miércoles, 22 de abril de 2009

MOTORES DE GASOLINA


Por Manuel Angel Pascual

1 Introducción a los motores de gasolina

Aunque los primeros motores de gasolina para modelismo aparecen muchas décadas antes, ya en el año 1975, la empresa QUADRA comenzó a comercializar este tipo de motores dotados de encendido por plato magnético y alimentados por gasolina de automoción, adaptados convenientemente a su utilización en aeromodelismo. Desde entonces hasta la fecha, si bien técnicamente el avance ha sido discreto y los actuales motores son muy similares a aquellos, al menos debemos alegrarnos debido a la popularización y profusión actual de fabricantes y modelos. Con la irrupción en el mercado de las fábricas chinas, además, su abaratamiento ha contribuido aún mas a su presencia en nuestros campos de vuelo.
Hoy en día encontramos en el mercado monocilíndricos desde los 20 cc, hasta 80 cc , bicilíndricos de 50 cc , de 100, de 150cc, tetracilíndricos, radiales en 2 y cuatro tiempos de cinco, siete cilindros......
Muchos de estos motores denotan un origen industrial, es decir que su diseño original no se hizo pensando en propulsar modelos de aviones, sino que resultan ser adaptaciones mas o menos acertadas de motores de motosierras, desbrozadoras, etc. Otros fabricantes sin embargo han recurrido a la conversión de motores glow de gran cilindrada. Un tercer grupo de motores han sido desarrollados desde cero y con el único objetivo de propulsar nuestros modelos, y su cuidado diseño y soluciones mecánicas lo corroboran. A priori , parece que un motor diseñado específicamente para gasolina y nuestro hobby debe ser 'mejor' que los adaptados. En la práctica, hay de todo. Excelentes adaptaciones, motores de diseño aeromodelístico puro muy buenos, y motores mediocres de los tres tipos anteriores.
Para clasificar algo siempre hay que establecer previamente un criterio de clasificación y por tanto, vamos a tratar de clasificar los motores de gasolina:

* Por ciclo de trabajo:
- Motores de dos tiempos, los mas populares, por su sencillez mecánica, son mas baratos de producir, generalmente menos pesados, pero consumen y contaminan mas que los 4T. Su combustible es gasolina corriente pre-mezclada con aceite lubricante específico para 2t (tipo motocicletas) entre el 1 y el 5%.
- Motores de cuatro tiempos, mucho menor oferta, mas costosos y generalmente menos potentes que sus homólogos en 2T. A su favor su menor consumo y sonido mas 'realista'. Dada la complejidad para poder almacenar acite en su interior, también suelen utilizar gasolina pre-mezclada con aceite.

* Por sistema de encendido :
- Motores con encendido mediante plato magnético, un volante dotado de un gran imán que al pasar por una bobina y un transformador, generan la chispa para la bujía de forma autónoma. No necesitan elementos adicionales para su sistema de encendido, aunque el conjunto suele ser pesado.
- Motores con encendido electrónico, en los cuales se genera la chispa mediante un circuito electrónico externo (caja de encendido) , y una batería adicional. Este tipo de encendidos, permiten un arranque fácil y una potencia elevada, los hay programables, con funciones adicionales como manejar un servo de 'estárter', posibilidad de utilizar varias 'curvas' de encendido en función del escape, etc.

* Por cilindrada:
Aunque es un criterio subjetivo, existe una clasificación 'de facto' que establece , al menos en las cilindradas inferiores, una especie de categoría :
- Motores pequeños de entre 20 y 30 cc, para modelos de entre 1'70 y 2 metros, con potencias rondando los 2cv y peso del propulsor completo entre 900 gramos y kilo y medio.
- El escalón siguiente lo forman motores de hasta 50 cc mas o menos. Aunque los hay de muy diferente nivel de prestaciones, esta categoría motoriza modelos de mas de dos metros de envergadura y de 6-7 kilos en adelante.
- El grupo de los 100, motores generalmente bicilíndricos
- Los grandes bicilíndricos de la clase 150cc.
- Motores de mas de 150cc, incluyendo los multicilidros. Para aviones 'king size'.
Evidentemente esta última clasificación es mas arbitraria, y cambia según aparecen nuevos modelos, mas potentes y que suelen competir en el escalón siguiente. Podríamos clasificarlos por mas criterios, pero creo que resultarían poco prácticos.
Para la correcta elección de un motor a gasolina, debemos evaluar el rendimiento que pueden proporcionar, ignorando las frias cifras de potencia máxima dadas por los fabricantes. Aún así , esas cifras suelen estar en un nivel mas cercano a la realidad que las optimistas cifras que proporcionan la mayoría de fabricantes de motores glow, que suelen poner cifras increibles a regímenes inalcanzables con las hélices que recomiendan. Es mucho más acertado evaluar el empuje que son capaces de proporcionar con una hélice determinada a un régimen concreto, el peso completo incluyendo todos los 'accesorios' (encendido, interruptor de encendido, batería propia si hace falta, depósito y cantidad de combustible necesarios, codo, escape, etc) y considerar si se pueden adaptar convenientemente en el interior de la carena del modelo donde vayan destinados. Hay que recordar que por características constructivas es raro encontrar motores de gasolina que superen las 9.000 rpm. Son motores que generan mas par a menos vueltas que sus equivalentes (si los hay) glow (de metanol). Se encuentran a gusto moviendo hélices grandes a un régimen relativamente reducido. (cosas del par motor).


2 Preparación previa
Siempre que adquiramos un motor, deberíamos llevar un registro de su evolución, rodaje, incidencias y mantenimiento, una especie de 'libro de mantenimiento'. Podemos aprovechar las páginas en blanco de las instrucciones o añadir unas hojas y graparlas. Nada mas sacar el motor de la caja, deberíamos anotar dos o tres reglajes básicos con los que se nos entrega. Es una buena costumbre contar con cuidado el número de vueltas de las agujas de reglaje del carburador , cerrándolas del todo con cuidado de no apretar demasiado y volviéndolas a situar en su posición original. Anotamos y listo. Si no viene instalada de fábrica, revisaremos la bujía, verificamos la separación de los electrodos, y con un poco de grasa consistente untamos ligeramente la rosca. A continuación, la colocamos roscándola a mano, sin forzar y cuidando no esté trasrroscada, dar el apriete final. Es un buen momento para anotar en nuestro registro, marca modelo y separación recomendada.
Algunas marcas prueban sus motores en fábrica, otras no. En ambos casos podemos engrasar ligeramente el interior con unas gotas de aceite de mezcla a través de la lumbrera de escape, o bien a través del orificio de la bujía, girando después el cigueñal para repartir el aceite por el interior.
Un tema que suele provocar problemas al principiante es la colocación correcta de los mandos de acelerador y estárter. Los carburadores provienen todos del mundo de la maquinaria, y los fabricantes suelen dejar al usuario la instalación de los mandos. En contadas ocasiones se nos proporciona una leva y algún sistema de rótulas. Como no hay un sistema universal, lo mejor que se puede recomendar es la utilización de rótulas, que el enlace varilla-leva del acelerador no sea directo si la varilla es metálica, y algo muy importante: No se debe quitar el muelle de la mariposa de acelerador. Ademas de resultar un seguro en caso de rotura de la transmisión/servo, cumple una misión comoo amortiguador de las vibraciones del eje de la mariposa. Sin ese muelle, la mariposa golpeará el carburador, arruinándolo , generalmente en poco tiempo.
Tampoco ofrecen tanta resistencia a un servo, cualquier timón de un entrenador de cilindrada media en vuelo puede oponer mas resistencia que dicho muelle.

Decidiremos entonces cómo vamos a realizar el rodaje.
Básicamente hay dos técnicas diferentes, ambas con defensores y detractores: En una bancada adecuada, o instalando el motor en el modelo, y en este último caso, con dos variantes, con el modelo en el suelo, convenientemente sujeto, o echando el modelo al aire.


3 Rodaje
Los motores de gasolina no escapan a la necesidad de someterlos, durante los primeros depósitos, a un periodo de funcionamiento 'controlado'. Es otra manera de definir el rodaje.
Dado que la gran mayoría van dotados de pistón en aluminio con segmento en acero, en algunos casos cromado , y cilindros de fundición con algún recubrimiento interior en la camisa, es necesario suavizar las superficies en contacto (segmento - camisa cromada o tratamientos tipo nikasil) estabilizando molecularmente esas superficies, y esperando que el rodaje las 'adapte' convenientemente y su ajuste sea el esperado.
Como norma general, los motores de gasolina tardan en rodarse mucho mas tiempo que los motores glow. Sin entrar en la explicación técnica, afortunadamente tenemos una buena noticia: aunque no hayamos terminado el rodaje, se pueden poner en vuelo con total garantía, resultando fiables, aunque no debemos exigirles del todo (vuelo permanentemente por con el gas encima del 80% ) hasta que concluya este periodo. Hay fabricantes de motores 'normales' que alargan este periodo hasta 40 litros consumidos Shocked . En realidad, no es necesario tanto tiempo para considerar un motor rodado, lo que si es cierto es que mejoran con el tiempo, y tardan en 'soltarse' , sobre todo con los modernos aceites sintéticos de muy alta capacidad lubricante.

Y entramos en la controversia de los aceites.
Hay dos posturas ampliamente difundidas:
1: Uso de aceite mineral, en proporción ligeramente mas alta al principio, y una vez rodados emplear aceite sintético.
2: Emplear aceite sintético desde el principio.
(Lo de usar cualquier aceite sin preocuaparse ni de su proporción ni de su calidad, ni lo comento, que lo hagan otros)
Mi opinión personal y mi experiencia, me llevan a la conclusión que en los motores con cilindros cromados es preferible empezar con mineral y después usar sintético. Sin embargo en los motores con tratamientos electroquímicos de recubrimiento tipo nikasil, usar mineral al principio, solo sirve para ensuciar, no aporta ninguna mejora.
La proporción ? lo que el fabricante recomiende. Es una cuestión de utilidad: NO ANULAMOS LA GARANTIA. (Os aseguro que se puede saber la proporción de aceite empleada desmontando un motor.)
En la práctica, se usa desde el 1% de aceites buenisimos (y carísimos) hasta el 5% de minerales de calidad suficiente.
Para motores cromados y segmento de acero, entre el 3'5 en rodaje y alrededor de 2% después, puede ser una recomendación general mientras el fabricante no recomiende expresamente otra cosa. En los motores de gasolina la unica misión del aceite es lubricar, y el tren alternativo suele ir guiado por rodamientos de agujas, a diferencia de los motores glow donde el lubricante es parte importante del sistema de refrigeración, y suelen usar casquillos de bronce en la biela, que necesitan mucha mayor lubricación.


(Aceites y su proporción, controversia mineral-sintético, hélice, primer arranque, objetivo y procedimientos para el rodaje.)

4 Carburación
El carburador Walbro y similares, técnicas de carburación

5 Problemas frecuentes
- Mi motor no arranca:
Un motor de gasolina, en buen estado mecánico y sin averías importantes, debe funcionar siempre en base a tres parámetros : aire, gasolina y sistema de encendido. Si alguno de los tres no está correctamente instalado o no funciona correctamente el motor no arrancará.
Comencemos por comprobar el sistema de encendido, verificando que la batería del encendido electrónico esté cargada, interruptor y cables estén bien conectados y sin interrupciones, cable de la bujía en buen estado y bujía limpia y con la separación entre electrodos recomendada.
Para comprobar que llega corriente a la bujía, la desmontaremos del cilindro, y con el capuchón (pipa) bien conectado, procuraremos que la rosca de la bujía toque una parte matálica del motor (no siempre necesario) y al girar la hélice debe saltar una chispa cada vez que el imán pase por el captador. Si no es así, y todo lo anterior ESTA VERIFICADO, puede que tengamos el encendido estropeado, el captador , su cable o incluso el propio cable de alta de la bujía interrumpidos (rotos en su interior). En estos casos debemos hacernos con un encendido similar que sepamos funcione, y verificar de nuevo.
En los motores dotados de encendido por magneto, los problemas suelen producirse en los cables y en especial en los de la bobina. Excepcionalmente , el imán del volante magnético puede haber perdido su magnetismo.

Si obtenemos chispa según el procedimiento de verificación anterior, ahora pasaremos a verificar el sistema de combustible. Un motor de gasolina debe succionar del depósito por efecto de los carburadores con membrana y presión negativa. Si el depósito TIENE gasolina, el respiradero ABIERTO (esos tapones olvidados) y los tubos de alimentación sin doblar ni perforados, el combustible debe llegar al carburador siguiendo el procedimiento de cebado que el fabricante recomiende. Bien cerrando la mariposa del estárter, o taponando la entrada del carburador, e incluso depositando unas gotas de gasolina en el carburador , o incluso directamente en el cilindro a través del orificio para la bujía, conseguiremos tener la certeza de que haya presencia de gasolina. Con ello y chispa el motor debe arrancar aunque sea por un momento.
En instalaciones con el motor invertido suele suceder que bien por un exceso de cebado, una mezcla con demasiado aceite o mantener un régimen de giro muy bajo durante mucho tiempo (rodaje) , empapemos los electrodos de la bujía impidiendo que salte la chispa, sobre todo en motores con encendido electrónico y con el cilindro hacia abajo. En esos casos debemos retirarla, secarla y/o limpiarla de restos de aceite, verificar como se ha descrito antes que salte la chispa y girar unas cuantas veces la hélice antes de recolocar la bujía.

Paradas en vuelo:
Un problema que nos puede traer de cabeza es que nuestro motor de gasolina cambie de comportamiento en vuelo. En tierra el motor se comporta de manera irreprochable, pero en vuelo, en determinadas figuras o actitudes de vuelo, ratea, pierde rendimiento o incluso se para.
Antes de aventurar una causa, debemos revisar MINUCIOSAMENTE el sistema de alimentación (depósito, tubos de tygon, filtros, tomas de carga, etc). Si determinamos que todo ello está correcto, debemos investigar bajo qué condiciones se producen las paradas o pérdidas de rendimiento. Es ascendiendo, en vuelo a cuchillo, en los dos sentidos por igual, en una barrena, con ell motor a ralentí, a medio régimen o a pleno gas.
No todas las irregularidades de funcionamiento tienen la misma causa, pero se puede generalizar en tres posibles factores que inciden en esa falta de respuesta de nuestro motor:

A- Variaciones de presión internas en el carenado de nuestro modelo.
B- Calentamiento del motor (refrigeración inadecuada)
C- Uso de hélices inadecuadas (relacionado con el punto anterior).

A) - Generalmente las carenas de nuestros modelos cumplen un fin estético y deben parecerse a las del modelo original. Lamentablemente suelen ser de fibra y en absoluto pensadas para alojar un motor en su interior. No dirigen el aire donde deben ni están tabicadas interiormente (baffles y conductos) para garantizar que en ciertos casos nuestros motores funcionen bien. Su comportamiento suele ser el de un embudo, entra mas aire del que puede salir, y provoca aumentos de presión del aire que afectan a la membrana/regulador que controla el caudal disponible para los surtidores , modificando la carburación. La solución pasa por igualar las presiones tanto en la toma de aire del venturi como en la tapa que aloja el regulador, generalmente dotada de un orificio compensador. Si soldamos o roscamos una toma en ese orificio y dirigimos un tubo a la zona de aspiración, se igualarán dichas presiones y su posible variación en diferentes actitudes de vuelo. A veces un simple reposicionamiento del orificio (girar la tapa que es simétrica) soluciona el problema.
Este problema se ve agravado muchas veces por la incorrecta refrigeración del motor, aumentando la temperatura del mismo y haciendo su comportamiento mucho mas errático todavía.

B) Calentamiento del motor, bien provocado por una carburación incorrecta, falta de refrigeración (como en el caso A) o el uso de una pala que exija demasiado a nuestro motor y provoque sobrecalentamiento. Tal y como indica el sentido común, un motor de modelismo, refrigerado por aire´, debe disponer de un flujo constante y suficiente de aire EN LAS ZONAS ALETEADAS, que es donde el fabricante ha previsto disipar calor. También debemos disponer de aire fresco en la zona de aspiración del carburador, y si éste se sitúa en el interior del fuselaje (admisión trasera) , de orificios para que pueda 'respirar'.
Las técnicas para refrigerar son variadas, y cada caso concreto requiere su solución. Por lo general, dirigiremos el aire a las aletas de cilindro/culata mediante bafles y/o tabiques, bien en la propia carena, o haciendo 'carcasas' sujetas al motor y/o bancada.
También salidas aerodinámicas que extraigan el aire, resptar la regla de 1:2 (cada 1 cm2 de entrada , 2 cm2 de salida), etc.....

C) A veces un motor se para simplemente por ir demasiado bajo de vueltas, hacemos una maniobra que lo frene , y el freno aerodinámico que sufre la hélice es mayor que el par que se genera a esas vueltas.
Ocurre por ejemplo en barrenas planas, cambios bruscos de trayectoria, y otras maniobras 3D.Consecuencia: se cala igual que si a una moto a ralentí le soltamos el embrague de repente y con dos personas a bordo. La solución es tan fácil como ir a una pala una medida inferior en paso, y probar. Desgraciadamente, nuestra 'caja de cambios' , y que transmite el giro del motor, y lo convierte en tracción, es única y solo se puede cambiar de marcha en tierra. DEberemos elegir el mejor compromiso.




6 Mantenimiento.
Aunque los motores de gasolina y los carburadores que montan son extremadamente fiables, resulta conveniente realizar unas pocas y breves tareas de mantenimiento preventivo para garantizar su fiabilidad.
Aprovechando el parón invernal y/o ausencia de eventos y competiciones, resulta conveniente revisar en primer lugar la situación de rodamientos y retenes del motor. Una inspección visual del exterior, elementos sueltos, manchas de aceite, etc nos puede prevenir de un posible fallo. Si sujetamos el motor y giramos a mano la hélice cerca del punto muerto superior, podremos detectar posibles holguras en los rodamientos de la biela, generalmente acompañado de un ruido característico. Si empujamos del buje y tiramos, podremos detectar holgura en los rodamientos del cigueñal, y si observamos manchas de aceite en la parte delantera , tras el buje portahélices, deberemos ir pensando en sustituir el retén delantero, si va dotado de uno, o del rodamiento delantero blindado.
Con la carena fuera debemos comprobar :
- Anclajes del motor, sin grietas ni fisuras, convenientemente apretadas tuercas y tornillos.
- Sistema de escape, sin fugas, roturas, empalmes bien seguros y componentes bien apretados.
- Tubos de alimentación de combustible y/o líquido fumígeno en buenas condiciones y seguros en sus tomas. el tygon suele dar de sí y con el tiempo pierde elasticidad. Es un buen seguro anti-fallos sustituirlos de vez en cuando.
- Revisión de componente de la electrónica del motor, sujección del módulo de encendido, cables e interruptores, cable de la bujía y su apantallado y que el capuchón (pipa) tenga una buena sujección y no se salga fácilmente de la bujía.
- Limpieza y calibrado de la separación de electrodos en la bujía.Lo ideal sería la limpieza con chorro de arena, aunque un cepillo específico de púas metálicas la puede dejar como nueva. Es impreativo galgar la separación de los electrodos a la distancia que nos indique el fabricante, que suele estar entre 0'4 mm y 0'8, aunque insisto hay que respetar las indicaciones preconizadas.

Si queremos realizar una revisión del motor en profundidad, es conveniente retirarlo del modelo, desmontar el codo o escape y revisar que la lumbrera de escape no esté parcialmente taponada por carbonilla.
Revisaremos las juntas de semicárteres y de unión cárter-cilindro para detectar tornillos de unión flojos, o partidos. Generalmente en estos casos encontraremos que el motor 'suda' aceite por esas uniones y juntas, síntoma de aprietes insuficientes y/o juntas defectuosas. Todo apriete debería realizarse en cruz (un tornillo y su opuesto) y con llave dinamométrica, aunque quienes tengan tacto, pues a apretar, pero sin pasarse. Algunos motores están fundidos en aleaciones de magnesio y son muy sensibles al exceso de apriete, por no hablar del desastre que podemos provocar con las roscas pasadas......
Operaciones mas complejas, desmontar el motor o reparar averías y/o la sustitución de piezas internas del motor, requieren herramienta específica, y no son objetivo de este hilo.

En el carburador (* ver enlaces) , podemos comenzar con una limpieza exterior con gasolina y un una brocha pequeña (ojo con la gasolina ....). Conviene proteger el interior del venturi con un poco de papel cocina para evitar se cuele suciedad, arenilla..... Una vez limpio por fuera, un punto importante a revisar es la pantalla filtro de entrada de combustible.Suelen atascarse con fibras de los filtros afelpados o suciedad del combustible no filtrado(para eso están previstas). En la serie WT muy extendida en motores de hasta 50c.c. se encuentra retirando la tapa que cubre el diafragma-bomba, facilmente identificable porque esa tapa dispone de un solo tornillo central. Retirando con cuidado la tapa y membrana (recordad la posición para montar de nuevo e incluso sacais fotos con el móvil Wink ) . observaremos una malla metálica-filtro que debemos limpiar en la medida de lo posible, sin dañarla, y si se encuentra muy sucia y sin posibilidad de limpiarla, la retiramos y ponemos una nueva. Para retirarla, podemos usar la punta de un destornillador plano pequeño y usarlo tirando como si fuera una palanca sin dañar su alojamiento. En tiendas de motosierras suelen tener de sobra, ya que no suelen cambiarlas y les sobran de los kits de reparaciones que consumen. Se colocan fácilmente usando la parte trasera (suele estar un poco redondeada) de una broca del diámetro de la pantalla-filtro. Se coloca en la broca, se empuja con cuidado hasta su tope y ya está. Es muy importante no empujarla demasiado, tiene un tope como límite de alojamiento, que no debemos sobrepasar, pues corremos el riesgo de reducir el caudal de gasolina, y el motor cambiará su comportamiento.

2 comentarios:

  1. quisiera saber si ustedes me podrian mandar una foro del motor o un telefono para hablar con ustedes quisiera saber cuanto cuesta un motor a gasolina como el que tiene el avion para sol rojo que esta en la foto y si ustedes lo venden

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  2. HI dear if you want to learn about gasoline engine or coaches Rc. Nitrotek is one of the leading company with such products providind these features at very low prices and also with home delivery....

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