Cómo medir el torque (torque) de tu auto

El par es proporcional a la potencia y varía según el vehículo y sus características. El tamaño de la rueda y la relación de transmisión afectan el torque.

Ya sea que esté comprando un automóvil nuevo o construyendo un hot rod en su garaje, dos factores entran en juego al determinar el rendimiento del motor: la potencia y el torque. Si usted es como la mayoría de los entusiastas de los automóviles o la mecánica del bricolaje, probablemente tenga una buena comprensión de la relación entre la potencia y el torque, pero puede que le resulte difícil entender cómo se logran esos números de "pie-libra". Lo creas o no, en realidad no es tan difícil.

Antes de entrar en los detalles técnicos, analicemos algunos hechos y definiciones simples para ayudarlo a comprender por qué tanto la potencia como el torque son factores importantes a considerar. Debemos comenzar definiendo los tres elementos de medición del rendimiento del motor de combustión interna: velocidad, par y potencia.

Parte 1 de 4: comprender cómo la velocidad, el par y la potencia del motor afectan el rendimiento general

En un artículo reciente en la revista Hot Rod, finalmente se resolvió uno de los mayores misterios del rendimiento del motor volviendo a los conceptos básicos de cómo realmente cuenta la potencia. La mayoría de la gente piensa que los dinamómetros (dinamómetros de motor) están diseñados para medir la potencia del motor.

De hecho, los dinamómetros no miden potencia, sino par. Esta cifra de torque se multiplica por las RPM a las que se mide y luego se divide por 5,252 para obtener la cifra de potencia.

Durante más de 50 años, los dinamómetros utilizados para medir el par motor y las RPM simplemente no podían manejar la alta potencia que generaban estos motores. De hecho, un cilindro en ese Hemis de combustión de nitro de 500 pulgadas cúbicas produce aproximadamente 800 libras de empuje a través de un solo tubo de escape.

Todos los motores, ya sean motores de combustión interna o eléctricos, funcionan a diferentes velocidades. En su mayor parte, cuanto más rápido un motor completa su carrera o ciclo de potencia, más potencia produce. Cuando se trata de un motor de combustión interna, hay tres elementos que afectan su rendimiento general: velocidad, par y potencia.

La velocidad está determinada por qué tan rápido el motor hace su trabajo. Cuando aplicamos la velocidad del motor a un número o unidad, estamos midiendo la velocidad del motor en revoluciones por minuto o RPM. El "trabajo" que hace un motor es la fuerza aplicada sobre una distancia medible. El par se define como un tipo especial de trabajo que produce rotación. Esto ocurre cuando se aplica una fuerza al radio (o, para un motor de combustión interna, al volante) y generalmente se mide en libras-pie.

La potencia es la velocidad a la que se realiza el trabajo. En los viejos tiempos, si era necesario mover objetos, la gente generalmente usaba un caballo para hacerlo. Se ha estimado que un caballo podría moverse a unos 33,000 pies por minuto. De ahí viene el término "caballos de fuerza". A diferencia de la velocidad y el par, los caballos de fuerza se pueden medir en varias unidades, que incluyen: 1 hp = 746 W, 1 hp = 2,545 BTU y 1 hp = 1,055 julios.

Estos tres elementos trabajan juntos para producir la potencia del motor. Dado que el par permanece constante, la velocidad y la potencia siguen siendo proporcionales. Sin embargo, a medida que aumenta la velocidad del motor, la potencia también aumenta para mantener constante el par. Sin embargo, muchas personas están confundidas acerca de cómo el torque y la potencia afectan la velocidad de un motor. En pocas palabras, a medida que aumentan el par y la potencia, también lo hace la velocidad del motor. Lo contrario también es cierto: a medida que disminuyen el par y la potencia, también lo hace la velocidad del motor.

Parte 2 de 4: Cómo se diseñan los motores para un par máximo

Un motor de combustión interna moderno se puede modificar para aumentar la potencia o el par cambiando el tamaño o la longitud de la biela y aumentando el diámetro interior o el diámetro interior del cilindro. Esto a menudo se conoce como la relación entre el diámetro interior y la carrera.

El par se mide en Newton metros. En pocas palabras, esto significa que el par se mide en un movimiento circular de 360 ​​grados. Nuestro ejemplo utiliza dos motores idénticos con el mismo diámetro interior (o diámetro del cilindro de combustión). Sin embargo, uno de los dos motores tiene una "carrera" más larga (o profundidad de cilindro creada por la biela más larga). Un motor de carrera más larga tiene un movimiento más lineal a medida que gira a través de la cámara de combustión y tiene más palanca para realizar la misma tarea.

El torque se mide en libras-pie, o cuánto "torque" se aplica para completar una tarea. Por ejemplo, imagine que está tratando de aflojar un perno oxidado. Suponga que tiene dos llaves para tubos diferentes, una de 2 pies de largo y la otra de 1 pie de largo. Suponiendo que está aplicando la misma cantidad de fuerza (50 lb de presión en este caso), en realidad está aplicando 100 ft-lbs de torque para una llave de dos pies (50 x 2) y solo 50 lbs. torque (1 x 50) con una llave de una sola pierna. ¿Qué llave te ayudará a desenroscar el perno más fácilmente? La respuesta es simple: el que tiene más torque.

Los ingenieros están desarrollando un motor que proporciona una relación más alta de torque a caballos de fuerza para los vehículos que necesitan "potencia" adicional para acelerar o ascender. Por lo general, verá cifras de torque más altas para vehículos pesados ​​que se usan para remolcar o motores de alto rendimiento donde la aceleración es crítica (como en el ejemplo de NHRA Top Fuel Engine anterior).

Es por eso que los fabricantes de automóviles a menudo destacan el potencial de los motores de alto par en los anuncios de camiones. El torque del motor también se puede aumentar cambiando el tiempo de encendido, ajustando la mezcla de aire y combustible e incluso aumentando el torque de salida en ciertos escenarios.

Parte 3 de 4: comprensión de otras variables que afectan el par nominal general del motor

Cuando se trata de medir el torque, hay tres variables únicas a considerar en un motor de combustión interna:

Fuerza generada a RPM específicas: esta es la potencia máxima del motor generada a unas RPM determinadas. A medida que el motor acelera, hay una curva de RPM o caballos de fuerza. A medida que aumenta la velocidad del motor, la potencia también aumenta hasta que alcanza el nivel máximo.

Distancia: Esta es la longitud de la carrera de la biela: cuanto más larga sea la carrera, más torque se genera, como explicamos anteriormente.

Constante de par: este es un número matemático que se asigna a todos los motores, 5252 o RPM constantes donde la potencia y el par están equilibrados. El número 5252 se derivó de la observación de que un caballo de fuerza equivale a 150 libras recorriendo 220 pies en un minuto. Para expresar esto en libras-pie de torque, James Watt introdujo la fórmula matemática que inventó la primera máquina de vapor.

La fórmula se ve así:

Suponiendo que se aplica una fuerza de 150 libras a un pie de radio (o un círculo que está dentro del cilindro de un motor de combustión interna, por ejemplo), tendría que convertir esto a pie-libras de torque.

220 fpm debe extrapolarse a RPM. Para hacer esto, multiplique dos números pi (o 3.141593), lo que equivale a 6.283186 pies. Tome 220 pies y divida por 6.28 y obtenemos 35.014 rpm por cada revolución.

Tome 150 pies y multiplíquelo por 35.014 y obtendrá 5252.1, nuestra constante que cuenta en libras-pie de torque.

Parte 4 de 4: Cómo calcular el torque del automóvil

La fórmula para el torque es: torque = potencia del motor x 5252, que luego se divide por RPM.

Sin embargo, el problema con el torque es que se mide en dos lugares diferentes: directamente desde el motor y hacia las ruedas motrices. Otros componentes mecánicos que pueden aumentar o disminuir la clasificación de torque en las ruedas incluyen: el tamaño del volante, las relaciones de transmisión, las relaciones del eje motriz y la circunferencia de la llanta/rueda.

Para calcular el par de las ruedas, todos estos elementos deben tenerse en cuenta en una ecuación que es mejor dejar en manos del programa de computadora incluido en el banco de pruebas dinámicas. En este tipo de equipos, el vehículo se coloca sobre una cremallera y las ruedas motrices se colocan junto a una hilera de rodillos. El motor está conectado a una computadora que lee la velocidad del motor, la curva de consumo de combustible y las relaciones de transmisión. Estos números se tienen en cuenta con la velocidad de la rueda, la aceleración y las RPM a medida que el automóvil se conduce en el dinamómetro durante la cantidad de tiempo deseada.

Calcular el par motor es mucho más fácil de determinar. Siguiendo la fórmula anterior, queda claro cómo el par motor es proporcional a la potencia del motor y las rpm, como se explica en la primera sección. Usando esta fórmula, puede determinar las clasificaciones de torque y caballos de fuerza en cada punto de la curva de RPM. Para calcular el par, debe tener los datos de potencia del motor proporcionados por el fabricante del motor.

calculadora de par

Algunas personas usan la calculadora en línea que ofrece MeasureSpeed.com, que requiere que ingrese la clasificación de potencia máxima del motor (proporcionada por el fabricante o completada durante un banco de pruebas profesional) y las RPM deseadas.

Si nota que el rendimiento de su motor es difícil de acelerar y no tiene la potencia que cree que debería tener, haga que uno de los mecánicos certificados de AvtoTachki realice una inspección para determinar el origen del problema.