Motor Wankel (rotativo) | Partes y funcionamiento

El motor Wankel o rotativo es una clase de motor de combustión interna, cuyo inventor fue Félix Wankel. No utiliza pistones, como sucede en los motores alternativos, pero en sustitución emplea rotores.

El atractivo que tiene este motor se relaciona con el funcionamiento silencioso y suave, además de pocas averías debido a su diseño simple. Wankel crea el primer rotativo en el año 1924, logra patentarlo en 1929 y mejora el diseño para 1940. En las décadas 50 y 60 se dedicó mucho esfuerzo para el desarrollo de este tipo de motor.

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Que es un motor Wankel?

Un motor Wankel o rotativo forma parte de los motores de combustión interna, por lo que desarrolla igualmente cuatro tiempos, pero lo hace en distintos lugares. Puede decirse que es como si tuviera un cilindro para cada tiempo y un solo pistón que recorre todos los cilindros.

El cilindro tiene estructura en forma de un ocho, esta se conoce como epitrocoide. En el interior de esta pieza se mueve un pistón cuya geometría es similar a la de un triángulo, el cual hace un giro excéntrico. Este pistón transfiere el movimiento rotativo al cigüeñal que está en el interior y que va girando con un único centro.

El rotor ejecuta un recorrido donde sus tres vértices se mantienen en contacto con la carcasa de forma hermética. Así delimita tres compartimientos por separado. A medida que gira el rotor, cada volumen va haciendo de forma sucesiva las fases del ciclo de trabajo (Admisión, compresión, explosión/expansión y escape).

Partes del motor Wankel o rotativo

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  • Epitrocoide: Es la carcasa que tiene forma de elipse y es el cilindro del motor, posee los hoyos y las cámaras por donde circula el líquido refrigerante. Está cerrada de forma hermética en ambos lados, lugar donde se instalan los cojinetes de apoyo.
  • Lumbreras de admisión y escape: Localizadas en uno de los laterales de la carcasa, permiten la entrada y la salida de gases.
  • Bujías: Están ubicadas en el lado opuesto a las lumbreras y se encargan de generar la chispa de ignición.
  • Patines: Son unos segmentos colocados en los vértices y mantiene la estanqueidad radial entre los lados.
  • Láminas en forma de vector: Ubicadas en canales hacia los lados del rotor, permiten la estanqueidad axial.
  • Piñón de árbol motriz: Es el que engrana por medio de una corona dentada dispuesta en el hoyo interno del rotor.
  • Cámara de combustión: Cada cámara es un cilindro autónomo, ya que realiza el ciclo completo en cada revolución que hace el rotor.

Como funciona un motor Wankel o rotativo?

Aunque el motor Wankel es también un motor de combustión interna, funciona diferente a como lo hace un motor alternativo. Realiza los cuatro tiempos en partes diferentes del bloque o estator, con un pistón que se mueve sin detenerse al pasar de un tiempo a otro.

La cavidad que tiene forma de ocho (8), tiene en su interior un rotor triangular que gira con un centro variable. El pistón transmite el movimiento rotativo al eje del cigüeñal ubicado dentro y que va girando con un centro único.

Igual que el motor con pistones, el Wankel usa la presión que produce la combustión de la mezcla carburante. Lo que cambia es que la presión se encuentra contenida en la cámara que se forma por una parte del estator y cerrada por un lado del rotor en triángulo, el cual reemplaza a los pistones en este tipo de motor.

El rotor traza una trayectoria con los tres vértices haciendo contacto con el epitrocoide y abriendo tres espacios separados para la mezcla. Cuando el rotor gira en la cámara, cada compartimiento se expande y se contrae de forma alternativa. Esta expansión y contracción hace que se aspire aire y combustible dentro del motor, haya compresión de la mezcla, se extraiga la energía expansiva y después se expulsen los gases hacia el escape.

Ventajas del motor Wankel

  • Menor cantidad de piezas móviles: Esta clase de motor posee menos piezas móviles que los convencionales. Esta característica hace que sean motores más fiables. Las 4 piezas fundamentales del motor Wankel son Rotor (formado por segmentos y regletas), Bloque, Árbol motor y el sistema de refrigeración-engrase.
  • Suavidad de marcha: En los motores rotativos el movimiento giratorio tiene un solo sentido y no sufre variaciones a las que se somete el pistón. El motor está equilibrado con contrapeso giratorio internamente, que suprime cualquier tipo de vibración.
  • Menos velocidad de rotación: Las piezas fundamentales del motor se movilizan más lento que las piezas del motor convencional. Los segmentos se encuentran en movimiento con relación a las partes fijas y no se desarrollan puntos muertos, como sí sucede con los motores alternativos, que es donde se suelen producir los desgastes.
  • Menores vibraciones: Las inercias internas son mínimas (no hay bielas, ni recorrido de los pistones, ni movimiento). Las vibraciones solo se producen en la excéntrica.
  • Menor peso: Este motor tiene menos piezas con respecto a los de pistones, además los motores se construyen habitualmente de 2 o 3 rotores. Por ello es posible que se consiga un peso final menor.

Desventajas del motor Wankel

  • Emisiones: Es más difícil que el motor Wankel o rotativo se ajuste a las normas referentes a emisiones contaminantes. Como trabaja parecido al motor de 2 tiempos, consume aire, combustible y aceite, por lo que genera más gases tóxicos.
  • Costos de mantenimiento: Como no es un modelo de motor muy conocido y difundido, el mantenimiento es más difícil porque no siempre se consigue quien tenga la debida formación en esta clase de motor.
  • Consumo: Por la forma que tienen las cámaras, las cuales son alargadas, la relación superficie-volumen es alta. Este hecho hace que la eficiencia termodinámica se vea reducida.
  • Difícil estanqueidad: Es más complicado aislar cada sección de las tres que tiene el rotor y para que funcione adecuadamente, cada sección debe ser estanca. En los modelos iniciales era necesario cambiar el mecanismo de estanqueidad cada seis años, debido al desgate, el cual se podía reducir colocando una cantidad pequeña de aceite mezclado con el combustible directamente.
  • Sincronización: Se requiere de muy buena sincronización entre los diferentes componentes del motor, ya que se debe evitar que la mezcla encienda cuando el pistón rotatorio esté en una posición inadecuada. Si el encendido llegara a ser precoz, el empuje se haría hacia el lado contrario y esto podría dañar el motor.
  • Encendido: La cantidad y la ubicación de las bujías influían anteriormente en el rendimiento motriz y también en su complejidad. Es por ello que han evolucionado hasta contener solo una bujía por cada cámara en casi todas las aplicaciones, al igual que el motor alternativo.
  • Freno motor: El motor Wankel o rotativo, similar al motor de 2 tiempos, tiene menor freno motor que los alternativos de 4 tiempos. Es por ello que los vehículos que usan este motor requieren de frenos con dimensiones mayores.

Combustible utilizado en motores Wankel

Debido a que en la cámara de combustión del motor Wankel están ausentes los puntos calientes, se calcula que la gasolina con 87 de octanaje es la requerida para este tipo de motor. En el caso de la lubricación, se usan sistemas de mezcla previa o una bomba que dosifique pequeñas cantidades de aceite en la admisión. Los expertos recomiendan que en los motores rotativos se añada menos de un 1% de aceite lubricante a la gasolina.