Funcionamiento de motores de 2 tiempos, 4 tiempos y Wankel

Resumen

El texto explica el funcionamiento de los motores de combustión interna de 2 tiempos y de 4 tiempos, describiendo sus fases, ventajas y desventajas. También presenta el motor Wankel y, brevemente, la turbina de gas de circuito abierto. El estudiante aprenderá qué carreras componen cada ciclo y en qué se diferencian.

Puntos clave

En los motores de 2 tiempos, la admisión y la explosión ocurren en la bajada del pistón, y la compresión y el escape en la subida.
Los motores de 2 tiempos son más sencillos, pequeños y económicos porque no tienen válvulas de admisión y escape, pero desperdician combustible.
El ciclo de 4 tiempos se compone de admisión, compresión, combustión-expansión y escape, en cuatro carreras del pistón.
En el ciclo de 4 tiempos solo la segunda carrera produce trabajo útil al exterior.
En el motor Wankel, un rotor triangular gira dentro de una cámara epitrocoidal y transmite su movimiento circular a una rueda dentada central.
La turbina de gas no necesita agua para funcionar, a diferencia de la de vapor, y es especialmente adecuada para la propulsión de aviones.

Ponte a prueba

Principios Operacionales de Motores de Combustión Interna

Motores de 2 Tiempos

Fundamentalmente, estos motores presentan un ciclo donde:

En la bajada del pistón: Se realiza simultáneamente la admisión y la explosión.
En cada subida del pistón: Se realiza simultáneamente la compresión y el escape.

Su principal novedad radica en que, además de la cámara de combustión por encima del cilindro (similar a los motores de 4T), también poseen una cámara de admisión por debajo del cilindro (doble cámara). El propio pistón, al desplazarse, cierra y abre los orificios de admisión y escape.

Ventajas y Desventajas

Son más sencillos, pequeños y económicos debido a la ausencia de válvulas de admisión y escape. Sin embargo, desperdician combustible que no se aprovecha completamente.

Conclusión sobre Motores 2T

Los motores Otto de 2 tiempos deben diseñarse lo más pequeños posibles para mitigar el desperdicio de combustible, por lo que son muy apropiados en motocicletas. Además, el ciclo termodinámico se completa en cada revolución (vuelta) y no cada dos revoluciones (vueltas) como ocurre en los motores de 4 tiempos.

Motores de 4 Tiempos

El ciclo de trabajo se desarrolla en cuatro carreras distintas del pistón:

Admisión (1ª carrera): La válvula de admisión está abierta mientras el pistón se desplaza desde el Punto Muerto Superior (PMS) al Punto Muerto Inferior (PMI).
Compresión (2ª carrera): Ambas válvulas están cerradas mientras el pistón se mueve desde el PMI al PMS. El sistema que queda encerrado en el cilindro se comprime.
Combustión-Expansión (3ª carrera): Al final de la segunda carrera, se enciende la mezcla con una chispa (en motores Otto) o comienza la inyección (en motores Diésel). A la combustión le sigue la expansión.
Escape (4ª carrera): Se abre la válvula de escape y los gases salen al exterior, provocando la caída de la presión. El resto del gas se barre desplazando el pistón desde el PMI al PMS.

Conclusión sobre Motores 4T

Solo en la segunda carrera se obtiene trabajo útil al exterior. Si el motor es de 4 cilindros por eje, cada uno de ellos estará realizando un proceso diferente en un momento dado, asegurando que siempre habrá un cilindro desarrollando trabajo.

Motor Wankel

Este motor consiste en una cámara de forma ovalada (epitrocoide) en la que gira un pistón de forma triangular (rotor). Este rotor transmite su movimiento circular a una rueda dentada situada en el centro de giro.

Proceso Operacional

Conforme el rotor gira, arrastra la mezcla aire-combustible, se produce la chispa y, posteriormente, se expulsan los gases quemados.

Turbina de Gas de Circuito Abierto

Son motores rotativos de combustión interna que pueden operar por combustión o por explosión. Una característica clave es que, a diferencia de las turbinas de vapor, no precisan de agua para su funcionamiento. Son especialmente adecuadas para la propulsión de aviones.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre un motor de 2 tiempos y uno de 4 tiempos?

El motor de 2 tiempos completa su ciclo termodinámico en cada revolución y no tiene válvulas de admisión y escape, mientras que el de 4 tiempos necesita dos revoluciones y se divide en cuatro carreras del pistón. El de 2 tiempos es más sencillo y económico, pero desperdicia combustible.

¿En qué carrera se obtiene trabajo útil en un motor de 4 tiempos?

Solo en la tercera carrera, de combustión-expansión, se obtiene trabajo útil al exterior. Por eso en un motor de varios cilindros cada uno realiza un proceso distinto para que siempre haya alguno desarrollando trabajo.

¿Cómo funciona el motor Wankel?

Un pistón de forma triangular, llamado rotor, gira dentro de una cámara de forma ovalada (epitrocoide). Al girar, arrastra la mezcla aire-combustible, se produce la chispa y luego se expulsan los gases quemados, transmitiendo el movimiento circular a una rueda dentada central.