Antes de finalizar el año 2019, la Fórmula 1 anunció una nueva iniciativa de sostenibilidad para que la categoría produzca «huella de carbono neta igual a cero» en 2030. Pat Symonds, director técnico de la competición, cree que este objetivo es posible si se realiza una revisión y reestructuración del deporte y eso pasa, lógicamente, por cambiar radicalmente el motor de los F1. Algunos creen que la solución es utilizar un motor de dos tiempos combinado con combustibles ecológicos, algo que resulta interesante y polémico al mismo tiempo.
Hoy no vamos a debatir si esta es o no la respuesta y la solución que necesita el Gran Circo para conseguir su objetivo, sino que vamos a conocer más de cerca el motor de 2 tiempos, explicando qué es, cómo funciona y las implicaciones que puede tener su utilización, para que cada uno saque sus conclusiones y decida si puede ser una buena alternativa a los motores de competición actuales.
Qué es un motor de dos tiempos
El primer motor de dos tiempos surgió a finales del siglo XIX, de la mano de Dugald Clerk, que construyó un impulsor de estas características por primera vez en 1878, para luego patentarlo 3 años más tarde en Gran Bretaña. Viene bien comentar que los motores de dos tiempos han estado siempre muy asociados a las motos y el mundo de la competición –sobretodo en la década de los 40–. Son impulsores muy interesantes, y muchos coinciden en que son verdaderas obras de arte y de ingeniería, que resultan mucho más difíciles de ajustar que los de cuatro tiempos.
Imagino que la mayoría de vosotros estaréis más o menos familiarizados con el funcionamiento de un motor de cuatro tiempos. Por si acaso, simplemente recordar que un motor de combustión interna realiza su ciclo de trabajo en cuatro fases diferentes: admisión, compresión, explosión/expansión y escape. El motor 2T no es ninguna excepción en este sentido, pero presenta una clara diferencia: estas cuatro fases se dan en sólo dos movimientos lineales del pistón, es decir, en uno de subida y otro de bajada –lo que equivale a una sola vuelta de cigüeñal–. Dicho de otro modo: las dos primeras fases y las dos últimas ocurren a la vez.
Cómo funciona un motor de dos tiempos
Para entender mejor el funcionamiento del motor de 2 tiempos, hagamos un breve repaso a las partes de un motor de combustión interna. Tenemos, por un lado, las partes fijas (culata, bujía, cilindro y cárter) y por otro, las partes móviles (pistón, biela y cigüeñal). Como podéis ver, no difieren en exceso de las del resto de motores, aunque sí hay una sustancial, y es que estos motores no emplean válvulas, sino que utilizan orificios también conocidos como lumbreras para las fases de admisión y escape. También presentan un conducto llamado transfer (o lumbrera de transferencia) que se encarga de la circulación del aire dentro del cilindro.
Tiempo 1: Fases Admisión y Compresión
En este punto, el pistón sube destapando la lumbrera de admisión y genera una depresión en la parte baja del cilindro, lo que permite que entre la mezcla de gasolina en el cárter. Al mismo tiempo, comprime la mezcla que se encuentra en la parte superior del cilindro. Aquí saltará la chispa y comenzará la combustión. Es importante entender que durante todo el tiempo en el que el pistón asciende verticalmente, sigue entrando mezcla en el cárter.
Tiempo 2: Fases de Combustión/Expansión y Escape
Cuando el pistón se encuentra en su punto más alto de compresión, salta la chispa y empieza la combustión, que genera una gran cantidad de energía que desplaza el cilindro hacia abajo. En el proceso de descenso, el pistón descubre la lumbrera de escape y los productos quemados salen del cilindro. Poco después, se destapa el transfer, lo que permite que la nueva mezcla entre en el cilindro, favoreciendo así la salida de los gases de escape de la combustión anterior. Este fenómeno es conocido como barrido.
Motor de 2 tiempos vs 4 tiempos
Aunque en la base son muy similares, ya os habréis dado cuenta de que las diferencias entre los dos son especialmente significativas. Una de las principales es el número de revoluciones que realiza el cigüeñal por cada ciclo. En el caso del motor de dos tiempos, en una sola vuelta ya se ha realizado todo el proceso, lo que permite obtener más potencia de motores más pequeños.
El tema de la lubricación también es un diferencia importante. Como las cuatro fases del ciclo están concentradas en dos, es necesario que el combustible esté presente en todas ellas y que esté mezclado con aceite para lubricar. Por esta razón, los 2T necesitan mucho más aceite que los 4T, y esto lleva a que se queme aceite en la combustión, generando más humo y gases contaminantes. Además, en los dos tiempos el cárter se utiliza para la precompresión, mientras que en los cuatro tiempos suele utilizarse para almacenar el aceite.
La culata de los dos motores también es muy diferente, ya que la del 2T solo alberga la cámara de compresión, mientras que en la del 4T podemos encontrar las diversas válvulas y el árbol de levas asociado a estas –además de la cámara–. Esto también provoca que el cilindro del dos tiempos presente lumbreras y que el de cuatro tiempos sea completamente cilíndrico.
Implicaciones del uso de un motor de 2 tiempos
Como todo, la utilización de motores de dos tiempos en lugar de cuatro tiempos tiene una serie de ventajas e inconvenientes. A pesar de todo, el hecho de que sean mucho más contaminantes que el resto ha provocado que hoy en día esté prácticamente en desuso, debido a las nuevas normas medioambientales
Ventajas de un motor de dos tiempos
- Generan mayor potencia específica : El cigüeñal solo tiene que dar una vuelta para dar un ciclo de potencia, por lo que desarrollan más potencia para la misma cilindrada (puede llegar a un 50% más) y la entrega de par es más uniforme.
- El motor es mucho más sencillo, dado que tiene menos componentes. Esto permite que sea más ligero.
- Son mucho más baratos y fáciles de reparar y mantener, además de tener una buena fiabilidad
Desventajas de un motor de dos tiempos
- Son mucho más contaminantes: Para expulsar los gases, se emplean gases sin quemar (durante el proceso de barrido), lo que contribuye a que se expulsen muchos hidrocarburos no quemados al ambiente. Este es un factor contaminante importante.
- Necesitan mucha lubricación: En los motores 2T, la mezcla de gasolina incluye aceite para lubricar el motor. El problema es que la gasolina disuelve el aceite, y por tanto en necesario saturar la gasolina de aceite para que este no desaparezca y el motor esté bien lubricado. Esto contribuye a que también se expulse aceite sin quemar y quemado por el tubo de escape, lo que es realmente una bomba nivel de contaminación
- Ofrecen un peor rendimiento termodinámico, ya que hay muchas pérdidas.
- Tienen un mayor desgaste.
Ahora que ya sabéis cómo funciona un motor de dos tiempos, ¿qué opináis de que vuelva a la Fórmula 1?¿Creéis que es posible que estos motores contaminen menos si utilizan combustible ecológicos?
