La relación de compresión, y cómo calcularla

La relación de compresión es un número sobre otro: todo lo que hay encima del pistón en el punto muerto inferior, dividido por todo lo que hay encima en el superior.

RC = (volumen desplazado + volumen muerto) ÷ volumen muerto

El desplazado es fácil — es el cilindro. El volumen muerto es donde ocurren todos los errores, porque es la suma de cuatro cosas y una de ellas casi siempre es una estimación.

Los cinco volúmenes

Desplazado. Un cilindro de diámetro el del pistón y altura la carrera: π × (diámetro ÷ 2)² × carrera. Por el número de cilindros, esto es la cilindrada que da nombre al motor. Un B18A es 81 mm × 89 mm × 4, es decir 1.834 cm³ — y si su cuenta no reproduce la cifra de la tapa, pare, porque nada de lo que venga después será correcto tampoco.

Cámara. El hueco de la culata, medido en cm³ llenándolo de líquido bajo una placa. Es el único de estos volúmenes que no se puede deducir de una cota, y el único que merece la pena medir uno mismo si la culata se ha tocado.

Bol o cúpula del pistón. Un bol es un hueco en la cabeza que añade volumen muerto y baja la relación. Una cúpula desplaza volumen y la sube. Los convenios de signo varían entre calculadoras, y es un peligro real: meter una cúpula como si fuera un bol es calcular un motor sano y construir uno que detona. Aquí un bol es positivo y una cúpula negativa.

Altura pistón-plano de junta. Cuánto queda la cabeza por debajo del plano en el punto muerto superior, por la sección del cilindro. Se mide con un comparador, o se apila a partir de las piezas:

altura = altura de bloque − (longitud de biela + carrera ÷ 2 + altura de compresión)

Apilar es donde más daño hacen los errores pequeños: es la diferencia corta entre cuatro números grandes, así que una décima de milímetro de error en cualquiera de ellos aparece entera en el resultado.

Junta de culata. Espesor comprimido por la sección de su propio diámetro, normalmente algo mayor que el del cilindro. Usar el diámetro del cilindro es un atajo habitual que sobrestima ligeramente la relación.

Compresión efectiva

La relación estática es geometría. Lo que decide si un motor detona es la presión real de la que arranca la compresión, y la sobrealimentación la cambia directamente:

RC efectiva = RC estática × (ambiente + presión) ÷ ambiente

A nivel del mar el ambiente son 14,7 psi, así que 10 psi de soplado en un motor de 9:1 lo sitúan cerca de 15:1 durante la admisión. La altitud actúa al revés — el ambiente cae a unos 12,1 psi a 1.600 m, y por eso un atmosférico se siente plano en la montaña y un turbo necesita allí menos avance que la misma lectura de manómetro a nivel del mar.

Es una aproximación, y conviene decir qué ignora: el intercooler, el cruce de válvulas y el hecho de que un cilindro real nunca se llena del todo. Da el orden de magnitud correcto. No es una cifra sobre la que cartografiar.

Lo que viene con ello

Con el diámetro, la carrera y la biela ya se obtienen otras tres magnitudes gratis, y las tres importan más de lo que se les reconoce.

La velocidad media del pistón, 2 × carrera × régimen ÷ 60, en metros por segundo, es el mejor indicador aislado de cuánto dura un motor. Los de calle se quedan en general por debajo de 20 m/s; los de competición llegan a 25 y lo pagan en intervalos de reconstrucción.

La relación biela/carrera es la longitud de biela partida por la carrera. Por debajo de 1,5 el ángulo de biela se vuelve severo y empuja el pistón contra la camisa; por encima de 1,8 el pistón se demora más arriba. La mayoría de motores de serie caen entre 1,55 y 1,75, y el efecto es mucho menor de lo que sugiere la discusión en internet.

La aceleración máxima del pistón ocurre en el punto muerto superior y vale ω² × r × (1 + r ÷ l), con r la muñequilla y l la biela. Escala con el cuadrado del régimen: una carrera de 89 mm a 8.000 rpm tira de unos 4.200 g. Esa es la carga que intenta arrancar los tornillos de biela, y por eso 500 rpm más cuestan mucho más de lo que parece.