Existen muchas formas de aumentar la eficiencia y rendimiento del motor, desde algunas tecnologías electrónicas para la inyección del combustible, pasando por mejoras en los lubricantes para reducir la fricción, nuevos metales para los componentes, hibridación, combustibles mejorados, etc. Pero hay dos clásicas en las que nos centraremos: cilindrada vs turboalimentación.
Una comparativa entre dos de las formas que existen para aumentar la potencia de un motor, con todas sus ventajas y desventajas…
Aumentar la cilindrada como medio para aumentar la potencia del motor
La cilindrada es un término que hace referencia al volumen total de los cilindros de un motor de combustión interna. Es una medida que determina la capacidad del motor para quemar la mezcla de aire y combustible y, en consecuencia, la cantidad de potencia que puede generar.
Como es un parámetro que se refiere al volumen se mide en centímetros cúbicos (cc) o litros (L). Por ejemplo, un motor de 1400 cc o 1.4 litros. Esto estaría indicando la capacidad o volumen máximo que suman todos los cilindros del motor en cuestión.
Para calcular la cilindrada de un motor, necesitas conocer dos medidas: el diámetro del cilindro y la carrera del pistón. El diámetro del cilindro es la medida de la distancia entre los puntos más alejados de la superficie interior del cilindro. La carrera es la distancia vertical que recorre el pistón dentro del cilindro, desde el punto muerto inferior (PMI) al punto muerto superior (PMS). En cuanto a la fórmula para calcular la cilindrada:
- Cilindrada unitaria = [(π · D²)/4] · L
- Cilindrada total = [(π · D²)/4] · L · N
Siendo D el diámetro del cilindro, L la carrera del pistón y N el número de cilindros que posee el motor.
Para aumentar la cilindrada, como comprenderás, existen dos métodos fundamentales:
- Aumentar el número de cilindros: se trata de añadir más y más cilindros a la unidad de potencia, como los motores de un solo cilindro, dos, cuatro, seis, ocho, diez, doce, etc. De esta forma, todos sumados incrementan la cilindrada máxima del motor.
- Aumentar la capacidad de los cilindros: en vez de agregar más y más cilindros, en esta otra técnica simplemente se hacen las cavidades más grandes, para que quepa mayor volumen de combustible y aire para la reacción. Esta técnica puede tener sus ventajas y desventajas con respecto a la anterior, una de las ventajas es que reduces el número de partes móviles, lo que implicaría un motor con menores probabilidades de averiarse.
Relación de compresión
La relación de compresión de un motor es una medida que indica cuánto se comprime la mezcla de aire y combustible en la cámara de combustión de un cilindro, y también es un factor clave para determinar la potencia del motor. Se calcula de la siguiente manera:
- Relación de compresión = Volumen PMI / Volumen PMS
- Relación de compresión = (Vca + Vc) / Vc
Donde Vca es el volumen de la carrera y Vc el de la cámara de compresión. Es decir, la división entre el volumen o cilindrada del cilindro cuando el pistón está arriba y cuando está abajo.
Turboalimentación como método para aumentar el rendimiento
Cuando simplemente se utilizan técnicas para aumentar la cilindrada, entre otras, se conoce al motor como motor atmosférico o aspirado, ya que coge el aire necesario para la combustión directamente del entorno, a presión atmosférica. Mientras que cuando se emplea un turbocompresor para comprimir dicho aire, se conoce como motor turboalimentado, sobrealimentado o simplemente turbo.
Se utiliza en los motores de combustión interna para mejorar su rendimiento. El turbocompresor comprime el aire que recibe del exterior, permitiendo que llegue más oxígeno a la cámara de combustión, sin necesidad de aumentar la cilindrada del motor, por tanto, con un motor más compacto. Dicho de otro modo, sin tener que aumentar la cilindrada, se permite introducir mayor cantidad de combustible en la cámara, ya que el aire comprimido ocupará menos espacio, y la combustión será más fuerte.
El funcionamiento del turbo se basa en el aprovechamiento de los gases de escape. Cuando los gases de escape son expulsados del cilindro, hacen girar una rueda de turbina cuyo eje está fijado a otra rueda, en este caso de compresor. Como ambas comparten el mismo eje y, por tanto, giran a la misma velocidad, la energía térmica se transforma en cinética, lo que propicia el movimiento de la rueda de compresor.
Mientras los gases de escape que han servido para mover la turbina vuelven a salir por el sistema de escape, el compresor aspira el aire proveniente del filtro de aire para comprimirlo y forzar su entrada a mayor presión en el cilindro a través de la válvula de admisión.
Es importante mencionar que para que un motor dotado de un turbo funcione de manera óptima se hacen necesarios otros elementos, como el intercooler, que tiene como misión enfriar el aire que proviene del compresor. Básicamente es un pequeño radiador para que el aire que al comprimirse se calienta, no se expanda por acción de la dilatación por ese incremento de temperatura y anule el efecto de la compresión previa.
Cilindrada vs Turboalimentación: ventajas y desventajas
En cuanto a las ventajas y desventajas de ambos métodos para aumentar el rendimiento del motor, tenemos que destacar lo siguiente en esta batalla cilindrada vs turboalimentación:
- Mayor potencia: al aumentar la capacidad volumétrica de un motor o cilinrada, se incrementa la cantidad de aire y combustible que llenará las cámaras de combustión, lo que resulta en un mayor consumo de aire y, por tanto, en una mayor potencia. Algo parecido ocurre en la turboalimentación, aunque sin aumentar la capacidad del cilindro, ya que al comprimir el aire, se puede introducir mayor cantidad de aire y mayor cantidad de combustible en la cámara con el mismo efecto.
- Mayor consumo: tanto en un caso como en el otro, el consumo de combustible será mayor. Por un lado porque se aumenta la capacidad del cilindro para introducir mayor cantidad y por el otro porque al comprimir el volumen del aire, puede entrar mayor cantidad de combustible a igual cilindrada.
Sin embargo, esto es en cuanto a lo común, pero existen algunas cosas que marcan la diferencia:
- Costes: aumentar la cilindrada también aumentará el coste del motor en general, aunque no necesariamente los de mantenimiento. En cambio, el sistema turbo añade complejidad al motor, y sí que podría agregar costes extra de mantenimiento.
- Peso: mientras que aumentar la cilindrada implica un bloque motor mayor y partes más pesadas, lo que repercute también en la maniobrabilidad del vehículo y el consumo, introducir un turbo no tiene ese incremento de peso tan superior, por lo que puede ser un motor más ligero y ágil.
- Funcionamiento a gran altitud: mientras los motores atmosféricos pierden mucha potencia cuando funcionan a gran altitud, ya que existe menor presión atmosférica respecto al nivel del mar, los motores turbo no se ven tan afectados por este fenómeno, y no pierden tantos caballos de potencia cuando trabajan en zonas altas.
- Retardo o lag: mientras los motores turbo experimentan un cierto retraso antes de que el turbo comience a proporcionar potencia adicional, esto no sucede en un motor atmosférico.
Eso sí, recuerda que ambos métodos no son incompatibles entre sí, se puede tanto aumentar la cilindrada de un motor como agregar un turbo para hacer motores más y más potentes…