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Es muy común decir que un motor no tiene fuerza cuando en realidad se trata de potencia porque ambas cosas se miden y significan valores totalmente diferentes.Respuesta:
Uno de los temas de la tecnología de los
automóviles que suele generar muchas inquietudes entre los lectores es la diferencia entre torque (digámosle fuerza) y potencia del motor.
Son dos cosas totalmente diferentes y las definiciones están contenidas en los principios elementales de la física. Tan son distintas que la fuerza se mide en newtons/metro y la potencia en caballos o kilowatios. ¿Qué son estas mediciones, cómo debemos leerlas y qué significan en el rendimiento de un motor?
El torque es la simple medida de la fuerza que se necesita aplicarle a una varilla para hacer girar un objeto. La fuerza que se ejerce en el extremo del brazo se mide en newtons/metro. Hay dos maneras de aumentar el torque: o se incrementa la fuerza que se ejerce sobre la pieza que queremos rotar o bien alargamos el brazo de la palanca. Hay un buen ejemplo al respecto: si queremos abrir una puerta y la manipulamos desde el borde exterior, la movemos fácilmente.
Si tratamos de hacerlo cerca del sitio donde pivota la parte interior va a ser mucho más difícil moverla. En ambas situaciones estamos usando la misma fuerza, pero cambia la palanca con la cual la aplicamos al objeto.
Pero la consideración tiene otra extensión que nos lleva a explicar más fácilmente su realización en los motores del
vehículo. Por ejemplo, en muchos casos podemos estar ejerciendo una cantidad enorme de torque pero sin trabajo o resultado, como cuando tratamos de aflojar una tuerca pero esta no se mueve.
Esto nos lleva a definir la potencia, que es la rata a la cual ejercemos un trabajo y se mide en kilowatios en el sistema métrico o en caballos en el sistema imperial o británico. La potencia la identificó y explicó hace como 200 años James Watt, quien quería saber la rata a la cual los caballos de tiro podían alzar el carbón en las minas.
Para ello midió la masa de carbón que se debía mover, la distancia de la alzada y la dividió por el tiempo que tomaba hacer este trabajo. Encontró que los caballos levantaban 33.000 libras en la distancia de 1 pie (30,48 centímetros) en cada minuto. El resultado lo llamó caballo de potencia.
En el sistema métrico, esa definición corresponde a la potencia necesaria para un julio de trabajo por segundo. Un julio (Joule) es el trabajo hecho por la fuerza de un newton para mover un objeto en la distancia de un metro. De ahí que el torque del motor se exprese en newtons/metro (N-m) o en libras/pie si se trata de la medición imperial.
Como la medida de la potencia en los motores se da indistintamente en caballos o en kilowatios, cabe anotar que un caballo equivale a 0.746 kilowatios. O sea, un motor que da 100 caballos, produce 74.6 kilowatios. O viceversa: Un motor que está catalogado como de 100 kilowatios, es lo mismo que si se dice que tiene 134.1 caballos de potencia tradicionales.
Ahora viene algo más complejo. ¿Qué tienen que ver entre sí torque y potencia en un motor de un automóvil? Muchísimo. Hay una fórmula que da la relación:
Potencia (Kw) =9.549
Torque (Newtons/metros) X Revoluciones
Potencia (HP) = Torque (Lbs/pie) X RPM
5.252
Queda claro que si la cifra de torque crece, el resultado de esa operación aumenta el de los caballos. Sin embargo, recordemos que podemos aplicar mucho torque sin lograr movimiento. Por más fuerza que haga, si la tuerca no gira, no hay potencia.
Solamente hay dos formas de aumentar la potencia de un motor: O crece el torque o se suben las revoluciones.
Para crecer el torque a la vez, hay dos sistemas: mejorar la eficiencia volumétrica o llenado de los cilindros y la presión en los mismos. O bien, cambiar la palanca que conecta el pistón al cigüeñal, es decir el largo de la biela y, por ende, su recorrido.
De ahí que los motores viejos, que tienen una carrera muy larga, o sea, que el pistón sube y baja una larga distancia en el bloque, tienen mucho más torque que aquellos de medidas cuadradas (igual diámetro de pistón que la carrera) o aproximadas a esta proporción.
¿Qué implica esto en el motor de nuestro
carro? Cuando la máquina tiene un torque alto, es capaz de acelerar desde bajas revoluciones con mucha facilidad. Esto va relacionado con la capacidad de llenado de los cilindros del motor, los cuales, cuando el motor gira despacio, alcanzan a llenarse casi completamente de mezcla y están en su mejor punto de eficiencia.
Pero cuando el motor empieza a andar más rápido, el tiempo para que entre el aire con el combustible se reduce dramáticamente y cae el llenado y por consiguiente el torque. Se ve en la vida real en un cambio largo, por ejemplo la 3ra. de un carro: En la gama de las 3.000 a 4.000 rpm 'más o menos' cualquier toque del acelerador significa un gran salto en la respuesta del vehículo. Pero si lo hacemos con el motor a 6.000 rpm., la reacción a los golpes de acelerador es muy inferior.
De ahí que el punto de manejo ideal del motor debe coincidir con la gama de revoluciones donde está el máximo torque, que siempre es muy inferior al número de giros del motor al cual se acusa la máxima potencia. Por ejemplo, un Aveo 1.400 tiene su mejor torque de 13.13 N/m a 4.400 revoluciones y el máximo caballaje de 92.5 a 6.300 rpm. En una subida donde se requiera su potencial completo, hay que llegar -como mínimo- a las 4.400 revoluciones para que rinda.
Y, obviamente, pasar de ahí para que camine decentemente. Por ello un motor que anda por debajo de la gama de su torque, sufre y se desgasta prematuramente.
Una consideración final en este orden de ideas. Dependiendo del uso del vehículo, hay que estudiar sus curvas de torque y potencia. Si queremos un automóvil muy veloz y que tenga mucha potencia, el torque deberá estar cerca del máximo de revoluciones (o sea, su llenado de cilindros debe optimizarse para que haya una cantidad de mezcla suficiente en el poco tiempo que hay a altos regímenes de rotación) y esto irá en detrimento de su capacidad de arranque o pique.
Si buscamos un motor que parta fácil, suba con poco acelerador y sea muy flexible, procuremos que tenga más torque como sucede en los motores Diesel, que no ofrecen muchos caballos pero sí enormes dosis de torque para que puedan andar despacio moviendo mucha carga. Por ejemplo, una LUV Diesel, con 2.500 centímetros cúbicos, produce solo 79 caballos, pero tiene un torque de 18 Nm, apenas a 2.000 rpm.
¿Qué es lo mejor? Afortunadamente esa decisión la toman los ingenieros que diseñan los motores y los que los aplican a los vehículos, donde juegan luego con las relaciones de caja y diferencial para aprovechar las características resultantes de cada proyecto de ingeniería, porque los motores cambian sus curvas de rendimiento dependiendo de sus diseños internos.
Sin embargo, no siempre las combinaciones que mandan los fabricantes son las ideales o se piensan para usos en terrenos diferentes a los colombianos, especialmente al considerar la pérdida de potencia y torque por la altura, que es del 10% por cada 1.000 metros de elevación.
De ahí que a veces las relaciones de las cajas y las transmisiones son muy largas (para terreno plano y contando con todos los caballos que hay al nivel del mar) y en altura el motor no puede empujarlas debidamente por lo cual no se llega al tope de revoluciones en los cambios largos como 4ta. o 5ta.
Eso obliga a usar mucho acelerador y a andar siempre en cambios cortos, con consumo alto de gasolina y poco rendimiento en velocidad. Innumerables veces nos vemos obligados a escribir la frase de 'caja con relaciones muy largas' debido a que pocos fabricantes tienen la flexibilidad de hacer relaciones especiales para Colombia por las pocas unidades que se venden de
tu carro en Bogotá o en cualquier ciudad del país.
Y muchos vendedores informan equivocadamente a sus clientes tratando de obviarles sus dudas diciendo que el carro tiene 'caja de montaña'. Para ello basta con pedir la ficha técnica que nos proponen, comparar las relaciones de caja y diferencial (operación fácil por Internet) con la del mismo vehículo en otro país y veremos que en el 95 por ciento de los casos son iguales y no hay tal caja especial.