Elige el idioma.
Abónate
Buscar
TKART magazine Técnica | Motor de 2 tiempos vs wankel: un duelo de mecánica y eficiencia
atrás
Exclusive Content
Técnica

MOTOR 2T vs WANKEL: UN DUELO DE MECÁNICA Y EFICIENCIA

TKART Staff
31 Julio 2018
alt
Desde que se inventó el motor de explosión, el mecanismo de funcionamiento que ha triunfado es el de biela-manivela. Con el tiempo, sin embargo, se han probado otras soluciones, como los motores rotativos y, en concreto, el Wankel, usado también en los karts. Un fascinante duelo mecánico que merece la pena relatar
alt
alt
Advertisement
¿QUÉ ES?
¿COMO FUNCIONA?
EN LA PRÁCTICA
La gran mayoría de los motores de explosión presentes en el mercado funcionan con cinematismo biela-manivela, cuyo movimiento transmiten uno o más pistones cilíndricos. Se trata de un sistema que, gracias a su sencilla construcción y fiabilidad, se ha mantenido básicamente sin cambios desde que se inventó el motor de explosión (en la segunda mitad del siglo XIX) hasta hoy.
En el kating, en particular, el que manda es el motor de ciclo Otto de 2 tiempos, contando con una gran sencillez, una elevada potencia específica y bajos costes de gestión. A pesar de todo (y el razonamiento vale también para el motor 4T), el sistema biela-manivela tiene también sus desventajas, como la presencia de elevadas fuerzas de inercia, desarrolladas por el movimiento lineal alternativo del pistón, con la consiguiente pérdida de potencia por rozamiento. Así pues, a lo
largo del tiempo han aparecido diferentes ideas sobre cómo sustituir el movimiento alternativo con un movimiento rotativo directo, excluyendo así los perjudiciales puntos muertos inferior y superior del pistón. El motor rotativo por excelencia es el motor Wankel, inventado por el alemán Felix Wankel en la primera mitad del siglo XX. Los primeros motores Wankel fueron desarrollados y producidos por la casa automovilística alemana NSU, pero varios problemas tecnológicos impidieron que triunfara. Sucesivamente, fue Mazda quien siguió adelante con el desarrollo, llegando a comercializar modelos de coches con motor aspirado y turbo.
Sin embargo, otros fabricantes han desarrollado motores Wankel con cilindradas reducidas para sectores específicos. Como por ejemplo el de los karts, en el cual se ha aventurado Italsistem.
El Wankel es un motor 4T en el que la rotación de un rotor, situado dentro de un estátor, pone en movimiento el cigüeñal.
alt
Esquema simplificado del funcionamiento de un motor rotativo Wankel
¿QUÉ ES?
¿COMO FUNCIONA?
EN LA PRÁCTICA
ESTÁTOR
alt
El estátor es la “bancada” del motor Wankel. Su forma es la de un epitrocoide, o sea, una curva generada por la rodadura de una circunferencia generadora sobre otra circunferencia fija
ROTOR
alt
Es la pieza que gira en el interior del estátor. Su forma se desarrolla a partir de curvas que envuelven un triángulo equilátero, en el que todos los puntos del contorno son equidistantes del vértice opuesto
FASES
alt
Las 4 fases de funcionamiento de un motor Wankel son: aspiración, compresión, explosión (con la consiguiente expansión) y escape
CILINDRADA
alt
La cilindrada unitaria se obtiene de la diferencia entre los dos valores máximo y mínimo de la cámara. Sin entrar demasiado en los detalles, la fórmula geométrica es la indicada aquí arriba: en ésta, S = espesor del rotor; i = intereje entre el centro del rotor y el centro del cigüeñal; R = radio del rotor (distancia entre el centro y el vértice)
El Wankel es un motor de 4 tiempos cuya peculiaridad es que dispone de uno o más rotores que giran y ponen en rotación, a su vez, un cigüeñal, todo ello situado en el interior de un estátor, o más de uno. Este último es una especie de bancada de forma epitrocoide, en cuyo centro se halla, sujeto a la tapa lateral, un engranaje fijo que acciona el dentado presente en el interior del rotor, una pieza con tres lados convexos que hace de “pistón giratorio”. La relación de dentado es de 1,5: 1. En el centro del rotor también hay un alojamiento de tamaño considerable en el que se ensambla un cojinete. En este cojinete gira la excéntrica de un cigüeñal, el cual, junto con el dentado, determina el movimiento del rotor haciendo que los tres vértices, con sus respectivas juntas, toquen siempre la superficie del estátor, aislando tres cámaras de volumen variable. El cigüeñal con excéntrica está sujetado por los cojinetes instalados en las tapas laterales. El empuje del rotor sobre la excéntrica, gracias al brazo de palanca del eje (es decir, a la excentricidad), genera el par motor en el cigüeñal.
¿QUÉ ES?
¿COMO FUNCIONA?
EN LA PRÁCTICA
Por tanto, el motor Wankel es un motor 4T cuyas 4 fases se pueden comparar con las de un motor de pistones de tipo tradicional, pero con la particularidad de que el cigüeñal (para un solo rotor) por cada giro recibe una fase de explosión. El rotor, en cambio, lleva a cabo 1 vuelta completa respecto al centro cada 3 rotaciones del cigüeñal. En otras palabras: el rotor pasa 3 veces por la “zona de las bujías” cada 3 giros del cigüeñal (por lo que se repiten las 3 fases de explosión). El resultado: una explosión por cada giro del cigüeñal. ¡Como si se tratara de un motor de 2 tiempos!
La cilindrada total del Wankel se obtiene al compararlo con un motor análogo de 4 tiempos con pistones tradicionales. Si, como hemos dicho, en un motor Wankel la cilindrada unitaria lleva a cabo un ciclo de 4 fases completo por cada giro del cigüeñal, comparándolo con un motor tradicional, ocurre la misma cosa en uno de dos cilindros de 4 tiempos con igual cilindrada unitaria (es decir, se compara siempre una explosión por cada vuelta del cigüeñal).
Por equivalencia, resulta que la cilindrada total de un Wankel corresponde a la cilindrada unitaria multiplicada por dos, o sea, en este caso, como si fuera un dos cilindros 4T. O bien, haciendo otra comparación, como si fuera un monocilíndrico 2T de igual cilindrada unitaria.
Sin embargo, en el motor Wankel, respecto a los motores tradicionales de pistones, las cámaras de combustión ofrecen un pésimo rendimiento. Este es el motivo principal por el que es un motor que difícilmente experimentará desarrollos futuros dignos de mención. La forma de la cámara de combustión, observándola en sección, está más o menos descuadrada (en parte la combustión se genera también sobre el rotor), mientras que, como es sabido, en una cámara eficiente la relación entre la superficie y el volumen de la cámara debería ser lo más limitada posible (lo ideal sería una forma esférica). Esta ineficiencia conlleva un consumo más elevado de carburante y, por tanto, una mayor contaminación medioambiental.
LA CILINDRADA UNITARIA SE OBTIENE DE LA DIFERENCIA ENTRE LOS DOS VALORES MÁXIMO Y MÍNIMO DE LA CÁMARA
alt
En la imagen se aprecian bien las 3 cámaras de combustión de volumen variable
TKART magazine
Sigue leyendo el artículo suscribiéndote por solo 0,96 € / semana
Descubre la oferta
Ya estás abonado?
1
Explora estos y muchos otros
contenidos premium
Ir al Magazine