Entiéndelos:Par Motor y Potencia en Motores Diésel y Gasolin

mitos


motores


¿Cuántas veces hemos escuchado opiniones sobre este tema? Que si para la misma potencia es más rápido un coche diésel que uno de gasolina por tener más par motor, que los coches diésel tienen más par, que si la patada del turbo, que si a altas revoluciones pasa esto y a bajas lo otro? Con este artículo pretendemos desmontaros algunas ideas equivocadas sobre estos temas y que entendáis algunos conceptos técnicos.


Desmentir mitos

Antes de meternos a explicar directamente el tema vamos a mostraros unas comparativas que nos permitan desmentir algunos ?mitos de barra de bar? y de paso levantar vuestra curiosidad de seguir leyendo el artículo.


Falso mito 1: ?Acelera más el coche que tiene más par motor?

Diesel


Como veis en el ejemplo, el Renault Laguna diésel tiene bastante más par motor que el de gasolina. Sin embargo en el 0 a 100 km/ hora es casi 3 segundos más rápido el vehículo de gasolina.

Además fijaros que el coche de gasolina es atmosférico. Según muchas conversaciones en el bar no tiene la famosa ?patada del turbo?. Vaya, parece que no le hace falta para pegar un buen acelerón?

Fijaros que el vehículo de gasolina tiene 30 CV más. ¿Es esto más importante que el famoso par? Dentro de unos minutos de lectura lo tendréis más claro. De momento quedaros con la idea de que un coche no correrá más o menos por ser gasolina o diésel ni por tener una cifra numérica de par más o menos grande, si no que dependerá de más cosas.


Falso mito 2: ?un coche diésel tiene más par motor que uno de gasolina?

gasolina


Como se aprecia en esta comparativa para vehículos con la misma potencia si que es mayor el par motor máximo en los motores diésel que en los de gasolina.

La potencia es el producto del par motor por la velocidad de giro del motor, como aclararemos un poco más abajo. Por tanto el proceso se puede resumir en que el motor de gasolina llega a más revoluciones por minuto que el diésel, y que el diésel llega a más par motor que el de gasolina. Por tanto, el producto máximo de par por velocidad de giro es similar en el coche diésel y el de gasolina, y entonces su potencia máxima es la misma.

Por cierto aquí tenéis otro ejemplo en el que el coche de gasolina acelera más que el diésel a pesar de tener menos par motor? Uno de los motivos es que el motor diésel debe soportar más presiones y esfuerzos que un motor de gasolina. Por tanto su motor es más robusto y pesado, aproximadamente unos 50-90 kg más según el vehículo. Este incremento de peso supone una penalización al acelerar?

Sin embargo, en esta comparativa el motor de gasolina es de menor cilindrada y por tanto está en una cierta inferioridad. Pero, ¿qué sucede a igualdad de cilindrada?


turbo


A igualdad de cilindrada y uso de turbo en ambos motores el par motor es similar y cercano en un motor de gasolina y uno diésel generalmente. En este caso el valor máximo de Nm es el mismo en ambos motores.

Ahora el par motor máximo es el mismo pero ya que el motor de gasolina es capaz de alcanzar más rpm se produce una diferencia abismal en la potencia y las prestaciones?


¿Qué es el par motor?


Tras aclarar que muchas de las cosas que se dicen no tienen ningún sentido vamos a tratar de explicar los motivos. Para ello, comencemos desde el principio.

Cuando se quema en el cilindro la mezcla aire-combustible se genera una presión en el interior del mismo. Si multiplicamos la presión por el área del pistón tenemos una fuerza. Si recordáis de vuestras clases de física esta fuerza se mide en Newtons (N).

Pasamos de aquí al siguiente punto. Al multiplicar esa fuerza medida en Newtons (N) por una distancia medida en metros (m), tenemos el famoso par medido en Newtons x metro(Nm).


par motor


Como apreciáis, la fuerza conseguida con la combustión va decreciendo a medida que el pistón desciende en su carrera de trabajo y se va quemando el combustible. Además, la distancia marcada en naranja entre una teórica fuerza aplicada en el centro del pistón y el extremo de la biela va variando en el tiempo.

Entonces la fuerza que ejerce la combustión (rojo) y la distancia (naranja) van variando. Por tanto el producto de ambos, el par generado en el eje del cigüeñal, es variable con dicho desplazamiento.


bomba de combustible


Además, en un motor de 4 tiempos como los que se emplean habitualmente solo hay una carrera de trabajo por cada dos vueltas de cigüeñal. Esto se traduce en una cierta irregularidad y vibración en el motor. Al emplear un motor con varios cilindros, estos ciclos de trabajo son más ?continuos? con lo que se reduce bastante el problema. Eso sí, lo que termina de conseguir el confort y la regularidad es el llamado volante de inercia: al girar con el cigüeñal acumula energía en el mismo y la libera cuando se reduce el par motor. Podemos decir que el volante hace que el motor se resista a las aceleraciones bruscas cuando hay más par, y que no reduzca prácticamente su velocidad cuando hay menos. Ambos efectos debidos a la inercia. Con esto se consigue estabilizar el par que proporciona el motor en el eje del cigüeñal.


ciguenal


Bendita potencia


Ahora que conocemos lo que es el par motor. Pasemos a definir la potencia.

Ese par en Newtons x metro que genera el motor en un instante determinado multiplicado por la velocidad de giro del mismo, da como resultado el trabajo por unidad de tiempo que es capaz de desarrollar el motor en ese instante, es decir la potencia.


Entiéndelos:Par Motor y Potencia en Motores Diésel y Gasolin


Por tanto, la potencia depende directamente del par y de la velocidad de giro. Si aumentamos cualquiera de las dos o las dos aumenta la potencia.

Ahora es más fácil entender porque para la misma potencia un motor diésel tiene más par y un motor de gasolina llega a más rpm, y al final los dos llegan a la misma potencia máxima.


El par no es constante


Ahora bien, el par motor no es constante. Su primera variable es la posición del acelerador, ya que variamos el paso de aire en un motor de gasolina o la cantidad de combustible inyectada en un motor diésel. De la misma forma al ser variable el par, también lo será la potencia.


mitos


Como también podéis apreciar en la imagen, otra variable que influye en el par son las revoluciones por minuto del motor. De aquí en adelante todas las curvas que vamos a ver son con el acelerador pisado a fondo.

Por tanto, podemos decir que lo que verdaderamente interesa, más allá de cifras numéricas de par y potencia, es una curva de par sin grandes variaciones a lo largo de todo el rango de revoluciones. Es decir, que el par no esté optimizado en una zona concreta del cuenta revoluciones, si no es una amplia zona. De esta forma, tendremos potencia y respuesta disponible en el motor en un rango de condiciones de funcionamiento mucho más amplio.


Vamos a poner un ejemplo:


motores


Aquí tenéis las curvas de par y potencia con el acelerador pisado a fondo de un motor turbo diésel de hace unos años. Como se aprecia el par sube muy rápidamente y cae también a una velocidad elevada a medida que aumentamos el régimen de giro. Esto es lo que se conoce como motor puntiagudo o poco flexible.

Si os fijáis, la subida de la potencia sucede de forma brusca en una zona localizada de la curva roja de potencia (cambio de pendiente en la curva). Esta sería la famosa patada del turbo de la que habréis oído hablar. Este incremento repentino de la potencia es recibida por la transmisión de la que ahora hablaremos, incrementando de forma repentina la aceleración del vehículo.

Ahora, por el contrario, vamos a analizar unas curvas de par y potencia a plena carga de un motor turbo de gasolina actual muy bien desarrollado, el nuevo BMW M5 V8 turbo:


Diesel


Como se ve en la imagen, se consigue una curva de par máximo constante (en realidad no es tan constante) en un amplio rango de revoluciones del motor. Con esto se consigue una respuesta muy lineal y precisa en potencia, sin cambios bruscos.

Con esta forma de la curva de par se ha perdido la repentina patada del turbo en una zona localizada del indicador de las rpm. Sin embargo se ha conseguido una curva de potencia que permite acelerar de forma contundente el coche prácticamente desde el ralentí hasta el corte de inyección.

Esta curva plana de par máximo se ha logrado afinando la combustión y los parámetros del motor en todo sus rango de revoluciones: controlando el soplado del turbo, usando efectivos conductos de longitud variable, sistemas de variación de aperturas y alzado de las válvulas, leyes de inyección de combustible, uso eficaz de la turbulencia en la cámara?


¿Qué llega a las ruedas?


Claro, al final del camino esta pregunta es inevitable. Tenemos un par motor en el eje del cigüeñal provocado por la combustión a unas determinadas rpm, es decir, potencia.

Bien. Antes de continuar veamos otra de esas fórmulas que estudiábamos en el instituto:


gasolina


En la imagen, el engranaje verde tendrá poco par y mucha velocidad, mientras que el eje azul tendrá menor velocidad pero un par mayor. Al final, la potencia se mantiene constante, es decir, el producto par x velocidad de giro.

Por tanto, si el motor tiene unas revoluciones y un par, al hacerlo pasar por el embrague para llegar a la caja de cambios, podemos modificar la velocidad de giro y el par, engranando una marcha u otra, y haciendo llegar esa energía al eje de las ruedas.

Sin embargo, como se ve en la fórmula la potencia será constante (en realidad hay unas pequeñas pérdidas mecánicas). Por tanto es esta cifra de potencia la que no podremos variar con la caja de cambios: debemos transformar la velocidad de giro y el par con la transmisión para adaptarnos a la situación requerida, pero la potencia será invariable por este camino.

Es decir, para la misma potencia, un coche diésel tiene más par motor y menos rpm máximas, como vimos antes. Por tanto su caja de cambios hará que tenga una menor desmultiplicación de velocidad que un motor de gasolina pero por tener la misma potencia, al final el par recibido por la rueda será el mismo en principio. Por otro lado,el motor de gasolina bajará más su velocidad de giro ( que es más elevada) para compensar ese par motor más bajo, obteniendo al final el mismo par en la rueda a priori, como acabamos de decir.

Por tanto la aceleración del vehículo será similar en un motor diésel y gasolina de la misma potencia en principio. Decimos en principio por que dependerá de las relaciones que lleve la caja de cambios y de las conversiones de par y velocidad en rueda que haga de la potencia que le llega (si saca mucho par en rueda acelerará mucho, pero la velocidad que alcance será baja). Además, si ampliamos al caso de una aceleración durante un rango amplio de revoluciones, dependerá también de la forma de la curva de par y de cómo se distribuye la potencia a lo largo de la curva, no solamente de la potencia máxima, que la daremos en momentos puntuales únicamente.

Por otra parte, un motor con muchísima potencia aunque tenga un par motor algo más bajo y un alto régimen de giro no tendrá problemas en recibir par en la rueda de forma contundente: convertirá a su antojo la potencia con la caja de cambios para acabar recibiendo una cantidad brutal de par en la rueda. Como antes, si esa cantidad brutal de aceleración se quiere que sea en un amplio rango de condiciones de funcionamiento, la curva de par deberá estar "llena" en una amplia zona.

Lo que si es cierto, es que entre un motor diésel y otro gasolina de la misma potencia, el motor diésel dará una potencia elevada a un régimen de revoluciones más bajo que el motor de gasolina. Es decir, que para tener la misma potencia, el motor gasolina deberá llevar un régimen de giro más elevado que el diésel (1000 rpm en este ejemplo concreto):


turbo


par motor



bomba de combustible


ciguenal