Calculadora de velocidad media y máxima del pistón
Calcula la velocidad media y la velocidad máxima del pistón a partir de la carrera, las rpm y la longitud de biela, en m/s y ft/min, compárala con motores de calle, deportivos y de carreras y obtén las rpm límite.
Cómo funciona
velocidad media del pistón = 2 × carrera × rpm ÷ 60 · velocidad instantánea v(θ) = r·ω·[sen θ + r·sen 2θ ÷ (2√(l² − r² sen² θ))], r = carrera ÷ 2, ω = 2π·rpm ÷ 60 · ft/min = m/s × 196.85 · rpm máximas = límite × 60 ÷ (2 × carrera)
En cada vuelta del cigüeñal el pistón baja y sube una carrera, así que su velocidad media es dos veces la carrera por las revoluciones por segundo. La velocidad media del pistón es la medida clásica del esfuerzo mecánico y del desgaste: las cargas de inercia crecen con su cuadrado y la vida de anillos y metales baja al aumentar. La mayoría de los motores de calle cortan alrededor de 15–20 m/s, los deportivos llegan a 20–25 m/s y los de carreras, incluidos los de Fórmula 1 actuales, rondan los 25 m/s. La velocidad instantánea máxima, un poco después de 70° pasado el punto muerto superior, es cerca de 60% mayor y depende de la relación biela/carrera.
Ejemplo resuelto
Un motor con 86 mm de carrera a 7,000 rpm: 2 × 0.086 × 7,000 ÷ 60 = 20.07 m/s (3,950 ft/min), en el rango de alto desempeño. Con una biela de 142 mm la velocidad máxima es de unos 32.9 m/s, y un límite de 20 m/s se alcanzaría a 6,977 rpm.
Fuentes: Heywood, J. B. — Internal Combustion Engine Fundamentals (McGraw-Hill)
Preguntas frecuentes
¿Cuál es una velocidad media del pistón segura?
Unos 20 m/s (cerca de 4,000 ft/min) es un techo habitual para motores de calle duraderos con piezas de serie; 25 m/s ya exige pistones forjados, bielas de calidad y metales de competición.
¿Cómo paso la velocidad del pistón a ft/min?
Multiplica los m/s por 196.85. En unidades imperiales, velocidad media (ft/min) = carrera (in) × rpm ÷ 6.
¿Por qué los motores de carrera larga giran menos?
A las mismas rpm, una carrera más larga implica mayor velocidad del pistón; para no pasar del mismo límite de esfuerzo, el corte de revoluciones debe bajar. Por eso los diésel y los motores de carrera larga giran menos que los de moto de carrera corta.
¿Dónde ocurre la velocidad máxima del pistón?
No a 90°: con una biela de longitud finita llega antes, normalmente entre 70° y 77° después del punto muerto superior, y es alrededor de 1.6 veces la velocidad media.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.