Conociendo los motores en los que trabajamos:
1) Motores con árbol en bloque.
Básicamente, existen varios tipos de motores. Desde horizontales o en V 180 grados, hasta V 13 grados, motores en línea. Motores posicionados: transversales, longitudinales. Etc., pero un rasgo muy característico que distingue un motor por su edad serían los motores OHV como sus siglas indican, «Overhead Valve«, en comparación con los motores con árbol de levas en culata. De estos OHV o árbol de levas en bloque, aquí vamos a hablar mucho.
Los motores más modernos suelen tener árbol de levas en culata; tiene ciertas ventajas, puede utilizar un solo árbol de levas para admisión y escape o incluso 2 árboles, uno para admisión y otro para escape. Muchos motores 16v tienen dos árboles mixtos; cada uno de los árboles actúa en admisión y escape de un lado de la culata…
Vamos a ver las ventajas y desventajas de cada uno de ellos:
Normalmente, los motores varilleros, es decir, los árboles en bloque OHV, suelen tener buen par motor mayor y son muy simples. Podríamos poner el ejemplo del Ford A o los motores de campeón en las hormigoneras; los dos tienen un esquema super sencillo. Un árbol en el bloque que actúa en la válvula directamente situada encima; la culata solo aloja la bujía y nada más. Además, la distribución y su calaje son muy sencillos: dos poleas y dos marcas alineadas. Es típico verlos en motores de gasolina antiguos, en diésel o motores de bajas rpm.
Mayor par motor a bajas RPM: Son excelentes generando potencia a bajas revoluciones, ideal para trabajo pesado y arrastre.
Tamaño más compacto: Al no tener árboles en la parte superior, el motor es más pequeño y estrecho, lo que facilita su instalación en espacios reducidos.
Mayor durabilidad y simplicidad: Menos componentes en el tren de válvulas significa menos puntos de falla.
Menor centro de gravedad: El peso principal del motor está más bajo.
Mantenimiento más económico: Generalmente, son más fáciles de reparar.


Motores con árbol de levas en culata
Los motores cadeneros o de correas, tipo OHC / SOHC / DOHC, árbol de levas en culata, suelen desarrollar más potencia en altas rpm y son más eficientes en términos de consumo de combustible. Pero tienen una distribución más compleja, bien por correas y tensores, cadenas largas con su consecuente dificultad de montaje y fabricación. Son más propensos a desajustes, al estar la junta de culata de por medio; son más ligeros en componentes.
Mayor rendimiento a altas RPM: Al no tener varillas de empuje (menos masa inercial), las válvulas pueden abrirse y cerrarse más rápido sin flotar, permitiendo revoluciones más altas. Algunas de sus ventajas particulares son:
Mejor respiración del motor: Permite un flujo de gases más eficiente, lo que mejora la potencia y la eficiencia de combustible.
Mayor flexibilidad de diseño: Facilita el uso de 4 válvulas por cilindro (DOHC) y sistemas de distribución variable (VVT).
Funcionamiento más suave: Suelen ser motores más silenciosos y con menos vibraciones.
Precisión: Menos componentes entre la leva y la válvula garantizan una sincronización más precisa.


¿Por qué los motores con árbol en culata son más eficientes o alcanzan más revoluciones?
Podemos simplificarlo como un problema fundamental de masa e inercias. En mecánica clásica, la energía necesaria para mover un cuerpo depende directamente de su masa. Esto se observa claramente en las expresiones de energía mecánica:
A mayor masa, mayor Ec » Energía cinética» y mayor EP » Energía potencial», que se restan a la energía producida por el motor. De esta forma, si la masa disminuye, también disminuye la resta; por lo tanto, más energía neta queda disponible. Mientras las inercias marcan la aceleración, la velocidad con la que el motor responde.
Ec=1/2 * m* v2
Donde:
= masa (kg)
= velocidad (m/s)
= aceleración de la gravedad (9,81 m/s²)
= altura (m).
Según la segunda ley de Newton:
Fi=m⋅a Para lograr una determinada aceleración , la fuerza requerida es proporcional a la masa. Si reducimos la masa, reducimos la fuerza necesaria y, por tanto, el trabajo mecánico que debe realizar el motor. Las válvulas de un motor cambian de posición en milisegundos, especialmente a regímenes elevados. Por ejemplo, a 6.000 rpm en un motor de 4 tiempos: son 100 revoluciones por segundo. Cada válvula abre y cierra 50 veces por segundo.
Eso implica aceleraciones extremadamente altas, donde la F. inercia ( ) se convierte en un factor crítico. Cuanto mayor es la masa del conjunto móvil, mayor es la fuerza necesaria para vencer su inercia y mayor el riesgo de: Flotación de válvulas, rebotes, pérdida de control del perfil del árbol de levas. Desgaste prematuro.
Son principios físicos básicos, pero su aplicación práctica marca la diferencia entre un motor convencional y uno optimizado, por eso, al reducir masas:
1) Disminuye la energía cinética necesaria en cada ciclo.
2) Se reduce la carga sobre muelles y árbol de levas.
3) Se permite un mayor régimen de giro seguro.
4) Mejora la eficiencia mecánica global.
5) La resta entre energía producida y consumida es menor; queda más energía neta o disponible.
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Cómo podemos mejorar las inercias o reducir pesos en los componentes.
*Válvulas de titanio en lugar de acero (Menor peso)
*Taques aligerados con taladros (menos peso, mayor lubricación)
*Barillas de empuje en carbono en lugar de acero (menos peso).
* El diseño de las válvulas mejorado: menor diámetro de vástago, cabeza ahuecada, etc. (Menor peso y mejor coeficiente aerodinámico en los conductos: menor fricción de gases).
* Árboles de levas más ligeros y perfil modificado: (menor F. centrífuga, mejor alzado de válvula y varía los tiempos de secuencia de llenado, cruce y ángulos).
*Piñones de distribución, aligeramos o en aluminio (Menor peso).
Volantes de inercia, pistones, cigüeñal + todo lo susceptible de moverse, acelerar o vibrar.
Tampoco pretendo complicarnos con estos principios. Una mera idea de la implicación que tiene el peso en las piezas.
Los motores OHV tienen más componentes; consecuentemente, mayor masa en la distribución; por este motivo son menos revolucionados. Mientras que los motores con árbol en culata tienen menos componentes, su actuación es directamente sobre la válvula, evitando en muchos casos tanques o balancines, menores inercias; también tenemos en cuenta que, dada su posición en culata, el llenado de la cámara de combustión es mejor y más preciso, menos huelgos entre componentes.
Los motores de mini, ejemplo el 1275cc y el de SEAT 127 – 903cc son muy parecidos. Ambos guardan simetrías y características de la época, 1965-1985. A priori parece que no podemos modificar mucho, pero en la realidad es un lienzo sin pintar. Podemos potenciarlos hasta casi obtener el doble de su potencia inicial; en estos motores se han adaptado culatas de OHV a OHC, tubos y tenemos todo un mundo de modificaciones. Inicialmente, mejoraremos los motores estándar, que es el objeto de esta web, aunque también mencionaremos algunas modificaciones extrañas.


¿Hasta qué medidas podemos abrir o rectificar los bloques?
Una pregunta difícil de contestar, porque las limitaciones técnicas suelen ser hasta que la pared entre los cilindros más cercanos aguante!!!
o bien por temperatura; al no refrigerar bien el pistón, este gripará…
Por rotura o fisura entre los cilindros.
Por deformación, alto consumo de aceite y pérdida de compresión.
En el caso de los Minis, sabemos que podemos pasar de un motor 1275cc a 1430 cc(obviamente, no solo por el diámetro del pistón; influye también la carrera del cigüeñal, tamaño de las cámaras, etc.), pero a un motor que cubica 1380-1430cc le corresponden diámetros de pistón de 73.5-74 mm. En lo que nos atañe, esta medida… podemos pasar del diámetro estándar 70.625mm a 73.5mm «2.87mm sobre medida».
Un incremento enorme, teniendo en cuenta que la mayoría de los motores solo permiten rectificar a +0.25 / +0.50 / +0.75mm.
Una contrapartida directa es la reducción del espacio entre cilindros. «La pared entre cilindros» La junta de culata en ese punto de mínimo espesor suele quemarse. O bien por la falta de refrigeración en la pared que produce dilataciones y fisuras. Por este motivo, rectificando en offset e incrementando el espesor de este punto crítico, se puede llegar a cilindradas de 1380/1430 cc. Como se aprecia en la siguiente imagen.
espesor de pared en motores 1380cc
Motores 1380 -1430cc con pistones 73.5mm -74mm se rectifican:
Cilindro 1-2 = 0.015″ o 0.38mm hacia la distribución y 0.010″ o 0.25mm hacia el arbol de levas con respecto al eje original de los cilindros.
Cilindro 3-4= 0.015″ o 0.38mm hacia el volante de inercia y 0.010″ o 0.25mm hacia el árbol de levas con respecto al eje original de los cilindros.
El espesor o ancho de pared entre los cilindros 2-3 del bloque 1275 es aprox 5.5-6mm y en los motores 1380 aplicando el rectificado en offset y ganando el desplazamiento indicado, se quedaría en 3.8mm.

Espesor de pared en motores 903cc
Algo parecido pasa en los motores de Seat/Fiat 903cc, el diámetro estándar de los cilindros es de 65 mm, pudiendo llegar a 68.2mm ( 3 mm sobre la medida estándar) rectificando de la misma forma en offset, donde las paredes del cilindro quedan extremadamente finas,
Espesor mínimo y límites de rectificado:
Límite seguro: Se considera seguro rectificar hasta 67.2 mm (usando pistones de Autobianchi A112 Elite o Panda 4×4).
Máximo técnico: Se pueden rectificar hasta 68.4 mm, pero a este nivel (casi 3 mm sobre la medida estándar), las paredes del cilindro quedan extremadamente finas, lo que puede causar problemas de fiabilidad.
Los bloques de 903cc tienen paredes un poco más gruesas que los bloques anteriores de 843cc.

2) Tipo de bloque: camisas húmedas o secas, espacio entre cilindros.
1) Ya tenemos nuestra primera » reestricción» El bloque de Mini 1275 y SEAT 903 cc son motores OHV con árbol en bloque y válvulas en culata. Realmente, no es una limitación en sí; porque todo se puede modificar, pero sí es nuestra base para empezar las potenciaciones; luego, en cada uno de los apartados de mecánica, se irá ampliando cada tipo de modificación.
Muchas veces los límites son económicos; el coste o el cambio de diseño y su fabricación encarecerían demasiado el motor para una mejora de potencia pequeña. Entonces, el 80% de las modificaciones que veremos tendrán como base el motor original.
Los bloques tanto de Seat como de Mini están rectificados directamente sobre el casting de fundición. Ambos coches eran utilitarios de clase baja, vehículos para trabajadores con alta producción y coste relativamente reducido. Como consecuencia, la fabricación y el montaje requerían componentes básicos, sencillos y de calidad media-baja. El mantenimiento, utilidad y precio han condicionado costes y diseño…
En bloques de mini, la fundición es gris, en algunos casos tan porosa y blanda que hubo momentos durante su producción en los años 90 en que la propia fábrica decidía instalar camisas secas en los bloques. Esto nos da una idea de la calidad producida.
2) Segunda » reestricción» El bloque de Mini 1275 y SEAT 903cc son rectificados en el casting del bloque, en el mejor de los casos, camisa seca. Los diámetros máximos de pistón que podremos instalar tendrán limitaciones por bajo espesor entre pared de cilindros, un límite técnico que se reduce aún más si introducimos camisas secas.

Que importancia tiene la relación de compresión.
Primero entendamos qué es la relación de compresión, en qué influye y por qué tenemos limitaciones en nuestras potenciaciones.
1) ¿Qué es la relación de compresión estática?
Básicamente, una división de volúmenes: el volumen con el pistón en PMI «Punto Muerto Inferior» y el volumen cuando el pistón alcanza el PMS «Punto Muerto Superior»; en Roman Paladin, el volumen a máxima admisión dividido entre el volumen de máxima compresión.
LA relación de compresión indica cuánto se comprime la mezcla de aire combustible antes de la explosión. De esta manera, un motor con relación de compresión de 10:1 significa que el volumen de mezcla se ha comprimido 10 veces al volumen inicial o que es una décima parte del volumen inicial.
Formula utilizada para calcular la RC: (Vc +Vcc)/ Vcc
Donde Vc= Volumen cámra y Vcc Volumen camara combustión.
A diferencia de la relación de compresión dinámica o real, que se mide con un presostato y actuando el árbol de levas, teniendo un peso significativo en el cruce de válvulas, se calcula basándose en la posición del pistón en el momento exacto en que la válvula de admisión se cierra por completo (IVC); influyen diversas restricciones mecánicas en los conductos de escape y admisión.
Datos a tener en cuenta: un motor de gasolina habitualmente oscila entre Rcs de 8:1 y 12:1 mientras que un motor diésel puede llegar a 14:1 -25:1, al comprimir aire se este se calienta; es por este efecto que los motores diésel necesitan más RC para que la temperatura interior del aire pueda quemar el diesel al inyectarlo. Mientras que un motor de gasolina explotará la mezcla al activarse la bujía.
Ya conocemos los valores de RC en los cuales nos podremos mover para gasolina: 8:1 a 12:1;
También conocemos las RC estándar de nuestros motores; en el caso de Austin Mini 1275cc, empieza en 8.8:1 pudiendo llegar en los mg metro 1275 a 9.2:1 Mientras que los motores de 903cc de seat 127, Panda o Marbella tienen una RC de 8.5:1 mientras que el 850 Sport y modelos iniciales de 903 pueden salir con RC de 9,5:1.
Ahora bien, debemos saber que a mayor RC corresponden mayores esfuerzos y mayor temperatura; los elementos del motor como los espárragos de culata, asientos de válvula, cámaras de compresión, pistones, bielas, etc. soportarán más cargas y estrés, siendo la potencia una relación inversa con la durabilidad del motor. Como beneficio, a mayor RC mayor potencia. Esto es debido a la relación estequiométrica y a la masa de aire que puedes alojar en la cámara de combustión antes de la explosión… No entraremos en tantos detalles técnicos en esta introducción.
La RC o relación de compresión también influye en el tipo de gasolina que podremos utilizar. Siendo válida gasolina de 95 octanos para RC inferiores a 10.2:1 y gasolina de 98 octanos para RCS superiores a 10.2:1 hasta 11:1, de RCs 11 para arriba utilizaremos gasolina aditivada con autodetonantes, evitando así el autoencendido de la gasolina por alta temperatura de compresión (evitamos ser un diésel).
Como resumen:
En motores 903cc o superiores, podremos llegar a RCs de 11.5, limitados por dureza de muñequillas de cigüeñal y anclaje en los espárragos de culata.
En motores de mini 1275 o superiores, llegaremos a 12:1 limitados por bancas de cigüeñal y espárragos de culata.
Para potenciaciones de calle en ambos motores, intentaremos no pasar de RCs 10.9:1 para poder surtir el depósito en gasolineras normales con gasolina 98 octanos.

Resumen:
1) Primera » reestricción» El bloque de Mini 1275 y SEAT 903 cc son motores OHV con árbol en bloque y válvulas en culata.
2) Segunda » reestricción» El bloque de Mini 1275 y SEAT 903cc son cilindros rectificados en el casting del bloque, Los diámetros máximos de pistón que podremos instalar tendrán limitaciones por bajo espesor entre pared de cilindros: Mini, diámetro del pistón 74mm y Seat/Fiat: 68.4mm
3) Tercera » reestricción» La relación de compresión en ambos motores puede llegar a 11.5:1 por resistencia técnica en la rosca de los espárragos y cigüeñales, no pasando de 10.9:1 si queremos utilizar gasolinas disponibles en cualquier gasolinera como la de 98oct.