Clasificación y Diseño de Motores: Monocilíndricos vs. Policilíndricos

Clasificación y Características de Motores Monocilíndricos y Policilíndricos

Motores Monocilíndricos

Los elementos motrices deben ser de gran tamaño, más robustos y de materiales muy resistentes para soportar todo el esfuerzo a transmitir. Generan grandes inercias, por lo que su régimen de revoluciones (r.p.m.) está limitado.

Motores Policilíndricos

Son aquellos que montan dos o más cilindros. Soportan menos esfuerzos que los unitarios, con lo que se pueden utilizar materiales más ligeros. Las inercias generadas por los elementos motrices son menores, consiguiendo alcanzar un mayor régimen de r.p.m. El par motor es menor que en el monocilíndrico. Cada cilindro realiza su ciclo de forma independiente.

Inconvenientes de los Motores Policilíndricos

• Aumenta su complicación constructiva porque cada cilindro requiere el montaje de todos los mecanismos necesarios para su funcionamiento.
• Tienen un mayor número de piezas fijas y en movimiento, lo que disminuye el rendimiento mecánico debido a la mayor cantidad de piezas en movimiento relativo.
• Aumenta la dificultad de fabricación y el costo de estos motores.
• El diseño y desarrollo de los circuitos auxiliares del motor es más complejo.

Ventajas de Aumentar el Número de Cilindros

• Permiten montar elementos motrices de menor tamaño y peso que generan menos inercias en su movimiento.
• Alcanzan un mayor régimen de r.p.m., obteniendo grandes potencias (aunque el par es más bajo debido al número de r.p.m. que alcanzan).
• Se obtiene un par de giro más regular y uniforme.
• Las masas se pueden equilibrar mejor, consiguiendo un funcionamiento suave y sin vibraciones.
• Mejor rendimiento térmico al tener menos pérdidas de calor, lo que aumenta la relación de compresión y reduce el consumo.

Inconvenientes Generales por el Número de Cilindros

• Menor rendimiento mecánico: Hay más cantidad de piezas en movimiento que absorben más energía por los rozamientos.
• El bloque motor es de mayor longitud, con lo que está sometido a mayores esfuerzos de torsión y tiene que ser reforzado.
• El peso y el tamaño total son mayores.

Configuraciones Geométricas de Cilindros

Motores con Cilindros en Línea

Son motores de un solo bloque que pueden ser montados longitudinal o transversalmente. Tienen un solo cigüeñal y tantas muñequillas como pistones tenga. Son comunes para 2, 4, 5 o 6 cilindros.

Inconvenientes: Requieren un gran espacio para su ubicación y el cigüeñal está sometido a más esfuerzos debido a su longitud.

Motores con Cilindros en V

Están formados por dos bloques unidos por una bancada. Tienen un cigüeñal que posee la mitad de muñequillas que cilindros tiene el motor. Dos bielas de diferente bloque atacan a la misma muñequilla. Es más corto, de menor altura y más ancho, y soporta mejor la torsión.

Condiciones de Funcionamiento y Equilibrio en Motores Policilíndricos

El giro del cigüeñal tiene que ser suave y uniforme, con un funcionamiento equilibrado y sin vibraciones. Dado que cada cilindro realiza su trabajo, las explosiones deben estar espaciadas unas de otras.

Las muñequillas del cigüeñal tienen que repartir las fuerzas e inercias de manera que queden equilibradas para evitar vibraciones. Por lo general, se montan con números de cilindros pares.

Para equilibrar el motor, se busca que los cilindros exploten de fuera hacia dentro (ejemplo: uno, cuatro, dos, tres). No puede haber dos cilindros realizando la misma fase simultáneamente. Cada fase dura el ángulo correspondiente del cigüeñal, y se debe evitar la explosión consecutiva de cilindros del mismo bloque (especialmente en configuraciones en V).