3.- BANCOS PARA OBTENCION DE LA POTENCIA. Por Carlos

3.- BANCOS PARA OBTENCION DE LA POTENCIA. Por Carlos Nuñez ( Carlosn ).
Para evaluar la potencia de un motor termico o de un vehiculo , la forma mas habitual que
emplean los fabricantes , es utilizar un banco de pruebas de motor , que consiste
fundamentalmente en oponer resistencia controlada al giro , en diferentes estados de
carga.
Las maquinas que oponen esa resistencia , simulando las cargas que el motor se
encontrara en su “ vida real” , se llaman FRENOS DINAMOMETRICOS . Tambien son
conocidos por Dinamometros y por DYNOS.
Los frenos dinamometricos que pueden reproducir cualquier estado de carga , a cualquier
regimen , de forma precisa y estabilizada , se conocen como dinamómetros de potencia
ESTACIONARIOS.
Existen otros tipos de dinamómetros llamados INERCIALES , cuyo principio de
funcionamiento se basa en evaluar en tiempo real , la energia que entrega el motor para
acelerar una masa de inercia. Este procedimiento , no permite ensayos estacionarios ,
porque solo funciona en fases de aceleración o deceleracion.
Cuando el motor está montado en el vehiculo , se emplean entonces los BANCOS DE
RODILLOS como sistemas para evaluar la potencia EN RUEDA del mismo.
Tambien en los bancos de rodillos existen las dos tecnologias : Bancos inerciales y bancos
estacionarios.
Las diferencias entre los 4 tipos basicos de bancos de potencia , es :
-BANCOS DE MOTOR ESTACIONARIOS: Se mide con precision , y estabilidad el PAR y
el REGIMEN de giro( y por tanto la POTENCIA ) y se pueden reproducir las
condiciones reales de trabajo. Son resultados “EN CIGÜEÑAL”
Para estos ensayos se emplean frenos dinamometritos de diferentes tecnologias :
HIDRAULICOS , de corrientes de FOUCAULT ( eddycurrents) , DINAMOFRENOS (
maquinas electricas de cc o ca ,que pueden funcionar como freno y como motor) , de
POLVO MAGNETICO ,OLEOHIDRAULICOS , etc.
-BANCOS DE MOTOR INERCIALES: Basicamente constan de un sistema de discos de
inercia , que son acelerados por el motor en un proceso rapido, o sea transitorio ( unos
segundos). La potencia se obtiene por calculo del tiempo que tarda el motor en acelerar
una inercia conocida . El sistema solo mide el REGIMEN de giro instantaneo y por calculo
de la aceleracion obtiene el PAR y la POTENCIA .Solo es valido en fases de aceleracion y
deceleracion ya que cuando no hay aceleración ( o deceleracion) , el resultado de calculo
es cero.
Sin embargo , por la capacidad de calcular la potencia en funcion de la deceleracion ,
tambien se pueden obtener las perdidas del motor o del vehiculo.
Esta tecnologia suele aplicarse a bancos de rodillos ,pero no a bancos de motor.
-Bancos de RODILLOS ESTACIONARIOS. El vehiculo pone sus ruedas sobre un rodillo
que va asociado por su eje ,a un freno dinamometrico estacionario de alguna de las
tecnologias mencionadas . El mas habitual , es un banco de rodillos con dinamometro
electrico ( el mas barato es un freno de corrientes de Foucault refrigerado por aire).
Se obtienen los parámetros de EMPUJE ( en llanta ) y VELOCIDAD ( Lineal) y por tanto
la POTENCIA. Si se mide ademas el regimen de giro del motor , se pueden obtener las
relaciones de cambio .
Cuando el dinamometro asociado al rodillo es del tipo DINAMOFRENO , el rodillo puede
“arrastrar “ a la rueda , y se pueden obtener las perdidas en la cadena cinematica ( desde
el punto de contacto de la rueda hasta el cigüeñal). En esa caso , sumando a la potencia
en rueda , las perdidas , se obtiene la potencia en el cigüeñal.
Los bancos de rodillos con posibilidad de arrastre, son los unicos que pueden realizar
ensayos para evaluacion de gases contaminantes, porque la normativa , exige que el
vehiculo vaya arrastrado en determinados momentos del ensayo.
-Bancos de RODILLOS INERCIALES. Desde que la potencia de calculo de los
ordenadores ,se ha aplicado a maquinas industriales , se ha impuesto por precio y
sencillez el banco de rodillos inercial. El rodillo , se diseña con una inercia
aproximadamente equivalente a la media de la masa de los vehiculos que se van a
ensayar. Se mide solamente el regimen de giro del rodillo que es lo mismo que la
VELOCIDAD lineal del vehiculo ,y se calculan la aceleración , el empuje, y la potencia en
cada instante. ( valores “ en llanta” ).
Si se mide ademas el regimen de giro del motor , se obtienen las relaciones de cambio , y
se pueden referenciar o transformar los datos obtenidos en rueda al motor.
Una de las grandes ventajas de este sistema , es poder medir por deceleracion las
perdidas en la cadena cinematica , con lo que se obtienen por diferencia , la potencia en
el motor.
3.1.-BANCOS DE POTENCIA AL MOTOR.
Los bancos que emplean los fabricantes de vehiculos ,para medir potencia en cigüeñal ,
son indudablemente los estacionarios. Y dentro de ellos las tecnologias utilizadas según la
aplicacion , son las de dinamómetros hidraulicos , de corrientes de Foucault y las
dinamofrenos. Los dinamómetros hidraulicos suelen aplicarse en departamentos de
Produccion y Control de Calidad , mientras que los otros dos , se utilizan mas en
departamentos de I + D.
3.1.1.-FRENOS HIDRAULICOS.
Son los frenos dinamometricos con mayor relacion Potencia/Volumen.
Por eso , son prácticamente los unicos utilizados para muy grandes potencias.
El corazon de estos frenos está compuesto por unos rodetes fijos o estator (con agujeros)
y unos rodetes que giran solidarios con el cigüeñal o rotor.
Un freno hidraulico , es un acoplamiento hidraulico toroidal con el eje de salida de la
tuurbina calado , o sea fijo.
Un acoplamiento hidraulico (fig.1 )consta generalmente de una bomba movida por un
mototr y una turbina movida por el liquido impulsado por la bomba , liquido que circula
por las correspondientes tuberias y retorna al depposito ,de donde vuelve a aspirarlo la
bomba.
La idea genial de Föttinguer fue agrupar ambas maquinas ( la bomba y la turbina) en una
sola maquina con un solo eje ( ell acoplamiento hidráulico toroidal de Föttinguer),
maquina mas compacta,liviana economica y eficaz que la disposición clasica de bomba y
turbina separadas.
En la fig.2 se observa un acoplamiento de este tipo.
El par y la potencia , se transmiten merced a un pequeño deslizamiento entre el rotor y el
estator. O sea que el estator ( la turbina) gira un poco mas despacio que el rotor.
Si calamos o detenemos el estator , el acoplamiento se convierte en un freno hidraulico, y
se frenaria el rotor , calentandose cada vez mas el fluido ( toda la potencia frenada se
transforma en calor) , que habria que refrigerarlo o sustituirlo de alguna manera.
Esto es en esencia un freno hidraulico.
Para poder regular el freno ,se recurre a variar la cantidad de liquido que circula en la
camara toroidal alabeada.
3.1.1.1.-SISTEMA DE FUNCIONAMIENTO Y REGULACION EN FRENOS HIDRAULICOS.
El motor se sujeta en una bancada y se le dota de todos los elementos necesarios para su
correcto funcionamiento.
Frente al motor ,se fija un freno dinamometrico de alguna de las tecnologias
mencionadas.
Los ejes de motor y freno , se acoplan mediante una transmisión flexible que permite
cierta desalineacion entre ambos.
El motor genera un PAR MOTOR que depende del estado de carga del sistema.
El freno opone un PAR FRENANTE ,que es regulado por la unidad de control del mismo ,
hasta equilibrar o igualar al par motor.
Este PAR FRENANTE , igual al PAR MOTOR , se mide ,bien directamente en el eje
mediante un TORSIMETRO , o indirectamente en la carcasa del freno mediante un
medidor de fuerza ( actualmente una celula de carga extensometrica) , instalado a una
determinada distancia del eje de giro.
3.1.2.-FRENOS DE CORRIENTES DE FOUCAULT.
Articulo confeccionado por Carlos Nuñez ( Carlosn ).
3.1.3.- DINAMOFRENOS. (En preparación )
3.2.- BANCOS DE RODILLOS. (En preparación )
3.2.1.- BANCOS INERCIALES
3.2.2.- BANCOS ESTACIONARIOS