Como la fuerza se mide en Newtons y las distancias en metros, el "par" vendrá expresado en Nm.
Newtons x metro = Nm.
Par Motor
Las dos características que mejor describen las prestaciones de un motor de combustión interna de un vehículo son sus curvas de potencia máxima y de par motor máximo.
El concepto de par se puede entender como una fuerza de rotación aplicada al final de un eje giratorio. Por ejemplo, la fuerza que se hace para girar un destornillador a la hora de enroscar un tornillo es un par. Cuanto más par se desarrolle, más se podrá apretar el tornillo.
En un vehículo hay que distinguir dos pares fundamentales:
- El par motor: Es el par desarrollado por el motor en cada instante y medido en el final del cigüeñal, volante de inercia o primario del embrague. Se produce debido a la combustión del carburante en los cilindros, por lo que, en general, cuando más se apriete el acelerador mayor será el par obtenido.
El par en rueda: Es el par que se aplica en la rueda, proporcionando la fuerza de tracción que será la que realmente mueva el vehículo. Es diferente al par motor, puesto que la caja de cambios se encarga de multiplicarlo, ya que, como se verá después, al reducir la velocidad de giro en la caja se multiplica el par.
El Par Motor Máximo, que es el dado habitualmente proporcionado por los fabricantes, es la máxima fuerza de giro que puede proporcionar el motor. Se da solamente en una condiciones determinadas:
- Plena carga: acelerador pisado al 100%.
- Régimen de revoluciones de motor intermedio: es aquel en el que se consigue la optimización de diversos factores, entre ellos el rendimiento del turbo y la combustión.
A cargas parciales, es decir, sin el acelerador a fondo, no se puede obtener el par máximo del motor.
En todos los motores, la curva de par empieza ascendiendo hasta llegar al régimen al que el motor rinde el par máximo. A partir de ese momento, el par empieza a decrecer progresivamente.
Siempre será mayor el par en rueda que el par motor.
POTENCIA
- La potencia: es la cantidad de trabajo que puede desarrollar un motor en un tiempo determinado.
Cuanta más potencia tenga un motor, más trabajo podrá realizar en el mismo tiempo. Con un motor más potente, un camión puede:
- Acelerar un vehículo más deprisa
- Subir una pendiente a más velocidad
- Remolcar cargas más pesadas
El valor de la potencia en cada instante se obtiene al multiplicar el par por el régimen de giro:
Potencia(CV)=Par motor(NM) x Régimen (r/min) / 7024
Por ello, en un motor aumenta la potencia, bien por que se aumente el par apretando el acelerador o bien porque se aumente el régimen de giro.
La potencia máxima suele darse a altos regímenes (revoluciones) del motor y el par máximo a regímenes medios o bajos.
La potencia máxima del motor da lugar a la mayor potencia en rueda, lo que condiciona la máxima pendiente.
En un motor que funciona a potencia máxima (régimen de motor elevado y acelerador a fondo), el consumo es muy elevado.
En circunstancias normales de circulación, no es necesario el desarrollo de potencias tan elevadas, las cuales dan lugar a mayores consumos de carburante.
A bajas revoluciones la cantidad de carburante que se inyecta es pequeña, el motor entrega muy poca potencia, sin embargo, se mantienen muchas pérdidas mecánicas por rozamientos haciendo que el par a bajas revoluciones sea siempre bajo.
En muy altas revoluciones la cantidad de carburante es mayor pero no hay suficiente aire ni tiempo para mezclarse por lo que se producen desagradables fenómenos mecánicos como la flotación de los muelles de las válvulas o barridos insuficientes en los cilindros, lo que conduce también a caídas en el par motor.
Si aumentamos las revoluciones del motor por encima de donde está el par máximo, el motor entregaría todavía más potencia, pero estos incrementos de potencia serían cada vez más pequeños por cada incremento de revoluciones que aumentásemos. La velocidad aumentará hasta su velocidad máxima, pero cada vez con más esfuerzo.
La curva de potencia es, en definitiva, la capacidad de entregar potencia de un motor en toda su gama de revoluciones, cuanta más potencia más posibilidades de acelerar y mayor desplazamiento del vehículo. La máxima potencia, al máximo de revoluciones, supone el mayor consumo de carburante.
Los distintos tipos de vehículos necesitan una potencia determinada que les permita un desplazamiento. A menor potencia, el desplazamiento también será menor. La relación entre la potencia y la masa máxima transportada serán fundamentales a la hora del consumo de carburante.
CONSUMO ESPECÍFICO DE UN MOTOR
Curvas de Par y de Potencia
Curva de par a plena carga
Es la habitualmente proporcionada por el fabricante y muestra el par máximo proporcionado por el motor a cada ´régimen de giro cuando la carga es máxima, es decir, el acelerador está pisado a fondo.
Curva de potencia a plena carga
Es también la que habitualmente proporciona el fabricante y muestra el valor de la potencia que entrega el motor a cada régimen de giro cuando la carga es máxima, es decir, el acelerador pisando a fondo.
Tan importante o más que el valor que alcanza el par motor máximo o el de la potencia máxima será el conocimiento por parte del conductor de los rangos o intervalos de revoluciones en las que obtienen estos valores.
Los valores límites de revoluciones en la documentación técnica del vehículo y, en caso de no disponerse de los mismos, se recomienda solicitártelos al fabricante.
Así mismo existen condiciones de utilización de los motores en la que el consumo de carburante es cero. Cuando el motor se encuentra girando sin pisar el acelerador con la relación de marchas en la que se circula engranada (retención), estando o no accionado el retardador, no se inyecta combustible en los cilindros, es decir, no se consume carburante. Cuando, al reducirse la velocidad del vehículo, el régimen del motor se acerca al de ralentí, está condición desaparece volviendo a inyectarse una pequeña cantidad de combustible para asegurar que el motor no se pare.
Existe una zona denominada "polo de mínimo consumo" que proporciona el menor valor de consumo específico (en g/CVh), es decir, el mejor rendimiento del motor.
La zona de consumo específico mínimo está situada normalmente en regímenes ligeramente inferiores al de par máximo o en la zona más baja del mismo y con el acelerador bastante apretado, aunque no a fondo (en torno a las 3/4 partes de su recorrido).
El régimen de consumo mínimo baja cuando el acelerador está menos apretado. Por lo tanto, mantener el motor en condiciones de trabajo cercano a las de menor consumo específico proporciona menores consumos para una misma cantidad de energía producida.
En estas condiciones el motor aprovechará mejor el carburante, por lo que el vehículo consumirá menos haciendo el mismo trabajo o, lo que es lo mismo, realizando el mismo trayecto.
Las " curvas equiconsumo" dan información sobre las zonas de mínimos consumos de potencia entregada.
Si sobre dichas curvas se superponen las de respuesta del motor a varias posiciones del pedal del acelerador, se puede ver que, a potencia constante, existe una zona de régimen de giro donde el consumo específico es mínimo y, por tanto, si se circula en estas condiciones, lo será también el consumo medio en l/100km . Esta zona se corresponderá con la parte inferior de la zona verde del cuentarrevoluciones.
Un vehículo necesita más potencia para ir a mayor velocidad, pues aumentan las resistencias aerodinámicas y de rodadura. En la situación de circulación a una determinada velocidad se necesita una cantidad fija de potencia entregada por el motor.
Si el vehículo circula, por ejemplo, a 40 km/h, se observa que la potencia necesaria para circular se puede obtener de distintas formas:
- A altas revoluciones, circulando en relaciones de marcha que no son las más largas y con el pedal acelerador poco pisado.
- A más bajas revoluciones, circulando en marchas más largas y con el acelerador pisado en mayor medida, concretamente, en torno a las 3/4 partes de su recorrido.
Así pues, en su último supuesto, el motor trabajará en la zona de mínimos consumos específicos del orden de 200 g/kwh, consumiendo considerablemente menos que en el primer caso, donde los consumos específicos rondarían los 230 g/kwh.
Cada situación exige una velocidad diferente y una determinada fuerza de tracción en las ruedas motrices que se traduce en una potencia diferente solicitada por el motor. La fuerza de tracción debe vencer las resitencias a la rodadura, aerodinámica, aceleración y pendiente que cada situación determine.
Conociendo aproximadamente las curvas equiconsumo del motor para la entrega de una determinada potencia, se podrá saber en qué rangos de revoluciones y grados de carga del pedal acelerador el motor consume menos.
Las zonas de menores consumos específicos de un motor son las que los fabricantes indican con el color verde en el cuentarrevoluciones. Los mínimos consumos se corresponden con regímenes de motor de la zona inferior de par máximo o algo menores en motores modernos. Este régimen varía regún la cilindrada de los motores entre las 1000 y 1500 r/min.
Por tanto, en cada situación del tráfico la potencia resistente debe ser proporcionada por el motor seleccionando entre las posibles condiciones de su funcionamiento ( definidas por la relación de marchas selecionada, la posición del pedal acelrador y el régimen de giro del motor). la que permita obtener un menor consumo de carburante, siempre sin salirse de la zona de par máximo.
No se debe circular con el motor funcionando por debajo de la zona de par máximo, es decir, por debajo de la zona verde del cuentarrevoluciones, ya que los vehículos suelen presentar un brusca caída de par al entrar en esta zona, lo que se podría dar lugar a problemas por falta de respuesta ante distintas situaciones del tráfico.
Por lo tanto, el mínimo consumo se obtendrá manteniendo el motor en la zona de mínimos consumos específicos (habitualmente la zona verde del cuentarrevoluciones) y con bajas demandas de potencia. Es decir, minimizando el régimen sin salirse de la zona verde del cuentarrevoluciones.
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