Motor Rotativo (Wankel)

Todos estamos acostumbrados a hablar de los motores de los coches actuales, como algo familiar, parece que no existan otros modelos de motores de combustión interna, ya que nunca se ha difundido a gran escala otro motor que no sea el alternativo, convencional.
Esto tiene su porqué, ya que si existieran en el mercado varios tipos de motores diferentes, sería necesario la diversificación de los medios para el mantenimiento de todos estos tipos de motores, lo cual encarecería su mantenimiento. Lo que obligaría a los talleres a tener mecánicos para los diferentes tipos de motores, a tener un mayor stock de piezas básicas para la reparación de los motores, etc. Lo cuál atenta contra uno de los pilares fundamentales de la ingeniería, que es: la Normalización o unificación de los medios disponibles.
Aun así, es curioso observar como el mundo podría haber sido algo diferente si los avances tecnológicos se hubieran sucedido en un orden o en otro.

El motor Wankel es un tipo de motor de combustión interna, inventado por Felix Wankel, que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores convencionales.
Los estudios sobre las máquinas rotativas comenzaron sobre el año 1588 de la mano de Agostino Ramelli cuyos avances fueron expuestos en su obra: "Las variadas e ingeniosas maquinas"
Pero es con la llegada del científico alemán Wankel cuando se da el impulso definitivo a la idea.

El motor ideado por Wankel es un motor alternativo;en el que 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.

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.

Un video bastante ilustrativo sobre su funcionamiento:

Comparativamente el motor rotativo tiene bastantes ventajas respecto al motor de pistones. Etas son:

-Este motor tiene un 40 por ciento menos de piezas y la mitad de volumen y peso de un motor comparable a pistones.
-Es de diseño simple, hay muy poca vibración y no hay problemas con la disipación de calor, los puntos calientes, o la detonación, que son consideraciones en el motor convencional del intercambio.
-Los motores de Wankel, la mayoría de los cuales son enfriados por líquido, son capaces de ejecutarse en las velocidades inusualmente altas por períodos del tiempo largos.
-El motor exhibe una curva excepcionalmente alta de relación de transformación de potencia-peso y una buena curva del esfuerzo de torsión a todas las velocidades del motor.
-La ventaja más grande es que dentro del compartimento del rotor están ocurriendo los cuatro ciclos simultáneamente, dando un empuje constante.
-También, el rotor da una mitad de vuelta de revolución por cada rotación completa del eje, comparada con una rotación del eje para un movimiento completo del pistón. Esto da más esfuerzo de torsión por ciclo de la ignición y también requiere menos revoluciones por minuto para obtener la misma potencia que en un motor de pistón.
-Dentro del Wankel, tres compartimentos son formados por las caras del rotor y la pared de la cubierta.
-También este motor necesitaría una gasolina de setenta octanos lo que presenta ya una
simplificación en la producción de los combustibles.

El funcionamiento de un motor convencional será tal y como indica en este video, (observemos el mayor numero de elementos móviles):

También existen ciertas desventajas respecto del modelo convencional, como son:

-En el motor los tiempos del ciclo ocurren siempre en el mismo sitio del estator; la admisión y compresión que pueden ser cosideradas fases frías ocurren en la parte superior, mientra que la explosión y el escape, que son fases calientes, ocurren en la parte inferior. Esto implica que un lado del motor alcance temperaturas de 150 ºC y al otro supere los 1000 ºC, lo que provoca problemas de refrigeración por un desequilibrio térmico.
-Otro problema que se ha presentado es el de estanquidad. Cada uno de los tres lóbulos giratorios debe ser impermeable respecto a los otros dos para que no perturben las fases del ciclo. Para esto en el vértice del motor se colocan muelles de berilio u otro material siguiendo los bordes del estator, esta pieza es la que más fallas a tenido.
-El problema de la estanquidad en los vértices se agrava por que la "fuerza centrífuga" y el empuje del engranaje de l rotor se aunan para hacer que el segmento se apriete con gran fuerza sobre la pared curvada del estator, con presión variable en cada vuelta.
-Tiene una baja eficacia en el uso de combustible y además como la punta de la combustión del rotor es muy exacta, si el motor está desincronizado la combustión puede llegar a ocurrir antes de que el rotor este en su posición adecuada, lo que podría producir es que la ignición empuje el rotor contra el ciclo del motor dañándolo.

Hoy en día siguen apareciendo nuevos modelos de motores de combustión interna diferentes a los expuestos aquí. En Argentina apareció hace algún tiempo otro tipo de motor rotativo, del cual no existen estudios comparativos, pero que representan una gran capacidad inventiva aun por explotar en este campo.

Motor Taurozzi:

Motor con movimiento de pistones pendular:

El mayor problema de este tipo de problemas es que consumen combustibles contaminantes y no renovables, es por eso que incluso el motor de pistones convencionales tiene los días contados. El futuro es de los nuevos motores de Hidrógeno, Biocombustibles o de aquel que muestre mayor fiabilidad para el usuario, el que permita una buena producción en serie a un precio competitivo con el motor actual y aquel cuyo combustible sea: económico, fácil de almacenar, etc.

Si quieres conocer las vicisitudes por las que tuvo que pasar este modelo de motor antes de comenzar su fabricación en serie por el fabricante japonés MAZDA, pincha aquí.