Qué significa cada dato
- Carrera: la distancia que recorre el pistón, el doble del radio del cigüeñal.
- Longitud de biela: entre centros, de la cabeza al pie de biela.
- Régimen del motor: solo se usa para la velocidad y la aceleración del pistón. La relación en sí no depende de las rpm.
Las fórmulas
relación biela/carrera = longitud de biela ÷ carrera
r = carrera ÷ 2, l = longitud de biela, θ = ángulo del cigüeñal después del PMS
pistón bajo el PMS = r + l − (r × cos θ + √(l² − r² × sin² θ))
velocidad del pistón = ω × (r × sin θ + r² × sin θ × cos θ ÷ √(l² − r² × sin² θ)), ω = 2π × rpm ÷ 60
aceleración en el PMS = ω² × r × (1 + r ÷ l), en el PMI = ω² × r × (1 − r ÷ l)
velocidad media del pistón = 2 × carrera × rpm ÷ 60La posición del pistón es la geometría exacta de cigüeñal y biela. La línea de velocidad es su derivada. La calculadora busca la velocidad máxima de forma numérica: recorre el ángulo del cigüeñal y luego afina alrededor del punto más alto. Algunos textos dan la relación como longitud de biela entre radio del cigüeñal, que es el doble; se muestran las dos.
Ejemplo
Carrera 88.392 mm (3.480 pulgadas), biela 144.78 mm (5.700 pulgadas), 6000 rpm. La relación no tiene unidades: en milímetros sale el mismo resultado.
- Relación biela/carrera: 5.700 ÷ 3.480 = 1.638 (3.276 respecto al radio del cigüeñal).
- El pistón llega a media carrera a 81.2° después del punto muerto superior. A 90° ha bajado 51.10 mm (2.012 pulgadas), el 57.8 % de la carrera.
- Velocidad media del pistón: 17.68 m/s (3480 ft/min).
- Velocidad máxima del pistón: 29.04 m/s (5717 ft/min) a 74.3° después del punto muerto superior, 1.64 veces la media.
- Aceleración: 22 774 m/s² (2322 g) en el punto muerto superior y 12 122 m/s² (1236 g) en el punto muerto inferior.
- Ángulo máximo de la biela: 17.8° respecto al eje del cilindro.
Qué cambia con otra biela
Con el mismo cigüeñal y una biela de 152.4 mm (6.000 pulgadas), la relación pasa a 1.724. El ángulo de la biela baja a 16.9°, la velocidad máxima se mueve a 75.0° con 5693 ft/min, y la aceleración en el punto muerto superior baja a 2295 g mientras que en el punto muerto inferior sube a 1263 g. La velocidad media del pistón no cambia nada: solo depende de la carrera y las rpm. Además, el pistón pasa un poco menos de tiempo cerca del punto muerto inferior, lo que mueve su posición en el momento en que cierra la válvula de admisión; la calculadora de compresión dinámica muestra cuánto. Si algo de esto importa en tu motor depende del motor completo, así que toma los números como geometría para comparar, no como un veredicto.
Otras calculadoras
Calcula primero la relación estática con la calculadora de relación de compresión, y la relación de presión de un motor sobrealimentado con la calculadora de presión de turbo. La sección de motor también incluye la compresión dinámica, la eficiencia volumétrica, la presión media efectiva (BMEP) y el caudal de aire del turbo y los puntos en el mapa del compresor.
Preguntas
¿Cómo se calcula la relación biela carrera?
Divide la longitud de biela (entre centros) entre la carrera. Una biela de 144.78 mm (5.700 pulgadas) con una carrera de 88.392 mm (3.480 pulgadas) da 5.700 ÷ 3.480 = 1.638.
¿La relación biela carrera cambia la velocidad del pistón?
No la velocidad media, que solo depende de la carrera y las rpm: 17.68 m/s (3480 ft/min) con 88.392 mm de carrera a 6000 rpm. La velocidad máxima cambia un poco: 5717 ft/min con una biela de 5.700 pulgadas y 5693 ft/min con una de 6.000 pulgadas.
¿Dónde es más alta la velocidad del pistón?
Antes de los 90° de giro del cigüeñal, cerca de donde la biela y la manivela forman un ángulo recto. Con 88.392 mm (3.480 pulgadas) de carrera y una biela de 144.78 mm (5.700 pulgadas), el máximo está a 74.3° después del punto muerto superior.
¿Por qué el pistón ya pasó la media carrera a 90° de cigüeñal?
La biela se inclina al girar el cigüeñal, y eso tira del pistón más abajo de lo que haría solo la manivela. Con 88.392 mm de carrera y una biela de 144.78 mm, el pistón ha bajado el 57.8 % a 90° y llega a media carrera a 81.2°.