

Arranque en frío del diésel. Con el motor frío, el calor de la compresión se pierde por las paredes de la cámara y el motor no arranca o lo hace con mucha dificultad, con un humo blanco característico. Para evitarlo se colocan en la cámara unas resistencias, los calentadores, que se ponen al rojo y calientan el aire. Al poner el contacto, la centralita, conociendo la temperatura del motor, inicia el precalentamiento. Con temperaturas de 5 ºC o menos funciona además el postcalentamiento, que mantiene los calentadores 100 o 180 segundos más después de arrancar.

5. Sistema de lubricación

Por el rozamiento continuo de las piezas móviles el motor necesita una buena lubricación; sin ella se llega al desgaste e incluso al agarrotamiento o gripaje. Hay que lubricar sobre todo las paredes de los cilindros, las articulaciones de las bielas, los cojinetes del cigüeñal, el árbol de levas, los taqués, las válvulas, los balancines y los engranajes.

La lubricación se hace mediante un circuito de aceite a presión: el aceite está en el cárter, la bomba de aceite lo toma y lo distribuye. El aceite se cambia cuando lo indique el fabricante, y conviene cambiar también el filtro de aceite en cada cambio. El nivel se mira con el coche en terreno llano y con el motor frío, sacando la varilla, limpiándola, volviéndola a introducir y leyendo la marca (DGT); el intervalo entre cambios lo fija el fabricante y suele estar entre los 5.000 y los 30.000 km.

6. Sistema de refrigeración

La refrigeración puede hacerse por aire (pequeños motores: el bloque lleva aletas y lo enfría una corriente de aire, natural o forzada por un ventilador) o por agua: los cilindros y la culata están rodeados por una cámara de agua que recoge el calor y lo cede al radiador, volviendo fría al motor.

La temperatura de servicio del motor suele estar en los 90 ºC. En el circuito intervienen el líquido refrigerante, el vaso de expansión (depósito), los manguitos, el radiador, la bomba de agua, el termostato y el ventilador del radiador. Nunca debe abrirse el vaso de expansión con el motor caliente: el líquido sale a presión y puede causar quemaduras graves.

7. Sistema de escape y anticontaminación

Los gases salen del motor por el colector de escape y son expulsados al exterior por el tubo de escape. En el escape se montan los sistemas que reducen la contaminación:

• Catalizador. Convierte el HC, el CO y los NOx en productos menos dañinos; procesa más del 90 % de los contaminantes. Es un bloque de cerámica en forma de celdas de abeja recubierto de rodio, paladio y platino. El más usado es el de tres vías. Con el motor en frío no realiza su función: su máxima eficacia está entre unos 400 y 700 ºC.

• Sonda lambda. Mide la cantidad de oxígeno de los gases de escape para que la centralita ajuste la mezcla.

• EGR (recirculación de gases de escape). Devuelve parte de los gases quemados al colector de admisión para reducir los óxidos de nitrógeno.

• Filtro de partículas (diésel). Retiene el hollín; cuando empieza a estar atascado se regenera: la centralita provoca una postinyección que sube los gases hasta unos 500 ºC y quema las partículas retenidas, sin intervención del conductor.

8. Transmisión

Los elementos de transmisión hacen llegar a las ruedas motrices el par necesario en cada situación y permiten interrumpir el movimiento cuando hace falta. Son: el embrague, el cambio de velocidades, el grupo final de reducción, el diferencial y los semiejes y árboles de transmisión.

Embrague. Va situado entre el motor y el cambio de velocidades. Con el pedal sin pisar el vehículo está embragado (el movimiento pasa); al pisarlo queda desembragado. La mayoría de turismos, furgonetas y camiones (salvo los automáticos) usan el embrague de fricción: un disco con forros de material de fricción, la prensa o plato de presión atornillada al volante motor, con un muelle de diafragma, y el collarín con rodamiento. El mando puede ser por cable o hidráulico. Las motos usan embragues multidisco en baño de aceite, y los automáticos un embrague hidráulico sin pedal, en el que el movimiento se transmite por la fuerza del aceite.

Cambio de velocidades. Adecua el par del motor a las necesidades del vehículo y permite invertir el giro (marcha atrás). Las marchas cortas aumentan el par y reducen la velocidad; las largas, al revés; la directa deja la salida igual o parecida a la entrada. Por dentro tiene ejes y engranajes (piñones) en una carcasa, con horquillas y varillas de mando; los anillos de sincronización igualan velocidades para que las marchas entren con suavidad. En punto muerto no hay ninguna velocidad engranada. La mayoría de turismos actuales llevan cajas de cinco velocidades (algunos, de seis); los camiones pueden llegar a tener 12 o 16 relaciones. En el cambio automático no hay pedal de embrague; la palanca tiene posiciones como P (estacionamiento, árbol de salida bloqueado), R (marcha atrás), N (punto muerto) y D (posición totalmente automática), y las marchas se obtienen con trenes epicicloidales. El variador continuo (CVT) no tiene relaciones fijas.

Grupo final y diferencial. Tras el cambio hace falta una segunda reducción, el grupo final (piñón de ataque y corona). El diferencial permite que las ruedas motrices giren a distinta velocidad en las curvas (la exterior gana la velocidad que pierde la interior); en línea recta no actúa. Si una rueda pierde adherencia (hielo, barro), todo el movimiento se va hacia ella y la otra se queda quieta; por eso algunos vehículos llevan bloqueo de diferencial o diferenciales autoblocantes. En la tracción integral (4x4) el par se reparte entre los dos ejes mediante una caja de transferencia.

Árboles y semiejes. El eje que lleva el movimiento del cambio hasta el grupo trasero (o también delantero, en los 4x4) es el árbol de transmisión, con juntas cardán; los que van del diferencial a las ruedas son los semiejes. En las ruedas delanteras motrices se usa la junta homocinética, que admite ángulos muy pronunciados.

9. Dirección

Es el conjunto de mecanismos que orienta las ruedas (normalmente las delanteras) y modifica la trayectoria: transforma el giro del volante en un desplazamiento lateral. Sus partes principales son el volante, la columna, la caja o cremallera, los tirantes (barras o bielas de acoplamiento), las rótulas y las manguetas.

• El sistema más habitual en turismos es el de cremallera y piñón: el piñón, unido a la columna, desplaza lateralmente la cremallera, y su movimiento llega por los tirantes a las manguetas. Algunos vehículos pesados, todoterrenos o antiguos usan cajas de tornillo sin fin o bolas recirculantes.

• La dirección asistida puede ser hidráulica (una bomba mueve líquido a presión), electrohidráulica (bomba accionada eléctricamente) o eléctrica (un motor da la ayuda que calcula una unidad de control).

• Síntomas de fallo: holgura en el volante, dirección más dura, ruidos al girar, el coche se desvía, volante descentrado, vibraciones, desgaste irregular de las ruedas, testigo de dirección encendido o fugas de líquido.

10. Suspensión

Mantiene el vehículo a una distancia del suelo y hace que las ruedas estén siempre en contacto con la carretera; es clave para la seguridad y la comodidad. Está formada por un elemento flexible (normalmente un muelle helicoidal) y por la amortiguación, que retiene el movimiento del muelle y evita que el coche rebote sin control tras un bache.

La suspensión puede ser rígida (un eje une las dos ruedas) o independiente (cada rueda absorbe los baches por su cuenta); lo normal es independiente delante y rígida detrás. Cuando el amortiguador va integrado dentro del muelle se llama McPherson. Lo que más falla es el amortiguador; la DGT recoge la recomendación de revisarlo cada 20.000 km. Señales de amortiguadores gastados: el coche oscila o bota tras un bache, el morro se inclina mucho al frenar, bandazos con viento lateral y desgaste irregular de los neumáticos.

11. Frenos

Freno de disco. Es el más utilizado en todo tipo de vehículos. Un disco de acero o fundición gira con la rueda y dos pastillas de material de fricción lo aprietan por ambas caras al pisar el freno; la pinza o estribo aloja el pistón que las empuja. Los discos con hueco interior para evacuar el calor se llaman autoventilados.

Freno de tambor. Delante todos los vehículos llevan discos; algunos montan tambor en el eje trasero. Sus partes son el tambor, el plato, el cilindro o bombín, las mordazas o zapatas y los muelles de recuperación: al frenar, el bombín separa las zapatas, que rozan contra la cara interna del tambor.

Mando hidráulico. En los vehículos ligeros la fuerza llega a las ruedas por un circuito hidráulico (principio de Pascal): depósito, cilindro principal (bomba de freno), servofreno, correctores de frenado y cilindros de rueda, unidos por tuberías metálicas y, cerca de las ruedas, por latiguillos flexibles. El líquido de frenos debe tener un punto de ebullición lo más alto posible: si hierve forma burbujas y el freno pierde eficacia; se clasifica con las siglas DOT (DOT-3, DOT-4, DOT-5). El servofreno de vacío suma a la fuerza del pie la de una membrana movida por la diferencia de presión; en los diésel el vacío lo crea una bomba de vacío.

Frenos neumáticos (camiones). Un camión cargado puede superar las 30 toneladas, por eso sus frenos se accionan con aire comprimido: un compresor movido por el motor, un secador que elimina la humedad, depósitos y cilindros de freno. El freno de estacionamiento usa cilindros combinados con un muelle muy fuerte: si no hay presión de aire, el muelle frena, de modo que la posición natural del cilindro es la de frenado y para soltarlo hace falta presión suficiente en el circuito.

ABS y ESP. El ABS impide que las ruedas se bloqueen al frenar fuerte; una rueda bloqueada frena peor y deja el coche sin control de dirección. El ESP (programa electrónico de estabilidad) reduce el riesgo de perder el control actuando sobre el motor y los frenos e incorpora las funciones del ABS y del control de tracción (ASR).

Mantenimiento. Hay que revisar pastillas, discos (o tambores) y el nivel del líquido de frenos. Según los consejos recogidos por la DGT, el líquido de frenos se cambia cada 2 años o 30.000 km; si el nivel baja, no basta con rellenarlo: puede deberse a una fuga o a pastillas desgastadas.

12. Ruedas y neumáticos

El neumático es el único elemento del vehículo en contacto con la carretera y de él depende la adherencia y la eficacia de la frenada.

• Presión. Se revisa en frío, al menos una vez al mes y antes de un viaje largo, con el valor del fabricante, que aparece en el manual, en la puerta del conductor o en la tapa del depósito; suele haber un valor normal y otro para plena carga. Sin olvidar la rueda de repuesto.

• Efectos de una presión incorrecta. Si es excesiva, el neumático se desgasta por el centro de la banda; si es baja, por los extremos. Con presión baja aumentan la distancia de frenado, el consumo y el riesgo de reventón, y en mojado se produce el aquaplaning.

• Dibujo. La profundidad mínima legal es 1,6 mm. La DGT recoge recomendaciones de cambiarlos antes: por debajo de 3 mm (o, según otra fuente, no bajar de 2 mm).

• Desgastes irregulares. El desgaste en un solo lateral indica mala alineación; los dientes de sierra pueden deberse a fallos de suspensión o bloqueo de frenos.

• Duración. Entre 40.000 y 50.000 km, según tipo, uso y cuidado. Hay neumáticos de verano, de invierno y "todo tiempo".

13. Sistema eléctrico: batería, alternador y motor de arranque

El equipo eléctrico se divide en sistemas: carga, arranque, encendido, alumbrado, maniobras y señalización, control, seguridad y accesorios.

• Batería. Acumulador que suministra electricidad al motor de arranque y a los demás sistemas. Las más usadas son de plomo y ácido: cada vaso da unos 2 voltios y los vasos se unen en serie; el electrolito es ácido sulfúrico en agua destilada (o un gel). Sus datos eléctricos son la tensión, la intensidad máxima y la capacidad (en A·h). En las baterías que lo requieren, el nivel se corrige solo con agua destilada, nunca con ácido. Las incidencias de batería son la primera causa de asistencia en carretera; la DGT aconseja revisarla al menos cada 10.000 km y su vida útil suele ser de 3 a 5 años. El frío reduce su capacidad y el calor acorta su vida.

• Alternador. Es el generador que abastece de electricidad a todo el equipo mientras el motor está arrancado (antes se usaba la dinamo) y recarga la batería. Con el regulador de tensión y la lámpara testigo forma el circuito de carga; el regulador mantiene constante la tensión aunque cambie el régimen del motor.

• Motor de arranque. Da al motor de combustión el giro inicial hasta que este se mantiene solo. Su piñón de engrane acopla con la rueda dentada del volante motor, y un relé lo acciona y desplaza el piñón. La DGT recomienda no forzar el arranque más de unos cinco segundos y esperar unos 20 segundos antes de reintentarlo, para no castigar la batería ni el motor de arranque.

14. Vehículos eléctricos e híbridos: lo básico

La DGT distingue los siguientes tipos (por sus siglas en inglés):

• La batería de tracción es de alta tensión (más de 100 V) y se forma conectando en serie un gran número de celdas. Antes de manipularla hay que desconectar el borne negativo de la batería auxiliar de 12 V y después la alta tensión, y esperar unos 5 minutos a que se descargue el condensador.

• La capacidad de la batería se mide en kWh (la "capacidad del depósito") y el consumo en kWh/100 km; la autonomía es la distancia que se recorre con una carga.

• Un eléctrico tiene un mantenimiento más sencillo: no lleva aceite de motor, filtros de aire y combustible, embrague, bujías, escape ni correa de distribución. Comparte con el de combustión neumáticos, amortiguadores, frenos, líquido refrigerante y batería. La frenada regenerativa reduce el desgaste de las pastillas, aunque el líquido de frenos se sigue cambiando en torno a cada dos años.

Lo que este tema no desarrolla

Las fuentes públicas leídas no dan, para un nivel básico, un orden de encendido ni valores de reglaje concretos (dependen de cada motor), ni los intervalos de mantenimiento de cada modelo, que fija el fabricante en su libro de mantenimiento; aquí solo se recogen los valores que las fuentes dan como generales. Las normas técnicas del vehículo (Reglamento General de Vehículos, RD 2822/1998, e inspección técnica, RD 920/2017) se estudian por su texto.

Fuentes: Ministerio de Educación (materiales de FP a distancia del ciclo de Electromecánica de Vehículos Automóviles, unidades SAM01, SAM02, SAM06, STF01, STF02 y SESC02, publicadas en las aulas virtuales de la Consellería de Educación de la Xunta de Galicia: https://centros.edu.xunta.gal/iesasmarinas/aulavirtual/pluginfile.php/30050/mod_resource/content/1/SAM01/SAM01_Web/index.html; https://centros.edu.xunta.gal/cifpcoroso/aulavirtual/pluginfile.php/13902/mod_resource/content/1/STF01/STF01_Web/index.html; https://centros.edu.xunta.gal/cifppazandrade/aulavirtual/pluginfile.php/15617/mod_resource/content/1/SESC02/SESC02_Web/index.html); Junta de Andalucía, «Principios de máquinas: Motores térmicos» (https://edea.juntadeandalucia.es/bancorecursos/file/6daec39e-1edd-4f73-831e-d84db233f9e4/1/es-an_2011031413_9194859.zip/TI2_U5_T3_Contenidos_v01.pdf); Generalitat Valenciana, portal educativo, «Tema 2: Motores térmicos» (https://portal.edu.gva.es/wp-content/uploads/sites/607/2020/09/2%C2%BA-BACH-TEMA-2-MOTORES-T%C3%89RMICOS.pdf); DGT, revista Tráfico y Seguridad Vial (revista.dgt.es) y páginas de distintivos ambientales (dgt.es). Consultadas el 13/10/2026.