¿Cuál es superior? A continuación, te explicamos cómo poner fin a esa discusión nocturna en el bar.
Yogi Berra, que nunca se obsesionó con las especificaciones del motor, habría decidido que el par y la potencia son lo mismo pero diferentes. Se trata, de hecho, de una simplificación más o menos acertada.
Cuando giras la llave y pisas el acelerador, los motores crean par y potencia. El cigüeñal, la caja de cambios y los ejes motrices giran cuando el aire y el combustible se encienden en las cámaras de combustión. Este es un milagro de conversión de energía: la energía potencial en un galón de dinosaurio reciclado se convierte de manera eficiente en la energía cinética requerida para conducir.
La definición simple:
La potencia es la rapidez con la que golpeas la pared, el par es la distancia a la que llevas la pared contigo.
Considere las siguientes definiciones de libros de texto:
La energía es la capacidad de hacer un trabajo. En este caso, las locomotoras realizan el trabajo pesado que solían hacer los caballos.
El trabajo es la consecuencia de una fuerza que opera a una distancia específica. Los pies-libras son la unidad de medida del trabajo (y también de la energía) en los Estados Unidos. El trabajo se mide en julios y, en casos raros, en newton-metros en el Sistema Internacional (SI).
El par es una fuerza de rotación producida por el cigüeñal de un motor. Cuanto mayor sea el par producido por un motor, mayor será su capacidad para realizar el trabajo. La medida es similar pero ligeramente diferente a la del trabajo. El par se mide en libras-pie y newton-metros, ya que es un vector (que opera en una dirección).
Por supuesto, siempre hay excepciones. En esta situación, la diferenciación es entre el par estático y el par aplicado con una llave para apretar las tuercas de cabeza. Para minimizar los malentendidos, el par estático generalmente se mide en libras-pie. SI, por otro lado, utiliza newton-metros para mediciones de par estáticas y dinámicas.
La velocidad con la que se completa el trabajo se define como potencia. James Watt, un innovador escocés del siglo XVIII, nos proporcionó esta útil equivalencia: un caballo de fuerza equivale a la potencia necesaria para levantar 33,000 libras precisamente un pie en un minuto. En reconocimiento a esa contribución, el kilovatio es la unidad de medida del SI para la potencia.
Volviendo al teorema de Berra, el par es la capacidad de ejecutar el trabajo, pero la potencia es la velocidad a la que se puede completar una actividad exigente. En otros términos, la potencia es el ritmo al que se completa el trabajo (o se aplica el par) en un período de tiempo determinado. La potencia se calcula como el par multiplicado por las revoluciones por minuto (rpm). H = T x rpm/5252, donde H es caballos de fuerza, T son libras-pie, rpm es la velocidad a la que gira el motor y 5252 es una constante que hace que las unidades se muevan. Un motor debe producir un mayor par, funcionar a altas revoluciones o ambas cosas para producir una mayor potencia.
Si bien las definiciones en miniatura son útiles en los libros de texto, usarlas en motores reales es una historia diferente. Una fuente de preocupación es que todos los motores de automóviles tienen un rango de funcionamiento de ralentí a línea roja. Por ejemplo, el Hellcat V-8 de 6.2 litros en el Dodge Challenger genera 707 caballos de fuerza SOLO a 6000 rpm. Produce significativamente menos potencia al ralentí (lo suficiente para hacer girar los accesorios accionados por el motor) y algo menos de 700 caballos de fuerza en la línea roja de 6200 rpm. Y solo produce 650 libras-pie de torque a 4000 rpm.
Otro desafío es medir con precisión la potencia y el par producidos por un cigüeñal giratorio. Un dinamómetro de motor es la herramienta para este trabajo. Si bien el término significa literalmente «dispositivo de medición de potencia», de hecho, se miden el par y las rpm del motor, y su potencia se estima utilizando el método mencionado anteriormente.
Los dinamómetros de corrientes de Foucault emplean un campo magnético para transferir el par de un cigüeñal giratorio a un cojinete de brazo de palanca contra un dinamómetro estático (también conocido como célula de carga) situado precisamente desde el centro del cigüeñal. Un dinamómetro de freno de agua es otra forma de dinamómetro utilizado; Emplea un par de paletas de bomba giratorias y una estática para transmitir el par del cigüeñal a una celda de carga a través de un brazo de palanca.
El motor ideal genera mucho par a bajas revoluciones y lo mantiene en la línea roja. La cantidad de par producido está relacionada con la cantidad de aire que se mueve a través del motor. Los motores grandes proporcionan un par más alto porque bombean más aire. Los propulsores (sobrealimentadores y turbocompresores) proporcionan más aire para ayudar a los motores diminutos a actuar enormemente. Por supuesto, las cámaras de combustión deben alimentarse con suficiente combustible, pero esa es la parte simple, especialmente con la inyección regulada electrónicamente.
Para compensar la simplicidad de inyectar la cantidad correcta de gasolina, los diseñadores de motores deben completar una serie de tareas desafiantes. Una es hacer que todos los componentes sean lo suficientemente fuertes como para soportar las tensiones impuestas por la presión de combustión y, en el caso de las partes móviles, su propia inercia. Los requisitos de refrigeración y lubricación suelen ser proporcionales a la potencia de salida. Bombear aire dentro, a través y fuera de cualquier motor a RPM extremadamente altas es donde la ingeniería se convierte en una forma de arte. Cuando se incluye el ahorro de combustible y la pureza de los gases de escape en la ecuación de desarrollo, es fácil ver por qué los fabricantes de motores rara vez pasan el rato en el enfriador de agua.
Debería ser evidente que el torque y los caballos de fuerza son como padres divorciados; Están vinculados, pero tienen poco en común. Pero, ¿qué pasa con el dilema moral más amplio que enfrenta la humanidad en general, y los fanáticos de los automóviles en particular: ¿Cuál es mejor?
Responderemos con palabras que Yogi Berra entendería. Si el torque es el receptor en un juego de béisbol, entonces los caballos de fuerza son el lanzador. Ambos son necesarios para jugar béisbol, pero las responsabilidades del lanzador, que incluyen decidir el ritmo y la ruta de cada pelota lanzada, dominan el juego. El par motor es esencial para el funcionamiento de todo motor, pero la potencia es lo que diferencia a un gran motor de uno decente.
