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La distribución
Llega un tema muy importante en lo que se refiere
al funcionamiento de un motor 2 tiempos, y más especialmente
importante para cualquiera que quiera potenciar un motor. Para
variar el comportamiento del motor y el régimen al que
da la potencia deberemos variar la distribución, y es
necesario saber algunas cosas ántes de ponerse a "tocar"
un cilíndro con la dremel o similar.
No pretendo dar una clase magistral del funcionamiento del motor
ni hacer de profesor, mayormente porque no tengo los conocimientos,
simplemente quiero mostraros unas cosas que muchos sabreis pero
otros no, y como yo he tenido problemas con ello y he conseguido
saber la causa, pues me dispongo a contaroslo.
Como todos sabreis un cigüeñal tiene determinada carrera
y eso lo marca el fabricante en su análisis, diseño
y eventual construcción, pues bién, el cigüeñal
tiene consigo la biela que sirve de nexo entre lo que es el
cigüeñal y el pistón. La biela tambien tiene determinada
longitud entre los centros de los agujeros de cabeza y pie de
biela, dato marcado también por el fabricante. Pues estos
dos datos son muy importantes, tanto la carrera del cigüeñal
como la distancia entre centros de la biela.
Otra cosa que sabreis es que determinada distancia recorrida
por el pistón dentro del cilíndro, ya sea en carrera
ascendente o descendente se corresponde con determinados grados
de giro del cigüeñal.
Yo en su día hice un programa que calculaba los grados
que gira el cigüeñal dándole como dato unos milimetros
que son la altura del transfer que queramos saber su duración
en grados. El programa se puede encontrar en esta misma web
en la sección programas,
el programa es "Calculador". Bueno, tengo que aclarar
una cosa con respecto a su funcionamiento: a la hora de calcular
los grados que gira el cigüeñal cuando le pasamos el
dato de la altura del transfer mucha gente lo hace mal, es decir,
no es la altura del transfer lo que hay que introducir exactamente,
sino, la altura que hay desde el PMS hasta donde cierra el transfer
del que nos interesa calcular la distribución. Fijaos
en las imagenes:
Se ve que en algunos cilíndros, cuando el pistón
esta en el PMI todavía queda algo de lumbrera de escape
(en este caso) hacia abajo, y en otros cilíndros queda por arriba,
pudiendose hacer más grande para abajo comiendo material
con la dremel.
Bueno, introduciendo ese dato podemos saber la distribución,
pero cuando en su día hice el programa del que hablaba
ántes, no estaba yo muy convencido, ya que yo y otros
chicos que conocía pensabamos que si al programa le introduces
la mitad de la carrera (19,6 mm en el caso de minarelli horizontal
ya que tiene carrera de 39,2 mm) pues lógicamente al
encontrarse el pistón en el punto medio entre el PMS
y PMI, pues de debian haber recorrido 90º de giro del cigüeñal,
180º si hay mitad carrera descendente más esa otra
mitad ascencende, es decir, es como si al programa le introduces
19,6 mm de altura de lumbrera, y eso es lo que se supone que
el programa debería dar como resultado, 180º, pero
resulta que da 194,0728º. Otros programas que probé
daban el mismo resultado. Lo que esta claro es que desde PMS
hasta el PMI el pistón recorre 39,2 mm (siempre hablando
de minarelli horizontal) y el cigüeñal gira 180º
para estar la biela tanto en el PMS como en el PMI totalmente
vertical. A continuación se ve una animación que
he hecho.
(Aquí hay una animación, esperad a que carguen
todas las fotos y se reproduzca rápido y con fluidez
para verlo bien)
La he hecho juntanto exactamente 80 capturas de
pantalla de unos dibujos que he hecho con el AutoCAD 2000. En
la animación se ven varias cosas que paso a explicar:
- La línea amarilla más larga es la biela y en
este caso son 80 mm.
- Lo redondo es el cigüeñal, que gira sobre su centro
como podeis ver.
- La línea amarilla más corta es de referencia,
es imaginaria, no existe, es para unir el centro o eje de giro
del cigüeñal con la muñequilla que abraza la biela
por la cabeza de biela, y esa línea mide exactamente
19.6 mm que corresponde a la midad de la carrera
- La línea verde es el rádio de la circunferencia
que como veis coincide con la amarilla pequeña y es de
19.6 mm y es de referencia también.
- La línea roja es para indicar el punto más alto
al que sube la biela. Mide 80 mm como la biela, porque como
sabeis, cuando nos encontramos en el PMS, desde el centro del
agujero de pie de biela (arriba) hasta el centro de giro del
cigüeñal hay 99.6 mm.
Bién, la imagen puede resultar engañosa, ya que
lo que hay marcado como PMS y PMI no son realmente tales, porque
en la foto falta el pistón y demás, pero vamos,
como la distancia de la cabeza del pistón al bulón
no varía pues es irrelevante, y solo manejo la biela
y el cigüeñal que es suficiente para calcular la distribución.
Además en la parte de abajo se ve también que
la biela esta sujeta a la circunferencia con la que represento
el cigüeñal, por todo el contorno exterior, cuando realmente
no es asi, y la muñequilla esta más adentro, osea
el cigüeñal realmente es de más diámetro
exterior, pero para nosotros no es relevante, puesto que solo
nos interesa lo que se ve en la animación.
Aquí os pongo una foto para ver si os aclara un poco
más de lo que sería cada cosa:
Cada una de las 80 imágenes que componen
la animación se han creado trazando círculos hasta
que cortan el círculo de abajo que es el cigüeñal,
para saber donde va el anclaje inferior de la biela, ¿Y
cual es el centro de los círculos de ayuda? Pues la respuesta
es la siguiente: partiendo desde el PMS, milimetro a milimetro
hay una nueva imagen, y cuando llegué al 39, pues como
hasta la línea horizontal que representa el PMI solo
hay 0,2 mm, el último círculo fur desde el PMI,
es decir, desde el milimetro 39 pasó al PMI. Os pongo
algunas fotos del proceso para que veais que todo es real y
esta perfecto:
Estas 3 fotos que siguen son del mismo caso, fijaos en los pies
de foto, y por cierto, decir que no están en orden de
creación, sino que he puesto éste orden para explicar,
lógicamente para haber dibujado la biela del primer dibujo,
ántes ha habido que crear el círculo grande de
radio 80 de la segunda imágen:
Este es un caso sencillo, donde se ve que el centro superior
de biela (o parte superior del pistón sería lo
mismo para los grados) se encuenta a 1 mm de distancia del punto
más alto, y se ve el ángulo de giro del cigüeñal
aunque no sabemos cuanto es.
En esta foto ya vemos más cosas, la circunferencia grande,
como se ve de radio 80 mm, realmente la biela es el radio, y
tiene como centro un punto que se encuentra a 1 mm del PMS,
éste será el extremo superior de la biela y lega
a un punto que corta la circunferencia pequeña, pues
ese es el punto del otro extremo de la biela.
Aquí vemos una cosa más, el valor de los ángulos.
Lógicamente la suma de esos 2 es 180º. Estamos en
un caso raro, es decir, esta imagen representaría una
lumbrera de 38,2 mm de altura (imposible en este cilíndro),
y los grados de cigüeñal que esta abierta en la
carrera descendente son 163,5087 que si lo multiplicamos por
dos, correspondiente a la carrera ascencente donde también
esta abierta pues resulta 327,0174. Y ahora es cuando vais a
mi programa eintroducís de altura de lumbrera 38,2 mm,
¿cual es el resultado? Pues esos 327,0174º.
Vamos a presentar otro caso, este muy interesante,
jejejeje. Muchos habeis pensado, como yo también hasta
ayer, que una lumbrera de 19,6 mm, es decir la mitad de la carrera
tendrían que ser 180º de giro del cigüeñal,
pues nada más lejos de la realidad, eso es falso, es
más! Fijaos en las 3 siguientes fotos de este segundo
ejemplo de muestra y sobre todo en los pies de foto (otra vez
tampoco estan en orden de creación):
Este es un caso sencillo, donde se ve que el centro superior
de biela (o parte superior del pistón sería lo
mismo para los grados) se encuenta a 19,6 mm de distancia del
punto más alto, es decir, el pistón ha descendido
exactamente la mitad de su recorrido y se ve el ángulo
de giro del cigüeñal aunque no sabemos cuanto es.
En esta foto ya vemos más cosas, la circunferencia grande,
como se ve de radio 80 mm, realmente la biela es el radio, y
tiene como centro un punto que se encuentra a 19,6 mm del PMS,
junto en la mitad de la carrera del pistón, éste
será el extremo superior de la biela y lega a un punto
que corta la circunferencia pequeña, pues ese es el punto
del otro extremo de la biela.
Aquí vemos una cosa más, el valor de los ángulos.
Lógicamente la suma de esos 2 es 180º. Como podemos
ver, y a diferencia de lo que cabría esperar, no se han
recorrido 90º que corresponderían al descenso del
pistón de esos 19,6 mm, sino que se han recorrido 82,9636º.
Voy a plantear lo mismo que ántes, pero ésta vez
en lugar de tener una lumbrera de 38,2 mm de altura, la tendríamos
de 19,6 mm, y estaría abierta 97,0364 * 2 = 194,0728º
de cigüeñal, entre que baja y sube el pistón.
Introduce 19,6 mm de altura de lumbrera en mi programa a ver
que resultado obtienes.
Otra foto más:
Resulta lógico pensar viendo la imágen
que no tiene que ser 90º, porque tal y como se ve en la
siguiente imágen, desde el centro de la circunferencia
grande de 80 mm de radio, lógicamente pasará por
el eje del cigüeñal, no queda otra opción
(80 mm), de manera que cuando corte a la circunferencia pequeña
que representa el cigüeñal, no estará a la
misma altura, sino un poco más arriba. Fijaos en la raya
azul cián de 19,6 mm (radio del circulo que representa
el cigüeñal, mitad de la carrera, como la verde),
que corta a la circunferencia pequeña a la misma altura
del eje, y eso serían 90º.
Otra cosa que resulta curiosa, es que 1 mm desde
el PMI hacia arriba, no corresponde con los mismos grados que
1 mm recorrido en sentido descendente (desde el PMS hacia abajo),
cosa que se puede intuir con la imagen anterior donde habíamos
recorrido la mitad de la carrera y el ángulo de abajo
era mayor que el de arriba de 82,9636º, os dejo unas cuantas
imágenes sin explicaciones a ver si las sabeis entender:
Bueno, pues que sirva todo lo anterior para que
sepais algo que yo no sabía hasta ayer mísmo simplemente
por no haber cojido el AutoCAD ántes. Y ántes
de pasar a otra cosa os diré que a medida que se aumenta
la largura de la biela, los grados se acercan a lo perfecto,
es decir, con una biela de 85 mm, la mitad de la carrera andada
por el pistón se acerca a los 90º, concretamente
83 y pico, y el milimetro desde el PMS y el del PMI se acercan,
quedándose en 16,50 y algo y 20,88 respectivamente.
Ahora os diré que yo creo que existen dos métodos
principales para calcular la distribución del cilíndro.
La primera, pues la típica, la del goniómetro.
Se trata de un aparato circular de plástico o metal graduado
para los 360º de grado en grado que se pone en cualquiera
de los dos extremos del cigüeñal, bien fijado. Por
internet se puede conseguir una plantilla del goniómetro
en formato *.doc de Microsoft Word que se puede imprimir, tal
y como hice yo hace mucho. Luego se pone algo que nos sirva
de referencia para marcar los grados, yo lo que utilizo es estaño
aplastado y atornillado a un tornillo, y una vez hecho esto,
el cilíndro tiene que estar sin la culata para ver los
agujeros de las ventanas de admisión y escape y bien
apretado para no falsear la medida:
El método anterior puede resultar impreciso
por que la rueda se mueva o lo que sea, aunque realmente todos
los métodos manuales tienen algo de imprecisión.
El segundo método que planteo, es como ántes con
el cilíndro bien apretado y sin la culata, medir la distancia
que queda desde la cabeza del pistón hasta la base superior
del cilíndro, es decir, tenemos que medir la distancia
de camisa que el pistón no toca, porque como ya hemos
dicho ántes, el pistón no llega hasta arriba en
el cilíndro. Una vez que tengamos medida esa distancia,
ya con el cilíndro desmontado mísmamente, tenemos
que medir la distancia que hay desde la base superior del cilíndro
hasta donde empieza la ventana de la cual queramos medir su
distribución por su parte superior. De ésta forma,
a ésta última medida le restamos la primera, y
luego a la carrera del motor le restamos éste último
resultado y tenemos la altura que tenemos que introducir en
el programa para que nos calcule los grados que permanece abierta.
Un ejemplo:
El cilíndro de las fotos anteriores, totalmente apretado,
la distancia de camisa que no toca el pistón son 3 mm
por ejemplo, y luego mido desde la base superior del cilíndro
hasta la lumbrera de escape por su parte superior. Hay 23,4
mm más o menos. A 23,4 le resto 3 mm y tengo 20,4 mm
que es recorrido de pistón desde que termina la lumbrera
de escape hasta el PMS, es decir, cilíndrada específica
o real. Si ahora a 39,2 que es la carrera le resto 20,4 tengo
18,8 mm que es el dato que tendría que introducir en
el programa y que es la distancia que se recorre desde el PMI
hasta que se cierra la lumbrera de escape, aunque ésta
realmente mide algo más, sobre 21 mm, pues bueno, introduzco
esos 18,8 mm para ver los grados de cigüeñal que
corresponden al tiempo que esta abierta la lumbrera y tengo
189,4892º que viene a ser la distribución de escape
tal como viene de fábrica más o menos usando una
junta de base de 0,6 mm, algo importante la junta de base para
la primera medida que en mi caso fueron 3 mm.
Pues eso es más o menos lo que puedo contar por ahora,
y no dudeis que volveré con nuevos reportajes.
Fallos ortográficos, sugerencias o errores en general serán
bien aceptadas en mi buzón
de correo.
