Hacía ya algún tiempo que no hablábamos de motores. Probablemente recordaréis que ya hemos tocado muchos palos en relación a este tema, tratando frecuentemente las curiosidades de los motores de combustión interna, de motores eléctricos en alguna ocasión e incluso esporádicamente de los motores de combustión externa.
Sin embargo, nos faltaba un tipo de mecánica muy básica: los motores de dos tiempos, también conocidos popularmente como motores de ciclos. No son ninguna novedad en el mercado, pero hoy quiero dedicarle unas cuantas líneas a explicar qué son, cómo funcionan, cuáles son sus principales diferencias respecto a los motores de cuatro tiempos y cuáles son sus ventajas y desventajas.
Qué es un motor de dos tiempos
Cuando hablamos de un motor de dos tiempos, hacemos referencia a un motor de combustión interna que lleva a cabo las cuatro fases del ciclo termodinámico -admisión, compresión, explosión y escape- en sólo dos movimientos lineales del pistón (uno de subida y otro de bajada), es decir, se produce una explosión por cada vuelta que el pistón realiza al cigüeñal.
Si bien es cierto que son más económicos, también son menos ecológicos que los motores de cuatro tiempos, por lo que en la actualidad los encontramos sólo en aquellos ciclomotores con potencia reducida y en determinados modelos de enduro o motocross -si hablamos de vehículos-. Existen tanto en ciclo Otto como en ciclo diésel.
Por el contrario, sí que son muy utilizados en aquellas aplicaciones que no precisan mucha potencia, tales como cortadoras de césped, motosierras, karts, motores fueraborda e incluso en algunos motores diésel de gran tamaño para la generación de electricidad y la navegación marítima.
Partes de un motor de dos tiempos
En un motor de dos tiempos, al igual que en otros motores, podemos distinguir entre partes fijas y partes móviles.
Parte fijas
- Culata: es la tapa que cierra el cilindro, soporta la bujía y forma parte de la cámara de combustión.
- Bujía: es un dispositivo ubicado en la parte superior del cilindro que hace saltar la chispa eléctrica del encendido.
- Cilindro: se trata de una pieza fundida fabricada en hierro o aluminio en cuyo interior se desplaza el pistón.
- Cárter: también conocida como cámara de pre-compresión, es la caja metálica estructural que aloja los mecanismos operativos del motor.
Partes móviles
- Pistón: es la pieza cilíndrica de aleación de aluminio que se mueve alternativamente en el interior del cilindro, permitiendo comprimir el fluido y realizar el movimiento.
- Biela: es el elemento mecánico sometido a los esfuerzos de tracción y compresión. Es la encargada de transmitir el movimiento articulado al cigüeñal.
- Cigüeñal: es el eje acodado con contrapesos -que permiten coger inercia- encargado de transformar el movimiento rectilíneo en circular, o a la inversa.
Funcionamiento del motor de dos tiempos
Como os comentaba, el motor de dos tiempos tiene un funcionamiento muy sencillo que consta de un ciclo de cuatro fases, como ocurre en el motor de cuatro tiempos, pero realiza las mencionadas cuatro fases en tan solo dos tiempos. Veamos qué ocurre en cada una de ellas:
Tiempo 1: Admisión – Compresión
En esta primera fase, el pistón se desplaza verticalmente hacia la culata desde su PMI (punto muerto inferior) y, durante su recorrido ascendente, va abriendo la lumbrera de admisión a la altura del cárter, lo que permite que entre la mezcla de aire, aceite y combustible. Al mismo tiempo, comienza la compresión de la mezcla en la parte superior del pistón.
Para que este proceso sea eficaz, es necesario que el cárter esté sellado. De esta forma, la admisión y la compresión se realizan simultáneamente.
Tiempo 2: Combustión – Escape
El segundo tiempo comienza cuando el pistón alcanza el PMS (punto muerto superior), momento en el que concluye la fase de compresión y la bujía lanza una chispa eléctrica que inicia el proceso de combustión. Esto genera una enorme cantidad de energía térmica que impulsa el pistón hacia abajo, produciendo energía cinética -movimiento- al cigüeñal a través de la biela.
Durante la carrera descendente del pistón, se produce la liberación de la lumbrera de escape, que es por donde se expulsan los gases procedentes de la combustión, el calor y las ondas acústicas al exterior. Una vez que el pistón vuelve a alcanzar el PMI, se vuelve a iniciar el movimiento ascendente, repitiéndose el ciclo y facilitando la extracción de los pocos gases quemados que quedan (barrido).
Diferencias entre los motores 2T y 4T
A pesar de que hablamos de dos motores de combustión interna, el funcionamiento de uno y otro es bastante diferente. La diferencia más evidente radica en que el motor de dos tiempos genera una explosión por cada vuelta del cigüeñal, mientras que en un motor de cuatro tiempos esta acción sucede cada dos vueltas del cigüeñal.
Al ser más sencillo y realizar las cuatro fases en solo dos movimientos del cigüeñal, el motor 2T requiere que el combustible pase por todas las partes del ciclo y que se mezcle con aceite para poder lubricar – ya sea mediante mezcla manual en el depósito o mediante mezcla por bomba automática con depósito aparte-. Es decir, requiere del uso de dos lubricantes, uno para el interior del motor y otro para la camisa del cilindro.
Durante este proceso, el aceite se quema y esa es precisamente la razón por la cual un motor 2T genera más humo, pues la bujía debe quemar aceite y gasolina, lo que directamente se traduce en un fuerte olor y una mayor contaminación. Los motores 4T necesitan un solo lubricante (la gasolina y el aceite no entran en contacto) y son menos contaminantes.
Si bien los motores 2T son más sencillos, pequeños y económicos tanto de fabricar como de mantener al no utilizar válvulas en sus mecanismos, trabajan más que los 4T, por lo que el desgaste que se produce también es mayor. Además, aunque tienen una carrera de trabajo en cada vuelta del cigüeñal, este no llega a tener el doble de potencia que un motor 4T, aunque sí proporcionan mucho más rendimiento en la aceleración.
Ventajas de los motores de dos tiempos
- Carecen de válvulas de admisión y escape, así como de las cadenas cinemáticas que las controlan, por lo que son más livianos, sencillos y económicos.
- Mantenimiento mucho más sencillo y con menos averías.
- Al requerir solo una vuelta de cigüeñal para cerrar el ciclo termodinámico, desarrollan una potencia mayor para la misma cilindrada – entre un 30% y un 50%- y su entrega de par resulta más uniforme y regular.
- Como no almacenan lubricante en el cárter, pueden trabajar en cualquier posición.
Inconvenientes de los motores de dos tiempos
- Al mezclar aceite y combustible en su funcionamiento, concentran más suciedad sobre los electrodos de la bujía (perlado), impidiendo su correcto funcionamiento.
- Giran a mayor régimen, por lo que el desgaste es mayor.
- Requieren doble lubricación, resultando menos respetuosos con el medio ambiente.
- La compresión no es tan eficaz al sustituirse las válvulas por lumbreras, lo que supone una ligera merma de potencia. Además, por la lumbrera de escape se expulsan el combustible inquemado y los gases de combustión, lo que conlleva una pérdida de rendimiento y la evacuación de emisiones más contaminantes.
