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Cuando hablamos de vehículos siempre hacemos referencia a las cifras que nos ofrece y aquí mencionamos usualmente conceptos

Cuando hablamos de vehículos siempre hacemos referencia a las cifras que nos ofrece y aquí mencionamos usualmente conceptos como: torque, Newton/metro, caballos de fuerza, revoluciones por minuto (rpm) etc.

Hoy les hablaré puntualmente del torque, conoceremos cuál es su definición, cómo se mide y lo más importante cual es verdadera importancia para el funcionamiento de un motor.

Empecemos por entender que un motor es una máquina capaz de hacer funcionar algo transformando algún tipo de energía en reposo (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo.

 

El torque es la medida de fuerza que actúa sobre un objeto (eje) y lo hace girar.

Torque 1

Un motor con muchos caballos y bajo torque (muchas motos tipo superbike) requieren que la aguja del tacómetro esté en la parte alta del mismo para sentir un desempeño adecuado”. Eduardo Tapias - Ingeniero Automotriz

 

Cuando hablamos de vehículos siempre hacemos referencia a las cifras que nos ofrece y aquí mencionamos usualmente conceptos como: torque, Newton/metro, caballos de fuerza, revoluciones por minuto (rpm) etc. Hoy les hablaré puntualmente del torque, conoceremos cuál es su definición, cómo se mide y lo más importante cual es verdadera importancia para el funcionamiento de un motor.

Empecemos por entender que un motor es una máquina capaz de hacer funcionar algo transformando algún tipo de energía en reposo (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo.

Antes de entrar en materia, es necesario que aclaremos tres conceptos para poder entender de qué estamos hablando. En primer lugar tenemos el par motor: es la fuerza con la que gira el eje del motor y se mide en Newton/metro (Nm). En segundo término encontramos el régimen de giro: el número de vueltas que da el eje motor por unidad de tiempo y se mide en revoluciones por minuto (rpm). Por último, la potencia del motor: la cantidad de trabajo realizada por unidad de tiempo y se obtiene de multiplicar el par por las revoluciones. La potencia se mide en caballos de fuerza (HP), pero en el tráfico normal juega un papel más importante el torque que proporciona un empuje poderoso desde bajas revoluciones.

El torque de un motor, también es conocido como ‘momento de una fuerza’, ‘par motor’ o ‘par de torsión’, es un término proveniente de la lengua inglesa y corresponde al instante en que una fuerza actúa sobre un objeto y lo hace girar, para el caso de los motores a combustión, es el tiempo en el cual una fuerza (explosión) ejercida sobre una palanca (biela), hace girar un eje o pivote (cigüeñal).

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El torque (par) en un motor endotérmico (o de combustión interna), es el momento mecánico del sistema de fuerzas ejercitadas en una transmisión. El torque de accionamiento es proporcional a la energía útil desarrollada por el motor en cada ciclo de combustión en una determinada velocidad de rotación del cigüeñal y por tipo (configuración) de motor. El punto de máxima fuerza en un sistema de rotación angular como en el caso del cigüeñal se exprime cuando el eje se encuentra en posición horizontal respecto al pistón.

Siendo el torque efectivo en el rango medio de la escala de las revoluciones del motor, eso equivale que entre más torque, mejor es la respuesta de aceleración y recuperación de la aceleración del motor, por ende, es más ágil en el tráfico. Un motor con muchos caballos y bajo torque (muchas motos tipo superbike) requieren que la aguja del tacómetro esté en la parte alta del mismo para sentir un desempeño adecuado. Por el contrario un motor de alto torque por lo general no va acompañado de muchos caballos y el rango de funcionamiento en la escala del tacómetro suele ser bajo o no mayor a las 5.000 rpm.

Veamos un ejemplo simple para que les quede más claro este concepto: imagínese que usted necesita abrir una puerta, entonces procede a empujarla desde el extremo opuesto a las bisagras y esta abre con facilidad, por el contrario si empuja muy cerca a las bisagras tendrás que ejercer mucha más fuerza para lograr el mismo cometido. Así las cosas, la distancia que conecta al eje con el lugar donde se aplica la fuerza es conocida como ‘brazo de palanca’, a mayor distancia menos fuerza para obtener el mismo torque.

El punto de máxima fuerza en un sistema de rotación angular como en el caso del cigüeñal se exprime cuando el eje se encuentra en posición horizontal respecto al pistónIvo Sanson – Motolab Italia.

La fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo (esfuerzo de torsión) se mide con una magnitud física que llamamos torque, y se determina comúnmente en Newton metro (Nm), sin embargo dependiendo del lugar del mundo donde estemos también podemos encontrarla representada en otros sistemas, por ejemplo en el mundo anglosajón utilizan libras para medir la fuerza y pies para medir la distancia (1 pie = 1 ft = 30,48 cm), obteniendo así el 1 lbf ft, que equivale a 1,355 Nm-pie/libras (ft/lb); pero igualmente podríamos encontrar: pulgada/libras (in/lb) o kilogramo/metros (kg/m).

En un motor de pistones la capacidad de ejercer fuerza de torsión es limitada, esta depende de la fuerza de expansión máxima que logran los gases en el interior cilindro, antes de ser encendidos por la chispa de la bujía. El torque máximo se consigue cuando el rendimiento volumétrico es máximo y por lo tanto, se dispone de mayor temperatura para expandir dichos gases.

También es importante tener en cuenta que los caballos de fuerza (Hp) especificados en la ficha técnica de un motor, son un valor numérico que solo se alcanza acelerando a fondo, al llegar a un número determinado de revoluciones, el llamado número de revoluciones nominal, en otras palabras es el límite superior de la gama de revoluciones empezando desde cero; por lo tanto éste es tan alto que muy pocas veces es aprovechado por un conductor común y corriente en el uso cotidiano de su vehículo/motocicleta. La mayor parte del tiempo y en condiciones normales de uso diario, los motores se desempeñan a bajo y medio régimen de revoluciones, donde el torque ofrece el empuje necesario para la movilidad del día a día.

En conclusión, la unidad de torque (?) se obtiene multiplicando la unidad de fuerza (?) por la unidad de distancia (?). En el sistema internacional, la unidad de fuerza es 1 kg m / s2, que recibía el apodo de Newton. Por lo tanto, la unidad de torque no es más que 1 Nm = 1 kg m2 / s2

El torque entonces se define con la siguiente formula: ? = ? × ? × ???0

¿De qué factores depende el torque?
• Distancia al punto de giro: ?
• Magnitud de la fuerza: ?
• Ángulo de aplicación de la fuerza: ? (Si ? = ??° máximo torque. Si ? = ?° no hay torque).
Existen dos formas para aumentar el torque: 1) Incrementar la fuerza (?) que se ejerce sobre la pieza que queremos hacer rotar. 2) Alargar el brazo de la palanca (?).

Torque 2

¿Cómo se mide el torque?
El motor se ubica en un banco de prueba (dinamómetro) y se opera con el acelerador rigurosamente al máximo; modulando un freno especial aplicado al eje del cigüeñal del motor es posible variar la velocidad de rotación y midiendo los valores de torque para un cierto número de revoluciones, se obtiene la conocida curva de torque. Inicialmente la tendencia es creciente con el número de revoluciones, luego viene un tramo casi constante dentro del cual alcanza su valor máximo y finalmente podemos ver la parte decreciente: el valor de torque reportado en las hojas técnicas de los motores, corresponde al pico de la curva y generalmente se encuentra a la mitad del rango de uso en un motor. La importancia de esta curva, de hecho, es la que determina el carácter de un propulsor.

 

Torque 3

El empuje ejercido por los gases de combustión en el pistón se descarga a través de la biela hacia el cigüeñal, haciendo que este gire. Podemos concluir entonces que el torque no es más que la capacidad de los gases de combustión presentes en el cilindro para girar el cigüeñal, o sea para producir un empuje (fuerza). Cuanto mayor sea el torque del motor, más fácilmente y más rápidamente rotará (revoluciona) el motor con todos sus componentes conectados, con obvios efectos beneficiosos sobre la calidad y el placer de conducir. El empuje o la fuerza máxima aplicada al mecanismo del cigüeñal se producen cuando el eje del cigüeñal está en posición horizontal con respecto al pistón, mientras que cuando está en una posición vertical, el empuje es mínimo. Por lo tanto, el par de torsión varía continuamente durante un ciclo de funcionamiento del motor: el valor considerado es el valor promedio.

Potencia y torque son dos parámetros profundamente conectados entre ellos, siendo la potencia del motor una directa consecuencia de su torque. La curva de potencia sigue subiendo aun cuando la curva del torque alcanza su valor máximo, inclusive si esta ya empezó a disminuir. Esto sucede porque la disminución del torque es más que compensada por el aumento del régimen de rotación (rpm). Por lo tanto, el producto ‘par de torsión x velocidad de rotación’, continúa creciendo.

La potencia es la rapidez con la que alcanza su pico máximo, por lo tanto, es la energía mecánica que un motor puede suministrar en la unidad de tiempo, expresada o medida comúnmente en kW (kilovatios) o en CV (caballos de vapor). 1 kW = 1000 J / s = 1. 36 CV. El torque y la potencia son dos grandezas físicas muy diferentes, sin embargo están estrechamente unidas; de hecho, la potencia no es más que el torque multiplicado por la velocidad de rotación.

Torque 5

Suministro y masas de volante:
¿Cómo calculamos la fuerza con la que los gases empujan el pistón hacia el PMI durante la fase de expansión? multiplicamos la presión presente en la cámara de combustión por la superficie del pistón. Esta fuerza se transmite al cigüeñal a través de la biela por el eje de la manivela y no a lo largo del eje del cigüeñal. De esta manera ‘recoge’ la fuerza en cuestión y la transforma en torque, ósea, en un esfuerzo de torsión que convierte un movimiento rectilíneo alternativo del pistón (del PMS al PMI) en el movimiento de rotación del cigüeñal, durante las fases el funcionamiento pasivo (aspiración, compresión y descarga) es, de hecho, el eje que mueve el pistón. La irregularidad del suministro disminuye con el aumento del número de cilindros del motor: por lo tanto, esta irregularidad es máxima en el motor monocilíndrico que por lo tanto requiere masas del volante significativas que, al girar, dispersan la energía que se le da durante el movimiento. Si la masa del volante es correcta, el funcionamiento del motor se vuelve más ‘redondo’ y se ajusta especialmente a bajas revoluciones.

Torque 4

Los caballos de fuerza (Hp) especificados en la ficha técnica de un motor, son un valor numérico que solo se alcanza acelerando a fondo, al llegar a un número determinado de revoluciones.

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