Motor Wankel

Motor Wankel Motor Wankel empleado en aeromodelismo

El Motor Wankel o rotativo es un tipo de motor de combustión interna, inventado por Felix Wankel, que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores convencionales.

Historia

Desde el año 1588 ya se propusieron diseños de motores rotatorios (Ramelli), pero hubo que esperar trescientos años más para que se pudiera llevar a cabo la construcción de un motor rotatorio, primero fue el desarrollo del motor del ciclo Otto en 1876 y la invención del automóvil en el año 1896.

En estos trescientos años de espera, se fueron concibiendo ideas de este tipo de motores, por ejemplo en 1759 Vatio de James fabricó un motor de vapor de pistón rotatorio, en 1903 Juan Cooley hizo un motor tipo Wankel y en 1908 Umpleby lo aplicó a la combustión interna, pero nunca se llevó a cabo.

Un motor rotativo o Wankel, toma su nombre en honor a su creador el Dr. Felix Wankel, él concibió su motor rotativo en 1924 y recibió su patente en 1929. Durante los años 1940 se dedicó a mejorar el diseño. Se hizo un considerable esfuerzo en el desarrollo de motores rotativos en los 1950 y los 1960. Eran particularmente interesantes por funcionar de un modo suave, silencioso y fiable, gracias a la simplicidad de su diseño.

No fue hasta 1959 en que la fabrica Alemana N.S.U. (productora de motocicletas y pequeños automóviles) anunció que el motor ideado por el Doctor Ingeniero Felix Wankel había llegado a un estado experimental y que prometía una aplicacióm práctica inmediata.

Desde entonces han trabajado en este motor importantes empresas que adquirieron licencias de aplicación; Curtiss-Wright, en Estados Unidos (en aplicaciones para motores de aviación); en Alemania, Mercedes Benz (para automóviles y aplicaciones Diesel); Fitchels-Sans (para motores de motocicletas) y en Japón Toyo-Kogyo (fabricante de Mazda). Ademas empresas como Perkins, Rolls-Royce, Fiat, Renault, Citroën y Volkswagen, se interesaron en una u otra forma.

Ha habido mucha publicidad para este motor ya que en la realidad no ha tenido muchas dificultades que vencer, pero tiene algunos problemas como el de estanquidad que se expondrá luego con detalle.Pese a esto la idea de un motor rotatorio es atractiva por su sencillez, los motores pesan y ocupan la tercera parte de sus equivalentes con pistones y el número de piezas es mucho menor.

Cronología

• Félix Wankel (1902-1988) (Alemán) inventa el motor rotativo en el 1924 y recibe la patente en el 1929.
• Durante la Segunda Guerra Mundial (1939-1945) recibe el apoyo del ministerio de aviación alemán para la investigación y evolución de su motor.
• Caída del tercer Reich paraliza los trabajos.
• La empresa N.S.U. de motocicletas y pequeños vehículos de la extinguida R.D.A. se interesa por el motor.
• En 1957 Wankel y NSU completan el primer prototipo de motor rotativo tipo DKM
• En 1958 Wankel y NSU lanzan el motor rotativo KKM que tenia ya muchas similitudes con el que conocemos hoy en día.
• 1969 NSU es comprada por el grupo Audi- Volkswagen. La política de este grupo frena la evolución de este tipo de motor.
• 1977 NSU fabrica su ultimo vehiculo con motor rotativo.
• 1984 desaparece NSU
• Varias empresas se interesan a principios de los años sesenta (Mazda, Mercedes, Citroen)
• 1961 El presidente de Mazda Tsuneje Matsuda firma un contrato con NSU de cooperación técnica para poder desarrollar el motor rotativo.
• Mazda crea un grupo de investigación para mejorar el motor.
• 30 de mayo de 1967 Mazda comienza a vender el primer motor rotativo verdaderamente competitivo (Mazda Cosmo Sports 998 cc 111CV 7000 rpm)
• El primer modelo con una repercusión importante fue el Mazda RX-7
• Este modelo acabo siendo retirado de los mercados europeo y norteamericano debido a su problema con la emisión de hidrocarburos sin quemar.
• Mazda no se rinde frente a estos contratiempos y en 1991 logra ganar las 24 horas de Le Mans con su prototipo 787B que equipa un motor rotativo.

Funcionamiento

Es un motor de combustión interna que funciona de una manera completamente diferente de los motores convencionales. En un motor alternativo; en el mismo volumen (cilindro) se efectúan sucesivamente 4 diferentes trabajos - admisión, compresión, combustión y escape. En un motor Wankel se desarrollan los mismos 4 tiempos pero en lugares distintos de la carcasa o bloque; es decir, viene a ser como tener un cilindro dedicado a cada uno de los tiempos, con el pistón moviéndose continuamente de uno a otro. Más concretamente, el cilindro es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra un pistón triangular que realiza un giro de centro variable. Este pistón comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal que se encuentra en su interior, y que gira ya con un centro único.

Ciclos del motor Wankel (clic en la imagen para verla animada)

Esquema del funcionamiento del motor Wankel

Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte del recinto y sellada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motores reemplaza a los pistones.

El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto con el alojamiento, delimitando así tres compartimentos separados de mezcla. A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los 3 volúmenes se expanden y contraen alternativamente; es esta expansión-contracción la que succiona el aire y el combustible hacia el motor, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y la expele hacia el escape.

Ventajas

• Menos piezas móviles: el motor Wankel tiene menos piezas móviles que un motor alternativo de 4 tiempos, tan solo 4 piezas; bloque, rotor (que a su vez esta formado por segmentos y regletas), árbol motriz y sistema de refrigeracion/engrase (similar a los que montan los motores de pistón). Esto redunda en una mayor fiabilidad.
• Suavidad de marcha: todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo sentido, en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que está sometido un pistón. Están equilibrados internamente con contrapesos giratorios para suprimir cualquier vibración. Incluso la entrega de potencia se desarrolla en forma más progresiva, dado que cada etapa de combustión dura 90° de giro del rotor y a su vez como cada vuelta del rotor representa 3 vueltas del eje, cada combustión dura 270° de giro del eje, es decir, 3/4 de cada vuelta; compárenlo con un motor monocilíndrico, donde cada combustión transcurre durante 180° de cada 2 revoluciones, o sea 1/4 de cada vuelta del cigüeñal. Se produce una combustión cada 120º del rotor y 360º del eje.
• Menor velocidad de rotación: dado que los rotores giran a 1/3 de la velocidad del eje, las piezas principales del motor se mueven más lentamente que las de un motor convencional, aumentando la fiabilidad.
• Menores vibraciones: dado que las inercias internas del motor son muy pequeñas (no hay bielas, ni volante de inercia, ni recorrido de pistones), solo las pequeñas vibraciones en la excéntrica se ven manifestadas.

Desventajas

• Emisiones: es más complicado (aunque no imposible) ajustarse a las normas de emisiones contaminantes.
• Costos de mantenimiento: al no estar tan difundido, su mantenimiento resulta costoso.
• Consumo: la eficiencia termodinámica (relación consumo-potencia) se ve reducida por la forma alargada de las cámaras de combustión y la baja relación de compresión.
• Difícil estanqueidad: resulta muy difícil aislar cada una de las 3 secciones del cilindro en rotación, que deben ser impermeables unas de otras para un buen funcionamiento. Además se hace necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada 6 años aproximadamente, por su fuerte desgaste.
• Sincronización: la sincronización de los distintos componentes del motor debe ser muy buena para evitar que la explosión de la mezcla se inicie antes de que el pistón rotativo se encuentre en la posición adecuada. Si esto no ocurre, la ignición empujará en sentido contrario al deseado, pudiendo dañar el motor.

Galería

• 

  Automóvil Mazda deportivo con motor Wankel

• 

  Elementos del motor Wankel

• 

  Motor Wankel listo para montar en un automóvil

• 

  Automóvil Mazda con motor Walkel

Véase

• Motor de combustión interna
• Motores de Aviación
• Motor Radial
• Motores en línea
• Motor Rotatorio
• Automóvil

Fuentes

• Motor wankell
• Futuro del motor wankel
• Motor Wankel o rotatorio
• Cronología del motor wankel
• Motor Wankel para aeromodelismo
• Motor rotativo wankel