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Motor Pagani Huayra

Gloria o lástima: ¿Por qué las diferentes configuraciones de motor producen diferentes sonidos?

Dicen que un verdadero petrolhead es capaz de diferenciar un deportivo por su melodía, ya sea un V12 de Aston Martin, un V8 de AMG, un V10 de Audi o un V6 Nissan pero, ¿qué se esconde en realidad tras esos sonidos tan característicos? Cada fabricante tiene su configuración preferida de motor para sus modelos más especiales, al igual que los aficionados nos decantamos por unos u otros cuando hablamos de nuestro preferido, y el mayor peso en esta elección normalmente radica en el sonido que este produce -ojo, no confundamos esto con el sonido/melodía de los escapes modernos que pese a hacer que el coche suene bien, no es a lo que nos referimos exactamente-.

Hay quien se decanta por el intenso chillido de un bloque V10 -como el espectacular V10 del Lexus LFA-, quien opta por el barítono de un V12 -como el espectacular V12 de Lamborghini-, por el ronroneo de un Flat six de Porsche y simplemente a quien le encanta el tranquilo sonido de su motor de cuatro cilindros pero, llegados a este punto, me surge la duda: ¿Por qué las diferentes configuraciones de motor producen sonidos diferentes? Pues bien, eso es precisamente lo que os voy a tratar de explicar hoy.

Pagani Huayra BC

El sonido que un motor produce por su funcionamiento está motivado por la combustión que se produce en el interior de sus cámaras y por los rozamientos entre sus partes móviles. Esencialmente, el sonido se basa en la presión del aire y la interacción entre las vibraciones creadas por el cambio de presión y nuestros oídos, y como ya sabréis, el tono de un sonido se debe a la frecuencia de la onda de sonido que se produce -la frecuencia se define como la cantidad de veces que la onda de sonido oscila en un segundo-.

Debido a la gran cantidad de componentes en movimiento en un coche -sobretodo en el motor-, cientos de frecuencias son producidas por este cuando está en funcionamiento, sin embargo, solo una frecuencia principal se abre paso desde el motor hasta tus oídos, que es lo que consideramos el sonido predominante del coche en cuestión y que es la nota fundamental.

Dicha nota es creada por el tiempo que tardan los gases de escape en salir de la cámara de combustión y entrar en el colector y la presión a la que lo hacen. Esto es lo que se conoce como impulsos. Después de la explosión del combustible en el interior del cilindro, cuando el pistón llega al punto muerto superior (o un poco antes), se abre la válvula de escape y la presión fuerza a los gases quemados a salir, siendo impulsados a través del colector al tubo de escape del motor.

Los colectores son el conducto por el que salen los gases de escape de cada uno de los cilindros, hasta un punto de unión en común. Adquieren una forma tan peculiar porque lo deseable es que cada uno de esos conductos mida lo mismo que los demás para que los gases de escape de cada cilindro recorran siempre la misma distancia antes de juntarse en el tubo de escape.

Colector de escape

La proporción en la que estos impulsos alcanzan nuestros oídos se rige por la velocidad a la que rota el motor, de modo que cuanto mayor sea la velocidad del motor, mayor es la cantidad de gases que se evacua, por lo tanto hay un aumento en la tasa de impulsos. Esta es la razón por la cual el sonido del motor aumenta de volumen y de tono a medida que aumentan las revoluciones. Para diferenciar entre los diversos sonidos de una configuración de motor, hay que fijarse en el orden de encendido u orden de explosión (la secuencia que sigue el orden de los cilindros al realizar su tiempo de combustión en un motor de combustión interna multicilíndrico).

Configuración de motor

En un motor plano, los cilindros están dispuestos en dos bancos a ambos lados de un único cigüeñal. Empujan uno tras otro en direcciones opuestas formando una configuración de V, por lo que los pulsos de escape están equilibrados en tiempo y formación cuando viajan hacia el colector. Por contra, en un motor transversal su funcionamiento es irregular, ya que el cigüeñal está montado perpendicular al eje mayor del vehículo y paralelo al eje de las ruedas impulsoras del mismo formando ángulos de 90 grados.

A modo de ejemplo, podéis preguntaros por qué el bloque V8 de un Ferrari California puede estar tranquilo al ralentí y sin embargo acelerar hasta la franja roja del cuentarrevoluciones aullando; o por qué un muscle car al estar parado gorgotea y puede parecer mucho más radical que el modelo italiano. Esto se debe a una configuración de motor distinta: el Ferrari utiliza lo que se llama un motor plano, mientras que el americano con sobrealimentación utiliza un motor verticalizado y transversal.

Para entenderlo es necesario tener claro que los gases de escape no salen de forma continua del motor como si del agua que fluye de un manantial se tratase, sino que salen a ‘trompicones’ en un ritmo muy concreto establecido por el orden de encendido del motor: primero salen los gases de escape de uno de los cilindros que se encuentra en fase de escape; se cierran las válvulas, a continuación se vuelven a abrir para que hagan lo mismo los gases de otro de los cilindros; se vuelven a cerrar, y así sucesivamente en pequeños pulsos que se suceden al ritmo de funcionamiento del motor.

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Colector de escape

Cuando hay momentos en el orden de encendido en los que se causan dos pulsos de escape producidos desde el mismo lado del motor, se está creando una irregularidad en la secuencia y el espaciamiento de los pulsos de escape. Esto es lo que produce el sonido gutural de un propulsor V8 americano, el tipo de agrupamiento y la mezcla de impulsos, mientras que en el Ferrari el sonido es mucho más limpio. Sin embargo, con el motor plano, el Ferrari crea toda una tonelada de vibración al funcionar, por ello suena más fuerte cuando se acelera. Además este diseño es más ligero que el transversal, de ahí que los deportivos americanos tengan que controlar en mayor medida su peso.

Bien, una vez entendido que las diferentes configuraciones de motor difieren en sonido debido a los valores de la frecuencia dominante emitida desde cada uno de ellos, ahora veamos cómo calcular esta frecuencia. Para ello, la velocidad del motor tiene que transformarse de revoluciones por minuto a revoluciones por segundo (simplemente dividiendo el valor de RPM entre sesenta). Después, este valor hay que multiplicarlo por la cantidad de cilindros que hay trabajando en cada revolución del cigüeñal. Por ejemplo, en el bloque V6 del Honda NSX sería tres y en el cuatro cilindros de un Volkswagen Golf R sería dos. Os muestro un ejemplo de cálculo rápido:

Ejemplo Honda NSX

En resumen, el sonido principal que sale de un motor se debe esencialmente a la disposición del motor y el número de cilindros que este tiene. Independientemente de las trampas de sonido de un fabricante o la instalación de un sistema de escape de lo más tunero, un propulsor V12 tendrá aproximadamente el mismo tono que el de un V6, un cinco en línea tendrá el mismo sonido dominante que un V10, y así sucesivamente. Es en realidad la suma de otras frecuencias producidas por el resto de partes del motor en combinación con el sonido raíz lo que permite distinguir entre automóviles y asignar un sonido concreto a un coche. Esto lleva entonces a que suene diferente, por ejemplo, el V6 del NSX al KV6 del MG ZS.

Los colectores, además de lo explicado antes, deben estar diseñados de forma que cada pulso de escape que sale de los cilindros a una velocidad de giro determinada, lo haga de forma acompasada con los demás, es decir, que los distintos “soplidos” que van saliendo a ritmo de cada uno de los tubos, debe llegar al punto de unión de forma ordenada para que se vayan solapando los unos con los otros y no choquen.

Esto, lógicamente, no se puede hacer de forma continua porque con las revoluciones del motor todo va cambiando, así que se optimizan para que este efecto suceda a una velocidad de giro determinada (la que los ingenieros determinen que es la más importante para el uso que se le va a dar a ese motor).

Adicionalmente, la importancia de controlar el calibre de estos tubos del colector de escape reside en acelerar o ralentizar la velocidad a la que fluyen los gases.Lo normal es que si pasamos de un calibre mayor a uno menor se acelere la velocidad de los gases, mientras que si pasamos de uno menor a uno mayor, se ralenticen. Partiendo de esa base, los ingenieros juegan con diferentes medidas para ir creando mayores o menores velocidades y presiones de los gases en puntos concretos del colector.

Otro factor determinante a la hora de distinguir sonidos es la puesta a punto del sistema de escape. Equipos enteros de ingenieros trabajan en el NVH (los niveles de ruido, vibración y dureza) a la hora de sacar un nuevo modelo, y es que los diferentes diámetros de tubo de escape y las constricciones que se establecen para mejorar, alterar o anular ciertas frecuencias tienen una importante repercusión en el sonido final y en el confort de los ocupantes. Así, los tubos de escape con gran diámetro, por ejemplo, reducen la presión de salida de los gases de escape, creando con ello una frecuencia baja y un profundo estruendo que normalmente es difícil disimular incluso instalando un silenciador.

Control NVH

Merece la pena señalar que en muchos motores en V, los colectores suelen tener un punto de unión entre los conductos de una bancada y los de la otra, a fin de igualar las contrapresiones de los cilindros de ambas.

En este sentido, los fabricantes de automóviles son muy estrictos con la modificación del ruido, invirtiendo grandes sumas dinerarias en ello. Los ingenieros trabajan constantemente alterando frecuencias para que el sonido de escape resultante sea exactamente el que el futuro cliente está buscando. Al fin y al cabo, ¿quién puede culpar a los fabricantes de gastarse mucho dinero cuando los ingenieros pueden llegar a crear a sinfonías tan especiales como la del Ferrari 458, el Audi R8 o el Lamborghini Aventador?

A pesar de ello, la puesta a punto llevada a cabo en los coches actuales parecer ir en detrimento de la naturaleza en bruto del coche, apostando por sonidos más artificiales y “bonitos” (según quién lo mire, claro). A día de hoy, marcas como BMW modifican por completo el sonido a través de los altavoces del interior para simular configuraciones de motor más grandes, y lo peor de todo es que tienen un éxito abrumador -se llaman Sound Sypousers y te los puedes encontrar en modelos de todo tipo y precio-. Por ello, como buenos petrolheads, deberíamos platearnos alabar a los pocos fabricantes que dejan el sonido de escape lo más natural posible, aunque solo sea por respeto a los ingenieros que todavía consiguen que sus motores canten a la antigua usanza.

Ahora, por favor, simplemente subid el volumen, dad al play y reflexionad.

Fuente: Car Throttle, Wikipedia, Fuel Wasters

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