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TKART magazine Técnica | Todo sobre las pérdidas de potencia
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TODO SOBRE LAS PÉRDIDAS DE POTENCIA

TKART Staff
24 Noviembre 2017
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La fricción de los elementos rodantes y de arrastre; las pérdidas generadas por los neumáticos; la resistencia aerodinámica... son varios los factores que determinan un menoscabo de la potencia generada por el motor y transmitida al eje. Este es el análisis de su influencia y los consejos prácticos para reducirlos al mínimo.
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Cada motor tiene una potencia nominal declarada, expresada en Cavallos (30-40 Cv en los motores de kart, con o sin marchas), que genera una deteminada fuerza de empuje (potencia del cigüeñal). Esta, sin embargo, cuando actúa en la práctica, se enfrenta a una serie de fuerzas que la limitan y se oponen al movimiento del kart.
La más conocida es la oposición generada por el peso según la primera ley de la dinámica: a=F/M, en la que a es la aceleración, F la fuerza de empuje generada por el motor y M la masa del kart más el piloto. Pero hay más elementos que se oponen al empuje del propulsor; principalmente, las fricciones, es decir, las resistencias que se dan entre los distintos componentes mecánicos en movimiento relativo: se piensa en los cojinetes, tanto del eje como de los bujes de las llantas
delanteras, así como en la fricción de la cadena sobre la corona y el piñón. Todavía más importantes son las fricciones de la rodadura de los neumáticos, determinadas tanto por la adherencia de los neumáticos al asfalto como, sobre todo, por la deformación de la carcasa durante la rodadura, que crea una fuerza importante de oposición al avance del kart. Por último, hay que tener en cuenta también la resistencia aerodinámica, un aspecto estrechamente ligado a la velocidad del vehículo, pero también al perfil aerodinámico. Resumiendo, pues, las pérdidas por fricción (mecánica o aerodinámica) se pueden dividir en pérdidas de potencia por la fricción de los órganos del chasis (rodamientos y cadena de transmisión), de los neumáticos y aerodinámicos, para poder ser analizadas mejor.
PESO, FRICCIONES Y RESISTENCIA AERODINÁMICA SE OPONEN A LA FUERZA GENERADA POR EL MOTOR Y REDUCEN LAS PRESTACIONES DEL KART
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HUELLA EN EL SUELO
Diferencia de las superficies de contacto neumático-asfalto con el vehículo parado y el vehículo en movimiento.
VELOCIDAD DEL VEHÍCULO
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La relación entre coeficiente de rodadura f y velocidad del kart V muestra un valor constante de f de hasta 60 km/h aprox., para el neumático convencional, y hasta 110 km/h para el radial, que por tanto mantiene un valor de f más bajo en todas las condiciones de velocidad.  Sucesivamente, la relación se hace exponencial, al cuadrado, con una subida repentina de f análoga para ambos neumáticos.
ESTRUCTURA Y MATERIA DEL NEUMÁTICO
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El comportamiento del coeficiente de rodadura f, en función de la velocidad V, en neumáticos realizados para diferentes usos. Lo que cambia, en estos neumáticos, son los materiales, la estructura de la carcasa y el tipo de banda de rodadura.
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En este gráfico se muestra la potencia de rodadura que se ha perdido, en función de la velocidad, según el material con el que se fabrica el neumático.
CARGA VERTICAL Y PRESIÓN DE INFLADO
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El coeficiente de rodadura f por lo general se reduce con el aumento de la presión de inflado (huella en el suelo y deformación del neumático menores), y aumenta al incrementar la carga vertical que actúa sobre el neumático.
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El coeficiente de rodadura f por lo general se reduce con el aumento de la presión de inflado (huella en el suelo y deformación del neumático menores), y aumenta al incrementar la carga vertical que actúa sobre el neumático.
De entre las otras fricciones mencionadas anteriormente, las relacionadas con los cojinetes y la cadena son difíciles de calcular. En general, se puede decir que, en el caso de los cojinetes, depende de qué tipo son estos, de su diámetro y de la carga que actúa sobre el cojinete. El valor de esta última puede rondar el de la carga que actúa sobre cada una de las ruedas traseras (para los cojinetes del eje) y delanteras. El cotejo de las pérdidas debidas a la resistencia a la rodadura por la deformación de la rueda es más complejo, pero aquí pueden ayudar algunos datos de experimentaciones procedentes del mundo del automovilismo.
Las pérdidas determinadas por los neumáticos pueden ser consideradas como resultado de dos factores: la resistencia a la rodadura y el arrastre entre la banda y el asfalto. Por debajo de los 120 km/h, es decir, en la mayor parte de las condiciones en las que corre un kart de competición, el 90% de las resistencias se derivan del primer factor y solo el 10% del segundo. Queda claro, pues, que por lo que se refiere al kart, es la resistencia a la rodadura, la que hay que analizar con mayor detalle. Un neumático, a contacto con el asfalto y debido al peso que recae sobre él, se deforma y crea una superficie de contacto neumático-asfalto que tiene un determinado espesor. Dicha huella se ve desplazada en la dirección del movimiento respecto al eje vertical que pasa por el centro de la rueda (mangueta).
También la presión vertical que existe entre neumático y asfalto es mayor en la dirección del movimiento.
De esta forma, la presión puede ser vista como una fuerza vertical hacia arriba, que se ve desplazada en dirección del movimiento respecto al eje antes mencionado, y capaz de crear un par opuesto a la rodadura del neumático mismo. La fuerza global que se opone a la rodadura, por tanto, puede ser calculada de manera experimental como producto entre la fuerza vertical N y el coeficiente de rodadura f. Este último, a su vez, se puede determinar mediante la experimentación y depende de una serie de parámetos como la velocidad V del kart, la presión de inflado del neumático, la carga vertical sobre la rueda, el material de la banda de rodadura, la temperatura y las condiciones del asfalto del trazado, además de las fuerzas laterales, en la curva, y longitudinales, en fase de aceleración y frenada. Todos ellos son parámetros analizados en los gráficos de la diapositiva anterior.
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RESISTENCIA A LA RODADURA
La fuerza vertical N empuja la rueda en dirección opuesta al movimiento de rodadura
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