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Conceptos de Mecanica Basicos

ENERGÍA

Definir la energía no es algo precisamente sencillo. Todos intuimos que significa, e inclusive solemos usar frecuentemente el término “energía”. Es la capacidad de producir trabajo. La mejor forma de explicar el concepto de

energía es a través de sus diferentes formas o manifestaciones. El factor común a ellas nos definirá el concepto de energía. Los seres humanos percibimos la energía en sus diversas formas por medio de sus efectos y a través de nuestros sentidos. Ampliemos este concepto. Si toco un objeto caliente, mis sentidos inmediatamente me advierten de su elevada temperatura. La energía de una ola que impacta sobre mi cuerpo me revuelca en la costa. El ventilador que me proyecta aire que es impulsado por un motor, el cual a su vez es movido por energía eléctrica esta transformando energía de una forma a otra. Ingerimos alimentos que nos proveen de energía para todas las funciones vitales.
Un jugador de su equipo preferido le transfiere energía a la pelota cuando la patea, la pelota recibe energía suficiente para volar hasta dentro de la red, y usted gasta energía en saltar y en gritar el gol. ¿Va entendiendo esto de la energía?
El combustible de su motor libera al quemarse en la cámara de combustión del cilindro energía mediante una reacción química, y lo hace en forma de calor (una forma de energía). Ese calor produce la dilatación de los gases presentes y un aumento de la presión dentro del cilindro (otra forma o manifestación de la energía). Dicha presión actúa sobre la cara del pistón y por medio del movimiento del pistón y su vinculación con una biela transforma dicha presión en un trabajo mecánico (otra forma de energía).

La energía es una magnitud física y consecuentemente se puede medir, las unidades con que la mediremos dependerán del tipo de energía que estemos considerando. Es posible hablar de diferentes estados o tipos de energía, no es posible en cambio definir la energía como una cosa pura o aislada de alguna manifestación. La energía siempre se evidencia a través de un cambio en alguna de sus manifestaciones.

DIFERENTES TIPOS O FORMAS DE ENERGÍA

Calor:
Resulta muy dificultoso definir el calor en sí mismo. Sin embargo frecuentemente todos lo percibimos, ya sea por exceso o por falta de él. Si bien el calor es una de las formas más comunes de energía, se manifiesta en forma indirecta a través de sus efectos, como ser el que nosotros habitualmente percibimos, la temperatura.
La forma más común para elevar la temperatura de un cuerpo es entregarle calor, e inversamente para enfriarlo debemos quitarle calor.
En realidad al aportar calor estamos aportando energía, que se acumula como energía interna en el elemento que es calentado. Si lo definimos rigurosamente podemos decir que el calor es una forma de energía de transición ya que resulta imposible acumular el calor como tal.
A igualdad de temperaturas, la cantidad de calor que contiene un cuerpo depende de su masa y de su material, por ejemplo una bañadera llena de agua a 40°C contiene mucho mas calor que un alfiler a esa temperatura.
Si al alfiler le aplicamos un encendedor unos segundos se pondrá al rojo (700°C) y el mismo encendedor aplicado a la bañadera prácticamente no producirá ningún efecto. Igualmente la bañadera a 40°C contendrá muchísimo mas calor que el alfiler a 700°C.
El concepto de cantidad de calor está asociado también al de masa. Es obvio que necesitamos mucho mas calor para calentar una cafetera completa a 70°C que para calentar un simple pocillo de café a la misma temperatura. En ambos casos se llega a 70°C, pero con toda la cafetera demora mucho más.

Si mas café requiere mas tiempo de calentamiento en la misma cafetera, ¿que cambió?. Cambió la cantidad de calor transferida en cada caso. Calentar la cafetera completa de agua a 100 ºC requiere mas calor (o mas energía) que un pocillo de agua elevado a la misma temperatura.
Como para que se convenza, y empleando términos mas dramáticos, no es lo mismo quemarse con una gota de aceite hirviendo que con un litro del mismo aceite. Diferenciemos entonces el concepto de calor y el de temperatura, la temperatura es una consecuencia del calor. Es un principio universal que espontáneamente el calor solo puede pasar de un cuerpo a mayor temperatura a uno a menor temperatura, y nunca al revés.
El calor es en realidad una forma de energía transferida a las moléculas de un cuerpo, que se acumula en forma de vibración de estas, y se transmite de tres formas diferentes:
Por conducción cuando la energía se transmite directamente de una molécula a otra en sólidos, líquidos o gases (la bombilla de un mate).
Por convección mediante un movimiento natural, debido a cambios en la densidad, de las partículas en líquidos o gases por el cual las que tienen mayor temperatura tienden a subir (la estufa por convección, el termotanque).
Por radiación cuando la energía se transporta de un cuerpo a otro mediante ondas electromagnéticas sin que haya movimiento de material (la radiación infrarroja cuando estamos expuestos al sol o a una estufa de cuarzo).
Mencionemos algunos de los diferentes tipos de energia:
Energía Química (se manifiesta a través de transformaciones químicas, generalmente transformándose en Calor) por ejemplo la combustión de la nafta, el gasoil, el gas y el carbón del asado, explosivos, pilas eléctricas y baterías, Etc.

Energía Potencial: Depende de la posición del objeto. La altura de la maceta sobre su cabeza, el resorte, la presión dentro de un recipiente o una tubería, un dique con agua.

Energía Cinética: Propia de los cuerpos en movimiento. La que abolla el guardabarros, la que conforma una pieza forjada, el golpe de karate.

Energía Eléctrica: Convivimos con ella diariamente en múltiples manifestaciones. Se aplica para generar movimiento (motores), calor (resistencias)
Cuando se consume energía, esta no se destruye, evoluciona a otras formas, y nunca es aprovechada totalmente. Siempre existirá una parte que sin destruirse, no se transformara en una forma utilizable. Las máquinas nunca pueden tener rendimientos del 100% ni es posible el movimiento perpetuo.
Como ejemplo: Un motor de nafta utiliza en el mejor de los casos el 35% de la energía del combustible para generar impulsión, el resto lo gasta en calentar el sistema de enfriamiento, los gases de escape y a sí mismo. Para el caso de un diesel este valor llega al 40%.

Velocidad: Cuando interviene el recorrido y el tiempo para efectuar ese recorrido, hablamos de velocidad. Es decir que si un determinado recorrido lo efectúo en menor tiempo, lo estoy haciendo a mas velocidad, y viceversa. La velocidad debe estar caracterizada por el punto en que se considera, por su magnitud y su dirección.

Aceleración: Mide cómo varía la velocidad en el tiempo. Si la velocidad aumenta a medida que transcurre el tiempo existe una aceleración positiva y viceversa.

Fuerza: La característica de una fuerza está determinada por la acción mecánica que un cuerpo ejerce sobre otro.

Masa : La masa de un cuerpo mide la cantidad de materia que lo compone. Debemos considerar también las características de cada masa en particular: Dos globos de igual volumen, lleno uno de ellos de aire y el otro de agua, tienen masas muy diferentes, pese a tener el mismo volumen.
La masa nos lleva a definir la densidad (d) que justamente tiene en cuenta la masa y el volumen, y que nos define que cantidad de masa tenemos por unidad de volumen. Por ejemplo un litro de mercurio tiene una masa catorce veces mayor que un litro de agua, teniendo por lo tanto una densidad catorce veces mayor que el agua. La densidad resulta entonces de dividir la cantidad de masa en cuestión, por el volumen que ocupa dicha masa.
La densidad es muy importante en los cálculos para pasar de masa a volumen y viceversa. Por convención se define como 1(una unidad) a la densidad del agua.


Inercia: A mayor masa mayor inercia. La inercia es la propiedad que tiene un cuerpo para resistir un cambio en su movimiento.
Si un cuerpo, por ejemplo una esfera de acero, esta quieto y apoyado en un plano nivelado, y nosotros intentamos moverlo horizontalmente en cualquier dirección, habrá que aplicar una fuerza para hacerlo. La esfera tiende a oponerse al movimiento. Cuanto más grande sea la esfera y consecuentemente aumente su masa, mayor será la fuerza necesaria para generar el mismo movimiento.
A mayor rapidez en el cambio de velocidad, mas fuerza tendremos que aplicar. Igualmente, si la esfera se está moviendo también será necesario aplicarle una fuerza para cambiar su velocidad o su dirección. Tal como lo vemos, aceleración, fuerza y masa están íntimamente ligados.
Hace ya 300 años, uno de los genios más grandes de la historia de la humanidad, Sir Isaac Newton, enunció las Leyes Fundamentales de la Dinámica de los Cuerpos Rígidos. Esas leyes dicen:
1) Todo cuerpo permanece en reposo o continúa moviéndose en línea recta con velocidad constante, a menos que exista alguna fuerza que lo desequilibre y obligue a cambiar su velocidad y/o dirección.
2) Al acelerar una masa aparece una fuerza que trata de oponerse al movimiento y viceversa. Si aplicamos a un cuerpo que puede desplazarse o que se está desplazando una fuerza, este cuerpo sufrirá una aceleración. Esto expresado matemáticamente es:
F= M x A
3) Para toda acción existe una reacción igual y opuesta. Las fuerzas mutuas que actúan entre dos cuerpos en contacto son de igual magnitud y sentido, pero de dirección opuesta.
Si aceptamos lo anterior como cierto vemos que la fuerza es igual al producto de la masa por la aceleración, es decir, que existe una acción dada por la fuerza y una reacción manifestada por la masa y la aceleración que aparece como consecuencia de la aplicación de la fuerza. El producto de M x A tiene entonces también las características de una fuerza, y en rigor de verdad a ese producto se le llama fuerza de inercia.
Esto último que expresamos está de acuerdo con la tercera ley que enunciamos, si existe una acción expresada por la fuerza F existe también una reacción manifestada por las fuerzas de inercia M x A, de manera que ambas se anulan entre sí, se mantiene el equilibrio, todos quedamos en paz y armonía, y nada sale disparado para cualquier parte porque sí.
No es lo mismo la fuerza que debemos aplicar para acelerar al carrito del supermercado a nuestra velocidad caminando cuando está totalmente vacío, que cuando lo tenemos desbordando de latas, botellas, u otros objetos de peso significativo.

Aceleración de la Gravedad: Un cuerpo en caída libre, lo hace movido por su propio peso, aumentando constantemente su velocidad. Ese aumento de velocidad, para cuerpos que caen sobre la tierra, es el mismo para todos los cuerpos. Dijimos que aceleración es un cambio de velocidad en el tiempo. Consecuentemente estamos en presencia de una aceleración, que es constante, llamada aceleración de la gravedad o "g ", y cuyo valor es de 9,81 m/seg x seg o m/seg2, o a un cambio de velocidad de aproximadamente 36 Km/hr por segundo (36 Km/hr/seg)
Si todo lo que hemos expresado es correcto, un cuerpo que cae sobre la tierra esta sometido a una aceleración determinada, a la que llamamos "g ", tiene una masa "M ", y afectado por una fuerza que es su propio peso al que llamaremos "P ". Si aceptamos que F = M x A podemos entonces definir mas exactamente el peso de un cuerpo sobre la tierra como:
P = M x G


Peso : El peso es entonces la fuerza que la atracción de la gravedad ejerce sobre una masa. Si bien la masa de un astronauta es la misma en la tierra o en la Luna, su peso será diferente, e inclusive durante buena parte del viaje de una a otra no tendrá peso por la ausencia de gravedad, pero si seguirá teniendo masa. El peso es otra manifestación de las leyes de Newton.
Peso Específico (r): Es similar a la densidad, pero relaciona el peso con el volumen de una sustancia.
P(peso)
r (peso específico) = ----------------
V(volúmen)

Trabajo y Potencia: Sobre estos conceptos vamos a extendernos un poco mas, ya que resultan de fundamental importancia para comprender todo lo que hace al funcionamiento de un vehículo, de los motores y de sus accesorios.


Para que pueda hablarse de trabajo es necesario que estén presentes dos factores, fuerza y recorrido. Cuando levanto la maceta estoy aplicando un trabajo sobre ella, estoy levantando su peso desde el piso hasta una altura determinada. Cuando comprimo un resorte estoy aplicando un trabajo sobre él, que se compone de la fuerza que voy ejerciendo para comprimir el resorte a lo largo de un recorrido, por ejemplo el resorte de una válvula de motor.
El trabajo efectuado sobre un cuerpo puede servir directamente para aumentar cualquiera de las formas de su energía. (El ascensor, a medida que sube consume trabajo mecánico y aumenta su energía potencial, transformo energía eléctrica en energía potencial. En el caso de una central hidroeléctrica el proceso es el inverso).
Cuando hablamos de Potencia, se la define genéricamente como la rapidez con que se efectúa un trabajo.
Si yo subo un piso por una escalera a paso normal, elevo mi propio peso esa distancia. Efectué un trabajo en un determinado tiempo. Si subo corriendo, el trabajo que efectúo es exactamente el mismo, sin embargo siento mayor cansancio. El porqué es debido a que lo hice en menos tiempo, por lo tanto utilicé mas potencia.
La potencia también puede ser definida de otras formas. Una de las mas útiles para nuestro caso es relacionarla con la Fuerza y con la Velocidad.
Intuitivamente nos damos cuenta que un vehículo para poder avanzar debe vencer la fuerza que le opone la resistencia del aire, que será mayor cuanto mayor sea la velocidad. Podemos hablar en ese caso de la potencia que requiere ese vehículo para avanzar a una determinada velocidad.
Un vehículo que avanza, necesita de algo que le permita mantener ese movimiento, y eventualmente cambiarlo, sea para acelerar, frenar o doblar.
Si yo inicio un movimiento de la forma que sea, aparecerán inmediatamente reacciones que tratarán de oponerse y detener mas o menos lentamente, ese movimiento. Si hago rodar una bola perfecta sobre una superficie totalmente pulida y nivelada, y no actúo exteriormente de alguna manera sobre dicha bola, inexorablemente ella se detendrá, por mas cuidados que ponga en tratar de evitarlo.
Que se detenga se debe a una buena cantidad de razones, como ser la deformación que debida a su propio peso sufre la bola y la superficie en el punto de contacto, la falta de esfericidad perfecta, las imperfecciones en sus superficies que por pequeñas que sean siguen existiendo, la resistencia que opone el aire al movimiento de la bola, las diferencias de temperatura entre las partes, etc., etc. ¿A que viene este ejemplo? A que: nada, absolutamente nada en nuestro mundo real puede moverse o continuar en movimiento si no existe el aporte de alguna forma de energía, por mínima que esta sea.
El automóvil no es, obviamente, una excepción a esta regla. Ya sea para acelerarlo, como para mantener su movimiento, será necesario que alguien aporte la energía necesaria para ello. Quién se ocupa de suministrarla es siempre algún tipo de combustible. La energía química disponible en dicho combustible es debidamente transformada en trabajo útil por medio del motor, y este trabajo aprovechado para el fin propuesto.
El trabajo es también una forma de energía, por lo cual llegamos a la conclusión de que un motor no es ni más ni menos que un aparato que se ocupa de transformar por medios mecánicos, un tipo de energía no utilizable directamente en otra forma de energía, que si podemos usar en forma directa.
¿Cómo medimos esos intercambios de energía, como expresamos el mayor o menor poder de los motores, como expresamos su rendimiento, cómo sabemos si son aptos o no para la función deseada?. Para ello existen las curvas características de los motores, de las que nos ocuparemos brevemente mas adelante.
Generalmente al hablar de motores no se tiene suficientemente claro la diferencia entre trabajo, torque y potencia, se mete todo en la misma bolsa y allí empiezan las confusiones.
Para definir la capacidad de un motor se suele hablar con frecuencia de su potencia máxima y de su torque, o par torsor, máximo. Vamos a definir que es esto: El par torsor o par motor representa la capacidad que tiene un motor para producir trabajo, mientras que la potencia es la medida de la cantidad de trabajo realizado por el motor en un determinado tiempo.
Si nos referimos a un vehículo podemos decir que el par torsor mide la capacidad de mover cargas, mientras la potencia mide cuán rápido se hizo ese movimiento.
Por definición, potencia es el trabajo realizado en la unidad de tiempo. Dicho de otra manera la potencia mide la rapidez con que se efectúa un trabajo.
Tomemos por ejemplo una de esas bombas de agua manuales que solemos encontrar en las afueras de Buenos Aires.
Supongamos que yo subo y bajo la manija de la bomba diez veces, y con ello logro llenar un balde. Para llenar el citado balde no me interesó el tiempo transcurrido, solamente me bastó saber que hacían falta diez bombazos. Pues bien, el trabajo que me fue necesario entregarle a la bomba (a expensas de mi energía muscular) para poder llenar el balde queda medido por los famosos diez bombazos. Dicho trabajo me lo tomé con calma, y no me resultó ningún esfuerzo físico digno de mención.
Pero supongamos ahora que del suministro de baldes de agua dependa que no se queme mi casa: sin ninguna duda voy a tratar de llenar los baldes lo mas rápidamente posible, es decir que en un mismo tiempo voy a desarrollar mas trabajo (llenar mas baldes), o que voy a hacer el mismo trabajo más rápido (llenar cada balde en menos tiempo).
De esta forma, cuando necesite llenar cada balde en menos tiempo, o bien obtener mas baldes llenos en el mismo tiempo, voy a necesitar poner en juego mayor potencia, y me voy a dar cuenta de ello por el aumento del esfuerzo muscular que indudablemente me producirá mayor fatiga.
En realidad, siempre que se efectúa un trabajo, se pone en juego una determinada potencia, ya que para efectuar dicho trabajo se necesita un determinado tiempo, por pequeño o grande que este sea. En el caso de la bomba al poner en juego mayor potencia física gasto mas energía muscular en menos tiempo, con lo cual me canso antes.
Repitámoslo por última vez: Dado un determinado trabajo, se llama potencia a la relación que existe entre ese trabajo y la rapidez con que se efectúa, si la rapidez aumenta, aumenta la potencia y viceversa.
En un motor la curva de par motor expresa la capacidad de efectuar trabajo que tiene dicho motor a medida que varían las RPM. El par motor esta directamente relacionado con la fuerza que son capaces de ejercer sobre el piso las ruedas tractoras, capacidad que se verá multiplicada por la caja de velocidades y el diferencial, como ya veremos. A mayor par motor, mayor capacidad de arrastre (o "fuerza" como le dicen en el campo) tendrá el vehículo. Por ello decíamos que el par motor define la capacidad de transportar carga: si tengo que subir una pendiente aguda con un vehículo cargado, solo lo podré hacer si el motor dispone del par suficiente.
En cambio la potencia es otra historia, que si bien esta íntimamente asociada al par, mide otra cosa, mide cuán rápido se está usando ese par y cuán rápido se esta generando o consumiendo energía.
Haciendo una comparación con una bicicleta le podría decir que el par motor representa la fuerza que usted está aplicando sobre el pedal y la potencia mide cuan rápido usted aplica esa fuerza, obviamente cuanto más rápido pedalee, más potencia pondrá en juego. Recordemos también el ejemplo de la bomba de agua.
Cuando digo rápido o despacio, estoy poniendo en juego otra variable que es el tiempo, que en el caso de los motores que nos afectan viene medida por las RPM (Revoluciones Por Minuto), es decir cuantas vueltas dio el motor en un minuto.
Parecen conceptos sencillos, pero no lo son. Matemáticamente son muy fáciles de explicar, y uno comprende inmediatamente las expresiones numéricas, pero tener un problema resuelto matemáticamente no necesariamente significa entenderlo.
Este tema no es simple de explicar ni de entender. Fíjese que en los libros y artículos de misteriología mecánica automovilística se habla mucho de potencia y de par, pero muy pocos explican que quiere decir.
Sabemos que en cada carrera útil del motor se genera trabajo, que viene medido por el par motor, (al igual que el pedal) y que las RPM (equivalentes a la velocidad con que pedaleo) me dicen cuantas veces se efectuó ese trabajo en un minuto. Si tenemos el trabajo combinado con una unidad de tiempo estamos en condiciones de medir la potencia.
Usted seguramente a esta altura de los acontecimientos está comenzando a darse cuenta cómo se relacionan estos conceptos con un motor de un automóvil, o bien está totalmente confundido y no entiende mas nada de nada. En este último caso le sugerimos que comience a leer de nuevo este capítulo, o en su defecto que se compre una buena caña de pescar y se olvide del tema.
El objeto de estas páginas es que usted comprenda claramente la diferencia entre potencia y par torsor. El par motor, también llamado "torque" o “momento torsor”, mide la energía mecánica o el trabajo que se transmite a través de un eje.
Los semiejes de un tractor deben estar dimensionados para soportar el torque propio de este tipo de vehículo, muy superior al de un automóvil.
El concepto de torque puede Vd. asociarlo a retorcer algo. Cuando Vd. ajusta una tuerca de rueda con la llave cruz, esta aplicando un torque sobre dicha tuerca para poder ajustarla.
Asimilados estos conceptos podremos charlar y entendernos acerca de un montón de cosas muy interesantes sobre motores y automóviles.
Discúlpenos por ser tan temáticos sobre estos puntos y por darle una clase de física en lugar de escribirle con olor a nafta, pero tenga la seguridad de que sus conocimientos motorísticos se han expandido sensiblemente si comprendió lo que aquí expresamos.
Una curiosidad: ¿Sabe de donde proviene lo de HP? ¡No!... ¡por favor no se confunda que no nos referimos a eso!... nos referimos al significado mecánico. Viene de Horse Power (fuerza de caballo).
Resulta que con el advenimiento de las máquinas de vapor en su aplicación agrícola, en Inglaterra a fines del siglo XVIII, los campesinos preguntaban a los fabricantes a cuantos caballos podían reemplazar con aquellas máquinas.
De la medida promedio de la potencia que desarrollaba un caballo de carne y hueso nació el Horse Power, o como le llamamos nosotros "caballo de fuerza". Pero sucedió que también que los franceses, que estaban en un grado de desarrollo similar, por no usar la misma denominación que los del otro lado del canal inventaron el CV o Caballo Vapor, que es muy parecido al HP, pero no igual.
El trabajo, según lo explican las reglas del buen arte en termodinámica, es también una forma de energía. Tenemos que aceptar que cuando se efectúa un trabajo, del tipo que sea, siempre es necesario un gasto de energía, en cualquiera de sus formas.
Veamos algunos ejemplos. Si para arrastrar un determinado objeto sobre un piso nivelado, tengo que ejercer una fuerza de 75 Kgr (una fuerza de 75 Kgr es equivalente a levantar juntas una bolsa y media de cemento), y lo arrastro un metro habré hecho un trabajo de 75 Kgr.m o sea 75 Kilográmetros, y si ese metro lo recorro en un segundo (siempre tirando de la soga con 75 Kg.) habré desarrollado una potencia de 1 CV o sea 75 Kg.m/seg. Esta es en realidad la definición de CV (Caballo Vapor), significa efectuar un trabajo de 75 Kgr.m en un segundo.
Un valor muy parecido es el de HP ( Horse Power) que equivale a 76 Krg.m/seg. En realidad el CV y el HP no son exactamente equivalentes o iguales, el HP es al CV un 1,39 % más poderoso (surge de 76,04/75), un motor con 300 HP dispone de 304 CV.
El CV y el HP miden prácticamente lo mismo, pero el HP lo expresa con un número levemente menor. Otra forma actualmente común de expresar la potencia de nuestros motores es en Kw o Kilowatts (1KW = 1000 watts), sin entrar en análisis de unidades acéptenos por favor que 1 HP = 0,746 Kw, o que 1KW = 1,341 HP, y si hablamos de CV 1CV = 0,736 Kw o que 1 Kw = 1,36 CV.
Expresado de esta manera, si usted no está muy familiarizado con los números es casi seguro que hemos logrado confundirlo, por lo tanto recurramos a comparaciones más explícitas: 1 HP equivale a 10 lámparas de 75 watts prendidas, y 100 HP a 1000 lámparas.Un ser humano medianamente entrenado es capaz de generar en forma continua aproximadamente 0,1 KW o lo que es igual 0,13 HP, o sea que harían falta de 7 a 8 personas en buen estado físico para poder mantener en forma conjunta sostenida 1 HP. Sin embargo la historia registra varios casos en que para sostener a un HP se necesitó el esfuerzo de mucho mas de ocho personas....

Podemos seguir hasta el infinito haciendo comparaciones, pero la idea es que usted se de una idea de la magnitud de estas unidades para comprender su significado.
Las Curvas de Potencia que publicitan los fabricantes de vehículos o de motores, muestran solamente que potencia máxima es capaz de entregar el motor en cuestión a cada número de RPM.
Esa determinación se establece ensayando debidamente el motor en un banco de pruebas, acelerándolo al máximo y aplicándole un freno en el eje de salida hasta llevarlo al número de RPM en que se quiere medir el motor. En realidad lo que estoy haciendo es oponerle al motor un esfuerzo igual y contrario al que el motor está generando con lo cual logro que se estabilice en vueltas y me permita medirlo. Este proceso lo repito a los diferentes números de RPM a los cuales quiero medir el motor.
El aparato que se ocupa de este proceso para medir la potencia entregada por un motor se conoce como Dinamómetro.
Volcando sobre un gráfico los valores de potencia obtenidos, en función de las RPM obtenemos la mencionada curva de potencia.
Si la curva me indica que el motor entrega 120 CV a 5500 RPM, quiere decir que ese motor podrá entregar 120 CV, y ni uno mas a ese régimen.
Seria posible sin embargo que si me ocupo de cerrar parcialmente el acelerador, le haga entregar 110, 100 o 50 CV, pero ya no estaría en la condición de máxima apertura de mariposa, condición imprescindible para obtener la curva de máxima potencia del motor.
Lo reiteramos una vez mas, curva de máxima potencia significa que para cada Nº de RPM el motor me podrá entregar como máximo lo que figura en dicha curva, y absolutamente nada más. Para poder superar esos valores de potencia sería necesario introducir modificaciones en el motor, con lo cual necesitaríamos una nueva medición para establecer cuales son los valores máximos que alcanza el motor modificado.
Charlemos ahora brevemente de las condiciones de ensayo de un motor. Usted habrá oído hablar seguramente de la Potencia DIN o la Potencia SAE y se habrá preguntado qué significa exactamente eso.
Medir la potencia de un motor de pistones debería ser mas o menos lo mismo independiente del lugar geográfico donde se mida, sin embargo no es así.
En la medición de un motor inciden de manera muy importante los accesorios que se le colocan al motor para medirlo, y las condiciones ambientales en el momento de la medición: Presión atmosférica, humedad y temperatura.
No es lo mismo un clima húmedo y caluroso momentos antes de desatarse una tormenta, que un día frío y seco en que la radio nos anuncia alta presión atmosférica.
Cuando se mide un motor en un banco de pruebas, es importante considerar que accesorios están colocados. Cualquier adicional que yo agregue o quite al ensayo, agregará o quitará potencia.
Si coloco un ventilador directamente acoplado al motor (cosa que hoy ha caído prácticamente en desuso en los vehículos de pequeño y mediano porte, siendo reemplazado por el electroventilador) dicho ventilador puede llegar a consumir hasta 10 HP. El alternador y su correspondiente sistema de enfriamiento rondan en los 2 HP. Un sistema de escape completo, con catalizador, resonadores y silenciadores puede restar en el orden de los 3 a 6 HP, un filtro de aire completo puede reducir la potencia en 2 HP. Optimizar el avance de encendido y la entrega de combustible a cada número de RPM de ensayo me permitirían ganar hasta 5 HP, etc., etc.
Esta anarquía de mediciones ya sucedió, principalmente con las empresas estadounidenses. Llegaron a promocionar sus vehículos con valores irreales muy por encima de los que efectivamente tenían, obteniéndolos sobre la base de ensayos en que los motores estaban desprovistos de todo tipo de accesorios (potencia bruta), con motores armados especialmente, y corregidos en base a factores atmosféricos particularmente favorables que incrementaban aún mas esos HP.
La idea es hoy día de ensayar los motores tal cual como luego serán montados en el vehículo, de manera de aproximarse tanto como sea posible a lo que realmente impulsará a dicho automóvil. Para hacer repetibles estos ensayos se han establecido normas de medición, que varían según los países de origen.
Todo accesorio que equipa al motor, y que permanece normalmente en operación mientras el motor funciona, deberá ser incluido en la medición, y las condiciones ambientales de referencia para dicha medición deberán ser lo mas parecidas posible a las condiciones ambientales promedio (potencia neta).
Si bien EE.UU., Europa y Japón no se han puesto exactamente de acuerdo en las condiciones de prueba, actualmente Japón usa correcciones muy similares a la norma DIN (Europa) o la SAE (EE.UU). Los valores publicitados por los fabricantes de todo el mundo hoy reflejan la real performance de sus motores.
En lo referente a los factores de corrección de que hemos hablado, trataremos de explicar que significan:
Tal como usted recordará, el aire es una masa gaseosa compuesta de diversos gases, ente los que sobresalen el oxígeno (21%), el nitrógeno (78%), y vapor de agua disuelto en el aire, que nosotros comúnmente llamamos “humedad”.
Ahora bien: un motor de explosión es una máquina que se alimenta de aire y de combustible, del aire toma el oxígeno, y con ese oxígeno logra generar calor mediante la oxidación del combustible.
Ya hemos expresado anteriormente, que la potencia y el par de un motor dependerán fundamentalmente de la cantidad de combustible que yo logre quemar en cada ciclo del motor, y de las RPM a que haga girar dicho motor. La cantidad de oxígeno que puedo hacer ingresar a un cilindro dependerá a su vez de las condiciones mecánicas del motor, y de la densidad del aire que ingrese a dicho cilindro.
A mayor temperatura atmosférica el aire se torna menos denso, a menor presión también, y viceversa: a mayor presión y menor temperatura la masa de aire será más densa y contendrá más oxígeno. Moraleja: si dispongo de mas oxígeno estaré en condiciones de quemar mas combustible, de generar más calor, y consecuentemente de poner en juego más energía, con la que obtendré mayor par y podré lograr también mayor potencia.
Exactamente al revés ocurre con mayor temperatura y menor presión. La humedad, en forma de vapor de agua, influye en los valores de par y de potencia por su simple presencia.
El vapor de agua disuelto en el aire ocupa un determinado volumen, que tanto mayor será cuanto mayor sea la cantidad de vapor, ese volumen es en definitiva volumen que debo restar al del aire puro.
Dicho en otros términos una sala llena de aire seco a una determinada presión y temperatura contiene mas oxígeno y nitrógeno que la misma sala, en iguales condiciones, pero llena de aire al 100% de humedad.
Lo mismo le pasa al motor: cuando aspira aire húmedo dispone de menos oxígeno que cuando se trata de aire seco, y eso no es bueno.
Para salvar estos inconvenientes se han establecido Condiciones Estándar de Referencia que especifican presión, temperatura y humedad a las que deben referirse todas las mediciones en los motores y hablar todos en un idioma parecido.
Los Factores de Corrección son valores referidos a las condiciones de presión temperatura y humedad estándar ( que varían levemente según la norma considerada) que aplicados a las mediciones de ensayo los refieren a condiciones estándar, haciéndolos comparables con otras mediciones también corregidas. De esta manera puedo comparar valores obtenidos en condiciones climáticas y geográficas muy diferentes.-

Fuente:http://www.autotecnicatv.com.ar/ParaPublicar/ArticulosTecnicosII/ArticulosTecnicosII.html#fuerza%20de%20inercia
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