¿Qué es la relación de compresión?

La relación de compresión tiene influencia directa en el rendimiento térmico, es decir, en el grado de aprovechamiento de la energía que el motor de combustión es capaz de generar a partir de la mezcla de aire y combustible aportada al cilindro.

Cuanta mayor compresión tenga un motor, mayor rendimiento será capaz de ofrecer y, por regla general, los diésel tienen mayor capacidad de rendimiento que los gasolina. Pero, ¿qué es exactamente la relación de compresión de la que tanto estamos hablando?

Qué es la relación de compresión

Es la diferencia de volumen de la mezcla aire/combustible (sólo aire en los motores diésel, pues el gasoil se inyecta posteriormente) cuando está comprimida y cuando ya se ha detonado en el interior del cilindro.

También podemos interpretarlo como la diferencia de volumen que hay entre las dos posiciones extremas del pistón dentro del cilindro: cuando se encuentra en su PMI (Punto Muerto Inferior) y cuando asciende a su PMS (Punto Muerto Superior).

Vídeo explicativo sobre la relación de compresión.

La relación de compresión se expresa con la relación de dos números e indica el número de veces que la mezcla se ha expandido una vez que la misma se ha quemado. Así, una relación de 12:1 indicará que la mezcla se ha expandido 12 veces su volumen tras arder.

Cuanto mayor sea esta relación, mayor rendimiento térmico ofrecerá el motor y más energía podrá ser aprovechada para el movimiento del vehículo.

La fórmula de la relación de compresión (RC) se obtiene a partir de los siguientes valores:

• Diámetro inferior del cilindro (d)
• Carrera del pistón (s, distancia que recorre entre PMS y PMI)
• Volumen mínimo de la cámara de combustión (Vc)

Relación de compresión alta o baja

Una vez definida, podemos pensar que lo ideal es fabricar un motor con la mayor relación de compresión posible para poder obtener más rendimiento energético. Sin embargo, muchos motores disponen de una relación más modesta y eso ocurre por varias razones:

• Presión de compresión: esta medida es la presión alcanzada por la mezcla cuando el pistón ha llegado a su PMS, el punto más alto que permite la biela en el interior del cilindro. La presión dependerá del volumen de combustible inyectado en el cilindro y ello tiene un límite si no se quiere provocar la autodetonación.
• Autodetonación: este efecto provoca que la mezcla detone por sí sola antes de tiempo, es decir, antes de que el pistón llegue a su PMS, lo que puede ocasionar daños en el motor. Para evitarlo, existe una presión máxima a la que se puede someter a la mezcla, la mencionada presión de compresión.

Por tanto, la relación de compresión debe ir en consonancia con las características del motor o de lo contrario se producirá una autodetonación en el momento en que exijamos más al motor a través del acelerador.

Así las cosas, no debemos confundir relación de compresión con presión de compresión. La primera compara el volumen del interior del cilindro cuando el pistón pasa del PMS al PMI y no puede expresarse en unidades de medida, sino en relación. La presión, por el contrario, sí puede expresarse en bares o en kg/cm2, por ejemplo.

La relación de compresión y el octanaje

El octanaje hace referencia a la presión que puede aplicarse a un combustible antes de que se produzca la autodetonación.

Cuanto mayor es el octanaje, más presión puede soportar el combustible sin detonar y, por tanto, el motor puede optimizarse con mayor relación de compresión.

Es por eso que algunos motores de alto rendimiento exigen el uso de gasolina de octanaje 98, pues de lo contrario sufrirían autodetonación y daños en el mismo.

Relación de compresión en motores diésel

Los motores diésel son más eficientes que los motores gasolina porque permiten una relación de compresión más elevada, que suele encontrarse entre 15:1 y 17:1, pero puede superar ampliamente la 20:1.

Ello es debido a que los motores diésel no prenden una mezcla de aire y combustible a través de la chispa generada por la bujía, sino que comprimen aire para inyectar posteriormente el gasoil, propiciando una detonación natural y no inducida.

También por ello, los motores de gasóleo necesitan llegar a una relación de compresión mínima para poder funcionar.

Eso implica necesariamente que la relación de compresión sea mayor, pues la detonación se produce en el último momento, cuando el pistón ha llegado a su punto muerto superior (PMS).

En los motores diésel, el valor a tener en cuenta no es el octanaje, sino el cetanaje, que determina el tiempo que tarda en detonar el gasoil una vez que se le somete a compresión.

En la actualidad, el cetanaje habitual de los gasóleos presentes en el mercado oscila entre 51 y 55. Un número elevado de cetanaje implica una detonación más rápida y, por tanto, una menor ralentización en la cámara de combustión.