motor de dos tiempos de gasolina de una motosierra de cadena

Cómo funciona el motor de dos tiempos de una máquina de jardinería

¿Por qué hay que añadir aceite a la gasolina en los motores de dos tiempos? ¿En qué se diferencia el motor de una motosierra del que mueve las ruedas de un automóvil? Esta breve guía busca responder estas y otras dudas sobre el motor de dos tiempos.

¿Por qué aprender sobre el motor de gasolina de dos tiempos?

Quién más y quien menos está familiarizado con el motor de gasolina de cuatro tiempos. Mueve la mecánica de la mayoría de las motos y la de buena parte de los coches. Incluso los menos duchos en motores conocemos varias cosas sobre él.

Hemos oído hablar sin duda del filtro de aceite y del filtro de aire. Sabemos que el cárter es el depósito que contiene el aceite. Que puede ser sintético o mineral y que se cambia con cierta frecuencia para alargar la vida del motor. Es más, nos suenan de algo palabras como válvulas, árbol de levas o correa de la distribución, aunque ignoremos cuál es su función.

Ahora bien ¿qué sabemos sobre un motor 2T? Tal vez no tanto. Ello nos planteará dificultades.

Dificultades. Sí. Porque ignorar cómo funciona y qué cuidados requiere un motor de 2T quiza nos haga desestimar la gasolina como fuente de energía al comprar máquinas de jardinería. Si este es el caso, nos veremos limitados. Porque, a partir de cierta potencia, las herramientas agrícolas y forestales equipan casi siempre motores de explosión. Y en los pequeños motores de gasolina, la variante de 2T es muy habitual, ya que, entre otras cosas, es más barato y ligero que el motor de 4T.

Somos muchas las personas que tras una mala experiencia con alguna herramienta alimentada con un pequeño motor de gasolina dijimos: «Nunca máis, desbrozadora eléctrica de ahora en adelante». Y lo cierto es que la maquinaria eléctrica tiene sus ventajas, sobre todo en un jardín pequeño.

Destaca del motor eléctrico su fiabilidad. Es un punto clave, de hecho. El motor eléctrico rara vez nos deja tirados. Siempre arranca. ¿Y el mantenimiento? ¡Cambiar las escobillas de carbón llegado el caso! Y poco más. Pero la electricidad también tiene sus contras, empezando por el cable si la herramienta no es de batería. En segundo lugar, trabajar en lugares sin acceso a la red eléctrica no es posible. Tercero, hay pocas máquinas eléctricas robustas, potentes, orientadas a profesionales.

La solución que yo propongo ante este escenario es esta: conocer a fondo el motor de dos tiempos. Propongo descubrir en la medida de lo posible todos sus secretos y despejar las incógnitas. Porque el conocimiento no ocupa lugar. ¡Y porque nunca verás a un jardinero profesional desbrozar una parcela de una hectárea con el enrrollador de cable a rastras!

Esta guía, pues, va dirigida a todas aquellas personas que se plantean comprar desbrozadoras, motosierras, cortasetos de gasolina y que temen, cuando un mal día la herramienta deje de arrancar, no saber resucitar la máquina y tener que recurrir a la garantía si con suerte aún está en vigor o, en caso contrario, al taller mecánico. Conocer el funcionamiento básico del motor de dos ciclos es la mejor forma de reparar las averías y también de prevenirlas. Así que ¡a mancharse las manos!

Motor de gasolina de dos tiempos en una desbrozadora de hilo
Motor de gasolina de dos tiempos en una desbrozadora de hilo

El motor de explosión de Nikolaus August Otto

Los motores de combustión interna de gasolina se rigen según el ciclo de Otto. El ingeniero alemán Nikolaus August Otto inventó en 1876 el primer motor de gasolina de 4 tiempos. Este sirvió como base para otros motores de explosión.

El ciclo de Otto no se da en motores Diesel. Como sabemos, los motores diesel presentan la ventaja de consumir menos combustible. Dicho de otra forma, tienen mayor rendimiento térmico.

Pero volvamos a los motores de gasolina. El combustible es detonado en un motor Otto por la chispa eléctrica que salta en la bujía. El ciclo termodinámico que describe su funcionamiento es el ciclo de Otto, que, en breves palabras, nos cuenta lo que le ocurre a un gas bajo los efectos de cambios de presión, volumen y temperatura.

Pues bien, existen dos tipos de motores regidos según el ciclo de Otto:

  • Motores con ciclo de 4 tiempos
  • Motores con ciclo de 2 tiempos

Pero ¿qué es un tiempo? A cada una de las acciones distintas que ocurren en el cilindro de un motor se le llama tiempo. Por cierto, ¿sabías que existen motores sin cilindros? Audi, Mazda y Citroen crearon algunos prototipos con motor rotativo Wankel, pero esa es otra historia...

Concepto de cilindro y tiempo

Para poder hablar sobre los tiempos de un motor Otto, hay qué tener claro qué es un cilindro. Sabemos que un motor de combustión interna convierte la energía del combustible en movimiento (energía mecánica). Esta fuerza surge como resultado de la explosión (combustión) de una mezcla de aire y gasolina en el interior de un cilindro. Y por eso se llama motor de combustión interna (como ejemplo de combustión externa tenemos la máquina de vapor).

Se puede comparar el cilindro de un motor con una jeringuilla. Al tirar del émbolo, la jeringa succiona líquido por la boquilla. Al oprimirlo en sentido opuesto, la sustancia se libera por la salida y la jeringuilla retorna a su estado inicial.

Se distinguen con claridad dos tiempos: succión y expulsión. Ver qué ocurre con el tubo de la jeringuilla ha servido para aclarar el concepto de cilindro y tiempo. Y ahora vamos a examinar en detalle los famosos cuatro tiempos.

El ciclo de 4 tiempos

Aunque el pistón de un cilindro solo tiene dos recorridos (de abajo arriba y de arriba abajo), su función es distinta en cada uno de los tiempos. El ciclo de cuatro tiempos se completa con cuatro recorridos del pistón: dos ascendentes y dos descendentes.

A las posiciones más altas y más bajas del pistón en el cilindro se las llama, respectivamente, PMS (punto muerto superior) y PMI (punto muerto inferior). Se llama cámara de combustión al hueco existente entre la parte superior del pistón y la culata del cilindro.

Pues bien, he aquí los cuatro tiempos:

  • Admisión: comienza en el PMS. Con el descenso del pistón, la mezcla de aire y gasolina llena el cilindro.
  • Compresión: el pistón sube desde el PMI al PMS y comprime la masa de combustible.
  • Explosión: en este momento la mezcla aire-gasolina está muy comprimida en la cámara de combustión. La chispa que salta en la bujía causa su explosión e impulsa con fuerza el pistón desde el PMS al PMI.
  • Escape: el pistón sube para recuperar su posición inicial (PMS). Al hacerlo, expulsa del cilindro los gases residuales de la combustión.

Los gases frescos (mezcla de aire-gasolina) y el humo residual entran y salen de los cilindros por los orificios de admisión y escape de la cámara de combustión. Las válvulas los abren y cierran en el momento oportuno para que ello sea posible. De ello se encargan el árbol de levas y la correa de la distribución (o la cadena). La chispa de la bujía solo salta al inicio del tiempo de explosión, y no en el resto de tiempos del ciclo.

El ciclo de 2 tiempos

Un motor 2T también sigue el ciclo de Otto. Pero el cilindro hace varias operaciones en cada recorrido del pistón. Además, la entrada y la salida no están operadas por válvulas, sino que el propio pistón las abre y cierra a su paso. ¿Vemos cómo funciona?

Movimiento de ascenso en motor de dos tiempos
Figura 1: Movimiento de ascenso en un motor de dos tiempos

Cuando el pistón sube, se comprime el combustible en la cámara de explosión (flechas rojas en la fig. 1). Además, se descubre la ventana de admisión, por la cual fluye la mezcla de gasolina y aire hacia el cárter (flechas verdes). Aquí ya se aprecia que la función del pistón es doble:

  1. Comprimir gases en la parte superior del cilindro
  2. Succionar gases por la parte inferior de este

El pistón prosigue el ascenso y alcanza el PMS. La entrada de admisión sigue abierta; es decir, aún llegan al carter gases frescos desde el carburador. En ese instante la chispa salta en la bujía e inflama la mezcla (fig. 2). La explosión inicia el movimiento de descenso del pistón.

Inicio del recorrido descendente en motor dos tiempos
Figura 2: Llegada al PMS e inicio del recorrido descendente al saltar la chispa en la bujía

Cerca de su PMI (punto final del recorrido), el pistón libera el orificio de escape y bloquea la admisión. Como resultado, escapan los gases de la combustión y se interrumpe el flujo de aire y gasolina procedente del carburador. Mientras los humos se evacúan, la mezcla de combustible se comprime en el cárter (fig. 3). La mezcla pronto escapará por el conducto de carga hacia la parte superior.

Inicio del escape y compresión de los gases de admisión en cilindro 2T
Figura 3: Escape y compresión de la mezcla en el cárter

¡Llegamos al final del ciclo! El pistón alcanza el PMI y descubre el conducto de carga, por donde escapa la mezcla de combustible hacia la cámara de compresión (fig. 4). Además, la llegada de la masa de aire y gasolina ayuda a empujar los humos residuales hacia el exterior.

Fin del escape y carga del combustible en el motor 2T
Figura 4. Carga del combustible en la cámara de compresión y barrido de los gases de escape

Como hemos visto, los tiempos no coinciden con exactitud con el recorrido del pistón en el cilindro. Por el contrario, varias de las cuatro etapas del ciclo ocurren simultáneamente en puntos intermedios de la carrera. Como hemos visto, son muchas las diferencias con respecto al ciclo de cuatro tiempos.

Pues bien, aún hay diferencias de las que no hemos hablado entre el motor de dos tiempos y el de cuatro. Y algunas son capitales.

Diferencias entre el motor de 2T y el motor de 4T

Engrase

¿Cómo funciona el engrase en un motor de cuatro tiempos? Grosso modo, una bomba impulsa el aceite del carter hacia las partes móviles del motor. El aceite fluye a alta presión por tuberías que lo conducen hasta los puntos que requieren lubricación, a saber:

  • Apoyos de bancada
  • Bielas
  • Bulones
  • Guías de válvula
  • Levas
  • Paredes del cilindro
  • Etcétera

El motor de 4T dispone, por tanto, de una bomba de aceite y un filtro (que evita que las impurezas obstruyan el circuito). Por el contrario, el motor de 2T no dispone de bomba ni de filtro de aceite ni de tuberías de lubricación. En un motor de dos tiempos el cárter está seco.

¿Cómo se lubrica entonces un motor 2T? ¡Pues gracias al propio combustible! Así como el pistón hace dentro del cilindro las veces de válvula, la mezcla de aire y combustible sirve como lubricante en el motor de dos tiempos.

Por eso, un motor de dos tiempos no tiene depósito de aceite. Porque el aceite va en la gasolina. O, mejor dicho, lo mezclamos nosotros para que así sea, en la proporción aceite-gasolina indicada por el fabricante del motor.

Si se echa en la mezcla menos aceite del necesario, se corre el riesgo de gripar el motor por falta de engrase. Si se echa más de la cuenta, el motor está más protegido, pero las consecuencias pueden ser nefastas. Podría engrasarse la bujía, por ejemplo (lo que dificulta o impide el arranque).

Este es un buen momento para repasar las cuatro ilustraciones y ver cómo la mezcla aire-gasolina-aceite baña todas las partes móviles del motor durante los dos recorridos del cilindro.

Consumo

¿Consume más el motor de dos tiempos o el motor de cuatro tiempos? Es razonable pensar que, debido al menor número de partes móviles, el motor de dos es más eficaz. Sin embargo, su arquitectura simple conlleva limitaciones que ocasionan lo opuesto, esto es, que gaste más.

Por ejemplo, como la mezcla de aire y gasolina es la que expulsa los humos del cilindro, el escape y la admisión están abiertos a la vez. Así, parte de la gasolina escapa al exterior sin quemar. Esto no ocurre en el motor de 4 tiempos, donde existe más libertad de ajuste gracias a las válvulas.

Como resultado, el motor de 4T es más eficaz y menos contaminante que el motor 2T.

Humos, olor y carbonilla

No es deseable que un motor de 4T queme aceite, pero es inevitable que ocurra debido a la lubricación de los cilindros. Sin embargo, la película lubricante que se deposita en las paredes del cilindro de un motor de 4T es muy delgada.

Por el contrario, el motor de 2T lleva aceite en la mezcla, lo que causa carbonilla como resultado de los restos de aceite no quemado. Además, produce más olor y humos en el escape.

Diagnóstico de averías en el motor de dos tiempos

En la sala de urgencias de un hospital se clasifican los pacientes en la sala de triaje. El triaje es un método de cribado que permite gestionar los recursos del hospital según el riesgo clínico del paciente. Un ejemplo: en el nivel 1 (código rojo o máxima urgencia) se pasa sin esperar a la sala de reanimación para recibir el protocolo de resucitación.

En mecánica, como en el triaje hospitalario, los recursos de tiempo y dinero son limitados. Separar el grano de la paja es vital para reparar el motor 2T de una herramienta de jardinería de forma eficaz y económica. Nada hay más frustrante que el motor que no arranca.

Así pues, en el triaje mecánico de un motor que no arranca, o que se cala a los pocos minutos, o que solo funciona ante ciertas condiciones, se debe averiguar, primero, qué está fallando en el motor. Es decir, se intenta descubrir el origen de la avería:

  • Fallo de mecánica: pistón, cilindro, cigüeñal, biela...
  • Fallo del encendido eléctrico: avería en la bobina o la bujía.
  • Fallo de alimentación: filtro del aire, tanque de combustible, manguitos, aireador y carburador.
  • Fallo del sistema de arranque: arrancador de cuerda retráctil.
  • Fallo de evacuación: tubo de escape, supresor de chispas, silenciador.

Por ejemplo, la pérdida de potencia y el ruido excesivo son dos síntomas de un motor gripado. Se llama gripado al bloqueo del pistón en el cilindro por la fusión del metal debido al sobrecalentamiento (falta de refrigeración). Este sería un fallo mecánico que implicaría sustituir las piezas dañadas (piston, cilindro, biela, cigüeñal).

Sin embargo, las averías mecánicas no siempre son fáciles de diagnosticar solo por los síntomas. En cualquier caso, asociar el problema a uno de los subsistemas que componen el motor de dos tiempos establece un protocolo de trabajo que ayuda a diagnosticar la avería. Por ejemplo, descartando hipótesis poco probables.

Algunas conclusiones sobre el motor de dos tipos

Bastan tres piezas móviles: pistón, biela y cigüeñal para hacer girar un motor de dos tiempos. La mecánica 2T es más simple que la mecánica 4T. Pero todo tiene sus contras. Consume más. Contamina más. Hay que preparar la mezcla...

No obstante, por ser más barato y ligero es poco probable que se deje de usar el motor de dos tiempos, al menos a corto plazo, en máquinas agrícolas, forestales y de jardinería.

Las nociones repasadas en esta guía sobre motores de 2T nos ayudarán a entender y diagnosticar mejor las averías de nuestras herramientas de jardinería. Hablamos de averías del tipo:

Los anteriores son dos asuntos que se comprenden mejor una vez se entiende la mecánica interna del motor 2T, una tecnología que presenta, como todo, puntos fuertes y puntos débiles. Se presenta, en todo caso, un nudo gordiano: ¿compensa ser un esclavo del cable para no depender de la mecánica del motor de dos tiempos?

Comentarios

  • Ok, he aprendido algo que no sabía. Un saludo.

    Juanjo

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