VIBRACIONES en los motores V6

Hemos visto en numerosas ocasiones la cantidad de problemas que surgen a los motoristas con estos motores V6 turboalimentados actuales; especialmente el de las vibraciones excesivas, como es en el caso de Honda. Pero, ¿sabemos realmente por qué estas vibraciones de los V6 son incluso más difíciles de controlar que en los anteriores motores de F1?

Vamos a arrojar un poco de luz sobre este asunto, como siempre, de forma sencilla; sin que haga falta ser experto en la materia para entenderlo. Eso sí, advertir que el estudio de las vibraciones es infinitamente más complejo de lo que aparece en el artículo.

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Índice

• Qué produce las vibraciones
• Equilibrio de motores con distribución en línea
• Equilibrio de motores con distribución en V
• Vibraciones en los actuales motores V6

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Qué produce las vibraciones

Las vibraciones son movimientos cortos alternativos (en este caso, del bloque motor) y, como veremos, pueden ser lineales (de arriba a abajo) o giratorios.

Como en cualquier tipo de vibración, el origen se encuentra en algún elemento que se encuentre en movimiento: en este caso, los pistones, que son empujados por las combustiones en los cilindros.

Estos pistones, por tanto, se encuentran permanentemente subiendo y bajando. De tal forma que, cuando suben, están ejerciendo una fuerza “hacia arriba”; y, cuando descienden, ejercen una fuerza “hacia abajo”:

También aparecen unas fuerzas horizontales debido a que el giro del cigüeñal provoca que el pistón haga cierta fuerza hacia los laterales de su cilindro. Aquí no las tendremos muy en cuenta por simplificar y porque generalmente son mucho menos importantes, pero sobra decir que son tenidas muy en cuenta cuando se hacen estudios de vibraciones y esfuerzos.

Equilibrio de motores con distribución en línea

Así que, si un solo pistón ya produciría vibraciones por estar ascendiendo y descendiendo continuamente, ¿qué pasará si además se añaden otros? Esto dependerá del número de cilindros y de su distribución.

Supongamos el caso de que tenemos un motor sencillo de dos pistones en línea y, por supuesto, iguales. Lo normal sería colocarlos en sentido contrario, es decir, que uno ascienda al mismo tiempo que el otro desciende. De esta forma, podemos pensar que ya no va a haber vibraciones, porque, como son iguales, la fuerza que hace uno es la misma que hace el otro en sentido contrario, y se contrarrestan. Sin embargo, si se ejercen fuerzas iguales con sentido contrario en dos puntos diferentes sobre algún objeto (en este caso, el motor), éste tenderá a girar. Y, como, los pistones van ascendiendo y descendiendo cíclicamente, el giro variará también de sentido, lo que provoca la vibración:

Este problema no se da cuando, en lugar de dos cilindros, hay cuatro, como vemos en la siguiente ilustración:

O, visto de frente:

Ahí, las fuerzas verticales de los dos pistones exteriores se contrarrestan con la de los dos interiores, al igual que ocurre con el giro, por ser totalmente simétrico. Este equilibrio se consigue gracias al orden en el que se produce la combustión en cada cilindro:

Hay que tener en cuenta que, en cada cilindro, se produce una combustión por cada dos veces que el pistón está en la posición más elevada, porque siguen el ciclo admisión-combustión-expansión-escape (descenso-ascenso-descenso-ascenso).

Equilibrio de motores con distribución en V

Ahora bien, eso es lo que ocurría con motores en línea. Pero, como sabemos, en los monoplazas de F1 (y en algunos coches de calle) los cilindros tienen una disposición en V:

Esto no es más que dos disposiciones en línea en el mismo eje, pero con diferente orientación. Por ejemplo, los antiguos motores V8 de F1, son como dos disposiciones en línea, de 4 cilindros cada una.

Es fácil entender que, si el motor con disposición de cuatro cilindros en línea estaba perfectamente equilibrado en sí misma, también lo estará el motor V8 y, por tanto, las vibraciones serán mínimas.

Vibraciones en los actuales motores V6

Si un V8 son dos disposiciones de 4 cilindros en línea, el V6 será como dos disposiciones de 3 cilindros en línea.

Veamos lateralmente cómo se comportaría un motor con 3 cilindros en línea:

Como vemos, está totalmente desequilibrado, produciéndose un movimiento distinto del motor para cada posición de los cilindros.

Ahora bien, como en el motor V6 se tienen otros 3 cilindros en línea, se puede ordenar la combustión en los cilindros para que 3 pistones contrarresten a los otros 3:

Ahí vemos que el problema de la fuerza total hacia abajo o arriba de unos cilindros, se contrarresta con los otros. Sin embargo, la fuerza que provoca la vibración en forma de giro que se veía en la disposición de tres cilindros en línea no solo no se mejora, sino que incluso se agrava en algunos momentos.

Además, por la inclinación que tienen, aparecen unas fuerzas laterales que no se veían en las disposiciones en línea. En el caso de la siguiente ilustración (visto de frente), la fuerza lateral sería hacia la derecha, pero irá cambiando el sentido conforme gire el cigüeñal:

Es fácil entender ahora por qué es más difícil controlar las vibraciones en los motores V6 que en los antiguos V8, mucho mejor equilibrados por su disposición.

A todo ello, también hay que sumar que estos motores están turboalimentados, lo que conlleva que haya más presión en los cilindros y que las fuerzas que ejercen los pistones sobre el bloque motor y que provocan las vibraciones sean mucho mayores. Además de que estos turbos contienen elementos que provocan otras vibraciones que pueden ser incluso más difíciles de controlar.

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