Cilindrada unitaria y cilindrada total

La cilindrada de un motor se obtiene realizando cálculos matemáticos que derivan de la medición geométrica de sus componentes. En concreto de la parte del motor que genera la fuerza motriz. Sin embargo, no hay que confundir la cilindrada unitaria con la total, ya que hacen referencia a valores diferentes.

Aunque muchas personas así lo creen, la cilindrada de un motor no es todo el hueco que hay dentro de los cilindros. Se trata solo del espacio que se aprovecha para crear el movimiento de los pistones. Es decir, el volumen que hay entre el Punto Muerto Superior y su Punto Muerto Inferior de los pistones.

Todo lo demás, queda fuera de lo que se considera cilindrada del motor. Como por ejemplo, las cámaras de combustión, que son un espacio donde se inician las explosiones, pero hasta donde no sube el pistón. Tampoco cuentan, como es lógico, las partes de los cilindros hasta donde no bajan las cabezas de los pistones.

Cilindrada unitaria

Se trata del volumen de solo uno de los cilindros del motor. Como te hemos dicho, se trata de medir el espacio entre el Punto Muerto Superior y su Punto Muerto Inferior del pistón. Lo que se obtiene con la siguiente fórmula: π x (diámetro del cilindro²/4) y multiplicándolo por la altura del recorrido total o carrera del pistón.

Por supuesto, en los motores de compresión variable, se tiene en cuenta la relación de compresión más alta. Es decir, cuando el motor funciona con la mayor carrera del pistón posible. Si no conoces este tipo de motores, te recomendamos que le eches un vistazo al artículo Relación de compresión de un motor. Al final tiene un apartado en el que se explica cuáles son su ventajas y forma de funcionar.

Si estás familiarizado con los cálculos geométricos básicos, es posible que te haya extrañado ver que la fórmula no es la típica del cálculo del volumen de un cilindro. Es decir: π x r² x h (Pi por el radio al cuadrado por la altura). En el cálculo de cilindrada se sustituye r² por d²/4 (diámetro al cuadrado, partido por 4), que da el mismo resultado. Haz la prueba si quieres.

Cilindrada total

En este caso, ya sí estamos hablando de la cilindrada de un motor, que es lo que se suele anunciar en los diferentes vehículos que hay a la venta. La cilindrada total, es simplemente el resultado de multiplicar el valor obtenido con el cálculo de la cilindrada unitaria, por el número de pistones con los que cuenta el motor.

Nótese que es el número de pistones, no el número de cilindros. Aunque no es habitual verlos, se obtendría un valor incorrecto en los motores de pistones opuestos, porque tienen dos pistones por cilindro. Una característica que se puede ver por ejemplo en el motor INNEngine. De todas maneras, es indiferente usar cilindros o pistones en el resto de motores.

Cada resultado obtenido en estos cálculos, y debido a que el diámetro del pistón generalmente es expresado en milímetros, será expresado en milímetros cúbicos. Por lo que, para obtener la cilindrada en centímetros cúbicos (como es frecuente verlo expresado) debemos dividir al resultado por 1000.

Para qué se usa la cilindrada unitaria y total

A parte de la utilización de estos valores en el mundo de la ingeniería de motores, de su modificación y reparación, también se usa por ejemplo en el cálculo de los caballos fiscales de un vehículo con motor térmico. En las fórmulas empleadas para ello aparecen medidas como el diámetro de los cilindros y la carrera de los pistones.

Volviendo a la ingeniería de motores, la cilindrada unitaria, total y la relación que hay entre ellas se usa de forma habitual. Por ejemplo, para los motores convencionales se trata de que la relación entre ambas no sea ni muy grande ni muy pequeña. Dicho de otro modo, no caer en cilindros demasiado pequeños para la cilindrada del motor o en todo lo contrario.

Cilindrada unitaria baja (cilindros pequeños)

Unos cilindros demasiado pequeños causan, por ejemplo, que la cantidad de mezcla sea menor y por lo tanto que el par generado sea más escaso. Lo que se puede solucionar con la sobrealimentación, aunque con ciertos límites que no se superan en coches convencionales que vemos generalmente por la calle.

Cilindrada unitaria alta (cilindros grandes)

No hay que olvidar que el encendido de la gasolina no es instantáneo y la llama que genera tarda en expandirse. Cuanto más grande sea el cilindro más tardará en empujar el pistón de forma efectiva, porque tardará en llegar. Lo que se puede solucionar en cierta medida con un mayor avance de encendido. Sin embargo, este avance tiene límites y no se puede abusar de él.

El resultado es que las revoluciones del motor no pueden ser muy altas, porque no le da tiempo a la llama a mover el motor a determinadas velocidades de giro. Además cuanto mayor es el cilindro, mayor es la velocidad que tiene que alcanzar el pistón para cubrir todo el movimiento y, de nuevo, eso genera más fricción y calor.

La ventaja es que un cilindro grande permite mayores válvulas para la entrada de aire o mezcla y la expulsión de los gases. Además de permitir mayor facilidad para incorporar sistemas de dos bujías.

Como ves, ambos casos conllevan problemas extra que hay que solventar. Por ese motivo, además de otros, es por lo que se ven cada vez más motores con una cilindrada total muy baja, pero tres cilindros. Por ejemplo, en los motores de 0,9 litros, 1.0 litros o incluso en los de 1.2 litros. A pesar de las vibraciones extra que causan, principalmente a bajas revoluciones.

¿Se puede modificar la cilindrada?

A pesar de que las potenciaciones de motores más frecuentes solo implican una reprogramación de la electrónica, también hay modificaciones más profundas que incluso llegan a modificar la cilindrada unitaria y, lógicamente, la total. Un buen ejemplo de ello es el Brabus 900 G65. Una modificación del Mercedes Clase G de 2016 con un motor de 12 cilindros y 6.0 litros, que tras los cambios cubicaba 6.3 litros.

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Tipos de motores

Como has visto, hemos mencionado tanto el diámetro de los cilindros como la carrera del pistón. Ambos valores son susceptibles de cambios por parte de un preparador. Por ejemplo, el diámetro se suele ampliar mediante una rectificadora de precisión, que disminuye el grosor de las paredes de los cilindros. Un recurso del que no hay que abusar debido a los límites de resistencia del bloque motor. Que tendrá que aguantar la misma carga, rozamiento y calor con una pared más delgada. Esto supone por supuesto un aumento del tamaño de los pistones en la misma medida.

En cuanto a la carrera del pistón, también se puede modificar, aunque eso puede conllevar cambios en bielas, cigüeñal y otros elementos relacionados. Además, tampoco se puede abusar de esta modificación ya que la velocidad del pistón aumentará en cada vuelta de motor y eso aumenta el calor por rozamiento, además de otros problemas.

Imagen 1 – Nick Ares ; Imagen 5 – Eric Kilby