Un par constantemente variable
La moraleja de todo este anterior apartado es que el motor ofrece un par al eje del cigüeñal que es variable continuamente. Para empezar, varía constantemente con cada combustión, y para seguir, también varían las intensidades de estos pulsos en función de la velocidad de rotación del motor. Vamos, que la constancia no es lo suyo.
De ahí que se haya trabajado tanto en los últimos tiempos para intentar, por medio de distribución variable, admisión variable, inyección directa, alzada variable de válvulas, sobrealimentación variable y otros remedios tecnológicos, con la idea de mejorar y rellenar la curva de par de los motores, a fin de hacer que la velocidad de combustión pueda adaptarse a cada régimen de revoluciones, para mantener el par lo más uniforme posible, desde el ralentí hasta el corte de encendido.
Pero, ¿cómo se transmite y multiplica el par hasta las ruedas?
Bueno, ya nos ha quedado claro que el par es una fuerza de giro, por llamarla de alguna manera, que es variable a pulsos. Hay que hacer llegar esos pulsos de energía a las ruedas para que actúen como pequeñas zancadas en los neumáticos para echar el coche hacia adelante, ¿correcto?
Para ello, del eje del cigüeñal y pasando por el embrague, se llega a la caja de cambios. Y aquí viene la magia. La potencia de un motor no puede multiplicarse con una caja mágica. Si el motor ofrece 100 caballos a través de sus pistones, a las ruedas llegarán 100 caballos (menos, debido al rozamiento de la caja de cambios), nunca más.
Pero el par sí se puede multiplicar. ¿Cómo? Pues restándole velocidad al giro del eje. Así, si tenemos 100 Nm de par en el eje del motor que gira a 2.000 RPM (210 radianes por segundo), podemos lograr 200 Nm en el eje que se acopla a las ruedas, con la simple reducción a la mitad de sus revoluciones por minuto a 1.000 (105 radianes por segundo).
¿Cómo se consigue esto? Para explicarlo imagínatelo en “pataditas” o pulsos: Imagínate que en el extremo del eje del motor, del cigüeñal, tenemos un engranaje con 100 dientes. Cada diente hace una fuerza, una suerte de pulso o patada concreta que se suma durante 2.000 vueltas. Si cogemos y lo asociamos a un engranaje que tenga el doble de dientes, 200, cada diente del engranaje del cigüeñal tendrá que pasar dos veces por la rueda de 200 dientes para que esta complete una vuelta, ¿correcto? Como cada diente “empuja” o “da una patada” en dos ocasiones al engranaje de 200 dientes, el par lo estás multiplicando por dos. Magia, ¿no?
El problema es que pierdes velocidad de giro, así que lo que parece magia tiene también su contrapartida.
A la postre, tras unos cuantos engranajes, esos pulsos o patadas que se generan en el cigüeñal acaban llegando multiplicados a las ruedas, pero también se ve reducida la velocidad de giro cada vez más, con cada engranaje. Al final tenemos una velocidad de rotación para las ruedas, y estas transmiten esos pulsos al asfalto.
Son las ruedas las que se encargan de reconvertir esa energía de giro del eje al que van asociadas (el palier) en fuerza lineal que empuja al coche a través del contacto entre huella del neumático y asfalto.
Lo complicado de cambiar constantemente de régimen de revoluciones
Como te puedes imaginar, aquí la gran cuestión es encontrar cuánto queremos reducir la velocidad de giro para lograr la fuerza necesaria en las ruedas para mover el coche. Lo que se hace es crear una multiplicación de par muy grande para la primera velocidad, para que el coche pueda partir de 0 km/h y acelerar.
Cuando acelera lo suficiente, el motor también se acerca a su tope máximo de revoluciones. Ese punto en el que la combustión empieza a ser tan rápida que deja de ser efectiva. En ese momento se cambia de marcha. Al cambiar de marcha a segunda, se multiplica menos veces el par del motor. Es decir, se reduce la cantidad de “patadas” por giro de rueda que hay disponibles. Se reduce por tanto el par que llega a las ruedas. Pero como las ruedas están girando más rápido, aunque las patadas, los pulsos que tienen por cada giro, son menos intensas, esto es compensa con más vueltas cada segundo.
Y es aquí donde entra la denominación de potencia en juego. Me explico. Imagínate que sales a correr. ¿Prefieres dar pocas zancadas muy largas y poderosas? ¿o prefieres dar muchas mas zancadas pero mucho más cortas y menos fuertes? Obviamente esto depende de la velocidad a la que estés corriendo. Pero éste es el símil perfecto para el motor de combustión: Cuando vamos a poca velocidad con una marcha corta, lo que hacemos es que el motor de zancadas muy fuertes (mucho par transmitido al suelo), pero la cantidad de giros de la rueda contra el asfalto (la velocidad) es baja. A medida que el coche gana velocidad y pone marchas superiores, lo que ocurre es que el coche empieza a dar zancadas cada vez menos fuertes, pero da muchas más zancadas por minuto (la rueda da muchas más vueltas cada segundo, al ir el coche a más velocidad). Todo esto hasta que se llega a ese punto de equilibrio donde la cantidad y potencia de las zancadas no es capaz de acelerar más el coche.
Pues bien, hay un factor que relaciona directamente esos dos valores: Fuerza de la zancada, patada o pulso, y cantidad de veces que la rueda gira sobre el asfalto: La potencia.
La potencia se mide como la multiplicación, el producto, del par motriz por la cantidad de revoluciones a las que está girando en ese preciso instante el eje. La potencia es más o menos constante en el motor, por lo que la cifra que te resulta de multiplicar el par que hay en el cigüeñal por la velocidad a la que gira este es prácticamente la misma que si multiplicas el par que están transmitiendo las ruedas al asfalto por la velocidad de giro de las mismas (hay siempre una diferencia debido a la fricción que se genera en la caja de cambio y la transmisión).
Vamos, que potencia y par son “dos caras de la misma moneda”, pues son inseparables. Cuando un “listillo de barrio” te diga en la barra de bar que “importa más el par que la potencia”, se equivoca. También se equivoca el que afirma lo contrario, que la potencia importa más que el par.
¿Entonces qué interesa más? ¿potencia o par?
Como casi todo en esta vida, esta cuestión no se puede responder con una respuesta concreta. Vivimos en un mundo obsesionado con las cifras. La cifra de par máximo, la de potencia máxima, la de revoluciones… pero en realidad, lo que realmente cuenta es “el todo”: La curva de par completa sobre una gráfica, y la elección de la caja de cambios asociada al coche.
Me explico: Como ya te he dicho como mil veces más arriba, la cantidad de par motriz es variable en función de las revoluciones. La curva de potencia es la simple multiplicación de dicha cantidad de par motriz por las revoluciones a las que lo ofrece el motor en cada punto. Vamos, que cuando se mide la curva de potencia lo que se hace es medir la curva de par y multiplicar (o viceversa), ya que son dos factores completamente inseparables.
La línea azul es la curva de par (oficial) del motor diésel bóxer de Subaru (aunque está claramente alterada visualmente para mostrar una zona completamente plana que en la realidad no es así)
Lo que realmente cuenta es “la forma de la curva de par”, y no sus valores absolutos. Como te puedes imaginar ya a estas alturas, lo ideal es un motor que sea capaz de entregar “muchos pulsos muy intensos” en una gran zona de revoluciones, es decir, con una gran variación de velocidades de combustión.
El motor mejor diseñado es aquel que es capaz de funcionar bien cuando estamos a bajas revoluciones, ofreciendo pocos pulsos muy intensos, pero que también es capaz de funcionar bien cuando le exigimos muchos pulsos (muchas revoluciones) con una intensidad adecuada.
Éste tipo de motor no sólo tiene una cifra de par alta, sino que tiene una curva de par plana a lo largo de la gráfica. Es decir, que la curva de par motriz “está bien llena”, que es lo que a veces os contamos en las pruebas.
Ésto, desgraciadamente, no es tan habitual como parece. Y voy a explicarme con ejemplos.
