Preparacion de un motor de 2 tiempos
ADMISIÓN:
La admisión tiene lugar, generalmente a través de una abertura del cilindro que está comunicado con el carburador, y se llama "admisión en la tercera abertura " entendiendo como 1ª y 2ª abertura la expulsión y el trasvase.
En la admisión en la tercera abertura, es el pistón el que hace de válvula y controla la entrada de la mezcla al cárter, por lo tanto la duración de la admisión es proporcional a la altura de la abertura y a su posición en el cilindro.
Con este sistema de control, sólo se puede efectuar un intervalo de admisión "simétrico" y esto es una limitación porque no permite realizar el mejor diagrama de distribución posible para el motor "diagrama asimétrico" , sino que permite realizar el mejor diagrama simétrico que casi nunca coincide con el anterior ( con un diagrama simétrico no se puede por ejemplo, aumentar sólo un avance de admisión, porque a cada avance de apertura le sigue un retraso de cierre indeseado. Este problema sólo se resuelve en motores de válvula rotativa que generalmente es el árbol motor o cigüeñal en motores sencillos por ejemplo la típica vespa).
Otro sistema es la válvula de láminas que simplemente se trata de una o varias láminas que se abren por efecto de la depresión creada por el pistón en fase ascendente y se cierra por el efecto de su elasticidad cuando dicha depresión cesa ( estado inactivo) y permanece cerrada golpeándose contra su asiento cuando el pistón en fase descendente hace aumentar la presión en el cárter.
El tipo de material de las láminas es lo que favorece su elasticidad y el cierre en su fase de inactividad
CILINDRO:
Para preparar un motor, hay que saber cual es la cilindrada podemos saberlo por medio de una formula muy sencilla:
V = n.D².C/4000
V = volumen ocupado por el piston en su recorrido que coincide justamente con la cilindrada en c.c
D = es el diametro del piston en m.m
C = es la carrera del pistón en m.m
x = es 3,14
4000 es un n°fijo invariable
Si el motor tuviese mas de 1 cilindro se multiplicaria el resultado final X el n° de cilindros
ejemplo motor con carrera 56mm
y diametro 48mm
V=3,14 X 48²X 56/4000// V= 101.2838cc si fuese bi-cilindrico lo multiplicariamos por 2 y nos daria 202,56cc.
Esta es la formula mas sencilla porque normalmente las medidas de los cilindros los fabricantes le dan en mm y hay muchas formulas que se utilizan el diametro y la carrera en mm.
pero hay otra formula en que tanto el diámetro como la carrera se expresa en centímetros
V = 0,785 . D² . R . N donde:
0,785 = es un nº fijo invariable.
D = diámetro del pistón en Centímetros
R = carrera del pistón en centímetros
N = nº de cilindros
Entonces seguimos el ejemplo anterior y como un centímetro tiene 10 mm lo dividimos entre 10
D = 48 mm = 4.8 cm
C = 56 mm = 5,6 cm
ENTONCES: V = 0,785 X 4,8² X 5,6 = 101,2838 C.C
SI LO QUEREMOS EN LITROS COMO UN LITRO TIENE 1000 c.c LO DIVIDIMOS por 1000 , osea = 0,1012 83 litros .
Uno de los mayores problemas es la dispersión del calor en el interior del cilindro y que en los motores 2T tienen problemas añadidos porque tienen zonas mas calientes que otras debido a que como vimos anteriormente la mezcla fresca circula por su interior enfriando esas zonas, además se le añade el problema de que el cilindro tiene agujeros en su interior (Lumbreras) que con la temperatura elevada puede sufrir torsiones. Para evitar esto, se dota al cilindro de unas aletas de refrigeración para que el aire fluya por ellas para enfriar el cilindro (estas aletas deben de estar limpias, para favorecer la acción del aire) Para velocidades altas de motor dispersan mejor el calor las aletas muy delgadas y muy próximas unas de otras y a velocidades bajas mejor aletas gruesas y mas distanciadas. Los cilindros refrigerados por agua refrigeran mucho mejor y hay que prestar atención al sistema de bombeo para que el agua circule y se enfríe en el radiador.
El problema que produce el calor en los metales es que los dilata, y unos dilatan más que otros dependiendo de su composición. La dilatación produce un alargamiento y un ensanchamiento ( los motores de 2T normalmente funcionan a 200º centígrados de temperatura ESTA TEMPERATURA NO ES ESTÁNDAR PERO SI BASTANTE ORIENTATIVA).
La dilatación de un metal lo sabemos según la siguiente formula :
Dilatación =Cet . D . T
Cet = Coeficiente de expansión Térmico LINEAL POR CADA GRADO del metal en cuestión
D = Diámetro de la camisa en mm
T = Temperatura en grados Centígrados.
Ejemplo : El coeficiente de dilatación térmico del hierro fundido por cada grado es de 0,000010.
D = 48 mm
T = 200ºC Entonces : Dilatación = 0,000010 X 48 X 200 = 0,096 casi una centésima de milímetro
Si el cilindro fuese de aluminio cromado la dilatación sería mayor, la dilatación del aluminio cromado es aproximadamente el doble.
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DESGASTE DEL CILINDRO
En el desgaste influyen : el calor, el roce de los materiales y la velocidad del pistón
VELOCIDAD DEL PISTON:
La velocidad del pistón se calcula fácilmente empleando la siguiente formula :
Vp = C . N / 30000 donde :
Vp = velocidad del pistón en m/s
C = Carrera en mm
N = Nº de vueltas del motor R.P.M
30000 = unidad fija dependiente de las unidades empleadas
EJEMPLO: motor con carrera 58 que gira a 9000 R.P.M entonces :
Vp = 58 x 9000 / 30000 = 522000/30000 = 17,4 m/s ( ESTA FORMULA NOS VA A SER UTIL PARA LA CARBURACIÓN).
TIPOS DE CAMISAS SEGÚN EL ROCE DE MATERIALES
Los cilindros, ya vimos que estaban rodeados de un material que favorece el enfriamiento, este material normalmente es aluminio, por su ligereza y por su facilidad de enfriamiento.
La construcción puede ser do tres tipos :
1º Camisa de hierro (fundición) y cuerpo de aluminio
Se confeccionan las dos piezas por separado , se preparan y se coloca la camisa en el interior del cuerpo para ello se coloca el cuerpo en un baño de aceite ,superior a 200º aprox. Para que dilate y la incrustación del cilindro sea mas sencilla aunque es necesario el uso de una prensa.
2º Fundición centrifugada
Se funde el cuerpo de aluminio directamente sobre la camisa .
3º Cilindro de aluminio cromado
Actualmente es el mas utilizado se realiza el cuerpo y la camisa en una única pieza fundida y se le aplica por medio de un baño electrolítico , un baño o capa de cromado duro llamado así para distinguirlo del típico cromado decorativo que es brillante este baño es como mínimo de 1 décima de espesor. Estos cilindros no son fáciles de rectificar, ya que habría que darles un nuevo baño electrolítico y eso a lo mejor no nos es rentable.
EL MOTIVO POR EL CUAL SE DA EL BAÑO DE CROMO ES PORQUE DOS MATERIALES IGUALES NO PUEDEN ROZARSE YA QUE POR AFINIDAD ATÓMICA A ALTAS TEMPERATURAS TIENDEN A "ENGANCHARSE" LLEGANDO CASI A UNA FUNDICIÓN . POR LO TANTO, NUNCA SE DEBE DESLIZAR UN PISTON DE ALUMINIO SOBRE UNA CAMISA DE ALUMINIO, AL IGUAL QUE EN UN CILINDRO CROMADO NO DEBEN USARSE SEGMENTOS (AROS) CROMADOS Y EN UNA CAMISA DE HIERRO FUNDIDO TAMPOCO SEGMENTOS DE HIERRO FUNDIDO. AQUÍ ES DONDE ENTRA A FORMAR PARTE LA DUREZA DE LOS DISTINTOS MATERIALES, SI TIENES CILINDRO CROMADO Y SEGMENTOS DE HIERRO FUNDIDO. EL CILINDRO DE CROMO ES MAS DURO QUE LOS SEGMENTOS, POR LO TANTO, SE GASTARAN LOS SEGMENTOS MUCHO MAS RÁPIDO Y HABRÁ QUE CAMBIARLOS MAS AMENUDO PERO EL CILINDRO DURA MAS, POR EL CONTRARIO SI LA CAMISA ES DE HIERRO FUNDIDO Y LOS SEGMENTOS CROMADOS, LOS SEGMENTOS ESTARIAN NUEVOS Y EL CILINDRO SE GASTARÍA ANTES Y HABRIA QUE RECTIFICARLO, POR ESO LOS CILINDROS CROMADOS DURAN, SI SE CUIDAN, MAS QUE LOS CILINDROS CONVENCIONALES. AUNQUE LOS CONVENCIONALES TIENEN OTRAS VENTAJAS COMO SON EL RECTIFICADO Y EN LA MAYORÍA DE LOS CASOS, EL PODER DESARMARSE, DETALLE ESTE ÚLTIMO A TENER EN CUENTA A LA HORA DE PODER MODIFICAR O INCLUSO PODER CONSTRUIR UNA CAMISA CON UNA DISTRIBUCIÓN DIFERENTE.
Como pulir los transfers
Hay que tener claro, lo que es pulir y lo que es limar: Pulir es quitar asperezas y limar es rebajar o quitar material .
Cuando queremos adelantar o retrasar la entrada y salida de gases, es decir variar la distribución de un motor, se puede, como una opción, agrandar las lumbreras del cilindro, tanto la de admisión como la del escape. Los transfers de trasvase, son los pequeñitos que comunican el cárter con el cilindro y cuya función es efectuar el barrido de gases, normalmente casi nunca se agrandan, y sólo se cambia el ángulo para que el barrido sea mas o menos rápido y directo ,como ya se explicó en el funcionamiento motor de 2T.
En las imágenes 1 y 2 se puede ver la operación para cambiar el ángulo de los transfers de trasvase.
En la imagen 3 se puede ver la operación del enfrentamiento entre los conductos de comunicación de los transfers de trasvase y el cárter, así como el afilado del tabique central
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Normalmente los cilindros suelen ser de dos piezas, una la camisa por donde roza el pistón y otra el bloque que es la parte exterior que recubre al cilindro que suele ser de aluminio y que puede llevar aletas, si es de refrigeración por aire o una cavidad por donde circula el LIQUIDO REFRIGERANTE ( el agua ensucia el aluminio y lo corroe, se pueden hacer mezclas de agua destilada mezclada con glicerina neutra, pero no vale la pena, sale quizás mas caro que los productos comercializados) .
El pulido consiste en quitar todas las impurezas o rugosidades que quedan en la fundición del bloque del cilindro para evitar que se acumule la carbonilla y favorecer el fluido de gases. Hay preparadores que dice que no es aconsejable pulir los transfer de trasvase, porque esas rugosidades crean unas turbulencias que favorecen el barrido, creo que eso son gustos y teorías, a mi particularmente me gustan pulidos.
Para pulirlos, es necesario tener un micro-motor o un mini-taladro, al que se le instalan unas fresas cuya punta pueden ser de piedra o de diamante (se aconsejan las de diamante aunque las de piedra son mucho mas baratas ) estas piedras las hay de varios gruesos de grano es decir para desgastar o para afinar, al igual que de diferentes formas y tamaños. una vez repasado y afinado, se pasa una lija fina para quitar todas las rayas que hayan dejado las fresas y ya que estamos en faena, te puedes coronar si haces la terminación con fresas de goma, que también las hay para desgastar y para dar brillo. El resultado final depende del tiempo que emplees y lo esmerado que seas."si te esmeras mucho te puedes hasta peinar porque te reflejas en el pulido por eso se llama "bruñido de espejo".
En estas imágenes, se puede apreciar como se contorneo todo el conducto y al igual que en los transfer de trasvase, se afila el tabique central para evitar interferencias de los gases y de la mezcla
Si sólo se efectúa el pulido de las lumbreras, se aconseja no tocar los bordes de la camisa por donde circula el pistón para evitar que queden redondeadas las aristas y se enganchen los segmentos o "aros", también es recomendable colocar un cartón pegado al cilindro para evitar posibles rayazos en caso de escapar el taladro.
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Como habíamos mencionado anteriormente, una de las cualidades del cilindro con camisa de fundición, es la posibilidad de poder desarmarla para efectuar las operaciones de preparación, la construcción de una nueva si ya esta al límite de rectificados o la construcción con otra distribución.
La idea general que tienen todos los " preparadores principiantes" es que agrandando los agujeros, se consigue mayor potencia y rendimiento del motor, esta teoría es en parte cierta, y digo en parte, porque algunas veces perjudica y empeora el funcionamiento del motor.
Hay que tener muy claro los conceptos del funcionamiento del motor, y saber que rendimiento queremos del motor y así poder determinar su tamaño o posición.
En los diferentes artículos publicados, iremos mas o menos, dando una explicación sobre el funcionamiento de los diferentes órganos del motor y en algunos de ellos haremos una introducción al tema de preparación de esa pieza concreta, aunque intentaré hacer una recopilación sobre la modificación de piezas en un apartado específico.
En la figura de la derecha podemos observar dos camisas del mismo motor, la camisa de la Izquierda, es la camisa original y la de la derecha una camisa hecha y modificada para obtener un mejor rendimiento del motor. Puede observarse que lo que se quería conseguir era un buen barrido y atrapado de los gases y por eso se optó por hacer unos transfer mas pequeños para que la presión y velocidad de la mezcla fuese superior y efectuase un mejor barrido y adelantar el cierre para cortar el barrido y poder mantener mas cantidad de gases. Este tipo de operaciones requieren una serie de cálculos para que el funcionamiento sea optimo, porque sino podemos correr el riesgo de atrapar muchos gases ya quemados y no expulsados, produciendo problemas de detonación e ignición.
Se puede observar la altura o disposición en el cilindro distinta ya que están ligeramente mas altos con respecto al P.M.I ,es decir, se mantiene la apertura pero se acorta o adelanta el cierre. (Recordar que la apertura de la lumbrera de escape como de los transfers, se realiza cuando el pistón esta descendiendo, también se puede observar el rebaje de asentamiento de la camisa está mas alta, precisamente para favorecer la dilatación.
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AUMENTAR LA RELACION DE COMPRESIÓN
La relación de compresión indica el orden o magnitud en que la mezcla aire-gasolina va a cambiar de volumen dentro del cilindro, al comprimirse. Cuando el motor esta girando a un numero determinado de rpm, cada vez que el pistón desciende desde el PMS (Punto Muerto Superior) hasta el PMI (Punto Muerto Inferior) entra en el cilindro, teóricamente, tanto volumen de mezcla como cilindrada tiene el motor.
Llegados a este punto, el pistón va a empezar a ascender desde el PMI hasta el PMS, pero durante la ascensión , en los motores de 2 T , se encuentra con que la Lumbrera de escape está abierta durante un tiempo, mientras el pistón no la cierra. Durante ese tiempo la mezcla va a escaparse sin quemar ni comprimir, por lo que no empezara la compresión de la mezcla hasta que la lumbrera de escape se cierre por completo. (mas adelante se hará un comentario sobre este punto)
Aumentando la relación de compresión se consigue un aumento de potencia pero hay que tener cuidado de no pasarse para que no se produzca la explosión incontrolada llamada detonación ( ver gasolinas). para ello es recomendable no pasar de una relación de compresión superior al 12:1 en motores pequeños.
Un motor cuanta menos cilindrada tiene, mas relación de compresión admite. Esto es debido a que el efecto de detonación aparece con mas facilidad en los motores de mayor cilindrada . Hay unos valores universales a los que conviene llegar por ser los que máxima potencia van a proporcionar sin problemas. Estos valores son adecuados utilizando gasolina sin plomo de 98 octanos y los podéis ver en la tabla. Si el octano de la gasolina es mayor, se puede incluso llegar a 17:1 como los famosos "Dragsters"
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Cuanta mas relación de compresión tenga un motor, la mezcla estará a mas presión cuando el pistón esta en el PMS y lanzará al pistón con mas fuerza y velocidad.
Esta gran presión provocará un aumento muy rápido de la temperatura, y con ello las moléculas de la gasolina se agitaran rápidamente. Esta gran agitación producirá una rápida inflamación de la mezcla produciendo una combustión de gran calidad y de gran velocidad.
Este es básicamente el motivo por el que aumentando la relación de compresión vamos a obtener una potencia máxima superior (también conseguiremos mas potencia a cualquier numero de r.p.m, no solo en las r.p.m de máxima potencia).
En el grafico de la derecha, podemos observar como., varia el rendimiento de la combustión en función de la relación de compresión. A medida que aumenta la relación de compresión se mejora en el rendimiento de la combustión, dentro de unos límites.
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Por eso al pasar por ejemplo desde una relación de compresión de 7:1 hasta 10:1, aumento de 3 puntos, se nota mucha mejora en la potencia ofrecida por el motor, pero sin embargo al pasar desde 10:1 hasta 13:1, aumento también de 3 puntos, no se nota tanta mejora.
Para determinar la relación de compresión utilizamos la siguiente formula:
Rc=V+Vc+Vc. Donde:
Rc= es la relación de compresión.
V = es la cilindrada del motor. Según la formula del
apartado cilindros.
Vc= es el volumen de la cámara de compresión de la
culata.
Por ejemplo supongamos que tenemos un motor con una cilindrada de 125cc y con un volumen de compresión de la culata de 10cc. Aplicamos la formula:
Rc=125+12/12//
Rc= 137/12// Rc 11,42 entonces la relación de compresión es: Rc=1,4:1
1° ¿Cómo calcular el volumen de la cámara de compresión?
2° ¿Cómo calcular el volumen del cilindro desde que se sierra el escape?
Ambas, son muy sencillas de calcular si seguimos las siguientes indicaciones:
Como calcular el volumen de la cámara de compresión de la culata
Para calcular el volumen de la cámara de compresión de la culata, existen dos métodos.
A-Desarmar la culata y poner totalmente horizontal boca arriba y con la bujía colocada y rellenar la cavidad con aceite fluido.este método tiene un inconveniente y es que hay que calcular también el volumen desde que el pistón esta en el P.M.S
Y esta operación si la bóveda de la cabeza del pistón sobresale por encima del cilindro es complicado de medir y además, abría
Que restarle ese volumen, el de la bóveda del pistón, al volumen de la culata.
B-El segundo método es mucho mas sencillo ya que se coloca el pistón en el P.M.S y se introduce con una probeta calibrada la cantidad de fluido hasta que llegue al borde de la rosca de la bujía (en este caso habría que restarle el volumen que ocupa la bujía, pero ese volumen es mínimo y solo seria necesario para motores de alta competición donde tienen que estar todo al milímetro).
En estas imágenes se aprecia el procedimiento a seguir : En la imagen 1 se halla el P.M.S del pistón y en la imagen 2 se rellena con líquido para saber el volumen exacto. Esta claro, que la forma de aumentar la relación de compresión es reduciendo el volumen de la cámara de la culata, para ello se utilizan dos métodos que son el rebajar la base de la culata con lo cual se reduce el volumen y el segundo método es rellenar la culata con el mismo material con el que está construido la culata, normalmente aluminio, y después darle la forma y el volumen deseado, este método es mucho mas complicado pero se puede dar a la bóveda de la culata la forma deseada para conseguir un barrido mas eficaz.
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En la imágenes 3 se puede apreciar una culata con la bóveda normal y en la imagen 4 una culata con la bóveda desplazada también llamadas de alta turbulencia
Como calcular el volumen del cilindro cuando se cierra el escape.
Como habíamos mencionado anteriormente, hasta que la Lumbrera de escape no esté cerrada por completo, no empezará la compresión real.
El volumen de mezcla que había en el cilindro en el momento del cierre de la lumbrera de escape ira cada vez siendo menor debido al ascenso del pistón. Cuando el pistón se encuentre en el PMS, la mezcla habrá pasado a ocupar el mínimo volumen: el volumen de la cámara de combustión labrada en la culata.
Así pues la relación de compresión se define como se puede ver en la imagen 5.
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Medir la altura de compresión es fácil como vemos en la imagen 5. simplemente hace falta un pie de rey, medir la altura de la lumbrera de escape, desde la cabeza del pistón cuando está en el P.M.I hasta la parte superior que es cuando se cierra y restar esa medida a la carrera del motor.
Conociendo el diámetro del motor y la altura de compresión podemos calcular el volumen de compresión utilizando la formula que utilizamos para calcular la cilindrada con la modificación de que en vez de utilizar la carrera completa se utiliza la medida de la carrera desde que la lumbrera de escape está cerrada:
volumen=(volumen altura compreción x II x diametro²)/4000
Rc = 64,77 + 6,82 / 6,82 // Rc = 10,49
Esto significa que si antes teníamos un volumen en la culata de 7,2 y ahora un volumen de 6,82, hemos reducido el volumen en 0.38 cc.
Utilizando la misma formula que venimos utilizando para el calculo de volúmenes pero invirtiéndola podemos calcular la medida a planificar en la culata para obtener esa relación de compresión:
ALTURA = ( 4000 x VOLUMEN ) / ( 3.1416 x DIAMETRO² ) Donde:
VOLUMEN : Es el volumen a reducir según el ejemplo 0,38 cc
DIAMETRO : Es el diámetro del cilindro 52 mm
ALTURA : Es la distancia en mm a eliminar de la culata.
Altura = 4000 x 0,38 / 3.1416 x 52 ² // A = 1520 / 84,95 // A = 0,17 mm
Esto quiere decir que hay que rebajar la parte superior del cilindro 0,17 mm . así obtendremos los 6,82 cc de volumen en la culata si el cilindro lo permite.
Cuestiones a tener en cuenta a la hora de aumentar la Relación de Compresión.-
Como veníamos diciendo hasta ahora, la relación de compresión depende del volumen atrapado en el cilindro cuando la lumbrera de escape esta cerrada, por eso se calcula a partir de ese momento, pero eso es cierto en teoría ya que influyen otros factores para mejorar ese atrapado de volumen .
¿ Podríamos realmente empezar a comprimir el combustible antes de que la Lumbrera de escape este cerrada?
Eso esta bien claro que no, pero sin embargo cuando el motor gira a revoluciones elevadas, el pistón se está moviendo tan rápidamente que manda el combustible a tanta velocidad y el escape esta menos tiempo abierto, debido a esa velocidad, el del volumen estático del cilindro, atrapado, es mayor .
Esto engaña la eficacia que mejora con más rpm. Así, bajo las condiciones del funcionamiento reales, nuestra verdadera relación de comprensión dinámicamente, mejora con ¡el aumento de rpm!
Es raro acercarse 100% de eficacia del motor , pero con las modificaciones de la lumbrera de escape y un sistema con una "succión" adecuada y una descarga bien diseñada, (bien recogiendo los gases o aprovechando el barrido para efectuar una evacuación completa por el escape) y con la presión negativa creada en el cárter para empujar el combustible a través de los transfers del trasvase........ entonces podemos reducir las pérdidas del " llenando" (o presión) antes de que la lumbrera de escape se cierre, en una gama determinada de rpm de funcionamiento, en ese caso, nosotros podemos incluso SUPERAR el 100% de la eficacia del atrapado de gases!.
Esto significa que por ejemplo un motor 125 de c.c, realmente pueden atrapar más de 125 c.c.. del combustible , superior al volumen del cilindro y entonces" comprimirlo" en un volumen mucho mas pequeño sobre el pistón antes de que salte la chispa.
El problema aquí es que esto requiere una succión y presión del sistema, sincronizado con el escape y eso sólo ocurre en una gama determinada de potencia ,el motor cuando acelera fuera de esa banda de potencia, los pulsos en la succión y los sistemas de la descarga están fuera de fase y realmente contribuirán a una pérdida en el atrapado de la eficacia.
Ahora, sabiendo lo que ocurre realmente cuando el motor está en la banda de potencia deseada, quizá podremos empezar a ver cuales son REALMENTE los puntos a tener en cuenta a la hora de obtener una buena relación de compresión:
1º.- Cómo es de grande el motor. Es decir el volumen en el cilindro con el pistón en el P.M.I (en ingles se denomina BDC)
2º.- Cual es el volumen cuando el pistón esta en el P.M.S (TDC) es decir el volumen en el cual se comprimirán los gases atrapados o lo que es lo mismo, el volumen de la cámara de compresión.
3º.- Qué tipo de eficacia dinámica del gas atrapado se consigue según el diseño del motor. La gama aquí puede ser tan baja como 75% o incluso un poco superior del 110% en un equipo óptimamente puesto a punto.
4º.- Cómo son de grandes los transfers y la lumbrera de escape. Los transfers de trasvase grandes, tienden a ser menos eficaces en el llenado porque los gases circulan con menos velocidad y presión haciendo un barrido escaso provocando el atrapando de gases residuales de la última descarga de la combustión no expulsados. Debido a esto también , tienden a dificultar el control del proceso de la combustión sin la detonación y / o - los problemas de la ignición. Principalmente por estas razones, no se pueden obtener relaciones de compresión altas en los motores con Lumbreras grandes sin arriesgarse a tener estos problemas.
5º.- Cual es el nivel del octano del combustible que usará el motor. El octano alto y los combustibles especiales como el metanol tienen mayor resistencia a soportar la combustión espontánea "Detonación"" y pueden soportar relaciones de compresión más altas y pueden esperar por la chispa de la bujía para ponerlos ardiendo en lugar de" detonando". Si vamos a utilizar una mezcla estricta de combustible de octano alto, podemos plantear una relación de compresión más alta.(las relaciones de compresión típicas suelen ser del 10:1 a 11.5:1 o incluso en algunos casos algo superior . Con combustible de 100 octano, en cilindros con un diámetro de 70 mm frecuentemente puede tolerar un 13.5:1 . Los Dragsters que usan un combustible de 110 octano con las cámaras de la combustión bien diseñadas pueden tolerar 15.5 o 16:1 y a veces superior. El metanol en automóviles y en aquellos motores que usan una mezcla de metanol y nitro-metano pueda alcanzar los 17:1)
Una cuestión muy a tener en cuenta a la hora de rebajar la culata, es la distancia que hay entre la cabeza del pistón y la pared de la culata antes de que comience la bóveda de la culata que se denomina squish para que la cabeza del pistón no tropiece creando un destrozo importante en el motor. Para evitar esto, debemos antes de rebajar la culata , efectuar la medida que tiene originalmente y su ángulo.
SQUISH
Una traducción un tanto personal de esta palabra podría ser: "separación y ángulo de salpicadura".
La palabra squish, se está convirtiendo actualmente, en un término bastante usado aunque algunos no sepan exactamente cual es su importancia en los motores actuales, tanto de 2 como de 4 tiempos.
El squish, se refiere a la distancia existente entre la bóveda del pistón y la banda o pista que existe antes de la cámara de compresión propiamente dicha. Esa banda puede ser plana o tener un ángulo determinado y junto con el pistón, hacen una función de empuje del aire atrapado hacia la cámara de compresión. Este empuje hacia la cámara de compresión, permite que el proceso de compresión sea más rápido favoreciendo menos trabajo de la compresión, presiones de compresión mas altas, mas expansión de trabajo, coordinación en la ignición ... Es decir mas potencia.
Hay que saber que aunque el squish es beneficioso, no siempre es mejor, si hay mucho ángulo de squish, se causa mayor turbulencia que nos puede producir una detonación causando golpes bruscos en el motor o un agujero en la cabeza del pistón.
Para evitar estos problemas, debemos de tener una velocidad de los gases " Meansquish (MSV)" con valores entre 0--25 m/s obteniendo buenos resultados con valores entre 15- 20 m/s. ( para un motor de 250 cc, la separación entre el pistón y la banda de salpicadura, no debe ser inferior a 1mm, en motores de menor cilindrada, se pueden utilizar separaciones mas pequeñas.
La separación de la banda de salpicadura, es importantísima para la velocidad de los gases y es frecuente caer en el error de no mantener esa separación cuando rebajamos la culata para aumentar la relación de compresión.
Para efectuar esta medida, se procede de la siguiente manera:
1º .- desarmamos el encendido y la culata
2º.- colocamos en la cabeza del pistón 4 trocitos de soldadura de plomo o de estaño en una posición opuesta entre sï, es decir a 0º, 90º. 180º y 270º,que los sujetaremos a la cabeza del pistón con un poco de grasa
3º.- Montamos la culata con la junta correspondiente y apretamos con la presión de apriete que le vamos a dar (este punto es importante, ya que si damos menos presión, nos puede variar la medida porque después, cuando le demos mas presión la junta cede y la culata queda mas cerca de la cabeza del pistón).
4º.- Colocamos la tuerca del encendido y con una herramienta grande para poder hacer fuerza, giramos el motor hasta que los trozos de estaño colocados en la cabeza del pistón toque con la culata y seguimos con cuidado haciendo fuerza hasta que el pistón supere el P.M.S y descienda. (esta operación hay que hacerla con cuidado porque si colocamos un estaño muy grueso, es posible que no tengamos fuerza suficiente para aplastarlos)
5º.- desarmamos la culata y anotamos en la posición que estaban los estaños y los medimos.(Normalmente suele tener la misma distancia en todo el perímetro de la cabeza del pistón, pero en algunos casos varían las medidas, por eso es importante anotarlo)
6º.- se mide con un micrómetro los estaños y podemos observar que por un lado están mas aplastados (la parte que coincide pegada a la camisa) y otro lado menos. Midiéndolo en toda su superficie podemos saber cual es el ángulo exacto con respecto a la bóveda de la cabeza del pistón).
7º.- Esa medida, se debería de respetar a la hora de rebajar la culata y solo se reducirá la altura y el ángulo cuando se hayan hecho los cálculos adecuados para tener una buena velocidad de gases (MSV).
CIGÜEÑAL
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El cigüeñal es importantísimos en el motor de 2 Tiempos, ya que de su forma y diseño, vamos a obtener la presión necesaria en el carter para un funcionamiento optimo de nuestro motor. Como ya habíamos mencionado anteriormente en el apartado "FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR 2 T" , el espacio o volumen no ocupado por los órganos del motor, se llama " ESPACIO NOCIVO" por eso se intenta que ese espacio sea mínimo y para ello, se dota al árbol motor, de unas ruedas que hacen de volante, contrapesos y de relleno para reducir ese espacio, además el cárter está diseñado para que el cigüeñal casi roce y ese volumen sea mínimo.
Una de las modificaciones que normalmente surten mas efecto en un motor, es el aligeramiento de sus piezas, como ilustraremos mas adelante en el apartado "MEJORAS".
En la ilustración podemos ver dos cigüeñales, uno aligerado y otro normal , si nosotros decidimos aligerar un cigüeñal, esta claro que tendremos que rellenar el espacio que hemos rebajado de alguna manera, para que el Espacio Nocivo, no sea excesivo y no perder el efecto presión del carter.
Ese relleno se puede hacer rellenando el carter o dotando al cigüeñal de unas especies de tapas.(se ilustrará mas adelante en el apartado mejoras.
Cuando hablamos de un cigüeñal reforzado, no quiere decir que sea mas gordo o grueso, sino mas fuerte o mejor dicho mas resistente.
En todo tipo de preparaciones , lo que se hace es aligerar piezas, no sólo en el motor, sino también el chasis, pero si aligeramos de más, podemos conseguir unas piezas frágiles. Los vehículos de alta competición (mundial de rallyes, formula 1, mundial motociclismo...) utilizan materiales de ultima generación (fibra de carbono, titanio..) materiales que son carísimos y que sólo utilizan una elite, consiguiendo una gran resistencia y poquísimo peso.
Bielas.-
Las bielas se componen de tres parte: Pie de biela ( que es la parte superior, donde se aloja el bulón del pistón) la cabeza de biela (que es la parte inferior, donde se aloja el bulón del cigüeñal) y el cuerpo de biela (que une estas dos parte). la longitud del cuerpo de biela que une estas dos partes, no influye para nada a la carrera, ya que la carrera la da el alojamiento del cigüeñal con la biela, que esté mas o menos alejado del centro de la circunferencia del cigüeñal. Lo que si hace, es que el giro sea mas rápido o mas lento, según su longitud.
la biela sólo transmite ese movimiento circular del cigüeñal y lo transforma en uno lineal (recto) del pistón.
La longitud de la biela, influye en que ese motor sea mas o menos rápido, pero no solamente porque tenga que efectuar mas recorrido, sino porque al tener menor recorrido las lumbreras están mas próximos unas de otras consiguiendo una distribución con barridos mas rápidos.
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En esta ilustración se puede apreciar la preparación de una biela basada en el aligeramento
Tanto la cabeza de biela como el pie de biela están confeccionados con un metal "antifricción" o "BABBITT" que generalmente es una aleación de plomo estaño y antimonio con pequeñas cantidades de cobre y níquel, son metales bastante blandos y es necesario que estén bien preparados y LUBRICADOS. También se usan aleaciones de bronce y plomo (cobre plomado) y otras de zinc, cobre y Aluminio con mejor resistencia mecánica que el babbitt convencional.
Entonces si el babbitt es más resistente que las piezas originales , podemos decir que esta pieza es reforzada.
Hay que tener en cuenta que los motores vienen preparados para soportar unas revoluciones y una carga determinada en definitiva un roce y un calor determinado, pero las piezas no vienen al límite de su resistencia, tienen que garantizar una fiabilidad y ese margen suele ser bastante amplio, por eso, es ahí donde nosotros tenemos que aprovechar ese margen , preparando la piezas para sacar el máximo rendimiento y por supuesto crear el engrase suficiente para que el aumento de revoluciones no genere un exceso de calentamiento
CARBURACION
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DIÁMETRO DEL DIFUSOR
El diámetro del difusor es importantísimo para el funcionamiento del motor, algunos creíamos que al aumentar el diámetro de difusor, el motor corría más porque aspiraba más aire y más gasolina. El razonamiento es lógico pero no es del todo cierto, porque hay que tener en cuenta varios factores.
Lo principal es saber que la fuerza útil del pistón a la que corresponde el máximo `par de fuerzas, se consigue cuando en el difusor hay una velocidad de flujo de al menos 90 mtros /segundo, o lo que es lo mismo, una velocidad de 324 Km/ hora que permite una vaporización y una combustión optima.
Para obtener esta velocidad, es necesario que el diámetro del difusor no sea excesivo porque :
1º la cantidad de flujo de aire que aspira el pistón cuando desciende tiene que ser el mismo que el que pasa por el difusor para conseguir una continuidad de flujo.
2º los dos volúmenes del cilindro y del difusor tienen que ser iguales.
Para eso hay que tener en cuenta que:
1º El volumen es siempre el producto de la velocidad del flujo por el área (sección)
2º La velocidad de paso en el difusor se obtiene multiplicando la velocidad del piston por la relación de las secciones del cilindro y del difusor o bien de los cuadrados de sus respectivos diámetros .
es decir se aplica la formula:
Vd= Vp . D² . / d²
Donde:
Vd = Velocidad de difusor.
Vp = Velocidad del pistón.
D = Diámetro del cilindro.
d = Diámetro del difusor.
Supongamos un motor con:
Diámetro, D = 47 mm
Carrera C = 39,2 mm = 0,039 metros.
Difusor d = 21 mm
R.P.M , N = 11000
Calculámos la velocidad del cilindro ( recordar que la carrera se coloca en metros)
Vc = C. N / 30 // 0,039 x 11000 / 30 = 14,3 m/s
Calculámos la velocidad del difusor:
Vd = Vc . D² / d² // 14,3 x 47² / 21² // 14,3 x 2209 / 441 // Vd= 31588,7 / 441 = 71,6 297052m/s
Como el Area de la circunferencia es A= 3,1416 x R²
entonces :
Area del cilindro = 3,14 x 23,5² = 1734,94454
Area del difusor = 3,14 x 10,5² = 346,36059.
Como dijimos que el volumen es el producto de la velocidad por el área entonces tenemos que:
Volumen del cilindro = 14,3 x 1734,94454 = 24809,7069
Volumen del difusor = 71,6 297052 x 346,36059 = 24809,7069
Entonces el volumen del cilindro es igual al del difusor por lo tanto estamos cumpliendo el requisito fundamental, el diámetro es correcto.
Vamos a hallar el nº de R.P.M correspondiente a la velocidad de 90 m/s con la siguiente formula :
N= 30.V. d² / c.D²
En donde:
30 = numero fijo (según medidas utilizadas)
V = Velocidad aire optima de 90 m/s
D = Diámetro del cilindro en mm
.d = Diámetro del difusor en mm
C = Carrera del pistón en metros.
N= 30 x 90 x 21² / 0,039 x 47² // 2700 x 441 / 0,039 x 2209 // N = 1190700 / 86,15 // N= 13 821 R.P.M
Esto quiere decirnos, que cuando el motor gira a 13821 r.p.m en el carburador hay el flujo óptimo de 90 m/s
Teniendo este nº de r.p.m vamos a comprobar si el motor girando a esas revoluciones , la velocidad del difusor corresponde con los 90 m/s óptimos.
Velocidad cilindro
Vc = 0,039 x 13821 / 30 // Vd = 539,019 / 30 // Vd = 17,9673 m/s
Velocidad difusor
Vd = 17,96 x 2209 / 441 // Vd = 39673,6 / 441 // Vd = 89,9994.....
Ahora vamos a hacer la misma operación pero intercambiando lo que es el diámetro y la carrera
Diámetro pistón D = 39,2
Carrera del Pistón C = 47 mm = 0,047 metros
Diámetro difusor d = 21 mm
R.P.M N = 11000
Entonces
Velocidad cilindro Vc = 0,047 x 11000 / 30 // Vc = 17,2333 m/s
Velocidad difusor Vd =17,2333 x 1536,6 4/ 441 // Vd = 60,0484m/s
Area del cilindro Ac= 3,14 16 x 384,16 // A = 1206,8742
Area del difusor Ad= 3,1416 x 110,25 // Ad = 346,3605
Velocidad de flujo:
Del cilindro : Vc = 17,2333 x 1206,8742 // Vc = 20798,4251
Del difusor : Vd = 60,04 84 x 346,3605 // Vd = 20798,3938
Hallamos las R.P.M con flujo de 90 m/s
N= 30 . V . d² / c. D² // 2700 x 441 / 72,222 // N = 16486,66 r.p.m.
Comprobamos la velocidad del cilindro hallando la velocidad del cilindro::
Velocidad cilindro:
Vc = 0,047 x 16486,66 / 30 // Vc = 25,8291 m/s
Velocidad del difusor:
Vd = 25,8291 x 1536,6 4/ 441 // Vd = 90 m/s
CONCLUSION:
Observamos que el diámetro del difusor no va en función de la cilindrada, sino en función de los VOLUMENES , esto queda claro, ya que la cilindrada de los motores aquí expuestos son diferente ya que el Motor A, tiene una cilindrada de 68 cc y el motor B , tiene una cilindrada de 56,72 cc.
Si aplicamos la formula de la cilindrada ( ver cilindros)
Cilindrada Motor A = 3,1416 . D² . c / 4000 // 3,14 x 47² x 39,2 / 4000 // C = 68 cc
Cilindrada Motor B = 3,1416 . D² . c / 4000 // 3,14 x 39,2² x 47 / 4000 // C = 56,72 cc
DEDUCIMOS:
Velocidad Pistón
A = 14,3 m/s
B = 17,23 m/s
Revoluciones por minuto :
A = 13821 r.p.m
B= 16491 r.p.m
Vemos claramente como influye la construcción del cilindro ( diámetro y carrera ) en el rendimiento del motor
El motor de menor cilindrada tiene el mismo diámetro de difusor y gira mucho mas rápido, al mismo pase de gasolina tiene mas roce entre cilindro y pistón porque gira a mayor nº de revoluciones por lo tanto mas desgaste y mas calor producido por el roce , por lo tanto mas dilatación
¿Porque el tamaño del carburador va a influir tanto en la potencia máxima? (articulo de Top_Racing)
Para contestar a esto hemos de tener en cuenta dos factores:
1. Atomización de la gasolina. Cuanto mas rápido circule el aire por el carburador, mejor va a ser la atomización de la gasolina . En carburadores de poco diámetro la velocidad del aire será alta y por lo tanto mejor será la atomización de la gasolina en el aire
2. Resistencia al paso. Cuanto mas rápido circule el aire por el carburador, mayor va a ser el rozamiento del aire con las paredes. En carburadores de poco diámetro la velocidad del aire será alta y por lo tanto el aire va a tener grandes dificultades de circular.
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Como vemos aquí ocurren dos fenómenos que son opuestos. Podremos mejorar la atomización de la gasolina con un carburador muy pequeño, pero al mismo tiempo estaremos ofreciendo gran resistencia al paso. Hemos pues de llegar a un compromiso. Hace tiempo se hicieron estudios rigurosos sobre todo esto y se llego a la conclusión de que para obtener el máximo rendimiento, el aire debe circular por el carburador a una velocidad media de 90 m/s. Existe una grafica que plasma la relación entre la velocidad del aire a través del carburador y la potencia máxima relativa que nos va a ofrecer el motor
En la grafica se ve claramente que el punto de potencia máxima corresponde a los mencionados 90 m/s. Si utilizamos un carburador con diámetro mas grande tendremos el aire circulando a menor velocidad y la potencia máxima será menor, pero solo un poco. Imaginemos un motor de 125 cc, cuando circula el aire a 90 m/s a través de su carburador , el motor ofrece un rendimiento optimo de 34 cv.
Si el aire circulara a 70 m/s ,carburador de mayor diámetro, la potencia máxima que ofrecería seria de 30 cv aproximadamente.
Si utilizamos un diámetro mas pequeño de carburador, tendremos el aire circulando a mayor velocidad y la potencia máxima será menor, decreciendo de forma bastante brusca. En el ejemplo anterior si hiciéramos circular el aire a 140 m/s la potencia máxima que ofrecería pasaría a ser de unos escasos 17 cv.
Como vemos en la gráfica y en el ejemplo, tan malo es un carburador demasiado grande como uno demasiado pequeño, aunque siempre es mejor pasarse un poco de grande que de pequeño., aunque queda claro que siempre será mejor utilizar un carburador que haga circular el aire a exactamente 90 m/s, ya que así conseguiremos el funcionamiento optimo del motor
CALCULO DEL TAMAÑO OPTIMO DE CARBURADOR
Ya sabemos que hemos de elegir un carburador que proporcione una velocidad del aire circulando a 90 m/s.
Para calcular el diámetro de carburador ideal para que la circulación de aire sea de 90 m/s, podemos aplicar la siguiente formula :
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Donde :
Cil = Cilindrada real del motor .( ver cilindros)
R.P.M = Revoluciones del motor
Vel = Velocidad de circulación del aire ( para máximo rendimiento 90 m/s)
Para evitar hacer cálculos se ha plasmado en una tabla los valores mas corrientes de diámetro de carburador en función de la cilindrada y las r.p.m del motor, siempre para una velocidad de 90 m/s
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Una cosa muy importante que creo necesario recalcar, es que las r.p.m a las que gira el motor cuando hacemos el calculo, deben de ser las r.p.m a las que hemos optimizado anteriormente tanto el cilindro-pistón como el tubo de escape.
De nada sirve tener un cilindro-pistón y tubo de escape optimizados por ejemplo a 12000 rpm y luego tener el tamaño de carburador calculado para que este optimizado a 15000 rpm
ATENCION: Hay que tener en cuenta, que si un motor alcanza un nº determinado de revoluciones en vacío, (acelerando en punto muerto a tope) no quiere decir que ese sea el nº de revoluciones al que esta optimizado el motor, ya que la optimización se hace con el motor en marcha con los respetivos rozamientos, por eso, como calculo sencillo debemos dividir ese nº de revoluciones del motor en vacío por 1,25.
Es decir, si un motor esta optimizado a 12000 r.p.m, quiere decir que en vacío puede llegar a alcanzar unas 15000 r.p.m.
Por el contrario, si en vacío da 12000 r.p.m quiere decir que el motor esta optimizado a unas 9600 r.p.m
¿Como influye el tipo de carburador? ( articulo de Top_Racing)
En el mercado podemos encontrar carburadores básicamente de dos tipos: los de compuerta plana y los de compuerta redonda.
Estos últimos son los mas comunes y baratos.
¿Qué diferencia hay entre unos y otros?
Los de compuerta plana no tiene protuberancias internas, por lo que el flujo es mejor que en los de compuerta redonda (aproximadamente un 8% mejor).
Esto no significa que los de compuerta redonda sean malos, simplemente tendremos que aumentar el diámetro en un 3,9% (multiplicar por 1.039) para obtener el mismo flujo que tendría un carburador de compuerta plana.
Veamos un ejemplo:
si haciendo el calculo obtuviésemos un diámetro adecuado de 24 mm deberíamos utilizar o bien un carburador de compuerta plana de 24 mm o bien uno de compuerta redonda de 25 mm. Ambos tendrían en la practica el mismo flujo. Teniendo en cuenta que los carburadores de compuerta plana suelen costar el doble aproximadamente que los de compuerta redonda.
La formula para calcular el diámetro del carburador, al igual que la tabla detallada de la pagina anterior, nos dan el diámetro para un carburador de compuerta plana, por lo que habría que aplicarle el aumento del 3,9 %
Caja de Laminas
La válvula de laminas aunque pueda parecerlo, no es un invento moderno. A principio de los años 60's ya se utilizaban en motores lentos.
Antiguamente, se usaba una lengüeta plana que estaba accionada por un muelle muy ligero, que permitía la apertura a la mas ligera depresión en el cárter, y que se cierra al tender a volver los gases. El sistema fue abandonado por no tener los resultados esperados y la causa del fracaso fue debido principalmente, a los materiales que se disponía en aquella época que por su rigidez, obligaron a utilizar un sistema de muelles, los cuales con uso y la suciedad que acumulaban producían, con el uso, producía un empeoramiento en el funcionamiento del motor.
En 1961, el motor Velocette- Viceroy (G.B , con dos cilindros horizontales opuestos) retomó el sistema empleando como lengüetas láminas de acero inoxidable sin resortes, que se abren y cierran según las diferencias de presión citadas anteriormente. El sistema mejoró notablemente.
Pero fue en 1978 cuando Yamaha perfeccionó completamente el sistema , haciendo ensayos y estudios complejos aplicables todavía en la actualidad.
En la válvula de laminas se distinguen dos partes: la caja de laminas y las laminas.
La caja de laminas, es como su nombre indica, una caja que va alojada entre el carburador y el carter o cilindro según el tipo de motor. Está provista de unos orificios los cuales permiten el paso de la mezcla del carburador al motor.
Estos orificios están recubiertos por unas laminas que se cierran y abren permitiendo el paso de la mezcla. Estas láminas pueden ser de acero inoxidable (actualmente en desuso) o de materiales sintéticos (plásticos) anticorrosivos a la exposición de la gasolina. Actualmente en motores de altas prestaciones se generaliza el uso de láminas de fibra de Carbono.
laminas
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caja de laminas
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MEJORAS
En este apartado, nos vamos a centrar en mejorar las prestaciones de nuestra vehículo, para obtener un mayor rendimiento con respecto a su funcionamiento de origen.
Estas mejoras, serán tanto a nivel ciclo, como a nivel mecánico, y se irá ampliando siguiendo un orden, pero sin dividirlo en apartados concretos, siendo una extensión de lo comentado en las paginas anteriores.
Existen dos formas, por así decirlo, de preparar un motor:
1º- Efectuar cambios y modificaciones en la distribución para conseguir mas potencia o velocidad, actuando sobre las lumbreras del cilindro o sobre las válvulas, agrandándolas o haciendo que se abran o cierren en un ciclo diferente.
2º- Efectuar cambios o modificaciones en las piezas, normalmente aligerándolas, para conseguir un menor peso total del motor y de la motocicleta, con lo cual sin aumentar la potencia del motor modificando la distribución, conseguiremos una mayor aceleración y potencia del mismo, ya que la potencia depende en parte del peso a mover.
Esta es quizás una de las partes realmente importantes en la preparación de un motor y de la cual el preparador aficionado no le da la importancia que realmente tiene, por eso nos vamos a centrar en este tema como principal, sin olvidarnos del otro apartado, ilustrando con fotografías, la forma de efectuar este aligeramiento para evitar debilitar en exceso las piezas y asegurarnos una fiabilidad.
ALIGERAMIENTO EN EL CIGÜEÑAL
Ya habíamos mencionado en el apartado de cigüeñales, que una de las intervenciones mas comunes , es el aligeramiento de los volantes del cigüeñal, con eso conseguimos que el motor coja las revoluciones con mayor rapidez, ya que la fuerza centrifuga a vencer es menor.
Pero la reducción de esta pieza es realmente complicado, ya que al reducir los volantes del cigüeñal, se aumenta el volumen del Espacio Nocivo, perjudicando al funcionamiento del motor, por eso, hay que reducir en igual medida ese espacio nocivo.
Existen dos métodos para reducir es espacio nocivo:
1º.- disminuir el espacio modificando el carter.
2º.- Disminuir el espacio colocando una especie de "arandelas espaciadoras
La disminución del espacio en el carter, es la mas recomendada aunque tambien es la mas complicada, para eso, debemos de reducir su espacio con pastas en frío, que aguanten la temperatura a la que está sometida el carter, que aproximadamente ronda sobre los 200º ya que es una zona apartada de la combustión y donde fluye mezcla fresca constantemente .
Una forma de hacerlo, manteniendo el mismo espacio nocivo que de origen, es medir , antes de rebajar el cigüeñal, la distancia entre el carter y el volante del cigüeñal . Después de rebajarlo, podemos hacer en teflón, para no estropear el cigüeñal, un volante de cigüeñal de la misma medida que el volante rebajado, el cual previamente recubierto de un aislante para que no se adhiera a la pasta de relleno, lo usaremos como plantilla, una vez seca la pasta, torneamos los carters a la medida tomada anteriormente o a otra separación deseada.
El segundo método, es el uso de unas "arandelas espaciadoras" que consiste en hacer unas piezas cuyo espesor es la medida exacta del rebaje del volante del cigüeñal, las cuales van alojadas a presión en el carter para que queden fijas y el cigüeñal giren sobre ellas.
Este método, se puede ver ilustrado en la fotografía de la derecha. Si el espesor es poco, se puede hacer con el agujero del brazo del cigüeñal, del tamaño del rodamiento, así nos facilitara la tarea a la hora de tener que sustituir un rodamiento, ya que sino , esta pieza quedaría por encima del rodamiento, tapándolo y obligándonos a tener que remover estos separadores para desalojar el rodamiento. Personalmente creo que es un método mucho menos laborioso y mas sencillo a la hora de dejarlo perfectamente ajustado.
BIELA
Otra de las intervenciones típicas en el cigüeñal, es el aligeramiento de la biela.
Antes de aligerar la biela debemos de pesar en una bascula de precisión el peso exacto para efectuar el equilibrado del cigüeñal como explicaremos mas adelante.
El aligeramiento hay que hacerlo de una forma determinada para no debilitar en exceso este componente, y como estamos consiguiendo que nuestro motor gire mas rápido de vueltas, tendremos también que favorecer el engrase de la jaula de agujas que se encuentran tanto en la cabeza como en el pie de biela, sustituirla por una jaula de calidad que aguante el aumento de las revoluciones a las que vamos a someter nuestro motor .
Si no tenemos en cuenta estos detalles, puede ocurrir que la biela rompa, bien por dejarla debilitada en exceso o por agarrotamiento por falta de engrase.
La causa fundamental de la fractura normalmente se debe al agarrotamiento por falta de engrase, ya que por debilitamiento habría que rebajarla de una forma inadecuada o en exceso.
En la imagen de la izquierda, podemos ver dos bielas, la inferior es la biela de origen y la superior la biela rebajada en el cuerpo en forma de cuchillo para evitar el rozamiento y en la cabeza y pie de biela un rebaje para aligerar el peso, como se puede apreciar con mayor detalle en la imagen de la derecha
Si el motor tiene mas de una biela, debemos de conseguir el mismo peso en cada una de ellas.
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El engrase de la jaula de agujas, lo podemos favorecer de dos maneras:
1º.- Agrandando la ranura de engrase, tarea delicada porque podemos dañar el Babbitt .
2º.- Efectuar unos rebajes en la cabeza y pie de biela como se muestra en la imagen inferior. Tenemos que tener también cuidado de no hacer estos rebajes excesivamente grandes, el tamaño ideal puede ser aquel que al poner las arandelas de separación, se puedan ver ligeramente las cabezas de las agujas.
Si se rebaja de más, corremos el riesgo de que los rodillos de las agujas tengan muy poca superficie de contacto y con el giro excesivo, se produzca un desgaste precipitado en esos puntos, además la jaula de agujas puede producir ruido o silbido que nos indica un mal ajuste o funcionamiento de dicha pieza
EQUILIBRADO DEL CIGÜEÑAL
Para el equilibrado del cigüeñal hay que tener en cuenta la diferencia del peso de los componentes aligerados, como el pistón y la biela.
Si se ha limado el pistón también hay que hacer la misma operación que con la biela, anotar el peso de origen y el peso aligerado, y siempre que se sustituya el pistón por otro nuevo, para que el funcionamiento sea al 100%
La importancia de esta intervención no es mucha en los mono-cilíndricos, pero es fundamental en los pluri-cilíndrico, ya que la diferencia de peso de los componentes al encontrarse a alturas diferentes de giro del cigüeñal provoca vibraciones que se trasmiten a otras partes del motor provocando roturas o desgastes prematuros por eso el equilibrado es fundamental e importantísimo.
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El taponado de los agujeros del cigüeñal, es típico para conseguir una velocidad de giro mas rápida.
El taponado se puede efectuar con un corcho, ligeramente mas grande que el tamaño del agujero del volante, que se introducirá a presión. El corcho pesa poquísimo y además con la humedad aumenta de tamaño quedando aprisionado contra el alojamiento. Este método es muy antiguo y ya lo usaban nuestros abuelos en las preparaciones de sus motores y es totalmente válido.
Actualmente, hay otros materiales como el teflón que también pesan poco y hacen la misma función solo que personalmente queda mucho mas ajustado y tiene una terminación mejor, este trabajo debe de realizarlo un tornero ya que hay que hacer el teflón a la medida e insertarlo con una prensa hidráulica
Al efectuar el equilibrado, debemos de calcular los pesos de las piezas aligeradas y colocar unas del mismo peso siempre que se sustituyan .
Si taponamos los agujeros del volante del cigüeñal con unos corchos, debemos de calcular el peso y colocar ese peso en el pie de biela para efectuar el equilibrado.
Si el corcho peso 2 grmos, como suelen ser cuatro agujeros, nos dará un peso total de 8 grmos, que será el peso total junto con la masilla que colocaremos en el pie de biela.
Si simplemente aligeramos la biela, tendremos que equilibrar el cigüeñal sin colocar ningún peso en el pie de biela, ya que no estamos aportando peso como en el caso de los corchos, sino quitando peso.
Al efectuar el equilibrado, debemos de calcular los pesos de las piezas aligeradas y colocar unas del mismo peso siempre que se sustituyan .
Si taponamos los agujeros del volante del cigüeñal con unos corchos, debemos de calcular el peso y colocar ese peso en el pie de biela para efectuar el equilibrado.
Si el corcho peso 2 grmos, como suelen ser cuatro agujeros, nos dará un peso total de 8 grmos, que será el peso total junto con la masilla que colocaremos en el pie de biela.
Si simplemente aligeramos la biela, tendremos que equilibrar el cigüeñal sin colocar ningún peso en el pie de biela, ya que no estamos aportando peso como en el caso de los corchos, sino quitando peso.
Una vez calculado el peso se coloca en el pie de biela como podemos apreciar en la imagen de la izquierda y pasaremos a colocar el cigüeñal en el aparato de equilibrado como el de la imagen de la derecha. ( Existen otros aparatos que consisten en dos punteros que aprietan los brazos del cigüeñal por los orificios de centrado y es el que se usa para centrar el cigüeñal y que podemos también utilizar para el equilibrado)
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Una vez colocado en el aparato de equilibrado, se procede a hacerlo girar y nos fijaremos en que posición se detiene. Hacemos la operación varias veces y si se para siempre en el mismo sitio, entonces tenemos que quitar material en ese punto con un taladro, haciendo una pequeña marca en la base del volante del cigüeñal.
Repetimos la operación tantas veces como sea necesario.
El equilibrado será correcto cuando el cigüeñal no se pare siempre en el mismo sitio
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El equilibrado no es complicado, pero requiere de una mano experta, por eso es recomendable que si no hicimos nunca un equilibrado, nos dirijamos a un taller especializado y observaremos como se hace para coger la dinámica del trabajo.
El aparato de equilibrado de la imagen de la derecha es sencillo de construir, sólo necesitamos dos chapas afiladas en sus extremos y que sean de la misma altura y perfectamente paralelas. Este aparto nos servirá también para equilibrar los piñones del cambio, campana del embrague, volante del encendido...
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En estas imágenes, se puede ver tres procesos de intervención en el cigüeñal:
La imagen de la izquierda se muestra como hay que posicionar el cigüeñal a la hora de quitar o colocar el bulón de la biela, para que no sufra ninguna deformación durante el prensado, ya que ocasionaría problemas serios e irreparables.
La imagen del centro, nos muestra el control de equidistancia de las masas del volante en todos los puntos de su circunferencia. Es decir, que los volantes del cigüeñal estén a lo largo de todo el perímetro de su circunferencia a la misma distancia entre sí.
La imagen de la derecha , hacemos el control del equilibrado con una maquina especial con un micrómetro incorporado, el cual nos facilitará el máximo control de las oscilaciones verticales. Este control es importantísimo, ya que gran parte de las roturas de los brazos del cigüeñal se producen por un equilibrado inadecuado produciendo muchas vibraciones verticales provocando la rotura del brazo y el destrozo de los rodamientos del cigüeñal.
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