Motor Wankel para niños
El motor Wankel (también conocido como motor rotativo) es un tipo especial de motor de combustión interna. Fue una idea original de Félix Wankel y luego fue mejorado para ser práctico por Walter Froede. A diferencia de los motores comunes que usan pistones que suben y bajan, el motor Wankel utiliza piezas que giran, llamadas rotores.
Félix Wankel imaginó este motor rotativo en 1924 y obtuvo la patente en 1926. Durante los años 1940, trabajó para mejorar su diseño. En las décadas de 1950 y 1960, se hicieron grandes esfuerzos para desarrollar estos motores. Eran muy interesantes porque funcionaban de forma suave y silenciosa, y tenían pocas averías debido a su diseño sencillo.
Contenido
¿Cómo funciona el motor Wankel?
Un motor rotativo o Wankel es un motor de combustión interna que funciona de una manera muy diferente a los motores de pistones.
Es un motor de cuatro tiempos, pero estos "tiempos" (admisión, compresión, combustión y escape) ocurren en diferentes partes del motor al mismo tiempo. El rotor, que tiene forma triangular, gira dentro de una cavidad con forma de ocho. Este rotor transmite su movimiento giratorio a un eje central.
Al igual que un motor de pistones, el motor rotativo usa la presión que se produce cuando la mezcla de aire y combustible se quema. La diferencia es que esta presión está dentro de una cámara formada por una parte del motor y uno de los lados del rotor triangular. Estos motores suelen ser más potentes que los motores de cilindros. Por ejemplo, un motor Wankel con dos rotores puede tener una potencia similar a la de un motor convencional de seis cilindros.
El rotor se mueve manteniendo sus tres puntas en contacto con la pared interna del motor, creando así tres espacios separados para la mezcla. A medida que el rotor gira, cada uno de estos espacios se agranda y se encoge. Esta acción es la que permite que el aire y el combustible entren al motor, se compriman, generen energía al quemarse y luego expulsen los gases quemados.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas del motor Wankel?
Ventajas del motor rotativo
- Menos piezas móviles: El motor Wankel tiene menos piezas que un motor tradicional. Solo tiene cuatro partes principales: el bloque, el rotor, el eje y el sistema de enfriamiento y lubricación. Esto ayuda a que sea más confiable.
- Funcionamiento suave: Todas las partes de un motor rotativo giran en la misma dirección. Esto es diferente a los pistones, que cambian de dirección constantemente. Además, están equilibrados para evitar vibraciones. La entrega de potencia es muy uniforme.
- Menor velocidad de giro: Los rotores giran a un tercio de la velocidad del eje principal. Esto significa que las piezas clave del motor se mueven más lentamente que en un motor convencional, lo que aumenta su durabilidad.
- Menos vibraciones: Como las partes internas del motor tienen poca inercia (no hay bielas ni volantes de inercia), solo se producen pequeñas vibraciones.
- Menor peso: Al tener menos piezas, el motor Wankel es más ligero. Esto es útil para vehículos donde el peso es importante.
Desventajas del motor rotativo
- Emisiones: Puede ser más difícil cumplir con las normas de emisiones contaminantes. Esto se debe a que, como un motor de dos tiempos, consume aire, combustible y aceite.
- Costo de mantenimiento: Como no son tan comunes, encontrar personal capacitado para repararlos puede ser complicado y costoso.
- Consumo de combustible: La forma de las cámaras de combustión hace que el motor sea menos eficiente en el uso del combustible.
- Sellado difícil: Es complicado sellar cada una de las tres secciones del rotor para que no haya fugas. En los primeros modelos, las piezas de sellado se desgastaban y debían cambiarse con frecuencia.
- Sincronización: La sincronización de las partes del motor debe ser muy precisa. Si la mezcla se enciende antes de tiempo, puede dañar el motor.
- Encendido: El número y la ubicación de las bujías afectan el rendimiento. Hoy en día, la mayoría usa una bujía por cámara, como en los motores de pistones.
- Mantenimiento de sellos: Los sellos que aseguran que el motor funcione bien se desgastan por el roce constante. Aunque esto se ha mejorado mucho desde los años 70.
- Freno motor: Los motores Wankel tienen menos "freno motor" que los motores de pistones. Esto significa que los vehículos que los usan necesitan frenos más grandes.
Historia del motor Wankel
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Alrededor de 1972, se mostraron prototipos de motocicletas con motores Wankel de dos rotores, como la Yamaha RZ-201 y la Kawasaki X-99. Aunque se dijo que habían resuelto los problemas técnicos, no se fabricaron en serie. Sin embargo, DKW-Hercules vendió una motocicleta, la W-2000, con un motor Wankel entre 1970 y 1975. En Gran Bretaña, David W. Garside desarrolló motores Wankel de dos rotores para motocicletas, que se usaron en modelos como la Norton Commander. Suzuki también fabricó una moto con motor Wankel, la RE-5.
En Estados Unidos, la empresa John Deere investigó mucho los motores rotativos y diseñó una versión que podía usar varios tipos de combustible. Este diseño se propuso para vehículos militares en los años 80.
Ingersoll-Rand fabricó un motor Wankel industrial de 41 litros y 1000 caballos de fuerza que funcionaba con gas. Curtiss-Wright hizo prototipos para coches y aviones, donde el motor Wankel ofrecía ventajas como menor peso y menos vibraciones. Rolls-Royce desarrolló un motor Wankel diésel. Incluso se vendió un mini-motor Wankel para aeromodelos.
Después de un uso ocasional en automóviles por marcas como NSU (con sus modelos Spider y Ro 80) y Citroën (con el M 35 y GS Birrotor), la compañía japonesa Mazda ha sido la que más ha usado motores Wankel en coches.
Mazda lanzó sus primeros coches con motores Wankel en los años 70. Aunque a muchos clientes les encantaban por su suavidad, se vendieron en un momento en que se buscaba reducir las emisiones y mejorar el consumo de combustible. Mazda dejó de usar el Wankel en la mayoría de sus coches, pero continuó con una versión especial en su deportivo RX-7 hasta 2002. En 2003, Mazda relanzó el motor Wankel con el RX-8, que tenía una nueva versión más confiable y con menor consumo.
En el mundo de las carreras, Mazda ha tenido mucho éxito con sus coches de dos y cuatro rotores. En 1991, un motor Wankel de Mazda ganó las 24 Horas de Le Mans con su prototipo 787B. Este coche fue el que menos combustible consumió en esa carrera.
Hoy en día, muchas empresas ofrecen motores Wankel de pequeño tamaño para usos como karts, aviones ultraligeros y generadores eléctricos.
Desafíos técnicos del motor Wankel
Los ingenieros han estudiado cómo mejorar los motores Wankel. Por ejemplo, se descubrió que una mayor temperatura en la superficie del rotor reduce los hidrocarburos sin quemar en los gases de escape. También se investigó cómo la forma del hueco de combustión en el rotor y la posición de las bujías afectan el rendimiento.
Al principio, algunos motores Wankel tenían las aberturas de admisión y escape en los lados del rotor. Esto causaba problemas de calor y acumulación de suciedad. Mazda resolvió esto con sellos especiales y mejores materiales. Las aberturas laterales ayudan a evitar que los gases quemados entren en la fase de admisión o que la mezcla sin quemar salga por el escape, lo cual es bueno para reducir la contaminación.
Los primeros motores Wankel a veces hacían un ruido extraño debido a las tolerancias entre los engranajes. Esto se ha solucionado. También se ha trabajado en los sistemas de escape para mejorar el rendimiento.
Otro problema inicial eran las "marcas del diablo" o arañazos en la superficie interna del motor, causadas por el roce de los sellos. Esto se resolvió mejorando los materiales y el diseño de los sellos.
Los motores Wankel más recientes suelen ser de alta velocidad, entregando su potencia a muchas revoluciones por minuto. Sin embargo, se ha investigado cómo hacer que sean más eficientes a bajas revoluciones, lo que es importante para el uso diario en coches.
Materiales usados en el motor Wankel
Para el bloque del motor (el estator), se usan aleaciones de aluminio, ya que el aluminio conduce bien el calor y se dilata de forma adecuada. Dentro del bloque, se coloca una lámina de acero con una capa especial que reduce la fricción y permite que el aceite lubricante se mantenga. Los rotores suelen fabricarse de fundición o aluminio.
Se dice que los prototipos de motor Wankel de General Motors duraban más de 800.000 km. Aunque lograron mejorar el consumo de combustible, no pudieron resolver al mismo tiempo el problema de las emisiones contaminantes.
Combustible y lubricación
Como no hay puntos muy calientes en la cámara de combustión, se cree que una gasolina con un octanaje de 87 es suficiente para un motor Wankel, lo cual es una ventaja. Para la lubricación, que se hace mezclando combustible y aceite (como en los motores de dos tiempos), se recomienda añadir al menos un 1% de aceite lubricante a la gasolina. Esto ayuda a prevenir el desgaste. También se pueden usar lubricantes sólidos.
Es importante no acelerar el motor Wankel antes de que alcance su temperatura ideal de funcionamiento, ya que esto puede aumentar mucho el desgaste y las emisiones.
Otros motores rotativos
Además del motor inventado por Félix Wankel, existen otros tipos de motores rotativos. Por ejemplo, el del jesuita José Ignacio Martín-Artajo, o el de la empresa canadiense Quasiturbine. Varias empresas han investigado y patentado diferentes diseños de motores rotativos a lo largo de la historia.
Galería de imágenes
Véase también
En inglés: Wankel engine Facts for Kids
