Par y potencia. Todo lo que hay que saber. | ParaÃ*soMotor
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PAR Y POTENCIA. TODO LO QUE HAY QUE SABER.
07/02/2011 · por Guillermo CP · en Técnica
Seguramente, alguna vez habrás visto a la gente debatir sobre el par y la potencia: sí, tu coche tiene la misma potencia que el mío pero anda menos porque no tiene tanto par, el mío tiene más fuerza y anda más que el tuyo… A lo largo de esta entrada, intentaré dar una respuesta que zanje este debate. Es un poco largo, y para alguien que no esté muy versado, quizás sea difícil de entender, aunque pretendo que sea apto para todos los públicos. Para hacerlo más práctico y ameno, haremos un ejemplo práctico.Antes de empezar, es necesario dejar claras las siguientes fórmulas:
Potencia (cv) = par(mkg)*rpm/716
F=m*a
Donde F es la fuerza, m el peso y a es la aceleración, por lo que si aumentamos el par manteniendo el peso, la aceleración será mayor. Puesto que la mayoría de las veces el par máximo de los vehículos se expresa en newtons-metro: 1 mkg = 9,8 Nm.
Tanto la potencia como el par de un coche se miden en el cigüeñal, esto es antes de llegar a la caja de cambios. La caja de cambios es un sistema de transmisión mecánica por engranajes, donde si no hay pérdidas por rozamiento la potencia se mantiene constante, y así lo supondremos. En cambio, el par varía de acuerdo con la formula anterior.
Explicación
Imaginemos dos motores, uno con un par de 100 Nm, y el otro con 250 Nm. Vamos a comprobar si el segundo motor puede poner más o menos fuerza en el suelo, a una velocidad dada. Por ahora los datos que tenemos son insuficientes, pues sin saber a qué velocidad da cada motor ese par, no sabemos cómo tiene que ser transformada la velocidad (y consecuentemente el par), para conseguir la velocidad objetivo. Digamos que el primer motor consigue ese par a 5.000 rpm, mientras que el segundo lo consigue a 800 rpm.
Vemos claramente que el primer motor tiene una potencia mayor que el segundo, aunque su fuerza (par) es francamente menor, 2’5 veces concretamente. En el primero, el producto del par por la velocidad nos da 5.000×100 = 500.000, mientras que en el segundo el producto sale 250×800 = 200.000. No importa en qué unidades esté expresada la potencia.
A pesar de la menor potencia, ¿será suficiente el superior par del segundo motor, para hacer que éste acelere más que el primero?. La respuesta es que no, que por tener una potencia menor, acelerará menos sin importar que su par motor sea superior. Digamos que la velocidad objetivo se corresponde con que el engranaje 2, unido solidariamente a la rueda, gire a 2.000 rpm. El primer motor, necesitará una caja de cambios que divida por 2’5 la velocidad, y multiplique el par por 2’5. Así pues, al dividir la velocidad por 2’5, las 5.000 rpm se convierten en 2.000, justo la velocidad objetivo. El par, por el contrario, se multiplica por 2’5, y pasa de los 100 Nm, a 250 Nm. Es decir, que a 5.000 rpm el motor era capaz de desarrollar un par de 100 Nm, pero ese motor es capaz de poner 250 Nm de par a 2.000 rpm en el engranaje que transmite la fuerza al suelo. Parece que empezamos a ver por qué el valor del par motor no era tan importante. Aquí ya no tenemos ese par motor por ningún lado, ha sido transformado.
El segundo motor tiene que montar una caja de cambios que multiplica por 2’5 la velocidad, y divide por 2’5 el par. Al multiplicar por 2’5 su velocidad, ésta queda en 2.000 rpm, justo la velocidad objetivo. ¿Qué par es capaz de poner este motor a esa velocidad?. Pues 2’5 veces menos que el par original, esto es, 100 Nm.
Vemos que el que el segundo motor, a pesar de tener dos veces y media la fuerza (par) del primero, es incapaz, debido a su baja potencia, de poner siquiera la mitad de fuerza que primer motor, a una velocidad dada. Esto es debido a que la potencia no nos dice, como hace el par, la fuerza que va a tener un motor en el engranaje 1 (que no es el que transmite la fuerza al suelo), sino que nos dice, tras todas las transformaciones, qué fuerza va a llegar al suelo en función de la velocidad, o sea, el par en el engranaje 2 a la velocidad objetivo.
Cálculos
El par y la potencia de un vehículo se mide en el cigüeñal. Como ya hemos dicho, la potencia se mantiene, pero no así el par, que variará debido a las distintas relaciones de transmisión de la caja de cambios. Vamos a calcular nosotros mismos los datos de par a la rueda de un Peugeot 405 Mi 16, que da la potencia máxima a 6500 rpm. Utilizaremos para nuestros cálculos datos totalmente reales.
Para los cálculos posteriores, utilizaremos la potencia máxima y el par máximo según la gráfica:
Necesitamos primeramente la relación de transmisión, que viene dada por el fabricante. Se calcula dividiendo el número de dientes del piñón conductor entre los de piñón conducido. Una vez que tenemos las relaciones de transmisión, ya somos capaces de saber el nº de rpm en rueda a potencia máxima.
A ojo, sacamos la potencia de la gráfica a las distintas rpm, y con la fórmula inicial calculamos el par. Hacemos lo mismo a 5500 rpm, pero en esta ocasión conociendo el dato de par máximo y a 6500 conociendo el dato exacto de potencia. Estos son los datos obtenidos.
Del mismo modo, calculamos el par máximo que llega a las ruedas.
Conociendo el diámetro de la rueda, sacamos la velocidad de cada marcha a las diferentes revoluciones. Junto con lo anterior, somos capaces de calcular qué velocidad y qué par entrega nuestro Peugeot a unas rpm de cigüeñal determinadas. Lo podemos apreciar en la siguiente tabla.
Ahora ya sólo nos queda representar gráficamente todos los datos calculados. En esta gráfica he representado la potencia y el par frente a la velocidad. Sólo he cogido las 3 últimas marchas para no tener que hacer cálculos excesivos. En línea continua está representado el par, y en discontinua, la potencia.
Como se dice al principio del artículo, la máxima aceleración se consigue con el máximo par, luego para exprimir nuestro coche, deberemos aprovechar todo el par disponible. En esta otra gráfica, he rotulado en rosa fucsia el recorrido con el que obtendríamos en cada momento el máximo par disponible. Y como se puede ver a la perfección, los cambios de marcha coinciden con el punto de máxima potencia o incluso más allá, cerca del corte.
Me he tomado la molestia de hacer la gráfica para el Seat Toledo II con neumáticos 195/65 R15, para ver las diferencias entre dos modelos de potencia aproximada, pero totalmente distintos, al ser uno un gasolina atmosférico y el otro un turbodiésel. El turbodiésel, tiene un par máximo mucho mayor y a menos revoluciones, lo que hace que tenga una gran “patada”, es decir, que de repente comienza a acelerar de forma brusca y desenfrenada, pareciendo que sus prestaciones son muchísimo mejores que las del modelo a gasolina. Sin embargo, una vez que calculamos el par que llega a la rueda…
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Se ve que exceptuando un pico de la mecánica diésel, el par que llega en ambos modelos a las ruedas es muy parecido, al serlo también la potencia. Tampoco tiene ventaja por tener un mayor par motor. Espero que después de todo este “batiburrillo” de cálculos y gráficas, vuestras dudas se hayan resuelto. Y recordad,
siempre será más prestacional el coche más potente, independientemente de su par motor.
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