Tipos de Motores, 6 Clasificaciones Para Entenderlos Mejor

Los tipos de motores que existen en la actualidad provienen de diferentes avances en distintos campos de la ciencia. Sin embargo, es bien conocido que la primera forma de motor existente fue usando vapor. Impulsan nuestras vidas, desde autos, maquinaria pesada y ligera, barcos y trenes. Han transformado nuestro mundo y hasta nos han llevado al espacio, así son los motores.

Durante tres siglos los diferentes diseños de los tipos de motores han sido la máxima búsqueda de la excelencia técnica, y a través de muchas generaciones de progreso tecnológico han cambiado mucho nuestra mecánica de vivir y trabajar.

La máquina de vapor reemplazo al caballo. Los motores eléctricos y de gasolina reemplazaron a los de vapor, más tarde el reactor llevo las cosas a un nivel superior, llevándonos a la luna y hoy por hoy los motores micro tecnológicos demuestran que menos es más (en tamaño).

Este proceso de siglos comenzó cuando la máquina de vapor marco el comienzo de la revolución industrial liberando a la humanidad de la dependencia total de fuentes primarias de energía como el viento, el agua y el musculo. Los diferentes avances desarrollaron distintos tipos de motores que se ajustaron a las diferentes necesidades de la época. A continuación, hablaremos un poco de los tipos de motores.

¿Qué es el motor?

Los motores como definición integral son aquellos que transforman algún tipo de energía como térmica y eléctrica en una mecánica. Su funcionamiento y principio es casi siempre le mismo, ser capaz de mover un objeto y que éste pueda a su vez cumplir una tarea determinada. Ya sea que el motor es usado por un vehículo o cualquier otro mecanismo, el efecto de mover otros elementos a través de sí se cumple siempre.

Tipos de motor según su fuente de energía

Los tipos de motores existentes pueden clasificarse de diferentes maneras, a continuación, se hablará un poco según la fuente de energía que los mueve.

De energía térmica:

Los tipos de motores térmicos son en pocas palabras aquellos que transforman la energía térmica, es decir calor en energía mecánica, la forma de la energía térmica puede variar sin embargo el principio se mantiene, el cual es mover objetos. El principio de funcionamiento de este tipo de motores es detallado a través de un esquema termodinámico simple como el que se muestra a continuación.

El esquema muestra una maquina (motor) que aprovecha la energía térmica desde un foco que produce calor. La mecha, o foco de calor puede estar dentro o fuera del motor, y el funcionamiento es que una vez el calor se produce el motor aprovechará un porcentaje de éste para transformarlo en energía mecánica, el otro porcentaje de energía térmica se disipará dentro o fuera de la estructura del motor, debido a las ineficiencias existentes en el proceso de transformación energético.

En ese último punto no profundizaremos mucho, sin embargo, es bueno acotar y señalar que ninguna maquina existente en el planeta transforma en 100% la energía térmica a mecánica, ¡NINGUNA! Es más, ni siquiera el 80% es aprovechado en los motores.

De energía eléctrica:

Este tipo de motores tienen el principio de conversión de energía similar, ellos transforman la energía eléctrica en mecánica, esto sucede gracias a la acción de los campos magnéticos que se crean en las bobinas que los componen.

La energía eléctrica hace que los campos magnéticos desplacen fuerzas que dan como resultado el desplazamiento del rotor, que al estar fijado al estator, se desplaza en un movimiento giratorio.

Precisamente ese principio donde el efecto del magnetismo genera el giro entre el rotor y el estator es aquel que luego se transmite a otros mecanismos que son movidos por éste.

Híbridos

Se denomina así a los modelos que combinan dos tipos de impulsores, normalmente uno de combustión y otro eléctrico. Los sistemas híbridos se dividen en dos grupos: en Serie y Paralelos, los primeros utilizan el motor de combustión para alimentar las baterías y el eléctrico para mover las ruedas.

En los paralelos es el motor de combustión quien lleva el empuje mientras que el eléctrico apoya en determinados momentos como aceleración. Un ejemplo del primer sistema es el Chevrolet Volt, un auto 100% eléctrico, pero que cuenta con un motor de combustión que trabaja como generador de electricidad. Este generador puede ser un motor convencional, naftero o diésel, pero también se ha probado con mini turbinas y motores rotativos.

En términos generales, se habla de motores híbridos aquellos que cumplen con la capacidad de tener un sistema eléctrico de auto-recarga propia, la forma de auto-recarga puede ser a través de un motor convencional, turbocompresores, entre otros.

Tipos de motores Según el combustible que usan

Continuando con los tipos de motores ahora hablaremos un poco de ellos haciendo la distinción por el combustible utilizado, es de resaltar que para este foco estaremos hablando solo de aquellos que son movidos por energías térmicas, y serán divididos según el tipo de combustible.

Motores a vapor

Los motores a vapor, son motores de combustión externa, que utilizan la energía térmica del agua, proporcionada por la quema de un combustible (carbón, hulla, madera), transformándola en energía mecánica capaz de ser utilizada para accionar aparatos.

En un principio de la historia de los motores estos fueron los que se adueñaron de los caminos, la locomotoras de los primeros años de la revolución industrial fueron movidos por el esquema de la quema de carbón e hicieron posible el transporte de maquinaria pesada.

El que es considerado el primer vehículo de la historia “El Fardier” inventado por el francés Joseph Cugnot en 1769 consistió en un vehículo con una caldera de gran tamaño que quemaba carbón y por esta acción el agua caliente hacia mover sus mecanismos internos, lo que finalmente era capaz de generar movimiento al vehículo primitivo.

Motores diésel

Por lo general, los motores diésel son principalmente empleados en medios de transporte que requieren una dosis extra de potencia y que están pensados para una mayor carga diaria de trabajo, como vehículos industriales, de carga, maquinaria, medios aeronáuticos, etc.

No obstante, desde que este tipo de motores naciera de la mano de Rudolf Diésel en 1893, la tecnología se ha extendido también hacia medios de transporte particulares. Ha sido tanto el crecimiento que en algunos países de Europa como España se dice que el número de vehículos que usan diésel es superior a los que usan gasolina.

Motores a gasolina

Así como los motores diésel, los motores a gasolina obtienen su energía a través de la quema de combustible, obviamente el combustible es diferente. La diferencia entre el motor a gasolina y el diésel está el proceso de combustión que sucede dentro del motor.

En los motores de gasolina, una mezcla de aire y combustible se comprime durante la carrera de compresión, mientras que las relaciones de compresión están limitadas por el comienzo del autoencendido o el golpeteo del motor. En los diésel, solamente el aire se comprime durante la carrera de compresión, eliminando la posibilidad de autoencendido.

Por lo tanto, los motores diesel pueden ser diseñados para operar a relaciones de compresión mucho más altas, generalmente entre 12 y 24. No tener el problema del autoencendido conlleva otro beneficio: muchos de los exigentes requerimientos impuestos a la gasolina pueden ser eliminados, de manera que los combustibles menos refinados (y por lo tanto menos costosos) pueden utilizarse en los motores diésel.

El proceso de inyección de combustible en los motores diésel empieza cuando el émbolo se aproxima al PMS y continúa durante la primera parte de la carrera de potencia. Por lo tanto, en estos motores el proceso de combustión sucede durante un periodo más largo.

Debido a esta mayor duración, el proceso de combustión en el ciclo Diésel ideal se obtiene como un proceso de adición de calor a presión constante. De hecho, éste es el único proceso donde los ciclos de Otto y Diésel difieren.

Los tres procesos restantes son los mismos para ambos ciclos ideales. Es decir, el proceso 1-2 es una compresión isentrópica, el 2-3 adición de calor a presión constante, el 3-4 una expansión isentrópica y el 4-1 un rechazo de calor a volumen constante.

La otra diferencia entre estos dos está en la forma de ignición, debido a que en el motor a gasolina lo que se encuentra en los cilindros es una mezcla aire-combustible se usan sistema de encendidos por chispa mientras en los motores diésel se utilizan sistemas de inyección a combustible, que llega a la ignición gracias a la alta presión del aire.

¿Cómo explota?, termodinámicamente el proceso de ignición de una mezcla puede suceder o por temperatura o por alta presión. Entonces, la presión dentro del cilindro debe ser tal, que a las condiciones internas de temperatura del cilindro la gasolina al hacer contacto con el aire explota.

Motores a gas

Los vehículos que funcionan con combustibles alternativos como el GLP (gas licuado del petróleo) o el GNC (gas natural comprimido), van ganando terreno en la industria automovilística, y cada vez son más los fabricantes que apuestan por comercializar versiones de algunos de sus modelos, propulsados por este tipo de combustibles.

Cualquiera de las dos opciones, GLP o GNC, favorecen el aumento de la vida útil del motor, ya que no generan tanto desgaste en los cilindros y se depositan menos residuos en el sistema.

Por otro lado, es importante tomar en cuenta que el efecto de limpieza al ambiente es superior, debido a que la quema del gas es mucho menos dañina que la quema de gasolina o diésel.

El único inconveniente que todavía resalta para este tipo de combustible es que las prestaciones del motor al usar este tipo de combustible son inferiores comparadas a los motores a gasolina y diésel.

El porqué de ello es debido la cantidad de octanos en sí del combustible que, dentro del proceso de quema de él producen una menor cantidad de energía calorífica y, por ende, una reducción del poder del combustible en comparación a los dos antes nombrados.

Motor wankel:

Un motor rotativo o Wankel es un motor de combustión interna que tiene un sistema de funcionamiento totalmente diferente al motor de combustión interna tradicional que usa pistones.

El motor wankel es un motor rotativo de 4 tiempos pero en zonas distintas del estator o bloque, con el pistón moviéndose sin detenciones de un tiempo a otro.

Más concretamente, la envolvente es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra un rotor triangular o triángulo-lobular que realiza un giro de centro variable (rotor excéntrico).

Este pistón transmite su movimiento rotatorio a un eje cigüeñal que se encuentra en su interior, y que gira ya con un centro único.

Al igual que un motor de pistones, el rotativo utiliza la presión producida por la combustión de la mezcla aire-combustible.

La diferencia radica en que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte de la envolvente o estator y cerrada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motor reemplaza a los pistones.

Estos motores, en su mayoría, desarrollan una mayor potencia que los cilíndricos debido a una mayor compresión Aero-explosiva, por ejemplo, un 2 rotor equivale en potencia a un 6 cilindros de motor convencional.

El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto con el "estator" o "epitrocoide", delimitando así tres compartimentos separados de mezcla.

A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los 3 volúmenes se expande y contrae alternativamente; es esta expansión y contracción la que aspira el aire y hace que el combustible entre hacia el motor, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y luego expulsa los gases quemados hacia el escape.

Tipos de motores Eléctricos

Siguiendo el mismo orden de ideas continuaremos hablando acerca de los diferentes tipos de motores, en este punto hablaremos acerca de los diferentes tipos de motores eléctricos, a continuación, un poco de ellos.

Los motores eléctricos son propulsores que no necesitan de una combustión interna para proporcionar la energía, sino que ésta viene a través de la fuerza que producen el estator y el rotor. Estos sistemas pueden funcionar tanto a través de baterías como conectados a una red eléctrica.

Dentro de los motores eléctricos podemos encontrar una clasificación principal que los distingue en tres tipologías:

De corriente continua

Tienen un diseño bastante complicado y permiten modificar la velocidad simplemente ajustando la tensión. Son más caros de fabricar y sus aplicaciones todavía son limitadas.

De corriente alterna

Están diseñados para funcionar a velocidades fijas. Son sencillos, baratos y muy usados tanto a nivel industrial como doméstico.

Universales

Pueden funcionar tanto con corriente continua como con corriente alterna, y son ampliamente utilizados tanto a nivel profesional o industrial, como a nivel doméstico para dotar de potencia a diversos electrodomésticos cotidianos.

Tipo de motor Según el tiempo

Otra clasificación para los tipos de motores radica en su principio de funcionamiento, para este punto específico hablaremos acerca de los tiempos que cumplen cada uno de los motores para poder convertir la energía térmica en mecánica.

Cuatro Tiempos

El funcionamiento del motor de 4 tiempos está comprendido por 4 etapas, éstas son las de Admisión, Compresión, Expansión o Explosión y Escape.

Para la etapa de la admisión la válvula de admisión se abre, esto permite la entrada de aire que proviene del exterior y se genera el descenso del pistón, así como el movimiento de la biela y el cigüeñal.

La etapa de compresión mantiene las válvulas de admisión y escape cerradas mientras el cigüeñal gira y ascienden la biela y el pistón, al final de la carrera de compresión se produce la chispa.

En la etapa de expansión el pistón comienza a descender, ya que, el combustible entra en ignición producto la chispa generada en la etapa anterior, generándose así una explosión dentro de la recamara de combustión.

Finalmente, en la etapa de escape el cigüeñal gira a la derecha, moviendo así a la biela para que el pistón pueda elevarse mientras la válvula de escape se abre y deja que el gas de combustión sea liberado a través de ella.

Es importante destacar que, de todo el proceso el único que resulta efectivo, es decir, aprovechable mecánicamente hablando, es el suscitado durante la etapa de expansión, ya que, es allí donde se genera la energía necesaria para mantener las otras 3 etapas en constante movimiento.

Dos tiempos

Se observa en la figura mostrada el proceso del funcionamiento del motor de 2 tiempos, observe como el proceso de admisión y expansión sucede en un solo movimiento lineal de la biela, mientras las etapas de compresión y escape en otro, todo en un solo giro del cigüeñal.

El principal cambio que hay entre estos dos tipos de motores radica en cómo se completa los procesos en los motores, es decir, mientras el motor de 4 tiempos utiliza 4 movimientos lineales de la biela y dos movimientos completos del cigüeñal el motor de 2 tiempos utiliza dos movimientos lineales de la biela y un movimiento completo del cigüeñal.

Esto permite una mayor potencia en cada cilindrada, ya que hace una explosión en cada revolución. El rendimiento del motor de 2 tiempos es menor al de 4 tiempos debido a que tiene un rendimiento volumétrico menor, es decir, una menor capacidad de entrada de combustible y, por ende, un escape de gas menos eficaz.

Tipos de motores Según la disposición de los cilindros

Para este apartado clasificatorio de los tipos de motores, hablaremos de la disposición de los cilindros en los motores de combustión interna, clasificándolos de la siguiente manera.

Motores en linea

Todos los cilindros se sitúan uno a continuación del otro en un solo bloque. Esta es la disposición más común en automóviles, siendo el número de cilindros más normal de 4 a 6.

El principal inconveniente de este tipo de motores es que el cigüeñal será más largo que el de otras disposiciones teniendo que soportar mayores torsiones.

Motores en V

Los cilindros van dispuestos en dos bloque, que unidos forman una uve. Se utiliza normalmente motores a partir de 6 cilindros, en automóviles, pudiendo ser de menor número en motocicletas. Al tener un mayor número de cilindros y un cigüeñal más corto la suavidad de estos motores es considerable.

Motores de cilindros opuestos

Los cilindros van dispuestos en dos bloques unidos de forma opuesta. Estos motores presentan las mismas ventajas que los motores en uve, llegando a ser algo más equilibrados, utilizado en aviación.

Así los pistones se acercan unos a otros y se vuelven a alejar. De ahí el nombre de motor bóxer, porque parece como si los pistones estuvieran boxeando unos contra otros.

Tipos de motores Según la posición en el coche

Delantera

La posición del motor más habitual es al frente, lo que se conoce como motor delantero. Esta posición aprovecha mejor el espacio para pasajeros, ya que el giro de las ruedas restaría espacio si el maletero estuviese delante. Además permite una mejor refrigeración del motor, porque puede recibir el viento cuando avanza.

En forma longitudinal

Es utilizada principalmente en vehículos con propulsión trasera. Es muy común en vehículos de alta cilindrada y gran potencia, al obtener un buen reparto de masas.

En forma transversal

Es sin lugar a dudas la disposición más común entre todos los vehículos desde hace unos años. Es utilizada en todo tipo de vehículos, utilitarios, berlinas, familiares e incluso vehículos de gran potencia.

Esta disposición permite transmitir la fuerza del motor, tracción, a las ruedas delanteras. Con esto el conductor tendrá mayor control del vehículo al tener la tracción y la dirección en un mismo eje.

Trasera

Los motores traseros se utilizan en automóviles deportivos como los Porsche 911(excepto en los populares Volkswagen Escarabajo o en los Fiat 500, Cinquecento...), ya que la tracción mejora al cargar más peso sobre las ruedas motrices. Habitualmente hay que incorporar aberturas laterales para la refrigeración del motor.

En la actualidad tan solo algún modelo incorpora el motor por detrás del eje trasero, en los años 60 se utilizaba con frecuencia. Esta disposición tiene el gran inconveniente de dificultar la refrigeración y tampoco
poseen una buena estabilidad.

Central

Si el motor está entre los ejes delantero y trasero, su posición es central. Más precisamente, un motor central delantero se ubica por detrás del eje delantero y adelante del habitáculo, y un motor central trasero está detrás del habitáculo y por delante del eje trasero.

La disposición central del motor permite un reparto más equilibrado de masa entre los dos ejes, lo que requiere menor inercia para empezar y dejar de girar. Por eso se utiliza especialmente en automóviles de carreras.

La disposición central no es absolutamente central; lo que se intenta es que el motor esté entre los ejes, alargando el morro en los central-delanteros, o colocando el motor delante del eje trasero en los central-traseros.

Hemos dado un paseo por diferentes tipos de motores, le dimos diferentes matices de clasificación para poder verlos tenerlos en una orientación mental de esquema. Es importante darse cuenta que todos los motores tienen su principal principio en la transformación de un tipo de energía a uno mecánico.

Los usos de los motores no sólo son para autos, a lo largo de la historia han sido utilizados para barcos, locomotoras, trenes, aviones, entre otros.

El motor ha sido capaz de recorrer la tierra, el mar y el aire, y a lo largo de la historia también sus evoluciones lo han hecho adecuarse cada vez mejor a las necesidades. Lo que podemos concluir de esta publicación es una sola cosa, la ciencia y sus avances jamás se detendrán.

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