Los Motores de 2 Tiempos: Una Guía Funcional
Los motores de dos tiempos son estructuras mecánicas eficientes y compactas, destacando por su diseño con menor número de componentes en comparación con sus homólogos de cuatro tiempos. Simplifican el ciclo termodinámico, ya sea Otto o Diésel, completando las fases de admisión, compresión, combustión y escape en solo dos movimientos del pistón, o lo que es equivalente, una sola rotación completa del cigüeñal.
Conocidos también como motores de ciclo binario, estos se valen del principio de combustión interna que procede en cuatro etapas distintas, pero condensadas en dos fases mecánicas.
¿Cuáles son las razones para optar por un motor de dos tiempos?
La elección de un motor de 2 tiempos se debe a su diseño ligero y al menor costo de producción, haciéndolos ideales para aplicaciones donde la densidad de potencia no es el factor predominante. Se encuentran comúnmente en motocicletas, sierras eléctricas, embarcaciones menores y motores para modelismo aéreo.
Funcionamiento del motor de 2 tiempos
En los motores de 2 tiempos, es el pistón quien orquesta el cambio de gases, en contraste con los motores de 4 tiempos que se sirven de válvulas para esta función. El pistón, en su desplazamiento, altera la compresión tanto del cárter como del cilindro para ejecutar el ciclo completo.
Primer Tiempo
La etapa inicial contempla tanto la compresión como la admisión. Durante la subida del pistón se comprime la mezcla de aire, combustible y aceite, generando un vacío en el cárter que, al llegar al punto más alto, permite que la lumbrera de admisión se abra y llene el cárter con la mezcla preparada para la combustión.
Segundo Tiempo
La fase de explosión y escape ocurre ahora. La bujía, al generar la chispa, enciende la mezcla comprimida resultando en una explosión que empuja al pistón hacia abajo, y simultáneamente comprimiendo la mezcla en el cárter. Al alcanzar el momento preciso, el pistón despeja la lumbrera de escape permitiendo la salida de los gases quemados. Seguidamente, la lumbrera de transferencia se abre para conectar el cárter con el cilindro, renovando la mezcla en el cilindro y expulsando los gases residuales. Con esto, el motor queda preparado para iniciar un nuevo ciclo.
Componentes de un motor de 2 tiempos
Los motores de dos tiempos contienen piezas similares a los de cuatro tiempos, pero con una lista de componentes significativamente más corta, lo que le otorga simplicidad y eficiencia.
Partes Fijas
- Cilindro: Elemento clave, aloja al pistón y alberga las lumbreras para el intercambio gaseoso y las cámaras para refrigeración.
- Cárter: Cámara que hospeda el cigüeñal y la biela, siendo crucial para la dinámica gaseosa.
- Culata: Cubierta superior del cilindro que forma junto a éste, la cámara de combustión sellada por el pistón.
Partes Móviles
- Pistón: Actúa como émbolo, controlando el intercambio de gases y recibiendo la fuerza de la combustión.
- Cigüeñal: Eje central que transmite la potencia mecánica hacia otros componentes del motor o la máquina propulsada.
- Biela: Une al pistón con el cigüeñal, transmitiendo las fuerzas y convirtiendo el movimiento lineal en rotativo.
Ventajas y desventajas de los motores de 2 tiempos
Entre las ventajas, destacan la simplicidad mecánica y menor cantidad de partes, lo que se traduce en un mantenimiento más sencillo y económico. También presentan una mejor relación peso-potencia comparados con los motores de 4 tiempos, siendo beneficiosos en aplicaciones donde el peso es un factor crítico.
Sin embargo, poseen desventajas notables. Los motores de dos tiempos suelen ser menos eficientes en términos de consumo de combustible y control de emisiones, siendo más contaminantes debido al aceite que se quema junto con el combustible. Esto también causa un mayor desgaste del motor debido a la menor lubricación.
El motor de 2 tiempos es una opción viable para ciertos contextos donde las demandas de eficiencia y peso son balanceadas por la necesidad de simplicidad y coste. A pesar de sus desventajas en eficiencia y emisiones, su diseño sigue siendo relevante en numerosas aplicaciones especializadas y su estudio ofrece una comprensión profunda de los principios de la ingeniería mecánica.