Republica Bolivariana de Venezuela

Universidad Nacional Experimental Politécnica

“Antonio José de Sucre”

Vice-rectorado Barquisimeto

Motor Wankel

Integrantes:

Rafael Mendoza, Exp: 20091-0151

Carlos Soto, Exp: 20061-0171

Julio Gutiérrez, Exp: 20081-0827

Agosto del 2012

INTRODUCCION

Los motores de combustión interna ha sido a través de la historia una gran solución a maquinarias y automóviles que necesitan como elemento principal un motor que entregue gran potencia con un consumo económico para optimizar su eficiencia.

Aquí se presenta el motor rotativo Wankel, se trata de un motor de combustión interna y como tal obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión.

Este motor se desarrollo completamente en los años 50 y 60 pero no obtuvo los resultados esperados especialmente por coincidir con una época en la que se inicio el desarrollo de tecnologías anticontaminantes y este no aportaba una buena solución que ayudara esta causa.

Las compañías japonesas si se interesaron mucho en este tipo de motor desarrollándolo y utilizándolo en su mayoría en motocicletas y automóviles.

Conceptualmente se trata de un motor de encendido provocado con transformaciones endotérmica y combustión interna pero de embolo rotativo en lo que difiere fundamentalmente de un motor tradicional de cilindro-pistón.

Motor Wankel

 Historia

  El desarrollo de este motor comenzó en 1957 cuando el Dr. Félix Wankel, trabajando en conjunto con el fabricante alemán NSU, puso a prueba el primer motor rotativo del mundo que fue el resultado de estudios que comenzaron en 1924. En 1958 se terminó un motor que superaba algunas fallas detectadas en el primero y que llegaría a ser la base de los motores rotativos actuales.

El único fabricante que ha mantenido un interés en el desarrollo sostenido del motor Wankel ha sido la japonesa Mazda. En 1961 Mazda mostró su interés en este tipo de motor y firmó un contrato con la NSU, para 1963 ya se encontraba fabricando su propio diseño y en 1967 apareció su primer vehículo, el Cosmo Sport 110S. Para 1968 Mazda introdujo el modelo R-100, haciéndose por primera vez de un mercado masivo para este tipo de vehículos.

En 1979 introdujeron el RX-7, un modelo de auto deportivo con el motor rotativo. Este modelo se siguió perfeccionando y en junio de 1991 ganaron las 24 horas de Le Mans con un RX-7 equipado con cuatro rotores. A partir del 2000 Mazda comenzó el desarrollo del RX-8 que es el modelo con motor rotativo que actualmente Mazda ofrece.

Funcionamiento

En un motor alternativo; en el mismo volumen (mililitros) se efectúan sucesivamente 4 diferentes trabajos, admisión, compresión, combustión y escape. En un motor Wankel se desarrollan los mismos 4 tiempos pero en lugares distintos de la carcasa o bloque; con el pistón moviéndose continuamente de uno a otro. Más concretamente, el cilindro es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra un rotor triangular o triángulo lobular que realiza un giro de centro variable. Este pistón comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal que se encuentra en su interior, y que gira ya con un centro único.

Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte del recinto y sellada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motor reemplaza a los pistones.

El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto con el "freno", delimitando así tres compartimentos separados de mezcla. A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los 3 volúmenes se expande y contrae alternativamente; es esta expansión-contracción la que succiona el aire y el combustible hacia el motor, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y la expele hacia el escape.

Ventajas:

1) Menos piezas móviles: el motor Wankel tiene menos piezas móviles que un motor convencional, tan solo 4 piezas; bloque, rotor (que a su vez está formado por segmentos y regletas), árbol motriz y sistema de refrigeración/engrase (similar a los que montan los motores de pistón). Esto redunda en una mayor fiabilidad.

2) Suavidad de marcha: todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo sentido, en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que está sometido un pistón. Están equilibrados internamente con contrapesos giratorios para suprimir cualquier vibración. Incluso la entrega de potencia se desarrolla en forma más progresiva, dado que cada etapa de combustión dura 90° de giro del rotor y a su vez como cada vuelta del rotor representa 3 vueltas del eje, cada combustión dura 270° de giro del eje, es decir, 3/4 de cada vuelta; compárenlo con un motor monocilíndrico, donde cada combustión transcurre durante 180° de cada 2 revoluciones, o sea 1/4 de cada vuelta del cigüeñal: se produce una combustión cada 120º del rotor y 360º del eje.

3) Menor velocidad de rotación: dado que los rotores giran a 1/3 de la velocidad del eje y al tocar el freno, las piezas principales del motor se mueven más lentamente que las de un motor convencional, aumentando la fiabilidad.

4) Menores vibraciones: dado que las inercias internas del motor son muy pequeñas (no hay bielas, ni volante de inercia, ni recorrido de pistones, ni movimiento), solo se producen pequeñas vibraciones en la excéntrica.

5) Menor peso: debido al menor número de piezas que forman el motor en comparación con los de pistones y dado que generalmente se construyen motores de dos o tres rotores de 600 cc o 700 cc cada uno, ayuda a conseguir un menor peso final del mismo.

Desventajas:

1) Emisiones: es más complicado (aunque no imposible) ajustarse a las normas de emisiones contaminantes, ya que trabaja igual que un motor de 2 tiempos, consumiendo aire, combustible y aceite.

2) Costos de mantenimiento: al no estar tan difundido, su mantenimiento resulta costoso.

3) Consumo: la eficiencia termodinámica (relación consumo-potencia) se ve reducida por la forma alargada de las cámaras de combustión y la baja relación de compresión.

4) Difícil estanqueidad: resulta muy difícil aislar cada una de las 3 secciones del rotor, que deben ser estancas unas de otras para un buen funcionamiento. Además se hacía necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada 6 años aproximadamente, por su fuerte desgaste.

5) Sincronización: la sincronización de los distintos componentes del motor debe ser muy buena para evitar que la explosión de la mezcla se inicie antes de que el pistón rotativo se encuentre en la posición adecuada. Si esto no ocurre, la ignición empujará en sentido contrario al deseado, pudiendo dañar el motor.

Principios termodinámicos de funcionamiento

1) Procesos involucrados:

El ciclo que sigue el portador de energía en el motor rotativo es bastante parecido al ciclo Otto para motores alternativos de cilindro-pistón a gasolina. Este puede ser un análisis general, pero básicamente el motor rotativo que ocupa el análisis en este trabajo es el motor RENESIS del Mazda RX-8 (gasolina sin plomo 95 octanos - encendido mediante 2 bujías).

Dada la geometría del motor, se realizan tres ciclos por cada vuelta del rotor, lo que equivaldría a decir que se realiza un ciclo por cada vuelta del eje (cigüeñal).

La mezcla aire-combustible pasa entonces por los cuatro procesos ya conocidos: admisión, compresión, ignición y expulsión; que como ya se explicó se modelan para efectos de análisis como los cuatro procesos que componen al ciclo Otto:

Adiabático de compresión: La mezcla aire-combustible se comprime sin transmisión de calor. El rotor gira comprimiendo los gases admitidos durante aproximadamente 120° en su recorrido.

Transmisión de calor: Se idealiza el proceso de combustión por una transmisión de calor al portador de energía a volumen constante (PMS). El lado del rotor queda frente a las dos bujías.

Adiabático de expansión: El portador de energía a alta temperatura se expande sin transmisión de calor. Se ejerce la presión contra el rotor, generando el trabajo útil, desde el PMS al PMI.

Transmisión de calor: El proceso se realiza a volumen constante y se libera calor, aquí se completa el ciclo y el flujo de calor al foco de baja temperatura. El rotor queda frente a la lumbrera de escape y se expulsan los gases de combustión.

2) Análisis energético:

Una vuelta completa del rotor es equivalente a 3 ciclos, y dado que el eje gira tres veces más rápido que el rotor; tenemos un ciclo cada vuelta de cigüeñal. Este análisis previo nos permite establecer la equivalencia y decir que un motor rotativo de un rotor es equivalente a tener un motor de cuatro tiempos con dos cilindros, en términos de ciclos completados por vuelta de cigüeñal.

Según el ciclo modelado de Otto, la energía que se suministra es igual a la cantidad de calor que aporta el combustible. La potencia que se registra del motor a un régimen dado es la potencia útil que se obtiene. La diferencia entre estos valores es el calor que se disipa en el motor hacia el ambiente, por los refrigerantes y los que se llevan los gases de combustión:

Para el cálculo de la potencia útil simplemente se multiplica el par producido por las rpm para el régimen del motor:

El cálculo del calor suministrado se realiza multiplicando el flujo másico de mezcla que ingresa a la cámara por el poder calorífico del combustible.

En este punto debemos hallar el flujo másico de combustible o de lo contrario se usa la segunda igualdad, donde el calor específico para el aire se toma de las tablas, la variación de temperaturas se halla asumiendo una combustión estequiométrica completa (TMAX= TLLAMA ADIABÁTICA), además se tiene la presión del PMS de las especificaciones técnicas (850 kPa).

El flujo másico del aire para el motor se halla como sigue, para un ciclo:

Donde:

- La cilindrada obtenida de las especificaciones se divide entre tres, ya que un giro completo del rotor equivale a tres ciclos completos.

N: número de revoluciones de cigüeñal (rev/s).

A: número de ciclos por giro de cigüeñal, para este caso se especifican 2 ya que el motor es de doble rotor.

Constitución y Componentes

En un motor alternativo un mismo volumen de mezcla efectúa sucesivamente cuatro fases diferentes: admisión, compresión, combustión y escape. En un motor Wankel se desarrollan los mismos cuatro tiempos, pero en lugares distintos, como si tuviéramos un cilindro dedicado a cada uno de los tiempos y un único pistón que los recorriera todos. En este caso el cilindro tiene forma de ocho, concretamente de una figura denominada epitrocoide, dentro del cual se mueve un pistón geométricamente parecido a un triangulo que realiza un giro excéntrico. Este pistón comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal que se encuentra en su interior y que gira ya con un centro único.

El rotor realiza un recorrido en el que mantiene sus tres vértices en contacto hermético con la carcasa, delimitando así tres compartimentos separados. A medida que el rotor gira, cada uno de los tres volúmenes ve realizando sucesivamente las fases de trabajo: admisión, compresión, expansión y escape.

Los componentes fundamentales que lo constituyen son:

Epitrocoide: carcasa de forma parecida a una elipse que constituye el cilindro, con los huecos y cámaras por donde circula el liquido de refrigeración. Se encuentra cerrada herméticamente por ambos lados, donde van instalados los cojinetes de apoyo.

Lumbreras de admisión y escape: situadas a uno de los lados de la carcasa, realizan el llenado de gases frescos y expulsión de gases quemados.

Bujías: se encuentran en el lado opuesto de las lumbreras y son las encargadas de generar la chispa.

Patines: son una especie de segmentos dispuestos en los vértices del rotor, que mantienen la estanqueidad radial entre sus lados.

Laminas en forma de vector: alojadas en canales laterales a ambos lados del rotor, aseguran la estanqueidad axial.

Piñón de árbol motriz: piñón que engrana con una corona dentada que se dispone en el hueco interior del rotor.

Cámara de combustión: lo constituye el vaciado realizado en cada lado del rotor. Cada cámara constituye un cilindro independiente, puesto que realiza el ciclo completo por cada revolución del rotor.

Rotor: El rotor es lo que transmite la presión de los gases y además el rotor trabaja como válvulas de escape y admisión al comunicarse con las lumbreras.

Tiene los elementos de sellado en sus vértices, para lograr el aislamiento entre las diferentes cámaras. El rotor transmite el giro al eje y es por esto que posee

un engranaje y cojinete en el agujero interior. También posee sistemas de aislamiento con el estator en sus caras anterior y posterior.

Una parte importante en el rotor son las hendiduras que posee en sus caras laterales, ya que estas influyen notablemente en el rendimiento del motor, ya que determinan la relación de compresión. El rotor del RENESIS es de hierro fundido.

Estator: Se forma de: estator periférico y estator lateral, en conjunto cumplen la función del cilindro y la culata en un motor convencional. Debe ser de un material bastante resistente ya que está expuesto a presiones localizadas, además de gradientes de temperatura muy marcados. En general se fabrica de aleaciones de aluminio recubiertas de acero y cromo.

Debe estar dimensionalmente muy bien fabricado para que encaje con el rotor a la perfección y conseguir el sellado de las cámaras.

En el RENESIS, los estatores periféricos están hechos de hierro fundido y en su unión con los laterales se hallan un sello de caucho.

Eje (cigüeñal): El eje excéntrico se soporta en los rodamientos del rotor y unido a él mediante los engranajes. Los excéntricos para los dos rotores, en el caso del RENESIS, están desfasados 180°. El eje tiene también volantes para distribuir bien el giro.

Engranajes de transmisión: El mecanismo se forma de un piñón fijo a la tapa lateral del estator y uno de dientes interiores unido al rotor. La relación entre el número de dientes es lo que proporciona la relación de transmisión 3:1 entre el rotor y el eje de transmisión. Generalmente se trata de engranajes de dientes rectos.

Mecanismo de sellado: Son segmentos unidos al rotor que garantizan la hermeticidad entre una cámara y otra, y entre el rotor y el estator periférico. Se tienen los segmentos periféricos que se encuentran en cada vértice del rotor y aseguran la estanqueidad entre cámaras adyacentes y los laterales, que son láminas de las que depende el sellado axial del motor. A esto se suman los pernos de anclaje que mantienen unidos los segmentos periféricos y los laterales.

Los principales elementos del motor Wankel:

Se muestra la relación de los procesos entre un motor alternativo y el motor Wankel.

Sistema de Encendido

El sistema de encendido es el encargado de iniciar en el momento apropiado el proceso de combustión de la mezcla aire/combustible dentro de las cámaras de combustión. Es uno de los protagonistas del ciclo Otto: el encendido de la mezcla mediante una chispa que provoca una explosión.

En el caso del RX8 el sistema de encendido es completamente electrónico, como en la mayoría de los coches actuales, y lo componen los siguientes elementos:

PCM: determina el tiempo del encendido basándose en dos cosas: las señales de entrada de sensores y en su memoria interna, la cual contiene información sobre los tiempos óptimos de encendido por cada condición de operación del motor.

Sensor de posición/ángulo del eje de excéntricas: Los sensores de posición proveen tres tipos de información a la PCM: la posición de un componente,la velocidad del componente y el cambio de velocidad del componente.

Al decir "componentes" nos referimos a cuerpos metálicos en movimiento; en nuestro caso se trata de cigüeñales y árboles de levas, pero la aplicación de sensores de detección y medición de movimiento de componentes metálicos es universal en cualquier área de ingeniería de diseño de máquinas en movimiento. El Sensor de Posición del Cigüeñal (Crank Sensor) y el Sensor de Posición del Árbol de Levas (Cam Sensor) vienen en tres tipos:

a) Captador Magnético o Reluctor Variable.

b) Efecto Hall.

c) Sensor Óptico.

Anteriormente, los fabricantes de automóviles acostumbraban utilizarlos de la siguiente forma para distinguirse entre sí y sentirse originales:

a) Ford y General Motors empleaban captadores magnéticos en su mayoría.

b) Chrysler y marcas europeas usaban sensores de efecto Hall.

c) Las compañías japonesas y orientales se inclinaban por los sensores ópticos.

Eso ya cambió. Hoy en día, los fabricantes utilizan los tres tipos indistintamente en todos sus autos y por ello, en una misma marca se ha vuelto más complicado distinguir qué tipo de sensores de movimiento utilizan para sus diferentes modelos, líneas y años. Por tal motivo los diagramas resultan ser una herramienta indispensable de la que como profesionales técnicos en encendido electrónico no podemos prescindir,

porque un profesional en encendido electrónico tiene diagramas de encendido electrónico.

Cables de baja tensión: Se llama cable a un conductor (generalmente cobre) o conjunto de ellos generalmente recubierto de un material aislante o protector, estos cables pueden ir de una tensión de 50v hasta 1000v

Condensador: es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando por un campo eléctrico. 

Bobinas transformadoras: La bobina del encendido es un dispositivo de inducción electromagnética o inductor, que forma parte del encendido de un motor de combustión interna alternativo de ciclo Otto o Wankel, que cumple con la función de elevar el voltaje normal de a bordo (6, 12 o 24 V, según los casos) en un valor unas 1000 veces mayor con objeto de lograr el arco eléctrico o chispa en la bujía, para permitir la inflamación de la mezcla aire/combustible en la cámara de combustión.

Cables de alta tensión: Son los encargados de transportar la corriente desde la bobina hasta la bujía. Las características principales que debe tener todo cable de AT (alta tensión) de bobinas/bujías, son dos: Buena conductividad eléctrica y Buen aislamiento dieléctrico del plástico exterior.

Bujías: El renesis, como la mayor parte de los motores rotativos, tiene 2 bujías por cada rotor. Una llamada leading y la otra trailing. Las leading son las que están en la parte inferior de cada carcasa (más cerca del suelo) y las trailing las que están en la parte superior. Las leading son las bujías principales a la hora de encender la mezcla explosiva en cada cámara de combustión del motor Wankel. Las trailing ayudan a completar el proceso de combustión en esta cámara tan alargada.

La PCM, o centralita del RX8, tiene un módulo correspondiente al encendido. Este módulo se encarga de determinar los instantes en los que las chispas deben producirse y para ello utiliza dos cosas:

La señal del sensor de posición del eje de excéntricas, que determina la posición (ángulo) exacta de cada rotor

Los mapas de avance de encendido que lleva en su memoria.

Como resultado de conjugar estos 2 factores la PCM emite 4 señales digitales 12 Vcc ó 0 Vcc que se utilizarán como "disparadoras" de las bobinas y que se transmiten a través de los cables de baja tensión hasta estas.

Aunque se les llamen comúnmente bobinas, cada bobina es un transformador eléctrico en miniatura. Tiene en su interior un transistor, un transformador con sus arrollamientos primario y secundario (por lo que en realidad son 2 bobinas) y un diodo. El transistor conecta/desconecta la bobina del primario dependiendo de si la señal que le llega es de 12 Vcc (conectada) o de 0 Vcc (desconectada). Cuando la bobina primaria está conectada entre +12 Vcc y masa, fluye una corriente que se transforma en otra de menor intensidad pero de alta tensión en el secundario. El condensador sirve para mantener el nivel de baja tensión en los bornes de las bobinas, actuando de acumulador temporal de energía.

Si se aplica la tensión del secundario del transformador de la bobina en la bujía, y es de voltaje suficiente (varios miles de voltios) se produce la chispa. Las bujías no solo se encargan de permitir que se produzcan los arcos eléctricos de forma controlada, sino que estos sucedan en los puntos geométricos previstos en las cámaras de combustión.

Sistema de Refrigeración

En el motor rotativo, se generan grandes diferencias de temperatura, debido a que cada proceso del ciclo de combustión, sucede en una región fija de la carcasa. La temperatura en la superficie interna de la carcasa afecta la formación de la capa lubricante, además las deformaciones térmicas afectan la hermeticidad de motor.

El sistema de refrigeración de la carcasa disminuye las diferencias de temperatura y previene esfuerzos térmicos locales como también las deformaciones térmicas y el pico máximo de temperatura.

El rotor también necesita un sistema de refrigeración porque los gases calientes están en contacto en una porción de área grande del rotor. Estas temperaturas afectan considerablemente la durabilidad de los sellos instalados en el rotor y contribuyen al fenómeno del cascabeleo del motor.

Sistema de refrigeración para la carcasa

Los métodos de refrigeración para la carcasa están generalmente clasificados según el medio de enfriamiento usado: agua o aire, y también  según la dirección de flujo del medio refrigerante: flujo axial o circunferencial. 

La Ilustración 1 y 2 muestra un arreglo de aletas para la carcasa refrigerada por aire en dirección circunferencial y axial, respectivamente.

 

Ilustración 1. Arreglo de aletas para un sistema de refrigeración circunferencial por aire

 

 

Ilustración 2. Arreglo de aletas para un sistema de refrigeración axial por aire

Los sistemas de refrigeración por aire son usados en motores pequeños. Para motores de automóviles o de carga térmica pesada, generalmente se usa un sistema de refrigeración por agua.

 

La Ilustración 3 y 4 muestran los pasajes internos de refrigeración  por agua en una carcasa enfriada circunferencial y axial, respectivamente.

 

 

Ilustración 3. Pasajes de agua para un sistema de refrigeración de tipo circunferencial

 

Ilustración 4. Pasajes de agua para un sistema de refrigeración de tipo axial

 

 En la de flujo circunferencial, el agua refrigerante recorre  independientemente a cada una de las carcasas, siendo capaz de reducir la diferencia de temperaturas entre las carcasas y siendo muy apropiado para un motor de múltiples rotores. Sin embargo, la manufactura de estas carcasas es más difícil debido a que estos ductos están muy

juntos. Por lo tanto, el sistema de flujo axial es generalmente usado en motores de automovilismo.

 

 Sistema de refrigeración para el rotor 

  El rotor es refrigerado por la mezcla fresca durante la admisión y es calentada por los gases de la combustión.

Se requiere refrigerar el rotor en vista de una mayor durabilidad de los sellos y para evitar el auto encendido en el motor, pero de tal manera que, se conserve una temperatura apropiada en términos de lograr una alta eficiencia térmica.

Debido a que el agua es un medio de refrigeración de alta eficiencia, no se puede usar para refrigerar el rotor, el cual realiza un movimiento planetario, debido a las dificultades de mantener un mecanismo de sellado apropiado en el rotor. Por lo tanto, se usa como medio refrigerante a la mezcla de admisión o al aceite lubricante.

 La Ilustración 7 muestra el sistema de refrigeración del rotor mediante la mezcla admisión. La mezcla entra al rotor desde la carcasa lateral y a través de un agujero que se ubica en la cara lateral del rotor y la cual es succionada por la cámara que realiza la admisión, lo cual obliga a que la mezcla haga todo ese recorrido durante este proceso, la mezcla refrigera al rotor y es al mismo tiempo precalentada por las superficies calientes del rotor, lo cual promueve la atomización y vaporización en la mezcla.

 

Ilustración 7.  Refrigeración del rotor mediante la mezcla de admisión

 

 Este  sistema no requiere  de ningún intercambiador de calor en especial, tal como un enfriador de aceite, etc. y es apropiado para motores de tamaño pequeño y de peso ligero. Sin embargo, el sistema de enfriamiento por mezcla fresca requiere de un pasaje de admisión mucho más largo para estos gases frescos, añadiendo un problema que disminuye la potencia de salida debido a un incremento de la resistencia en la succión. Para motores de automóvil, el sistema de refrigeración para el rotor se  realiza por lo general mediante el aceite de lubricación.

Sistema de Lubricación

El sistema lubricación para el motor rotativo incluye la lubricación de los sellos y de las superficies deslizantes, como también la lubricación de los rodamientos del cigüeñal, del rotor, de los engranajes, etc.

Generalmente, en los motores de pequeño tamaño el aceite lubricante entra al motor premezclado con el combustible ("fueloil"),  de esta manera se logra un montaje simple.

En motores de automóviles, sin embargo, para cubrir un amplio rango operaciones se usa una combinación del sistema de lubricación forzada, para alimentar una cantidad apropiada de aceite sólo en los puntos requeridos del cigüeñal, con un sistema de lubricación separado para las superficies deslizantes de los sellos.

Lubricación del cigüeñal

 

En la Ilustración 8 se muestra un ejemplo de los ductos del aceite lubricante en un sistema de lubricación forzada para un motor rotatorio.

Ilustración 8. Conductos para el flujo del lubricante

Los automóviles con motores rotatorios son generalmente equipados con un enfriador de aceite para prevenir un sobrecalentamiento del lubricante.

 En algunos motores rotativos, el enfriador del aceite es provisto con un mecanismo de termo válvula, como se muestra la Ilustración 9. Este actúa para abrir un bypass en el enfriador del aceite mientras la temperatura del lubricante es baja, así se previene la pérdida de calor debido al sobre enfriamiento y al corto tiempo del calentamiento durante el arranque del motor.

Ilustración 9.    Mecanismo de la termo-válvula

Lubricación de los sellos

  El aceite lubricante que se le provee a los sellos y a sus superficies deslizantes sirve para mejorar tanto la hermeticidad como la lubricación entre ellos.

Existen dos métodos de lubricación: el sistema lubricación premezclado aceite – combustible ("fueloil") y el sistema de lubricación separado el cual usa una pequeña bomba aceite.

El sistema de lubricación "fueloil", tiene una construcción sencilla, y es requerido para mantener una relación de aceite elevada la cual evita la cizalladura de los sellos causada por los productos de la combustión, incrustaciones en la bujía, humos de escape, etc.

Para motores de automóvil que están sujetos a un amplio rango de condiciones de operación, generalmente se usa el sistema lubricación separado alimentado por una bomba aceite. Este descarga una cantidad apropiada de lubricante de acuerdo a la velocidad y carga del motor.

Sello del aceite

  El sistema de lubricación forzado para él motor rotativo cuenta con sellos de aceite para prevenir las fugas del aceite desde el rotor y el cigüeñal hacia las cámaras de combustión a través de la tolerancia que existe entre la cara lateral del rotor y la carcasa lateral.

La Ilustración 10 muestra una construcción típica para los sellos de aceite. Los sellos del aceite están instalados en ranuras rayadas en la cara lateral del rotor y están presionadas contra la carcasa lateral mediante resortes. La parte del sello de aceite que está en contacto con la carcasa lateral se llama el labio del sello de aceite.

Ilustración 10. Montaje del sello de aceite

  También se incorporan sellos redondos ("O" -rings) junto con los sellos de aceite para prevenir que se fugue lubricante a través de la parte inferior de las ranuras.

Combustible

Dada la ausencia de puntos calientes en la cámara de combustión, se ha calculado que una gasolina con un octanaje de 87 es suficiente para un motor Wankel, lo que puede representar una ventaja práctica. Para la lubricación, que se hace como en los motores de dos tiempos mediante mezcla combustible/aceite, se han usado los sistemas de mezcla previa o una bomba dosificadora que añade una pequeña cantidad de aceite a la admisión, igual al empleado para lubricación y refrigeración del rotor. En los motores con refrigeración por la mezcla de aire/combustible, uno de los aceites que dio mejores resultados fue el Shell Rotella 30. Los motores con refrigeración por líquido necesitan un lubricante multigrado para facilitar los arranques en frío, aceite que inicialmente debía ser de naturaleza mineral y no sintético para evitar la producción de

cenizas y gomas en la combustión.4 Al igual que en los motores alternativos, el acelerar el motor Wankel antes de que haya llegado a su temperatura ideal de funcionamiento aumenta en gran medida el desgaste del motor y las emisiones tóxicas en el escape.

Impacto ambiental del equipo:

El motor rotativo al igual que los motores alternativos de cilindro-pistón trabaja básicamente con combustibles de hidrocarburos (gasolina y diesel). En cierta medida este tipo de motor es más contaminante que el motor alternativo, dado que el control de sus emisiones es más caro.

En esta presentación tomamos como representante del motor Wankel al Mazda RX-8. En este vehículo se ha logrado ya controlar su nivel contaminante y se encuentra ya dentro de los estándares permitidos.

Esto nos lleva a concluir que este tipo de motor no representa " la solución" a los problemas de polución actuales, ya que lo que actualmente se busca es una alternativa motora menos contaminante o no contaminante.

Ciclo de vida:

El motor Wankel (RENESIS) emite gases de combustión por debajo se los rangos máximos permitidos, es por esto que puede ser usado sin inconveniente de polución alarmante, aunque esto no lo hace del todo bueno.

En comparación con vehículos híbridos mucho menos contaminantes, los vehículos que poseen un motor rotativo no se asoman como una solución a este tema tan tocado en los tiempos actuales.

Es en general más contaminante que un vehículo de igual potencia con motor alternativo.

Es por esto que no se propone al motor Wankel como una alternativa "ecológica”. Fuera de esto, es un motor que cuando entra en desuso no supone mayor problema pues sus partes pueden ser reutilizables con diversos fines, no utiliza ningún refrigerante en exceso contaminante. El tiempo de trabajo en un buen estado es en promedio 6 años.

CONCLUCIONES

Con este estudio del motor Wankel se pudo constatar de grandes ventajas y desventajas en comparación con los motores convencionales de pistón-cilindro, a resaltar:

- Sus ventajas se concentran en su menor número de piezas móviles, restándole peso al motor reduciendo vibraciones, disminuyendo los costos en gastos de materiales y dando más espacio para los demás componentes.

- Entre las desventajas principales se encuentra las emisiones contaminantes y un mayor costo de mantenimiento al no ser un motor común y son pocas personas que realmente están capacitadas para dar el servicio necesario.

Hay que destacar que el rendimiento de un motor Wankel es superior a un motor convencional ya que mientras un pistón está realizando un trabajo, un rotor ya está haciendo tres.

El motor Wankel es aun un motor en desarrollo y los diferentes fabricantes e ingenieros trabajan para generar ideas nuevas que busquen la innovación en el funcionamiento automotriz.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://es.wikipedia.org/wiki/motor_Wankel

http://www.zonatuning.com/f13/ventajas-y-desventajas-del-motor-rotativo-53488/

http://motorgiga.com/articulos-coches/el-funcionamiento-del-motor-rotativo/gmx-niv54-con111881.htm

http://www.drifting.es/fotos/mecanica/Wankel/nuevo-mazda-rx-8.jpg