Cómo funciona el motor rotativo de un coche

Cómo funciona el motor rotativo de un coche

Ricardo Romero

22-02-2018

Wankel definió el funcionamiento del motor ideado por él, como: "Un motor rotativo de combustión interna en el que un rotor triangular gira dentro de una carcasa especialmente diseñada, y que realiza las mismas funciones que los pistones de un motor convencional, pero reduciendo peso y número de partes móviles." Siguiendo con un post anterior, voy a explicar con más detalle los elementos del motor de esta maravilla de la ingeniería.

Motor rotativo, el rotor

El rotor cumple la misma función que el conjunto pistón-biela en el motor alternativo, transmitiendo la presión que ejercen los gases de la combustión directamente al cigüeñal. Al mismo tiempo, el rotor hace el trabajo de las válvulas de admisión y escape en un motor alternativo. En cada uno de los vértices del rotor se sitúan unos elementos de sellado, así como a lo largo de ambas caras laterales, para evitar que la mezcla de aire-combustible, los gases quemados o el aceite lubricante salgan del espacio en el que están confinados. El engranaje y el cojinete del rotor están situados en su interior. El contorno del rotor tiene la forma de la envolvente interior del estator.

El pequeño espacio libre que existe entre el rotor y el estator se consigue mecanizando el rotor según una epitrocoide algo más pequeña de la que realmente forma el estator. De cara al rendimiento del motor, interesa que este espacio o juego sea lo más pequeño posible. No obstante, se deben tener en cuenta las deformaciones térmicas y las tolerancias de fabricación, entre otros aspectos. Al final, esta distancia se suele situar en torno a 0.5 mm.

Motor rotativo, el estator

El estator del motor rotativo es el equivalente al conjunto formado por el bloque motor y la culata de los motores alternativos. Para un motor de un solo rotor, el estator está formado por tres partes: una, periférica, que envuelve al rotor; y otras dos, laterales, una a cada lado del rotor. En el motor rotativo, la cámara de combustión se mueve siguiendo cada una de las fases del ciclo de cuatro tiempos. La zona donde se realiza la admisión de la mezcla se enfría con la entrada de ésta, mientras que la zona de expansión está expuesta a elevadas temperaturas. Algo parecido sucede con las presiones. La presión ejercida por los segmentos (debido a la fuerza centrífuga) y los gases quemados, desgastan la superficie interior del estator periférico en zonas muy localizadas (relacionadas con los puntos donde se produce la combustión).

El estator puede estar sometido a un gradiente importante de presiones y temperaturas (fácilmente se obtienen saltos de 100 ºC). Por lo tanto, las características básicas que debe cumplir el material del estator periférico son: proporcionar la resistencia suficiente para resistir los esfuerzos causados por la combustión; asegurar la mínima diferencia de temperaturas y resistir las tensiones térmicas provocadas por este gradiente, así como asegurar unas buenas condiciones de refrigeración y lubricación; y resistir con la mínima deformación posible para asegurar una buena estanqueidad de las cámaras de combustión.

Engranajes de transmisión del motor rotativo de un coche

Este mecanismo está formado por un piñón (engranaje de dientes exteriores), fijo a la tapa lateral del estator, y otro, de dientes interiores, sólidamente unido al interior del rotor. El primero de ellos, permanece inmóvil (hace la función de círculo de base de la curva) y el otro, al engranar con éste, realiza el movimiento de generación de la epitrocoide, como ya se ha descrito anteriormente. La relación entre el número de dientes de ambos engranajes es de 2:3.

Esta diferencia proporciona una relación de transmisión de 1:3 entre la velocidad del rotor y la del eje de salida. El engranaje fijo está encajado a la tapa lateral del estator y sujetado mediante tornillos de fijación. Además, se le da una forma y grosor adecuados para que el engranaje tenga una rigidez y una resistencia a la fatiga aceptables. En cuanto al engranaje de dientes interiores, tiene una forma cilíndrica de un espesor muy pequeño y se aloja en el interior del rotor. Al igual que el engranaje fijo, puede fijarse mediante tornillos, aunque es más frecuente emplear unos pequeños muelles que, al mismo tiempo que sujetan el engranaje, absorben parte de las cargas a las que está sometido.

Mecanismo de sellado del motor rotativo de un coche

El mecanismo que asegura la estanqueidad de las cámaras de combustión en el motor rotativo equivale a los aros flexibles que se acoplan a los pistones en el motor alternativo. En este caso, se compone de elementos de sellado dispuestos de tres formas características, diseñadas para asegurar que los gases y los fluidos permanezcan en todo momento en su sitio. Los segmentos del motor rotativo están sometidos a unas presiones muy elevadas, así como a unas temperaturas de trabajo también bastante altas. Por eso, es muy importante un correcto estudio de su diseño para definir tanto la forma como el material. Al igual que el material, requiere una consideración especial el tratamiento superficial de la pieza con la que los segmentos van a mantener contacto: estator periférico y lateral.

A día de hoy, los motores rotativos no pueden desbancar a los motores alternativos pero en un futuro podrían jugar un papel importante convirtiéndose en motores de transición hacia nuevos motores más eficientes y respetuosos con el medio ambiente o hacia nuevos procesos de transformación de energía. ¿Crees que algún día se aplicarán en todos los coches?

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Ricardo Romero

Ingeniero Técnico Industrial especializado Electrónica Industrial. Técnico Superior de Electromecánica de Vehículos y técnico Hardware/Software de Sistemas Informáticos.