Inquietud ilimitada 

Transformacion Mecánica De 2T A 4T Con Rotodistribución

01.10.2010 | 16:42

El proyecto de fin de carrera es algo indispensable para concluir los estudios de Ingeniería Técnica Industrial. Es el momento de plasmar sobre el papel muchos de los conocimientos que se adquieren como alumno, pero sin duda, es una gran oportunidad para seguir aprendiendo y dar rienda suelta a la capacidad de ingeniar, desarrollar ideas y empezar a crecer como profesional.

He de reconocer, no sin cierto orgullo, que me considero parte del proyecto que Víctor Puig ha presentado como fin de carrera y, por el cual, ha recibido el premio Ingenium 2010.

Durante su época como colaborador en esta revista, no hacía otra cosa que cursar sus estudios de Ingeniería Técnica Industrial dentro de la rama Mecánica, además de deleitarnos con sublimes imágenes durante las sesiones de pruebas de vehículos deportivos.Víctor ha aplicado su inquietud característica y, en conjunto, con Manuel Muñoz Redondo, profesor de la Universidad de Sevilla, han lanzado al mundo un nuevo concepto dentro de las motorizaciones, el rotodistribuidor. Pero será mejor que sea el propio Víctor el que os cuente toda esta aventura.

"El último año como alumno de la EUP opté por participar en el proyecto Shell Eco Marathon donde, aparte de poder participar en un proyecto apasionante, tuve la suerte de conocer a Don Manuel Muñoz Redondo. Manolo es de esas personas que enseguida te transmite pasión por la ingeniería y, con gran satisfacción, te muestra todo el conocimiento que alberga el pequeño taller mecánico situado junto a la biblioteca. De estas sesiones junto a Manolo surgió la idea por desarrollar mi proyecto fin de carrera.
 
Hasta los 26 años, momento en que empecé mis estudios, había sido mecánico de motocicletas y un apasionado del mundo del motor. Un día en el taller, Manolo me enseñó su sistema de renovación de la carga con rotodistribución. Entonces, entendí que era mi oportunidad de poder aprender algo sobre motores. Había terminado mis estudios y apenas había visto lo que era un motor de una moto. Manolo accedió sin contemplaciones y me planteó este proyecto como un auténtico reto, 'adelante, a ver de qué eres capaz'. Ahora este desafío se ha convertido en el premio INGENIUM 2010 al mejor proyecto de fin de carrera en Mecánica y me brinda la oportunidad de compartir mi trabajo con vosotros.
 

Objeto del proyecto
 
motor de combustión interna de 2T a 4T con sistema de renovación de la carga mediante rotodistribuidores. La mecánica original era un motor de 2T de una moto de trial de la marca Gas Gas. La transformación conllevó el cambio de la parte alta del motor (cilindro, culata, cigüeñal, biela, etc.) y se mantuvo la parte baja en todo momento (cárter, cambio, embrague...), aunque tuvimos que hacer algunas modificaciones para adaptar un sistema de engrase, ya que la anterior mecánica lo hacía a través del combustible.
 
La transformación del ciclo se ha efectuado mediante el uso de rotodistribuidores. Nos decidimos por este sistema de distribución por su gran compacidad, característica indispensable para este tipo de motores, dado que el espacio disponible en el chasis es muy reducido. Además, ofrece elevadas cifras de par a bajas revoluciones y potencia.
 

Mejora Medioambiental
 
El propulsor de la Duke 125 es un monocilíndrico refrigerado por agua con distribución por doble árbol de levas en cabeza y cuatro válvulas. Sus medidas internas son de 58 x 47,2 mm (124,7 cc) y su desarrollo deriva de la evolución realizada en el modelo de motocross de 250 cc con el que KTM compite en motocross. Los 22,5 mm de diámetro de sus válvulas de admisión y los 19 mm de las de escape, en un ángulo de 29,5º, son casi idénticos al de la KTM 250 SX. La elección de estas cotas internas también se debe a que en el futuro se espera producir una versión de 200 cc para el mercado asiático, con unas medidas de 72 x 49 mm y una potencia de 24 CV frente a los 15 CV de la 125. Los cárteres de la Duke 125 son lo suficientemente robustos para admitir este extra de prestaciones y se mantendrán tanto el radiador, como el airbox, escape y chasis sin cambios. "Tan sólo hay que modificar la pipa de la bujía y el cuerpo de la inyección para instalar el motor más grande", declara Prielinger, quien afirma que su equipo de I+D ha montado un motor de la 250 SX en un chasis de la Duke125 ¡y ha resistido sin ningún problema!
 

El rotodistribuidor
 
Un rotodistribuidor es un elemento mecánico que tiene como objetivo realizar las cuatro fases del ciclo de Otto -admisión, compresión, expansión y escape-. Para realizar dicha función es necesaria una geometría muy particular, siendo esta la de una esfera con dos cortes simétricos equidistantes del plano del simetría. Además, dicha esfera tendrá unos conductos para la entrada y evacuación de los gases sobre la parte exterior de ésta. Existe la posibilidad de realizar el ciclo dos veces por cada vuelta del rotor, denominado esfera doble, o una vez por cada vuelta, esfera simple.
 
La elección de un tipo u otro se hace según las necesidades de cada sistema en cuanto a llenado y vaciado del motor, así como de la disponibilidad geométrica sobre el bastidor del vehículo.
 

Estudio comparativo: Válvulas vs. rotor
 
a) Elementos mecánicos??Motor con válvulas
 
- Válvulas
 
- Asiento Válvulas
 
- Guía de válvulas
 
- Muelles
 
- Platillos
 
- Conos de cierre
 
- Balancín
 
- Árbol de levas
 

Motor con rotodistribución
 
- Rotodistribuidor
 
- Casquillo de cierre
 

Queda de manifiesto que el sistema con válvulas requiere un mayor número de piezas, lo que conlleva una mayor inversión económica en componentes y unas mayores perdidas mecánicas.
 

b) Pérdida de potencia
 
En ambos sistemas existe un par resistente que roba potencia al motor: En el caso del sistema con válvulas, aunque existen otros componentes, tan sólo vamos a considerar el trabajo necesario para el accionamiento de los muelles que hacen que las válvulas permanezcan cerradas.
 
En el caso del sistema con rotodistribuidor sólo existe el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento entre casquillo y rotor. También es significativo comentar que la pérdida que roba el rotodistribuidor al cigüeñal es la mitad con respecto a la del sistema de válvulas.
 
Las fases en las que se produce dicha la pérdida es diferente en cada sistema. En el sistema con válvulas se produce durante el accionamiento de las válvulas, es decir, durante el escape y la admisión. Por el contrario, en el sistema de rotores se producen durante la compresión y la expansión, que es cuando la presión dentro de la cámara es mayor.
 

c) Renovación de la carga
 
El llenado y vaciado con el sistema de rotores es más eficiente y directo, dado que este no está restringido por las condiciones dinámicas a las que está sujeto el sistema de válvulas.
 

d) Régimen máximo de giro
 
El sistema de válvulas presenta un máximo régimen de giro, llegado a una cierta frecuencia de funcionamiento, esta coincide con la frecuencia natural del muelle y entra en resonancia produciéndose rebotes indeseables que hacen que la leva quede loca y pueda llegar a tocar con el pistón. Por el contrario, el sistema con rotodistribuidor no se ve condicionado por este problema y podrá alcanzar unas mayores cifras de rpm, lo que será favorable para alcanzar mayores cifras de potencia.
 

e) Seguridad
 
Si se pierde el sincronismo entre cigüeñal y árbol de levas en el sistema con válvulas, estas pueden llegar a tocar con el pistón, ocasionando graves daños en el motor. Con la rotodistribución si se rompiese la correa de distribución, tan sólo se produciría un fallo de funcionamiento pero sin dañar otros elementos mecánicos.
 
 
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