El nacimiento de una nueva propulsión para el automóvil

El destacable impacto tecnológico y social que supuso la 2ª Revolución Industrial no habría sido posible sin el desarrollo de los motores de combustión interna alternativos. Estas máquinas fueron perfeccionándose con celeridad hasta la llegada de la Gran Guerra, momento en el cual todo el material bélico se encontraba propulsado por estos motores de pistones y por máquinas de vapor. Sin embargo, en el campo de la aviación se sabía que para vencer récords de velocidad el diseño de la hélice no se podía perfeccionar más y por tanto el campo de investigación habría de centrarse en la mejora de los motores de pistones.

En los años 20 se conocía el pésimo rendimiento termodinámico del ciclo Otto y las pérdidas mecánicas que implicaba el motor de pistones, pero no se conseguía encontrar una solución para aviación que permitiese mejorarlo. Era necesario recurrir a otro concepto de propulsión que rompiese con la utilización de émbolos y la patente de 1791 de John Barber fue el foco de atención. La máquina de este jefe de una mina de carbón se basaba en el calentamiento de un gas, generado a partir de la combustión de madera, carbón o petróleo; que movía las aspas de una rueda de paletas.

Croquis de la patente de John Barber de 1791. Se pueden observar dos bulbos al lado izquierdo donde se producía la combustión y los gases quemados pasaban por conductos superiores hasta llegar a mover las paletas de la rueda inferior del dibujo. Esta rueda transmitía a su vez el movimiento a ejes situados a mayor altura mendiante engranajes y un sistema de contrapesos que permitía regular el caudal de gas que pasaba a la rueda de paletas.

Aquella máquina de finales del siglo XVIII no pudo llevarse a la práctica por la falta de tecnología, pero la Europa entreguerras del siglo XX sí contaba con máquinas de fabricación y materiales que posibilitaban la puesta en práctica de esta idea. Así, durante la 2ª guerra mundial, en 1941 se montó en Hungría la primera turbina de gas en una aeronave bimotor con turbohélice. El deseo de conseguir cazas y armamento que alcanzasen altas velocidades, por parte de los Ejércitos del Aire de los miembros del Eje y Aliados llevó a marcas como BMW, Daimler-Benz, General Electric o Rover a diseñar aeroturbinas con gran celeridad, para sustituir los motores de pistones en aviación. A pesar de ello, ninguno de estos proyectos de investigación acabó antes de 1945 y su normalización en el mundo aeronáutico tuvo lugar tras la contienda bélica.

Primera avioneta bimotor con dos turbohélices. Esta aeronave Varga RMI-1 X/H de origen húngaro contaba con dos turbinas de gas cuyo eje estaba directamente unido a una hélice.

Gracias a este gran avance tecnológico de la 2ª guerra mundial la aviación pudo abrir la puerta a un nuevo mundo en el que los turborreactores y los aerofan empezaron a utilizarse en vuelos comerciales permitiendo acortar los viajes y popularizar el uso del avión como medio de transporte intercontinental. La carrera aeroespacial en la Guerra Fría también fue clave para el avance tecnológico de los motores a reacción.

Con estos resultados brillantes y tan esperanzadores es lógico pensar que este nuevo tipo de propulsión podría tener cabida en el mundo ferroviario y marítimo. De hecho, la primera locomotora de tracción turbina de gas de la que se tienen registros es de 1942, en Suiza y estuvo en servicio hasta 1952. Durante los años 50 otras empresas llegaron a probar locomotoras que alcanzaban casi los 300 Km/h, como la perteneciente a los Ferrocarriles Centrales de Nueva York. La industria naval obtuvo también buenos resultados para buques de gran tonelaje, es el caso de petroleros ingleses que contaban con turbinas British Thomson Houston. Por tanto, en los años 50 este tipo de propulsión se veía el futuro del transporte para sustituir al motor de pistones y el automóvil también iba a ser un medio más con el que experimentar.

Primera locomotora tracción turbina de gas remolcando a un convoy de coches. La SBB-CFF-FFS Am 4/6 1101 contaba con una turbina de gas cuyo eje aportaba la potencia a un generador que suministraba corriente eléctrica a los motores de los bogies de tracción del tren.

Principio de funcionamiento de una turbina de gas

Antes de entrar a analizar el paso de las turbinas de gas por el automóvil, es preferible comentar a grandes rasgos el funcionamiento de una turbina de gas, ya que es una tecnología muy desconocida en el mundo automovilístico.

Las turbinas son máquinas de flujo continuo que producen trabajo mecánico a partir de un sistema de álabes con formas diversas. Se pueden clasificar en distintos grupos en función de sus componentes y flujo de trabajo, en el caso del automóvil las turbinas utilizadas han sido de gas. Esto es que el flujo de trabajo es un gas generado por una combustión de un combustible y aire. A su vez dentro de las turbinas de gas se pueden distinguir dos tipos de turbinas, las que liberan la potencia a chorro y que se denominan turborreactores o las que liberan la potencia a un eje. En el caso del automóvil las turbinas utilizadas propulsan un eje motriz, pero en algunas ocasiones se ha utilizado también un escape con tobera convergente para aprovechar esa energía del gas aún más y dotar de mayor empuje al vehículo.

Representación gráfica comparativa entre una turbina que aporta la potencia a chorro y una turbina que aporta la potencia en el eje de la hélice. El turboventilador o aerofan no es de nuestro interés en este análisis, pero constituye un hibrido entre ambas tecnologías en el que se pretende reducir el consumo de los turborreactores para los aviones comerciales.

A diferencia del motor de pistones el ciclo termodinámico de una turbina de gas es más sencillo, ya que cuenta con un compresor inicial encargado de comprimir el aire de entrada mediante un proceso adiabático, siendo imposible conseguir una compresión sin aumento de la entropía. A continuación, el aire comprimido a alta temperatura se introduce en una cámara de combustión donde se inyecta el combustible y se produce la combustión de la mezcla. Durante esta etapa se genera un fuerte aumento de la temperatura, a presión constante, que lleva a un aumento de la entalpía de la mezcla. Al salir el gas de combustión de la cámara es dirigido a la turbina, donde se expansiona siguiendo un proceso adiabático, siendo de nuevo imposible evitar la generación entrópica. Tras esta expansión el gas recupera un valor de presión más cercano a la presión atmosférica y es aquí donde las toberas de las turbinas, que aportan potencia a chorro, cobran vital importancia al aprovechar al máximo dicha diferencia de presión con la atmósfera. El ciclo termodinámico que resulta recibe el nombre de ciclo Brayton.

Diagrama teórico T-s o h-s, ya que los valores de entalpía en un gas cuasiideal implican valores de temperatura directamente proporcionales haciendo que ambos diagramas sean idénticos. En negro se puede observar el ciclo Brayton con compresiones y expansiones isentrópicas, así como en azul se representa el ciclo ideal con la turbina y el compresor asumidos adiabáticos. El paso de 1 a 2 representa el salto del compresor, de 2 a 3 se representa la isóbara seguida durante la combustión, de 3 a 4 la expansión de la turbina y finalmente de 4 a 1 se muestra el cierre del ciclo entre el escape y la admisión a presión atmosférica.

A nivel constructivo las turbinas y compresores cuentan con uno o varios grupos de compresión o expansión denominados escalonamientos. El escalonamiento cuenta a su vez con un estator seguido de un rotor en el caso de las turbinas y viceversa en el caso de los compresores. En función de la forma de dichos escalonamientos se pueden clasificar en dos grandes grupos, los axiales que cuentan con álabes unidos a una corona fija en el caso de los estatores y unidos a una corona atravesada por un eje en el caso de los rotores. El otro grupo está formado por las turbinas centrípetas y compresores centrífugos cuya geometría es más compacta con los álabes formando parte de una pieza troncocónica denominada rodete para constituir el rotor y otra pieza fija con álabes, que pueden ser de geometría variable, denominada estator.

Del grupo de turbomáquinas axiales se distinguen las turbinas de gas y de vapor utilizadas en centrales térmicas y de ciclo combinado siendo el diseño de las turbinas de gas normalmente de tipo Heavy Duty o industriales donde el eje de la turbina, que mueve el compresor, es el eje de potencia de la máquina. Por otra parte, las turbinas de gas provenientes de la aviación son denominadas aeroderivadas, en ellas el eje de la turbina y compresor no es el que otorga potencia, es otra turbina la que si contiene el eje de potencia y está por tanto aislada del compresor. A su vez si la turbina de gas aporta potencia a chorro es denominada motor a reacción o turborreactor y no es utilizada industrialmente para producir energía eléctrica como es lógico pensar.

Turbina Heavy Duty en la foto izquierda, en la que se puede apreciar la inexistencia de un grupo extra de turbina de potencia y la gran cantidad de escalonamientos necesarios para realizar la compresión. En la foto derecha se puede observar una turbina de gas aeroderivada, con un grupo de potencia cuyo eje va separado del eje del grupo principal que mantiene girando al compresor.

Por otro lado, las turbinas centrípetas y compresores centrífugos son denominados turbocompresores y se han utilizado en muchas ocasiones con motores de pistones para mejorar su rendimiento y eficiencia. Son de mucho menor tamaño y aportan por tanto menor potencia que las máquinas axiales, aunque en algunas aplicaciones industriales esto no se cumple.

Representación seccionada de la voluta de una turbina centrípeta de un grupo turbocompresor con geometría variable en los álabes del estator. Por otra parte, se puede ver también la forma del rodete con los álabes del rotor.

Tras una breve clasificación de las turbomáquinas, en este caso nos vamos a centrar en las turbinas de gas axiales que aportan la potencia en un eje. Las turbomáquinas normalmente utilizadas en el mundo de la automoción cuentan con un grupo de potencia que tiene una turbina libre o motriz, cuyo eje de potencia no está conectado al eje de la turbina principal, manteniendo girando esta última al compresor con un eje común. A su vez el compresor axial, al requerir muchos escalonamientos y por tanto espacio, es desestimado en favor de un diseño centrífugo con una turbina principal axial, excepto en el caso de la turbina de Rover que también sería centrípeta.

Algunas de las turbinas utilizadas en automoción fueron de tipo Heavy Duty, pero este diseño acarrea problemas dado que las aceleraciones del vehículo se resienten al tener que transmitirse el par a la transmisión del vehículo y al compresor con el mismo eje. Esto implica que al engranar la primera velocidad el par resistente a vencer por dicho eje es muy alto y el compresor puede incluso entrar en zona de bombeo. Cuando el conductor acelera en un coche con turbina aeroderivada las inercias son bajas ya que únicamente tiene que incrementarse el par en el eje de potencia no en el del compresor. A su vez, se puede prescindir de embrague y en el arranque se mantiene el ralentí constante en la turbina principal, mientras la turbina libre empieza a recibir el par resistente de la transmisión.

Con todo esto tenemos una base del funcionamiento y del tipo de turbina de gas implementada en el automóvil. Sin embargo, al igual que ocurre en los motores de pistones se trata de conseguir la mayor eficiencia posible para reducir de esta forma el consumo. Por ello, las turbinas empezaron a contar pronto con sistemas regenerativos que permitían calentar el aire comprimido aprovechando la alta temperatura del gas de escape de la turbina tras su expansión. El diseño de estos regeneradores es muy diverso y depende de cada fabricante. En lo que respecta a la cámara de combustión, esta cuenta con un sistema que permite generar un colchón de aire alrededor del centro donde se inyecta el combustible y la combustión arranca gracias a la chispa generada por una bujía que se retrae y protege en una carcasa cerrada cuando no se requiere de encendido.

A la izquierda, un diagrama de bloques de una turbina de gas Heavy Duty con ciclo regenerativo. A la derecha, el T-s o h-s teórico del ciclo Brayton en el que las etapas 2 a 3 y 5 a 6 corresponden con el salto de temperatura del intercambiador de calor.

Primeros pasos de las turbinas de gas en el automóvil

Ya en 1928, Fritz von Opel sorprendió al mundo con un automóvil de carreras propulsado por 24 cohetes de combustible sólido alcanzando 238 Km/h. Esto supuso un punto de inicio para multitud de aficionados en los lagos salados de EEUU tratando de romper records de velocidad empleando ese tipo de tecnología y turbinas de gas de aeronaves tras la 2ª guerra mundial. Sin embargo, ninguna marca de automóviles se sumergió en este campo, hasta que Rover en 1950 presentó su JET 1 alcanzando una velocidad máxima de 244 km/h.

Para esta marca británica este paso no fue difícil, al contar con cierta experiencia desarrollando turbinas de aviación, hasta que hubo de pasar toda su tecnología a Rolls-Royce por requerimiento del gobierno británico. Tras dicho acontecimiento otras marcas americanas y europeas empezaron a mostrar al público nuevos automóviles propulsados por turbinas de gas.

Fotografía del Opel RAK-2 propulsado por 24 cohetes de combustible sólido en 1928, llegando a alcanzar los 238 Km/h

Las ventajas con las que contaba esta tecnología eran muy convincentes. La alta potencia, nulas vibraciones, fácil arranque en frío, inexistencia de múltiples piezas mecánicas como los árboles de levas, sistema de encendido con una única bujía, bajo precio del combustible y el replis frente a los motores de émbolos resultaron claves para considerar a esta propulsión el futuro del automóvil. Sin embargo, la necesidad de materiales de alta calidad, las altas temperaturas y las elevadas revoluciones de giro, que provocaban un fuerte sonido al ralentí; supusieron un obstáculo para la salida al mercado de estos automóviles.

Cada marca supo dar un enfoque diferenciador respecto a las demás con el diseño de las carrocerías y de la tecnología de turbina con la que contaban. Fabricantes como Plymouth recurrieron a modificar el escape del vehículo para aprovechar aún más el gas de escape creando un efecto de empuje. Otras aprovechando la separación de la turbina principal y la libre optaron por eliminar el embrague, simplificando de esta forma el sistema de transmisión. Una de las empresas que más publicidad supo sacar de esta tecnología fue General Motors.

Los Firebird de General Motors

Eran los años 50 y el estilo de vida americana después de la guerra parecía no tener límite. Las grandes empresas del automóvil sacan al mercado vehículos de enormes dimensiones y equipamiento apabullantes, que al año siguiente eran sustituidos por otros modelos totalmente distintos. General Motors era una de las tres grandes y pretendía mostrar el futuro del automóvil a través de las turbinas de gas y los vehículos de conducción autónoma.

El Firebird I de 1953 sería el primero de una serie que contaba con un diseño muy similar al de una nave espacial y albergaba en su posición trasera una enorme turbina de gas con tobera convergente incluida. Gracias a dicha tobera los gases de escape dotaban aún de más empuje al vehículo para alcanzar velocidades subsónicas. El mundo de la aviación ya contaba por aquel entonces con diseños convergente-divergentes para romper la barrera del sonido.

A la derecha, se puede observar la trasera del Firebird I con los frenos aerodinámicos abiertos y la enorme tobera central para ganar empuje en el vehículo a parte de la tracción a las ruedas traseras. A la izquierda, se muestra la carrocería del vehículo que solo permitía una cabina para el conductor.

A parte del mencionado empuje, la turbina de 370 caballos aportaba tracción al eje trasero y no contaba con regeneradores. El Firebird fue probado en Arizona alcanzándose velocidades no superiores a 160 Km/h debido a fallos en la transmisión. Otro de los aspectos cuestionados fue el reducido espacio de la cabina y el fuselaje que estaba fabricado en plástico reforzado con vidrio. En verdad, no era una mala elección para un vehículo diseñado únicamente para mostrar la viabilidad de estos vehículos a la par que para dar publicidad a GM.

En 1956, este vehículo es sucedido por el Firebird II en el que la cabina ya iba dotada de más espacio para 4 personas. El diseño de la carrocería sigue siendo de líneas aeroespaciales como su antecesor, pero cuenta con mayor anchura y una carrocería de aluminio. Las ventanillas, las puertas y las ventilaciones se movían eléctricamente. En la parte trasera, dos depósitos en forma de gota de agua iban colgados detrás de las ruedas traseras, albergando 10 galones de combustible cada uno.

A la derecha, la parte trasera del Firebird II que ya abandona la tobera de escape convergente de su antecesor. A la izquierda, el peculiar frontal del coche que además contaba con un habitáculo más amplio para albergar a 4 personas en su interior.

En la parte delantera se pueden observar dos entradas de aire protegidas por unas aletas y dos conos centrales que aportan al coche un frontal algo extraterrestre. La turbina pasa ahora a encontrarse en posición delantera con transeje central trasero para propulsar las ruedas traseras. El escape de gases es conducido por el chasis hasta detrás de la cabina.

La nueva turbina de gas de 200 caballos cuenta con un intercambiador de calor que posibilita aprovechar la alta temperatura de los gases para precalentar la entrada a la turbina principal. Con este sistema se conseguía una eficiencia regenerativa del 80%. Este conjunto estaba diseñado en acero inoxidable para evitar la corrosión y rotaba respecto a su centro mediante un sistema de engranajes que le permitían conectarse al eje de la turbina principal. Para arrancar la turbina de gas se recurría a un motor eléctrico que hacía girar el regenerador, y por tanto la turbina principal, a 4000rpm y se desconectaba a 15.000rpm.

En 1959, llegaría el Firebird III con un diseño menos rupturista que sus antecesores, pero con dos plazas independientes cuya puerta se abría de forma automática. Este nuevo automóvil contaba con asistencias para la conducción, frenos antibloqueo, aire acondicionado y un joystick para dirigir el vehículo. Era tal el despliegue tecnológico que se requería de un motor de gasolina de 10 caballos para su correcto funcionamiento, a parte de la turbina de gas de 225 caballos similar a la del Firebird II.

A la derecha, una fotografía de la turbina de gas del Firebird III donde se puede apreciar cada una de sus partes. A la izquierda, se puede ver el frontal del nuevo prototipo con un diseño menos rupturista para 1959.

La llegada de los años 60 supuso el final del proyecto Firebird con el prototipo número IV de 1964 que fue desguazado por GM. El legado de estas aeronaves sobre ruedas ha perdurado incluso en el cine con películas como Motorama en la que se trataba de escenificar como sería el futuro con automóviles autónomos y tecnología aeronáutica. Al mismo tiempo esto dotó de una gran fuente de publicidad gratuita a General Motors.

Fotografía de la cabina de pasajeros del Firebird III, en la parte izquierda del quicio de la apertura de dicha cápsula de cristal hay un sensor que permite abrir la cápsula de forma automática

El boom de los años 50

En EEUU otras marcas siguieron los pasos de General Motors y cabe una breve mención a la turbina diseñada por Ford Motor Company. Su diseño era más complejo que el de las turbinas de sus rivales norteamericanos, pero era más compacta y de alta presión dotando a la turbina de 300 caballos. Contaba con dos compresores y un regenerador. El objetivo de Ford con esta turbina era poder construir una serie de 20 mil automóviles con el nombre de Galaxie, pero el coste de fabricación imposibilitó el proyecto. Otra marca americana que se sumergió en esta tecnología fue Chrysler Corporation, pero este caso merece especial atención y será tratado posteriormente.

Turbina de gas Ford 704 en la que se puede observar su enorme complejidad. El aire entraba previamente por la parte inferior a un compresor centrífugo de baja presión, posteriormente era introducido en un intercooler a través de una válvula estranguladora. Tras el refrigerador intermedio, el aire pasaba al compresor de alta presión, después entraba en la primera cámara de combustión y se expansionaba en la turbina de alta que hacía girar el compresor de alta. El gas posteriormente entraba a una nueva cámara de combustión de donde partía a la turbina libre y finalmente pasaba por la turbina de baja presión que hacía girar al compresor de baja presión. Los gases de escape al salir de esta última turbina pasaban por el regenerador, precalentando el aire que provenía del compresor de alta.

Analizando el viejo continente, la situación financiera tras la 2ª guerra mundial era preocupante sobre todo para países del Eje. Esto llevó a Reino Unido a tomar la delantera con el Rover JET 1 mencionado anteriormente y al mayor fabricante de automóviles europeo, FIAT. En lo que concierne a estos últimos, destaca el interés de Dante Giacosa en 1954 por sacar un prototipo de automóvil con turbina de gas.

Turbina de gas de FIAT de configuración Heavy Duty con tres cámaras de combustión y dos compresores centrífugos. Es importante destacar la existencia de un único eje que transmite el par motor a las ruedas traseras por un sistema de engranes al lado izquierdo, es decir en esta turbina no existe un grupo de potencia con una turbina libre. Gracias a esta combinación se facilitaba la colocación de la tobera convergente derecha, pero implicaba problemas en el arranque haciendo que el compresor pudiera entrar en zona de bombeo, motivo por el cual posee dos escalonamientos.

El chasis del FIAT derivó del V8 Sport y la carrocería bastante aerodinámica corrió a cuenta del ingeniero Rapi. El coche contaba con una turbina de gas Heavy Duty de 3 cámaras de combustión, un compresor centrífugo de 2 escalonamientos y una turbina de 3 escalonamientos, así como de una tobera convergente para aumentar el empuje del vehículo. Debido a los costes de fabricación y el consumo de 3 cámaras de combustión, FIAT no desarrolló modelos de calle ni de competición, pero si creó en los años 70 una turbina de gas para propulsar vehículos pesados.

Publicidad del Fiat 8001 Turbina, cuya carrocería fue diseñada por el ingeniero Fabio Luigi Rapi.

Desde la Francia de la posguerra, en 1954, Renault logró records de velocidad con su Etoile Filant llegando a 192 Km/h impresionando a su piloto, Juan Manuel Fangio. El vehículo contaba con una turbina Turbomeca, una empresa francesa de turbinas, y los instrumentos de control más importantes eran el cuentarrevoluciones, el velocímetro y el termómetro indicador a la entrada a la turbina principal. Ese mismo año desde Reino Unido, Austin también decidió diseñar una turbina para el Austin Sheerline con una potencia de 125 caballos.

A la izquierda, el Etoile Filant de Renault. A la derecha, la turbina de gas utilizada por Austin de tipo Heavy Duty sin tobera convergente para el escape. El compresor centrífugo se sitúa en el centro, a la derecha se encuentran los escalonamientos de la turbina y a la izquierda se encuentra la caja de cambios con tres ejes.

Muchas otras marcas se lanzaron a motorizar camiones y autobuses mediante turbinas de Boeing o Power Jets. Los años 50 fueron de esta forma el apogeo de las turbinas de gas en todos los medios de transporte. Sin embargo, el alto coste de fabricación y el escaso desarrollo de una tecnología recién nacida llevaron al fracaso a todos los proyectos mencionados y para la entrada de la década de los años 60 solo la aviación y marcas como Rover y Chrysler veían futuro a esta tecnología.

Rover, la primera en experimentar con turbinas en automóviles

Como ya se mencionó anteriormente, durante la 2ª guerra mundial Rover construyó la planta motriz de los primeros cazas ingleses a reacción, los Meteor. Con la posguerra el desarrollo de motores de aviación pasó a Rolls-Royce y por su parte Rover aprovechó sus años de investigación en turbinas tratando de introducirlas en el mundo del automóvil. En 1950 Rover presentó el primer automóvil de turbina fabricado por una empresa de automóviles en Silverstone con el nombre de Whizzer Jet 1.

Portada de la revista Road and Track con una fotografía del primer automóvil de turbina fabricado por una marca de automóviles, el Rover Whizzer Jet 1.

A este automóvil le siguió el T-3 en 1956 cerrando así la etapa de apogeo de las turbinas de gas en el automóvil de los años 50. Sin embargo, la investigación de Rover con las turbinas no se quedó ahí y continuaron durante los años 60 tratando de fabricar modelos deportivos que permitiesen marcar records de velocidad como una década antes había conseguido el Jet 1.

El diseño de la carrocería y el chasis del Rover-BRM fueron claves para la colocación de turbinas experimentales. Gracias al acuerdo de Rover con la Organización Owen aparecieron en 1963 coches de competición que llegaron a alcanzar en Le Mans más de 173 km/h de media. En 1965, modificando el propulsor del vehículo y con una nueva carrocería, vuelven a las 24 horas de Le Mans terminando con una media de 195 Km/h.

Rover-BRM con un diseño aerodinámico que le permitió alcanzar records de velocidad en Le Mans a principios de los años 60.

La nueva turbina que propulsaba el vehículo contenía innovaciones como el uso de una turbina principal centrípeta en lugar de axial para suministrar par al compresor centrífugo. Este nuevo propulsor 2S/150/R contaba con dos regeneradores construidos con la forma de dos grandes discos de vidrio-cerámica enrollados como la chapa de un cortallamas, formando un panal por el que circulaba el gas caliente. El método de fabricación de esta especie de panal garantizaba una mayor dureza y un coeficiente de dilatación nulo. El regenerador giraba a 16.000 rpm mientras que el turbocompresor funcionaba a 65.000 rpm y la turbina libre a 39.000 rpm en máxima potencia. El piñón al que iba conectada la turbina libre poseía una reducción de 23.09:1.

Turbina de gas seccionada del Rover-BRM en la que se puede observar la compactación del compresor centrífugo y su turbina principal centrípeta. Por otro lado, otro eje está conectado a la turbina de potencia al lado izquierdo del grupo turbocompresor.

Paralelamente a esta incursión de Rover en el mundo de la competición, se elaboró un prototipo cuyo propósito se alejaba del mundo de las carreras y de la propaganda al más puro estilo de los Firebird de GM. El vehículo estaba basado en un Rover P6 destinado al segmento de berlinas de lujo al que se le había extraído el motor de pistones y se le había colocado una turbina de gas de la marca. Esta contaba con dos regeneradores capaces de reducir el consumo, la puesta en marcha se realizaba en 12 segundos facilitando de esta forma la correcta combustión del combustible en la cámara y dotando al vehículo posteriormente de un 0 a 100 Km/h en tan solo 8 segundos. La velocidad máxima de este prototipo era de 185 Km/h y la turbina alcanzaba las 65.000 rpm de régimen máximo.

Rover P6 con turbina de gas que alcanzaba una aceleración destacable al alcanzar los 100 Km/h en tan solo 8 segundos.

Este prototipo nos permite ver un intento de Rover para sacar modelos de automóviles con turbinas que puedan ser usados fuera del mundo de las carreras, esto es en el día a día. El proyecto a finales de los años 60 no tuvo más recorrido y, junto con los de competición, Rover cesó este proyecto. No obstante, la idea de llevar este nuevo tipo de automóvil a las calles parecía posible para Rover y aunque no pudo dedicarle mucha investigación, otra marca con más recursos si pudo. Empezamos así la aventura de Chrysler con las turbinas.

Chrysler, la marca que quiso hacer popular al coche de turbina

Durante los años 50, EEUU contaba con tres grandes del automóvil, Ford Motor Company, General Motors y Chrysler. A pesar de ese dominio de la industria del transporte muchas otras marcas luchaban por sobrevivir ofreciendo innovaciones en un mercado americano en el que los excesos estaban a la orden del día. Muchas marcas como Packard o Hudson sufrieron esa feroz competencia de la posguerra, pero había una entre las tres grandes que casi siempre estaba en bancarrota y de una u otra forma se salvaba del abismo.

Chrysler es popularmente conocida, junto con Oldsmobile y Duesenberg, como una de las marcas americanas más innovadoras de la historia. Múltiples soluciones adoptadas en automoción son gracias a esta marca, como el diseño del primer automóvil en un túnel de viento. Siempre que se encontraba en periodos de bonanza económica empezaba a dar rienda suelta sin frenos a sus equipos de investigación sacando al mercado automóviles muy adelantados a su época. El público no estaba preparado para semejantes avances y esto llevaba nuevamente a la marca a la bancarrota. Era el ciclo continuo de una montaña rusa que en varias ocasiones hubo de rescatar el gobierno.

Una vez presentada la cultura de dicha empresa, es lógico pensar que al hacerse popular en los años 50 la propulsión mediante turbinas en todos los medios de transporte, Chrysler iba a intentar sacar partida a esa idea. Más si cabe teniendo en cuenta que contaba con una época financiera brillante. Las primeras pruebas realizadas por la compañía tuvieron lugar con un Plymouth Belvedere en 1954 cubriendo un trayecto de Nueva York a Los Ángeles.

Los Plymouth Beldevere fueron, en varias de sus generaciones, las primeras de las "mulas" utilizadas por Chrysler Corporation para realizar pruebas de sus turbinas de gas recorriendo EEUU de este a oeste.

La conclusión que se saca de dicho trayecto es que, a diferencia del resto de marcas, la primera prueba oficial no se realiza en un circuito para conseguir un récord de velocidad. Se trata de una prueba de resistencia a velocidades de un turismo de calle y en tráfico de ciudad. Por tanto, el objetivo de Chrysler desde el minuto uno era popularizar el automóvil con turbina. A su vez, se pudieron extraer numerosos defectos de este primer propulsor que carecía de regenerador.

Uno de los mayores problemas fue como adaptar la turbina a un rango de potencia variable para reducir el consumo en el tráfico metropolitano, recurriéndose a una corona de álabes variables en el estator del escalonamiento de la turbina libre. En lo que respecta a la instalación de un regenerador, se experimentó con hasta 275 formas y disposiciones diferentes que optimizasen el rendimiento regenerativo y consecuentemente el consumo.

Las turbinas fueron mejorando sus diseños y rendimientos en varias generaciones. La más disruptiva fue quizá la cuarta versión denominada A-831-2 porque ya contaba con dos regeneradores y 130 caballos. La colocación de los regeneradores lateralmente posibilitaba la compactación del grupo propulsor simplificando el recorrido del aire y por tanto incrementando el rendimiento. El régimen a potencia máxima era de 45.700 rpm girando los intercambiadores de calor a 22 rpm. En lo que respecta a las temperaturas, destaca el salto que existe entre la entrada y la salida del regenerador de casi 400ºC gracias al diseño de panal similar al de Rover, pero con acero inoxidable en lugar de material vidrio-cerámico.

Turbina de gas A-831-2 de Chrysler en la que destaca la presencia del estator seguido al rodete del compresor centrífugo. Los dos regeneradores giran respecto a su centro gracias a las multiplicaciones del par del eje del compresor en el lado izquierdo.

El piñón del eje de la turbina motriz permitía por su parte cambiar el régimen de 39.000 rpm a 3.600 rpm para de esta forma entrar a la caja de cambios automática. Los álabes de la turbina eran directrices y permitían cambiar el régimen de dicho eje incluso pudiendo ayudar en retenciones, con ángulos de ataque negativos en los álabes del estator.

Con el gran paso que supuso esta cuarta versión, Chrysler estaba dispuesta a dar el salto encargando a Ghia el diseño de una carrocería rupturista a la par que continuista con las tendencias de finales de los años 50. Tomando la base de diseño del Ford Thunderbird, diseñado por Elwood Engel, se perfila el nuevo coupé de Chrysler para competir contra el susodicho Ford y el Chevrolet Corvette. Las formas del nuevo coupé eran tan similares a las del Ford que acabó apelándose como “Englebird”, pero la clave estaba debajo del capó albergando este la última evolución de las turbinas de la marca.

Chrysler Turbine en el New York World´s Fair de 1964, su estética lateral recuerda a la del Ford Thunderbird.

La idea de sacar al mercado de forma directa este tipo de vehículo estuvo sobre la mesa desde el principio, pero Chrysler quiso primero promocionar en 1962 este automóvil por todo el mundo. Se fabricaron así 5 modelos, de los cuales uno de ellos vino a España gracias a los hermanos Barreiros. Las experiencias en África dejaron grandes momentos jocosos como la utilización de bebidas alcohólicas como combustible y a su vez permitieron aflorar problemas como las vibraciones de los neumáticos. Estas resultaron estar relacionadas con la inusual suavidad del motor de turbina, que hacía aflorar ruidos no percibidos hasta entonces y hoy día un verdadero problema en coches eléctricos.

De esta forma se recaudaron fondos suficientes con publicidad, al estilo GM con los Firebird, para fabricar el vehículo en una corta tirada que permitiese posteriormente a un selecto grupo de personas probar este vehículo en el día a día. Así, se presentó al mercado en 1963 el Chrysler Turbine, ya de forma oficial, y se fabricaron 50 modelos que pasaron a formar parte de un estudio de mercado en el que familias de todos los estados de EEUU adquirían este vehículo firmando una cláusula de responsabilidades y sobre todo el compromiso de devolución del modelo en 1966.

Tarjeta de asistencia para los usuarios del programa de Chrysler en el que se mostraba los puntos de atención al cliente en los distintos estados del país.

Todos los Turbine eran de capota rígida, con servofreno de aire sobre aceite y dirección asistida. Los coches contaban con un nuevo sistema de suspensión independiente con muelle helicoidal en cada rueda delantera, evitándose así el sistema de barras de torsión longitudinales de los Chrysler de los años 50. La suspensión trasera utilizaba ballestas como el resto de modelos de la compañía y las cuatro ruedas estaban equipadas con frenos de tambor.

En el interior destacaba la consola central traida de la década de los años 70 a 1963, el cuadro de instrumentos contaba con un cuentarrevoluciones de hasta 46.000 rpm, el pirómetro que marcaba la temperatura de entrada a la turbina principal y el manómetro de aceite brillaba por su ausencia, dado que no requiere de aceite este tipo de propulsión. Los detalles de aluminio pulido y el cuero a juego con la pintura exterior, bronce de turbina, daban al vehículo un toque muy elegante.

Interior del Chrysler Turbine donde se puede apreciar la consola central de un diseño adelantado a su época.

Gracias a este programa piloto, Chrysler pudo identificar distintos problemas, como el mal funcionamiento del motor de arranque a grandes altitudes o​ el poco cuidado de la gente de esperar un tiempo al arrancar hasta que la turbina girase por sí misma y realizar así combustiones óptimas del combustible…Tiempo de espera que deberíamos aplicarnos todos también en el motor de pistones...Sin embargo, los motores de turbina eran más duraderos en comparación con los motores de pistón y sumándose a las ventajas ya conocidas, muchos participantes alegaron un funcionamiento suave y sin vibraciones, mantenimiento reducido y facilidad de arranque en temperaturas bajo cero. Por otro lado, una de las desventajas de este modo de propulsión era el enorme ruido al ralenti, pero la gente acabó adorándolo al recordar al de un avión. De hecho, al 60% de los conductores que participaron en el programa de usuarios les encantó el sonido y desagradó a entorno el 20%.

Por otra parte, se descubrió que la gasolina con plomo no era un buen combustible por las erosiones que dejaba el plomo en las turbinas de forma que se prohibió el uso de dicho combustible pasándose al aceite usado de cocinar, al gasoil o incluso a bebidas alcohólicas, gracias a la versatilidad de combustibles que permitía usar.

 Publicidad de Chrysler en la que se ensalza la reducción de emisiones del Turbine frente a un motor de pistones.

En abril de 1966, el proyecto llegó a su fin y Chrysler despojó los 50 Turbine a cada familia independientemente de si el coche llegase a producirse en serie o no. Muchas familias habían recorrido más de un millón de millas e incluso el país entero con él y era un miembro más de la familia. A pesar de las negativas de los propietarios y tras no encontrarse 50 museos interesados en el vehículo, 46 Turbine fueron desguazados, quemados y prensados en una escena muy dolorosa para dichas familias. Los 9 restantes acabaron en museos de EEUU.

Dos Chrysler Turbine listos para ser prensados en un desguace del sur de Detroit.

Aunque los Turbine nunca llegaron a producirse en serie, se continuó con el desarrollo de turbinas de automóviles, ya que los gases de escape de las turbinas contienen menos partículas e hidrocarburos sin quemar, al ser la combustión más perfecta, que en un motor de pistones. En 1971 incluso se continuó desarrollando un motor de turbina con fondos de la Administración Nacional de Control de la Contaminación del Aire. El desarrollo de turbinas de Chrysler continuó hasta mediados de la década de 1970 con versiones que se instalaron en el Dodge Aspen o en el Chrysler LeBaron.​

Chrysler LeBaron Turbine de 1977 que contaba con la séptima y última generación de las turbinas de gas de la compañía.

La llegada de la crisis del Yom Kipur con la elevación del precio del combustible fue un duro mazazo para todas las marcas, pero en especial para aquellas que se encontraban a punto de revolucionar el mundo del automóvil como era el caso de Comotor. Con la 2ª crisis del petróleo, la séptima y última generación fueron suspendidas en 1979 tras la decisión de Lee Iacocca como nuevo presidente de la Chrysler Corporation de reducir costes y solicitar así al gobierno de Reagan un préstamo para rescatar la marca, el cual implicaba la introducción de economías de escala. A partir de entonces la marca se centraría en los modelos K de Iacocca y los nuevos Dodge Caravan y Viper para así arrebatar el liderazgo del mercado a las marcas niponas en EEUU.

Lee Iacocca con un Chrysler modelo K, padre del Ford Mustang y partícipe en la creación del concepto del Ford Fiesta. Tras su paso por la Ford Motor Company pasó a ser el presidente de la Chrysler Corporation salvando a la compañía con su exitoso modelo K , el Dodge Viper y el Plymouth Voyager.

Volviendo a los Turbine, uno de esos 9 modelos fue vendido a un particular que se lo revendió al coleccionista Jay Leno. En 2012 el famoso presentador de TV subió un video de su Turbine en YouTube, mostrándose en perfecto orden de marcha, así como todos sus accesorios. Por desgracia en 2021 un regenerador echó a arder y terminó destrozando uno de los escalonamientos de la turbina. Gracias a Jay Leno y a la empresa de turbinas Williams International se ha conseguido reconstruir dicho regenerador con diseños por ordenador contando con ingenieros casi centenarios que formaron parte del equipo de Chrysler en aquel momento y jóvenes ingenieros que se han formado gracias a este proyecto.

Tubina A-831-2 del Chrysler Turbine acompañada por algunos de los ingenieros de la empresa que formaron parte del proyecto.

Es esperanzador ver como en EEUU aún se protege este legado no ya por el automóvil sino por la repercusión que implicó a nivel tecnológico. La historia del Chrysler Turbine se encuentra hoy día en la biblioteca del Congreso, quedando así protegida por el Estado como un bien de interés nacional. 

Cierto es que no se han cubierto todas las turbinas de gas que se han montado en el automóvil, se han quedado algunas en el tintero de Chevrolet, por ejemplo. En el siglo XXI se ha intentado por parte de GM volver a sacar prototipos propulsados por turbinas, pero de nuevo sin la voluntad de llevar esta tecnología a los turismos del día a día. Para acabar, me gustaría lanzar una pregunta...¿Si no hubiese tenido lugar el conflicto árabe-israelí el motor Wankel de Comotor y el Chrysler Turbine habrían sustituido al motor de pistones? Yo creo que sí, la ingeniería hubiese avanzado por una línea de conocimiento diferente, pero claro lo que cambia el mundo, y a las personas, es el poder y no el conocimiento…

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Evolución de los motores en V en automoción

Los primeros pasos del ferrocarril en el Reino Unido, plantaron la semilla para la utilización de la máquina de vapor en el transporte de pasajeros mediante locomóviles. Esas máquinas tan pesadas y voluminosas que requerían repostar agua y carbón cada pocos kilómetros no eran la mejor idea para dichas diligencias. El desarrollo de los motores de combustión interna fue clave para incrementar la potencia específica de los nuevos automóviles. Precisamente entre los primeros motores para carros de caballos podemos encontrar el primer motor de combustión interna de 2 cilindros en V de Daimler Motoren Gesellschaft.

Motor V2 de Daimler Motoren Gesellschaft utilizado por  los primeros Panhard et Levassor y Peugeot.

La disposición en V de dicho motor fue elegida por Daimler y Maybach debido a las ventajas que ello implica. Las dimensiones del motor se ven reducidas al colocarse en esta disposición. Situando los cilindros en dos filas, la longitud total del cuerpo resulta casi la mitad y, como consecuencia, también es posible ahorrar peso en el bloque. A esto se le suma la necesidad de un cigüeñal más corto reduciendo de esta forma esfuerzos de torsión y de flexión en el eje ante las solicitaciones del mecanismo biela-manivela.

Sin embargo, una de sus desventajas pasa por el concepto del equilibrado. Este aspecto es de vital importancia en todos los mecanismos con masas rotativas. Por ejemplo, las cajas epicicloidales simples cuentan con más de un satélite, perdiendo rendimiento de transmisión, para equilibrar el sistema planetario y evitar así que este se desmonte al girar. Este equilibrado recibe el nombre de primario y es resuelto en los motores alternativos mediante el empleo de masas compensatorias, a modo de contrapesos, en el cigüeñal y árboles de levas.

Caja epicicloidal simple con marco portasatélites.

A este problema de fácil resolución hay que sumarle otro tipo de equilibrado más preocupante dado que puede aumentar las vibraciones de forma cuadrática con las revoluciones. Este equilibrado es conocido como equilibrado secundario. Conseguir dicho equilibrio en un cigüeñal con sus pistones y bielas-manivelas no es nada fácil de conseguir. Es un talón de Aquiles que el motor Wankel o el árbol de levas no sufren en demasía al no tener masas rotativas tan alejadas de su eje de rotación que proporcionen un par muy irregular al cigüeñal en cada combustión. Este problema del motor de pistones ha sido resuelto de múltiples formas en los motores en V y en el caso del motor Daimler, antes mencionado, se consiguió mediante la colocación de los 2 cilindros a 20º.

Otras de las desventajas de los motores en V pasan por la necesidad de un mayor espacio para alojar cada una de las dos bancadas en el vano motor, pasando a requerir espacio a lo ancho y no a lo largo del motor. A esto se suma la necesidad de fabricar dos culatas y dos tapas de balancines simétricas entre sí, con sus mecanismos de accionamiento de las válvulas bien sea por árboles de levas en cabeza o por otros sistemas de varillajes accionados por un único árbol de levas.

Motor V8 de Daimler AG en el que se puede ver la necesidad de 3 cadenas de distribución, 2 ejes intermedios y 2 árboles de levas en cabeza por bancada.

Teniendo por tanto una idea de las ventajas e inconvenientes de forma general de los motores en V, el objetivo de los ingenieros de motores a lo largo del siglo XX ha sido tratar de incrementar sus fortalezas y reducir sus desventajas. Es por ello, que vamos a comenzar este análisis por una de las marcas más pioneras en la historia del automóvil, Lancia.

Los motores en V estrecha

Antes de 1918, dos de los campos de mayor aplicación de los motores en V era el de la aviación y el marítimo. Grandes motores V8, V12 e incluso el V24 de Levavasseur fueron montados en avionetas y barcos, pero esta disposición no se encontraba en los automóviles, donde los cilindros en línea eran predominantes.

Motor V24 de Levavasseur compuesto de 3 secciones de motores V8. El motor fue diseñado para uso marino, pero se dice que el barco que debía equiparlo se hundió debido al peso.

Gracias a la Gran Guerra, el apasionado piloto e ingeniero Vincenzo Lancia viró el rumbo de su empresa para producir motores V12 de aviación. Así nacieron los motores Lancia tipo 4 de 1916 montados en los aviones Caproni Ca 37 y Ca 38. Las válvulas eran accionadas por un complejo mecanismo y un único árbol de levas colocado en el centro de la V actuaba sobre estos. La V que formaban los cilindros era de 50º.

Motor V12 tipo 4 de Lancia, diseñado en 1916 para aviación. En la foto izquierda se puede ver el ángulo de 50º y el árbol de levas en el centro con una especie de trinquete doble que al moverlo la leva inferiormente, se produce el alzamiento de la válvula. Nótese en la foto derecha los colectores de escape rectos y la forma del colector de admisión que iba dotando de mezcla a cada cilindro mediante una ramificación del colector.

Tras la 1ª guerra mundial, Lancia vuelve al mundo del transporte por carretera con la idea de reutilizar esos motores en V. Sin embargo, se topa con una de las mayores desventajas de esta disposición de cilindros, la necesidad de espacio transversal en el vano motor y el coste de fabricación de los culatines del tipo 4. Es por ello, que Vincenzo opta por diseñar un nuevo tipo de motores V12 de 6 litros y 100 caballos en el que todos los cilindros compartían la misma culata, bloque y tapa de balancines.

Motor V12 en V estrecha de Lancia en el que se puede ver el esmero por tapar con la culata a los colectores de admisión, dejando un motor muy limpio visualmente. En la foto derecha se puede observar los balancines de la distribución de cada uno de los 3 módulos V4.

Las 2 filas de pistones se encontraban a 30 grados en los planos iniciales de diseño, pero acabaron encontrándose a 22 grados. Los cilindros estaban agrupados en 3 módulos de 4 en V de forma que así se podían dar dos apoyos centrales al cigüeñal. Las válvulas eran accionadas por un único árbol de levas que permitía evacuar el aire por colectores independientes para cada cilindro. La admisión por su parte se realizaba con un colector central, debajo del árbol de levas.

Motor V12 en V estrecha de Lancia donde se puede observar, en la foto izquierda, el ángulo a 22 grados y el colector de admisión central. Este sistema no permitía grandes relaciones de compresión implicando un peor rendimiento volumétrico. En la foto derecha se pueden observar los 3 grupos V4 dotando al cigüeñal de dos apoyos centrales.

Con toda esta proeza ingenieril, el motor fue expuesto en el salón de París de 1919, siendo testigo el público del primer motor en V estrecha de la historia. Este acontecimiento sentó las bases de los propulsores de la marca turinesa hasta bien entrados los años 70.

Siguiendo los resultados obtenidos de este novedoso V12, Lancia saca al mercado en 1922 el Lancia Trikappa que cuenta con un motor V8 a solo 14 grados, un único árbol de levas, 4,5 litros y 100 caballos convirtiéndose así en el primer coche que equipaba este tipo de motores. Los Dilambda y los Astura tan anhelados por Mussolini, equiparon motores V8 de similares características.

Motor V8 en V estrecha de Lancia desarrollado para el Lancia Dilambda. Este motor presenta la particularidad de la distribución por varillas y balancines con un solo árbol de levas, movido mediante cadenas.

Los modelos más modestos de la compañía también llegarían a tener motores de esta tecnología diseñándose motores V4 con esta misma disposición para los Artena, Augusta, Aprilia, Ardea, Appia y finalmente los Fulvia. Serían de hecho estos turismos, los últimos en equipar la V estrecha entre los modelos de Lancia hasta 1976.

Motor V4 en V estrecha en su última evolución para el Lancia Fulvia. El motor se encontraba inclinado 45º sobre el lado izquierdo, con distribución por 2 árboles de levas en cabeza y balancines. Esta configuración permitía reducir la altura del capó.

Esta tecnología fue rescatada en 1991 por el grupo VAG en motores de gasolina de 6 cilindros y más tarde para motores de 5 cilindros diesel. De estas configuraciones surgieron los motores W10 y W12 que cuentan con una disposición en V en la que cada bancada cuenta con un V5 o V6 en V estrecha.

Motor W16 formado por dos bancadas de V8 en V estrecha y utilizado por el grupo VAG en el Bugatti Veyron y Chiron.

Por tanto, los motores en V estrecha aportan ventajas frente al motor en V convencional como la homogenización del par motor aportado por cada cilindro al cigüeñal. A su vez eliminan la necesidad de dos culatas simétricas y dos sistemas de distribución, así como no alteran significativamente el equilibrado secundario al encontrarse las masas rotativas en dos planos casi idénticos.

Si por el contrario se ampliase ese ángulo y entrásemos en un modelo convencional de motor en V, sería necesario encontrar el ángulo óptimo entre bancadas que garantice dicho equilibrio secundario. Pues ese es el siguiente punto de análisis.

Los motores V6

Como se ha mencionado anteriormente, en el mundo de la automoción lo habitual era recurrir a motores en línea, en lugar de otras disposiciones más típicas de aviación. Tras la 1ª guerra mundial, el mundo de la automoción empieza a contar con motores en V de 8 y 12 cilindros. Esta elección de número de cilindros estaba muy estudiada en aviación, cada bancada contaba con 4 o 6 cilindros en línea que se sabía tenían un mejor equilibrado que los 3 cilindros en línea. Esto no significó que hubiese marcas que no intentasen crear motores V6, un ejemplo de ello fue Ricart-Pérez en 1926.

Esta marca de automóviles barcelonesa fue creada por Wilfredo Ricart y Francisco Pérez de Olaguer en 1921. La empresa supuestamente desarrolló motores V4 de 4 válvulas por cilindro y 1,5 litros de cilindrada que suministraban 50 caballos de potencia al tren trasero. En el año 1926, este motor fue mejorado introduciendo 2 cilindros más y naciendo así al parecer el primer motor V6.

Motor de 6 cilindros en línea de Ricart-Pérez que contaba con 4 válvulas por cilindro y dos árboles de levas

Lamentablemente, la información de esta marca es prácticamente nula al igual que la de su sucesora Ricart-España. Es por ello, que no es posible aportar información de la existencia real de estos motores y de sus ángulos entre bancadas, pero si se sabe que estos automóviles compitieron 20 años después frente a deportivos modernos extranjeros, batiéndolos a todos y haciéndose con el palmarés.

Ricart-Pérez en el Autódromo de Sitges

Si seguimos avanzando en el tiempo, es de interés la etapa lancista del ingeniero de motores Francesco de Virgilio. Debido a las vibraciones que aparecían en los V4 en V estrecha de los Aprilia al aumentar sensiblemente el ángulo entre los cilindros, de Virgilio optó por diseñar un nuevo motor en V partiendo de una hoja en blanco.

Durante el desarrollo del nuevo propulsor para el futuro Aurelia se topó con la dificultad de desarrollar un motor de altas prestaciones utilizando el concepto de V estrecha. El reducido espacio de la culata para cilindros que se encuentran desfasados unos frente a otros imposibilitaba la mejora del aumento del rendimiento volumétrico y por consiguiente reducía la potencia de los motores. Solo había una alternativa, volver a la disposición convencional y de esa forma se gestó el primer V6 comercial de la historia, escogiendo 60º como el ángulo óptimo para conseguir un equilibrado aceptable.

Motor V6 Lancia con 60º entre bancadas de aleación de aluminio y montado en los Lancia Aurelia, Florida y Flaminia. El motor contaba con un único árbol de levas central que comandaba las válvulas de ambas bancadas mediante varillajes y balancines.

Otro ángulo escogido con mucha frecuencia en los motores en V es 90º grados y fue utilizado en el diseño del motor V6 de Giulio Alfieri para el Citroën SM y el Maserati Quattroporte II. Dicha apertura tan amplia entre bancadas posibilitó la disminución de la altura del capó especialmente en el SM. El motor contaba a su vez con culatas idénticas, y no simétricas, en cada bancada, reduciendo de esta forma los costes de fabricación.

Motor V6 Maserati a 90º de Giulio Alfieri montado en los Citroën SM y Maserati Quattroporte II. El motor contaba con culatas idénticas, y por tanto intercambiables, una cadena de distribución que unía el cigüeñal a un eje intermedio con engranes para dos cadenas más que movían los dos árboles de levas de cada bancada.

Se comprueba así que la elección del ángulo entre bancadas responde a la necesidad de conseguir un correcto equilibrado y que en función del diseño del motor y del número de cilindros ese ángulo varía en gran medida. En el caso de que la elección de dicho ángulo entre bancadas no sea uno que garantice dicho equilibrio, se ha de optar por acoplar ejes de equilibrado que reduzcan las vibraciones de segundo orden en el motor. Pasamos así al siguiente grupo de análisis.

Los motores en V con ejes de equilibrado

En la industria la utilización de este tipo de ejes para el equilibrio secundario de mecanismos es muy utilizada. Todo ello a pesar de la reducción considerable de rendimiento mecánico al tener más inercias que absorben parte de la energía mecánica de los mecanismos en cuestión. Las dimensiones e incluso las apariencias son claves en muchas ocasiones y es por ello, que se recurre a este diseño.

En el campo de los motores de automoción, la disposición de sistemas auxiliares, como la carburación o la dirección asistida e incluso la forma de los colectores de escape y admisión son un serio problema que merma o modifica el vano motor. Este era el caso del Ford Taunus.

Este modelo de la marca americana fabricado en Europa contaba con un vano motor en el que 4 cilindros en línea carecían de un cómodo espacio para su colocación. Por otra parte, el carburador y el filtro del aire fueron pensados de forma que pudiera suministrar lateralmente mezcla a un motor en línea, como era habitual en este segmento. La única alternativa posible para este coche era por tanto un motor V4 sabiendo que la disposición en V a 60º de ese número de cilindros no era óptima para el equilibrado, siendo necesario un eje de equilibrado.

En la imagen de la izquierda se puede observar el reducido espacio del vano motor del Ford Taunus. En la foto de la derecha se puede observar el bloque y culatas sin tapas de balancines del motor V4 a 60º. A su vez se puede ver el acople del eje de equilibrado con la cadena de distribución en la parte inferior del bloque.

Las prestaciones del motor no fueron destacables en un principio, 65 caballos las versiones más potentes, principalmente por el segmento compacto al que iba destinado. Sin embargo, estos motores fueron comprados por SAAB para sustituir sus motores de 3 cilindros de 2 tiempos del 95, 96 y Sonett. Los resultados fueron excelentes en la marca sueca, ya que el espacio del vano motor era también reducido y se mejoró la compresión para los modelos de rallies, llegando incluso a 240 caballos en las versiones con turbocompresor.

A la izquierda se puede observar el eje de equilibrado del V4 de Ford visto desde la parte inferior del bloque. A la derecha se encuentra una imagen que muestra el reducido espacio en un Saab 96 para alojar un motor de más de 3 cilindros en el vano motor, el motor que monta el ejemplar de la foto es un 3 cilindros de 2 tiempos de SAAB.

Otro ejemplo de la necesidad de la utilización de ángulos desfavorables para el equilibrado es el motor V6 diesel a 120º de ENASA diseñado por Wilfredo Ricart. Fue desarrollado para ser colocado debajo de la cabina del Pegaso Z-207, hecho por el cual la V se encuentra tan abierta y hubo de requerir de un eje de equilibrado. El camión, apodado Pegaso Barajas, contaba con innovaciones como el uso de culata y bloque en aleación de aluminio y la alimentación del motor con una bomba Bosch de inyección directa. Bomba que sería perfeccionada y reducida su presión para los Mercedes-Benz 300 Adenauer W189 y los 300SL alas de gaviota W198.

Motor V6 a 120º diseñado por Wilfredo Ricart para el Pegaso Z-207. En ambas fotos se puede observar el eje de equilibrado en la parte inferior. La distribución se realiza mediante engranajes destacando la colocación de la bomba inyectora Bosch en la parte superior central, donde se puede ver que el regulador centrífugo y el arbol de levas de la bomba van conectados a la distribución. El motor cuenta con un único árbol de levas central que comanda las 12 válvulas mediante varillas y balancines. Al igual que en el V6 de Giulio Alfieri las culatas son idénticas y por tanto intercambiables.

Concluyendo ya este análisis, hemos podido ver que los motores en V han tenido un largo desarrollo desde los inicios del automóvil, sus ventajas han sido potenciadas a la vez que se ha tratado de reducir sus desventajas con motores en V estrecha y eligiendo ángulos entre bancadas óptimos para el equilibrado. Sin embargo, el vano motor y los equipos auxiliares que les rodean imposibilitaban la utilización del ángulo más efectivo entre bancadas, teniéndose que recurrir a ejes de equilibrado.

Muchos motores de motocicletas, de avión y de otros usos industriales no han sido mencionados en este artículo, ya que solo se ha pretendido dar una idea de la evolución de estos motores en el campo del automóvil. Campo del que se ha escogido solo una selecta variedad de propulsores dejando muchos en el tintero como los motores Boxer, cuya disposición difiere de los V a 180º ya que cada biela tiene su propia muñequilla del cigüeñal.

Comparación de un motor en V a 180º en la imagen izquierda, frente a un motor Boxer en la imagen derecha

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