Funciomamiento de motores2 : Potencia y par motor

Hola, antes de leerlo te recomiendo que leas el post anterior, "funcionamiento de motores" que explica de manera general conceptos que te van a servir para entender estos datos mas especificos. Te dejo el link: http://www.taringa.net/posts/autos-motos/1180974/Funciomamiento-de-motores.html Potencia y Par Motor Estos conceptos los vemos con frecuencia en las tablas de especificaciones del motor de un automóvil o camión. Pero, ¿qué significan?, ¿Cómo los interpretamos? El torque y la potencia son dos indicadores del funcionamiento del motor, nos dicen qué tanta fuerza puede producir y con qué rapidez puede trabajar. El torque es la fuerza que producen los cuerpos en rotación, recordemos que el motor produce fuerza en un eje que se encuentra girando. Para medirlo, los ingenieros utilizan un banco ó freno dinamométrico que no es más que una instilación en la que el motor puede girar a toda su capacidad conectado mediante un eje a un freno o balanza que lo frena en forma gradual y mide la fuerza con que se está frenando. Mientras observa la figura superior, tome un lápiz por los extremos con la punta de los dedos de ambas manos. Con los dedos de la mano izquierda trate de hacerlo girar (motor) y con la mano derecha trate de impedir que gire. Mientras más fuerza haga para impedir que gire, mayor será el esfuerzo que debe hacer para hacerlo que girar. Se llama Torque máximo a la mayor cantidad de fuerza de giro que puede hacer el motor. Esto sucede a cierto número de revoluciones. Siguiendo el ejemplo de la gráfica en la figura inferior: Un motor con un torque máximo de 125 Nm @ 2500rpm significa que el motor es capaz de producir una fuerza de giro (Técnicamente conocido como “momento” o “par” torsional) de hasta 125 newton metro cuando está acelerado al máximo y gira a 2500 revoluciones por minuto. Recuerde que el motor esta acelerado al máximo (Técnicamente conocido como WOT ó wide open throttle) y no gira a las máximas revoluciones ya que se encuentra frenado por el freno dinamométrico. Mientras mayor sea el torque máximo de un motor, más fuerte este es. Esto es interesante al momento de comparar motores ya que sin importar el tamaño, el tipo, el sistema de encendido ó el de inyección, un motor tendrá más fuerza que otro cuando su torque máximo sea mayor. La tendencia mundial es lograr motores con el torque más alto posible en todas las revoluciones y principalmente al arrancar. Este efecto se conoce como “motor plano” ¿Qué pasó con la potencia? La potencia indica la rapidez con que puede trabajar el motor. La potencia máxima es el mayor número obtenido de multiplicar el torque del motor por la velocidad de giro en que lo genera. En el caso de la figura, el motor tiene una potencia máxima de 38 kW @ 3000 rpm. Potencia = Torque x velocidad angular Veamos las unidades: En el sistema internacional el torque se expresa en Nm (Newton metro) La potencia se expresa en W (Vatios) Debido a que los motores usados en la industria automotriz, tienen muchos vatios se acostumbra usar el kW (Kilovatio) 1kW = 1000 W Relaciones útiles: Potencia (en kW) = (Torque (Nm) . Revoluciones por minuto del motor (rpm)) / 9550 1kW = 1,34 hp (Horsepower ó caballo de potencia) El PS es el caballo en el sistema métrico. 1kW = 1,359 PS 1Nm = 0,73756 lbf ft Para concluir, es bueno recordar que: * El torque y la potencia son indicadores de lo que el motor puede hacer * Los valores de torque y potencia que publican los fabricantes cumplen normas internacionales las cuales pueden variar según el origen del motor, y lo que leemos en las especificaciones se trata de los valores máximos. * Se dice caballo de potencia y no “caballo de fuerza” * El torque es la fuerza del motor ya que la entrega en forma de giro * La potencia se obtiene a partir del torque y las revoluciones * Un motor tiene torque máximo y potencia máxima y en los motores de combustión interna estos no se presentan a las mismas revoluciones. ¿Entonces en que nos fijamos en Potencia o en Par motor? Desde un punto de vista práctico, el dato de par máximo no tiene utilidad porque ni es suficiente para sacar una conclusión acerca de lo que puede hacer un coche, ni es un dato relevante para decidir cómo conducir. Desde un punto de vista teórico, para los que tengan curiosidad técnica acerca de los motores, el dato de par máximo es útil, pero menos interesante que otros. 1.1 Utilidad práctica del dato de par motor Para quien quiera comparar datos para decidir qué coche compra, el par máximo no es de utilidad. Por ejemplo, si alguien quiere el coche para tirar de una caravana u otro tipo de remolque, es mejor que compare mediciones de recuperación en lugar de datos de par máximo. Por mucho par máximo que dé un motor, si el coche que lo lleva recupera menos que otro con menos par, la situación no va a cambiar al enganchar el remolque. Para valorar prácticamente a un coche, sería preferible para un comprador que el fabricante le suministrase el resultado de una prueba de recuperación homologada. El dato de par máximo, desde ese punto de vista, es superfluo. Siempre que se puedan consultar mediciones de aceleración y recuperación, el valor práctico de los datos del motor es nulo. Una curva de potencia, por ejemplo, no dice nada sobre el coche que no se pueda ver en las mediciones adecuadas. Desde el punto de vista práctico de un comprador que quiere comparar datos para decidir, lo mejor es considerar al coche como una caja negra donde lo importante es qué hace, no por qué lo hace. Conocer las causas podrá resultar interesante técnicamente, pero lo valioso funcionalmente son los efectos. El dato de la máxima cantidad de par que puede hacer el motor tampoco sirve para conducir mejor en ningún sentido. Es decir, no es relevante para elegir una velocidad constante, no sirve para saber cómo gastar menos, ni tampoco cómo acelerar más. 1.2 Utilidad teórica del dato de par motor Como información teórica sobre el motor (no práctica sobre el coche), el dato de par máximo es útil, pero menos valioso que otros. El par máximo no es la «potencia a bajo régimen», no es una medida de «los bajos» que tiene el motor, ni indica si es un motor es «elástico». La elasticidad y otros términos relacionados son una forma de referirse a la potencia que da el motor a bajo régimen, con relación a la que da a régimen alto. Una forma aceptable de expresar numéricamente la elasticidad es el llamado «índice de elasticidad». Como fuente de información, hay un cierto parecido entre lo que ocurre con el par máximo y con el coeficiente aerodinámico Cx. El coeficiente aerodinámico por sí solo no tiene mucha utilidad, salvo para quienes quieran hacer disquisiciones sobre carrocerías. Es más interesante y útil el dato de resistencia aerodinámica, para lo que hace falta la superficie frontal además del coeficiente Cx. Sin embargo, es mucho más fácil encontrar información sobre el coeficiente Cx que sobre el factor de resistencia aerodinámica. Con el dato de par máximo también sucede como con el dato de aceleración de 0 a 100 km/h: es poco significativo de lo que puede acelerar un coche, pero es más fácil de encontrar que otros datos que lo serían más. Su utilidad comparativa radica sólo en que resulta fácil de encontrar, no es que sea muy significativo. Para valorar técnicamente un motor es mejor saber el par máximo que no saberlo. En muchos casos, el de par máximo es el único dato que hay para saber la potencia del motor en un régimen distinto del de potencia máxima. Sin embargo, serían más interesantes técnicamente otras informaciones en lugar de o además del par máximo, como el rendimiento térmico o la presión máxima o media en la cámara. Suponga que le ofrecen un empleo en el que van a pagar una cantidad que le parece muy alta. Lo más prudente es que no acepte, hasta que le digan también cada cuánto tiempo se le van a pagar. El par máximo es esa cantidad, el régimen es el periodo en el que se lo pagan. Si quiere saber cuánto va a ganar, necesita los dos datos: eso es la potencia. La potencia que usa el coche es un producto de dos variables inversamente proporcionales: el par en la rueda y su velocidad angular. A diferencia del par, la potencia es un valor constante desde que sale del motor hasta que llega a las ruedas. Es decir, salvo lo que se pierde por rozamiento, cuando el motor hace 100 CV, son esos 100 CV los que mueven al coche, independientemente de la marcha que esté seleccionada o la velocidad a la que vaya del coche. El valor práctico del dato de potencia es que sirve para estimar la velocidad máxima o la aceleración de un coche. El dato de par máximo del motor, en cambio, es inútil para estimar la velocidad máxima o la aceleración. La velocidad máxima depende de la potencia máxima y de la resistencia aerodinámica; en algunos casos, la velocidad máxima está limitada además por los desarrollos de transmisión. La aceleración depende de la potencia, el peso y —si se mide desde una velocidad alta— la resistencia aerodinámica; los desarrollos de transmisión influyen en la aceleración, pero no siempre en el mismo sentido. El dato de par máximo tampoco da una idea sobre la capacidad de recuperación del coche. La recuperación es una aceleración y, por tanto, depende de la potencia que haga el motor mientras se mide esa aceleración. La diferencia es que, para estimar la aceleración máxima, no es preciso saber el régimen de potencia máxima, basta saber cuántos caballos puede dar el motor (hablamos de motores comunes en automóviles). En cambio, para poder estimar la recuperación, lo que hay que saber es la potencia que puede dar el motor en el régimen en que se da esa recuperación; es decir, para estimar la recuperación es necesaria (y no suficiente) una curva de potencia. Suponer que un coche con una cifra relativamente alta de par máximo tiene necesariamente una buena capacidad de recuperación es erróneo por dos razones. La primera es que no necesariamente por tener una cifra alta de par a un régimen, la va a tener también a otros regímenes; en algunos casos es así, en otros no. Por ejemplo, hay motores turboalimentados que, hasta que no llegan a un cierto régimen, no dan una cifra alta de par, aunque la que den después de ese régimen sea muy alta. La segunda es que, incluso si efectivamente la cifra de par es alta a todo régimen, sigue siendo uno de los dos datos que hace falta para estimar la aceleración; el otro son los desarrollos de transmisión. El par que mueve al coche no es el que hace el motor, es el que hacen las ruedas. 1.3 Rendimiento térmico El rendimiento térmico del motor es el dato que indica la eficacia de un motor como máquina. Para valorar el rendimiento térmico del motor lo interesante sería tener gráficos de consumo específico a distintos regímenes y cargas. A falta de gráficos, es un indicio el dato del consumo específico mínimo. Cuanto menor es el consumo específico, mejor es el motor. El consumo específico mide el combustible necesario para obtener una cierta potencia, y se expresa en gramos por cada kilovatio hora (g/kWh). Cuantos menos gramos de combustible necesite el motor para conseguir un kilovatio hora, tanto mejor es su rendimiento térmico. El rendimiento térmico también se puede expresar como una proporción: de la cantidad de calor que genera la combustión, la parte que se transforma en trabajo. Los mejores motores Diesel no llegan al 45 por ciento rendimiento en condiciones de trabajo ideales, los mejores de gasolina apenas pasan del 35 por ciento. Las condiciones ideales de funcionamiento suelen ser, en ambos casos, un poco por debajo del régimen de par máximo y con una carga un poco menor que la máxima. Que un motor tenga buen rendimiento en condiciones óptimas de funcionamiento no quiere decir necesariamente que también lo tenga en otras condiciones. Por ejemplo, un motor de gasolina turboalimentado puede tener mejor rendimiento a plena carga que un motor BMW con sistema de distribución Valvetronic. En carga parcial, en cambio, es posible que el motor de BMW (atmosférico) tenga mejor rendimiento que el turboalimentado. En condiciones distintas de las óptimas, el rendimiento del motor desciende (sobre todo en los de gasolina), y es prácticamente nulo cuando el motor está al ralentí. Según datos de Bosch, el rendimiento medio de un motor en el ciclo de consumo es inferior al 10 por ciento. Es decir, en condiciones normales, por cada diez euros de combustible que echa usted en su depósito, nueve se los gasta exclusivamente para contaminar, para hacer ruido, para calentar la atmósfera y para reducir la vida de su motor. 1.4 Presión máxima y presión media efectiva Otro dato que dice mucho acerca de un motor es la presión máxima; es decir, al valor más alto de presión que hay en la cámara. Cuando se diseña una familia de motores que tiene elementos en común para varias unidades con distinta cilindrada o número de cilindros, uno de los pocos datos que suele ser común a todos ellos es la presión efectiva máxima (también lo es la distancia entre centros de cilindros). Muchas variables del motor están determinadas por ese valor máximo de presión para el que está diseñado. Es decir, si puede soportar —por ejemplo— una presión máxima de 150 bar, otras variables se determinan en función de ese valor de presión máxima proyectado: el momento del inicio de la combustión, la relación de compresión o eventualmente la presión de sobrealimentación. Para valorar técnicamente al motor, también es mucho más interesante que el par máximo la fuerza que hace con relación a su cilindrada: esa magnitud equivale a la presión media efectiva. La presión media efectiva se calcula con el par máximo y la cilindrada; o bien con el dato de potencia, el régimen y la cilindrada. Es, por tanto, la misma magnitud que lo que podríamos llamar «par específico», o relación entre par máximo y cilindrada. Como ocurre con la presión máxima, la presión media efectiva permite comparar motores de distinta cilindrada. Por ejemplo, Porsche da un enfoque distinto a los motores del Boxster que a los del 911, que se pude ver al comparar las cifras de presión efectiva media. Los dos motores del Boxster tienen 12,6 bar de presión media efectiva. Es una cifra alta, pero no tanto como la que alcanzan los motores del 911: 12,9 bar el del Carrera y 13,1 el del Carrera S. En los motores del Boxster, esa presión es constante en un intervalo de régimen muy amplio para ser un motor atmosférico: entre 4.700 y 6.000 rpm. En los motores del 911, en cambio, Porsche ha preferido que el motor dé la máxima cantidad de fuerza posible, a costa de que la alcance sólo en un régimen. Con estos datos, se puede interpretar que la idea de Porsche es que los motores del Boxster hagan al coche más cómodo de utilizar, y que los del 911 tenga la potencia más alta posible a todo régimen. video de una prueba de potencia de un BMW link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=fQsmIfhq32U bueno espero que les guste, hasta la proxima entregahttp://www.taringa.net/posts/autos-motos/1180974/Funciomamiento-de-motores.html