GEOMETRÍA DE MOTOR INCREÍBLE - Relación de Biela explicada

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Aquí tenemos dos motores. Ambos tienen el mismo diámetro y la misma carrera. Como puedes ver, la única diferencia es la longitud de sus bielas. A la misma velocidad del motor, por lo tanto, a la misma velocidad de rotación, las mismas rpm. ¿Qué motor tiene un pistón que acelera más rápido?

Como puedes ver, la pregunta que te hice era trampa porque el pistón del motor de biela corta acelera más rápido desde el punto muerto superior hacia abajo, mientras que el pistón de biela larga acelera más rápido desde el punto muerto inferior hacia arriba. Entonces, ¿por qué sucede esto si ambos motores tienen el mismo diámetro, la misma carrera y, obviamente, giran a las mismas rpm? Bueno, el culpable es obvio. Son las bielas, ya que son lo único diferente entre los dos motores. Y en este video prometo agotarte la mente al explicar cómo algo tan simple como diferentes longitudes de biela crean una aceleración del pistón diferente y luego, utilizando ejemplos de motores de la vida real, veremos cómo esto afecta todo, desde la potencia y el torque hasta la longevidad del motor, la capacidad de respuesta, las vibraciones e incluso cosas como las temperaturas del refrigerante.

Entonces, estos dos motores tienen diferentes longitudes de biela, lo que significa que tienen diferentes relaciones de biela. El nombre completo es, en realidad, relación biela-carrera. Y es la relación entre la longitud de centro a centro de la biela y la longitud de la carrera del motor, que está determinada por el cigüeñal.

Una biela es esencialmente una línea de longitud fija. Su longitud absoluta, obviamente, nunca cambia. Pero la longitud relativa de la biela cambia constantemente cuando el motor está en marcha. En otras palabras, la longitud de la biela cambia en relación con el pistón y el cigüeñal mientras el motor está en marcha.

En el punto muerto superior, como puede ver, la biela está completamente en posición vertical. En este estado, está en su longitud máxima en relación con el pistón y el cigüeñal. Ahora, cuando el motor gira hacia los 90 grados, la biela asume su posición completamente en ángulo. En esta posición, obviamente, está en su posición más corta en relación con el pistón y el cigüeñal. Como dijimos, una línea en ángulo tiene una longitud relativa más corta que esa misma línea cuando está completamente vertical. A medida que el motor gira de 0 a 90 grados, la biela se acorta en relación con el pistón y el cigüeñal. Al hacerlo, empuja el pistón hacia abajo una distancia adicional. El pistón ya está desplazándose hacia abajo, por lo que agregar distancia en la misma dirección obliga al pistón a acelerar más para cubrir esa distancia adicional.

De hecho, podemos observar esta distancia adicional de la biela en la práctica en todos los motores de pistón fabricados. Simplemente tome cualquier motor y gírelo a 90 grados, o a la mitad de la carrera. Obviamente, a la mitad de la carrera, el pistón también debería cubrir la mitad de la distancia de la carrera. Pero nunca lo hace, a 90 grados de rotación, el pistón de cada motor habrá recorrido más de la mitad de la carrera. Esta distancia adicional es la distancia agregada por la biela a medida que su longitud relativa se acorta.

Ahora veamos las relaciones de biela de algunos ejemplos de motores de la vida real para ver cómo estas diferencias en la aceleración realmente afectan al motor.
Nuestro primer motor es el motor Hyundai Gamma de 1.6 litros que se encuentra en numerosos vehículos Hyundai y Kia diferentes. Como puede ver, este es el motor típico de uso diario con una línea roja modesta, una potencia decente y una relación de biela bastante baja.
A continuación, tenemos el motor Honda K20 de 2 litros. Estamos viendo la versión de rendimiento de este motor y, como puede ver, genera bastante más potencia que el motor Hyundai y también tiene una línea roja notablemente más alta y también una relación de biela más alta.

Nuestro motor final es el de la Kawasaki ZX6R de 2013 a 2018. Como puede ver, tiene una potencia impresionante para su cilindrada muy pequeña y tiene una línea roja que es casi el doble de la del Honda K20. También tiene, con diferencia, la relación de biela más alta. Alrededor de 2,2 o 2,3 es la relación de biela más alta realista para motores producidos en serie. Algunas de las relaciones de biela más altas se encontraron en coches de Fórmula 1, alrededor de 2,8

Vídeo impresionante que demuestra los efectos de la relación de biela en un dinamómetro de Garage 4age:    • Rod Ratio  - Dyno tested  

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