TORQUE

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LOS DERECHOS DE AUTOR SON DE CHILE , SOLO ME PERMITI TRANSCRIBIR , YA QUE ME PARECIO INTERESANTE . ALEJANDRO JAUSORO

POTENCIA Y TORQUE NOVIEMBRE 2001. 4x4: Torque y Potencia Enviado el Lunes, 12 noviembre a las 16:51:15

Explicación de los conceptos Torque y Potencia, y cómo se relacionan. Original (inglés) de Gerald Luiz, Section Editor de offroad.com Traducción al español por Mario Bórquez Brahm

El corazón de todas nuestras máquinas es el motor. Sabemos que quema combustible para movernos y pasar sobre obstáculos. Sabemos que el torque y la potencia son alguna clase de medida para caracterizar el motor. Existe mucha confusión sobre qué son el torque y la potencia y cómo están relacionados. En este artículo explicaremos cómo poner la potencia en el suelo y hacer que el vehículo se mueva vía reducción de engranajes,

Partamos con algunos principios básicos. La velocidad es rapidez. Nos dice cuán lejos llega algo en un tiempo determinado, por ejemplo, kilómetros por hora. Es una relación entre la distancia y el tiempo. La aceleración es lo que causa el cambio en la velocidad (para los inclinados a las matemáticas, la aceleración es la derivada de la velocidad respecto al tiempo, y el desplazamiento es la integral de la velocidad respecto al tiempo. MB). Por otro lado, todo objeto tiene una masa. Para que un objeto se mueva, debemos acelerarlo algo para que logre velocidad. Por ejemplo, empujarlo. Ahora bien, mover un elefante es mucho más difícil que mover un tronco. Debemos empujar más fuerte para mover el elefante. Esto lo cuantificamos usando el concepto de Fuerza, que es masa * aceleración. Vemos que si empujamos más fuerte un objeto, la aceleración debe incrementarse. Algo moviéndose a una rapidez constante no tiene aceleración, por lo que no necesita fuerza (Esto en un escenario teórico sin roce ni gravedad. MB).

La unidad de medida de la fuerza es el Newton (N), y se calcula como kg * (m / s) / s (o sea, peso por velocidad por unidad de tiempo. MB). En los EE.UU. se usan las libras y los piés. Si ejercemos una fuerza sobre una determinada distancia, hemos hecho trabajo. Las unidades más usuales son el Joule (J), Caloría (cal) y libras-pié (lb-ft). Podemos imaginar el trabajo como energía. La potencia es cuán rápido podemos hacer trabajo o cuán rápido podemos entregar energía, medida como trabajo/tiempo o fuerza * velocidad.

Las unidades usuales son el Watt (W = 1 J/s), lb-ft/s, or caballos de fuerza (hp = 550 lb-ft/s) Imagine un ascensor con 1.000 kg. de carga subiendo 10 pisos. Si le toma un minuto o 10 minutos, requiere la misma cantidad de energía o trabajo para mover la carga. Ya que potencia es trabajo/tiempo o energía/tiempo, se requiere más potencia para mover la carga en un minuto que en 10 minutos (10 veces más para ser exactos. MB) Torque

En el mundo automotriz, muchas cosas se mueven en círculos en vez de en líneas rectas. Piense en las ruedas o el motor. Algunos de los conceptos ya mencionados se comportan diferentemente y tienen nombres diferentes. Sin embargo, se relacionan entre ellos del mismo modo. La distancia ya no es piés o metros, es revoluciones medidas en radianes.

La velocidad se expresa en revoluciones (o radianes) por unidad de tiempo en vez de distancia por unidad de tiempo, por ejemplo, revoluciones por minuto o radianes por segundo. La masa es llamada inercia. Todavía necesitamos alguna clase de "empuje" para que algo comience a girar. En vez de fuerza, tenemos torque, que es una fuerza de torsión por llamarla de algún modo. Del mismo modo que la potencia, el torque debe ser aplicado para que algo gire más rápido o más lento (es decir acelere) El torque se mide en la cantidad de fuerza aplicada tangencialmente a una distancia dada y el resultado es en unidades de fuerza * distancia. En el sistema métrico, usamos Newton * metros (N * m). En EE.UU., usamos libras * pié (lbs * ft). Por alguna extraña razón usualmente los americanos dicen "piés libras" en vez de "libras pié".

Piense en una llave de punta apretando un perno. Mientras más largo es su mango, mayor es el torque ejercido con la misma cantidad de fuerza. Trabajo Rotacional y Potencia Como se menciona más arriba, trabajo es fuerza * distancia. La mayor fuente de confusión acerca del torque viene de las unidades de medida.

Torque en libras pié o Newton metro tiene las mismas unidades que el trabajo. El trabajo es energía, el torque es una fuerza. El trabajo en el mundo rotacional es aún básicamente fuerza * distancia. Torque es nuestra fuerza y la distancia es nuestras revoluciones en radianes (1 revolución es aproximadamente 6.28 radianes, o 2 * pi). Usamos las mismas unidades tales como lb*ft, N*m, o J. La razón porque las unidades no cambian es que la distancia en radianes es una cantidad que no tiene unidad de medida. No se preocupen por eso.

Sólo deben saber que deben decir "x libras pié de torque" y "x libras pié de trabajo o energía" para diferenciarlas. Del mismo modo, potencia es trabajo / tiempo o fuerza * velocidad. Dado que el trabajo en el mundo rotacional tiene las mismas unidades que en el mundo lineal, la potencia también tiene las mismas unidades de medida. Usaríamos libras * pié / segundo, Joule / segundo, o HP, por ejemplo. Motores, Torque y Potencia Para que nuestros vehículos se muevan, usamos alguna clase de motor para convertir energía química (combustible) en trabajo útil. En un motor de combustión interna, el combustible en la cámara de combustión es encendido por una chispa (gasolina) o por compresión (diesel), creando gases a alta presión que presionan los pistones hacia abajo. Vía las cañas de conexión (bielas. MB), esta fuerza empuja las secciones del cigüeñal . Los rodamientos controlan el cigüeñal, permitiéndole sólo rotar. Dado que cada sección del cigueñan está desplazada deleje central del cigüeñal (el eje de rotación), tenemos torque, Voilá!

Hasta ahora hemos mantenido el tema en términos simples. Los gases de combustión desarrollan presión hacia abajo y continúan mientras el cigüeñal está girando. De este modo, algunas veces la fuerza a lo largo de las bielas no es tangencial a la rotación del cigüeñal, En realidad lo es sólo instantáneamente. Para complicar más las cosas, el cigüeñal gira a diferentes velocidades (rpm del motor), con diferentes cantidades de gases expandiéndose según la apertura del acelerador, etc. Para resumir, los motores desarrollan diferentes cantidades de torque durante su operación, lo que es difícil de predecir. Sin embargo, podemos medirlo fácilmente. Si suponemos que queremos máximas cantidades de torque, suponemos máxima apertura del acelerador. De lo que todos nosotros entonces nos preocupamos es de cuánto torque a cuántas rpm. Y terminamos con una curva. El diseño del motor, el sistema de combustible, etc., cambian la forma de la curva de torque. Noten que en la mayoría de los casos, el torque sube hasta un valor máximo y luego decrece (en función de las rpm del motor. MB). ¿Y qué hay de la potencia? Si recordamos lo ya dicho, potencia es torque * distancia / tiempo, o torque * velocidad. Para este análisis, usaremos torque en libras * pié y velocidad en rpm, y calcularemos potencia en HP Hp = torque * revoluciones / minuto / 60 seg * 2 * pi * 1/550 Hp = torque * revs/minuto * 1/5252 En la primera línea, el torque está expresado en libras * pié, y la velocidad en revoluciones por minuto.

El tercer término convierte las rpm a revoluciones por segundo. El cuarto término convierte las revoluciones a radianes, y el último término es la constante de conversión de libras pié por segundo a caballos de fuerza. La segunda ecuación simplifica las constantes para simplificar la vida. Usando la ecuación de más arriba, podemos agregar una curva de potencia a nuestro gráfico de torque. Noten que el máximo de hp es a más altas rpm que el máximo de torque.

Torque y potencia están relacionados muy cercanamente. Podemos ver que un motor a altas revoluciones no necesita producir mucho torque para obtener mucha potencia. Similarmente, un motor de alto torque puede no desarrollar grandes cantidades potencia. Carga Una cosa que debería considerarse es que los gráficos de torque y potencia ilustran los máximos niveles posibles. Un motor puede desarrollar menos que esas cantidades a una determinada velocidad de rotación (rpm).

El acelerador controla la cantidad de combustible que llega al motor, y, de este modo, determina el torque y la potencia producidos. Más atrás, decíamos que potencia y torque causan aceleración. Si vamos a una velocidad constante ¿por qué seguimos necesitando potencia o torque? La respuesta es fricción y arrastre. El torque de arrastre trata de bajar nuestra velocidad, de modo que agregamos un torque opuesto para prevenir la deceleración. De modo que en el caso de velocidades que varían poco, sólo necesitamos que el motor produzca suficiente torque para compensar el torque de arrastre. Cuando andamos en ralenti, toda la potencia va a sobrellevar el arrastre de la fricción (suponiendo que no hay accesorios). Basta sólo tocar el acelerador para llevar el motor a girar a 2.000 rpm. Sin embargo, cuando estamos desplazándonos por la autopista a 2.000 rpm, estamos usando mucha más potencia para sobrellevar la fricción, resistencia al rodaje, arrastre del viento, etc. A máxima velocidad, el 100% del torque se usa en sobrellevar el arrastre. 11-Nov-2001