A MARIPOSA TOTALMENTE ABIERTA

A MARIPOSA TOTALMENTE ABIERTA?Las curvas caractersticas de funcionamiento de los motores cualquiera sea el combustible como tambin el tipo de ciclo (naftero o diesel) son a plena potencia . En el banco de pruebas se le exige la mxima 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 mximo y en consecuencia dado que esa es su funcin, el carburador tambin suministrara la mxima cantidad de combustible para mantener la relacin de mezcla en la proporcin apropiada. En esas condiciones se trazan las curvas de par , torque , rendimiento y consumo de combustible en funcin 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 mxima 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 con el motor totalmente en vaco, a par resistente cero. Pongamos el motor en marcha y con un tacmetro y el acelerador llevmoslo 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 vehculo tambin la bomba de la direccin hidrulica. En un motor naftero basta colocar un bidn pesado antes y despus del ensayo. Tratndose de un diesel deberemos tener la precaucin de colocar dentro del bidn, adems del cao de alimentacin el cao de retorno. Obtenidos los valores de consumo de combustible en vaco, dividamos por la energa entregada para saber el consumo especifico tal cual la definicin del mismo.Cul fu la energa 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 cargumoslo con solo el 1% de los 27Kw, es decir con 270 watios, menos que 3 lmparas de 100w. Desde ya que si volvemos a efectuar el ensayo nos encontraremos con el mismo valor de consumo, cosa que ahora admitiremos pero mas tarde demostraremos fehacientemente. Ahora el consumo especifico, si bien es grande, ya no ser 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 mxima potencia, 220 gr. /Kwhora.; con el mismo criterio calculmoslo para el 10% de la potencia considerando que el consumo permanecer constante dada la insignificancia de la exigencia. Ahora los 270 Watios sern 2,7 Kw con lo cual despus de transcurrida la hora sern 2, 7 Kwhora y tambin 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 sern como sigue, 281, 141,94 y 70. Esta es la contribucin negativa que tiene el consumo en vaco, consecuencia de la necesidad de vencer los propios rozamientos de los pistones, cigeal , rbol de levas, etc. y de accionar los accesorios complementarios como ya habamos dicho. Vemos que al 100 % este consumo es 70 gr. / Kwhora en tanto que el motor en cuestin 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 anlisis se puede considerar constante. El efecto del consumo en vaco esta representado en el grafico con la hiprbola trazada en lnea roja punteada. El efecto del consumo debido a la generacin por la lnea azul y la suma de ambas, es decir la curva final, con lnea roja continua. Como conclusin, para determinar la curva de consumo especifico nos interesa conocer dos datos bsicos que son el consumo en vaco, cuyo dato no es normal obtener del fabricante pero que con los pasos ya descriptos es muy fcil de determinar sin necesidad de acudir a especialistas. El segundo, caracterstico 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 ser mas o menos el mismo desde vaco a plena carga, y adems que el generador de electricidad obligar al motor a entregar una cantidad de combustible proporcional a la electricidad entregada, nos encontraremos que para una condicin cualquiera, el total de combustible empleado ser la suma de los dos parciales, el propio del motor mas el exigido por el generador en un estado de carga definido. As, cuando esta en vaco solo ser lo exigido por el motor y a plena carga ese valor mas el total de combustible que necesita el generador para producir la mxima cantidad de electricidad. A la mxima potencia y partiendo de los datos del fabricante, ejemplo, 220 gramos/ Kwhora, consumir 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 vaco 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 generacin, constante, representado por la recta azul . Con estos datos es posible definir la curva hiperblica final, suma de la recta azul mas la hiprbola debida al consumo en vaco.

Cex = Cv / Wx + ( Ce100 Cv / W100)Donde Cex es el consumo especifico para una carga dada, Cv el consumo en vaco 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 incgnita .

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, bastar 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, (lnea 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.PAGE 67