¿QUÉ ES UN MOTOR?

El concepto académico de motor es el de un mecanismo  con el que se produce una fuerza motriz, es decir, una fuerza capaz de provocar el movimiento de una masa. Entendido así, nuestro cuerpo está lleno de motores: son nuestros músculos. Hay una gran analogía entre la musculatura humana y un motor de combustión (SON MÁQUINAS TÉRMICAS): ambos transforman la energía contenida en un combustible en fuerza motriz. Sólo que el combustible que sirve a cada uno de esto tipos de motor para realizar su trabajo es radicalmente distinto. Podemos decir que existen dos grandes tipos de motores que utilizan combustibles fósiles: los de combustión externa o exotérmicos y los de combustión interna o endotérmicos,  vamos a explicarlo: En los motores exotérmicos, el combustible se inflama y explota, y es la fuerza expansiva de esta explosión la que directamente genera la fuerza motriz. Es más sencillo entenderlo con un ejemplo: los motores a reacción utilizados en los aviones. En ellos, el queroseno es inyectado en el aire aspirado a gran presión, lo que produce su ignición espontánea, y la energía de la explosión es conducida por una gran turbina hacia atrás, con lo que se genera la fuerza de empuje que permite al avión levantarse y volar.

                                                                                   Fig1 Motor a reacción

 

En los motores de combustión interna, sin embargo, el combustible es quemado dentro de un recipiente, llamado cámara de combustión, por el cual se desplaza un émbolo o pistón, y delimitado por las paredes del cilindro. El pistón está unido a una biela, y ésta hace palanca sobre el cigüeñal, un eje acodado que convierte el movimiento lineal de vaivén del pistón en un movimiento de rotación continuo que será el que hará girar las ruedas. La cámara de combustión está cerrada por arriba por la culata, que es algo así como la tapa de una olla a presión. La cámara, además dispone de al menos dos orificios: uno por el que entran comburente y combustible mezclados y otro por el que salen los gases residuales resultantes de la combustión. Ambos orificios, denominados lumbreras y que suelen ubicarse en la culata, son tapados y destapados alternativamente por las válvulas, que son las responsables de hacer estanca la cámara de combustión y permitir el paso de la mezcla o los gases de escape. La diferencia esencial entre los motores exotérmicos y los de combustión interna es, pues, que en los primeros el residuo de la combustión (gases quemados) es el responsable directo del movimiento, mientras que en los segundos la combustión produce la energía que se transmite a otros mecanismos que son a su vez los encargados de aportar movimiento. 

                                                                          Fig  2. Motor de 4 tiempos

                                                                      
¿CÓMO FUNCIONA?
 

De todos modos, esta aproximación a las partes mecánicas de un motor de combustión interna no nos acaba de explicar de qué forma el movimiento se transmite a las ruedas del vehículo. Así que ahora nuestro lector tiene la oportunidad de ir a refrescarse la cara, tomarse un café (u otra sustancia excitante) y desentumecer los músculos, porque la teoría no ha hecho más que empezar¿ Realmente, si todo lo que hemos comentado antes se dejara mezclar sin ningún orden, el motor de combustión interna sólo serviría como regalo de Reyes para los niños curiosos. "Descubre la magia de la física", quisieran satisfacer sus ansias de conocimiento.  Les vamos a imponer un orden de aparición en escena, algo así como un guión: las fases o tiempos. Si nuestro lector tiene algunos conocimientos, sobre todo relacionados con la moto, habrá notado que se manejan dos tipos de motores según su guión de trabajo: los de dos tiempos y los de cuatro tiempos(*). En los motores de cuatro tiempos, el trabajo se organiza en admisión, compresión, combustión y escape, lo que se considera un ciclo completo y que representa dos vueltas completas del eje cigüeñal.
 

El ciclo empieza cuando el pistón realiza su viaje de descenso a los fondos abismos del cárter, generando en este movimiento una corriente de succión de aire de admisión y combustible con la que se llena la cámara de combustión con la ya mencionada mezcla. En esta primera media vuelta, la válvula de admisión ha permanecido abierta, y justo antes de que el pistón vuelva a subir (pasado el llamado Punto Muerto Inferior o PMI) se va a cerrar para permitir que en su movimiento ascendente, el pistón comprima esta mezcla contra las paredes del cilindro y la culata. Es la fase de compresión. Justo cuando se ha alcanzado la máxima relación de compresión, punto cercano al Punto Muerto Superior (PMS), es el momento de la explosión, el verdadero espolón del motor . La mezcla comprimida se inflama y se expande, provocando que el cilindro vuelva a bajar, esta vez con fuerza propia, y haciendo palanca sobre el cigüeñal. Antes de llegar al PMI, la válvula de escape se va a abrir para permitir que los gases resultantes de esta explosión salgan a la atmósfera (no sin antes ser repasados por el catalizador, que los va a convertir en menos nocivos). En la última media vuelta del ciclo, la inercia obtenida por el grupo móvil del motor es la responsable de empujar los gases.

(*)Motores de dos y cuatro tiempos: La diferencia, a muy grandes rasgos, estriba en que el primero no necesita válvulas y que resuelve en dos fases lo que el segundo tarda cuatro en conseguir, con todo lo que ello significa: mayor sencillez, mayor rapidez, pero también mayor consumo.. Por su particular construcción y su uso intensivo en el mundo de la motocicleta, el motor de dos tiempos merece un capítulo aparte. Por defecto, pues, hablaremos del motor de cuatro tiempos aplicado a turismos. Veremos que eso era así hasta la llegada de los motores de gasolina de inyección directa, en los que sólo se succiona aire, en el capítulo dedicado exclusivamente a los motores de gasolina. Los motores diesel cuentan con un ciclo bastante distinto, que también debe ser tratado en un capítulo posterior.