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Fiabilidad Motor Renault 5 GT Turbo

Fiabilidad motor R5 GT Turbo

Motor

Aunque este artículo está particularmente concebido para el motor de R5 Gt Turbo, muchos puntos son comunes a cualquier motor.

Nos hemos esforzado para intentar que la información aquí mostrada sea correcta y veraz, aun así nos eximimos de cualquier tipo de responsabilidad derivada de algún error o mal uso de la información aquí descrita.

Por su extensión dividiremos esta categoría de motor en 4 diferentes artículos. En este documento trataremos los 2 primeros puntos: Antecedentes y Fiabilidad

  • Antecedentes
  • Fiabilidad
  • Potenciación
  • Reconstrucción/mantenimiento

Antecedentes

Historia

Es en la primavera de 1985 cuando comienzan las primeras ventas del Supercinco más especial, el mítico Renault 5 Gt Turbo.
Sin duda, adquirió una fama notable por el empuje y las prestaciones que otorgaba el motor turboalimentado de gasolina, con 1,4 litros y hasta 120 CV. Con él, ponía en jaque a vehículos más grandes y caros, movidos por propulsores atmosféricos de gran cilindrada.

El R5 Gt Turbo recibió una actualización tras el verano de 1987 (fase 2) y se mantuvo en venta hasta comienzos de los 90.

Todo aquel que lo ha disfrutado lo recuerda con cariño, sobre todo, cuando la aguja que indica la presión del turbo subía con decisión, acompañando al pedal del acelerador.

Al contrario de la creencia popular, el Renault 5 Gt Turbo es en general un coche muy fiable y en particular su motor a prueba de balas.

El motor 100% ORIGINAL es capaz de sobrepasar sin problemas los 300.000km sin nunca ser abierto, incluso en situaciones de conducción deportiva (como nos gusta utilizarlo), simplemente con un buen uso y correcto mantenimiento.

En el momento actual, me he visto obligado a remarcar la palabra original ya que ello significa, piezas originales Renault y sobretodo presión de sobrealimentación (turbo) a 0.7 bar máximo.

Conocimientos básicos de un motor de combustión interna:

A la hora de modificar el motor como debemos saber que aproximadamente sólo aprovechamos entre un 25 a 30% de la potencia total de un motor, lo que se traduce en que el 70-75% restante se transforma en forma de calor. Es decir un motor de serie de 120cv de potencia útil produce en realidad unos 400cv, cuyos más de 2/3 hay que disipar en forma de calor.

Por ello es necesario aumentar al menos en el mismo porcentaje la refrigeración que la potencia extra, tanto la refrigeración del aceite como la del líquido refrigerante.

Otro dato interesante es, que como término medio el 75% del desgaste del motor en un coche de calle se produce en la fase de calentamiento (motor frío).

Esto quiere decir que si fuésemos capaces de eliminar totalmente el tiempo que el motor está frío, su duración sería unas 4 veces mayor, o lo que es lo mismo para un determinado uso su desgaste sería 4 veces menor.

Para nosotros no es posible evitar totalmente el tiempo que el motor está frío (en la Fórmula 1 sí se hace, calentando el líquido refrigerante y aceite a su temperatura de funcionamiento), pero sí podemos disminuirlo todo lo posible utilizando termostatos y distintas estrategias de refrigeración.

En el sistema original la refrigeración del agua del motor ya incorpora un termostato asique ya no tenemos que preocuparnos por esto.

El aceite se refrigera al circular directamente por el radiador de agua. Pero como en el agua lleva incorporado un termostato, ésta no circula por el radiador hasta que el motor no está caliente, por lo el aceite también se calentará bastante rápido, y aunque no sea el mejor sistema, es aceptable.

Fiabilidad 

Hacer el motor totalmente fiable debe ser siempre el primer objetivo. Sin fiabilidad no se terminan carreras, y por tanto resulta imposible ganar. También en coches de calle siempre es un mal día el tener que llamar a la grúa.

Aquí explicamos los principales requerimientos para lograr la fiabilidad y prevenir las posibles averías.

Sin fiabilidad lo único que conseguiremos es gastar dinero, tiempo y paciencia inútilmente, ganar frustración y terminar renunciado al coche que tantos nos gusta por una mala modificación.

Para lograrla deberemos cumplir las siguientes 5 claves:

  1. Presión de aceite elevada
  2. Temperatura de aceite correcta
  3. Temperatura del motor correcta (temperatura del líquido de refrigeración).
  4. Evitar la detonación (picado de biela)
  5. Piezas del motor que soporten cargas, revoluciones, rozamientos y temperaturas a las que pretendemos trabajar

El incumplimiento de cualquiera de estos puntos provocará, inexorablemente la rotura del motor. Trataremos cada uno por separado.

1. Presión de aceite elevada

La presión de aceite de un motor original nuevo es alrededor de 4-4.5bar a 4000rpm con el aceite a 80ºC, y como mínimo debe ser de 3bar a 4000rpm. Para un uso de calle y potencia original esta presión es suficiente.

En el caso de mayor potencia (siempre queremos más), o uso de competición es aconsejable aumentar la presión de aceite. La presión de aceite logra evitar el rozamiento y desgaste entre las diversas piezas del motor.

La presión de aceite requerida es mayor cuanto mayor sea la potencia y las revoluciones. Es responsabilidad del preparador el adecuar la presión a las modificaciones del motor. Este valor depende de muchos factores, pero como valor de ejemplo debe ser mayor de 5 bar a 4000rpm con el aceite caliente para potencias en torno a 220cv en uso de competición.

Para aumentar la presión de aceite hay dos métodos.

  1. Subir la presión de descarga de la bomba. Este método es muy sencillo, y si la bomba es original Renault (en buen estado) y el motor está en buen estado será suficiente. Si con este método conseguimos obtener la presión necesaria no necesitaremos pasar al segundo.
  2. Aumentar el caudal de la bomba o disminuir el caudal consumido por el motor. Este segundo método es mucho más complejo y caro, y será necesario cuando no sea suficiente con el primero.

Metodo 1

onsiste únicamente en subir la presión de descarga de la bomba.

La bomba de aceite lleva un pistón que se mantiene cerrado por la fuerza de un muelle. A una determinada presión de aceite se vence la fuerza del muelle y abre la descarga, limitando así la presión máxima de aceite.

Por tanto aumentando la fuerza del muelle aumentaremos la presión máxima del circuito.
Para aumentar la fuerza del muelle una forma es precargando más el muelle original, (clásicamente con arandelas) sin embargo no es muy recomendable, ya que las espiras del muelle pueden llegar a hacer tope y no abre totalmente la descarga, con lo cual en frío podemos tener presiones de aceite muy elevadas (pudiendo crear fugas de aceite o dañando los elementos de refrigeración por sobrepresión). Otro problema de precargar el muelle es que trabaja más comprimido, por tanto se fatiga, llegando con los años a romperse (lo hemos observado en varias bombas).

Por tanto, para evitar cualquier problema (ya que lo que buscamos es fiabilidad), lo ideal es instalar un segundo muelle dentro del original, que aumenta la constante en un 30%, consiguiendo así la presión de descarga adecuada.

Este muelle está disponible pinchando aquí: muelle reforzado presión aceite

Este primer método sólo aumenta la presión de aceite a partir de unas ciertas revoluciones, es decir, lo único que hacemos es que aumentar la presión a la cual descarga la válvula limitadora de presión que incorpora la propia bomba, por lo que por ejemplo, no cambiaremos la presión a bajas rpm con el aceite caliente. Incluso, puede suceder que si la bomba o ciertas partes del motor están muy desgastadas nunca se alcance la presión de descarga de la bomba, y por tanto este método no llegara a funcionar.

Por ello, aun realizando esta modificación, la presión de aceite (en caliente) a ralentí, o bajos regímenes puede ser muy baja. Si desciende de 1bar a ralentí a 80ºC, o en altas rpm no alcanzamos la presión objetivo tenemos un serio problema.

En este caso, deberemos pasar al segundo método.

Metodo 2

Primero deberemos comprobar que la bomba de aceite sea original Renault y su desgaste. Para comprobar su desgaste se mide con galgas en estas posiciones:

Es importante recalcar que la bomba de aceite sea 100% original Renault ya que los «kits de reparación» del mercado tienen un mal diseño, caracterizado fácilmente por disponer de una espiral en el eje, por el que se pierde caudal, y en consiguiente menor presión de aceite para el motor. Estos kits son fabricados en China, y el acero tiene una dureza muy inferior a la de origen, además de no respetar las tolerancias originales. Se pueden adquirir por unos 10€ kit (llegándose a vender por más de 100€ en algunas tiendas), aunque por supuesto, nosotros no las trabajamos, debido a su mal funcionamiento.

Renault vendía únicamente la bomba completa nueva, y nunca se vendió suelto el piñón o el kit de reparación, por lo que todos los «kits de reparación» NO son originales.

Por ello si la bomba está dentro de las cotas marcadas por Renault (ambas imágenes superiores) no hace falta cambiarla. Si está mal pe

2. Que los casquillos de biela y bancada no estén desgastados y sean de calidad, además de comprobar las medidas del cigüeñal, y que éste no tenga ralladuras. Los casquillos de biela y bancada, recomendamos su reemplazado cada 150mil km en coches de calle, y con mucha mayor frecuencia en coches de competición. Además los casquillos deben ser originales Renault y a poder ser los casquillos reforzados de Renault Sport (éstos son los únicos que vendemos), ya que están fabricados con mejores aleaciones y materiales más duros, con lo que resisten más al desgaste y altas cargas.

Al reemplazar los casquillos, debemos verificar las medidas las muñequillas del cigüeñal, asegurándose de que no tengan más de 0.025mm de desgaste y que ninguna muñequilla esté rallada. Las medidas estándar del cigüeñal son 43.98mm en las bielas y de 54.795mm para los apoyos principales.

También, y aunque influye en menor medida que el cigüeñal, en cuanto a presión de aceite se refiere, deberemos verificar la tolerancia del árbol de levas y bloque.

3. El tipo de aceite utilizado, también influye enormemente no sólo en la duración y desgaste del motor, sino también en la presión de aceite del motor. Los aceites de motor actuales son multigrado. El primer número representa la viscosidad medida a 40ºC, y el segundo número representa la viscosidad medida a 100ºC. Por ejemplo un 10w60 quiere decir que a 40ºC se comporta como un SAE 10 y que a 100ºC se comporta como un SAE 60. Cuanto más bajo sea el primer número mejor lubricará a baja temperatura, y cuanto mayor sea el segundo número más viscoso será a alta temperatura, con lo que seguirá manteniendo la presión aún en condiciones extremas.

Por tanto, lo ideal es que el primer número sea siempre el más pequeño, lo que garantiza una buena lubricación en frío. El segundo número, debería de ser el mínimo que garantice que la presión de aceite en caliente no baje del valor que deseemos, según la potencia y uso del motor, como ya hemos explicado más arriba.

En resumen, como normal general, simplificándolo, y en el caso particular del motor de Gtt, de todos los aceites actuales disponibles del mercado, el ideal para conducción deportiva en clima cálido, rally, circuito o competición en general, es el 10W60, y sólo será recomendable un 5w40 para conducciones no muy severas y lugares con climas no demasiado cálidos. Recordamos, que si utilizamos un 5w40, pero la presión en caliente está por encima del valor deseado, estaremos utilizando la viscosidad correcta. Por supuesto las viscosidades 10w40 y 15w40 son de peor calidad que el 5w40, ya que aún teniendo la misma viscosidad en caliente, en frío son más viscosos, con los problemas que ello conlleva.

Un error común producido por los más fieles entusiastas, es el de pensar que el mejor aceite para este motor es un 15w40 o un 20w50, ya que eran los recomendados por Renault en la ficha original del coche. En estos últimos 30 años no han evolucionado apenas los materiales utilizados en chasis y el motor (en vehículos utilitarios), pero sí lo han hecho de forma exponencial los lubricantes, el combustible y la electrónica. Por ello la gama de aceites actuales y sintéticos 100%, ha sido capaz de conseguir bajas viscosidades para una buena lubricación en frío, combinada con viscosidad elevada a altas temperaturas, para conseguir buena presión de aceite incluso en condiciones y temperaturas extremas. Los mejores ejemplos de la tecnología de los lubricantes actuales, son el 10w60 de Igol, Valvoline o Castrol,o el 5w50 de Mobil 1.

Por «fino» (poco viscoso) que sea un aceite, imaginemos un 0w50, aún así tendrá demasiada viscosidad por debajo de los 50ºC, por lo que el primer número deberá ser el menor posible, y en un motor turbo de calle, nunca aconsejable por encima del 15W___.

or otro lado, cuanto más viscoso sea el aceite, menor pérdida de presión tendrá el motor, aunque aumente la temperatura del mismo, por lo cual cuanto más elevado sea el segundo número mayor será la presión de aceite en caliente. Actualmente no existen de forma comercial mayor viscosidad de ___W60.

2. Temperatura de aceite correcta

Comenzaremos con datos estadísticos obtenidos directamente de estudios oficiales de proporcionados por Castrol:

Como término medio, el 75% del desgaste del motor en un coche de calle se produce cuando éste está frío (por debajo de su temperatura normal de funcionamiento). Esto quiere decir, que si fuésemos capaces de eliminar totalmente el tiempo que el motor está frío, ¡su duración sería 4 veces mayor!, o lo que es lo mismo para un determinado número de km, su desgaste sería 4 veces menor. Para nosotros no es posible evitar totalmente el tiempo que el motor está frío (en la Fórmula 1 y otras disciplinas sí se hace, calentando el líquido refrigerante y aceite a su temperatura de funcionamiento), pero sí podemos disminuirlo todo lo posible utilizando termostatos.

En el sistema original la refrigeración de agua del motor ya incorpora un termostato asique ya no tenemos preocuparnos por esto. El aceite se refrigera al circular directamente por el radiador de agua. Pero como en el agua lleva incorporado un termostato, ésta no circula por el radiador hasta que el motor no está caliente, por lo el aceite también se calentará bastante rápido, y aunque no sea el mejor sistema, es muy aceptable.

Ahora bien aunque el sistema de origen funciona bien en un motor 100% original (120cv soplando a 0.7bar), no es suficiente para un motor algo potenciado, y por supuesto aún menos para uso de competición.

Para refrigerar suficiente el motor, es indispensable aumentar la refrigeración del aceite. El sistema de refrigeración original del aceite consiste en una tubería de cobre que circula por el radiador de agua. Este sistema original, tiene un poder de refrigeración aproximado a un radiador independiente de 7 filas (de 50mm de espesor y 235mm de matriz) bien situado.

La refrigeración del aceite, cuando instalamos un radiador de aceite independiente, depende principalmente de la situación del mismo, y en segundo lugar el tamaño de éste. Así pues, por muy grande que sea el radiador si lo situamos en una posición donde no exista un alto flujo de aire, no refrigerará lo suficiente.

La mejor situación posible para el radiador de aceite independiente es justo debajo de la viga principal del chasis, por las siguientes razones:

1. Recibe un buen flujo de aire ya que en esta posición coincide con las aberturas de la defensa delantera (situadas justo debajo de la matrícula). En cualquier otra posición aunque agujeremos la defensa no recibirá un buen flujo de aire, ya que el aire para circular, necesita espacio para salir. («Si tenemos la ventana de nuestra habitación abierta, por mucho viento que haga no circulará, el aire; a menos que abramos la puerta»). Por ello quedan descartadas todas las posiciones como debajo de los faros y en general a los lados del radiador de agua.

2. En esta posición se encuentra muy bajo, a la misma altura que el cárter, gracias a lo cual no se despurgará (no se vaciará el aceite), aún cuando apaguemos el motor, con lo que al arrancar de nuevo el motor el tiempo que éste no tendrá presión, de aceite será mínimo.

 Hay gente que cuestiona esta posición que nosotros recomendamos (después de comprobar con sensores de temperatura precisos, tanto de aceite como en el refrigerante), con el erróneo argumento, de que de esta forma le quitamos capacidad de refrigeración al motor al disminuir la velocidad a parte del flujo de aire al radiador principal. Sin embargo esto se contesta sólo, cuando sabemos que en un motor turbo entre el 40 y el 55% de la refrigeración del motor es a través de la refrigeración del aceite y que además, todo lo que no se refrigere a través del aceite, deberá hacerse a través del resto de la refrigeración del motor, con el inconveniente a mayores de los graves problemas del aceite demasiado caliente (pérdida de poder lubricante, menor presión de aceite, menor vida útil del aceite etc)

Por ello es muy importante la refrigeración del aceite también para garantizar una buena temperatura del motor.

La temperatura del aceite debe oscilar entre los 90ºC y los 100ºC, aunque depende ligeramente de la viscosidad que estemos empleando. Si está más frío de 90º no protege suficiente el motor y su lubricación no es efectiva (que lógicamente más acusado será, cuanto más frío esté). Esto es porque es demasiado viscoso y no protege bien las superficies metálicas, con lo que se agrava el desgaste y la duración del motor se ve limitada (desgastes prematuros de casquillos de biela y bancada, del árbol de levas reduciendo la alzada de las válvulas, desgaste de los aros, camisa, taqués etc).

Por otro lado si la temperatura del aceite sobrepasa los 100º, el aceite pierde mucha viscosidad (se vuelve demasiado líquido) con lo que cae la presión de aceite, lo que compromete mucho la fiabilidad del motor, ya que con presión baja (menos de 3bar a 4000rpm sería muy alarmante), pudiendo finalmente llegar a rozar las partes metálicas del motor entre sí, como los casquillos de biela y cigüeñal, desgastándose muy rápido.

Además con el aceite tan caliente aumenta mucho el fenómeno de picado de biela, incluso para presiones de sobrealimentación bajas a la vez que se acorta la vida útil propia del aceite.

 Por todo ello es más que recomendable mantener la temperatura del aceite en el margen de 90 a 100ºC.

Nota: Debemos medir la temperatura de aceite con sensores de cierta precisión. No debemos fiarnos de los sensores de baja calidad que no nos indiquen la precisión (ya que suele ser muy baja). Ejemplos de relojes de temperatura con gran precisión: AEMStack (pinchar encima de cada uno).

Para lograr que siempre este mínimo a 90ºC es necesario la instalación de un termostato. Disponemos del mejor del mercado, de la prestigiosa y más que fiable marca inglesa Mocal, y que entregamos con todo lo necesario para llegar y montar. Simplemente se quita el de serie y se instala éste en su lugar. 

Su funcionamiento es simple, hasta que el aceite no alcanza los 80º no comienza a enviar éste al radiador de aceite independiente, y a los 90º el termostato se cierra totalmente con lo que todo el aceite del motor se envía al radiador para su refrigeración.

De ésta forma se minimiza el tiempo que el aceite está frío. Además esto nos permite instalar radiadores de aceite más grandes, ya que nunca correremos el riesgo de que el aceite esté demasiado frío.

Instalando el sándwich con termostato, ya nos aseguramos de que el aceite nunca funcionará a una temperatura inferior a la ideal, ahora hay que evitar que tampoco funcione a una temperatura superior a 100ºC. Para ello lo ideal es instalar un radiador más grande de lo normal, para poder lidiar con condiciones fuera de lo común (temperaturas muy elevadas, conducción extrema, fallo del electro..). En el caso particular del Gt Turbo, un Mocal de 13 filas es el más grande que entra sin que vaya demasiado cerca del suelo, y es en general suficiente para potencias de hasta 220cv. Disponemos también por encargo, para los clientes de mecánicas más radicales, de una versión extrema de radiador Setrab (la mejor marca de radiadores del mundo, utilizada en WRC e instalado por ejemplo de serie en el Ferrari F40) de medidas 49x13x4, e incluso más largos, capaces de refrigerar hasta 600cv.

3. Temperatura del motor correcta (temperatura del líquido de refrigeración)

La refrigeración es necesaria para eliminar el calor generado al quemar el combustible, que no es transformado en energía mecánica, ya que aproximadamente sólo se aprovecha un 30% de éste. La función del sistema de refrigeración es la de mantener todos los componentes del motor dentro de un intervalo de temperaturas para los cuales han sido diseñados.

El sistema no sólo debe limitar la temperatura máxima del motor, para evitar daños del mismo, sino también debe mantener la temperatura óptima de funcionamiento que, dependiendo del diseño del motor, se encuentra en el rango de 85 a 100ºC. También debe ayudar a alcanzar lo más rápidamente posible la temperatura óptima. De su buen funcionamiento depende en buena medida el rendimiento térmico del motor.

Como sabemos, si el motor trabaja por encima de su temperatura óptima, se produce un calentamiento excesivo de las piezas internas, (pistón, aros, válvulas..) lo que provoca mayor estrés, pudiendo algunos componentes no soportarlo. Una temperatura excesiva también aumenta las posibilidades de sufrir picado de biela o detonación, que destruye el motor.

Por el contrario, si el motor trabaja por debajo de su temperatura óptima, se aumenta el desgaste de todos los componentes del mismo, ya que el aceite no lubricará adecuadamente debido a la viscosidad excesiva, además de que ciertas piezas claves no se dilatarán a su medida correcta, perjudicando el propio rendimiento del motor y en algunos casos aumentando su desgaste.

Por todo ello lo ideal es que el motor se caliente los más rápidamente posible hasta su temperatura óptima, de entre 90 y 100ºC.

Nota: Debemos medir la temperatura del motor con sensores de cierta precisión. No podemos decir que «se nos calienta» mirando el cuadro de origen sin numerar y con 30 años(Hemos visto varios Gt Turbo entre la 3 y 4 ralla en el cuadro siendo 90ºC reales). Tampoco debemos fiarnos de los sensores de baja calidad que no nos indiquen la precisión (ya que suele ser muy baja).

Ejemplos de relojes de temperatura con gran precisión: AEMStack (pinchar encima de cada uno).

Concretamente, en el Renault 5 Gt Turbo, la refrigeración original y en perfecto estado del motor de serie (piezas originales y presión de turbo máx. 0.7 bar) es suficiente para un uso de calle.

Ahora bien puesto que sólo aprovechamos alrededor de un 30% de la potencia total del motor, más de 2/3 hay que disiparlos en forma de calor. Por ello es imperativo aumentar, al menos el mismo porcentaje, la refrigeración que la potencia, y más aún en coches de competición.

Para tener una buena refrigeración son necesarias principalmente: gran superficie de disipación y alto caudal del líquido refrigerante.

1. Gran superficie de disipación. Esto es básicamente el tamaño del radiador. Lo principal es aumentar la superficie de contacto entre el radiador y el aire, así pues cuanto más grande mejor. Lo ideal es aumentar la superficie frontal ya que el doble de ésta, supone exactamente duplicar la capacidad de refrigeración (100% más).

Como en el Gt Turbo no podemos aumentar la superficie frontal (al menos sin complicarnos demasiado), podemos optar por montar un radiador del doble de espesor (70mm). Si bien aumentando al doble el espesor del radiador no duplicaremos exactamente la capacidad de refrigeración, sino que quedará aumentada en aproximadamente un 80% más.

2. Alto caudal del líquido refrigerante. Normalmente en la mayoría de motores el caudal es suficientemente elevado. Sin embargo en el R5 Gt Turbo está muy limitado, ya que todo el caudal del líquido refrigerante que sale de la bomba de agua, tiene que pasar por un conducto de la culata de apenas 12mm de diámetro. 

Por ello para aumentar el caudal es necesario agrandar los 2 pasos de agua de la culata, y de hecho se puede conseguir agrandarlos hasta un caudal 3 veces mayor que el original.

Esto además provoca menor pérdida de potencia, ya que en una bomba la potencia es igual a presión x caudal, por tanto al aumentar el pase, se reduce a un valor muy bajo la presión, con lo que la potencia consumida a 6000rpm por la bomba de agua, pasa de aproximadamente 2.8cv a sólo 0.5cv.

También es recomendable la bomba de agua original Renault (polea de cincada, no pintada de negro) ya que proporciona mucho mayor caudal que la inmensa mayoría de las de competencia. Si tenemos una de competencia, debemos asegurarnos que proporciona el caudal suficiente.

Otro aspecto importante a tener en cuenta en la refrigeración, es el líquido refrigerante. Como mínimo debería de ser un 50% (que es el mejor que suministran en el cualquier tienda de recambios) para uso de calle. Para competición

Éste tiene el punto de ebullición a 180ºC , no crea presión en el circuito (con lo que los manguitos, bomba de agua y radiadores tendrán menor riesgo de rotura), y además en sin base de agua. Teóricamente dura de por vida, y al ser libre de agua 100% nunca corroe el circuito ni lo más mínimo.

Se puede pensar que 180ºC es una temperatura excesiva para un líquido refrigerante, y que no nos haría falta que soportase tanto, sin embargo centrándonos en las moléculas de líquido que están en contacto con el aluminio de alrededor de los conductos de escape, es fácil que esas zonas alcancen del orden de 40 a 50ºC más que la temperatura media del motor, con lo que fácilmente se llega a los 150ºC. Cuando pasa esto con anticongelantes normales el líquido hay en ese punto ebulle, y además de no refrigerar la zona, tiende a oxidarla y finalmente corroer el aluminio. De hecho se observa como se forman agujeros en la culata en determinados puntos con el paso de los años debido al uso de anticongelantes de baja calidad.

Debemos mantener el termostato. Es muy importante mantener el termostato. Mucha gente se equivoca en esto, utilizando el falso argumento, de que así tendremos más caudal de agua y el coche refrigerará más. Sin embargo esto es totalmente falso, ya que el caudal lo limita en este motor los pasos de la culata, y el quitar el termostato sólo provocará mayor desgaste al motor y menor fiabilidad ya que tardará más tiempo en estar a su temperatura óptima

Esto es porque, por un lado, como hemos dicho anteriormente el caudal de agua (en este motor) sólo lo restringen los pasos de agua de la culata, ya que el termostato tiene un paso mucho más grande que los conductos (incluso cuando éstos se abren).

Y por otro lado al quitar el termostato sólo provocaremos que el motor tarde más en calentarse, pero una vez se haya calentado la capacidad de refrigeración es la misma que con él instalado. Además, como el 75% del desgaste (como término medio) se produce cuando el motor está frío, lo que conseguiremos al tardar más en calentarse es desgastar más el motor, disminuyendo la duración del mismo y la fiabilidad.

4. Evitar la detonación (picado de biela)

La detonación ocurre cuando la mezcla aire/combustible no comienza de forma correcta en respuesta a la ignición en la bujía, sino que uno o más puntos explotan fuera de la envolvente del frente de llama principal.

La mezcla aire/combustible debería de ser iniciada únicamente por la bujía en un momento preciso durante la carrera del pistón. La detonación también se produce cuando el pico de presión de la combustión no ocurre en el momento óptimo del ciclo de 4 tiempos, sino antes. Esto sería debido a un excesivo avance del sistema de encendido.

En una combustión normal, la mezcla aire/combustible inicia su frente de llama desde la bujía, a los grados correctos, progresando (aumentando la presión en el cilindro de forma rápida pero progresiva y gradual) a través de los gases no quemados. La combustión actúa en un sólo frente, que se va propagando a través de la cámara, hasta alcanzar la cabeza del pistón. Los gases no quemados se calientan hasta su combustión, en parte por la acción de la llama y en parte por compresión, debida a la expansión de los gases ya quemados.

En cambio, durante la detonación, se tienen dos o más frentes de llama, que chocan entre sí, originando una fuerte onda de choque, que golpea los pistones y la cámara con gran fuerza. Esto ocurre porque la temperatura de los gases no quemados aumenta de manera abrupta, antes que sean alcanzados por la llama procedente de la bujía, es decir, cuando la mezcla comienza a quemarse en cualquier otro punto que no sea el frente de llama procedente de la bujía, se tiene detonación.

La onda de choque de la detonación aumentan la presión y la temperatura en el cilindro de forma espectacular, creando el sonido metálico agudo característico. El picado de biela se puede producir incluso sin emitir ningún sonido audible.

Los efectos del motor si se produce detonación es una destrucción completa del mismo. De nada vale que el motor tenga los mejores componentes, si existe detonación, el motor acabará rompiendo.

La forma más real y fiable de saber si tenemos o no detonación, es con sensores de presión y temperatura específicos para este fin, que son extremadamente rápidos y muy caros (varios miles de euros), que normalmente vienen incorporados en una bujía especial, para situarlos en el cilindro simplemente extrayendo la bujía original y sustituyéndola. Con estos sensores se observa la presión y temperatura instantáneas  durante el tiempo de la expansión en el cilindro, verificando una combustión uniforme y sin picos, y en que momento se produce respecto a los grados del cigüeñal. 

Como usualmente no tenemos acceso a esta tecnología, podemos conocer de manera aproximada si estamos dentro de ciertos límites conociendo la relación aire/combustible (Air Fuel Ratio «AFR»), la temperatura del aire de admisión, temperatura del agua y aceite y temperatura de los gases de escape e incluso ayudándonos de los sensores típicos de detonación que ya incorporan la mayoría de motores de serie. Estos sensores de picado típicos simplemente son micrófonos que envía una señal eléctrica a la centralita, y que a través de filtros y un buen software ayudan a detectar el picado. Como ventajas son baratos y pueden salvar de romper el motor en determinadas situaciones, pero no son precisos.

Las principales variables que intervienen en la detonación son: Presión de turbo, temperatura del aire de admisión, temperatura del motor, avance de encendido, octanaje del combustible, forma de la cámara de combustión, contrapresión de los gases de escape y relación aire/combustible.

Por tanto la detonación se puede producir por varios motivos: Demasiado avance del sistema de encendido, elevada temperatura del aire de entrada, elevada temperatura del motor (agua y/o aceite), forma de la cámara de combustión inadecuada, consumo de aceite a través de aros y/o guías, bujías de grado térmico demasiado caliente o frío (acumulación de carbonilla en electrodos), gasolina de bajo octanaje, relación de compresión elevada etc.

En el caso particular del motor de R5 Gt Turbo, las principales causas que lo originan son:

– Módulo de encendido en mal estado. Esto es lo primero que hay que comprobar, el módulo lleva una membrana unida al colector de admisión donde mide la presión de éste, para calcular el avance del encendido. Hay que comprobar que el tubo esté en buen estado y además que la membrana no esté rota. Para ello basta con aspirar por el tubo observando que hace vacío (sino hace vacío lógicamente la membrana está rota).

– Temperatura aire de entrada al motor demasiado alta.

– Temperatura del motor demasiado alta, tanto de agua como del aceite (refrigeración insuficiente).

– Presión de sobrealimentación demasiado elevada.

– Octanaje del combustible inadecuado.

– Bujías con grado térmico incorrectas. Las bujías de serie son las Champion N3G (grado térmico 3), por tanto 3 es el grado térmico correcto en una escale de 1-10, siendo 1 las más frías y 10 las más calientes.

Por tanto, lo que se debe hacer para evitarlo es:

1. El aire debe entrar lo más frío posible al motor. Para lograr ésto, necesitaremos:

        – En primer lugar un tamaño de intercooler y de turbo acorde a la presión de sobrealimentación y a la potencia que deseemos.

Esto es debido a que al aumentar la presión de sobrealimentación, aumenta en gran medida la temperatura del aire a la salida compresor del turbo, por lo que será necesario mayor tamaño de intercooler para corregir dicho aumento de temperatura. También influye la temperatura ambiente, por lo que en los climas más cálidos se deberá sobredimensionar todavía más.

Recomendamos cuando se desee soplar el turbo a 0.9 bar o más el intercooler de doble capacidad y es necesario cuando se desee soplar a más de 1 bar. Para mayores presiones de 1.3 bar es ya recomendable uno frontal de mayor tamaño. 

Cuanto más grande sea el intercooler, mejor potencia, fiabilidad y rendimiento ya que la temperatura del aire será menor. Sólo tendrá el inconveniente de que aumenta el «lag» (tiempo de respuesta del turbo), pero NO con el tamaño, sino con el volumen total (intercooler + manguitos desde la salida del turbo hasta la culata).

        – Instalar la chapa anticalórica de colectores (disponible en nuestro catálogo), que va entre el colector de escape y el de admisión. Con ella se elimina el calor que irradia el colector de escape al de admisión situado justo encima, con lo que el colector de admisión y carburador estarán a mucha menor temperatura, evitando calentar el aire que pasa por ellos. Renault Sport ya utilizaba una chapa del estilo entre ambos colectores, en sus R5 y R11 Oficiales en la época.

        – Situar la admisión del motor en un sitio fresco, y mejor sustituir el filtro de serie (es de hierro y está al lado del turbo, por lo que se calienta, aumentando la Tª del aire al pasar por él) por uno cerrado de fibra de carbono o algún material aislante.

2. Temperatura del motor correcta. Si la temperatura del aceite o del motor (líquido refrigerante) es alta, más se favorecen las condiciones para que se produzca el picado.

3. Bujías con grado térmico correcto. Las bujías de serie son las Champion N3G (grado térmico 3), por tanto 3 es el grado térmico correcto en una escale de 1-10, siendo 1 las más frías y 10 las más calientes. Si instalamos cualquier otra, deberemos asegurarnos de que el grado térmico sea el correcto, sino los electrodos puede estar a una elevada temperatura que propicie en gran medida la detonación. Las Champion N3G tienen grado térmico 3 en una escala de 1 (las más frías) a 10 (las más calientes).
Para competición, Renault Sport utilizaba las N2G (grado térmico 2).
NOTA: Hay que tener en cuenta que si el fabricante es distinto de Champion puede usar otro rango de escala o incluso invertirlo.

4. Octanaje del combustible adeacuado. El número de octanos es una escala que mide la capacidad antidetonante del combustible cuando se comprime. Cuanto mayor sea el número de octano, más compresión puede soportar el combustible antes de detonar.
Este número debe ser lo suficientemente elevado para que no se detone bajo las condiciones de máxima potencia y temperatura en nuestro motor.
En la práctica, el R5 Gt Turbo estaba pensado para gasolina súper (con plomo) de 97 octanos. Funciona sin problemas con gasolina 95 con la presión de sobrealimentación de origen (0.68 bar), pero si la tenemos modificada, puede ser necesario el uso de 98. Como norma general si pasamos de 0.9bar sí es aconsejable utilizar siempre 98 octanos.  Si bien, como vemos en este apartado, la detonación depende de otros muchos factores (temperatura, relación de compresión, presión de turbo etc), por lo aunque podría no ser indispensable su uso, para curarnos en salud, con mayores presiones de turbo que de origen, será recomendable el uso de gasolina 98.

5. Sistema de encendido acorde a la presión de sobrealimentación y al combustible utilizado. Si utilizamos cualquiera de los módulos de encendido de serie, ( 209, 208, 037) hay que tener en cuenta que están pensados para el motor de origen que sólo sopla a aproximadamente 0.7bar, por tanto la cartografía de éstos sólo consigue atrasar el encendido hasta 1 bar. Por lo que el límite de soplado del turbo con este módulo es de 1.2bar máximos, ya que con más presión necesitaríamos que el sistema d encendido continuase disminuyendo el avance en función de mayor carga.

Por ello, si aún queremos presiones de sobrealimentación mayores, para conseguir más potencia, la única forma correcta de hacerlo es mediante una centralita programable, como Motec, Aem, Megasquirt, Omex, Jenvey etc, para al menos controlar el encendido.

Con ello podremos programar el avance de encendido necesario en cada punto, en función de las rpm, presión de sobrealimentación, temperatura del aire de admisión, temperatura del motor etc.

Además con una centralita programable, podríamos eliminar el distribuidor con las limitaciones que tiene éste ya que sólo coincide bien en unos determinados grados de avance, en el resto se pierde gran potencia de encendido. Además, el sistema de encendido original, al sólo disponer de una bobina para los 4 cilindros, pierde gran potencia a elevadas rpm. Por ejemplo, a 6000 rpm, produce 200 igniciones por segundo! es decir una cada sólo 5milisegundos, cuando una bobina necesita del orden de al menos 3ms sólo para cargarse con suficiente energía, por que se pierde mucha potencia también por este motivo. Lo ideal para corregir estos déficits es instalar un sistema de encendido sin distribuidor (sistema de chispa perdida o de doble bobina), o bien una bobina por cilindro.

Soluciones ineficazes y no recomendadas para evitar la detonación:

A lo largo de los años, hemos visto adoptar «soluciones» más que cuestionables, que en la mayoría de los casos llevan a roturas del motor o al menos a una gran pérdida de rendimiento y potencia, además de provocar estrés excesivo en algunas piezas del motor. Entre ellas caben destacar:

– Relación de compresión ridículamente baja. El Gt Turbo de origen tiene 7.9:1 que es ya muy baja para la presión de sobrealimentación de serie.

Como norma general la relación de compresión debería de ser la máxima que nos asegure que no se produce detonación a máximo soplado. Una relación de compresión demasiado alta resultará en picado de biela a máxima potencia, y una relación de compresión demasiado baja disminuye mucho el rendimiento y hace depender la entrega de potencia demasiado del turbo. Además bajas relaciones de compresión aumentan las temperaturas de gases de escape, por lo calentaremos en exceso las válvulas de escape, el colector de escape y el turbo, disminuyendo la vida de éstos.

Lógicamente si disminuyes la relación de compresión, disminuyes la posibilidad de detonación, ya que es uno de los muchos factores que intervienen en el picado de biela, por lo que en el motor de Gtt podrías lograr no picar biela incluso a presiones mayores de turbo de 1.2 bar con el módulo de encendido de serie. Pero esa no es la mejor solución, ya que el problema en este caso es el propio módulo, no que la relación de compresión sea demasiado elevada.

Por ejemplo el Superdeportivo sueco Koenigsegg One:1, tiene 9:1 y sopla a 1.8 bar de presión de turbo, con gasolina convencional de 98 octanos.

– Retrasar el mapa de encendido completo. Ejemplos como poner a masa las 3 combinaciones posibles del módulo de encendido, que atrasan 2 o 4 grados o adelantan 2 o hacer corredera en el propio captador para retrasar el encendido, nos variarán el mapa de encendido completo, y no es lo correcto.

Cualquiera de estas opciones varía el mapa completo, no los puntos concretos que haría falta cambiar.

Ejemplo: Imaginemos por ejemplo que nos hiciera falta atrasar 10º a 5000rpm y 1.5bar de presión de sobrealimentación. Si lo hacemos, por ejemplo atrasando 10º el captador, justo en ese punto irá perfecto, pero en todo el resto estaremos atrasando también esos 10 grados, lo que supone una enorme pérdida de potencia y rendimiento, además de que el motor se calienta en exceso con muy poco avance.

– Inyección de agua sin precisión, con interruptores, sin control digital y sin precisión de ningún tipo. Como es lógico si inyectamos grandes cantidades de agua al motor, éste no picará, ya que disminuye en gran medida la temperatura de aire/combustible en el cilindro y la velocidad en la que éstos combustionan. Sin embargo una inyección de agua excesiva provoca enormes pérdidas de potencia y disminuye la capacidad de engrase en el cilindro.

Un sistema de inyección de agua correcto es difícil de conseguir. Se necesita primero una centralita programable para controlar el agua exacta que se inyecta, en función de la carga, rpm, temperatura del aire de admisión, temperatura del motor, temperatura de gases de escape y Air Fuel Ratio (AFR o relación aire combustible).

Aún teniendo la centralita y todos los sensores, se requiere gran conocimiento para programarlo de manera correcta. De hecho la inyección de agua se usa, no sólo para prevenir el picado y refrigerar el motor, sino que haciéndola bien provoca un gran aumento de potencia. Esto es porque durante el tiempo de compresión, las moléculas de agua absorben parte del calor, con lo que la presión en el cilindro durante la compresión es menor (reduciendo las pérdidas y aumentando la potencia y rendimiento), y sobretodo durante el tiempo de la expansión las moléculas de agua se evaporan, aumentando 100 veces su volumen, logrando aumentar la presión en el cilindro produciendo más fuerza, más potencia y más rendimiento.

Por ello todas las inyecciones de agua en las que el coche no sólo no gana, sino que pierde potencia están realmente mal diseñadas.

5. Piezas del motor que soporten cargas, revoluciones y temperaturas a las que pretendemos trabajar

Independientemente de todos los puntos anteriores, todas y cada una de las piezas que conforman el motor tienen que soportar las fuerzas y temperaturas a las que deseamos hacerlo trabajar.

Por supuesto, como ello depende de cada modelo de motor, por tanto, simplemente yendo al caso práctico y en particular del motor del R5 Gtt, esto se puede resumir en que todas las piezas originales soportan de manera fiable hasta 0.9 bar de presión de sobrealimentación (recordamos que la presión de turbo de serie es de aprox. 0.7 bar).

Para superar esta presión, deberemos cambiar la junta de culata de serie, ya que a 1 bar puede romper (aunque depende del estado y apriete), sustituyéndola por una junta de culata reforzada, junto con tornillos/espárragos reforzados, y apriete de culata de 8 kgf (apriete de culata de fábrica es de 6,5 Kgf).

Con la junta de culata y tornillos/espárragos reforzados, el siguiente componente del motor que nos limita son las camisas de cilindro originales, que aunque depende de su estado, pueden soportar hasta 1.3 bar de presión de sobrealimentación (no soplar a esta presión a menos que dispongamos de módulo de encendido programable o centralita de inyección completa programable. NUNCA soplar a más de 1.2 bar con módulo de encendido de serie). Por tanto para superar los 1.4 bar de sobrealimentación deberemos sustituir las camisas originales por unas de fundición de alto límite elástico (mal llamadas de acero).

A 1.5 bar van muy justos ya los pistones de serie, así como las bielas y las válvulas. La fiabilidad de las válvulas depende mucho del estado de los asientos y guías, ya que si estos últimos están desgastados, la válvula apoyará mal, fatigándose enormemente y refrigerándose mucho menos, por lo que pueden romper incluso con presiones de turbo de serie.

En resumen, para presiones de sobrealimentación de hasta 0.9 bar bastan las piezas originales (por supuesto, siempre que estén en buen estado).

Hasta 1.3 bar bastaría con sustituir la junta de culata y tornillos o espárragos reforzados.

Para presiones mayores de 1.3 bar lo recomendado sería instalar camisas de fundición de alto límite elástico ,pistones forjados, bielas forjadas y válvulas de aleación a base de níquel, capaces de soportar muy altas temperaturas y cargas.

NOTA ACLARATIVA: En este apartado, nos referimos a todas las piezas del motor como originales, entendiendo por original, sólo las piezas salidas de fábrica, o compradas en la Renault. 

Esto es importante resaltarlo porque por ejemplo, nos encontramos que la mayoría de tiendas venden pistones y camisas supuestamente originales, siendo de la marca Tarabussi o Goetze entre otras, cuando el equipo de motor original Renault es fabricado por Mahle, con los planos, materiales y especificaciones de Renault. Fácilmente reconocible por los mecanizados de la parte inferior del pistón y pesos de los componentes.

Hemos testado y probado los equipos de motor de Tarabussi y Goetze y ninguno iguala o asemeja a la calidad, resistencia, y duración que tiene el equipo de motor original Mahle, que recordamos es el original de Renault. De hecho algunos de estos kits no originales han roto a presiones de turbo de sólo 0.9 bar.

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