Unidades de par motor, cilindrada y potencia

de: http://www.autocity.com/documentos-tecnicos/?cat=3&codigoDoc=132

Cada vez que miramos datos técnicos de un coche, oimos hablar de par motor, potencia, cilindrada, etc… sin saber el desarrollo de datos necesarios para su cálculo y sin saber que órganos generan dichos datos. Para colmo en cada nación vemos que las unidades de medida son distintas y no encontramos relación para con las que nosotros conocemos. Este artículo está desarrollado con la intención de que se puedan defender o ir más o menos encaminados entre la multitud de datos que acompañan a los motores.

De la cilindrada depende la fuerza de cada explosión en el interior de los cilindros y cada pistón recibe el impulso de la explosión o de la combustión que transmite al cigüeñal mediante la biela, este impulso es una fuerza medida en kilógramos (Kg).
El cigüeñal convierte esta fuerza vertical en rotación gracias a sus codos, distribuyendo a esta fuerza por igual en su movimiento rotativo.
La medida del codo del cigüeñal es fundamental para determinar el par motor, ya que transforma la fuerza lineal recibida del pistón mediante la biela, a fuerza rotativa.
Pongamos que el cigüeñal tiene una medida de codo de 15 cm y que la fuerza que recibe del pistón es de 10 Kg, entonces el par motor será de 1.5 Kgm (150 Kg x cm)o, explicado de otra manera, el esfuerzo de giro producido por un peso de 1.5 Kg sobre una manivela de 1 metro de longitud o el esfuerzo de giro producido por un peso de 150 Kg sobre una manivela de 1 centímetro de longitud.

Kilográmetros no es la única medida que nos encontraremos para detallar el par motor. En Inglaterra y en Estados Unidos se expresa en pies libras, que a continuación explicamos, ya que su conocimiento es básico para distinguir posteriormente entre Caballos de Vapor (Cv) y Caballos de fuerza (Hp).

A título informativo diremos que James Watt inventó la máquina de vapor y calculó una unidad de medida de su potencia comparando el esfuerzo de caballos que portaban materiales con dicha máquina. La unidad que desarrolló es lógicamente el caballo de vapor.

Un caballo de fuerza (Hp) Equivale a 33.000 pies-libras, es decir, 330 libras a 100 pies o explicado de otra manera: el esfuerzo que supone levantar 330 libras a 100 pies de altura.

Un pie equivale a 0.3048 metros o 30.48 cm y una libra equivale a 0.4536 kilógramos o 453.6 gramos. Ahora con estos datos calculemos la relación entre Kilógramos x metro y pies-libras.

1 pie-libra = 330 libras x 100 pies = 33000 libras x pies
1 pie-libra = 149.688 Kg x 30.48 m = 4562.49 Kg x m

Entoces obtenemos que 1 Kgm es igual a 7.2 pie-libras y que 1 pie-libra es igual a 0.138 Kgm.
Remitiendonos al par motor que practicamos en un principio, de 1.5 Kgm, ahora podemos decir perfectamente que ese motor tiene un par motor de 10.8 Pies-libras, en medida inglesa y estadounidense.

Ahora que tenemos un poco más claro el concepto de par motor y las distintas unidades para poder medirlo, pasaremos a conocer la potencia del mismo.

La potencia de un motor es el resultado de multiplicar su par motor por las revoluciones a las que se desarrolla y por un factor que depende de las unidades que estemos usando. Este factor F en Kgm y R.p.m es de 1/716 y en pies libras de 1/5252.

Para calcular la potencia del motor de nuestro ejemplo en Cv (suponiendo que el par lo desarrolla a 3000 R.p.m), multiplicaremos el par motor de 1.5 Kgm por las 3000 R.p.m y por 1/716, lo que nos dará un resultado de 6.28 Cv.

La misma medida de potencia, pero en Caballos de Fuerza (Hp) sería de 10.8 pies-libras por 3000 R.p.m y por 1/5252, lo que daría un resultado de 6.16 Hp, prácticamente son iguales, la diferencia viene dada por los cálculos de conversión.

Cuando usemos datos de Hp para calcular el par motor, recordaremos que el factor de conversión es de 1/5252 en la fórmula y que el par motor viene dado en pies-libras, de la misma forma si usamos datos de Cv para calcularlo, recoradaremos que el factor de conversión es de 1/716 y el par viene dado en Kilógramos-metro.

Otra forma de medir la potencia de un motor es en Kw. 1 Kw = 1.36 (Cv o Hp), por lo que tambien podemos nombrar el resultado ejemplo que teníamos de nuestro motor (6.28 Cv) en 4.61 Kw de potencia.

Fórmula: 0.08·(0.785·C²·D)^0.6·F

 

Dónde, C = Calibre en cm, D = Carrera en cm y F = Número de cilindros.

Remitámonos a nuestro ejemplo de 6.28 Cv ó 4.61 Kw y pongamos que el motor tiene un calibre de 70 mm y una carrera de 59 mm y con 4 cilindros.
Lo primero que haremos sera cambiar la medida del calibre y de la carrera a cm, por lo que tendremos 7 cm y 5.9 cm, por lo que el cálculo de la fórmula será de 0.08·(0.785·7² ·5.9)^0.6 ·4 = 8.29 Caballos Fiscales.

Creo que solo nos queda el cálculo de la cilindrada de un motor, para ello emplearemos el ejemplo que hemos manejado desde un principio. Nuestro motor tiene un calibre de 70 mm, una carrera de 59 mm y 4 cilindros. La fórmula que emplearemos para calcular la cilindrada es C = pi · r² · h · N, donde r es el calibre partido por dos (radio del cilindro), h es la carrera y N el nº de cilindros. Nuestro motor tendría una cilindrada de 3.14 · 35² · 59 · 4 = 908 cc.

Hemos conseguido explicar en este artículo el cálculo de Cv oHp, relación entre pie-libra y kilógramo-metro, cálculo de la cilindrada de un motor así como su par motor y el cálculo de caballos fiscales. Esperamos estos datos les sean útiles o por lo menos de interés para conocer algo más del mundo de la automoción.