25 de octubre de 2017 (*) actualizado a las 09:15

Potencia y par, motor eléctrico y diésel: cultura general para el S.XXI

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El bombardeo de información que venimos sufriendo (y nos espera) sobre coches movidos por un motor eléctrico, ya sea solo o en compañía de otros propulsores, es fabuloso. Con tres conceptos básicos explicados de forma digestiva, podremos entender de qué nos están hablando ahora y siempre. Comenzamos.

La potencia de cualquier motor es su capacidad para realizar un trabajo. Ese trabajo, en un coche, consiste en moverlo. Tanto acelerar como mantenerse a velocidad constante implican un trabajo a realizar por el motor.

Con tres conceptos básicos explicados de forma digestiva, podremos entender de qué nos están hablando ahora y siempre

Potencia es el producto de dos factores: par y régimen de giro.

Par de giro es la fuerza con la que da vueltas el motor. Cuanta más fuerza tenga al dar cada vuelta, más capacidad tendrá para realizar un trabajo.

Régimen de giro es el número de vueltas que da por unidad de tiempo, en general, revoluciones por minuto. Cuantas más vueltas dé por minuto, más capacidad tendrá, también, para realizar un trabajo.

Un motor muy potente ha de tener, o bien un elevado par de giro (mucho trabajo en cada vuelta) o bien un elevado régimen de giro (capacidad de girar muy rápido) o bien ambas cosas. Por el contrario, si sólo puede girar lentamente y con poca fuerza, será un motor de baja potencia.

Vamos a concretar un poco.

Motor de combustión vs. motor eléctrico

Potencia y par motor eléctrico y motor diésel

En el gráfico superior podemos observar las curvas de potencia (rojo) y par (azul) del motor diésel (izquierda) y el motor eléctrico (derecha) del Peugeot 3008 HYbrid4. Ambas curvas son típicas y representativas de sus respectivos géneros, por lo que nos sirven como explicación general.

Nos interesa sobre todo la forma, no tanto los valores concretos que alcanzan, pues el eléctrico en cuestión es un pequeño motor de apoyo (37 CV) del motor principal (163 CV) y la comparación de cifras absolutas sería absurda.

Existe un régimen crítico (ralentí) por debajo del cual la fuerza de una explosión no sería capaz de hacer girar el motor adecuadamente hasta la siguiente

Empezamos por el diésel:

Vemos que el ralentí (régimen mínimo al que puede girar) se sitúa hacia las 800 r.p.m. Puesto que se mueve por explosiones puntuales, que tienen lugar en un momento concreto del ciclo, existe un régimen crítico (ralentí) por debajo del cual la fuerza de una explosión no sería capaz de hacer girar el motor adecuadamente hasta la siguiente. El impulso de un motor de combustión es discreto, no continuo.

Esto es lo que obliga a un motor de combustión a girar todo el tiempo, aunque el coche se detenga, por lo que el giro del motor ha de desvincularse de las ruedas pisando el embrague o dejándolo en punto muerto. Los modernos sistemas start&stop evitan este problema, a cambio de asumir la difícil tarea de volver a arrancar el motor innumerables veces. Esto supone un gran esfuerzo mecánico para el motor de arranque encargado de hacerlo.

Con respecto a las curvas, simplemente destacar que por debajo de 2.500 r.p.m. (régimen razonable de cambio de marcha) el motor no llega a 80 kW (110 CV) y eso sería acelerando a fondo. En general, circularemos con 30 ó 40 CV de potencia aunque el motor pueda dar cuarto veces más. La potencia máxima se obtiene alrededor de 4.000 r.p.m.

Es de destacar también, que un motor diésel tiene un régimen máximo de giro, totalmente infranqueable por razones químicas (tiempo mínimo por explosión) que se sitúa alrededor de las 5.000 ó 5.500 r.p.m. De ahí hacia arriba, un diésel no puede continuar acelerando (un gasolina sí puede llegar mucho más lejos, pero a costa de su fiabilidad mecánica a partir de ciertos regímenes).

Vamos con el eléctrico.

El motor puede iniciar y detener su giro en cualquier posición y no necesita estar girando constantemente para no apagarse

Lo primero que llama la atención es que no hay ralentí, pues las curvas de potencia y par nacen en 0 r.p.m. Puesto que la fuerza que impulsa un motor eléctrico es magnética, ésta se puede generar en todos los puntos de su rotación. El motor puede iniciar y detener su giro en cualquier posición y no necesita estar girando constantemente para no “apagarse”. Su empuje es continuo, no discreto.

Esta es la razón por la que un eléctrico no necesita embrague y su motor puede girar solidariamente con las ruedas (con la desmultiplicación que corresponda) sin que la trasmisión tenga que desconectarse nunca.

Otra diferencia notable es que el par máximo lo entrega justo al comenzar a girar, se mantiene constante y empieza a caer a partir de un punto. La potencia es elevada desde el principio, alcanza el máximo muy rápido y se mantiene en ese máximo “hasta el infinito” (8.000 r.p.m. en este caso, pero podrían ser bastantes más).

Traducción a sensaciones prácticas

Renault Twizy

El usuario medio saca la conclusión inmediata de que el coche es mucho más potente de lo que indican las cifras y, a efectos prácticos, casi se podría decir que es cierto

Cuando conduces un vehículo eléctrico, siempre te sorprende su entrega inmediata de potencia. La razón es doble: por un lado, al no haber embrague, todo el movimiento del motor va directo a las ruedas y, por otro, la fuerza de giro es máxima desde la primera vuelta. Esto se traduce en arrancadas muy vigorosas hasta para el más modesto de los motorcitos eléctricos.

El usuario medio saca la conclusión inmediata de que el coche es mucho más potente de lo que indican las cifras y, a efectos prácticos, casi se podría decir que es cierto. Me explico.

En conducción normal y volviendo de nuevo a las curvas, apenas utilizamos un pequeño porcentaje de la potencia disponible en un motor de combustión (salvo algún iluminado que se dedica a llevar el coche hasta el corte de inyección en cada marcha para ir al supermercado).

Un motor eléctrico que proporcionase la misma potencia (o incluso algo menos) casi desde el inicio nos daría una sensación prestacional mucho mayor en uso habitual

Como ya hemos señalado, si mi coche lleva un motor diésel como el de la gráfica, con 120kW (163 CV) de potencia máxima, es muy posible que utilice habitualmente (pisando a fondo hasta 2.500 r.p.m. antes de cambiar de marcha) menos de 110 CV y que circule casi todo el tiempo con 30 ó 40 CV en uso.

Y esa es la sensación que tengo, en realidad. Un motor eléctrico que proporcionase la misma potencia (o incluso algo menos) casi desde el inicio nos daría una sensación prestacional mucho mayor en uso habitual. Mucho mayor, insisto, y muy especialmente arrancando desde parado, lo más agradable y sorprendente.

¿Dónde está la trampa? Bueno, la trampa está en el límite, que es lo que casi nunca usamos.

Si exprimimos a fondo la mecánica, sí veremos que un motor más potente, aunque sea de combustión, es más potente en realidad, pero para eso hay que explorar zonas del cuentavueltas que prácticamente sólo se utilizan para adelantar en carretera o para ir a gran velocidad pero carecen de sentido en zonas lentas (ciudad).

Por todo ello, quien prueba un eléctrico, en general, se enamora.

En Tecmovia: Vehículo eléctrico: ventajas, inconvenientes y perspectivas de futuro | Indagamos en las entrañas del Chevrolet Volt, parte (I)

Comentarios...

  1. Urbanowl

    Me ha encantado el artículo. Me gustaría que escribiéseis más artículos técnicos sobre el tema de par motor y potencia. Muchas gracias y enhorabuena.

  2. Ulnar

    Genial el artículo, a vuestra web le faltan “chinchetas” para ponérselas y tenerlos siempre de referencia.

    Saludos.

  3. Mytek

    Muy interesante el articulo. Solo quiero añadir que la función de las cajas de cambio es la de ahorrar energia. Otra cosa es el embrague para salir desde parado en los motores de combustión, por lo del ralentí. Por tanto un motor electrico ahorraria mucha mas bateria con caja de cambio.

  4. reichstag

    Excelente articulo, facil entender que par y potencia son magnitudes no directamente proporcionales. Y que en general refieren al motor y no al coche.

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