El Taller - K Improvements (3ª): Nueva tornillería.

Nueva tornillería para aumentar la resistencia.

Los motores K Series fueron diseñados en la década de los 80 y en su diseño de ingeniería se adoptaron ciertos elementos constructivos únicos para la configuración tan especial de este motor. Dos de sus características principales son los largos tornillos (un total de 10, llamados en inglés stretch bolts) que roscan en el carril de aceite inferior (Oil Ladder, "escalera de aceite", de la que hablaremos en próximas entregas) y que sujetan la culata y todas las piezas del motor en su conjunto, y las dovelas (dovels) que centran la junta de culata para evitar desplazamientos relativos de la misma respecto a la culata y al bloque de cilindros superior.

Volvemos a presentar el gráfico siguiente, en el que vemos representada no solo la construcción modular en sandwich del K Series, también los tornillos de sujección más no las dovelas centradoras, demasiado pequeñas para aparecer en este gráfico:



¿Por qué unos tornillos pretensados de alta resistencia?

Como hemos visto en otras secciones, la característica más revolucionaria de los motores K Series de Rover es su construcción modular en sandwich que divide el motor en los siguientes componentes, a saber: cubierta de árboles de levas superior, junta del sector de árboles de levas, bloque de árboles de levas, culata, junta, bloque de cilindros (con sus cuatro Damp Liners), sector de cigüeñal (Crankshaft housing), carril inferior de aceite (Oil Ladder) y finalmente, carter (Oil sump). Estos stretch bolts vienen roscados en su parte final para conectarse con el carril inferior de aceite, generando un apriete que sijeta todo el conjunto de componentes del motor, quedando fuera el carter, que es la única pieza independiente que va atornillada al Crankshaft housing con una junta sencilla de por medio para evitar pérdidas de aceite (lo que no quiere decir que si no utilizamos el aceite adecuado, no se produzcan pérdidas).

En su día, esta pieza, de la cual llevará diez ejemplares un motor K Series, fue diseñada, según la tecnología de la época (hace veintitatos años, téngase en cuenta), como un elemento fabricado en acero de alta resistencia y bajo carbono. Este tipo de tornillo trabajaría a traccíon y debería oponerse a dicha solicitación para cumplir su función (o sea, creará una fuerza de compresíon junto con el carril de aceite inferior y la cubierta superior de balancines, elementos que actuarán de topes). La cuestión es que, en el momento de utilizar el motor K Series en el Land Rover Freelander y al realizarse los primeros estudios de este motor equipándolo con un turbo, aparecieron dos problemas:

1) Fuertes esfuerzos al motor podían causar que el tornillo "cogiera vicio", o sea, que la fuerza de compresión que debe realizar para mantener unidos los componentes del sandwich del motor se iba reduciendo, ya que la tracción a la que se ve sometido el elemento hace que se produzca una deformación del mismo de tipo elongación. Esto hace que el motor falle por el elemento más débil, o sea, la junta de culata que, a pesar de no estar rota, pierde la estanqueidad, produciéndose mezcla de refrigerante y aceite y, en el peor de los casos, vertido de dicha mezcla directamente a los cilindros. Este problema se considera hoy en día causante de alrededor del 5% de los fallos de junta de culata de los motores K Series.

2) Estos mismos esfuerzos del motor, al actuar de forma asimétrica, podían crear el fallo a cortadura de un elemento tan largo, para lo que ni su material ni diseño estaban preparados, con el consiguiente fallo mecánico del motor (y el problema de no poder recuperar facilmente la parte roscada del tornillo, que quedaría alojada en el carril inferior de aceite, que deberá ser sacado por el lado del carter con cuidado para no dañar el aluminio del bloque.

La solución fue salomónica y bastante sencilla: dado que el diseño y dimensiones del elemento no podían ser cambiados (ya que exigirían un rediseño del motor y, por ende, haría incompatible el elemento rediseñado para motores anteriores), se opto por fabricar el tornillo exactamente igual y con las mismas dimensiones pero con una peculiaridad: el acero de bajo carbono de alta resistencia tendría ahora un núcleo de acero tratado central pretensado. Este núcleo central se somete a una fuerza previa que trata de "estirarlo" antes de ser envuelto con el acero de alta resistencia. Cuando está ya envuelto, este núcleo de acero, tratado para comportarse como un monocristal, o sea, para tener el comportamiento de un único "átomo", tiende entonces a comprimirse por sí mismo para volver a su estado original. Con esto se solucionan los dos problemas antes reseñados, ya que el tornillo, al tratar de comprimirse incluso cuando no está montado, reduce al mínimo su tendencia a deformarse cuando se le "estira". Por otro lado, al poseer esa fuerza de compresión adicional, compacta más los componentes del bloque, evitando desplazamientos relativos que puedan provocar su fallo por cortadura.


A la izquierda, los tornillos originales y a la derecha, los disponibles como recambio/actualización para el Land Rover Freelander 1.8. Externamente, como hemos comentado, son iguales. Es el núcleo de acero pretensado el que cambia y no es visible.

Estos tornillos están disponibles en cualquier concesionario con tienda de repuestos Land Rover y, exteriormente, son iguales a los originales exteriormente y deben ser colocados a un par de apriete de 20 Nm en un orden preestablecido, orden que los Jefes de Taller o Recepcionistas de Taller de Land Rover os proporcionarán muy amablemente si se los pedís (desde aquí mi agradecimiento al Recepcionista de Taller de Land Rover Autosalón de Oviedo). Eso sí, a la hora de montarlos, hay que guiarlos por el orificio en el que se alojaran, nunca dejarlos caer, ya que tienen cierto peso, pueden sacar de su posición el carril de aceite inferior y (caso de que no se haya desmontado el cárter), producir una grieta desagradable por la que podéis perder aceite del motor. Una precaución más si vais a adquirirlos para tenerlos como repuesto para el futuro: deben ser almacenados en una superfície plana o colgados en vertical sujetos por la cabeza, principalmente si van a ser almacenados largo tiempo, ya que al tener un núcleo pretensado, podrían deformarse y quedar su eje alabeado, con lo que a la hora de instalarlos no cumplirían al cien por cien con su función.

Dovelas centradoras metálicas.

La junta de culata del modelo K Series original disponía de dos dovelas (piezas centradoras) de plástico termoestable de alta resistencia para evitar que dicha junta pudiera tener desplazamientos relativos que dieran al traste con su función. El fabricarlas de plástico era una forma de abaratar el producto que, en principio, parecía válida, ya que es diez veces más barato colocar un componente de plástico moldeado que una pieza metálica que debe ser fabricada una a una en tornos. Si bien es una buena solución, el malísimo diseño de las juntas de culata originales del K Series hace que este plástico se desgaste con facilidad, dejando de cumplir con su función e incluso llegando a seccionarse la pieza.


En esta fotografía vemos la pareja de dovelas centradoras metálicas, junto con una herramienta utilizada para su instalación.

Land Rover, otra vez para el Freelander, optó por realizar dicha pieza en metal, una solución mucho más cara pero inevitable para utilizar su nueva junta de culata de nuevo diseño (MultiLayered Steel Head Gasket) compuesta por cinco capas de acero de distintas cualidades y resistencias. En el caso de que adquiráis a Land Rover una nueva junta de culata MLSHG, con el kit os vendrán dos dovelas metálicas nuevas que debereís utilizar para sustituir las antíguas dovelas metálicas. Es también recomendable que, siempre que hagais una sustitución de la junta de culata, por la razón que sea, sustituyáis las dovelas viejas (sean o no metálicas) por unas nuevas. El único problema es su precio, que en caso de comprarlas por separado, es de unos 22€ la pareja.

Texto original (HMS45)