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Technical Documents - Documentos Técnicos: CONCEPTOS SOBRE DIAGRAMAS DE DISTRIBUCIÓN

Ampliemos ahora el concepto de los puntos característicos de un diagrama de distribución.

Vimos que los puntos en que comienzan a abrir las válvulas de admisión y de escape no coinciden con el PMS y el PMI respectivamente, y que otro tanto sucede con el cierre en que la admisión se cierra bastante pasado el PMI y el escape lo hace pasado el PMS. ¿ A que se debe esto?

En un motor ideal que dispusiera de válvulas capaces de abrirse y cerrase en forma instantánea, y si los gases de admisión y de escape no tuvieran inercia, y si además la mezcla se quemara en forma instantánea, podríamos aproximarnos al diagrama ideal, pero la realidad es otra.

Comencemos por analizar que ocurre con el movimiento de una válvula. Las válvulas deben abrirse y cerrarse con un mínimo de ruido y desgaste, y deben abrirse lo suficiente para permitir una amplia capacidad de respiración, y una vez cerradas deben asentar perfectamente para impedir fugas de gases.

La válvula es accionada mediante diversos sistemas, tal como muestra el dibujo siguiente . Dichos sistemas están compuestos por componentes metálicos dimensionados no solamente para soportar los esfuerzos, sino también para limitar las deformaciones elásticas a que se verán sometidos.

Los componentes de este sistema, al que en adelante llamaremos sistema de distribución, tiene una masa importante, y dicha masa estará sometida a tremendos cambios de velocidad para abrir y cerrar las válvulas tan rápido como sea posible, pero siempre respetando las condiciones de funcionamientoóptimo del sistema y con la durabilidad y confiabilidad correspondientes.

Estos cambios bruscos de velocidad implican la aparición de grandes aceleraciones, y si disponemos de una masa acelerada aparecerán las correspondientes fuerzas de inercia, que no pueden sobrepasar determinados valores, que provocarían la destrucción del sistema.

A medida que se incrementan las RPM mayores serán las exigencia, ya que las válvulas dispondrán cada vez de menos tiempo para cumplir con su ciclo de apertura y cierre. Los cambios de velocidad serán cada vez mas rápidos, aumentando entonces la aceleraciones y las fuerzas resultantes de ello.

Vemos entonces la importancia de que los componentes del sistema de distribución, en especial los que están afectados a movimientos alternativos deben ser lo mas livianos posible. De por sí esta es una de las justificaciones de los sistemas de cuatro válvulas por cilindro, que al poseer menor masa por elemento, pueden operar a regímenes superiores de velocidad y soportar a un mismo número de RPM mayores aceleraciones que los sistemas de dos válvulas .

Al ser las fuerzas de inercia menores será posible lograr diagramas de distribución mas favorables que en el caso de dos válvulas.

El otro factor que hace que los puntos de apertura y cierre de las válvulas se aparte de los teóricos viene dado por la velocidad e inercia de la masa de gas dentro de los conductos del sistema de inducción, tanto de la admisión como del escape.

Se demuestra que la velocidad de pasaje de gas a través de los conductos, depende del diámetro del pistón, del diámetro del conducto en la sección considerada, y de la velocidad del pistón.

La velocidad del pistón en cada carrera, varía desde cero a un máximo y retorna nuevamente a cero. Esta variación en la velocidad del pistón afecta directamente la velocidad de los gases a través de los conductos, pero los cambios de velocidad del gas con respecto al pistón sufren un retraso debido a la compresibilidad ( posibilidad de expandirse en nuestro caso ) propia de todos los gases, la resistencia propia de los conductos a la circulación de un gas, y a la inercia de la masa gaseosa.

Dicho en términos mas sencillos desde que el pistón experimenta un cambio de velocidad, hasta que el gas se entera de ello y lo sigue existe un retardo.

Recordemos que en las proximidades del PMS y del PMI las velocidades son muy bajas, por lo cual el movimiento del pistón prácticamente no aporta nada a la entrada o salida de gases.

Sintetizando: Si pretendemos que cuando el pistón se desplaza con velocidad suficiente como para permitir el ingreso ( o la salida ) de gas, a través de la correspondiente válvula, dicha válvula esté lo suficientemente abierta, la única alternativa posible es anticipar las aperturas. Un razonamiento similar se puede aplicar al cierre.

La pregunta que surge ahora es: ¿ Cuanto debo anticipar o retrasar los cierres ?. La respuesta no es sencilla. En principio podemos afirmar que incidirán fuertemente las características y el tipo de prestaciones que le vamos a solicitar al motor.

Potencia y par a alto número de RPM demandaran ángulos y permanencia de la válvula abierta grandes, y viceversa.

Comencemos por analizar el comportamiento mecánico de una válvula cuando abre y cierra, y cuales deberán ser las características del "cerebro" que comanda esa operación: el eje de levas y el perfil de levas.

La válvula debe ser acelerada para que pueda abrirse, y una vez que se ha comenzado a abrir y adquirido cierta velocidad, debemos comenzar a frenarla para que se detenga y posteriormente se cierre. La función de detenerla y cerrarla estará a cargo del resorte de válvulas.

El punto conocido como "final de rampa" corresponde al inicio real de la apertura ( sea el AAA o el AAE ), pero en realidad hasta que no se alcanza una alzada del orden de 1 a 1.5 mm no se produce prácticamente movimiento de gas. En la figura corresponde a la intersección de la línea punteada con la de desplazamiento de la válvula.

La diferencia entre el AA y el punto correspondiente a los 1.5 mm puede estar en el orden de los 30 a 40° de giro del cigüeñal.

La forma del camón o leva que se ocupa de hacer que la válvula cumpla con la ley de movimiento establecida, dependerá del tipo de mecanismo y de los elementos intercalados entre el citado camón y la válvula. En la figura precedente tenemos un diagrama típico de distribución mostrado en forma abierta. Este tipo de diagramas, independientemente de mostrar los puntos característicos de apertura y cierre, muestra además información respecto de en que posición está cada una de las válvulas para cada posición del cigüeñal. Si se conoce la ley de movimiento del pistón también es posible determinar la posición de cada válvula respecto de la cara superior del pistón en la posición centrada o de diseño, o bien si se avanza o retrasa la diagramación.

¿Que significa avanzar o atrasar la diagramación ?:

Avanzar significa que todos los puntos de apertura y de cierre se anticiparán respecto de la posición de diseño o centrada, y atrasar significa que dichos puntos se retrasarán respecto de la posición centrada.

Los gráficos siguientes nos ilustran sobre el avance y el atraso de la diagramación. ¿Que se puede esperar avanzando o atrasando la distribución?

Veamos antes algunos conceptos de la diagramación. Comencemos por definir la permanencia de una leva: este valor se refiere a que intervalo (medido en grados del cigüeñal) permanece abierta una válvula.

Las permanencias vendrán medidas por:

Permanencia de Admisión = AAA + RCA + 180°

Permanencia de Escape = AAE + RCE + 180°

El ángulo de cruce u overlap será:

Overlap = AAA + RCE

Un valor que es muy interesante considerar, es donde se ubican las alzadas máximas de cada válvula, ya que este es un valor que varía muy poco para cualquier tipo de motor de alta performance.

Llamaremos AMA a la Alzada Máxima de Admisión, y AME a la alzada máxima de escape.

¿Porque tiene tanta importancia la ubicación de las alzadas máximas? Se debe a varios factores. Los principales son: la elasticidad o compresibilidad de los gases, la inercia que tiene la masa gaseosa a iniciar un movimiento o que tiene para detenerse cuando ya está en movimiento, la velocidad pico de pasaje de gas a través de los conductos, y la velocidad pico del pistón.

El pistón está prácticamente detenido cuando alcanza el PMS o el PMI, y en las proximidades de estos puntos su velocidad es muy baja. Dado que la posibilidad de que ingrese (o salga ) mezcla depende del volumen que genere (o elimine) el pistón al desplazarse, en las proximidades de los mencionados puntos la capacidad de ingresar o de expulsar gases está muy limitada. Todo lo contrario ocurre en las proximidades de la mitad de la carrera del pistón, que es donde alcanza su máxima velocidad. En esa zona la caída de presión en las proximidades de la válvula, por medio de la cual ingresa la mezcla, tiende a alcanzar su máximo valor. El gas tratará de ingresar con la mayor intensidad, pero debido a la elasticidad, a las resistencia por rozamiento y cambios de dirección de los conductos, y a la inercia de la masa gaseosa se generará un retardo para alcanzar el pico de velocidad del gas en el conducto, respecto de la máxima velocidad del pistón.

Este es un fenómeno mas o menos marcado según las RPM del motor y el valor de la velocidad pico del pistón, pero el fenómeno en si se produce mas o menos siempre para una misma posición del cigüeñal, independientemente del motor y las RPM, y dado que el aire es el mismo en todos los lugares del planeta, su comportamiento como medio elástico también lo será.

Sintetizando, la mayor velocidad de pasaje de gas se alcanza pasada la mitad de la carrera del pistón. A mayor velocidad de gas mayor pasaje del mismo, por lo cual la válvula debe tener su máxima apertura para permitir el paso del mismo con un mínimo de restricción.

Alcanzado el pico de velocidad de gas se alcanza también el mayor valor de energía cinética o de movimiento, que contribuirá a que la masa gaseosa quiera seguir ingresando en el cilindro, aun cuando el pistón se encuentre en el PMI, e inclusive cuando ya inicia su movimiento ascendente.

Las velocidad máxima de los gases que circulan en el sistema de admisión va aumentando en la medida de que se incrementan las revoluciones por minuto. Aumentan también las resistencias a la circulación del gas. En las proximidades de la velocidad sónica aparece un fenómeno de "bloqueo" en la zona donde se alcanza esa velocidad, que impide que el flujo siga aumentando.

De esta forma, por mas que se incrementen las RPM la cantidad de aire que ingrese permanecerá prácticamente constante. La única alternativa en ese caso es aumentar la sección de pasaje de gas y disminuir la velocidad.

Por ser el aire y los productos de combustión gases, tienen sus características propias de elasticidad, que hacen que las perturbaciones a que se ven sometidos se muevan dentro del aire o de los gases con velocidades que le son propias, y que no dependen de las RPM. El tiempo que una válvula debe permanecer abierta para que ingresen o salgan correctamente los gases está en relación con ello. Es por ello que si para motores "tranquilos" que operan a bajo número de RPM son necesarios ángulos de reglaje reducidos y permanencias cortas, a medida que aumentas las RPM es necesario para mantener un buen suministro y salida de gases, aumentar progresivamente la permanencia y los ángulos de reglaje.

Por ejemplo. a altas RPM un mayor ángulo de RCA me permitirá aprovechar mejor la energía cinética de los gases de admisión para que la mezcla continúe entrando aún cuando el pistón está ya en la carrera de compresión. El momento exacto en que la válvula deberá cerrar es aquel en que la mezcla comienza a ser rechazada, o sea cuando la presión en el interior del cilindro de iguale con la de los gases en el conducto de entrada.

La "sintonía" de un motor es un proceso muy extenso y complicado, en el que intervienen los ángulos de la distribución y las longitudes de los sistemas de admisión y de escape. A mayores longitudes de admisión y escape, y permanencias cortas motores elásticos y de buen funcionamiento a bajas RPM, y a pequeñas longitudes y largas permanencias motores de baja elasticidad y altas potencias a elevadas RPM.

Que importancia tiene el famoso "ángulo de cruce" u overlap?. Ninguna, absolutamente ninguna. El tan mentado ángulo es "consecuencia de..." y no "causa de.." Tal como ya hemos visto dicho ángulo surgirá como consecuencia de la permanencia y de la diagramación, pero tomado solo y sin relacionarlo con los otros valores no significa absolutamente nada, ni sirve para nada.

ALGO MAS SOBRE LAS VÁLVULAS

Los motores de nueva generación incorporan, además de la inyección de combustible electrónica, otro factor: aumentan la cantidad de válvulas por cilindro. ¿ A que obedece esto ?. Veamos.

Como sabemos la válvula de admisión comunica en la zona de gases frescos el exterior del cilindro con el interior del mismo, y otro tanto ocurre con la de escape. A través de la primera ingresan los gases frescos, y por la segunda salen los productos de la combustión luego de haber trabajado en el interior del cilindro.

Ya explicamos que el par y la potencia que entregan los motores del tipo del que estamos hablando dependen fundamentalmente de la cantidad de mezcla que podamos ingresar dentro del cilindro. A mayor cantidad de mezcla ingresada en cada ciclo mayor cantidad de energía disponible para la combustión, y cuantos mas ciclos completemos por minuto ( aumento de las RPM) dispondremos de mayor potencia.

La cantidad de mezcla que puede ingresar a un cilindro depende de una buena cantidad de factores, pero obviamente uno de ellos es el de haber podido desalojar convenientemente los gases de escape que quedaron del ciclo anterior. Otro factor de peso es que los gases de admisión no encuentren restricciones u obstáculos en su camino.

El diseño de los conductos de admisión y de escape con sus correspondientes válvulas es una de las tareas mas delicadas en el diseño y desarrollo de un motor. Si al motor no se le permite respirar adecuadamente su comportamiento no podrá ser precisamente atlético.

Normalmente la válvula de admisión es en el orden del 15% mas grande en diámetro que la de escape. En buena parte ello se debe a que resulta mas sencillo expulsar los gases del cilindro que hacerlos ingresar a el.

Independientemente de que existen fronteras dentro del cilindro que limitan el diámetro máximo que se le puede dar a dos válvulas colocadas en una misma cámara, debe considerarse también el valor de dicho diámetro en función de lo que se pretenda obtener del motor.

Cuando las RPM no representan un problema, la limitación en potencia con dos válvulas ocurre por no poder poner válvulas mas allá de un determinado diámetro, sobrepasado el cual la válvula de escape y la de admisión se tocarán.

La solución viene de la mano de colocar mas de dos válvulas en un mismo cilindro, habitualmente dos para la admisión y dos para el escape. La mejor distribución de superficies en la cámara permite que en definitiva se logre una mayor area para el pasaje de gas, y una mejor distribución del flujo entrante en la cámara de combustión, con la mejora consecuente. Se logra también la posibilidad de optimizar la posición de la bujía.

El hecho de disponer de válvulas mas pequeñas y consecuentemente mas livianas permite lograr perfiles de levas mas favorables y que pueden operar sin inconvenientes a altas RPM. La configuración de cuatro o mas válvulas por cilindros no es una novedad, se aplicaba en serie ya en la segunda guerra mundial en motores de tanques y aviones, pero representaba una tecnología de alto costo solamente aplicable en material bélico o en vehículos de competición.

INTRODUCCIÓN A LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE

Si bien es correcto pensar que la forma aerodinámica ideal para un vehículo que se desplaza sobre ruedas es una sola, dicha forma puede alcanzarse por distintos caminos, usando las formas aerodinámicas “virtuales“ o “inducidas”. Cabe también preguntarse por la necesidad de semejante perfección aerodinámica cuando las reglamentaciones permiten, excepcionalmente, velocidades de 130 kph, y cuando el 90% de la vida del vehículo transcurre en uso urbano y suburbano, donde la velocidad promedio está entre los 50 y 60 kph.

Por el lado la reducción en peso los nuevos automóviles han logrado avances notables. El peso es un factor de suma importancia en la performance de un auto y en eso se ha progresado muchísimo, a la vez que se han mejorado las condiciones de seguridad a bordo.

La cuestión es que se ha incorporado creciente tecnología y nuevos elementos, algunos cumplen nuevas funciones, y otros reemplazan a componentes que solo podrían ser mejorados con costosas y complicadas soluciones mecánicas. Uno de esos elementos obsoletos es el carburador y su reemplazante el sistema de inyección de combustible controlado electrónicamente, que para ahorrar espacio llamaremos de ahora en mas “EFI” ( de Electronic Fuel Inyection).

Si bien la inyección de nafta (mecánica) tiene ya muchos años de aplicación en los motores de chispa (los aviones de caza alemanes de la II Guerra Mundial la usaban masivamente con excelentes resultados), su aplicación en los automóviles estaba limitada por razones de costo frente al carburador.

El advenimiento de los microprocesadores y de nuevas técnicas de control permitió el desarrollo de sistemas controlados electrónicamente y con posibilidades de autoajustarse por medio de sensores. Los sistemas se fueron perfeccionando y abaratando, y aquí estamos.

Todo lo que un motor correctamente diseñado haga bien o mal, pasará fundamentalmente por la eficiencia con que logre desarrollar el proceso de combustión, y uno de los factores vitales para que la combustión sea eficiente es la relación de aire y combustible o “A/C”. La posibilidad de controlar el balance de la mezcla mediante un ordenador y a costos muy razonables a impulsado la adopción masiva de la EFI.

En realidad la verdadera razón del advenimiento masivo de la EFI es el control de contaminantes en nuestra atmósfera producto de la combustión imperfecta de hidrocarburos en los automóviles. Llegó un momento en que si se deseaba mejorar los productos de combustión, el carburador resultaba insuficiente como elemento para controlar con exactitud y precisión la relación de aire y combustible dentro de los estrechos márgenes que se requieren para el control de emisión.

El carburador era quién se hacía cargo de formar la mezcla de aire y combustible en proporciones adecuadas como para ser quemadas sin problemas. Obviamente cuanto mas “pobre” es decir cuanto menos combustible proporcionalmente contuviera la mezcla, mas económico resultaría el motor. Y aquí comienzan los problemas: mezcla pobre significa combustión lenta y poca capacidad de generar potencia, se favorecen la formación de óxido de nitrógeno (NOx) y la “manejabilidad” del auto se complica. Aparecen tironeos, fallas, etc.

Por el contrario si enriquecemos esa mezcla logramos mejorar la velocidad de combustión y la potencia, pero aumenta el consumo, aumenta monóxido de carbono (CO), extremadamente tóxico e indeseable y aumentan los hidrocarburos parcialmente quemados (HC), tan tóxicos como si usted se pusiera a oler una lata de pegamento, y con efectos parecidos.

Los carburadores tratan de detectar mecánicamente cual es la condición de exigencia del motor, empobreciendo la mezcla cuando no se necesita la máxima potencia, y enriqueciéndola cuando sí se requiere de ella. El resultado suelen ser variaciones de la relación de aire y combustible que van de 17:1 a 12.0:1 partes de aire por partes de combustible en peso. No nos olvidemos también de que los carburadores suelen estar acompañados de distribuidores de encendido con regulación de avance también controlada mecánicamente, y que hacen lo que pueden, generalmente soluciones de compromiso, pero que están lejos de suministrar el avance de encendido exacto para cada situación. Las consecuencias de todo esto son los contaminantes que salen por el tubo de escape y que configuran un problema grave.

La relación de A/C mas frecuente que usan actualmente los sistema de inyección electrónica de combustible de los motores de gasolina se llama “estequiométrica” por coincidir con el valor teórico de combustión exacta y a la relación de 14.6:1, y se la define como λ=1 donde λ (lambda) también es una forma muy usada de expresar la relación de aire y combustible.

Ya hemos visto que si λ es mayor que 1 se trata de mezclas pobres y si es menor que 1 de mezclas ricas. Justamente de allí le viene el nombre al sensor mas famoso que tienen los equipos de EFI, conocido como “sonda lambda”. Está ubicado en el tubo de escape, antes del catalizador, y oficia de alcahuete del sistema, avisándole a la ECU (Electronic Control Unit o Caja Negra) cuando los valores de A/C se apartan de 14.6:1 para que esta tome las acciones que correspondan y ajusten dicho valor al requerido.

El tema es que si pretendemos minimizar los contaminantes (CO, HC y NOx), a valores mínimos, no podemos hacerlo mediante carburadores con control mecánico, dado que serán incapaces de mantener el 14,6:1 de A/C exactamente, y bajo cualquier condición de marcha. Un control electrónico programado, sí puede hacerlo.

Respecto del catalizador, le recuerdo que un catalizador de tres vías es un elemento que tiene la capacidad de transformar el CO, HC y NOx , en CO2 (anhídrido carbónico), N2 (Nitrógeno) y H2O (Agua), inofensivos desde el punto de vista biológico. Se llama de tres vías porque es capaz de reconvertir a los tres principales contaminantes.

Un sistema de EFI es un dispositivo absolutamente confiable y seguro, tanto o mas confiable que un televisor de color, capaz de tomar las decisiones mas acertadas para hacer que el vehículo sea confiable, que arranque y sea manejable en las condiciones mas severas, que consuma lo estrictamente necesario, y que nos permita seguir respirando aire razonablemente limpio. Sintetizándolo, el EFI es un sistema capaz de mantener, con prioridad, la relación A/C dentro de los estrechos márgenes que se requieren para el posterior procesamiento de los gases de escape, y optimizar los parámetros que hacen a la combustión para el mejor funcionamiento y manejo del vehículo.

El principal problema con el carburador residía en que entre él y la cabeza de cilindros está el llamado múltiple o colector de admisión, que se ocupa de distribuir la mezcla formada en el carburador a cada uno de los cilindros. No existe el colector de admisión ideal que a cualquier estado de carga del motor logre una distribución proporcionada de la mezcla. Ello se debe fundamentalmente a las diferencias de peso entre el aire y el combustible, a las curvas que presenta el colector y a las turbulencias propias de la circulación de un fluído dentro de un tubo, el resultado es que el balance de mezcla que llega a cada cilindro es diferente. Es por ello, independientemente de otras incapacidades propias del carburador, que le resulta imposible sostener el λ =1. La solución viene entonces de la mano de un sistema que se asegure que de suministrar la misma cantidad de aire a cada cilindro, y que a las puertas de este se ocupe de proveerle la exacta cantidad de combustible requerida para las RPM del motor y la apertura de mariposa correspondiente.

ENSAYOS DE MOTORES. CURVAS CARACTERÍSTICAS

Ningún producto que va a ser sometido a un uso exigido puede ser diseñado y fabricado directamente, es necesaria una intensa experimentación para lograr que dicho producto sea confiable y satisfaga las necesidades del usuario. El motor de un vehículo no es una excepción a esta regla.

Pese a que se dispone de experiencia de casi una centuria de ensayos de millones y millones de motores de pistón, la experimentación sigue siendo la principal herramienta en el desarrollo de los motores alternativos.

Los ensayos a que puede ser sometido un motor abarcan a su vez una inmensa gama de posibilidades que podemos subdividir en dos grandes grupos: los correspondientes al desarrollo y los de verificación de calidad.

Ensayos de desarrollo:
Desarrollar un componente significa ejecutar una serie de evoluciones teórico / practicas que permitan evolucionar al citado componente hasta alcanzar los objetivos finales propuestos al inicio del citado desarrollo.

Es muy importante fijar claramente cuales son los objetivos finales de un desarrollo, dado que generalmente los caminos para emprenderlo pueden ser varios, y que además el desarrollo en sí nunca tiene límites, siempre se podrá hacer algo mejor. Si se sabe exactamente a donde se pretende llegar, es probable que se reduzcan a un mínimo las posibles vías de acción, y adoptada alguna de ellas saber cuando se ha logrado el objetivo.

Durante los desarrollos suelen aparecer problemas o soluciones que afectan a otros componentes diferentes del que esta siendo estudiado, además de una invalorable experiencia adquirida por quienes trabajan en el. Como en todos los ordenes de la vida una decisión acertada puede acortar enormemente el camino al objetivo, es por ello que la observación detallada, el análisis de los resultados y la experiencia son las herramientas de todos los días.

Generalmente el usuario no tiene idea de las enormes inversiones que realizan las fábricas terminales para desarrollar sus productos. Cuando un vehículo es comercializado al público, alguien del departamento de estudios avanzados de la terminal, está pensando en el modelo que se comercializará dentro de diez años. Dados los continuos y rápidos avances tecnológicos de nuestros días, realmente es un desafío a la imaginación predecir el producto acertado con una década de anticipación.

En el caso de los motores los desarrollos comprenden el de las partes individualmente y el del conjunto final armado. El desarrollo de partes requerirá centrar la atención en el componente específico que esta siendo estudiado hasta alcanzar el objetivo establecido para ese componente en particular, y luego deberá verificarse que dicho componente cumpla con los objetivos establecidos para todo el motor.

Completada la etapa de desarrollo, le sigue la que se conoce como de validación. Durante el desarrollo se trabaja con prototipos o con primeras muestras mas o menos modificadas, pero una vez que se ha definido totalmente el elemento en desarrollo, tendrá lugar la etapa de ensayar los elementos que serán provistos a producción y asegurar que responden a los objetivos iniciales.

Este es el proceso conocido como el de validación. Posterior a el, y cuando el elemento ya está pronto a producirse, con motores armados en el proceso de línea se repetirán una vez más las secuencias de ensayo en un proceso conocido como validación de producción.

El asunto no termina con la validación de producción. Al fabricante se le exige que mantenga el nivel de calidad de los componentes que han sido validados en producción, pero independientemente de ello normalmente las terminales ejecutan ensayos de control de calidad, que generalmente consisten en tomar elementos, o motores en nuestro caso, y someterlos a ensayos de verificación del nivel de calidad deseado.

Pese a todo este proceso, que en realidad es mucho mas complejo de como lo describimos aquí, existen problemas que no son detectados hasta que el vehículo o el motor sale a la venta y es usado. Surgen así los conocidos como problemas de servicio, que son debidamente analizados, realimentan el sistema de control de calidad e inclusive pueden llegar a afectar al diseño de los componentes, iniciando otra vez el ciclo del desarrollo y validación.

No quisiéramos desalentarlo, pero fabricar autos es una tarea realmente compleja. Si pensaba encara el tema en el fondo de su casa le sugerimos que se replantee la situación.

En el desarrollo de los motores tiene fundamental importancia un elemento que permita ejecutar ensayos de medición sin tener que hacerlo sobre el vehículo. Si bien la finalidad última de un motor será la de impulsar un automóvil o un camión, efectuar mediciones de desarrollo sobre el mismo vehículo resulta difícil, lento y costoso. Los ensayos sobre vehículo se reservan para las últimas etapas de desarrollo o en algún paso de verificación.

Es necesario entonces simular las condiciones de funcionamiento del medio impulsado en algún dispositivo lo suficientemente versátil como para reproducir la mayor cantidad de situaciones de carga de un motor posible.

Para ello existen los llamados "bancos de pruebas ", que son en realidad verdaderos simuladores del vehículo.

Los bancos de pruebas son dispositivos destinados a frenar el motor, o a "cargarlo", reproduciendo estados de RPM y valor de frenaje controlados. De esta manera se puede reproducir el tránsito en una calle céntrica congestionada, la aceleración en un semáforo cuando queremos hacer una demostración de potencia, una trepada cordillerana o la máxima velocidad en una ruta.

Los bancos tienen una enorme diversidad de calidad y posibilidades, que van desde un freno elemental para medir solamente la curva de máxima de un motor, hasta el que posee sala climatizada y reproduce exactamente las condiciones de un F1 en plena competencia. La calidad de un freno esta dada también por el instrumental periférico que posee, y le permite abarcar una mayor cantidad de variables.

Del control exacto en el dinamómetro surgirán las calibraciones de los equipos de inyección, el desarrollo de levas, la forma de la cámara de combustión o el largo del colector de escape. Todos los componentes del motor necesitarán de una u otra forma los servicios de un banco de pruebas, tanto en las etapas de desarrollo y prueba como en las de validación y las de control de calidad.

El idioma mas común que manejan los ingenieros y los experimentadores, es el de la representación gráfica. Si se tuvieran que manejar usando tablas de valores terminarían seguramente internados con una borrachera de numeros gigantesca y de lenta recuperación. El idioma de los gráficos permite mediante una rápida visualización apreciar que es lo que está pasando. Para el profano dichas curvas parecen no decir nada, pero al especialista le muestran la realidad de los hechos. Las curvas gráficas son para el técnico lo que las radiografías o el resultado de un análisis dan al médico.

ENSAYOS DE POTENCIA Y PAR MÁXIMOS

Ya explicamos el concepto de par torsor y de potencia, decíamos que el par torsor representa el trabajo que es capaz de efectuar el motor, o la capacidad de soportar carga y definimos la potencia como la rapidez con que el motor efectúa ese trabajo. Cuanto mas rápido pueda hacer ese trabajo o cuantas mas veces haga ese trabajo en un mismo tiempo, mayor será la potencia.

El par torsor o torque esta asociado a la capacidad que tiene el motor para respirar. Existe una zona de RPM de funcionamiento en la cual la capacidad de aspirar aire de nuestro motor se hace máxima. Esa zona corresponde a la de máximo torque.

Lo anterior es lógico, porque recordemos que a mayor cantidad de aire que ingresa en el cilindro, mayor cantidad de nafta podré mezclar con el, y por lo tanto la energía química puesta en juego, y el consecuente calor generado para transformarse en trabajo también será máximo. Esta condición define entonces el máximo par de un motor.

Vemos que ese par aumenta hasta un punto y luego decrece. La combinación de la cantidad de veces que se efectúe ese trabajo en un determinado tiempo y el valor del par definirán el punto de máxima potencia que se ubicará siempre a un número mayor de RPM.

Cuanto mas distanciados estén los puntos de máximo par y de máxima potencia mayor "elasticidad" presentará el motor en su funcionamiento.

 

 

 

 

 

 
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