Decálogos y manuales teóricos y prácticos de mecánica de motocicletas.

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lunes, 30 de junio de 2014

ENTIENDE MEJOR EL FUNCIONAMIENTO DE TU NEUMÁTICO


¿Cuál es la misión de un neumático?

La respuesta es fácil, el neumático tiene dos misiones que cumplir:
-Permitir la transferencia de la fuerza conductora o fuerza de frenado al suelo;
-Generar las fuerzas laterales necesarias para mantener la motocicleta en equilibrio en una curva o a lo largo de una trayectoria curvilínea como por ejemplo las generadas al evitar un obstáculo o para negociar una curva tipo S.
Ahora intentaremos entender como se genera la fuerza lateral y cual tiene que ser su valor cuando la motocicleta esta efectuando un giro a velocidad constante y que de parámetros depende.
Es fácil de entender que la fuerza lateral depende de la carga vertical aplicada a la rueda. Grandes cargas verticales provocan grandes fuerzas laterales.
Entender la dependencia de la fuerza lateral sobre el ángulo de cámara y el deslizamiento lateral del neumático es menos intuitivo.
La fuerza lateral también depende de dos parámetros mas que los motoristas conocen muy bien: la presión del neumático y la temperatura de este en condiciones de trabajo.
Primero consideraremos el efecto del ángulo de cámara.
En posición vertical la huella del neumático es elíptica y simétrica; la huella mostrada en la figura 1 esta coloreada con tonos grises cuya intensidad es proporcional a la presión entre el neumático y el suelo.




Como se puede observar en la figura 1, cuando la rueda esta inclinada, la partícula de goma que a través de la huella no sigue el camino que seguiría si no hubiese contacto neumático-suelo. Debido a que hay un contacto con el suelo, la partícula se ve obligada a seguir un camino diferente, por lo tanto el contacto con el suelo provoca una deformación en la carcasa del neumático; esta deformación genera una fuerza lateral que incrementa cuando el ángulo de cámara incrementa.
Entender mejor este fenómeno ayuda a ver el porque del perfil de los neumáticos de motocicletas, si fuera metálico la huella de contacto seria un punto, sin deformación en la carcasa y por lo tanto sin fuerza lateral debido al ángulo de cámara.
La fuerza de la cámara depende del perfil y dimensiones de la huella de contacto. La huella de contacto depende de las características geométricas del neumático y la rigidez lateral/radial de la carcasa.




Ahora consideraremos el efecto del deslizamiento lateral llamado side-slip angle.
Este es el ángulo entre la dirección delantera y el plano central de la rueda. La huella de contacto es asimétrica cuando hay deslizamiento lateral. En la primera parte de la huella de contacto las partículas de goma tienden a seguir la velocidad de dirección pero desde que la velocidad de dirección no coincide con el plano de la rueda, las partículas localizadas dentro de la huella de contacto son deformadas respecto a la carcasa. Esta es la huella de contacto con adherencia. Cuando la deformación es un poco mas grande, las fuerzas elásticas debidas a la deformación de la goma son mas grandes que la fuerza adherente por lo que las partículas de goma empiezan a deslizar. Esto es la huella de contacto de deslizamiento. La presión integral de la huella de contacto nos da la fuerza lateral debido al deslizamiento lateral.




Hemos visto como la fuerza lateral depende del ángulo de inclinación y del deslizamiento lateral del neumático. Normalmente la fuerza lateral se representa con el side-slip angle para diferentes ángulos de inclinación como se representa en la figura 4 para un neumático delantero de competición.




Este tipo de representación se usa en el campo del automóvil debido a que los ángulos de inclinación son muy pequeños y el neumático provoca las fuerzas laterales requeridas solo por el deslizamiento lateral. Por otro lado los neumáticos de motocicleta funcionan primero por el ángulo de inclinación y segundo por el deslizamiento lateral, produciendo al final la fuerza lateral. Este es el porque los neumáticos de motocicletas son mejores para representar las fuerzas laterales enfrente el ángulo de inclinación para diferentes valores de side-slip angles como se muestra en la figura 5.




La fuerza lateral puede expresarse analiticamente como una función lineal del ángulo de inclinación y el side-slip angle, viendo la fuerza como la suma de dos componentes independientes entre si, la componente de la inclinación y la del side-slip.

Fuerza lateral = Kincl * φ + K side-slip * λ

La constante K tiene un significado geométrico también; representa las tangencias de las curvas respectivamente de la fuerza lateral normalizada contra el ángulo de inclinación con el nudo del side-slip angle y la fuerza lateral contra el side-slip angle con el nudo de la inclinación.


 


Para entender como de grande es la fuerza lateral consideramos una motocicleta moviéndose en unas condiciones de giro a velocidad constante.
Desestimando el efecto giroscópico (capítulo 1.1.4.3) generado por las ruedas durante unas condiciones de giro y el hecho de que la sección transversal del neumático es considerable (puede llegar a ser mayor de 100mm en ruedas posteriores) la fuerza lateral requerida para permitir el equilibrio se obtiene por la multiplicación de la carga vertical por la tangente del ángulo de inclinación.

Force lateral = carga vertical * tang (φ)

Usar esta hipótesis es como considerar una motocicleta virtual de ruedas con un momento de inercia muy pequeño (magnesio o fibra de carbono) con una sección transversal muy pequeña parecido a las ruedas de bicicletas de competición.
Cuando el ángulo de inclinación es igual a 45º la fuerza lateral es exactamente igual a la carga vertical. La condición de equilibrio esta representada en la figura 6 que muestra que la fuerza centrífuga se equilibra exactamente por la suma de las dos fuerzas laterales generadas por las dos ruedas.




La figura 8 muestra la fuerza lateral contra el ángulo de inclinación por las dos ruedas, la delantera y la trasera, relacionadas con sus cargas verticales respectivamente. La figura muestra también el curso de la siguiente función:

tang (φ)=Fuerza lateral / carga vertical = V2/ g*R

que representa la condición de equilibrio en curva.

La fuerza lateral generada por la inclinación, relacionada a la carga vertical, puede ser mayor o mas pequeña de la fuerza requerida en el equilibrio representado por el valor de la tangente del ángulo de inclinación.
En el primer caso, con fuerza insuficiente, se necesita un deslizamiento lateral que es positivo al side-slip angle que hace parte de la fuerza restante para el equilibrio; en el segundo caso, el side-slip angle tiene que ser negativo para hacer decrecer la fuerza lateral.





Consideramos los neumáticos cuyas características están representadas en la figura 7 y la hipótesis de que la motocicleta corre en una curva con un grado de inclinación de 40º. Para la rueda trasera la fuerza de la inclinación es insuficiente para el equilibrio. De hecho la fuerza lateral con el nudo del side-slip angle es de 0.73 (punto A) que la fuerza requerida es 0.85. La rueda trasera patinará hacia fuera y el sideslipangle será tal que incrementará la fuerza lateral hasta el valor para el equilibrio (Punto B).

Para el equilibrio en la rueda delantera tendremos un side-slip angle negativo porque para una inclinación de 40º, la fuerza lateral debido a la inclinación (punto B) es mayor que la fuerza requerida para el equilibrio (punto A).




Podría ser posible utilizar un neumático delantero de una calidad mala y un buen neumático atrás. Sería un caso de deslizamiento lateral delantero grande y no-deslizamiento atrás. Esto provocaría que la motocicleta fuese mas subviradora.
Esto es un problema porque en el caso de querer forzar la inclinada, se le esta pidiendo a la rueda delantera que aguante una fuerza lateral mas grande y por lo tanto se le pide un ángulo de derrapaje mucho mas grande.


¿Qué pasaría si la rueda no fuese capaz de generar esta fuerza? Bueno, esta claro, acabas clavando los dientes en el suelo, porque aunque parezca curioso no lo es; si se te va la rueda de delante por imposibilidad de generar esa fuerza lo primero que toca el suelo es tu cara (por eso casco integral) y no las manos.

jueves, 26 de junio de 2014

UNA DE CHASIS.......

En anteriores artículos hemos hablado de lo que influyen las cotas de un chasis en el comportamiento final de una moto pero….¿como se lo monta un chasis para hacer que todos los elementos de una motocicleta interaccionen entre si?



Por definición, el chasis es una estructura que hace posible la unión de la rueda trasera con la columna de dirección, pero en realidad es muchísimo mas que eso; me atrevería a decir incluso que un chasis es el alma de una moto y resulta mucho mas importante que el mismísimo motor:
ya puedes disponer de chorrocientos CV’s, si la moto se retuerce como un gusano poco, muy poco podrás hacer con semejante artilugio.


DISEÑO
Hace algunos años los chasis se diseñaban por el método “prueba y equivócate”, y solo aquellasmarcas con dilatada experiencia tenían datos suficientes como para ir mejorando sus puntos flacos con la evolución de los modelos. Prueba de esto es Ducati, ha estado fabricando multitubulares en acero durante muchos años, y si bien las Ducati dieron problemas de motor o componentes en su día, nunca los dieron de chasis, ¿Por qué? Porque están optimizados a base de probar y equivocarse.
Actualmente los chasis se diseñan con potentes programas de diseño por ordenador, y es posible incluso ensamblar el chasis con el resto de componentes sin tocar ni un solo tornillo.
También las nuevas tecnologías han dado paso a un sinfín de programas de cálculo mediante los cuales se puede predecir con bastante exactitud el comportamiento de la estructura bajo cargas similares a las que actúan sobre una moto en la vida real, aportando al producto final una competitividad cada vez mayor.



El proceso de diseño básico de un chasis, dado un motor ya existente, sigue una línea de trabajo bien definida. Para empezar se deben tener las cotas que se deseen para la motocicleta.
Después, con un software CAD se dibujan los elementos principales como ruedas, motor,horquilla para después “tirar” una primera aproximación de lo que será el chasis. Este paso es muy importante ya que es en el que se deben colocar las masas, cuanto mas concentradas en un punto mucho mejor, mas manejable será la moto. Pero tampoco hay que dejarse llevar por el entusiasmo, el motor por ejemplo se podrá desplazar tan solo unos centímetros arriba o abajo yaque hay que tener en cuenta que es la pieza que mas espacio ocupa y tiene un lugar casi predefinido.
Una vez hecho esto, se procede a dibujar el chasis en un software de dibujo paramétrico en tresdimensiones: es donde se verá por primera vez es aspecto de la estructura. Como es paramétrico se puede hacer y deshacer, remodelar y modificar todo lo que se quiera con tal de adaptar el motor, basculante, amortiguadores y demás piezas. Una vez se tiene la estructura optimizada se da paso a la tarea mas compleja: el cálculo de esfuerzos.




Desde un programa de cálculo de elementos finitos FEM. Los mas utilizados por las empresas del ramo son NASTRAN, I-DEAS, ANSYS aunque últimamente están saliendo cada vez mas programas de este tipo, pero no tan potentes como NASTRAN, que tiene un módulo queoptimiza la estructura automáticamente dado un sistema de cargas. (Normalmente se desea una rigidez alta y un peso bajo).
Una vez tienes la estructura en el programa, debes decirle bajo que cargas y de que tipo se tiene que someter al chasis, cargas longitudinales (frenada-aceleración), cargas verticales (propio peso de la moto), esfuerzos a torsión (rigidez torsional, flexión lateral) y módulos propios (vibraciones-resonancia).
Si los resultados de todos estos análisis son correctos, se da por bueno el chasis y se pasa a su construcción, si no se puede modificar para rebajar peso o aumentar prestaciones y volver aprobar hasta que se llegue a valores límite.
Es necesario comentar que hasta hace unos pocos años muy pocas empresas utilizaban este tipo de herramientas y ahora que lo han hecho se ha visto compensada su utilización (y
sobretodo su precio) en los modelos que ves por la calle: te has fijado en la preciosa pipa de
dirección de la Kawasaki 636?? Arte ingenieril….


FABRICACIÓN
La técnica avanza a pasos agigantados, y cada vez mas, tan solo hace falta echarle un ojo a losteléfonos móviles que habían hace 4 años y a los actuales, a los que solo les hace falta bailar(porque cantar ya cantan, ya).
En los procesos de fabricación en general pasa lo mismo, y cada día se pueden hacer mejores piezas con menos defectos porque no nos engañemos: los resultados en un ordenador pueden ser fantásticos pero una soldadura mal hecha te puede fastidiar mas de lo que en principio se cree. ¡¡Echa un ojo a un chasis de ultima hornada y a uno de hace 4 años, apenas hay soldaduras!! Actualmente se intentan hacer de una pieza, bien por fundición o bien por inyección, mejorando los resultados, y con una curiosa estructura en panal de abeja por su parte interior que hace aumentar prestaciones. El chasis de las nuevas CBR 1000 (copia de la oficialísima RCV) y la R1 última evolución están fabricados sin una sola soldadura, lo que reduce las complicadísimas tensiones internas que tantos dolores de cabeza han dado a lo largo de la historia.
Por otro lado tenemos a los de siempre, a Ducati, que se empeñan en hacer lo que mejor saben hacer: multitubulares en acero, y aunque estos chasis tienen soldaduras hasta en las orejas su depurada técnica los hacen ser de los mejores del mercado (fíjate en que la Desmosedici deMotoGP tiene un chasis tubular, y mírala, dando caña a Honda).

COMPROBACIÓN
Una vez montado el primer prototipo, normalmente se suele poner a prueba la moto sometiéndola a pruebas de resistencia, duración estimativa de las piezas, etc, y además se comprueban los valores que se calcularon anteriormente para el chasis.
Esto se hace mediante un juego de galgas extensiométricas, que colocadas estratégicamente nos indican la deformación del chasis en las zonas más críticas y si estas deformaciones están contempladas dentro del rango calculado anteriormente.

CONCLUSIÓN

A partir de ahora mírate los chasis con otros ojos, no es simplemente un trozo de aluminio o hierro donde se cogen el motor y la horquilla, es una pequeña obra de arte ingenieril, el alma de tu moto…..

miércoles, 25 de junio de 2014

UN POCO SOBRE ESCAPES


    

1.- Introducción. Conceptos preliminares:

Vamos a soltar unas cuantas generalidades sabidas por todos: cuando se abre la válvula de escape a la mitad del ciclo de escape, un chorro de gas a una enorme temperatura y velocidad (aún posee muchísima energía, que podemos emplear en mover un turbocompresor, por ejemplo) sale a través de los conductos de la culata hacia los colectores de escape, buscando el exterior. En principio, lo que tenemos que hacer es evacuar rápida y eficazmente esos productos de desecho para dejar paso en la cámara de combustión a nueva carga fresca.
Esa será la obligación principal del sistema de escape. La otra, será que esto se produzca sin dejar sordos a medio vecindario, sin que salgan huyendo los perros a nuestro paso, sin que la novia nos deje por un enlatao...y sin que nosotros mismos hagamos frecuentes visitas al otorrino.

1.1.- Formación de las ondas:
Y ahora, que se que os gusta, un poco de teoría!!! Cuando la válvula de escape comienza a abrirse, pone en contacto dos recintos con una enorme diferencia de presión, una cámara de combustión repleta de gas que aún continúa su proceso de expansión, y un colector a una presión próxima a la ambiental. Esta brusca diferencia crea una onda de presión, que se desplaza por el sistema de escape a una velocidad superior a la de los propios gases (esto os lo creéis, porque demostrarlo es un coñazo supremo), poniendo a los gases en movimiento a su paso.
La magnitud de estas ondas de presión depende de lo brusca que sea la maniobra de apertura de la válvula que comunica ambos recintos. Así pues, a altas revoluciones, ycon un perfil de leva de escape muy agresivo (rápida alzada de válvula), la onda de presión creada será mucho mayor, y mayor importancia cobrará el aprovechar sus efectos en nuestro favor.

1.2 Propagación de las ondas:
Una onda viaja a través del tubo de escape hasta llegar a alguna singularidad que la modifique:
-un final abierto, como puede ser el caso de la salida del silencioso. En este caso la onda de presión se ve reflejada convirtiéndose en una onda de rarefacción (depresión) que viajará en sentido opuesto de nuevo hacia el motor
-un final cerrado. La onda de presión se refleja como otra onda de presión de las mismas características. Por decirlo de otra forma, rebota contra la pared, como lo harían las ondas en un estanque. Sería el caso de los resonadores (cámaras cerradas conectadas al colector de escape mediante una válvula regida electrónicamente) en los motores 2T.
-un final parcialmente abierto, es decir, un ensanchamiento o conducto divergente. En él, parte de la onda sigue su camino, y parte es devuelta como una onda de rarefacción. Si el ensanchamiento es brusco, la reflexión parcial también lo es; si es progresivo, la onda de rarefacción se va formando a lo largo del tiempo y permite aprovecharla durante un mayor espacio de tiempo (pero llega de forma más suave).
-un final parcialmente cerrado. Lo mismo, pero la onda parcialmente reflejada sería de presión. De igual forma puede haber un estrechamiento brusco o un conducto convergente que cree una onda reflejada más progresiva.
-una bifurcación, como la que tienen algunos motos con escapes 4-2-1-2 (una XX, por ejemplo). Al llegar una onda de presión a la bifurcación, ésta se divide entre los dos ramales. Si la sección aparente de los dos tubos es superior a la del tubo origina, se formará una onda de rarefacción que retrocederá por el tubo inicial (ya que se trata de un extremo parcialmente abierto)
-una unión, por ejemplo, cuando se llegan a unir los colectores que provienen de cada cilindro en un 4-2-1. Se comporta como si de una bifurcación se tratase, porque de hecho, lo es. Parte de la onda seguirá el camino "lógico" hacia la salida del escape, y la otra se colará hacia el cilindro adyacente; y parte retrocederá convertida en una onda de depresión.


2.- Maximizar la potencia:
Chamuskaos del mundo, uníos!!!! En este apartado, trataremos del diseño del escape con el objetivo de maximizar el rendimiento volumétrico del motor a plena potencia.
2.1.- Minimizar la pérdida de carga:
En circunstancias de máximo régimen, es evidente que hemos de desalojar lo más rápido posible los gases quemados de la cámara de combustión. Para ello hemos de construir un conducto del suficiente diámetro, ya que las pérdidas de carga por rozamiento aumentan con el cuadrado del diámetro (evidentemente, a mayor sección, mejor se evacuarán los gases).




También se ha de minimizar las singularidades tales como codos, ensanchamientos, estrechamientos y demás dificultades que se pongan al flujo de gases. Como podéis observar si apreciáis el recorrido de un colector de escape, se hace todo lo posible para que las curvas y los cambios de sección sean lo más suaves posible, para minimizar ese rozamiento del gas contra las paredes.

2.2.- Aprovechar las ondas de presión:
He aquí el meollo de la cuestión y la parte más apasionante del diseño de un escape. En un 4T puedes optimizar el rendimiento para una u otra franja de potencia (aunque por lo comentado anteriormente, siempre será más efectivo hacerlo a altas revoluciones, donde las ondas de presión son mucho mayores, y donde mayor es el riesgo de que nos destrocen el rendimiento si hay una mala coincidencia de dichas ondas, como veremos a continuación). En un 2T un cambio de escape puede hacer que el motor se comporte de manera completamente diferente.

2.2.1.- Motores 4T:
Vamos a ponernos en el caso más sencillo de un motor monocilíndrico. Como hemos dicho antes, la rápida apertura de la válvula de escape crea una onda de sobrepresión que viaja a través del colector hasta la salida del escape. Ahí, se ve reflejada como onda de depresión, retrocediendo camino del motor.
Si cuando llega esta onda de depresión, está la válvula de escape abierta ¡¡¡cojonudo!!! esto crea una depresión en pipa de escape que nos ayudará a vaciar de gases residuales la cámara de combustión, lo cual es esencial cuando el motor va a toda caña para poder introducir mayor cantidad de mezcla (si parte del volumen de la cámara, está ocupado por gases, será menos cantidad de mezcla la que entre menor potencia). Por lo tanto, al mejorar el barrido de los gases de escape, esta nuestra querida onda de depresión hace que el rendimiento volumétrico aumente, la curva de potencia pegue un buen pico, y nuestro culo sea arrastrado con un agradabilísimo patadón al llegar a ese régimen. En este caso decimos que el escape está sintonizado para ese régimen determinado.
Digo régimen determinado porque la velocidad de las ondas es sensiblemente constante, pero el régimen del motor no. Así, si para un régimen la onda de depresión llega en el momento apropiado, a mayor régimen, llegará ya tarde, porque el motor habrá girado más y estará ya la válvula cerrada. Igualmente, para un régimen menor, se encontrará la válvula aún cerrada. La forma que tiene el diseñador de controlar cuando llegan es variando la longitud de los diferentes tramos de que se compone un escape. Al ser la velocidad aproximadamente constante, longitud es equivalente a tiempo, y el tiempo desde que sale la onda hasta que vuelve en el momento correcto sólo se dará a un cierto régimen (o a sus múltiplos).
Si cuando llegue esa onda de depresión la válvula de escape está cerrada, la onda se comportará como ante un extremo cerrado, y devolverá una onda de presión que de nuevo viajará hacia la salida del escape.
Ahora imaginamos lo peor: que llegue una onda de presión en el momento en que nuestra válvula está abierta. Los gases dejarán de salir, o por lo menos lo harán con mucha mayor dificultad. Eso significa que mientras estemos en este régimen, la moto se quedará clavada, como sin gasolina (lo cual es casi lo que pasa, ya que no la puta onda de sobrepresión no deja que entre la suficiente mezcla al motor). Esto se refleja en una inflexión en la curva de par que todos sabemos lo que jode hasta que sales de ella.
Bueno, pues este es el caso de un monocilíndrico. En un motor con más de un cilindro, las ondas de uno se bifurcan y interactúan en los demás cilindros. Según la distancia a la que vayamos uniendo los colectores de los distintos cilindros, y de qué forma lo hacemos, podremos optimizar de una u otra forma el funcionamiento a diferentes regímenes.


                                       


En general, en el caso de un tetracilíndrico, es habitual la disposición 4-2-1, que crea dos ondas de menor amplitud, y por lo tanto nos permiten obtener un motor elástico ,más cuanto mas separados estén las primeras uniones (4-2) de la segunda (2-1),que si lo hiciésemos directamente en 4-1, más común en motos de competición, donde se crea una sola onda, más amplia, que actuará en un solo intervalo de revoluciones.
Se supone que si unimos los cilindros contiguos en el orden de explosión (1-4 , 2-3) nos beneficiaremos de mayor potencia en alta, que si unimos los cilindros contiguos físicamente (1-2 , 3-4). Sin embargo, la comunicación de varios colectores mediante el uso de compensadores, complican aún más la situación.
Me es obligado hacer un inciso para un aspecto que casi todo el mundo coincide: aunque estemos tratando aquí de las pulsiones en el escape, de forma análoga tienen lugar en los conductos de admisión, siendo diseñados éstos para que llegue una onda de presión antes del cierre de la válvula de admisión, pudiendo incrementar de esta forma el rendimiento volumétrico, pudiendo decir que la admisión está sintonizada. De igual forma al escape, la distribución de los órganos de admisión, en concreto el filtro y la caja del filtro de aire, hacen de silenciadores de los ruidos de admisión.



En resumen, si analizamos las variaciones de presión en cualquier punto de los colectores de admisión o escape, nos encontraremos con una ensalada de ondas que viajan en uno u otro sentido, provenientes del propio cilindro o de los adyacentes, o reflejadas en cada una de las singularidades de la conducción (uniones, ensanchamientos, salida del tubo...). Armonizar todo ese desbarajuste aparente para que nuestras queridas ondas jueguen a nuestro favor y nos den esos caballitos de más "gratuitos", sólo está al alcance de las fábricas y de unos pocos artistas como los señores de Akrapovic o Yoshimura. Lo de gratuitos no es evidentemente que los escapes sean precisamente regalados, sino que se trata de aumentar el rendimiento del motor sin forzarlo ni extremar las condiciones de su rendimiento, sin añadir piezas con peso adicional...simplemente utilizando con inteligencia esos pulsos de presión que producen las válvulas al abrirse y cerrarse bruscamente.
                             


Así, la única forma de comprobar el buen diseño de un tubo es probando el rendimiento del motor en el banco de potencia, después de obtener un reglaje de carburación óptimo. Este detalle es importante, ya que cada tubo, al afectar a la forma en que la moto “respira”, necesita unos reglajes de carburación propios.




2.2.2.- Motores 2T:
La problemática en los tradicionales motores de dos tiempos es mucho más severa, debido a la simetría que existe en el diagrama de distribución respecto del PMI debido a la utilización de lumbreras que va descubriendo el pistón. Siempre es más complicado el llenar de carga el cilindro que en desalojar los productos quemados (ya que éstos poseen una presión bastante grande que facilita su evacuación). Así, al ser el recorrido de admisión forzosamente igual al de escape, siempre anda justa la primera (y metemos menos carga), o sobrada la segunda (yéndose carga por el escape).
Si analizamos el ciclo de un dos tiempos, nos encontramos con dos problemas:
-Una vez que ha tenido lugar la ignición, el pistón baja descubriendo la lumbrera de escape y empezando el escape espontáneo. Pero cuando está el pistón en las inmediaciones del PMI, ya la presión dentro de la cámara ha bajado mucho, y sin embargo el pistón aún se está moviendo muy lentamente para empezar el barrido de los gases de escape. Por esto, sería conveniente que llegase en este momento una onda de depresión para ayudar a sacar los gases de escape, y así bajar la presión dentro de la cámara para permitir la entrada de más carga fresca procedente de la lumbrera de transferencia.
-Una vez pasado el PMI el pistón empieza a subir, cerrando la lumbrera de transferencia y comprimiendo la carga fresca. Pero la lumbrera de escape aún estará un cierto ángulo θ abierta, y se expulsará parte de la carga (que tanto nos ha costado meter) por el conducto de escape, originando contaminación y...una fuerte pérdida de potencia. Por lo tanto, en este momento necesitamos que llegue una onda de sobrepresión que tapone el colector de escape para evitar esa fuga de carga fresca.
Así, en dos momentos muy próximos, necesitamos que llegue una onda de rarefacción que extraiga los gases y a continuación, una onda de presión que impida que salga la carga fresca. ¿Parece mucho pedir, no? Pues no, para eso está el tubarro.
Como todos sabéis, el tubarro es esa panza que tienen los escapes de los motores dos tiempos. Como hemos explicado, en la parte divergente del tubarro, se formará la onda de rarefacción que necesitamos. En la parte convergente del tubarro, se formará una onda de presión, reflejada de la que salió del mismo cilindro.




Es frecuente que la parte divergente, tenga un ángulo menor que la parte convergente. Ello es debido a que la primera onda se puede crear de una forma más progresiva ya que tiene más tiempo para actuar. En cambio, la onda de presión debe actuar muy enérgicamente en muy poco tiempo, justo el que va desde que el pistón cierra las lumbreras de transferencia, hasta que se cierre la lumbrera de escape, y quede la cámara de combustión sellada.
Variando la forma del tubarro, obtendremos un motor más o menos radical. Esto es, si los ángulos de divergencia y convergencia de las paredes del tubarro son mayores, las ondas serán de mayor amplitud, pero serán más cortas en el tiempo, por lo que llegarán en el momento apropiado en un margen más estrecho de revoluciones. Con lo que tendremos un motor más potente pero solo en esa franja bendita, luego...na de na.
Por supuesto, es evidente que variando la longitud inicial del colector que une culata y tubarro, variaremos el tiempo en que llegaran las dos ondas que se creen en él, y por lo tanto a qué régimen actuarán. Un tubo corto, con un tubarro casi pegado al motor, será propio de motores que sintonizan a muy altas vueltas.

3.- Minimizar el ruido:
El funcionamiento de un motor ocasiona la emisión al exterior de vibraciones que se transmiten por el aire. Algunas de estas vibraciones son perceptibles por el oído humano y forman el ruido. Y qué os voy a decir del ruido??? Pues que molesta, incordia, jode. Así que, para luchar contra ese mascachapas que pasa con su chicharrilla a 3 por hora (ahí está lo malo, que no acaba de pasar nunca) haciendo un ruido criminal (porque son frecuencias muy agudas, particularmente desagradables para nuestro oído) tenemos dos opciones: o contratamos los servicios de un tal Herodes (por supuesto, esta es SIEMPRE la mejor opción), o lo estrangulamos hasta obligarle a poner un silencioso digno de tal nombre. Bueno, pues vamos a tratar de la segunda opción:
La otra función del sistema de escape es filtrar en lo posible esas frecuencias audibles, afectando lo menos posible al rendimiento del motor. Para ello se construyen cuatro tipos básicos de escape:
-silenciadores de absorción: El de toda la vida, el tubo se recubre de lana de vidrio o algún material similar, muy efectivo como aislamiento tanto acústico como térmico (por eso lo podemos agenciar de las obras, aunque eso ya lo sabíais, eh warretes???).
-silenciadores de expansión: Un brusco ensanchamiento del conducto, que al cabo de una cierta longitud, vuelve a su sección original. Éste es un tipo de silenciador que es muy efectivo en un amplio margen de frecuencias, pero que sin embargo, tiene múltiples bandas de paso (frecuencias a las cuales la absorción es menor), además de la perdida de carga inherente a las variaciones bruscas de sección en el tubo.
-silenciadores de resonador lateral: Consiste en que al tubo principal se le rodea de otro concéntrico de mayor diámetro, comunicados perforando el primero. Las ondas acústicas pasan del primero al segundo y se apagan rebotando en las paredes de éste. Éste tipo de silenciador es muy efectivo en un cierto intervalo de frecuencias, en torno a la frecuencia natural del silenciador, la cual depende exclusivamente de su geometría.
-silenciadores de interferencia: funcionan oponiendo uno o varios tabiques a la dirección del flujo, obligando de esta forma a las ondas que viajan por él a rebotar por las paredes de la cavidad así formada. Por supuesto, supone un laberinto para las ondas sonoras, pero también una dificultad para el flujo de gases de escape, que se ve dificultado, aumentando la turbulencia (que provoca fricción en el seno mismo del flujo) y la fricción contra las paredes, y por lo tanto disminuyendo la pérdida de carga.



En un silenciador actual, se conjugan estos cuatro métodos para hacer más efectiva su actuación en toda la gama de frecuencias. Los silenciadores abiertos, racing, de competi, o como carallo le quieras llamar, evitan el método que más pérdida de carga produce, el de interferencia, y se limitan a los otros tres. Por ello, un silenciador abierto respirará mejor a altas vueltas que uno homologado (por ello hay que carburarlo), aunque a bajas vueltas la retención será mínima (como veremos al tratar de la válvula EXUP), y....por eso hay que carburarlo!!!!!!

4.- Accesorios:
En este apartado, se comentarán algunos de los ingenios que las marcas han aplicado para los motores de 2 y 4 tiempos para optimizar su funcionamiento.

4.1.- 4T:
4.1.1.- Válvula Exup:
Por supuesto, la primera en ser comentada ha de ser la querida Exup, aunque no fuera la primera en el tiempo, sino que es una adaptación de a las 4T de una idea muy probada en los 2T, como veremos más tarde.
Hasta ahora, hemos hablado de regímenes de potencia máxima a plena carga, en los cuales necesitábamos extraer los gases quemados muy eficientemente porque no había tiempo. Pero es que no siempre vamos a 12000 rpm!!!! (hay veces q vamos a más, jejeje).
Veamos, cuando vamos por una ciudad a 2000 rpm, el motor necesita ingerir la sexta parte de aire por segundo, y por lo tanto habremos de evacuar también seis veces menos de gases residuales. Vamos, que si diseñamos el escape para que logre barrer los gases a 12000 rpm (por decir algo), a 2000 rpm va "sobrao". Tan "sobrao" que muy posiblemente se produzcan fenómenos como el retroceso de flujo de la admisión (debido a la menor inercia de la columna de gases frescos y al enorme tiempo que tienen para entrar) o el cortocircuito de la admisión y el escape (salen los gases de admisión directamente por el escape en el periodo de cruce de válvulas), echando por tierra el rendimiento volumétrico del motor.
Para evitar estos fenómenos, típicos en las motos deportivas, diseñadas para dar lo mejor de sí a altos regímenes, se creó la válvula de escape. Ésta, cierra parcialmente el colector de escape a bajas revoluciones para aumentar la pérdida de carga (si, esa que antes tratábamos de hacer lo menor posible) en el sistema de escape y así evitar que la carga fresca vaya a parar directamente al tubo de escape (más emisiones contaminantes, y menos potencia). Por supuesto, a pleno régimen, la compuerta está abierta, dejando pasar todo el chorro de gases sin estorbarlo.




¿Parece sencillo no? Je!! Eso es porque no hemos tenido en cuenta la influencia de las ondas. Esta válvula crea cuando está accionada un estrechamiento y, por lo tanto, parte de las ondas de presión que por ella pasen se verán reflejadas con el mismo signo (las que sean de presión, lo seguirán siendo, las que sean de rarefacción igual). Vamos, nuevos parámetros que calcular a los sufridos ingenieros de Yamaha. Y además, esta válvula tiene infinitas posiciones intermedias, así q a cada régimen, la geometría del escape variará y la ensalada de ondas será un verdadero puzzle que ordenar para que todo funcione bien. Pero cualquiera que haya puesto su culo encima de uno de estos maravillosos motores tiene claro que...lo vale!!!

4.1.2.- Sistema H-Tev:
Éste es el que llevan las Honda FireBlade desde el 2000, y no tiene que ver nada con el anterior. Se trata de una pieza en titanio con tres posiciones distintas según el régimen de funcionamiento:
- La primera, por debajo de las 2700 rpm ciega una de las dos salidas intermedias. Sería un 4-2-1 que, como hemos dicho, es bueno en bajos y medios regímenes. Además, la sección de paso es la mitad, con lo que la pérdida de carga es mayor y la retención de los gases frescos también (el mismo efecto que perseguía la Exup).
- La segunda posición, entra a partir de las 2700 hasta las 7000 rpm. Sigue siendo un 4-2-1, pero aprovechando ahora sí los dos colectores intermedios para minimizar la pérdida de carga, ahora que el cortocircuito de admisión y escape no es tan grave.
- La tercera posición, por encima de las 7000 rpm, interconecta los cilindros adyacentes actuando esta pieza a modo de doble compensador, y cuya distribución de ondas sería similar a la que habría en un 4-1, más favorable a alto régimen.
Como dijimos, no sólo hay que expulsar menos gases, sino también tragar menos aire. En una moto con carburador a depresión, es la campana la que regula éste caudal automáticamente (benditos carburadores). Pero en una moto inyectada como es la CBR900, el sistema anterior se ve complementado con una válvula que parcializa la entrada de aire a la caja de admisión a bajas vueltas. Este sistema es general en muchas de las motos inyectadas (Suzuki emplea un sistema alternativo de doble mariposa para controlar ese exceso de aire en la admisión).




4.2.- 2T: 4.2.1.- Válvula de escape: A diferencia de las de 4T (Exup, para entendernos), que estaban en el colector, ya próximo a la salida, esta válvula de escape se sitúa cerrando parcialmente la lumbrera de escape. Para un régimen alto para el cual se diseña el sistema de escape, ésta válvula no actúa, permitiendo un buen desalojo de los gases. Para regímenes bajos, donde no es suficiente la onda de presión que viene de la parte convergente del tubarro para evitar la salida de gases frescos, la válvula empieza a cerrar parte de la lumbrera, dificultando por un lado la salida de los gases (aumenta la pérdida de carga) y por otro reduciendo el tiempo en que esta lumbrera está abierta (ya que el pistón la tapará antes al estar parcialmente obstruida por la válvula de escape). Con ello, podemos diseñar motores 2T, optimizando su diseño para grandes potencias, y hacerlos también razonablemente elásticos (y ecológicos, y ahorradores, al no estar tirando gasolina sin quemar por el tubo de escape).





4.2.2.- Resonadores de escape:
Son cavidades cerradas, que están conectadas al colector de escape por medio de una válvula regida electrónicamente. Cuando ésta válvula se abre, permite el paso a parte de la onda de presión, modificándola y pudiendo obtener así diferentes comportamientos del tren de ondas para cada régimen de giro.


5 Preguntas frecuentes: ¿¿Puedo ganar potencia si monto un silenciador de tiro directo?? La respuesta es…….  ¿de que año es tu moto? Antes, sí se solía ganar un caballito que otro cambiando el silenciador de origen por uno de tiro directo, que no es que diesen caballos, es que los originales de antes los restaban!!!
Pero ahora, ainsh …. Los tubos de fábrica actualmente son casi casi los mejores, la moto corre mas, menos ruido pero……. más peso. Normalmente esto no debe ser un handicap aunque hay gente obsesionada con los tornillitos de ergal, las fibras de carbono….. para luego poner unas alforjas con el secador de pelo de la parienta, lcremas, las zapatillas de los leones, las bragas de esparto y el gorrito tirolés
Una prueba realizada por los hombres de la revista mensual La Moto nos desvelo que las diferencias de potencia respecto al escape original son mínimas (pruebas realizadas sobre una R6), mas adelante detallaremos caso por caso.
Exterior de un silenciador….. ¿¿que forma, material, color cojo??

Ya te has decidido a cambiar el silenciador, ahora lo que no sabes es cual elegir. La carcasa externa influye en el aspecto, el peso y cuanto va a durar, pero no te dejes cegar por el titanio y el carbono a primera vista, analiza al detalle el escape que tienes delante, materiales mas utilizados:
Aceros inoxidables
- Resistente a la intemperie
- Resistente a golpes y ralladuras
- Pesado
Aluminio
- Resistente
- Se raya fácilmente 
- Ligero
Titanio
- Caro
- Muy, muy ligero 
- Se ensucia mucho
Carbono
- Muy ligero 
- Frágil 
- Caro 
- Resistente a la intemperie

En cuanto a la forma exterior realmente solo tiene importancia estética, ya que el interior sigue siendo el mismo. Recordad que no es extraño encontrar escapes con un exterior "alucinante" y con un precio todavía mas alucinante…… con un interior de mala calidad, pesado y con una viciosa tendencia a romperse.

El INTERIOR
Por fuera es difícil saber como es un silenciador por dentro, aunque hay dos pruebas infalibles para saber como es; el peso es casi el doble en los "homologados" (Porque recuerda que uno de tipo abierto NO esta homologado) y al mirar por el tubo, no ves el otro lados por los tabiques que hay en el interior.
Los escapes "racing" aprovechan el efecto de absorción de las ondas sonoras que tienen las fibras de vidrio. El tubo por el que salen los gases está perforado para que las ondas se propaguen al relleno del silenciador, donde se dispersan sin rebotar de nuevo.

Las vibraciones, la temperatura de los gases y el desgaste producido por las ondas destrozan el relleno de fibra que se deshace relativamente rápido. Cuando estas fibras se gastan pasan dos cosas: la moto hace mas ruido y, al contrario de lo que crees (hay una vieja fórmula que relaciona directamente el ruido con la velocidad) la moto corre menos, tiene menos potencia, ya que el gas pasa a ocupar el espacio que antes ocupaba la fibra en vez de seguir su trayecto directamente al exterior, aumentando las pérdidas por rozamiento.

martes, 24 de junio de 2014

ALGO DE INFORMACIÓN SOBRE TU NEUMÁTICO?


a) Clases y medidas:

2.75
3.00
3.25
3.50
3.75
4.00
4.25
4.50
4.75
80/90
90/90
(3.60)
100/90
(4.10)
110/90
(4.60)
120/90
(510)
130/90
( MT 90 )
140/90
( MU90 )
90/80
100/80
110/80
120/80
130/80
140/80
150/80
100/70
110/70
120/70
130/70
140/70
150/70
( 160/60)
160/70
160/70


Con la gran variedad que existen en neumáticos se pueden llegar a crear confusiones con las indicaciones de las medidas. La tabla indica la justa circunferencia de cada neumático indicando las medidas También en pulgadas ( respectivamente 90.80.70 ).
Un medida de 4.00 equivale mas o menos a un 120/90, o a un 130/80, o finalmente, a un 150/70.



b) Como leer un neumático:




1) Nombre del fabricante y la marca.
2) Tipo de dibujo en el neumático.
3) Denominación del neumático.
4) Longitud nominal de la sección en milímetros.
5) Medidas de altura y anchura del neumático. No viene indicado cuando la longitud se expresa en pulgadas.
6) Código de velocidad. En caso de estructura radial se indica con la letra " R".
7) Diámetro del interior en pulgadas.
8) M/C se utiliza en los Estados Unidos en los neumáticos igual o inferior del 15 ".
9) Índice de carga.
10) Código de velocidad. Indica la velocidad máxima que puede alcanzar el neumático .
11) Informa que el neumático viene montado sin cámara de aire.
12) Indica que el neumático es del tipo reforzado.
13) Expresa la carga máxima del neumático a la presión indicada ( en PSI ).
14) Indica el país de procedencia.
15) Informa que el neumático cumple las normativas vigentes en USA y en Canada.






c) Código de velocidad:


Codigo de Velocidad
L   120 Km/h
T   190 Km/h
M  130 Km/h
U   200 km/h
 P    150 Km/h
H   210 Km/h
  R    170 Km/h
       V mas de 210 Km/h
  S    180 Km/h
        Z mas de 240 Km/h