Teoria-Motores

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Motores y Máquinas Agrícolas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Francisco Domingo Molina Aiz 
Escuela Superior de Ingeniería 
Departamento de Ingeniería Rural 
Almería, 2008 
Motores y Máquinas Agrícolas
 
 
 
 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
Profesor: Francisco Domingo Molina Aiz 
Almería, 2010 
 
Publicado en: www.ual.es/~fmolina 
Motores y Máquinas Agrícolas 
 
1 
Índice 
 
Tema 1. La mecanización agrícola ............................................................................................7 
1.1. Definiciones ................................................................................................................7 
1.2. Principales tipos de maquinaria agrícola ....................................................................7 
1.3. Evolución del sector agrario .......................................................................................9 
1.4. Índice de mecanización ............................................................................................13 
1.5. Capacidad de trabajo y rendimiento .........................................................................14 
1.6. Seguridad .................................................................................................................15 
 
Tema 2. Tipos y elementos del tractor ....................................................................................17 
2.1. Tipos de tractores .....................................................................................................17 
2.2. Partes de que consta el tractor.................................................................................18 
2.3. Trabajos que puede realizar un tractor.....................................................................20 
 
Tema 3. Elementos y sistemas de un motor de combustión interna ...................................21 
3.1. Clasificación de los motores .....................................................................................21 
3.2. Partes de los motores alternativos de combustión interna .......................................21 
3.3. Procesos fundamentales ..........................................................................................29 
3.4. Ciclo de un motor de cuatro tiempos ........................................................................31 
3.6. Sistemas de alimentación.........................................................................................35 
3.7. Sistema de distribución.............................................................................................53 
 
Tema 4. Ciclos teóricos de los motores endotérmicos .........................................................67 
4.1. Introducción ..............................................................................................................67 
4.2. Ciclo teórico Atkinson ...............................................................................................67 
4.3. Ciclo teórico Otto ......................................................................................................71 
4.4. Ciclo teórico Diesel ...................................................................................................73 
4.5. Ciclo Sabathe ...........................................................................................................75 
4.6. Comparación entre los tres ciclos.............................................................................77 
4.7. Presión media de un ciclo.........................................................................................79 
 
Tema 5. Ciclos reales de los motores endotérmicos.............................................................81 
5.1. Ciclo indicado ...........................................................................................................81 
5.2. Variación de la presión en el cilindro ........................................................................86 
5.3. Cálculo de los rendimientos......................................................................................88 
5.4. Rendimiento volumétrico ..........................................................................................89 
5.5. Rendimiento mecánico .............................................................................................90 
5.6. Diagrama circular......................................................................................................91 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial.......93 
6.1. Actuación del regulador ............................................................................................93 
6.2. Consumo horario y consumo específico...................................................................95 
6.4. Curvas características ..............................................................................................96 
6.5. Curvas de corte y reserva de potencia ...................................................................100 
6.6. Plano acotado de iso-consumo horario y específico. .............................................101 
6.7. Optimización del punto de funcionamiento.............................................................102 
 
Tema 7. Embragues. Elementos y cálculo............................................................................105 
7.1. Misión del embrague ..............................................................................................105 
7.2. Embrague de fricción de disco simple ....................................................................105 
7.3. Embragues de fricción de disco doble....................................................................110 
7.4. Embrague de discos múltiples................................................................................111 
7.5. Embrague cónico....................................................................................................112 
7.6. Embrague centrífugo ..............................................................................................112 
7.7. Embragues hidráulicos ...........................................................................................113 
Motores y Máquinas Agrícolas 
2 
7.8. Embrague de garras...............................................................................................114 
 
Tema 8. Caja de cambios, diferencial y reducción final......................................................115 
8.1. Necesidad de la caja de cambios...........................................................................115 
8.2. Tipos de cambios ...................................................................................................116 
8.3. Cambios de engranajes simples ............................................................................116 
8.4. Caja de cambios con engranajes en toma constante ............................................118 
8.5. Escalonamiento de marchas ..................................................................................120 
8.6. Solape de marchas ................................................................................................123 
8.7. Caja de engranajes planetarios..............................................................................123 
8.8. Cambio hidrostático de velocidades.......................................................................126 
8.9. Diferencial ..............................................................................................................128 
8.10. Reducción final.....................................................................................................134 
8.11. Semieje trasero ....................................................................................................135 
8.12. Tren delantero ......................................................................................................1368.13. Tracción a las cuatro ruedas ................................................................................136 
 
Tema 9. Sistemas de enganche y de transmisión de energía ............................................139 
9.1 Tipos de enganche..................................................................................................139 
9.2. Elevador hidráulico.................................................................................................141 
9.3. Controles hidráulicos del enganche de tres puntos ...............................................142 
9.4. Sistema hidráulico ..................................................................................................144 
9.5. Toma de fuerza ......................................................................................................146 
 
Tema 10. Estática y dinámica del tractor. Balance de potencias .......................................149 
10.1. Estudio estático del tractor ...................................................................................149 
10.2. Fuerzas laterales en el tractor..............................................................................152 
10.3. Coeficiente de resbalamiento...............................................................................153 
10.4. Propiedades mecánicas del suelo referidas a la rodadura ..................................154 
10.5. Resistencia a la rodadura.....................................................................................156 
10.6. Coeficientes de tracción y de adherencia ............................................................158 
10.7. Rendimiento a la tracción.....................................................................................159 
10.8. Dinámica del tractor .............................................................................................159 
10.9. Potencia del motor de un tractor ..........................................................................162 
 
Tema 11. El laboreo del terreno.............................................................................................167 
11.1. Introducción..........................................................................................................167 
11.2. Propiedades físicas y mecánicas del suelo..........................................................168 
11.2.1. Estructura ..........................................................................................................168 
11.3. Tipos de labores y aperos de labranza ................................................................176 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
 
3 
Índice de figuras 
 
Figura 1. Producción agraria en la Unión Europea........................................................................................................ 9 
 
 
Figura 3. Distribución general de la tierra según tipos de cultivo en 2005 (MAPA, 2006). .......................................... 11 
Figura 4. Evolución del índice de mecanización (MAPA, 2007). ................................................................................. 14 
Figura 5. Cilindros dentro del bloque de un motor: cilindros de camisa húmeda (a) y camisa seca (b). ..................... 22 
Figura 6. Cilindros en línea (a), en V (b), opuestos (c) y en estrella (d). ..................................................................... 23 
Figura 7. Bloque del motor. ......................................................................................................................................... 23 
Figura 8. Culata del motor con la junta de culata (1) y los tornillos de unión al bloque (2).......................................... 23 
Figura 9. Inyección directa. ......................................................................................................................................... 24 
Figura 10. Inyección indirecta...................................................................................................................................... 24 
Figura 11. Elementos del pistón. ................................................................................................................................. 25 
Figura 12. Elementos de la biela. ................................................................................................................................ 26 
Figura 13. Cigüeñal de un motor. ................................................................................................................................ 26 
Figura 14. Desplazamiento del pistón en función del movimiento del cigüeñal. .......................................................... 27 
Figura 15. Procesos fundamentales en un motor de combustión interna de 4 tiempos. ............................................. 30 
Figura 16. Ciclo de un motor de cuatro tiempos en el diagrama P-V. ......................................................................... 32 
Figura 17. Motor de dos tiempos. ................................................................................................................................ 34 
Figura 18. Ciclo de un motor de dos tiempos. ............................................................................................................. 35 
Figura 19. Elementos de un filtro de aire mediante aceite........................................................................................... 36 
Figura 20. Elementos de un filtro de papel (Marca PARKER, serie AFSF). ................................................................ 36 
Figura 21. Esquema del circuito de alimentación de un motor. ................................................................................... 37 
Figura 22. Bomba de alimentación de membrana. ...................................................................................................... 38 
Figura 23. Funcionamiento de una bomba de alimentación de émbolo: fases de compresión (a) 
y de succión e impulsión (b) ...................................................................................................................... 38 
Figura 24. Carburador de un motor (a) y elementos que lo componen (b).................................................................. 39 
Figura 25. Surtidor del carburador............................................................................................................................... 39 
Figura 26. Sistemas de inyección de los motores Otto: inyección directa (a) e inyección indirecta (b). ...................... 42 
Figura 27. Tipos de inyección de los motores Otto: multipunto (a) y monopunto (b)................................................... 42 
Figura 28. Elementos de un inyector electrónico de gasolina. .................................................................................... 43 
Figura 29. Elementos del sistema eléctrico para la ignición de motores de gasolina. ................................................. 44 
Figura 30. Elementos del distribuidor de corriente de un motor Otto........................................................................... 44 
Figura 31. Circuito de alimentación de de los motores de ciclo Diesel........................................................................ 45 
Figura 32. Elementos de un inyector de gasoil............................................................................................................ 47 
Figura 33. Bomba de inyección de pistones en línea. ................................................................................................. 47 
Figura 34. Elemento de una bomba de inyección en línea.......................................................................................... 48 
Figura 35. Funcionamiento del pistón de una bomba de inyección en línea: a) carga, b) principio de inyección y c) fin 
de inyección............................................................................................................................................... 48 
Figura 36.Regulador de una bomba de inyección en línea. ....................................................................................... 49 
Figura 37. Bomba de inyección rotativa. ..................................................................................................................... 49 
Figura 38. Válvula dosificadora de una bomba de inyección rotativa. ......................................................................... 50 
Figura 39. Funcionamiento de una bomba de inyección rotativa................................................................................. 50 
Figura 40. Bomba de inyección de pistón axial (Marca Bosch, modelo VP 29-30)...................................................... 51 
Figura 41. Motor con sistema de alimentación «common rail» (Marca Volvo, modelo D5) ......................................... 51 
Figura 42. Esquema de un sistema de alimentación «common rail»........................................................................... 52 
Figura 43. Inyector electrónico para alimentación «common rail»............................................................................... 52 
Figura 44. Control electrónico de la alimentación «common rail». .............................................................................. 53 
Figura 45. Elementos de un sistema de distribución. .................................................................................................. 53 
Figura 46. Posición de las válvulas sobre la cámara de combustión........................................................................... 54 
Figura 47. Sistemas de accionamiento de las válvulas: a) sistema SV, b) sistema OHV y c) sistema OHC............... 55 
Figura 48. Sistema de accionamiento de las válvulas OHV. ....................................................................................... 56 
Figura 49. Sistemas de accionamiento de las válvulas OHC. ..................................................................................... 56 
Figura 50. Colocación de las válvulas en los conductos de admisión y expulsión: a) dos válvulas de expulsión y b) 
una sola válvula de expulsión. ................................................................................................................... 57 
Figura 51. Partes de las válvulas: cabeza (1), asiento (2), vástago (3) y ranura (4).................................................... 58 
Figura 52. Muelles para el cierre de las válvulas......................................................................................................... 58 
Figura 53. Árbol de levas............................................................................................................................................. 59 
Figura 54. Cadena de la distribución. .......................................................................................................................... 59 
Figura 55. Transmisión de movimiento al árbol de levas en los diferentes sistemas de distribución: a) Sistema OHV, 
b) Sistema OHC y c) Sistema SV. ............................................................................................................. 59 
Figura 56. Balancines para la apertura de las válvulas. .............................................................................................. 60 
Figura 57. Eje de balancines. ...................................................................................................................................... 60 
Figura 58. Sistema de lubricación de un motor (Marca Caterpillar)............................................................................. 61 
Figura 59. Filtro del aceite. .......................................................................................................................................... 62 
Figura 60. Bomba de engranajes para la lubricación. ................................................................................................. 63 
Figura 61. Válvula reguladora de presión. ................................................................................................................... 63 
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Figura 62. Elementos básicos del sistema de refrigeración: 1. Radiador, 2. Panel del radiador, 3. Depósito de agua, 
4. Manguito flexible, 5. Ventilador, 6. Bomba de agua, 7. Termostato, 8. Sensor de temperatura, 9. 
Camisa de agua, 10. Intercambiador de calor, 11. Válvula regulación calefacción....................................64 
Figura 63. Válvula reguladora de temperatura. ............................................................................................................65 
Figura 64. Accionamiento del ventilador. .....................................................................................................................66 
Figura 65. Elementos de un radiador de un tractor: depósito superior (1), depósito inferior (2), conducto de entrada 
(3), conducto de salida (4) y tapón de llenado (5). .....................................................................................66 
Figura 66. Ciclo teórico Atkinson..................................................................................................................................68 
Figura 67. Ciclo teórico Otto.........................................................................................................................................71 
Figura 68. Ciclo teórico Diesel. ....................................................................................................................................73 
Figura 69. Ciclo mixto de Sabathé. ..............................................................................................................................76 
Figura 70. Rendimiento térmico en función de la relación de compresión. ..................................................................77 
Figura 71. Representación de los tres ciclos con r'=Cte y Qs=Cte ..............................................................................78 
Figura 72. Representación de los tres ciclos para Qs=Cte y pmax=Cte ......................................................................78 
Figura 73. El motor Diesel a carga parcial ...................................................................................................................79 
Figura 74. Presión media de un ciclo termodinámica...................................................................................................79 
Figura 75. Obtención experimental del ciclo indicado. .................................................................................................81 
Figura 76. Comparación entre los ciclos teórico e indicado Otto (a) y Diesel (b). ........................................................82 
Figura 77. Esquema de un motor con turbocompresor e intercooler. ..........................................................................90 
Figura 78. Diagramas circulares de motores de cuatro (a) y dos tiempos (b): RCA Retraso del cierre de la admisión, 
AAA adelanto de la apertura de admisión, AAE Adelanto de la apertura de escape, RCE Retraso del 
cierre de escape y AE adelanto de la explosión.........................................................................................91 
Figura 79. Diagrama de presiones en función del giro del cigüeñal: ||| trabajo pasivo absorbido por el ciclo y /// 
trabajo útil del ciclo.....................................................................................................................................92 
Figura 80. Regulador de avance a la inyección en una bomba de tipo lineal...............................................................93 
Figura 81. Componentes de una bomba de tipo rotativo: 1. Válvula reguladora de presión en el interior de la bomba, 
2. Grupo regulador del caudal de combustible a inyectar, 3. Estrangulador de rebose (retorno a deposito), 
4. Cabezal hidráulico y bomba de alta presión, 5. Bomba de alimentación de aletas, 6. Variador de 
avancea la inyección, 7. Disco de levas y 8. Válvula electromagnética de parada. ..................................94 
Figura 82. Curvas características obtenidas mediante un ensayo al freno. .................................................................97 
Figura 83. Valores característicos del ensayo a cargas parciales................................................................................99 
Figura 84. Actuación del regulador sobre los valores del par.....................................................................................100 
Figura 85. Curvas de isoconsumo..............................................................................................................................101 
Figura 86. Curvas de isoconsumo del motor..............................................................................................................102 
Figura 87. Posición del embrague en el tractor..........................................................................................................105 
Figura 88. Embragues de fricción monodisco. ...........................................................................................................106 
Figura 89. Componentes de un embrague de fricción monodisco: a) campana y b) disco del embrague. ................106 
Figura 90. Plato de presión accionado por diafragma................................................................................................107 
Figura 91. Accionamiento del embrague mediante sistema mecánico (a) e hidraulico (b). .......................................107 
Figura 92. Distribución de presión en un embrague con desgaste uniforme..............................................................108 
Figura 93. Distribución de presión en un embrague con desgaste uniforme..............................................................109 
Figura 94. Embrague de fricción de disco doble. .......................................................................................................111 
Figura 95. Embragues de fricción de discos múltiples. ..............................................................................................111 
Figura 96. Embragues de tipo cónico.........................................................................................................................112 
Figura 97. Embragues de tipo centrífugo. ..................................................................................................................113 
Figura 98. Embrague hidráulico. ................................................................................................................................113 
Figura 99. Componentes de un embrague hidráulico: 1. Cámara turbina-bomba; 2. Cámara anular; 3. Cámara DCC; 
4. Boquilla regulable; 5. Retorno del aceite a la cámara DCC; 6. Acoplamiento elástico conectado al 
motor; 7. Parte conducida conectada a la transmisión.............................................................................114 
Figura 100. Embrague de garras. ..............................................................................................................................114 
Figura 101. Caja de cambios de engranajes..............................................................................................................116 
Figura 102. Caja de cambios de engranajes simples.................................................................................................117 
Figura 103. Caja de cambios con engranajes en toma constante..............................................................................118 
Figura 104. Sistema de accionamiento de las marchas. ............................................................................................118 
Figura 105. Funcionamiento del desplazable.............................................................................................................119 
Figura 106. Funcionamiento del sincronizador de la caja de cambios. ......................................................................119 
Figura 107. Gama de velocidades en un tractor dotado de palanca inversora (F-R). ................................................120 
Figura 108. Diagrama de velocidades y relaciones de transmisión. ..........................................................................121 
Figura 109. Cambio automático mediante un tren de engranajes planetarios. ..........................................................124 
Figura 110. Sistema de engranajes planetarios. ........................................................................................................124 
Figura 111. Funcionamiento de la parte epicicloidal de un sistema de engranajes planetarios. ................................125 
Figura 112. Funcionamiento de la parte hipocicloidal de un sistema de engranajes planetarios. ..............................126 
Figura 113. Caja de cambios de funcionamiento combinado con sistema hidrostático y engranajes planetarios de un 
tractor comercial (Marca Fend). ...............................................................................................................127 
Figura 14. Funcionamiento de una caja de cambios con sistema hidrostático y de engranajes planetarios de un 
tractor comercial (Marca Fend). ...............................................................................................................127 
Figura 115. Diferencial simple....................................................................................................................................128 
Figura 116. Funcionamiento del diferencial en recta (a) y en curva (b). ....................................................................129 
Figura 117. Diferencial simple: corona (c), piñón de ataque (pa), satélites (s), planetarios (p) y caja portasatélites 
(CP). .....................................................................................................................................................129 
Motores y Máquinas Agrícolas 
 
5 
Figura 118. Giro del tractor en una curva. ................................................................................................................. 130 
Figura 119. Sistema hidráulico para el bloqueo del diferencial.................................................................................. 131 
Figura 120. Diferencial autoblocante por discos de fricción. ..................................................................................... 131 
Figura 121. Diferencial doble: corona (c), piñón de ataque (pa), satélites (s1 y s2), planetarios (p1 y p2) y caja 
portasatélites (CP).................................................................................................................................. 132 
Figura 122. Giro del tractor en una curva con un diferencial doble. .......................................................................... 133 
Figura 123. Reducción final de engranajes planetarios en el eje trasero. ................................................................. 134 
Figura 124. Disposición de montaje del puente trasero con suspensión independiente de las ruedas. .................... 135 
Figura 125. Elementos de un puente trasero de tipo convencional: cojinetes (1), piñón de ataque del diferencial (3), 
corona (4), caja portasatélites del diferencial (5), trompetas (6), cojinetes (7), rodamiento (8), palieres o 
semiejes (9). .......................................................................................................................................... 135 
Figura 126. Eje delantero. ......................................................................................................................................... 136 
Figura 127. Transferencia del movimiento al eje delantero mediante árboles de transmisión. ................................. 136 
Figura 128. Junta homocinética cardán utilizada en la transmisión a las ruedas delanteras. ................................... 137 
Figura 129. Sistema hidráulicode accionamiento de la transmisión delantera. ........................................................ 137 
Figura 130. Barra de tiro en la parte inferior de un tractor. ........................................................................................ 139 
Figura 131. Enganche tripuntal de un tractor. ........................................................................................................... 140 
Figura 132. Enganche rápido tipo americano. ........................................................................................................... 141 
Figura 133. Control de carga en el elevador hidráulico. ............................................................................................ 142 
Figura 134. Control de profundidad del enganche tripuntal. ...................................................................................... 143 
Figura 135. Control mixto de carga y profundidad del enganche tripuntal................................................................. 143 
Figura 136. Tomas remotas del sistema hidráulico de un tractor. ............................................................................. 144 
Figura 137. Accionamiento de maquinaria acoplada al tractor mediante las tomas remotas del hidráulico. ............. 144 
Figura 138. Componentes del sistema hidráulico del tractor. .................................................................................... 145 
Figura 139. Tomas de fuerza delantera y trasera...................................................................................................... 146 
Figura 140. Toma de fuerza accionada independientemente desde el motor con un embrague propio. .................. 147 
Figura 141. Acoplamiento de maquinaria a la toma de fuerza del tractor a través de un árbol de transmisión 
cardámico (a) y detalle del árbol (b)..................................................................................................... 148 
Figura 142. Principales parámetros geométricos y fuerzas en el tractor. .................................................................. 149 
Figura 143. Principales fuerzas en el tractor reposando en pendiente longitudinal................................................... 151 
Figura 144. Principales fuerzas en el tractor reposando en pendiente transversal. .................................................. 152 
Figura 145. Fuerza lateral producida en las curvas................................................................................................... 152 
Figura 146. Fuerza lateral producida por el arrastre.................................................................................................. 153 
Figura 147. Superficie de apoyo de un neumático agrícola....................................................................................... 155 
Figura 148. Fuerzas que intervienen en una rueda empujada. ................................................................................. 157 
Figura 149. Fuerzas y momentos que actúan sobre una rueda motriz...................................................................... 158 
Figura 150. Fuerzas exteriores que actuan sobre el tractor. ..................................................................................... 160 
Figura 151. Potencias de un tractor........................................................................................................................... 162 
Figura 152. Esquema del manejo del suelo y de los sistemas de laboreo. ............................................................... 168 
Figura 153. Límites de Atterberg del suelo. ............................................................................................................... 171 
Figura 154. Curvas isotensión en el suelo................................................................................................................. 172 
Figura 155. Tipos de suelos según la relación tensión-deformación vertical............................................................. 173 
Figura 156. Esquema de los esfuerzos en una placa de carga. ................................................................................ 174 
Figura 157. Esquema del torno de deformación de Vane Shear. .............................................................................. 174 
Figura 158. Relación entre los esfuerzos vertical y horizontal................................................................................... 175 
Figura 159. Superficie de la huella de una rueda de un tractor. ................................................................................ 175 
Figura 160. Resistencia a la rodadura en la rueda de un tractor. .............................................................................. 176 
 
 
 
 
 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
6 
Índice de tablas 
 
Tabla 1. Superficies y producciones de cultivos en la Unión Europea y participación de España 
 en 2003 (MAPA, 2006)...................................................................................................................................10 
Tabla 2. Distribución general de la tierra (ha) por tipos de cultivo en 2005 (MAPA, 2006). .........................................10 
Tabla 3. Parque nacional de maquinaria automotriz (MAPA, 2007).............................................................................12 
Tabla 4. Inscripciones de maquinaria nueva durante el año 2006 (MAPA, 2007)........................................................12 
Tabla 5. Potencia media de los tractores inscritos en 2006 (MAPA, 2007)..................................................................13 
Tabla 6. Precio medio de los tractores inscritos en 2006 (MAPA, 2007). ....................................................................13 
Tabla 7. Velocidades de giro estandarizadas para la toma de fuerza........................................................................147 
Tabla 8. Distribución de pesos sobre los ejes delantero y trasero. ............................................................................150 
Tabla 9. Valores del resbalamiento............................................................................................................................154 
Tema 10. Valores de la sobrepresión sobre el suelo k. .............................................................................................155 
Tabla 11. Valores medios del coeficiente de rozamiento para un tractor. ..................................................................156 
Tabla 12. Coeficiente de rodadura de un tractor. .......................................................................................................157 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
7 
Tema 1. La mecanización agrícola 
 
 
1.1. Definiciones 
 
1.1.1. Mecanización agraria 
 
- Acción de implantar el uso de máquinas en operaciones pertenecientes o 
relacionadas con el campo. 
 
Sus principales objetivos son: 
 
• Facilitar y perfeccionar las labores agrícolas 
• Aumentar la rentabilidad de los cultivos disminuyendo costes y 
optimizando el uso de insumos. 
 
- De forma más amplia la mecanización agraria se ocupa del diseño de 
máquinas, de la optimización de su funcionamiento y de la evaluación 
económica. 
 
1.1.2. Tractor 
 
- Máquina que produce tracción. 
 
- Vehículo automotor cuyas ruedas o cadenas se adhieren fuertemente al 
terreno, y se emplea para arrastrar arados, remolques, etc., o para tirar de 
ellos. 
 
 
1.1.3. Motor de combustión 
 
- Máquina destinada a producir movimiento a expensas de una fuente de 
energía y que funciona por la energía producida por la combustión de una 
mezcla de aire y combustible. 
 
 
1.2. Principales tipos de maquinaria agrícola 
 
Las máquinas cuya inscripción es obligatoria en los Registros Provinciales de 
Maquinaria Agrícola son las destinadas a la agricultura y que pertenezcan a 
alguno de los siguientes grupos:• Tractores de ruedas, de cualquier tipo, potencia y peso y los remolques 
agrícolas cuyo peso máximo autorizado exceda de 750 kg. 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
8 
• Tractores de cadenas, motocultores, portadores, tractocarros y máquinas 
agrícolas automotrices, de cualquier tipo, potencia y peso. 
• Máquinas agrícolas arrastradas cuyo peso máximo autorizado exceda de 750 
kg. 
• Máquinas agrícolas no incluidas en los apartados anteriores, para cuya 
adquisición se haya solicitado un crédito o una subvención oficial y aquellas 
otras que determine el Ministerio. 
 
1.2.1. Tipos de máquinas 
 
Los Registros Provinciales de Maquinaria Agrícola clasifican las máquinas 
agrícolas en los siguientes grupos: 
 
• Tractores 
- Ruedas simple tracción 
- Ruedas doble tracción 
- Cadenas 
- Otros 
 
• Motocultores y motomáquinas 
- Motocultores 
- Motoazadas 
- Motosegadoras 
 
• Máquinas automotrices 
- Maquinaria de recolección 
- Equipos de carga y transporte 
- Tractocarros 
- Otras 
 
• Máquinas arrastradas y suspendidas 
- Trabajo del suelo 
- Siembra y plantación 
- Equipos de tratamientos 
- Aporte de fertilizantes y agua 
- Recolección 
- Otras 
 
• Remolques 
• Otras máquinas 
 
 
1.2.2. Tipos de tractores 
 
Dentro de los tractores neumáticos se pueden establecer diferentes tipos: 
 
• Tractores agrícolas típicos: Tractores rígidos con dos ejes con distinto 
diámetro de rueda. 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
9 
• Tractores estrechos (fruteros o de viñedo): Tractores de pequeña dimensión 
para permitir su tránsito por las calles de cultivos leñosos, como frutales o 
viñas. 
 
• Tractores articulados: Tractores de elevada potencia con bastidor no rígido 
para incrementar su maniobrabilidad. 
 
Tractores de cadenas. En vez de emplear neumáticos para desplazarse 
emplean una cadena con eslabones y zapatas. 
 
Tienen una capacidad de tracción superior (a igualdad de potencia), mayor 
maniobrabilidad y estabilidad. Sin embargo, son mucho más lentos y debido a 
las características de su tren de rodaje no pueden desplazarse por vías 
asfaltadas. 
 
1.3. Evolución del sector agrario 
 
1.3.1. El sector agrario en España 
 
El sector agrario en España suponía un 13.2% de la producción agrícola final 
de la Unión Europea en 2004 (MAPA, 2006). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Producción agraria en la Unión Europea. 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
10 
La mayor superficie cultivada la ocupan los cereales de grano (38.7%), el olivar 
(13.9%), el viñedo (6.5%) y los frutales (6.0%). 
 
Tabla 1. Superficies y producciones de cultivos en la Unión Europea y participación de 
España en 2003 (MAPA, 2006). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 2. Distribución general de la tierra (ha) por tipos de cultivo en 2005 (MAPA, 2006). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Distribución general de la tierra según tipos de cultivo en 2005 (MAPA, 2006). 
 
 
1.3.2. El sector hortícola en Almería 
 
El desarrollo del sector agrícola ha contribuido de forma sustancial a la 
mejora de la economía de la provincia de Almería en las últimas décadas. 
 
El Producto Interior Bruto (PIB) correspondiente al sector agrario en Almería 
se ha incrementado de 596 millones de euros en 1995 a 1443 millones de 
euros en 2003, con un incremento medio anual del 15%, que fue del 5.9% en el 
año 2005 (JUNTA DE ANDALUCÍA, 2002 y 2007). 
 
La contribución del sector agrario al PIB total de la provincia supone 
alrededor del 14%, lo que da idea de su importancia para la economía 
provincial. 
 
 
1.3.3. Censo de maquinaría agrícola 
 
A finales de 2006 el parque nacional de maquinaria automotriz estaba 
compuesto por las siguientes máquinas: 
 
 
 
 
 
 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
12 
 
Tabla 3. Parque nacional de maquinaria automotriz (MAPA, 2007). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Las inscripciones de maquinaria nueva durante el año 2006, según los distintos 
tipos de máquinas se resumen en la siguiente tabla: 
 
 
Tabla 4. Inscripciones de maquinaria nueva durante el año 2006 (MAPA, 2007). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En el caso de los tractores se observa un ascenso continuado hasta 1988, en 
el que se alcanza el máximo de los doce últimos años con 25041 unidades. A 
partir de ese año la línea se muestra descendente hasta 2005, apreciándose un 
ligero repunte en el último año (MAPA, 2006). 
 
En la comparación de 2006 con el año anterior se aprecia un ligero ascenso en 
el mercado global de la maquinaria agrícola en España (3.4%), contrastando el 
apreciable incremento de la maquinaria arrastrada o suspendida (10.1%) y de 
los remolques (4.3%) con el significativo descenso de la maquinaria automotriz 
(- 5.3%) debido a los malos resultados de los equipos de recolección y de los 
tractocarros (MAPA, 2007). 
Motores y Máquinas Agrícolas 
13 
Los tractores marcan una ligera recuperación (0.9%) respecto de las cifras del 
año anterior (MAPA, 2006). 
 
La potencia media de los tractores inscritos en 2006 fue de 91.7 CV, mientras 
que la media del parque existente es de 62.9 CV (MAPA, 2007). 
 
 
Tabla 5. Potencia media de los tractores inscritos en 2006 (MAPA, 2007). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El precio medio de los tractores, sin incluir IVA, fue en 2006 de 34352 euros 
(374€/CV), variando según su tipo de rodaje (MAPA, 2007). 
 
 
Tabla 6. Precio medio de los tractores inscritos en 2006 (MAPA, 2007). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.4. Índice de mecanización 
 
Este índice representa la relación entre la suma de la potencia de tractores, 
motocultores y motomáquinas y la suma de hectáreas de tierras de cultivo y la 
de prados naturales. 
 
El índice de mecanización creció en 2006 hasta alcanzar un 345.2 CV por 100 
ha (MAPA, 2007). 
 
 
 
 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Evolución del índice de mecanización (MAPA, 2007). 
 
 
1.5. Capacidad de trabajo y rendimiento 
 
La capacidad de trabajo de una máquina es un índice de su rendimiento 
expresado en la cantidad de tiempo que se demora en realizar un trabajo. 
 
- La capacidad de trabajo teórica es la que realiza una máquina si trabaja, 
sin interrupción, a su velocidad normal de trabajo, y cubriendo siempre la 
totalidad de la anchura de trabajo teórica: 
 
 
]/[
]/[10000
]/[1000]·[]·/[
2 hhaham
kmmmahkmvST =
 (1)
 
 
donde: 
 
ST Capacidad de trabajo teórica [ha/h] 
v Velocidad de trabajo de la máquina [km/h]km/h 
a ancho de trabajo [m] 
 
 
- Velocidad. La velocidad a la cual se desplaza la máquina deberá estar 
acorde con la naturaleza del trabajo, nunca en exceso porque la labor puede 
quedar mal hecha. 
 
- Ancho de trabajo. Cuanto más ancha es la máquina o el apero mayor será 
su capacidad de trabajo, aunque necesitará mayor potencia de trabajo. 
 
- La capacidad de trabajo efectiva (Se), tiene en cuenta los tiempos gastados 
en las vueltas en las cabeceras, recubrimientos, carga y descarga, etc. 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
15 
- El rendimiento efectivo o de campo (µe=Se/St) es el cociente entre la 
capacidad de trabajo efectiva y la teórica. 
 
- Tiempo efectivo o de operación. Es la inversa de la capacidad de trabajo 
efectiva, te=1/Se. 
 
- La capacidad de trabajo real (Sr) es la que tiene en cuenta los tiempos 
perdidos en transporte, averías, reposo del personal y resto de actividades 
diferentes de la propia operación que realiza la máquina. 
 
- El rendimiento total de trabajo es la relación entre la capacidad de trabajo 
real y la teórica, µt=Sr/ST 
 
 
1.6. Seguridad 
 
En el sector agrícola mundial se producen 83 millones de accidentes, de los 
cuales 170000 son mortales 
 
En materia de seguridad hay que tener en cuenta unaserie de normas que 
afectan a la maquinaria agrícola: 
 
- Normas de seguridad para cabinas y pórticos en los tractores. 
- Ruidos transmitidos al conductor o al ambiente. 
- Señales luminosas en el trasporte. 
- Amortiguación de los asientos del tractor. 
- Partes móviles o cortantes con protecciones. 
- Símbolos universales para controles de operaciones en máquinas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
17 
Tema 2. Tipos y elementos del tractor 
 
 
2.1. Tipos de tractores 
 
Los tractores agrícolas se pueden clasificar atendiendo a diferentes criterios: 
 
a) Según el trabajo desarrollado: 
 
- Vehículo de tracción 
- Vehículo versátil 
 
b) Según el sistema de apoyo: 
 
 tracción trasera 
- De ruedas: 4 ruedas iguales 
 doble tracción 
 traseras mayores 
 
 tractores orugas 
- De cadenas: 
 tractores semiorugas 
 
 
c) Según el acoplamiento con el apero: 
 
- Tractor de tiro 
- Tractor portante (en suspensión) 
- Tractor porta aperos (en la parte delantera) 
 
d) Según el tipo de bastidor: 
 
- Con bastidor completo 
- Con medio bastidor 
- Sin bastidor 
 
e) Tractores especiales: 
 
- Zancudos 
- Forestales 
- Estrechos 
- Autocargadores 
 
 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
18 
 
f) Motocultores o motomáquinas: 
 
- De un eje: motomáquinas 
- De dos ejes: microtactores 
 
2.2. Partes de que consta el tractor 
 
El tractor agrícola consta, fundamentalmente de las siguientes partes: 
 
 - Bastidor o chasis 
 - Motor 
 - Transmisión: 
• Embrague 
• Caja de cambios 
• Diferencial 
• Reducción final 
• Palieres 
• Ruedas 
• Toma de fuerza 
 
- Alzamiento hidráulico 
 - Enganche 
 - Dirección 
 - Frenos 
 
El tractor agrícola consta, fundamentalmente de las siguientes partes: 
 
- Bastidor: Es un armazón metálico, muy consistente, sobre el cual se sujetan 
los mecanismos fundamentales del tractor. 
 
- Motor: Conjunto de órganos y sistemas destinados a transformar la energía 
liberada en la combustión del gasoil, en energía mecánica, produciendo un 
movimiento de giro. 
 
- Embrague: Dispositivo por el que se transmite o interrumpe el movimiento de 
giro producido por el motor a la caja de cambios. 
 
- Caja de cambios: Conjunto de ejes y engranajes mediante los cuales se 
consigue adecuar la velocidad de avance y el esfuerzo de tracción del tractor a 
las necesidades de cada situación. 
 
- Diferencial: Conjunto de engranajes que permiten diferente velocidad de giro 
entre si, de las dos ruedas motrices, del tractor, para que éste pueda tomar las 
curvas con facilidad. 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
19 
- Reducción final: Mecanismo encargado de reducir, después de la caja de 
cambios, la velocidad de giro de las ruedas y que por tanto aumenta el 
esfuerzo de tracción. 
 
- Palieres: Están divididos en dos semipalieres, y son los ejes encargados de 
transmitir el movimiento desde el diferencial hasta las ruedas, pasando por la 
reducción final. 
 
- Ruedas: Son los elementos que, apoyándose en el suelo, soportan el peso 
del tractor y le permiten desplazarse sobre el mismo. 
 
- Alzamiento hidráulico: Elemento que permite elevar, suspendiéndolos en el 
aire, o descender, posándolos en el suelo, los aperos acoplados al tractor, para 
facilitar las maniobras de éste. 
 
- Enganche: Es el que permite acoplar máquinas o aperos al tractor. Se 
distinguen dos tipos de enganche: 
 
1.-Barra de tiro: Con un punto de enganche para máquinas o aperos 
remolcados. 
 
2.-Enganche a tres puntos: Unido al elevador hidráulico, para las máquinas 
o aperos suspendidos o semisuspendidos. 
 
- Dirección: Conjunto de piezas destinadas a dirigir el tractor. Actúa sobre las 
ruedas delanteras, llamadas por ello directrices. 
 
- Frenos: Dispositivo encargado de disminuir la velocidad del tractor e incluso 
de detenerlo totalmente. 
 
- Toma de fuerza: Es un eje, estriado en un extremo, accionado por el motor y 
destinado a dar movimiento a determinado tipo de máquinas acopladas al 
tractor. El accionamiento puede ser: 
 
- Del intermediario de la caja de cambios y por tanto se desconecta al 
desembragar. 
 
- Del secundario de la caja de cambios y por tanto sincronizada con la 
velocidad del tractor. 
 
- Del motor o independiente con un embrague propio o con un embrague de 
doble posición. 
 
Normalmente el tractor posee una sola toma de fuerza situada con mayor 
frecuencia en la parte posterior. 
 
- Polea: Mecanismo destinado a transmitir movimientos, mediante correas, a 
ciertas máquinas. Se acopla a la toma de fuerza recibiendo el movimiento de 
ella. 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
20 
2.3. Trabajos que puede realizar un tractor 
 
Los trabajos que puede realizar un tractor se pueden clasificar como: 
 
 Por medio de polea (Trilladora, ensiladora,) 
- Estacionarios Por medio de la toma de fuerza (Bomba de riego, 
molino de pienso, etc.) 
Por medio del sistema hidráulico (Elevadores de 
grano) 
 
- De transporte (Remolques, etc.) 
 
- De arrastre (Arados de vertedera, discos, etc.) 
 
- De empuje (Pala cargadora, bulldocer, etc.) 
 
Transporte y toma de fuerza (Remolque distribuidor 
de estiércol, abonadora 
- Combinados: centrífuga, empacadoras, etc.) 
 
 Arrastre y toma de fuerza (Fresadora, etc.) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
21 
Tema 3. Elementos y sistemas de un motor de 
combustión interna 
 
 
3.1. Clasificación de los motores 
 
Un motor térmico es una máquina que transforma energía calorífica en energía 
mecánica. La energía calorífica normalmente procede de la combustión de un 
combustible en presencia de un comburente. 
 
Los motores los podemos dividir en: 
- Motores de combustión interna o endotérmicos 
- Motores de combustión externa o exotérmicos. 
 
En los motores de combustión externa, el calor procedente de la combustión 
se transmite al fluido activo a través de la pared de una caldera. 
 
En los motores de combustión interna, la combustión se realiza en el seno 
del fluido activo. En estos, los órganos mecánicos que transforman el calor en 
energía mecánica pueden ser de cuatro tipos: 
 
- Mecanismo biela-manivela. Trasforma un movimiento rectilíneo alternativo en 
un movimiento circular o viceversa. 
- Motor rotativo. El fluido se expansiona contra unas paletas, alabes de turbina, 
y entonces se produce trabajo axial. 
- Motor Wankel. El fluido empuja un rotor que sigue su movimiento excéntrico. 
- Motor a reacción. Cuando los propios gases de la combustión mueven el 
motor. 
 
 
3.2. Partes de los motores alternativos de combustión interna 
 
Los elementos esenciales constitutivos de los motores alternativos de 
combustión interna, son los siguientes: 
 
• Cilindros 
• Pistón 
• Bloque 
• Bancada 
• Culata 
• Biela-manivela 
• Cigüeñal 
• Volante 
• Sistema de distribución 
 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
22 
 
3.2.1. Cilindros 
 
Los motores de 3 o 4 kW suelen ser monocilíndricos. 
 
Para mayores potencias conviene dividir la cilindrada total en varios cilindros 
por las siguientes razones: 
 
- Al producirse trabajo solo en la expansión, hay que colocar un volante de 
inercia de gran tamaño. 
 
En un motor de 4 cilindros siempre hay un cilindro que está realizando la carrera 
de trabajo lo que mejora el equilibrado: el par motor es más regular y el volante de 
inercia más pequeño. 
 
- La refrigeración mejora al aumentar el número de cilindros. En los motores 
Otto la refrigeración es muy importante para evitar el fenómeno de 
detonación (no pueden construirse cilindros con más de 150 mm de 
diámetro). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Cilindros dentro del bloque de un motor: cilindros de camisa húmeda (a) y 
camisa seca (b). 
 
 
- Para unadeterminada potencia, al aumentar el número de cilindros, 
disminuye el peso del motor, aunque aumentan el precio y los gastos de 
mantenimiento. 
 
La disposición de los cilindros puede ser: 
 
- En línea (motores de 4 y 6 cilindros 
- En "V” ( más 6 cilindros) Evita las vibraciones ocasionadas por el uso de un 
cigüeñal excesivamente largo. 
- Opuestos (2 y 4 cilindros) 
- En estrella (número muy elevado de cilindros) 
 
 
 
 
 
(a) (b) 
Motores y Máquinas Agrícolas 
23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Cilindros en línea (a), en V (b), opuestos (c) y en estrella (d). 
 
 
3.2.2. Bloque. Bancada o cárter y culata 
 
Los distintos cilindros del motor están ubicados en una pieza única llamada 
bloque, que debe ser rígida, resistente a la corrosión y lo más ligera posible. Se 
une mediante tornillos al cárter, quedando abrazado entre ambas piezas el 
cigüeñal (eje motor) a través de cojinetes antifricción. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7. Bloque del motor. 
 
 
La culata, fabricada normalmente de fundición o aleación ligera, se coloca 
sobre el bloque cubriendo los cilindros y formando con ellos la cámara de 
combustión. Entre ambos se coloca una junta (junta de culata) para conseguir 
la estanqueidad necesaria en los cilindros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8. Culata del motor con la junta de culata (1) y los tornillos de unión al bloque (2). 
 
a) b) c) d)
2 
 
 
 
 
 
1 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
24 
 
En la culata es donde suelen colocarse las válvulas, las bujías en los 
motores Otto y los inyectores en los motores Diesel. En los motores Diesel, la 
culata y en algunos casos la cabeza del pistón tienen una forma especial para 
crear turbulencias para favorecer la mezcla de aire y gas-oil. 
 
Existen distintos tipos de culata en los motores Diesel: 
 
- Inyección directa. La cámara de combustión va alojada, en la cabeza del 
pistón y al no estar en contacto con el agua de refrigeración tiene un 
rendimiento térmico elevado, lo cual facilita el arranque en frío y tiene un 
menor consumo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9. Inyección directa. 
 
 
El inyector es de varios orificios para mejorar la pulverización y requiere una 
alta presión de inyección. Se utiliza con relaciones de compresión de 12/1 a 
18/1. 
 
- Inyección indirecta. La relación de compresión es más elevada de 15/1 a 
19/1. El pistón al subir obliga al aire a pasar a la antecámara. El inyector 
inyecta el gasoil y al quemarse parte del combustible aumenta la temperatura y 
presión dentro de toda la cámara combustión. 
 
Al aumentar la P y T se produce una explosión de toda la mezcla en la 
cámara principal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10. Inyección indirecta. 
 
Calentador Inyector 
Calentador Inyector 
Motores y Máquinas Agrícolas 
25 
 
3.2.3. Pistón 
 
Está unido al cigüeñal mediante el bulón y la biela. Se desplaza dentro del 
cilindro y recibe la fuerza de expansión de los gases durante la combustión. 
 
El pistón, en su movimiento alternativo, ha de realizar las siguientes 
funciones: 
 
- Transmitir esfuerzos a través de la biela y el cigüeñal. 
- Realizar estanqueidad en el cilindro, tanto para los gases de combustión 
como para el aceite. 
- Absorber parte del calor generado en la combustión y transmitirlo hacia la 
pared del cilindro. 
 
El pistón debe reunir una serie de características: 
- Gran resistencia 
- Ligero 
- Elevada conductibilidad 
- Dilatación adecuada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11. Elementos del pistón. 
 
 
El pistón consta de las siguientes partes: 
 
- Cabeza: Es la zona que recibe los esfuerzos de los gases. 
- Zona portasegmentos: El segmento de fuego, el de compresión o 
estanqueidad y el rascador de aceite. 
- Alojamiento del bulón: Por donde se articula la biela al pistón. 
- Falda: Permite guiar al pistón en el interior del cilindro y disipar el calor. 
 
 
 
 
Cabeza 
Ranuras de los 
segmentos de 
compresión 
Ranuras de los 
segmentos de 
engrase 
Bulón 
Falda 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
26 
3.2.4. Biela, cigüeñal y volante 
 
La biela, normalmente de acero forjado (rígida y ligera), es el elemento de 
conexión entre el pistón y el cigüeñal, a los que se une mediante casquillos 
antifricción o rodamientos. 
 
El cigüeñal (de forja o fundición) está formado por las manivelas de cada uno 
de los cilindros unidas al eje del motor. 
 
El mecanismo biela-manivela, transforma un movimiento rectilíneo 
alternativo en otro circular o viceversa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12. Elementos de la biela. 
 
 
Para el correcto funcionamiento del motor es necesario que el cigüeñal esté 
correctamente equilibrado estática (ΣF=0) y dinámicamente (ΣM=0). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13. Cigüeñal de un motor. 
 
 
Cuerpo 
Sombrerete 
Cabeza 
Pie 
Motores y Máquinas Agrícolas 
27 
3.2.5. Estudio cinemático del mecanismo biela manivela 
 
El desplazamiento del pistón x es función de la longitud de la biela b, del 
radio de giro de la muñequilla del cigüeñal R y del ángulo de giro del cigüeñal α 
(Fig. 14) 
) sen - 1 - (1 L + ) - 1 ( R = x 22 αλα ··cos· (2) 
 
siendo λ=R/b 
x = x (α) (3) 
 
 
Derivando con respecto del tiempo, se obtiene la velocidad instantánea: 
 
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
 
sen - 1 
 sen + sen R = v
22 αλ
ααλαω
·
cos··· (4)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14. Desplazamiento del pistón en función del movimiento del cigüeñal. 
 
 
La ecuación anterior se puede simplificar dado que normalmente es R << b, 
quedando: 
( ) + 1 sen R = v αλαω cos··· (5) 
o bien 
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ αλαω 2 sen 
2
 + sen R = v ·· (6) 
 
Derivando de nuevo con respecto del tiempo esta última expresión, se obtiene la 
aceleración (aproximada): 
 
( )αλαω 2 + R = a 2 coscos·· (7) 
 
C
ar
re
ra
, L
 
PMS 
PMI 
D 
R
α 
o
bb
+R
x
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
28 
 
3.2.6. Características geométricas de los motores de combustión interna 
 
El motor alternativo consta de un pistón que se mueve alternativamente dentro 
de un cilindro, entre dos posiciones extremas: 
 
- punto muerto inferior (PMI) 
- punto muerto superior (PMS) 
 
Este movimiento alternativo, es transformado en rotativo mediante un 
mecanismo biela-manivela. 
 
Los parámetros geométricos fundamentales son: 
 
- Diámetro o calibre (D): Diámetro interior del cilindro por el que se desplaza el 
pistón y en el que se realiza la combustión. Normalmente se expresa en 
milímetros. 
 
- Carrera (L): Es la distancia entre el punto muerto superior y el inferior. Es igual 
al doble del radio de la manivela del cigüeñal. 
L = 2⋅R 
 
En función de la relación diámetro/carrera obtenemos diversos tipos de 
motores: 
 
L > D Alargados 
L ≈ D Cuadrados 
L < D Supercuadrados o chatos 
 
- Longitud de la biela (b): Se expresa en milímetros. 
 
- Manivela del cigüeñal (R): Es el radio de giro de la muñequilla del cigüeñal a la 
que va unida la biela y determina la carrera del pistón. 
 
- Giro del cigüeñal (α): Se mide en grados o radianes. Cada 180º de giro del 
cigüeñal el pistón se desplaza una carrera. 
 
- Volumen de la cámara de combustión (v): Es el volumen que pueden ocupar los 
gases cuando el pistón está en el P.M.S. 
 
- Cilindrada unitaria (q): Es el volumen desplazado por el pistón en su recorrido 
durante una carrera. 
q = S⋅L = π⋅(D/2)2⋅L (8) 
 
- Cilindrada total (Q): Es la cilindrada unitaria multiplicada por el número total de 
cilindros (N) que tiene en motor. 
 
Q = q⋅N (9) 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
29 
- Relación de compresión (Rc): También llamada relación de compresión 
volumétrica, que corresponde a la relación que existe entre el volumen máximo y 
mínimo que ocupa la mezcla en el cilindro: 
 
v
v +q = 
V
V = R máxc
min
 (10) 
 
Indica cuantasveces se reduce el volumen de la mezcla en la fase de 
compresión. 
 
- Motores de gasolina (Otto): 6 a 11 
- Motores de encendido por compresión (Diesel): 14 a 22 
 
3.3. Procesos fundamentales 
 
En un motor de combustión interna se realizan cuatro procesos termodinámicos 
fundamentales: 
 
- Admisión 
 
Es la operación de llenar de aire el cilindro que suministra el oxígeno 
necesario para la combustión. En los motores de compresión la admisión es 
sólo de aire, y en los de encendido provocado el aire lleva ya mezclado con la 
gasolina. El llenado puede ser natural (motor atmosférico) o sobrepresionado 
(motor sobrealimentado). 
 
- Compresión 
 
Para mejorar el rendimiento conviene comprimir el fluido que entra en el cilindro 
durante la admisión, antes de la combustión. El rendimiento mejora con relaciones de 
compresión altas. 
 
- Combustión-expansión 
 
Tras comprimir el sistema se realiza la combustión, que ocupa muy poco 
recorrido de pistón, y en la que aumentan considerablemente la presión y la 
temperatura. A continuación sigue la expansión de los gases de combustión, 
durante la que desarrollarán un trabajo, superior al que se necesario para la 
compresión. 
 
 
- Escape 
 
Antes de realizar una nueva carga del cilindro, han de expulsarse los 
productos de la combustión anterior. Estas cuatro fases pueden realizarse en 
distintos períodos de tiempo y recorrido del émbolo dando lugar a los motores 
de dos y cuatro tiempos. 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 15. Procesos fundamentales en un motor de combustión interna de 4 tiempos. 
 
 
Los motores de combustión interna pueden clasificarse como: 
 
a) Según la forma de encendido de la mezcla: 
 
- Motores de encendido provocado (MEP), o motores Otto 
 
La fase de compresión se realiza con la mezcla aire-combustible. 
 
Antes de que se origine el autoencendido incontrolado de la mezcla al 
comprimirla, ha de provocarse artificialmente el encendido. 
 
También se llaman motores de explosión por la forma en que se realiza la 
combustión de la mezcla al producirse la chispa. 
 
 
- Motores de encendido por compresión (MEC), o Diesel 
 
La compresión se hace sólo con aire, que una vez filtrado pasa directamente a 
los cilindros donde se comprime produciéndose un aumento de su temperatura. 
 
A continuación se inyecta el combustible, que se inflama espontáneamente. 
 
PMI 
PMS 
PMI 
PMS 
PMI 
PMS 
PMI 
PMS 
Segundo tiempo: Compresión Cuarto tiempo: Escape 
Primer tiempo: Admisión Tercer tiempo: Trabajo 
Motores y Máquinas Agrícolas 
31 
También se les llama motores de combustión debido a que el combustible se 
va quemando al introducirse en el cilindro. 
 
b) Según el funcionamiento y realización del ciclo: 
 
- Motores de 4 tiempos: 
 
Los motores de cuatro tiempos pueden ser MEP o MEC utilizan cuatro carreras 
del pistón para realizar las cuatro fases características. 
 
- Motores de 2 tiempos: 
 
Las cuatro fases características se realizan en solo dos carreras del émbolo, y 
pueden ser Otto o Diesel. 
 
3.4. Ciclo de un motor de cuatro tiempos 
 
En un motor intervienen muchos fenómenos físicos y químicos complejos que 
normalmente se simplifican: 
 
- irreversibilidades en la admisión y escape 
- turbulencias internas 
- pérdidas de calor por refrigeración 
- variabilidad de las capacidades caloríficas con la temperatura 
- influencia de la formación de la mezcla 
- disociación de los gases en la combustión 
- velocidad de combustión 
- retardo al encendido 
 
 El estudio teórico se hace estableciendo una serie de hipótesis 
simplificativas. 
 
El estudio teórico aproximado sirve para obtener muchas conclusiones 
aplicables a la situación real. Una primera hipótesis simplificativa la ausencia de 
rozamiento interno (Wr=0) en los procesos termodinámicos, esto supone una gran 
lentitud del pistón. Los cuatro procesos fundamentales del funcianamiento de un 
motor se pueden representar en un diagrama P-V. 
 
El área 2, 3, 4, 5, 2 representa el trabajo teórico obtenido cada vez que se 
realizan en el motor los cuatro procesos. A causa de la lentitud teórica fijada, 
cada proceso ocupa una carrera del pistón. 
 
1. Admisión (primera carrera). La válvula de admisión está abierta durante toda 
la carrera (realmente abre antes y cierra después). La línea real que representa la 
admisión quedará por debajo, pues, a causa de la velocidad finita del pistón, 
habrá depresión dentro del cilindro durante la admisión. 
 
 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 16. Ciclo de un motor de cuatro tiempos en el diagrama P-V. 
 
 
2. Compresión (segunda carrera). Las válvulas están cerradas durante toda la 
carrera, y el sistema que quedó dentro se comprime. En realidad, la compresión 
comenzará con retraso (cuando la válvula de admisión se cierre). La línea que 
representa la compresión teóricamente puede considerarse isoentrópica 
(adiabática). Realmente la refrigeración hace que la transformación sea más bien 
una politrópica de exponente n<γ. 
 
3. Combustión-expansión (tercera carrera). 
Teóricamente, al final de la segunda carrera se provoca el encendido en los MEP 
o comienza la inyección en los MEC. La combustión se supone que se realiza a 
volumen constante en los motores Otto. 
 
En los motores Diesel, suponiendo que la presión máxima se alcanza con la 
compresión, teóricamente la combustión se produce a presión constante. La 
expansión que se produce después de la combustión puede considerarse 
isoentrópica (adiabática) o, mejor, politrópica. 
 
 
4. Escape (cuarta carrera). 
Al final de la tercera carrera se abre la válvula de escape (realmente se abre 
antes). La presión dentro del cilindro disminuirá hasta el valor de la atmosférica, 
produciéndose durante esta cuarta carrera el barrido teórico de los gases que 
aún quedan en su interior. 
 
 
3.4.1. Ciclo real de un motor de cuatro tiempos 
 
A causa de la velocidad del pistón, y a que las válvulas abren y cierran 
gradualmente, el proceso real difiere del ideal o teórico. 
 
El diagrama real, o indicado que representa la evolución que se produce 
dentro del cilindro se obtiene mediante mediciones de presión y volumen. 
P 
2
5
4 
3 
V 
1 
PMS
(+) 
( - ) 
PMI
Motores y Máquinas Agrícolas 
33 
 
El trabajo indicado obtenido cada dos revoluciones se corresponde con el área 
de la parte del diagrama recorrida en el sentido de las agujas del reloj. 
 
El área de la parte del diagrama recorrida en sentido contrario representa el 
trabajo utilizado (negativo) para renovar la carga, y se denomina pérdida de 
bombeo. 
 
En la realidad, los procesos no se ajustan a una carrera completa del pistón: 
 
1. Admisión.- Para que la válvula de admisión esté abierta, durante la primera 
carrera, su apertura ha de comenzar antes (de 10º a 15º en función de las 
revoluciones del motor). 
 
Si comenzara en el PMS, se provocaría al principio una fuerte depresión en el 
cilindro que aumentaría la pérdida de bombeo. 
 
A este ángulo se le llama avance a la apertura de la admisión (A.A.A.). 
 
Si la válvula de admisión ya está cerrada al final de la primera carrera, la 
presión dentro del cilindro seria inferior a la atmosférica. 
 
Retrasando el cierre de la válvula se aprovecha la inercia del flujo en el 
conducto de admisión para seguir cargando el cilindro. 
 
El ángulo de retraso en el cierre es del orden de 45º a 65º y se le llama retraso 
al cierre de la admisión (R.C.A.). 
 
Los ángulos de cigüeñal no son lógicamente proporcionales al recorrido del 
pistón. 
 
Los ángulos próximos a los PMS y PMI ocupan mucho más recorrido de pistón 
que a mitad de la carrera cuando la velocidad del pistón es mayor. 
 
2. Compresión. La compresión real comienza en C y termina en D. 
 
3. Combustión. La combustión comienzaantes de terminar la segunda carrera, 
punto D. 
 
Expansión. Adelantando la apertura de la válvula de escape al final de la tercera 
carrera, disminuye la presión interior durante un buen recorrido de última carrera, 
aumentando el trabajo indicado. Al ángulo (~50%) se le llama avance a la 
apertura del escape (A.A.E.). La expansión seria EF. 
 
4. Escape. Ocupa toda la cuarta carrera y 10º o 15º de la siguiente. Con este 
retraso en el cierre, se aprovecha la inercia del flujo en el conducto de escape, 
aumentando la limpieza de humos A este ángulo se le llama retraso al cierre del 
escape (R.C.E.). 
 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
34 
Puesto que la válvula de admisión abre antes y la de escape cierra después, 
hay un ángulo (AB), llamado ángulo de solape o de cruce, en el que ambas 
válvulas están abiertas: la de admisión abriendo y la de escape cerrando. 
 
 
3.5. Ciclo de un motor de dos tiempos 
 
Consiste en un motor alternativo de combustión interna, en el cual el ciclo 
completo de trabajo se realiza en 2 carreras del pistón, (una sola vuelta del 
cigüeñal). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17. Motor de dos tiempos. 
 
 
En el motor de dos tiempos para la realización de la fase de admisión 
interviene un sistema de bombeo independiente, o el efecto de bombeo 
producido por el movimiento del pistón en el cárter. 
 
Carecen de válvulas para el control de la admisión y del escape de los gases 
del cilindro. 
 
El escape de los gases resultantes de la combustión y la admisión del aire 
limpio en el cilindro se efectúan al mismo tiempo, limitando la duración de estas 
mismas fases. Esto dificulta una perfecta realización de cada una de las fases del 
ciclo de trabajo. 
 
Al no existir una carrera del pistón para la expulsión de los gases de escape 
hace necesario que el propio aire limpio efectué una acción de barrido al penetrar 
en el cilindro con una sobrepresión apropiada. 
 
La distribución la realiza el pistón al final de su carrera descendente 
destapando 2 o más lumbreras dispuestas en el cilindro, a través de las cuales 
pasan los gases. 
 
Motores y Máquinas Agrícolas 
35 
La admisión y la precompresión de la mezcla fresca se realizan en el cárter del 
motor (hermético). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 18. Ciclo de un motor de dos tiempos. 
 
 
3.6. Sistemas de alimentación 
 
La alimentación de los motores alternativos consiste en hacer llegar al interior 
de los cilindros, en los de ciclo Otto una mezcla de aire limpio y combustible, y 
en los de ciclo Diesel aire limpio. 
 
 
3.6.1. Alimentación de los motores de ciclo diesel 
 
El motor de un tractor toma el aire de una nube cargada de pequeñas partículas 
que, si entrasen en los cilindros, producirían un desgaste prematuro de sus piezas y 
frecuentes averías. 
 
Los filtros de los tractores pueden ser de dos tipos: 
 
a). Filtro en baño de aceite 
 
El aire sucio aspirado por el motor y pasa por un filtro centrífugo, en el que por 
medio de aletas y aumentando su velocidad por estrechamiento de la sección 
de paso se le obliga a girar. 
 
La fuerza centrífuga hace que las partículas de mayor tamaño choquen con las 
paredes cayendo a un depósito de decantación. 
 
El aire cargado sólo de pequeñas partículas se dirige hacia una masa de aceite 
donde algunas se incrustan y el resto son retenidas en una malla metálica. 
 
Pasado un cierto tiempo de funcionamiento es necesario limpiar el filtro y 
cambiar el aceite. 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 19. Elementos de un filtro de aire mediante aceite. 
 
 
b). Filtro en seco 
 
El aire primero circula a través de una corona de aletas estáticas (de plástico 
o metal) que generan un movimiento de giro en la corriente de aire. La fuerza 
centrífuga separa las partículas más gruesas (polvo, suciedad, insectos y otras 
partículas) de la corriente de aire. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 20. Elementos de un filtro de papel (Marca PARKER, serie AFSF). 
 
Entrada del aire 
exterior 
Malla metálica 
Grapas de sujeción 
Baño de aceite 
Taza 
Salida del 
aire filtrado 
Partículas gruesas 
decantadas 
Aletas estáticas 
Cintas de fijación 
Válvula de evacuación 
Filtro de seguridad 
Salida del aire 
filtrado 
Indicador 
Entrada de aire 
Filtro primario 
Motores y Máquinas Agrícolas 
37 
Estos contaminantes son eliminados automáticamente a través de una 
válvula de evacuación (Fig. 20). Solamente la corriente de aire purificada por 
este primer sistema pasa a los filtros de material microporoso (filtro primario y 
de seguridad). 
 
Al ensuciarse los cartuchos de material filtrante aumenta la perdida de carga 
en la admisión, las pérdidas de energía por bombeo y disminuye el rendimiento 
volumétrico. Para limpiar los cartuchos de material filtrante con aire a presión el 
filtro se puede desmontar. 
 
 
3.6.1.1. Circuito de alimentación 
 
El circuito de alimentación de un motor consta de los siguientes elementos 
(Fig. 21): 
 
- Depósito de combustible. Recipiente provisto de un tapón que permite la 
entrada de aire. Lleva un indicador de nivel en cabina. 
- Filtro de aspiración. Mediante una malla se hace un filtrado grosero. 
- Bomba del combustible. En los motores de los tractores se utilizan bombas de 
membrana o de émbolo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 21. Esquema del circuito de alimentación de un motor. 
 
 
• Bomba de alimentación de membrana 
 
La impulsión del combustible la realiza una membrana deformable sobre la 
que actúa un vástago movido por una palanca que recibe el movimiento de una 
leva situada en el árbol de levas de la distribución (Fig. 22). 
 
 
 
 
Válvula reguladora 
de presión 
Salida hacia la bomba 
de inyección o el 
carburador 
Depósito de 
combustible 
Bomba de 
combustible 
Válvula reguladora 
de presión 
Motor 
Tema 6. Comportamiento del motor en alimentación máxima y alimentación parcial 
38 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 22. Bomba de alimentación de membrana. 
 
• Bomba de alimentación de émbolo 
 
La impulsión del combustible hacia el carburador se realiza mediante un 
pistón movido por un empujador accionado por una leva del árbol de levas de 
la distribución (Fig. 23). 
 
Antes del carburador el combustible es filtrado con tamices de malla fina que se 
instalan en la tubería de salida de la bomba. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 23. Funcionamiento de una bomba de alimentación de émbolo: fases de 
compresión (a) y de succión e impulsión (b) 
 
 
 
3.6.1.2. Carburación 
 
Se entiende por carburación el hecho de formar la mezcla proporcionada de 
aire y combustible. 
 
Muelle de presión 
Válvula de 
entrada 
Válvula de 
salida 
Membrana 
Palanca de 
accionamiento manual 
Palanca de 
accionamiento 
Leva de 
accionamiento 
Muelle de presión 
Émbolo 
Válvula de 
entrada 
a) b) Leva de 
accionamiento 
Válvula de 
salida 
Motores y Máquinas Agrícolas 
39 
La carburación se puede realizar mediante un carburador que recibe el 
combustible del depósito y lo mezcla con el aire ajustando la relación de 
mezcla a la proporción adecuada al régimen de giro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 24. Carburador de un motor (a) y elementos que lo componen (b). 
 
 
Su funcionamiento se basa en el efecto Venturi, por el cual, la gasolina 
contenida en un depósito, cuyo nivel se mantiene constante mediante una 
válvula de flotador, es absorbida al producirse una depresión directamente 
proporcional a la velocidad de circulación del aire por el estrechamiento 
constituido por el difusor (Fig. 24). 
 
Colocando el extremo de una tubería de conexión con el depósito de 
combustible en el estrechamiento, este sale pulverizado rompiéndose en finas 
gotas al chocar con la corriente de aire. 
 
La cantidad de combustible