Cómo funciona la potencia

El Dodge Charger 1974 que Richard Petty condujo a su quinto y sexto campeonato Grand National / Winston Cup Series en 1974 y 1975 y fue utilizado para su victoria en las Daytona 500 de 1974. El Dodge Charger SRT 392 2018 genera 485 caballos de fuerza y ​​475 libras. pies de torque, dice el fabricante de automóviles. Imágenes de David J. Becker / Getty

Es probable que hayas oído hablar de los caballos de fuerza. Casi todos los anuncios de automóviles en la televisión lo mencionan, las personas que hablan de sus automóviles se intercambian la voz e incluso la mayoría de las cortadoras de césped tienen una etiqueta grande para indicarle la potencia nominal..

Pero, ¿qué son los caballos de fuerza y ​​qué significa la clasificación de caballos de fuerza en términos de rendimiento? En este artículo, aprenderá exactamente qué es la potencia y cómo puede aplicarla en su vida diaria..

El termino caballo de fuerza fue inventado por el ingeniero James Watt. Watt vivió de 1736 a 1819 y es más famoso por su trabajo para mejorar el rendimiento de las máquinas de vapor. También lo recordamos todos los días cuando hablamos de bombillas de 60 vatios..

La historia cuenta que Watt estaba trabajando con ponis levantando carbón en una mina de carbón, y quería una forma de hablar sobre el poder disponible de uno de estos animales. Descubrió que, en promedio, un poni mío podía hacer 22.000 libras-pie de trabajo en un minuto. Luego aumentó ese número en un 50 por ciento y fijó la medición de caballos de fuerza en 33,000 libras-pie de trabajo en un minuto. Es esa unidad de medida arbitraria que se ha abierto camino a lo largo de los siglos y ahora aparece en su automóvil, su cortadora de césped, su motosierra e incluso, en algunos casos, su aspiradora..

Los caballos de fuerza evalúan el rendimiento del motor de los automóviles e incluso de las cortadoras de césped. Aprenda qué significa la potencia, cómo se mide y cómo funciona en automóviles de alto rendimiento. © 2018

Lo que significa caballos de fuerza es esto: a juicio de Watt, un caballo puede hacer 33,000 libras-pie de trabajo por minuto. Entonces, imagina un caballo que saca carbón de una mina de carbón como se muestra arriba. Un caballo que ejerce 1 caballo de fuerza puede levantar 330 libras de carbón 100 pies en un minuto, o 33 libras de carbón 1,000 pies en un minuto, o 1,000 libras 33 pies en un minuto. Puede inventar cualquier combinación de pies y libras que desee. Siempre que el producto sea de 33,000 pies-libras en un minuto, tiene una potencia.

-Probablemente puedas imaginar que no querrías cargar 33,000 libras de carbón en el balde y pedirle al caballo que lo mueva 1 pie en un minuto porque el caballo no podría mover una carga tan grande. Probablemente también puedas imaginar que no querrías poner 1 libra de carbón en el cubo y pedirle al caballo que corra 33,000 pies en un minuto, ya que eso se traduce en 375 millas por hora y los caballos no pueden correr tan rápido. Sin embargo, si ha leído Cómo funcionan un bloqueo y un aparejo, sabrá que con un bloqueo y un aparejo puede cambiar fácilmente el peso percibido por la distancia utilizando una disposición de poleas. Por lo tanto, podría crear un sistema de bloqueo y aparejo que coloque una cantidad cómoda de peso sobre el caballo a una velocidad cómoda sin importar cuánto peso haya realmente en el cubo..

Los caballos de fuerza también se pueden convertir en otras unidades. Por ejemplo:

• 1 caballo de fuerza equivale a 746 vatios. Entonces, si toma un caballo de 1 caballo de fuerza y ​​lo coloca en una cinta de correr, podría operar un generador que produzca 746 vatios continuos.
• 1 caballo de fuerza (en el transcurso de una hora) equivale a 2.545 BTU (unidades térmicas británicas). Si toma esos 746 vatios y los pasa por un calentador eléctrico durante una hora, produciría 2,545 BTU (donde BTU es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 libra de agua 1 grado F)..
• Un BTU equivale a 1055 julios, o 252 gramos de calorías o 0,252 calorías de alimentos. Presumiblemente, un caballo que produzca 1 caballo de fuerza quemaría 641 calorías en una hora si fuera 100 por ciento eficiente.

En este artículo, aprenderá todo sobre los caballos de fuerza y ​​lo que significa en referencia a las máquinas..

Si desea conocer la potencia de un motor, conecte el motor a un dinamómetro. Un dinamómetro coloca una carga en el motor y mide la cantidad de potencia que el motor puede producir contra la carga..

De manera similar, si conecta un eje a un motor, el motor puede aplicar torque al eje. Un dinamómetro mide este par. Puede convertir fácilmente el par en caballos de fuerza multiplicando el par por rpm / 5.252.

Puede hacerse una idea de cómo funciona un dinamómetro de la siguiente manera: Imagine que enciende el motor de un automóvil, lo pone en neutral y lo baja. El motor funcionaría tan rápido que explotaría. Eso no es bueno, por lo que en un dinamómetro se aplica una carga al motor a tierra y se mide la carga que el motor puede manejar a diferentes velocidades del motor. Puede enganchar un motor a un dinamómetro, ponerlo en el piso y usar el dinamómetro para aplicar suficiente carga al motor para mantenerlo, digamos, a 7.000 rpm. Registra cuánta carga puede soportar el motor. Luego aplica una carga adicional para reducir la velocidad del motor a 6.500 rpm y registrar la carga allí. Luego aplica una carga adicional para bajarla a 6,000 rpm, y así sucesivamente. Puede hacer lo mismo comenzando a 500 o 1000 rpm y subiendo. Lo que realmente miden los dinamómetros es el torque (en libras-pie), y para convertir el torque en caballos de fuerza, simplemente multiplique el torque por rpm / 5,252.

Graficar caballos de fuerza

Si grafica los caballos de fuerza frente a los valores de rpm del motor, lo que termina es un curva de caballos de fuerza para el motor. Una curva típica de caballos de fuerza para un motor de alto rendimiento podría verse así (esta es la curva para el motor de 300 caballos de fuerza en el Mitsubishi 3000 biturbo):

La medición de caballos de fuerza requiere un dinamómetro de lectura de potencia. Aprenda cómo graficar los caballos de fuerza contra los valores de rpm produce un gráfico llamado curva de caballos de fuerza.

Lo que señala un gráfico como este es que cualquier motor tiene un caballos de fuerza pico -- un valor de rpm en el que la potencia disponible del motor es máxima. Un motor también tiene un par máximo a unas rpm específicas. A menudo verá esto expresado en un folleto o una revisión en una revista como "320 HP a 6500 rpm, 290 lb-pie de torsión a 5000 rpm" (las cifras para el Shelby Serie 1 de 1999). Cuando la gente dice que un motor tiene "mucho torque de gama baja", lo que quieren decir es que el torque máximo ocurre a un valor de rpm bastante bajo, como 2000 o 3000 rpm..

Otra cosa que puede ver en la curva de caballos de fuerza de un automóvil es el lugar donde el motor tiene la máxima potencia. Cuando intenta acelerar rápidamente, debe intentar mantener el motor cerca de su punto máximo de potencia en la curva. Es por eso que a menudo hace cambios descendentes para acelerar; al hacer cambios descendentes, aumenta las rpm del motor, lo que generalmente lo acerca al punto de potencia máxima en la curva. Si desea "lanzar" su automóvil desde un semáforo, por lo general debe acelerar el motor para que el motor alcance las rpm máximas de potencia y luego soltar el embrague para descargar la máxima potencia a los neumáticos..

Una de las áreas en las que la gente habla más de caballos de fuerza es en el área de los autos de alto desempeño. En la siguiente sección, hablaremos sobre la conexión allí..

Esfuerzo de torsión

Imagine que tiene una llave de tubo grande con un mango de 2 pies de largo y aplica 50 libras de fuerza a ese mango de 2 pies. Lo que está haciendo es aplicar un par de torsión, o fuerza de giro, de 100 libras-pie (50 libras a un mango de 2 pies de largo) al perno. Puede obtener los mismos 100 libras-pie de torsión aplicando 1 libra de fuerza al extremo de un mango de 100 pies o 100 libras de fuerza a un mango de 1 pie.

Un automóvil se considera de "alto rendimiento" si tiene mucha potencia en relación con el peso del automóvil. Esto tiene sentido: cuanto más peso tenga, más potencia se necesita para acelerarlo. Para una cantidad determinada de potencia, desea minimizar el peso para maximizar la aceleración.

La siguiente tabla muestra la potencia y el peso de varios automóviles de alto rendimiento (y un automóvil de bajo rendimiento para comparar). En el gráfico puede ver la potencia máxima, el peso del automóvil, la relación potencia / peso (caballos de fuerza divididos por el peso), la cantidad de segundos que tarda el automóvil en acelerar de cero a 60 mph y el precio..

© 2018

Puede ver una correlación muy definida entre la relación potencia-peso y el tiempo de 0 a 60; en la mayoría de los casos, una relación más alta indica un automóvil más rápido. Curiosamente, existe una menor correlación entre la velocidad y el precio. El Viper realmente parece un valor bastante bueno en esta mesa en particular!

Si quieres un coche rápido, quieres una buena relación peso-potencia. Quieres mucha potencia y un peso mínimo. Entonces, el primer lugar para comenzar es limpiando su baúl.

Para obtener más información sobre caballos de fuerza y ​​temas relacionados, consulte los enlaces que siguen.

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Más enlaces geniales

• Off-Road.com: Torque and Horsepower
• RevSearch: Enlaces de información del dinamómetro del motor
• Erbman Engine Emporium: artículo que describe los factores que afectan el rendimiento del motor
• Ciencia del motor