¿A MARIPOSA TOTALMENTE ABIERTA

¿A MARIPOSA TOTALMENTE ABIERTA?
Las curvas características de funcionamiento de los motores cualquiera sea el combustible
como también el tipo de ciclo (naftero o diesel) son a plena potencia . En el banco de
pruebas se le exige la máxima potencia para cada numero de revoluciones . En el caso del
naftero con carburador tradicional, la mariposa , tal cual dice el titulo de la nota, se abre
totalmente permitiendo el llenado de los cilindros al máximo y en consecuencia dado que
esa es su función, el carburador también suministrara la máxima cantidad de combustible
para mantener la relación de mezcla en la proporción apropiada. En esas condiciones se
trazan las curvas de par , torque , rendimiento y consumo de combustible en función
del numero de rpm. Sin embargo, nuestro enfoque de hoy esta dirigido a analizar que pasa
cuando en lugar de que la exigencia del motor sea máxima se le pide mucho menos. Los
propios fabricantes no solo no suministran estos datos, sino que tampoco les interesa hablar
del tema. En muchas ocasiones ocurre que estamos obligados a operar el motor en esas
condiciones por lo que es interesante saber que pasa a efectos de estudiar posibles
alternativas de dimensionamiento. Comencemos razonando en el limite opuesto, es decir
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con el motor totalmente en vacío, a par resistente cero. Pongamos el motor en marcha y con
un tacómetro y el acelerador llevémoslo a distintas rpm y midamos el consumo de
combustible horario con el motor cargado solamente por sus propios accesorios,
imprescindibles para que el motor pueda funcionar. Bomba de agua, ventilador, bomba de
aceite y alternador. Si se tratara de un vehículo también la bomba de la dirección hidráulica.
En un motor naftero basta colocar un bidón pesado antes y después del ensayo. Tratándose
de un diesel deberemos tener la precaución de colocar dentro del bidón, además del caño
de alimentación el caño de retorno. Obtenidos los valores de consumo de combustible en
vacío, dividamos por la energía entregada para saber el consumo especifico tal cual la
definición del mismo.
¿Cuál fué la energía entregada durante el
ensayo? Obviamente, cero. Ya hemos visto que
cualquier numero dividido por cero es infinito.
Supongamos un caso concreto: Deutz F3L 913 a
1500 rpm consume 1,9 Kg. de gasoil por hora y
tiene una potencia de 27 Kw que en este caso no
hemos usado, por lo cual el consumo especifico
ha sido una enormidad. Ahora carguémoslo con
solo el 1% de los 27Kw, es decir con 270 watios,
menos que 3 lámparas de 100w. Desde ya que si
volvemos a efectuar el ensayo nos encontraremos
con el mismo valor de consumo, cosa que ahora
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admitiremos pero mas tarde demostraremos fehacientemente. Ahora el consumo especifico,
si bien es grande, ya no será infinito : 1900 gramos dividido por 0,27 Kwhora da 7037
gr./Kwhora, nada menos que 32 veces mayor que el expresado por el fabricante para la
máxima potencia, 220 gr. /Kwhora.; con el mismo criterio calculémoslo para el 10% de la
potencia considerando que el consumo permanecerá constante dada la insignificancia de la
exigencia. Ahora los 270 Watios serán 2,7 Kw con lo cual después de transcurrida la hora
serán 2, 7 Kwhora y también los mismos 1900 gramos de consumo, que significaran como
consumo especifico 703,7 gramos/Kwhora diez veces menos que el caso anterior pero 2, 2
veces mayor que los 220 gramos de referencia, Siguiendo con el mismo razonamiento, para
el 25, 50 , 75 y 100 de la potencia los valores serán como sigue, 281, 141,94 y 70. Esta es
la contribución negativa que tiene el consumo en vacío, consecuencia de la necesidad de
vencer los propios rozamientos de los pistones, cigüeñal , árbol de levas, etc. y de accionar
los accesorios complementarios como ya habíamos dicho. Vemos que al 100 % este
consumo es 70 gr. / Kwhora en tanto que el motor en cuestión consume 220 gr. / Kwhora,
dato suministrado por el fabricante. Pues bien, la diferencia es el consumo verdaderamente
empleado para generar los 27 Kw, 150 gr. /Kwhora . Lo mismo ocurre con los puntos
anteriores, ya que el consumo especifico, para nuestro análisis se puede considerar
constante. El efecto del consumo en vacío esta representado en el grafico con la hipérbola
trazada en línea roja punteada. El efecto del consumo debido a la generación por la línea
azul y la suma de ambas, es decir la curva final, con línea roja continua. Como conclusión,
para determinar la curva de consumo especifico nos interesa conocer dos datos básicos que
son el consumo en vacío, cuyo dato no es normal obtener del fabricante pero que con los
pasos ya descriptos es muy fácil de determinar sin necesidad de acudir a especialistas. El
segundo, característico de todos los motores, es el consumo especifico a potencia 100 % y
forma parte de las especificaciones propias de todos los fabricantes. Aceptando que el
combustible necesario para el funcionamiento propio del motor será mas o menos el mismo
desde vacío a plena carga, y además que el generador de electricidad obligará al motor a
entregar una cantidad de combustible proporcional a la electricidad entregada, nos
encontraremos que para una condición cualquiera, el total de combustible empleado será la
suma de los dos parciales, el propio del motor mas el exigido por el generador en un estado
de carga definido. Así, cuando esta en vacío solo será lo exigido por el motor y a plena carga
ese valor mas el total de combustible que necesita el generador para producir la máxima
cantidad de electricidad. A la máxima potencia y partiendo de los datos del fabricante,
ejemplo, 220 gramos/ Kwhora, consumirá en total,.la potencia al 100 %, 27 Kw del ejemplo
multiplicados por los 220 , o sea 5,94 Kg. / hora. Si los Kg. consumidos en vacío eran 1,9 , la
diferencia 4,04 es lo destinado a generar electricidad. Hablando de consumo especifico, los
1,9 dividido por 27 Kwhora nos dan 70 gr. / Kwhora con lo que, si los restamos a los 220
obtenemos 150 gr. /Kwhora, valor que corresponde al consumo especifico de generación,
constante, representado por la recta azul . Con estos datos es posible definir la curva
hiperbólica final, suma de la recta azul mas la hipérbola debida al consumo en vacío.
Cex = Cv / Wx + ( Ce100 – Cv / W100)
Donde Cex es el consumo especifico para una carga dada, Cv el consumo en vacío
expresado en gramos por hora, Ce100 el Ce del fabricante al 100 % de la potencia, W100 la
potencia en Kw al 100 % y Wx la potencia incógnita .
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A los efectos que nos ocupa, para demostrar el derroche de combustible por obra del
sobredimensionamiento, poco importa llegar a afinar tanto los detalles. Si nos interesa saber
el consumo horario del motor para una potencia definida, bastará con multiplicar el consumo
especifico de la curva roja , expresado en ordenadas, por la potencia para obtener los
gramos por hora . Ejemplo: para un 15 % de la carga, 4, 05 Kw, (línea verde) el c.e. es 540
gr. /Kwhora. O sea 2,187 Kg./hora . Si se desea en litros multiplicar por 1,2. Para el ejemplo
2,62 litros por hora. Sugerimos ver charlas complementarias , “Consumo y
Sobredimensionamiento”, pag 53, “Despilfarros de Combustible”, pag 54 a 57, “Ahorrando
Gas Oil”, pg 61 y 62 ,”Poniendo las Cosas en Orden” pg 50.
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