SISTEMA DE ALIMENTACIÓN

Saliendo de una curva abres gas con decisión esperando recibir una patada en el trasero que te catapulte hacia la siguiente frenada... cortas, frenas y vuelves a dar gas. Aparentemente todo parece fácil, ¿no?... mientras tú estás disfrutando, bajo el depósito, un complejo mecanismo se las ve y se las desea para permitir que tu mano derecha esté en disposición de controlar en todo momento la aparición de esos ansiados caballos.

Caballos que se obtienen del carbono presente en las moléculas de la gasolina que, mezcladas previamente con el oxígeno que se encuentra en el aire, y sometidas a un proceso de combustión liberan la energía contenida. La transformación en energía mecánica se consigue gracias al aumento brusco del volumen de la mezcla, como consecuencia de la combustión. Los gases se expanden rápidamente por el interior de la cámara de combustión, llegando a ejercer una presión de entre 50 y 80 kg /cm2, sobre la cabeza del pistón, que es el primer elemento que capta la energía mecánica.

Desgraciadamente, sólo conseguimos transformar en energía mecánica entre un 20% y un 30% del total disponible. Pero como reza el dicho: la energía ni se crea ni se destruye. Sólo se transforma. Así que, ¿a dónde va a parar el 80 % restante?, pues irremisiblemente se pierde en forma de calor. En la alta competición (sobre todo en F1), tratan de minimizar esas pérdidas utilizando recubrimientos cerámicos en algunos componentes de la cámara (cabezas de pistón, válvulas, asientos, etc,). Y esa es una de las numerosas razones que explican de dónde sacan tantos caballos en la F1. En el mundo de la moto, Honda hizo sus primeras incursiones en este terreno a finales de los 70 con la increíble NR500. Pero no nos desviemos del tema....

MEZCLA RICA

Extraer del carburante toda la energía que es capaz de ofrecernos mediante la combustión tampoco es fácil. No vamos a entrar ahora en pesos moleculares ni en cálculos de estequiometría, pero un proceso de combustión óptimo, (los técnicos lo denominan dosado) requiere que la mezcla aire/gasolina, llegue a la cámara de combustión en una proporción de 14,7 partes de aire por 1 de gasolina. Hablamos en peso, ya que si lo hiciéramos en volumen, la proporción sería de aproximadamente unos 9000 litros de aire por cada litro de gasolina.

Sobrepasando ciertos límites, la mezcla ya ni siquiera sería capaz de proporcionar potencia. Por exceso de riqueza el límite estaría en 6 partes de aire por 1 de gasolina y por defecto, en 25 a 1.

Las mezclas desproporcionadas no sólo afectan al rendimiento. Una mezcla excesivamente rica, además de ser altamente contaminate y disparar innecesariamente el consumo, complicará seriamente la vida al catalizador impidiendo su normal funcionamiento.

Una mezcla excesivamente pobre, puede llegar a ser letal para el motor. La combustión de una mezcla pobre o “seca”, produce un frente de llama que se desplaza por la cámara de combustión a mucha menos velocidad que la de una mezcla adecuadamente proporcionada. En ocasiones sucede que se llegan a abrir las válvulas sin que el proceso de combustión haya finalizado. En ese caso, el frente de llama de la combustión, que supera los 2000 grados centígrados y aunque sólo sea por un instante, se propaga por los colectores y puede llegar a “fundir” las válvulas por sobre exposición a tan altas temperaturas. Si al cortar gas oyes petardeos o “falsas” explosiones en el escape, muy probablemente (aunque no siempre), andarás con una mezcla excesivamente pobre. Vigila.

En un dos tiempos, además de la sobre exposición a tan altas temperaturas, una mezcla pobre reduce el aporte de lubricante al tren alternativo, ya que este “viaja” en compañía de la gasolina. Mucha temperatura y poco aceite... ya os podéis imaginar las consecuencias.

Conseguir que al motor le llegue una mezcla homogénea y en una proporción adecuada en todo momento y situación de trabajo para que gire “redondo”, se convierte casi en una misión imposible. Y a eso se dedica el sistema de alimentación. Aunque como veremos, no siempre lo consigue.

Una mezcla excesivamente rica, además de ser altamente contaminate y disparar innecesariamente el consumo, complicará seriamente la vida al catalizador impidiendo su normal funcionamiento.

El primer escollo es el arranque en frío. Durante los primeros giros, la mezcla que abandona el sistema de alimentación sale en una proporción adecuada, pero cuando llega a su destino prácticamente sólo contiene aire y evidentemente, el motor se para. Y ¿dónde se ha metido la gasolina?, pues por diferencias de temperatura, se ha quedado condensada en los colectores y en la pared de los cilindros. Para corregir este fenómeno debemos enriquecer extraordinariamente la mezcla para asegurarnos de que al menos llegue algo de gasolina a la cámara. Hay dos caminos: uno es aportar gasolina extra (quien no recuerda el excitador de los carburadores Amal que siempre nos dejaba los dedos llenos de gasolina) y el otro pasa por estrangular el difusor con una guillotina para reducir la cantidad de aire que entra en la cámara. Ya hablaremos de cómo lo solucionan los modernos sistemas de inyección.

Otro de los problemas más importantes que ha de resolver el sistema de alimentación es conseguir una respuesta adecuada cuando aceleramos y más, cuanto más instantáneo es el requerimiento de incrementar la potencia. En las aceleraciones, el aire succionado hacia el interior del motor no tiene demasiados problemas en introducirse a gran velocidad en el interior de la cámara de combustión. La gasolina, por su viscosidad y peso tarda un poco más tiempo en igualar la velocidad del aire. Y mientras eso sucede, la mezcla que llega a la cámara de combustión es demasiado pobre. Justo lo contrario de lo que necesitamos.

Al manillar este fenómeno es fácilmente reconocible, ya que notas como si la moto “se frenara” momentáneamente, parecido a un ahogo, y que se conoce como “vacío de carburación”. Se soluciona enriqueciendo circunstancialmente la mezcla con bombas de inyección u otros artilugios, que deben dejar de actuar cuando estabilizamos el régimen de giro, ya que, a partir de ese momento, es necesario empobrecer la mezcla hasta encontrar el equilibrio óptimo entre consumo y rendimiento.

Y por último el factor atmosférico, que también se encarga de complicarle la vida al sistema. Todos sabemos que a nivel del mar existe la máxima concentración de oxígeno en el aire, pero a medida que aumentamos la altura su presencia disminuye y la mezcla se desequilibra. El sistema debe ser capaz de adaptarse a estas circunstancias, como también debe hacerlo a la temperatura del aire que también determina la concentración del oxígeno.

A mayor temperatura, menos cantidad de oxígeno por litro de aire.... y vuelta a empezar. Esa es la razón por la que los equipos de competición llevan una estación meteorológica a cuestas. Y también explica el porque se incluyen los datos de la presión atmosférica y la temperatura del aire en los resultados de una lectura de potencia en banco. No rinde lo mismo una moto en Madrid, que en Barcelona o Valencia que están a nivel del mar.

En fin, un lío. Cómo podéis ver, conseguir mantener constante la “divina proporción” es realmente complicado.

MISIÓN IMPOSIBLE

Hasta hace relativamente poco tiempo el carburador ha sido el mecanismo de uso casi generalizado. Pero está empezando a caer en desuso por su ineficiencia. El carburador solamente se vale del efecto de succión generado por el motor para confeccionar la mezcla, y como hemos visto, es del todo insuficiente.

Aunque con el paso de los años, para compensar sus deficiencias congénitas, se le han ido incorporando elementos complementarios (dobles circuitos, gliceurs electrónicos, bombas de inyección, termostatos, solenoides, etc.), pero con todo, ya no es capaz de adaptarse a los nuevos requerimientos medio ambientales ni tampoco está a la altura de los modernos sistemas de inyección digitalizados en lo que respecta prestaciones puras y consumo.

Sirva como ejemplo el mundo de la competición. Ya sé que las comparaciones son odiosas y en este caso además no es demasiado ortodoxa, pero puede servirnos para ilustrar como una 250 2T de gran premio, con algo más de 1 CV, alimentada por carburadores 10 necesita 22 litros para finalizar un gran premio, mientras que una MotoGP, montando ultra modernos sistemas de inyección con “sólo” 21 litros es capaz de dar más vueltas al mismo circuito y encima con 230 CV en el puño.

Acabamos aquí. En el próximo número hablaremos con un poco más de concreción sobre el funcionamiento y los componentes del carburador.