Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010Preparado por Carlos Molina Revisado y Actualizado Lima, Febrero del 2004 1 FERREYROS S.A.A Preparado por: Carlos Molina sino prácticamente todas las funciones del control de la inyección que determinan el comportamiento de un motor ante la sobrecarga. y la regulación de la entrega de combustible. lo que se manifiesta al mantener cierto torque de salida cuando baja su velocidad como resultado de un aumento en la carga de trabajo. funciones que ahora son controladas por un PROGRAMA dentro del ECM. la velocidad alta en vacío. La curva de torque y la curva de sobrecarga es lo mismo. ya no solamente la gobernación es controlada por circuitos lógicos programables. algunas razones del por qué de su forma. el cual es programable y además de controlar el motor. En este escrito se considerarán las curvas de torque del motor. En adelante se describirán las curvas de torque del motor sobre lo que sería un motor 100% con control MECANICO. Muchas veces esta característica es mal entendida o ignorada. La comparación de estas características nos ayudará a determinar si es una “buena” curva de torque para su aplicación en particular. Estos son los motores con gobernadores electrónicos. En una siguiente generación de motores con control de entrega de combustible por cremallera y bomba helicoidal. Muchos fabricantes han elaborado comparaciones de las curvas de torque de sus motores respecto a otros “menos efectivos”. y actúa sobre el varillaje mediante “actuadotes” que convierten la orden eléctrica en movimiento de un varillaje. Se puede sustentar la elección de un motor diesel en base a las características de su curva de torque y cómo responde a las condiciones de “sobrecarga” a las que estará sometido.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 Curvas de Torque del Motor Diesel Muchas veces se habla respecto a la capacidad del motor diesel para soportar cierta “sobrecarga”. Existen DOS controles del límite de rendimiento de un motor diesel. 2 FERREYROS S. Sin embargo pocas veces se le trata como una característica cuantitativa. Esto se aplica en general a todo motor diesel. Estas regulaciones se efectúan sobre el gobernador y en el tope del varillaje que controlan las bombas de inyección en el caso de los motores con gobernador mecánico o hidromecánico. son sinónimos. esto equivale a “modificar el programa”. El entendimiento del sistema mecánico ayuda a comprender mejor al electrónico. Cuando se mencione “regulación” del sistema en un motor mecánico. además de emitir las señales de alarma que puedan ser de importantes para el operador. medios para controlarlo.A. el gobernador queda sustituido por un circuito electrónico. que se siente al operarlo. registra los eventos mas importantes durante su funcionamiento. Posteriormente con los inyectores EUI y HEUI. o “módulo personalizado” en los motores de control electrónico con ECM. que utilizan un módulo de control llamado ECM. pero la información detallada corresponde a información de motores Caterpillar.A Preparado por: Carlos Molina . y los efectos de las características de torque sobre la aplicación del motor. Por lo general esta capacidad de sobrecarga se percibe como una característica cualitativa del motor. Estos son los motores de control electrónico. Las curvas de torque son utilizadas por lo general por los ingenieros para mostrar gráficamente la capacidad de sobrecarga de un modelo o arreglo específico. Al ponerle un tope mecánico a la cremallera la entrega máxima de combustible queda limitada a lo que se pueda bombear estando en este tope. (FIGURA #2). Se usan bombas helicoidales para poder variar la entrega de combustible al girar el vástago de la bomba con la cremallera que engrana con un segmento dentado fijado al vástago. que al ponerle carga al motor su velocidad no bajaría. el gobernador mueve la cremallera para tratar de mantener la velocidad según la regulación del tope de velocidad alta en vacío. cuando se aumenta el requerimiento de torque. puede ser RIGIDO o FLEXIBLE. A este tipo de gobernador se le llama ISOCRONO. También se hace algo similar para limitar la entrega mínima de combustible. Bajo un control perfecto del gobernador.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 El tope del varillaje que controla las bombas de inyección es en algunos casos el tope de la cremallera que mueve las bombas helicoidales. 3 FERREYROS S. La regulación de la velocidad alta en vacío determina la velocidad máxima de funcionamiento del motor.A Preparado por: Carlos Molina . Considerando estos dos límites por separado podemos construir la curva de comportamiento del motor. (FIGURA #1). y la regulación del combustible (ajuste de cremallera) determina la cantidad máxima de combustible que puede inyectarse por cada embolada. Conforme se agrega carga al motor. que limita la entrega máxima de combustible. FIGURA #1 Sin embargo. esto es. cuando se utilizan gobernadores mecánicos.A. o con la palanca del gobernador al máximo. la relación del torque con la velocidad se vería como una línea vertical. debido a las características internas del gobernador (tiene resortes y amortiguadores). Este tope de la cremallera. esta línea se inclina algo hacia la izquierda. o la velocidad que corresponda a la posición de la palanca del gobernador o acelerador. o lo que es lo mismo. La regulación de la velocidad alta en vacío ajustada en el gobernador determina la velocidad a la que tratará de funcionar el motor con el acelerador a fondo. eficiencia volumétrica.A Preparado por: Carlos Molina . Por lo tanto. posiblemente no llegue a ser la misma velocidad que la alta en vacío y haya una pequeña disminución debido a las mismas características del gobernador. básicamente relacionadas con la forma como el motor puede producir y aprovechar la energía de combustión. Esta caída en la velocidad del motor es la que activa al gobernador y reacciona entregando mas combustible para tratar de mantener la velocidad máxima regulada. por lo que en realidad existen varias opciones: una familia de curvas de torque. la forma es una característica intrínseca del motor. FIGURA #2 Ahora consideraremos lo que sucede cuando la cremallera llega a su tope. la familia de curvas depende de varias eficiencias del motor y condiciones de operación. y es un comportamiento que puede ser modificado alterando el diseño (FIGURA #3). La caida puede ser cero si se usan gobernadores hidromecánicos o electrónicos según sea necesario.velocidad. Tocaremos mas del tema posteriormente. fricción de sus piezas. En el caso de control electrónico ECM. o cuando ya no es posible inyectarle mas combustible al motor. que es como ponerle un freno. Como se mencionó. etc. calidad del proceso de combustión. (FIGURA #4) 4 FERREYROS S. Sin embargo estas características se pueden ajustar en el diseño del gobernador para poder satisfacer los requerimientos. esa línea puede ser modificada a voluntad ya que es un “simple software”. o “CAIDA DEL GOBERNADOR”. que se obtiene cambiando la posición de su tope (o software). tales como la eficiencia de la bomba de inyección y patrón de rociado. su velocidad decrece. A este cambio de velocidad se le llama “CAIDA DE VELOCIDAD”. La forma de esta curva es determinada por ciertas características de diseño del motor en sí. se obtendrá una curva de TORQUE. Tal como la curva que acabamos de describir. Para cada regulación de la cremallera o para cada tope máximo programado existe una curva de torque para el motor.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 Conforme se agrega carga a un motor. Para cada posición fija máxima de la cremallera.VELOCIDAD.A. (FIGURA #5): 5 FERREYROS S. la velocidad caerá un poco de acuerdo a la pendiente característica del gobernador o del programa del ECM. o de la porción del ECM que contiene ese software. Por lo tanto. cada una de estas curvas es una posición fija del acelerador. con forma y pendiente determinada por las características del GOBERNADOR.A.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 Torque Curva Característica del Motor Velocidad FIGURA #3 FIGURA #4 De la misma forma.A Preparado por: Carlos Molina . las distintas posibilidades de regulación de la velocidad alta en vacío determinan una familia de curvas torque. si se regula o programa la velocidad alta en vacío a un valor y se le agrega carga al motor. Realmente.velocidad. y la de la extrema derecha es al máximo contra el tope. temperatura de funcionamiento de las piezas y resistencia del aceite. la temperatura de los gases de escape. (FIGURA #7). los límites mas importantes están dados por la velocidad alta en vacío y velocidad mínima.A. y el humo generado. Para un motor turboalimentado. FIGURA #6 Existen límites que determinan la zona del mapa donde un motor puede trabajar en forma segura y alcanzar la vida útil propuesta. la velocidad del turboalimentador.A Preparado por: Carlos Molina . (FIGURA #6). Estos límites están dados principalmente por una velocidad máxima permisible para que no se produzcan daños mecánicos.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 FIGURA #5 Por superposición de ambas familias de curvas obtenemos un MAPA del rango completo de operación de los motores diesel. etc. 6 FERREYROS S. generación de humo que contamina y que además produce hollín al interior del motor. con un margen de seguridad. 7 FERREYROS S. que determina la respuesta máxima posible del motor. o curva de torque específico. y para cualquier regulación de entrega máxima de combustible que se elija (por regulación de cremallera o software). ambas determinarán una curva de comportamiento.A Preparado por: Carlos Molina . La curva de torque en rojo en la FIGURA #8 es sólo una de muchas curvas elegibles. FIGURA #8 Esta curva en particular es para un motor específico. y para lo cual tiene una regulación de entrega máxima de combustible (cremallera) y una velocidad alta en vacío también específicas.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 FIGURA #7 Ahora tenemos cientos de curvas de torque para elegir entre ellas. Para cualquier regulación de velocidad alta en vacío que se elija.A. con sus propias características. un “flash file” específico para cargar el software adecuado en el ECM. o de ser el caso. La eficiencia de la combustión aumentará y el combustible inyectado será mejor aprovechado a menores velocidades. es la máxima velocidad a la que girará el motor SIN CARGA y con el gobernador en su posición de ACELERACION MÁXIMA. es debido principalmente a cuatro factores: 1. o el mecanismo que la acciona indirectamente. Ahora disgregaremos la curva de torque y veremos qué significa y cómo se le puede modificar. y a pesar que la cremallera permanece en la misma posición. 2. llamado “boost”. La velocidad alta en vacío. Por lo tanto. En este punto el motor produce la máxima potencia y consume la máxima cantidad de combustible por unidad de tiempo (FIGURA #9).. debido a que es el punto de MÁXIMA POTENCIA. El aumento de la capacidad de respuesta del motor diesel cuando bajan las RPM como efecto de la sobrecarga. una carga adicional producirá una caída “sensible” de la velocidad del motor.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 Ahora la curva está compuesta de dos partes. Este punto es el que se usa para especificar la característica nominal del motor o “rating”. el motor recibirá algo mas de combustible debido a este ligero aumento de eficiencia de inyección.A Preparado por: Carlos Molina . como ya la definimos. donde la velocidad del motor y la verdadera posición de la cremallera es controlada por el gobernador (o software). 8 FERREYROS S. la zona de “sobrevelocidad”. este punto está controlado por el gobernador y es limitado por el tornillo (de tope) de alta en vacío. Cuando el motor llega a su punto de balance. y la zona de “sobrecarga”. con la palanca externa de accionamiento contra el tope.. Al punto donde ambas porciones se unen se le llama comúnmente el “PUNTO DE BALANCE”.El equipo de inyección de combustible se hace mas eficiente a una menor velocidad del motor.A. y en este punto. FIGURA #9 La presión de carga de aire suministrado por el turboalimentador. A estos topes flexibles se les denomina “torque spring” o resorte de reserva de torque. se encuentra contra el tope máximo (regulación INTERNA) y por lo tanto ya no es posible suministrarle mas combustible al motor. a no ser que ese tope sea flexible. en ese momento la CREMALLERA que controla la entrega de combustible. donde la cremallera está contra el tope o el software ya no inyectará mas combustible. sigue una curva similar a la curva de potencia. Este aumento de aire ayuda a quemar el combustible de manera mas eficiente.La disminución de la fricción.. 4. Normalmente se le denomina simplemente como “caida” del “motor”. Por lo tanto. y se determina en porcentaje respecto a la velocidad nominal en el punto de balance. A esta zona de trabajo en la que el gobernador tiene el control sobre la velocidad del motor se le llama “zona de SOBREVELOCIDAD”. A partir de una CARGA que coloque al motor en su punto de balance (con la cremallera en su tope) y para cargas superiores a esa.A Preparado por: Carlos Molina . y 2.la velocidad a la que se obtiene este torque máximo. FIGURA #10 Normalmente el objetivo durante el proceso de desarrollo de un motor es el poder obtener el torque máximo a una velocidad que esté entre el 60% y 70% de la nominal.000 RPM y entregar 460 lbs.. o incluso del 0% de caída con motores en paralelo que requieran mejor control de la forma como se distribuyen la carga entre si (motores con gobernadores isócronos). aunque es una CARACTERÍSTICA EXCLUSIVA DEL GOBERNADOR DE VELOCIDAD.A. La caída puede ser por ejemplo entre 7% y 10% para motores aplicados a tractores y vehículos.El suministro de aire será mayor a menores velocidades del motor debido a un incremento en la eficiencia volumétrica en la circulación de gases por el sistema de admisión/ escape. un motor típico podría tener un torque de 400 lbs. que es proporcional a la velocidad. En la zona de sobrecarga tenemos dos factores importantes a considerar: 1.. Esto significa una reserva de torque del 15% al 9 FERREYROS S. también contribuye al aumento del torque. se dice que el motor está trabajando en “SOBRECARGA”.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 3.pié a 1..pié a 2. A la diferencia entre la velocidad alta en vacío y la velocidad en el punto de balance se le denomina CAIDA DE VELOCIDAD.. llamado también reserva de torque. Es común una reserva entre el 8% y 20% (FIGURA #10).200 RPM. contribuyendo al aumento del torque. 3% en algunas aplicaciones de generación eléctrica.el aumento de torque. La reserva de torque se expresa generalmente en porcentaje respecto al torque nominal en el punto de balance.. El “toque spring” produce el salto de la curva 1 a la curva 2 (FIGURA #12). Existe una forma adicional de modificar la curva de torque. FIGURA #11 Este aumento de torque está relacionado con la característica del motor diesel de “responder” frente a una sobrecarga. FIGURA #12 10 FERREYROS S. Este dispositivo permite simplemente saltar a una curva de torque superior conforme se sigue sobrecargando al motor. permitiendo un movimiento adicional de la cremallera en condiciones de sobrecarga. osea que tiene una caída de velocidad del 7%. La capacidad de soportar sobrecargas como parte del trabajo diario es una de las razones de peso para elegir la potencia diesel.A.140 RPM. La velocidad alta en vacío para un motor como este es normalmente de 2.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 60% de la velocidad nominal.A Preparado por: Carlos Molina . Es mediante un tope flexible llamado resorte de reserva de torque o “torque spring” que permite suministrarle al motor una cantidad adicional de combustible en forma controlada. Al final. (FIGURA #11). Hay algunas aplicaciones donde incluso se agregaba un segundo torque spring para darle aún mayor capacidad de sobrecarga al motor. mas pronunciada. y es por lo tanto una cualidad importante. como se muestra con la línea que une la curva 2 con la curva 3 de la FIGURA #12. esto da como resultado una nueva curva de torque mas cóncava. En algunos casos el sonido del motor le dará la impresión ya sea de potencia adicional o que el motor se está sentando. 11 FERREYROS S. él no lo puede medir como nosotros en el laboratorio. Debido a que muchos de los torques de sobrecarga son requeridos por periodos muy pequeños. ya que se trata en principio de un acoplamiento hidráulico. si agregamos masa al volante. El siente la aceleración o cambios de velocidad. esta solución también sirve para otras aplicaciones no vehiculares. el motor acelerará mas lento. En este caso. Mediante la aplicación de un convertidor de torque a la salida del motor (o también llamado convertidor de par) se pueden obtener características de torque adecuadas para aplicaciones que requieren alto torque a velocidades muy bajas del eje de salida. de gran masa. ¿Qué es lo que siente el operador?.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 Sin embargo. la carga se conecta al eje de salida del convertidor y no directamente al volante del motor. Por supuesto que una mala curva de torque no tiene reserva de par. Ver FIGURA #13. el operador sentirá la caída de velocidad del motor cuando le llega la sobrecarga. Si la reserva de torque fuera el único factor incidente en la aplicación de los motores diesel. La velocidad del motor varía en un rango pequeño y no se “sienta” junto con el convertidor ante una carga muy elevada. el motor se apaga. Conforme se le agrega carga por encima del torque nominal el motor se “sienta”. En los vehículos se utiliza una transmisión para multiplicar el torque para la aceleración. Qué tan rápido acelere un motor depende en forma sustancial de cuánta carga debe soportar conforme aumenta su velocidad. El siente que la carga se mueve o que el motor se “sienta” según sea el caso. En lo que se refiere a características de torquevelocidad. Revisemos algunos de estos otros factores y consideremos cómo afectan la operación del motor. Ciertamente la carga tiene un efecto sobre el comportamiento del motor y sus reacciones. el asunto sería fácil. Todo lo que tiene que hacer el motor es cargar con su propia masa y con la del volante.A. El mismo problema se presenta cuando el motor tiene que mover una chancadora (trituradora) de rocas u otra máquina grande. Es a cambio de una pérdida de potencia por la ineficiencia propia del convertidor. se deben respetar los límites por humo y por temperatura de los gases de combustión para evitar fallas mecánicas por sobrecalentamiento. para luego iniciar el giro opuesto. así como reclamos por exceso de humo. Desafortunadamente.A Preparado por: Carlos Molina . Sin embargo la ventaja en torque por el uso del convertidor no se obtiene de la nada. Un motor sin carga acelerará muy rápido hasta su máxima velocidad (en 2 segundos o menos). y esta será la única indicación disponible para saber cuánto es capaz el motor de sobrecargarse y responder. el eje de salida del convertidor reemplaza a la toma de potencia del volante. y si no se le retira rápidamente. En un motor típico de una pala mecánica existe suficiente potencia como para girar la tornamesa mientras que a la vez se acelera. Debido a que la aceleración es inversamente proporcional a la masa a ser acelerada. el operador debe “sentir” el aumento de torque. pero debido a que el giro es menor de 180° habría que frenar justo en el momento en el que el motor estaba venciendo la inercia de la tornamesa. Es una opción que puede ser útil y debe ser tomada en cuenta. HP del conjunto calado RPM de salida del convertidor FIGURA #13 La característica de respuesta está muy relacionada con la forma como afecta al motor la carga y la inercia. no tendrán la misma respuesta rápida de un motor caliente debido a que las paredes frías de la cámara de combustión evitan un buen quemado y debido a que la resistencia interna podría ser alta. La eficiencia de la combustión es uno de esos factores. El turboalimentador también es responsable en parte del tiempo perdido en la respuesta del motor.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 el m Md RP r oto T sa orqu lid e a de co nv . Los motores fríos. la demora por la reacción del turboalimentador no es un problema para el motor DIESEL. El tiempo necesario para que esto ocurra es tiempo perdido que puede ser significativo en cuanto a la respuesta del motor. 12 FERREYROS S. y esta disminución hace que el gobernador mueva la cremallera para darle mas combustible al motor. Primero: por lo general hay exceso de aire en el cilindro. Cuando se inyecta mas combustible en el cilindro. se inicia una combustión mayor. en otras palabras al calor y a la velocidad con que se genera dentro de la cámara.A Preparado por: Carlos Molina . Sin embargo. incluso.A. la fricción interna podría ser algo superior a la de condiciones de régimen por las mismas características de la película de aceite en ese momento. y si se les toma en cuenta. Por supuesto que la máxima potencia se desarrollará cuando el turbo esté cerca de su velocidad nominal. Qué tan rápido pueda responder un motor a una demanda de potencia es directamente proporcional al tamaño del fuego que se pueda crear en la cámara de combustión y a la velocidad a la que se pueda formar. Cuando se le aplica mas carga a un motor. su velocidad disminuye momentáneamente. existen dos factores que por lo general se pasan por alto. recién arrancados. La carga y la inercia son factores importantes en la respuesta del motor. pero hay otros factores que hacen que la respuesta sea buena o mala. incluso antes que el turbo aumente su velocidad. La acción del gobernador es otro factor. aún con el turbo girando en vacío. En otras palabras. el motor se encuentra a la velocidad alta en vacío. hasta alcanzar el punto de balance. al aumentar mas la carga. Si la respuesta acelerando es crítica. por lo que pueden acelerar mas rápido con la misma energía aplicada. Ver FIGURA #15. puede suceder algo distinto a lo descrito. La masa del volante es buena en este caso. pero se debe tener en cuenta que luego el motor tendrá que acelerar nuevamente antes que pueda soportar otro pico de carga. la alta energía de rotación del volante es transferida a la carga.El rendimiento transitorio es de interés en el proceso de selección y aplicación de motores. Torque Torque Máximo Punto de Balance Alta en vacío RPM FIGURA #14 Si la carga se aplicara rápidamente. si el gobernador está totalmente “abierto”. bajará ligeramente su velocidad y aumentando el torque. Luego. Debido al rápido cambio de condiciones. de tal forma que la carga “siente” un torque totalmente diferente al menos en forma momentánea. es decir. Al mismo tiempo.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 Segundo: por lo general el motor turboalimentado tiene menos inercia o masa en sus partes giratorias respecto a lo que tendría uno de potencia nominal similar pero de aspiración natural. RESPUESTA TRANSITORIA. Ver FIGURA #14. Luego de esto. la potencia por unidad de peso del motor es mayor en los motores sobrealimentados que en los de aspiración natural. Si en este punto se le agrega carga paulatinamente.A. El torque entregado por el motor bajo esas condiciones será menor a lo que indica la curva de torque. lógicamente el motor se sienta. Esto ilustra la ventaja de la inercia del motor y sus mandos en soportar cargas cuando está operando en alta en vacío. 13 FERREYROS S. si se le agrega mas carga. la masa del volante puede ser una fuente de problemas. Deberá llevar consigo al mismo volante que lo ayudó. Teóricamente. con el acelerador a fondo contra el tope.A Preparado por: Carlos Molina . Pueden encontrarse muchos ejemplos al respecto. el motor se comportará siguiendo la porción de la curva de sobrecarga hasta alcanzar el punto de máximo torque. el motor no sigue necesariamente la curva de torque que se ha explicado anteriormente. Por lo tanto es importante saber qué recorrido seguirá el motor por la curva de torque. donde los motores deben soportar en forma directa la carga a bajas velocidades para evitar daños en la punta de la broca. el motor deberá partir del punto de velocidad mínima en vacío y trabajar desde la zona izquierda de la curva de torque. En algunas aplicaciones el motor deberá llevar consigo a la carga aumentando su velocidad. no significa nada. Mencionar simplemente una potencia determinada a la velocidad nominal. Torque Respuesta Transitoria Del motor solo ACELERACION RPM FIGURA #16 Los datos de respuesta transitoria muestran de esta manera que existe la posibilidad de variaciones de la curva Torque. Esencialmente. Ver FIGURA #16. y a partir de allí acelerar para hacer el trabajo en un tiempo razonable. por si sola.A.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 Torque SALIDA DEL MOTOR MÁS EL TORQUE DE INERCIA Respuesta Transitoria Del motor solo DESACELERACION RPM FIGURA #15 Esto nos conduce al hecho de que la curva de torque es un camino de doble sentido.RPM inclusive si se cambia la carga o si se aplica lo suficientemente rápido. ¿se iniciará la carga en alta en vacío y luego se 14 FERREYROS S.A Preparado por: Carlos Molina . en el ejemplo presentado. Este caso está caracterizado por aplicaciones tales como la perforación. en una aplicación como esta es muy importante contar con alto torque a baja velocidad. el motor de perforación se va de alivio cuando alcanza su velocidad nominal. Por lo tanto. Controlando la carga de la hoja topadora el operador es capaz de trabajar con el motor en el lado izquierdo de la curva. El motor 15 FERREYROS S. En otras aplicaciones posiblemente este mismo motor se siente y apague como si perdiera su potencia. ya que depende de la posición de la hoja sobre el terreno. tal como en una motoniveladora que cambia del torque constante requerido para mover su propio peso al moverse de un lado a otro: al torque variable que requiere trabajando. Probablemente la forma como se demanda potencia en esa aplicación sea el por qué. Algunos operadores de tractores y motoniveladoras cargan sus máquinas hasta el punto en el que prácticamente se pueden contar las emboladas del motor sin que se apague. En general.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 recuperará sin carga?. y el requerimiento va aumentando en una forma aproximadamente cúbica con la velocidad. Otra aplicación puede ser la de propulsión marina donde se requiere cero de torque a cero velocidad de la embarcación. Ver la FIGURA #17. esto no es absolutamente necesario. tratamos de no pasarnos del punto de máximo torque. Torque requerido por la carga RPM del motor FIGURA #17 Otras aplicaciones tendrán combinaciones de características. Se puede diagramar la característica de torque.velocidad DE LA CARGA de la misma forma como se hizo la del motor.Existe otra característica interesante de las curvas de torque.A. Suponga que el motor fue hermanado a una carga variable.velocidad para las distintas condiciones de carga formarán una familia de curvas.A Preparado por: Carlos Molina . donde el funcionamiento estable no debiera ser estable. cuando se carga a un motor desde su velocidad alta en vacío. ¿se iniciará en mínima y arrastrará consigo la carga mientras acelera?. Sobre éstas podemos superponer la curva de torque del motor. u ¿operará de alguna forma intermedia? LAS CURVAS DE CARGA. Una aplicación puede ser como la de un cargador de ruedas donde se requiere aproximadamente un torque constante para una operación estable. Los posibles requerimientos de torque. Sin embargo. siempre y cuando la carga esté bajo el control del operador. Ver la Figura #18. peso del material. Si se ajusta nuevamente la carga a la condición “E”. Entre estas dos zonas de carga. el motor trabajará en la zona de sobrevelocidad. Figura #18. bajo control del gobernador. y siempre que el requerimiento de torque de la carga sea menor a los límites máximos de desempeño del motor. a no ser que el operador tenga el control sobre la carga y pueda regularla para evitar que el motor se apague y lo mantenga en ese rango de trabajo. etc. la velocidad del motor caerá aún mas. En la FIGURA #19 se grafica el ejemplo de carga de un motor marino para explicar mejor este punto. Si se ajusta la carga a la condición “D”. En esta zona. El sistema debe estar en equilibrio. 16 FERREYROS S. se caerá de inmediato.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 trabajará en las condiciones determinadas POR LA CARGA hasta llegar a la intersección de ambas curvas de torque. abertura de válvulas.) se puede hacer trabajar al motor entre los puntos “D” y “E” de la curva de torque. Siempre que la curva de torque de la carga sea tangente a la curva del motor (como la carga “F”) la operación será inestable y probablemente el motor se siente y apague. Si se utilizan las cargas “A”. el motor caerá a una velocidad menor.A. mediante el ajuste de la hoja (cambiando la penetración. Por supuesto que será imposible que el motor pueda soportar la carga “G”. Esto sigue siendo cierto para la curva de carga “F” y muestra cómo un motor se puede operar en la zona izquierda de la curva de torque. sin embargo éste puede responder a un mayor requerimiento de torque. la de la carga y la del motor. la caída de velocidad del motor es “sensible”. Torque G F E D C B A RPM FIGURA #18 Esta condición es estable siempre que la curva de carga intercepte a la curva del motor.A Preparado por: Carlos Molina . pero no de velocidad. En régimen estable no se puede sobrepasar el límite de la curva del torque del motor. “B” o “C”. A Preparado por: Carlos Molina . Ver la FIGURA #20. Torque Inestable Estable Muy estable RPM FIGURA #20 Las curvas de torque son importantes. la operación será estable. se pueden utilizar para determinar las ventajas entre motores para una aplicación dada. Esta condición puede ser sentida por el operador. Si se conocen las características de torque. Están influenciadas por variables de diseño que pueden ser manipuladas para obtener características específicas en un motor. Mediante el control de la carga el operador puede “mover” el requerimiento de torque y puede operar manualmente el motor en el rango de velocidad que él desee. a mayor ángulo de intersección entre la curva de demanda y la del motor. Mas aun.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 Torque RPM FIGURA #19 Mediante la descripción de la operación inestable se concluye que donde las dos curvas se cruzan. Pueden ser cambiadas con la regulación del gobernador y dispositivos como el “torque spring”.A. 17 FERREYROS S. la operación será mas estable. o a través del software de control de los motores actuales con control computarizado. Son herramientas útiles mediante las cuales un ingeniero puede evaluar el comportamiento de un motor. se puede programar el comportamiento del motor para todas las condiciones que estén por debajo de los límites de funcionamiento como temperaturas. los aceites. por una potencia muy alta. por un mejor rendimiento de combustible. las características de torque de la carga sigue siendo lo mas importante a la hora de hacer la mejor selección de un motor o un arreglo de motor. velocidad de turbos. etc. Sin embargo. No es extraño ver un motor básico igual en dos aplicaciones donde una demande el doble de potencia que la otra. como todo módulo de control.Curso: Familiarización Motores Cummins ISM/ISX – Agosto 2010 Actualmente. muchas de estas cualidades son contrapuestas por naturaleza. Lógicamente.A. para poder procesarlas y emitir las señales de salida pertinentes. Un ejemplo típico es el uso de combustibles de distinto poder calorífico. se puede optar por una larga duración. los resultados pueden ser desalentadores si no se tienen medios para reprogramar el ECM. como colocar otro tipo de turboalimentador. Como parte de todo el desarrollo logrado últimamente. los procesos de fabricación. etc. han seguido un proceso de mejoras que sumado a lo anterior nos permiten explotar a los motores lo mas cerca posible que deseemos de sus límites de resistencia.A Preparado por: Carlos Molina . una decisión de compromiso respecto a la vida estimada que se desee para una aplicación en particular. humos. La característica de gobernación se puede ahora extender por encima de la zona que antes era exclusivamente una característica intrínseca del motor. requiere de señales de entrada que le proporcionen información respecto a los parámetros de funcionamiento del motor. por un menor mantenimiento. para una aplicación específica. por un gran torque. así como información que pueda ser de utilidad al operador y al personal de mantenimiento. Se debe tener presente que el programa de control del ECM se elabora para ciertas condiciones de operación estándar. etc. también los materiales. por una menor contaminación. 18 FERREYROS S. y de aplicarse de otra forma. y se deberá escoger por la importancia que se le asigne a cada una de ellas. límites que siguen siendo impuestos por el diseño mecánico de cada motor en particular. Por otro lado. Dependiendo de las aplicaciones y de la prioridad de los beneficios que se deseen para una aplicación. con el uso extensivo de módulos de control electrónico. como el motor solamente responde a la carga que se le imponga. el control de calidad.. o modificar algún sistema mecánico. el ECM.