Relación biela-carrera: este es un término que se escucha con frecuencia, pero que mucha gente no comprende del todo. En este artículo, descubrirás qué es, cómo afecta al funcionamiento del motor y cómo puedes modificarla.
En este artículo: ¿Qué es la relación de biela-carrera? | ¿Cómo afecta esta relación al funcionamiento del motor? | Consecuencias de una relación de biela-carrera más alta | Modificar la relación de biela-carrera | Conclusión
[imagen src="/assets/Taz-Articles-and-Blogs/Engine-Building-Tools/752442ceef/rod-to-stroke-ratio-1.png" id="49991" width="783" height="651" class="leftAlone ss-htmleditorfield-file image" title="Relación de biela a carrera 1"]
¿Qué es la relación biela-carrera?
Aunque probablemente se explique por sí solo, asegurémonos de que todos estemos en sintonía. Es simplemente la relación entre la longitud de la biela y la carrera del cigüeñal. La longitud de la biela se mide, como se muestra a continuación, desde el centro de la cabeza de biela hasta el centro del pie de biela. Esa longitud se divide entonces por la carrera del cigüeñal. Para darle un ejemplo, veamos un 4G63 estándar, un motor de 2 litros y cuatro cilindros. Estos vienen con una biela de 150 milímetros de largo y el cigüeñal proporciona una carrera de 88 milímetros. Esto significa una relación biela-carrera de 1,70. Como puede ver, esta relación depende del diseño mecánico del motor y parecería fija. Esto no es necesariamente así. Hablaremos sobre cómo puede influir en esto más adelante.
[imagen src="/assets/017c417a59/01bae4110623d1f47c014ef1c59f50e19f189da615-v2.jpg" id="8025" width="780" height="541" class="leftAlone ss-htmleditorfield-file image" title="01bae4110623d1f47c014ef1c59f50e19f189da615 v2"]
¿Cómo afecta la relación al funcionamiento de su motor?
Ya sabes qué es la relación biela-carrera... pero ¿qué significa realmente? ¿Qué efecto tiene en el funcionamiento de tu motor? La relación biela-carrera afecta la angulación entre la biela y el cigüeñal para una rotación dada del cigüeñal. Al aumentar la longitud de la biela, esta angulación disminuye. Por lo tanto, al aumentar la relación biela-carrera, la angulación disminuye.
Esto, a su vez, reduce la carga de empuje entre la cara de empuje del pistón y el lateral del cilindro, lo que reduce las pérdidas por fricción y el desgaste entre el pistón y la pared del cilindro. Por supuesto, reducir la relación biela-carrera tiene el efecto contrario, ya que aumenta la carga de empuje y las pérdidas por fricción, lo cual es indeseable, especialmente en un motor que opera a altas RPM.
¿Quieres aprender más sobre la construcción de motores? Empieza con una lección GRATUITA aquí.
[imagen src="/assets/Taz-Articles-and-Blogs/Engine-Building-Tools/aef4a4f3af/Screen-Shot-2022-05-24-at-3.37.53-PM.png" id="49994" width="780" height="866" class="leftAlone ss-htmleditorfield-file image" title="Captura de pantalla del 24 de mayo de 2022 a las 15:37.53"]
A continuación, veamos cómo la relación biela-carrera afecta la posición del pistón en el ciclo del motor. El gráfico a continuación muestra una gráfica para una biela de 100 mm y otra de 500 mm. Si bien una biela de 500 mm es poco realista, esto solo se utiliza para mostrar la diferencia. Como se puede observar, la biela más larga permanece cerca del punto muerto superior durante más tiempo que la biela más corta. Esto se conoce como tiempo de reposo. El tiempo de reposo alrededor del punto muerto superior aumenta a medida que aumenta la relación biela-carrera.
Este mayor tiempo de permanencia facilita el llenado del cilindro, especialmente a RPM muy altas. Esto significa que una mayor relación vástago-carrera es una ventaja en este caso.
[imagen src="/assets/Taz-Articles-and-Blogs/Engine-Building-Tools/f702ac3e2d/rod-to-stroke-ratio-3.png" id="49992" width="781" height="461" class="leftAlone ss-htmleditorfield-file image" title="Relación de biela a carrera 3"]
Otro efecto de cambiar la relación biela-carrera es la aceleración del pistón. En el gráfico a continuación, en el eje horizontal se muestra la posición del motor y en el eje vertical la aceleración del pistón. Se representan tres longitudes de biela diferentes. Al igual que en el gráfico anterior, no es posible una biela de 5000 mm, por lo que se utiliza solo para demostrar el efecto. A medida que aumenta la relación biela-carrera, la aceleración en torno al punto muerto superior se reduce drásticamente. Esto tiene sentido si se relaciona con el gráfico anterior. Una relación biela-carrera más larga implica un mayor tiempo de permanencia en torno al punto muerto superior, por lo que, obviamente, la aceleración será menor.
[imagen src="/assets/Taz-Articles-and-Blogs/Engine-Building-Tools/aa518f6c84/rod-to-stroke-ratio-4.png" id="49993" width="781" height="549" class="leftAlone ss-htmleditorfield-file image" title="Relación de biela a carrera 4"]
Como resultado de esta aceleración más lenta, se puede ejercer mayor presión sobre la parte superior del pistón a medida que se aleja del punto muerto superior. Para obtener el par máximo del motor, es importante observar lo que ocurre entre 16 y 18 grados después del punto muerto superior. Aquí es donde se obtiene la máxima ventaja mecánica gracias a la presión que actúa sobre la parte superior del pistón, la cual se transfiere a través de la biela al cigüeñal. Por lo tanto, una aceleración más lenta alejándose del punto muerto superior, gracias a una mayor relación biela-carrera, puede suponer una ventaja.
[imagen src="/assets/Taz-Articles-and-Blogs/Engine-Building-Tools/fbe29a303b/4G63-Shot-Block-52.jpg" id="49996" width="780" height="535" class="leftAlone ss-htmleditorfield-file image" title="4G63 Shot Block 52"]
Compromisos de una mayor relación biela-carrera
Hasta este punto, hemos estado alabando una mayor relación biela-carrera. Sin embargo, no todo es color de rosa. Un efecto negativo es que perjudicará el par motor a bajas RPM. Esto se debe a que la velocidad del aire que entra al motor se reduce, ya que el pistón acelera más lentamente al alejarse del punto muerto superior. Si se utiliza una relación biela-carrera menor, como se ha comentado, el pistón acelerará más rápido al alejarse del punto muerto superior. Esto significa que por cada grado de rotación del cigüeñal después del punto muerto superior, el pistón se desplaza más abajo en el cilindro, lo que implica que se crea un mayor vacío dentro del cilindro, lo que promueve el flujo de aire a través del puerto de admisión, pasando por la válvula y entrando en el cilindro. Esto significa que el llenado del cilindro a bajas RPM se mejora gracias a una menor relación biela-carrera. La mayor velocidad del aire a bajas RPM también puede promover una mezcla más homogénea de combustible y aire.
Como puede ver, no hay una respuesta perfecta a la hora de seleccionar una relación de biela-carrera. Debe tener en cuenta el rango de revoluciones en el que espera que funcione su motor. Una relación de biela-carrera más alta es más adecuada para altas RPM. Una relación de biela-carrera más baja es más adecuada para bajas RPM. Existen reglas generales para las relaciones de biela-carrera que se recomiendan para un motor determinado, como las siguientes:
- 7000-8000 RPM - Relación de 1,65-1,75
- 5000-6000 RPM - Relación de 1,4-1,6
- 12000-15000 RPM - Relación de 2.0 +
- Fórmula 1 ~18000 RPM - Relación de ~2,8
Estos números no son de ninguna manera exactos y son sólo para darle una idea de lo que esperaría ver.
[imagen src="/assets/Taz-Articles-and-Blogs/Engine-Building-Tools/a08758cf41/K1-Rods-flatlay-9911.jpg" id="19625" width="780" height="372" class="leftAlone ss-htmleditorfield-file image" title="K1 Rods flatlay 9911"]
Realizar cambios en la relación entre la biela y la carrera
Veamos cómo modificar la relación biela-carrera. Puede parecer difícil, o incluso imposible, pero hay maneras de lograrlo. A veces, se puede lograr un cambio drástico combinando los componentes del motor y modificando la longitud de la biela.
Obviamente, si el único cambio que haces es montar una biela más larga, el pistón atravesará la parte superior del bloque en el punto muerto superior. Puedes evitar esto de varias maneras, dependiendo del diseño del pistón y la magnitud del cambio que quieras hacerle a la biela. Una opción es levantar el pasador del pistón. A veces, esto hará que el pasador intersecte el anillo de control de aceite. Pero no te preocupes, puedes simplemente montar un soporte de riel para sujetar ese anillo. Al levantar el pasador, reducirás la altura de compresión del pistón, lo que significa que puedes montar una biela más larga sin que termine por encima del bloque del motor en el punto muerto superior. Otra opción es cambiar a un bloque con una altura de plataforma más alta. La altura de plataforma es la distancia entre la línea central del cigüeñal y la superficie de la plataforma. Esta altura adicional permitirá acomodar una biela más larga.
[imagen src="/assets/Taz-Articles-and-Blogs/Engine-Building-Tools/ccaafddfe4/4G63-Shot-Block-62.jpg" id="49984" width="780" height="1038" class="leftAlone ss-htmleditorfield-file image" title="4G63 Bloque de Disparo 62"]
Veamos un ejemplo del uso de una biela más larga. Como se mencionó anteriormente, el motor Mitsubishi 4G63 de 2 litros de serie tiene una biela de 150 milímetros con una carrera de 88 milímetros, lo que le da una relación de 1,70. Una modificación común con este motor es utilizar el cigüeñal de carrera más larga del motor 4G64 de 2,4 litros. Esto proporciona una carrera de 100 milímetros. Si utiliza la biela de 150 milímetros de serie con esta carrera modificada de 100 milímetros, la relación de biela a carrera se reduce a 1,50, lo cual no es ideal si desea que el motor funcione a altas RPM. Una forma común de lidiar con esto es utilizar el bloque 4G64, cuya altura de la cubierta es 6 milímetros más alta que la del 4G63. Ahora podría tener una biela de 156 milímetros de largo que lleva la relación de biela a carrera a 1,56. Esto todavía no es gran cosa, pero definitivamente es una mejora con un mínimo esfuerzo y costo.
Otra opción es usar el bloque 4G64 de plataforma más alta, junto con el cigüeñal de carrera de 2 litros de serie. Esto significa que se puede instalar una biela de 162 milímetros. Esto, junto con la carrera de 88 milímetros, da como resultado una relación biela-carrera de 1,84. Obviamente, esta es una mejor combinación si se desea alcanzar altas RPM.
[imagen src="/assets/db5f54009a/0128d8fd06bcddea6737b01e312e9dcc6ed716dfcb.jpg" id="8017" width="780" height="533" class="leftAlone ss-htmleditorfield-file image" title="0128d8fd06bcddea6737b01e312e9dcc6ed716dfcb"]
Conclusión
Ahora que sabe qué es la relación biela-carrera y cómo afecta a su motor, estará mucho mejor preparado para realizar cambios en la longitud de la biela y sabrá lo que debe hacer para acomodar la longitud adicional y evitar que los pistones sobresalgan del bloque.
Si te interesa aprender más sobre la construcción de motores de alto rendimiento y quieres adquirir habilidades que puedas aplicar en tu garaje, consulta estos cursos de construcción de motores o empieza con una clase GRATUITA . Estos cursos han ayudado a miles de entusiastas y profesionales de todo el mundo a mejorar sus conocimientos y habilidades en la construcción de motores, y podrían ayudarte a ti también.
