Técnica: Embrague, cambio y la llegada de nuevos sistemas automáticos. 3- El cambio: de más par a más velocidad

Por MiguelXR33.

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     Embrague, cambio y la llegada de nuevos sistemas automáticos     

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3- El cambio: de más par a más velocidad

El par motor (linea roja), en un motor de
combustión, suele tener forma de 'montaña'

Como dije en el inicio del envío anterior dedicado al embrague, cuando hablamos de motores de combustión impulsando a vehículos, nos encontramos con varios problemas. Otro de esos problemas es que un propulsor de combustión (lo que suelen gastar las motocicletas y en los que estamos centrados) tiene una entrega de par motor irregular, dando más o menos cantidad según el régimen de giro. Es algo que los fabricantes saben, por lo que según las necesidades de la motocicleta se intenta que el propulsor tenga el par motor (que normalmente depende de la cilindrada) a un régimen u otro. Pero, al final, su entrega siempre es irregular, con valores en forma de 'montaña' con más o menos pico.

¿Pero qué es el par motor????

Vale, vale, el mensaje mental de algunos de los que estáis leyendo me ha llegado: ¿qué es el par motor y qué diferencia tiene con la potencia?. Voy a intentar explicarlo, pero al estilo 'cuñao', pues recuerdo que no soy ni mecánico, ni ingeniero, sólo un aficionado con ganas de escribir. Y lo voy a hacer repitiendo un escrito propio de 2012 cuando hablé de por qué las motos no son diésel. Dice así:

'Lo primero que tenemos que tener claro es qué es par motor y potencia. Un símil que me gusta utilizar (los puristas de física mirad a otro lado… voy a hablar “estilo gente normal”) es el siguiente: dos ciclistas suben la misma cuesta en el mismo tiempo… los dos hacen el mismo “trabajo”. Uno es delgadito, ligero y fibroso, el otro robusto, pesado y fuerte. El delgadito no puede apretar mucho en los pedales (poco peso, poca fuerza) pero sus músculos y pulmones le permiten pedalear deprisa, por lo que lleva un desarrollo cortito y sube como un molinillo. El robusto aprieta con ganas en los pedales (mucho peso, mucha fuerza) por lo que puede tirar de un desarrollo mucho más largo… necesario para él porque no es capaz de pedalear deprisa. Ahora las comparaciones: El peso de cada ciclista sería la cilindrada. La fuerza que aplica cada uno en el pedal sería el par motor. Y ese par motor, multiplicado por las revoluciones, sería la potencia… idéntica en los dos al efectuar el mismo esfuerzo en el mismo tiempo.

Bueno, si los dos pueden conseguir la misma potencia… si una 600 deportiva (menos de 300 kg a mover contando piloto) tiene los mismos 130 cv que una furgoneta de 2.500 cc (de 3,500 kg de MMA)… ¿porqué la furgo necesita tanta cilindrada? Sencillo, si ponemos el ejemplo anterior de los ciclistas: ahora a los dos les hacemos llevar pasajero. El robusto quitará una marcha o dos, apretará más en los pedales levantando “el culo” y subirá, más despacio pero lo hará. El delgado y ligero podrá levantarse cuanto quiera… pero no puede aplicar más fuerza que la que tiene, así que tendrá que cambiar cada vez más… y no tenemos claro que llegue a coronar.'

¿Pero qué es un desarrollo de cambio corto? ¿y uno largo?

Una vez he intentado explicar que el par motor es la fuerza que se aplica en los pedales, en el cigüeñal en el caso de los motores, toca distinguir lo que es un 'desarrollo corto' y otro 'largo'... algo que los que hagan mucha bicicleta, los que manosean los desarrollos secundarios o, en general, todo aquel que ha usado un cambio de marchas, más o menos sabrá. 

Volvamos otra vez a una bicicleta, pero esta vez una de las antiguas, de las que no tenía cambio. Con una única relación el fabricante buscaba un desarrollo 'de compromiso', donde cuando arrancabas apretabas un poco más de la cuenta los pedales, pero se podía. Luego, si rodabas a una velocidad media ibas bien, pero si intentabas correr un poco enseguida te 'revolucionabas' demasiado pedaleando. Vamos, que en llano estupendo siempre que no tuvieras prisa, pero si llegaba una subida al final los pedales 'se ponían tan duros' que no podías, y en las bajadas no aprovechabas tu fuerza en unos pedales 'que flotaban'. Había que poner una solución, y eso llevó a tener más opciones de desarrollo que se adapten a las circunstancias. 

Para conseguir distintos desarrollos hay varias formas en la industria, pero en el mundo moto se utiliza un clásico: las diferencias de diámetro cuando un eje ataca a otro. Hay de varios modos, como el variador continuo (CVT) del que trataremos en otro envío, pero el más visual son los ejes unidos por un engranaje, que es un mecanismo con dos o más ruedas dentadas conectadas. En el caso más habitual, el que haya dos ejes, el primero es el que recibe giro del motor, llamado motriz, y el segundo está conectado a las ruedas, el conducido. A ambos los juntamos con ruedas dentadas y, con ello, podemos pasar fuerza de giro de uno a otro. Pero la gracia está en el diámetro de cada rueda dentada:

-Si la rueda dentada del eje motriz es pequeña y el del conducido grande, el primero produce menos giro en el segundo, pero lo bueno es que aumenta la fuerza, el par motor, que transmite. Por tanto, el desarrollo más corto a considerar suele ser el ideal para facilitar las salidas sin forzar el embrague en las circunstancias más duras que planee el fabricante (según el tipo de subida, de peso normal, de peso extra, etc.).

-Si la rueda dentada del eje motriz es grande y la del conducido pequeña, ocurre lo contrario, aumenta el giro del segundo con respecto al primero. Sí, el par motor que transmite es menor, pero tened en cuenta que la potencia es, como he explicado, el par motor por revoluciones... por tanto tanto en el desarrollo 'corto' y en el 'largo' el par motor puede variar junto a las revoluciones de los ejes, pero la potencia final será la misma, Además, aunque el par motor sea menor a alta velocidad, se tiene que vencer al aire, sí, pero también nos ayuda la inercia que tiene el conjunto, sobre todo el de las ruedas, que es la que nos mantiene en movimiento cuando soltamos el gas y lo que intentamos reducir cuando frenamos. 

Normalmente el fabricante ajustará el desarrollo más largo basándose o en buscar la máxima velocidad posible (sobre todo en competición), un poco menos (cuando la velocidad máxima no es importante), o un poco más (cuando buscas proteger el motor de un exceso de vueltas buscando el 'top speed'). También podemos ver ejemplos en el que se ajuste a que el motor gire bajo de vueltas a velocidades de crucero.

Por fin el fabricante ha decidido la marcha más corta necesaria para el tipo de vehículo y uso, y lo mismo con la marcha más larga. Pero ocurren dos cosas: primero que hay que utilizar algún tipo de sistema que pase de una a la otra, y la segunda es que muchas veces con esas dos velocidades no hay suficiente, se necesitan más para evitar que las revoluciones varíen demasiado al cambiar, colocando al motor en una zona poco aprovechable. Así que toca instalar algún tipo de cambio de marchas que, en el mundo moto son mayoritariamente dos: la caja de cambios 'convencional' o 'de toma constante' y el variador o CVT. Pero ya os digo que, aunque muy pocas, ha habido alguna opción más. 

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