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preparacion de la tapade cilindro

Preparación de la Tapa de Cilindro


En la tapa de cilindro se encuentra labrada la camara de combustion, donde va a producirse la combustion de la mezcla aire-gasolina y por lo tanto va a ser muy importante prestarle la atencion necesaria. Seguramente muchos de vosotros habeis escuchado en algun momento que aumentando la relacion de compresion se puede ganar potencia. Esto es cierto en gran medida, pero vayamos por pasos ...
¿Que es la relacion de compresion exactamente?
La relacion de compresion indica el orden o magnitud en que la mezcla aire-gasolina va a cambiar de volumen dentro del cilindro. Cuando el motor esta girando a un numero determinado de rpm, cada vez que el piston desciende desde el PMS (Punto Muerto Superior) hasta el PMI (Punto Muerto Inferior) entra en el cilindro tanto volumen de mezcla como cilindrada tiene el motor. Llegados a este punto, el piston va a empezar a ascender desde el PMI hasta el PMS, pero durante la ascension se va a encontrar abierto el transfer de escape. Mientras el transfer de escape este abierto la mezcla va a escaparse sin quemar ni comprimir, por lo que no empezara la compresion de la mezcla hasta que el transfer de escape cierre por completo.
ATENCION: Un poco apartandonos de la preparacion de la culata y repitiendo lo visto en el articulo sobre preparacion del cilinto-piston, aqui vemos porque el motor de dos tiempos contamina tanto (expulsa mezcla sin quemar por el transfer de escape), consume tanto (por el mismo motivo, parte de la gasolina se expulsa sin quemar) y da menos par motor a medida que aumenta la altura del transfer de escape (cuanto mas alto sea su transfer de escape mas tarde empezara a comprimirse la mezcla en la ascension del piston, y ademas, despues de la combustion de la mezcla, cuando esten expandiendose los gases quemados en la descension del piston, se abrira el transfer de escape muy pronto impidiendo que la fuerza de los gases quemados empujen al piston todo lo que podria).
En el momento que el transfer de escape ha cerrado por completo, empezara la compresion real. El volumen de mezcla que habia en el cilindro en el momento del cierre del transfer de escape ira cada vez siendo menor debido al ascenso del piston. Cuando el piston se encuentre en el PMS la mezcla habra pasado a ocupar el minimo volumen: el volumen de la camara de combustion labrada en la culata. Asi pues la relacion de compresion se define como se puede ver en la siguiente imagen:



Veamos un ejemplo: La primera version del motor italiano competicion-cliente Accossato MX 125 de 1986 tenia unas cotas de 58 mm (5.8 cm) de carrera y 52 mm (5.2 cm) de diametro, un transfer de escape de 27.5 mm (2.75 cm) de altura y una camara de combustion de 7.2 cm cubicos. ¿Cual es su relacion de compresion? La carrera de compresion es de (58-27.5)=30.5 mm (3.05 cm) y como el diametro es de 52 mm (5.2 cm) obtenemos un volumen de 64.77 cc. Inicialmente tenemos en el cilindro para comprimir (64.77+7.2)=71.97 cc correspondientes a la suma del volumen de la camara de combustion y del volumen del cilindro cuando el transfer de escape esta cerrado por completo. Si posteriormente ese volumen ocupa 7.2 cc, la relacion de compresion sera de (71.97/7.2)=9.99. Practicamente una relacion de compresion de 10:1. Con estas caracteristicas ofrecia una potencia maxima de 34 cv @ ~11000 rpm, que para la epoca no es nada despreciable (este motor obtuvo grandes exitos) y yo diria que es incluso comparable con los motores fabricados 15 años despues.
Medir la altura de compresion es facil como ya hemos visto en el ejemplo anterior, simplemente hace falta un pie de rey, medir la altura del transfer de escape, y restarle a la carrera del motor la medida obtenida. Conociendo el diametro del motor y la altura de compresion podemos calcular el volumen de compresion utilizando la formula:
VOLUMEN = ( ALTURA x 3.1416 x DIAMETRO^2 ) / 4
Pero ... ¿como puedo calcular el volumen de la camara de combustion? Lo mejor, y lo que hacemos los buenos preparadores de motores, es desmontar la bujia con el piston en el PMS y el motor bien horizontal, y medir el volumen de aceite que podemos introducir hasta que rebose por el agujero de la bujia. Como la bujia ocupa un volumen que no estamos teniendo en cuenta, lo mediremos y lo restaremos al volumen obtenido anteriormente.
¿Como influye la relacion de compresion en la potencia maxima que ofrece el motor?
Cuanta mas relacion de compresion tenga un motor, la mezcla estara a mas presion cuando el piston este en el PMS. Esta gran presion provocara un aumento muy rapido de la temperatura, y con ello las moleculas de la gasolina se agitaran rapidamente. Esta gran agitacion producira una rapida inflamacion de la mezcla produciendo una combustion de gran calidad y de gran velocidad. Este es basicamente el motivo por el que aumentando la relacion de compresion vamos a obtener una potencia maxima superior (tambien conseguiremos mas potencia a cualquier numero de rpm, no solo en las rpm de maxima potencia).
En el siguiente grafico podemos ver como varia el rendimiento de la combustion en funcion de la relacion de compresion:



Como hemos podido observar, a medida que vamos aumentando la relacion de compresion la mejora en el rendimiento de la combustion es menor. Por eso al pasar por ejemplo desde una relacion de compresion 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 de 3 puntos tambien) no se nota tanta mejora.
¿Que valores de relacion de compresion he de utilizar?
Os sorprenderiais muchas veces si midierais la relacion de compresion que tienen los motores actuales para circular por la calle. En muchos casos la relacion de compresion es de escasamente 8.5:1 ¿Porque? Pues porque el fabricante del motor tiene que vender el mismo motor en diferentes paises, y no en todos los paises las gasolinas son de la misma calidad. Para evitar hacer un modelo diferente de culata para cada pais, que encareceria el motor en exceso, deciden vender en todos los paises un motor con poca relacion de compresion capaz de funcionar hasta en los paises de peor calidad de gasolina. Sorprendentemente esto ocurre tambien en la mayoria de motores de competicion a la venta al publico (motos competicion-cliente).
Por lo visto antes, podriamos pensar que si cuanta mas relacion de compresion tiene el motor, mas potencia ofrece... !Aumentemos la relacion de compresion hasta el infinito! Esto no es posible porque la gasolina llega un momento que empieza a explotar descontroladamente debido a las altas presiones y temperaturas en que se encuentra. A esto se le llama explosion incontrolada.
Un motor cuanta menos cilindrada tiene, mas relacion de compresion acepta. Esto es debido a que el efecto de explosion incontrolada aparece con mas facilidad en los motores a medida que aumenta la cilindrada. Hay unos valores universales a los que conviene llegar por ser los que maxima potencia van a proporcionar, los podeis ver en la siguiente tabla:

50 cc ---> 12.0:1
70 cc ---> 11.7:1
80 cc ---> 11.5:1
100 cc ---> 11.2:1
125 cc ---> 11.0:1
250 cc ---> 10.0:1

ATENCION: Estos valores son adecuados utilizando gasolina sin plomo de 98 octanos de la que se puede obtener en cualquier gasolinera europea que cumpla con los minimos requisitos de calidad. Las gasolinas europeas actualmente son las que mejor calidad ofrecen, muy por delante de las que podemos obtener en paises y continentes como Estados Unidos, Canada, Sudamerica, Africa o Asia.
¿Como pongo en practica lo de aumentar la relacion de compresion?
Es de lo mas sencillo. Lo primero de todo es calcular la cantidad de material que hay que eliminar de la culata para reducir el volumen al deseado. Lo vamos a ver con un ejemplo, y para ello tomaremos el motor del ejemplo anterior (Accossato MX 125 de 1986). Si queremos aumentar la relacion de compresion desde los 10:1 iniciales hasta 10.5:1, deberemos reducir el volumen de la camara de combustion desde los 7.2 cc iniciales hasta 6.8 cc (haced el calculo vosotros y vereis como con 6.8 cc obtendremos una relacion de compresion de 10.5:1). Esto significa reducir en 0.4 cc su volumen. Utilizando la misma formula que venimos utilizando para el calculo de volumenes pero colocada de otra forma calcularemos la distancia a planificar en la culata:

ALTURA = ( 4 x VOLUMEN ) / ( 3.1416 x DIAMETRO^2 )

Donde VOLUMEN es el volumen a reducir (0.4 cc en el ejemplo), DIAMETRO es el diametro del cilindro (5.2 cm) y ALTURA es la distancia en cm a eliminar de la culata. En este ejemplo tendriamos que eliminar 0.0188 cm que es lo mismo que 0.188 mm.
El siguiente paso es llevar la culata a un taller especializado en torneado y por un desembolso minimo de dinero (dependiendo del taller entre 2000 y 2500 ptas) realizar la operacion, siempre dejando bien claro cual es la medida a planificar (eliminar) de la culata.
ATENCION: Al utilizar todas las formulas de este articulo debemos introducir todos los valores en cm y no en mm.



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RESUMEN DE FORMULAS Y CALCULOS

•Calculo a emplear Para saber el volumen que hay que lograr en la camara de compresión (en PMS) para lograr el nivel de relación compresión deseado:
Cubicaje Total del cilindro / (RC deseada - 1)= xxcm3
Para comprobar es:
(Cubicaje Total del Cilindro + Volumen que hay que lograr en la camara de compresión (en PMS)) / Volumen que hay que lograr en la camara de compresión (PMS) = RC deseada

•Calculo a emplear para saber el volumen que hay que quitarle a la camara de compresión (en PMS) para lograr el nivel de relación compresión deseado:
Cubicaje Original de la camara de compresión (en PMS) - Volumen que hay que lograr en la camara de compresión (en PMS)= xxcm3

•Calculo a emplear para saber la distancia que hay que rebajar el cilindro arriba para lograr la relación compresión deseada:
[Carrera Cigueñal / (RC original - 1)] - [Carrera Cigueñal / (RC deseada - 1)]= xxmm

7 comentarios - preparacion de la tapade cilindro

popinot
loco muy buen post...Bastante bien explicado y muy interesante para el que quiere aumentar el par!!
sytrus
interesante pero la letra muy pequeña...
Raymond_M +2
Mano ojala no te ofendas, pero la verdad no se entiende si es motor de moto o de carro, además no entendí mucho, claro si todos fueramos expertos paque chingados nos meteriamos acá a buscar info, talves hubiera sido bueno que le pusieras al titulo del post algo asi como avanzado o experto, como dijo einstein "todos somos ignorantes pero no ignoramos las mismas cosas"
enzoquemero
muy buenoo el post, es en general para las motos, miraa yo tengo una Honda CG 125 titan, deberia ponerle esta relacion de compresion 11.0:1 , si me explicas bien bien , le cambio la relacion de compresion a mi motoo, desde ya muchas gracias!