Video resumen 1.8.2. Par y potencia (II)
Ya sabemos qué es el par y la potencia y sus aportaciones en el automóvil.
En este módulo se va a explicar cómo se leen las curvas de par y potencia, pues tienen valores variables según las RPM de funcionamiento del motor, como ya se ha adelantado anteriormente.
Se explica la necesidad de que el motor tenga sus valores y tipos de curvas de par y potencia en función del tipo de automóvil y utilización prevista.
Se termina exponiendo las formas de medir las curvas de par y potencia.
Las curvas de par y potencia
Para llegar a las curvas de par y potencia antes unos comentarios con la ayuda de esta animación, en la que se ve un motor de cuatro cilindros en línea de lado y dos vistas de frente, a la izquierda a medias RPM y a la derecha a altas RPM:
- El par es proporcional al llenado y es variable según diferentes aspectos, estos son los más influyentes:
- Velocidad de los gases en los colectores; generando las ondas de presión mencionadas en el módulo anterior
- Formas de los colectores; sus dimensiones, sección, longitudes, curvas y demás detalles afectan en gran manera a la circulación de los gases de admisión y escape
- Filtro de aire; es necesario para evitar la entrada de suciedad e impurezas a los cilindros, pero supone un freno a la circulación del aire de admisión y con importantes efectos sobre las ondas de presión
- Silenciadores; en el escape son igualmente necesarios, también alteran las fluctuaciones de las ondas de presión de estos gases
- Mariposa de gases; altera el paso de la masa de admisión, más con aperturas parciales. Totalmente abierta afecta menos
- Estos aspectos y otros más son tenidos muy en cuenta en el diseño del motor por su gran trascendencia sobre el par y la potencia
- El objetivo es lograr que le mejor llenado, par máximo, esté en la zona de RPM que más utiliza el conductor del automóvil, y en el caso de un turismo es a medias RPM
- Se logra adaptando las secuencias de apertura y cierre de las válvulas que más favorecen el llenado a estas RPM, es decir la posición del árbol de levas con relación a los pistones
En las preparaciones de los motores para utilizaciones deportivas y competición, el primer elemento que se modifica es el árbol de levas, para obtener el mejor llenado/par a más RPM, lo que implica aumentar la potencia.
No importa que a bajas RPM se pierda respuesta.
La animación que vemos a continuación nos diseña la curva de par motor de un automóvil de turismo y calcula la de potencia:
- En las abscisas se representan las RPM
- En las ordenadas, a la izquierda, el par motor
- Bajo las RPM se ven cilindros para ir reflejando las variaciones de llenado/par
- El par y potencia de miden con el acelerador a fondo para que el motor entregue todas sus prestaciones
- Creación de la curva de par:
- Desde ralentí el motor va subiendo de RPM y el llenado va mejorando
- Al llegar a medias RPM es cuando se obtiene el mejor llenado del motor, es el par máximo
- El motor continua subiendo de RPM pero el llenado decrece, pues las ondas de presión no coinciden con las secuencias de válvulas
- Una vez elaborada la curva de par motor se calcula la de potencia aplicando la fórmula, Potencia = Par x RPM a cada uno de los puntos de la curva de par
- Se ve a la derecha la escala de la potencia
- Se sitúan sobre el cuenta RPM los puntos de par y potencia máximos; al ser un motor de automóvil de turismo el par está a medio régimen y la potencia en la zona alta de RPM
Veremos seguidamente como los valores de par y potencia máximos, y las formas de sus curvas, son bastante diferentes según el tipo de automóvil a que van destinados.
Objetivo a más par y curva “plana”
Para entender mejor los objetivos respecto al par y potencia, vamos a comparar en la animación siguiente curvas de par y potencia de diferentes tipos de automóviles, para tratar de conjugar después en un mismo motor todas las ventajas de cada uno de estos, si es posible:
Las tres imágenes superiores representan motores para diferentes tipos de automóviles:
- Izquierda todoterreno o vehículo de carga:
- Se buscan buenos valores de par y desde bajas RPM
- La potencia es secundaria
- Central, turismo:
- Ha de responder bien el motor en vacío y también con todas las plazas ocupadas más maletero lleno
- Se logra equilibrando los valores de par y potencia, situando el par máximo en la zona media de RPM
- Derecha, deportivo:
- Se quiere tener prioritariamente potencia, lo que implica que el par máximo esté hacia la zona alta de RPM, lo que hace que la elevada potencia se logre a más altas RPM
- Poca respuesta del motor a bajas/medias RPM
Partiendo de un motor con la misma cilindrada….. ¿es posible conseguir una curva de par plana?; si con estas tecnologías:
- Distribución de fase variable; modifica las secuencias de actuación de las válvulas durante el funcionamiento del motor
- Alzado variable de las válvulas de admisión; se sustituye la mariposa de gases por la variación de la cota de apertura de las válvulas
- Colector de admisión de geometría variable; los gases de admisión pueden pasar por colectores de diferente sección y recorrido
Partiendo de un motor con la misma cilindrada….. ¿es posible conseguir más par y potencia?, si con….:
- Sobrealimentación; llenado a presión de los cilindros
El objetivo es utilizar estas tecnologías combinadas para incrementar el par y potencia máximos, y hacer que la curva de par sea más plana.
Medición del par y la potencia
En realidad se mide la curva de par, la potencia se calcula a partir de esta con la fórmula.
Hay dos formas de medir el par, empezamos con un banco de potencia o de motor, que mide la curva directamente sobre el motor según se ve en esta animación (son explicaciones didácticas):
En banco de potencia o de motor:
- Se coloca en el extremo del cigüeñal del motor un tambor de giro del banco de potencia
- El banco de potencia incorpora la gráfica para grabar las mediciones, palancas de freno que inciden sobre el tambor de giro y sensor de par que conecta con el tambor de giro
- Se pone el motor en marcha y se acelera a fondo
- Las palancas de freno sobre el tambor de giro estabilizan las RPM del motor para ir midiendo el par generado y grabar la curva de par
- Al subir el motor de RPM se comprueban los valores y confirma el cálculo de la curva de potencia
- Parada del motor
Para hacer esta medición se dispone de sistema externo para refrigerar el motor, y todos los complementos necesarios para su correcto funcionamiento.
El hecho de aplicar un freno para medir el par motor generado y la potencia resultante, explica que esta forma de medición se conozca también como “potencia al freno”.
En banco de rodillos:
- Se ve el banco de rodillos con el gráfico de grabación de las curvas
- El automóvil se coloca sobre el banco de rodillos, las ruedas motrices sobre los rodillos, las delanteras en este caso pues es un automóvil de tracción (delantera), y las no motrices, traseras, sobre los soportes – freno
- Motor en marcha, se inserta la 3ª relación (generalmente) y se acelera a fondo
- El banco va grabando en la gráfica el par de giro de los rodillos, lo que da la curva de par en rueda
- Después calcula la curva de potencia en rueda
- Se para el motor y se repite la prueba en 3ª relación con el embrague pisado, pero ahora es el banco a través de sus rodillos el que mueve la transmisión para valorar la pérdida de par
- Suma esta medición a la original en rueda y se obtienen las curvas de par y potencia del motor
Durante esta prueba es muy importante mantener la temperatura de funcionamiento del motor, y controlar que no entren en funcionamiento consumidores eléctricos que alteren las mediciones.
Resumen de este módulo
Con estas imágenes damos un repaso al contenido de este módulo:
- El llenado es proporcional al par motor y la potencia depende el par, además de las RPM
- Si aumenta el valor del par lo hace también la potencia
- En el gráfico vemos unas curvas de par y potencia de un automóvil de turismo, el par máximo está a medias RPM
- El objetivo es lograr valores más altos y que la curva de par sea lo más plana posible, con mejoras en la potencia
- El par y potencia se pueden medir en un banco de potencia o de motor directamente sobre el motor, o con un banco de rodillos, entonces se mide el par en rueda y se le suman las pérdidas por transmisión
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