Qué diferencia hay entre el par y la potencia de un motor

Qué diferencia hay entre el par y la potencia de un motor

El par y la potencia son algo así como las dos caras de la misma moneda en un motor. Para poder desarrollar potencia, el motor necesita tener par. Vamos a ver qué representan cada una de estas magnitudes físicas en el motor de un coche.

Antes de que existiesen las grúas mecánicas, para sacar a la superficie los minerales en las minas se usaban caballos. Un caballo era capaz de elevar 100 metros un peso de unos 150 kg en un minuto. Una máquina que desarrollase 10 CV (caballos de vapor) haría 10 veces más trabajo, es decir: subiría el mismo peso en el mismo tiempo pero 1.000 metros, o bien reduciría por 10 el tiempo empleado para subir el mismo peso la misma altura o multiplicaría por 10 el peso manteniendo la altura y el tiempo constantes.

En física se define a la potencia como una magnitud que mide la cantidad de trabajo efectuado por la unidad de tiempo y se considera trabajo a una fuerza que provoque un cambio en el movimiento de un cuerpo. Cuando empujamos una caja que no se mueve estamos aplicando una fuerza. Si somos capaces de arrastrar esa caja o si la movemos del suelo para ponerla encima de una mesa, esa fuerza realiza un trabajo. Cuantas más cajas seamos capaces de poner sobre la mesa en el menor tiempo, más potencia tenemos.

Cuando hablamos de par, deberíamos decir par de fuerzas o par de torsión, pero solemos abreviarlo diciendo simplemente par. El par es una magnitud que se obtiene al multiplicar la fuerza que aplicamos por la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza y el de giro, se dice “fuerza por el brazo de palanca”. Lo entenderemos mejor con un ejemplo y veremos también cómo afecta la distancia para aumentar o reducir el par. En este principio es en el que se basan las básculas mecánicas para pesar.

Las balanzas romanas se basan en pares de fuerzas.
Las balanzas romanas se basan en pares de fuerzas.
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En una báscula romana tenemos una bandeja sobre la que se deposita aquello que queremos pesar y una barra graduada sobre la que deslizamos un peso conocido y constante que se llama contrapeso. Para conocer el peso de lo que está en la bandeja lo que hacemos es deslizar el contrapeso por la barra hasta que la balanza se equilibra. Ese contrapeso multiplicado por el brazo de palanca es un par y es idéntico en valor al peso que tenemos en la bandeja.

El contrapeso que deslizamos es constante, pero hace más palanca (más par) cuanto más lo alejamos, siendo capaz de poner en equilibrio la balanza frente a una bandeja que tiene más peso que el que estamos desplazando por la barra. Es la ley de la palanca. Cuanto más larga sea la palanca con la que queramos mover algo, más peso podremos mover. Nosotros tenemos la fuerza que tenemos, si podemos mover más peso al aumentar la palanca es porque lo que estamos aumentando es nuestro par.

Como vemos, potencia se define como aquella fuerza capaz de generar trabajo en la unidad de tiempo y el par es una fuerza multiplicada por el brazo de palanca, de manera que potencia y par son magnitudes relacionadas con fuerzas. Vamos a ver qué representan cada una de estas magnitudes cuando hablamos de las características de un motor.

Potencia y par de un motor

Cuando el par es constante la potencia sube de manera linealmente directa a las revoluciones.
Cuando el par es constante la potencia sube de manera linealmente directa a las revoluciones.
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Si un motor no tuviese par, no tendría potencia. Ambas magnitudes van de la mano. En nuestro subconsciente entendemos mejor la idea de qué es la potencia, pero en realidad estamos equivocados. Cuando te sientas en un coche y al acelerar notas cómo te aplastas contra el asiento dices “menuda potencia”, pero, en realidad, eso que te aplasta contra el asiento es el par motor. La potencia es el resultado de multiplicar el par por el número de revoluciones.

Fíjate en el gráfico superior. La línea roja representa la potencia y la azul el par. En el eje horizontal están representadas las revoluciones del motor y en el vertical los valores de potencia y par. Entre las 1.200 y las 1.600 rpm el gráfico del par va aumentando. Entre 1.600 y 2.400 rpm es par es prácticamente constante y a partir de ahí empieza a decaer hasta las 3.600 rpm, momento en el que el par cae más bruscamente. Vamos a ver cómo afecta este gráfico de par a la potencia:

Mientras el par aumenta, la potencia aumenta más bruscamente. En el gráfico, la pendiente de la potencia entre esas 1.200 y las 1.600 rpm es muy brusca. Cuando el par es constante se ve claramente que la potencia aumenta de manera lineal con las revoluciones, con una pendiente que es constante.

A partir de las 2.400 rpm el par cae pero la potencia sigue aumentando con las revoluciones, aunque su pendiente disminuye. En esta franja, el motor es capaz de seguir aumentando la potencia aunque tiene menos par porque aumentan las revoluciones y el par no decae muy bruscamente.

Sólo cuando el par cae bruscamente (en este ejemplo, a partir de las 3.600 rpm) empieza a caer la potencia porque es mayor la pérdida de par que el incremento de la velocidad de giro del motor.

El par motor es la magnitud que determina principalmente las aceleraciones y recuperaciones del coche, mientras que la potencia define más bien la velocidad máxima que es capaz de alcanzar. Imaginemos un motor teórico en el que el par es muy bajo y va creciendo muy lentamente hasta alcanzar las 10.000 rpm (sin tener en cuenta las desmultiplicaciones de las distintas marchas de la caja de cambios). Ese coche tendría unas aceleraciones muy pobres pero sería capaz de alcanzar una elevada velocidad máxima porque iría ganando potencia poco a poco y sería capaz de ir venciendo la resistencia al avance progresivamente.

En el lado contrario tenemos un motor con una enorme cifra de par pero que a partir de 2.000 rpm lo pierde casi por completo. Ese coche tendría unas aceleraciones desde parado brutales y se recuperaría muy bien en marchas largas, pero tendría una escasa velocidad máxima.

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Carlos 23 enero, 2018

Dándole vueltas…

Entonces, intuyo que con un mismo motor, o incluso un mismo vehículo, pero con ruedas más pequeñas, se consigue transmitir más par, no? Pero menor velocidad…

Por el mismo principio que cuesta menos aflojar un tornillo con una llave más larga…

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