Calculadora de la relación de compresión del motor
Introduce el diámetro y la carrera del cilindro, el número de cilindros y los datos de la cámara, la junta, el pistón y el bloque para obtener la relación de compresión estática y dinámica, además de la cilindrada total en cc, litros y pulgadas cúbicas.
Calcula la relación de compresión estática, la cilindrada y la relación de compresión dinámica
Fórmula de la relación de compresión
Donde:
- \(B\) — diámetro del cilindro, medido a la altura del pistón (cm)
- \(S\) — carrera del pistón (cm)
- \(V_{ch}\) — volumen de la cámara de combustión de la culata, por cilindro (cc)
- \(V_{g}\) — volumen de la junta de culata, \( \tfrac{\pi}{4}B_{g}^{2}t \), donde \(B_{g}\) es el diámetro de la abertura de la junta y \(t\) es su espesor una vez comprimida (cc)
- \(V_{deck}\) — volumen debido a la distancia entre la corona del pistón y el plano del bloque \(= \tfrac{\pi}{4}B^{2}d\), donde \(d\) es esa distancia en el punto muerto superior (PMS), positiva si el pistón queda por debajo del plano del bloque (cc)
- \(V_{p}\) — volumen del pistón: positivo si tiene una cúpula, negativo si tiene una cavidad o rebajes para las válvulas y 0 si la corona es plana (cc)
El cálculo convierte internamente todas las longitudes a centímetros, por lo que los volúmenes se obtienen en cc. La fórmula expresa la relación de compresión estática: el volumen total del cilindro cuando el pistón está en el punto muerto inferior (PMI) dividido por el volumen que queda cuando está en el punto muerto superior (PMS). Una cúpula en el pistón reduce este último volumen; una cavidad o los rebajes para las válvulas lo aumentan.
Ejemplo de cálculo de la relación de compresión
Ejemplo: un motor V8 de bloque pequeño y 350 ci, con un diámetro de cilindro de 4 in, una carrera de 3,48 in, 8 cilindros, una cámara de 64 cc, una abertura de la junta de 4,1 in, un espesor de junta comprimida de 0,04 in, pistones con una cavidad de 7 cc (se introduce −7), una distancia al plano del bloque de 0,015 in, una longitud de biela de 5,7 in y el cierre de la válvula de admisión a 60° después del PMI. Estos son los valores predeterminados de la calculadora.
\[ V_{swept} = \tfrac{\pi}{4}(10.16)^{2}(8.8392) = 716.62\ \text{cc} \]
\[ V_{clear} = 64 + 8.65 + 3.09 + 7 = 82.74\ \text{cc} \]
\[ CR = \frac{716.62 + 82.74}{82.74} = 9.66 \]
Resultado: relación de compresión estática de 9,66 : 1, relación de compresión dinámica de 8,00 : 1, cilindrada de 716,62 cc por cilindro y 5733 cc (5,73 L; 349,8 ci) en total.
Cómo usar la calculadora de la relación de compresión
- Introduce el diámetro y la carrera de un cilindro y elige pulgadas o milímetros en los menús de unidades.
- Indica el número de cilindros (de 1 a 16) para que la calculadora pueda obtener la cilindrada total del motor.
- Introduce el volumen de la cámara de combustión de la culata, por cilindro, en cc. Si el fabricante no lo indica, mídelo con una bureta.
- Introduce el diámetro de la abertura de la junta y el espesor de la junta una vez comprimida; usa 0 si quieres excluir la junta del cálculo.
- Introduce el volumen del pistón: positivo si tiene una cúpula, negativo si tiene una cavidad o rebajes para las válvulas y 0 si la corona es plana.
- Introduce la distancia al plano del bloque: positiva si la corona del pistón queda por debajo del plano del bloque en el PMS y negativa si sobresale por encima.
- Para calcular la relación dinámica, rellena Cierre de la válvula de admisión (en grados después del PMI) y Longitud de la biela (entre centros). Deja cualquiera de los dos campos vacío si no quieres obtener ese resultado.
- Consulta la relación de compresión, la cilindrada en cc, litros y pulgadas cúbicas, y el desglose de volúmenes, que muestra de dónde procede cada cc del volumen que queda en el PMS.
¿Qué es la relación de compresión?
La relación de compresión (RC) compara el volumen del cilindro cuando el pistón está en el punto muerto inferior con el volumen que queda cuando llega al punto muerto superior. Una relación de 9,66 : 1 significa que la mezcla de aire y combustible se comprime hasta ocupar aproximadamente una décima parte de su volumen inicial antes de que salte la chispa. Es una magnitud puramente geométrica: depende del diámetro y la carrera del cilindro, el tamaño de la cámara, la junta, la forma de la corona del pistón y su posición respecto al plano del bloque, no de la puesta a punto.
La relación de compresión importa porque influye tanto en la eficiencia térmica como en el octanaje necesario. Una relación mayor permite aprovechar mejor cada unidad de combustible, lo que mejora el par y reduce el consumo, pero también eleva la presión y la temperatura máximas dentro del cilindro y aumenta el riesgo de detonación o «picado». Por eso hay que buscar un equilibrio: tanta compresión como permita el combustible que vayas a utilizar.
La relación estática anterior solo cuenta parte de la historia. En un motor en marcha, el cilindro no queda cerrado hasta que se cierra la válvula de admisión. Si el árbol de levas retrasa ese cierre, parte de la mezcla vuelve al conducto antes de que empiece la compresión efectiva. La relación de compresión dinámica (RCD) tiene esto en cuenta: se calcula a partir del volumen que queda atrapado desde el cierre efectivo de la válvula de admisión, teniendo en cuenta la longitud de la biela y la posición exacta del pistón según el mecanismo biela-manivela. Un árbol de levas de larga duración reduce la RCD muy por debajo de la relación estática; por eso, una relación estática alta, un árbol de levas de competición y gasolina corriente no suelen ser una buena combinación.
Como orientación, la mayoría de los motores de calle que usan gasolina de surtidor funcionan mejor con una relación dinámica de entre 7,5 : 1 y 8,5 : 1. La tabla de desglose de los resultados muestra por separado cada componente —cámara, junta, distancia al plano del bloque y pistón— para que veas qué modificación, como una junta más fina, una culata rebajada o un pistón distinto, cambia la relación y en qué medida.
Supuestos, limitaciones y consejos prácticos
- Siempre que puedas, usa volúmenes de cámara medidos. Los valores «nominales» publicados suelen variar entre 1 y 3 cc, suficiente para alterar la relación en varias décimas.
- Introduce siempre el espesor de la junta una vez comprimida, no el que tiene antes de montarla. Una junta que mide 0,04 in instalada puede medir 0,06 in en la caja.
- Presta atención a los signos: una cúpula es positiva y reduce el volumen que queda en el PMS; una cavidad es negativa y lo aumenta. Si el pistón sobresale por encima del plano del bloque, la distancia a ese plano es negativa.
- Si el volumen que queda en el PMS llega a cero, el resultado no es válido: con una cúpula demasiado grande, un pistón que sobresale o una cámara sin volumen, no queda espacio que comprimir.
- La relación dinámica es una estimación geométrica. No tiene en cuenta la velocidad de apertura y cierre de la válvula, la presión del colector, la altitud ni la temperatura de la mezcla. Úsala como orientación para elegir el árbol de levas, no como medida de la presión durante el arranque.
- La zona de aplastamiento de la mezcla, el avance del encendido, la temperatura del refrigerante y el diseño de la cámara de combustión influyen en el picado tanto como la propia relación. Por eso, la tabla de combustibles siguiente es solo un punto de partida.
| RC estática | Combustible habitual | Uso habitual |
|---|---|---|
| 8,0–9,5 : 1 | Gasolina normal de 87 octanos | Motores de serie y clásicos; motores de calle con sobrealimentación |
| 9,5–10,5 : 1 | Gasolina de octanaje medio a alto | Motores de calle atmosféricos habituales; las culatas de hierro se sitúan en el extremo inferior |
| 10,5–12,0 : 1 | Gasolina de alto octanaje a gasolina de más de 100 octanos | Culatas de aluminio, poca holgura en la zona de aplastamiento y puesta a punto cuidadosa |
| Más de 12 : 1 | Combustible de competición o E85 | Motores de competición |
Cuando vuelvas a montar el motor y lo pongas en marcha, nuestra calculadora del coste de combustible, la calculadora de consumo de combustible y la calculadora de mantenimiento del coche te ayudarán a controlar los gastos cotidianos de conducirlo.
Preguntas frecuentes
¿Cómo calculo a mano la relación de compresión?
Suma los componentes del volumen que queda en el PMS: volumen de la cámara en cc + volumen de la junta (\( \tfrac{\pi}{4} \times \) diámetro de la abertura de la junta² × espesor comprimido) + volumen debido a la distancia al plano del bloque (\( \tfrac{\pi}{4} \times \) diámetro del cilindro² × distancia al plano del bloque) − volumen de la cúpula en cc. Después, calcula la cilindrada unitaria \( \tfrac{\pi}{4}B^2S \) y divide: \( CR = (V_{swept} + V_{clear}) / V_{clear} \). Usa unidades coherentes: si trabajas en cm, obtendrás directamente los volúmenes en cc.
¿Qué relación de compresión es segura con gasolina de surtidor?
Como regla general, la gasolina de 87 octanos sirve para una relación aproximada de 8,0–9,5 : 1; entre 9,5 y 10,5 : 1 se necesita gasolina de octanaje medio a alto, y por encima de aproximadamente 10,5 : 1 hace falta gasolina de alto octanaje o superior. Las culatas de aluminio admiten una relación algo mayor que las de hierro porque disipan el calor más rápido. La resistencia real al picado también depende de la zona de aplastamiento de la mezcla, el diseño de la cámara, la distribución y la puesta a punto. Considera estos intervalos un punto de partida, no una garantía.
¿Cómo mido el volumen de la cámara de combustión y del pistón?
Para la cámara, coloca una bujía y una placa transparente de acrílico sellada con grasa sobre ella; después, llénala de líquido con una bureta graduada. Así se mide el volumen de la culata en cc. Para el pistón, sitúalo a una profundidad conocida dentro del cilindro, sella los segmentos con grasa, coloca la placa y llena el espacio del mismo modo. Después, resta al volumen de líquido utilizado el del cilindro perfecto que has delimitado para obtener el valor de la cavidad (negativo) o de la cúpula (positivo).
¿Cuánto cambia la relación si rebajo las culatas o monto una junta más fina?
Rebajar 0,010 in una culata de bloque pequeño suele reducir el volumen de la cámara en alrededor de 1 cc por cada pulgada de diámetro del cilindro, lo que supone aproximadamente entre 0,2 y 0,6 puntos de compresión en un motor con cilindros de 4 in de diámetro. Un cambio en el espesor de la junta funciona del mismo modo: la variación de volumen es \( \tfrac{\pi}{4} \times \) diámetro² × diferencia de espesor. Introduce los datos de tu motor en la calculadora antes y después de la modificación para ver el efecto exacto.
¿Por qué mi resultado es menor o mayor que la especificación de fábrica?
Lo más frecuente es que el problema esté en los datos, no en las cuentas: usar el espesor de la junta antes de montarla en vez del espesor comprimido (en la caja suele ser entre 0,010 y 0,020 in mayor), fiarse de volúmenes nominales de cámara que pueden variar entre 1 y 3 cc o estimar la distancia del pistón al plano del bloque. Medir esa distancia con un comparador y el volumen de las cámaras con una bureta suele explicar la diferencia. Comprueba también el signo del volumen del pistón: negativo para una cavidad y positivo para una cúpula.
¿Un turbocompresor o un compresor mecánico cambia la relación de compresión estática?
No. La relación de compresión estática es puramente geométrica y no cambia. La sobrealimentación sí modifica las condiciones efectivas o dinámicas: la mezcla entra a una presión superior a la atmosférica, por lo que la presión en el cilindro aumenta mucho más de lo que sugeriría la relación estática por sí sola. Por eso, los motores de calle sobrealimentados suelen mantener una relación estática de alrededor de 8,0–9,5 : 1 y recurren al turbocompresor para aumentar la densidad de la mezcla.
¿Qué relación de compresión dinámica debería buscar con un árbol de levas de mayor duración?
Para un motor de calle que utiliza gasolina de surtidor, el objetivo habitual es una relación dinámica de aproximadamente 7,5 : 1 a 8,5 : 1. Un árbol de levas de larga duración cierra más tarde la válvula de admisión, de modo que queda atrapada menos mezcla y se puede utilizar una relación estática mayor sin picado. Si la RCD queda bastante por debajo de 7,5 : 1, puede que ese árbol de levas tenga demasiada duración para la compresión de tu motor: le faltará fuerza a bajas revoluciones pese a tener una buena relación estática.