viernes, 15 de enero de 2016

CUANDO LA POTENCIA SE OBTENÍA CON UN DESTORNILLADOR

MISMO MOTOR, DIFERENTE POTENCIA: EL DESTORNILLADOR Y LOS CABALLOS
Sí así es. Mis recuerdos se retrotraen a cuando homologábamos la potencia de los tractores en el laboratorio del Ministerio de Agricultura, la EMA,  Para la homologación de potencia llevábamos una unidad estándar, no preparada especialmente, incluso el laboratorio podía elegir una unidad cualquiera de las que estaban en la campa recién fabricadas.
Al iniciarse los preparativos del ensayo, íbamos observando la potencia entregada por esa unidad, entonces y antes del ensayo oficial teníamos capacidad para modificar la entrega de combustible y así sacar algún caballo extra. Un ingeniero y un mecánico se encargaban de ir modificando la entrada de combustible para obtener la cifra de “caballos” que desde la empresa se nos solicitaba.
Quizá algún lector piense que “eso es trampa” pero no es así, ¿por qué piensa el lector que un mismo motor en diferentes modelos de tractores da diferente potencia?
Los motores han evolucionado mucho y ahora los motores “están más apretados” que hace unos años, esto significa que para el mismo cubicaje dan más potencia. Esto es así entre otras cosas por la evolución de los sistemas de inyección diésel: bombas lineales, bombas rotativas, Common-Rail, inyector-bomba.
Ahora ya se afirma que eso de sacar potencia a base de destornillador es el pasado, que el presente y el futuro es la electrónica ¿será verdad o de nuevo es un “bulo” de los modernos pero que tras esa “cortina electrónica” todo sigue siendo igual?
Speed is a question of money. How fast do you want to go?: En la tabla adjunta se observa como 3 fabricantes diferentes ofrecen el mismo motor para diferentes modelos y en cada modelo entrega una potencia diferente ¿esto como se come? Pues fácil: inyectando más combustible. Esto es verdad… pero es verdad en parte pues hay otros parámetros para que ese “mismo motor” vaya cambiando la potencia entregada: inyectores, turbos, presión de inyección… al final algunos componentes empiezan a cambiar tanto que ya entonces te preguntas si ¿en realidad es el mismo motor?
Cambiando inyectores
Además ¿esto tiene límite? Si, si hay límite. No se puede seguir pidiendo más y más potencia a un motor dado. Hay una cosa clara que el lector debe tener en cuenta: potenciar un motor puede reducir la vida de algunos componentes puesto que están sometidos a mayor estrés.

RELACIÓN AIRE COMBUSTIBLE
Relación estequiométrica: El primer paso para conseguir “más potencia” con el “mismo motor” está en alterar en la cámara de combustión la relación de la mezcla aire/combustible (relación estequiométrica) En principio el motor más potente “gastará” más pues hay que enriquecerle en combustible aunque esto es muy general y en ocasiones se consigue alterando la fase de inyección de combustible dando más velocidad en “el frente de llama” un instante antes de saltar la explosión, pero con cuidado para evitar “detonaciones” y “picados”.
Lo que pasa es que en una bomba mecánica la entrada de gasoil se produce jugando con las agujas y las cremalleras para dar más caudal de combustible. En la actualidad hay que tener en cuenta la Unidad Electrónica de Control (ECU) que cuenta con una serie de sensores. La ECU dispone de unos “mapas” motor que es una “cartografía” de inyección que introduce el fabricante tras muchos meses de ensayos. Las señales de los sensores (temperatura del refrigerante, del aire de admisión, de las revoluciones, de la posición del pedal…) y el “mapa” motor decide cuanto combustible dosificar.
La dosificación de combustible está comandada por el caudalímetro o algún dispositivo similar como el Alpha-N (α-N) que se coloca en los motores de gasolina (en diésel no conozco si existe) El caudalímetro es un sensor que mide la cantidad de combustible gastado (descuenta el retorno) y que se coloca en la línea de alimentación.
John Deere Power Tech PSS
La ECU recibe información de multitud de sensores y actuar en función de la información que le proporcionan y es capaz de actuar incluso con la variación de presión barométrica (a mayor altura la cantidad de oxígeno es menor)
Inyectores: Es uno de los componentes que más van a influir. Podemos encontrar el “mismo motor” pero con inyectores de mayor tamaño. También se puede actuar con el número de pulsos que a la postre significa el tiempo de apertura (echando combustible) del inyector o incluso subiendo la presión de inyección en el common rail.
Si necesitamos inyectar más combustible y mantenemos el inyector pequeño entonces se debe aumentar el tiempo de inyección, es decir se comenzará a inyectar antes de que la válvula de admisión haya abierto y se finaliza más tarde incluso cuando la válvula de escape haya cerrado y de esta forma ya se tiene el colector de admisión “cargado” para el próximo ciclo. Seguro que se han ganado algunos caballos pero que si no son suficientes se deberá escoger en principio un inyector más grande o bien aumentar la presión de inyección (common rail de 1600, 1800, 2000 y hasta 2500 bares)

PRESIÓN Y TIPO DEL TURBO

Presión: El segundo parámetro es actuar sobre la presión de soplado del turbocompresor. El turbo lo que hace es aumentar el rendimiento volumétrico o lo que es lo mismo meter más aire-combustible que lo que cubica cada cilindro (del orden de 1,2 hasta 4 en motores turbo de competición) Hablar de ganancia del 20 o incluso el 30 % por variación de la presión de soplado son cifras habituales.

En turbos de motores agrícolas donde mejor se nota el incremento de potencia es en la zona alta de revoluciones.
Por supuesto no se puede incrementar la presión del turbo todo lo que se desea porque eso incluye reducir la vida y la fiabilidad del motor pero en órdenes de 1,2-1,5 no se perderán demasiados “tornillos” por el camino.
En motores con válvula de descarga, wastegate, la presión de tarado de la válvula, y por lo tanto margen superior de soplado del turbo, se puede modificar incluso con un destornillador (pues se actúa sobre un muelle y un diafragma) De esta forma se modifica para que abra más tarde o lo que es lo mismo el turbo está soplando más tiempo en altas revoluciones. Con esto se suben bastantes caballos en la zona alta de la curva de potencia. La ECU hace lo mismo que nosotros con el destornillador pero actuando sobre un solenoide en vez de sobre un tornillo.

Tipo y tamaño: Los turbos suelen ser de dos tipos, los que están accionados de forma mecánica o los que aprovechan la energía de los gases de escape (centrífugos). Yo en tractores solo conozco estos últimos. En realidad el compresor centrífugo se monta por primera vez en un motor alternativo por Rudolf Diesel. Para aumentar la potencia del motor lo que se hace es incrementar el tamaño del turbo pero evitando el denominado turbo-lag (el retraso en la respuesta) bien colocando varios turbos en serie. El primer turbo es pequeño para tener poca inercia y que enseguida entre a funcionar. Mientras el turbo grande tiene más inercia y eso le confiere un cierto retraso y se colocará para dar potencia en la parte alta del cuentavueltas.
Turbina de geometría variable
Otra mejora a la que se recurre es colocar turbos de geometría variable (VTG) así se reduce los inconvenientes del turbo y se potencian sus ventajas. Los motores más “especificados” de los tractores los incorporan.
Intercooler: Las actuaciones de elevar la presión de soplado conlleva elevar la temperatura del aire en el colector de admisión y eso puede reducir la ganancia de potencia por lo que también se incluirá cambios en el intercooler o añadirlo si es que el motor más pequeño no lo tiene.

COMBUSTIÓN
En la etapa de combustión lo que se busca es sacar el máximo potencial a la mezcla aire-gasóleo que ya se dispone.
Mapa de encendido y combustión
En esta etapa también la ECU tiene en memoria los mapas de combustión y escoge de su base de datos el mapa más lógico en función de las necesidades (mínimo consumo, máxima potencia, extrapotencia…)
Hay un parámetro que influye mucho en esta combustión y es la forma y el tamaño de la cámara de combustión. Hay muchas ocasiones donde el fabricante con el mismo “bloque motor” consigue motores diferentes cambiando la forma de la cabeza de los pistones o de la culata.

13 comentarios:

  1. Interesante post, solo decir que los turbos son muy peligrosos para el motor y un chollo para los talleres, creo que es la parte del motor que tiene más obsolescencia programada.

    Salu2.

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  2. Muy interesante artículo. Me gustaría señalar que si bien es cierto que un caudalímetro efectivamente mide caudal, no creo que lo haga midiendo el combustible, si no midiendo la cantidad de aire. Factor que se corrige midiendo la presión de aire o la altura si fuese el caso, para calcular cuánto oxígeno hay en el aire y hacer un dosado exacto, esto es, una relación estequeométrica de libro.
    Gracias

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    1. Gracias Mikel por tu comentario. Respecto a tu observación sobre el caudalímetro te diré que efectivamente hay caudalímetros que miden consumo de combustible y otros que miden caudal de entrada de aire.
      Yo particularmente solo he usado los caudalímetros que miden combustible. Son equipos externos que montamos para pruebas y que son, en algunos casos, un "engorro" porque al caudal que chupa la bomba del depósito hay que restarle el retorno y ahí surge un pequeño inconveniente puesto que el retorno va muy caliente y genera espumas. Para evitar los inconvenientes hemos llegado a poner un radiador pero aún así las "espumas" son difíciles de controlar.
      Los tractores que llevan el caudalímetro incorporado hay mayoría que lo que miden es "aire".
      Un saludo

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  3. Helio,

    más que con un destornillador, la potencia se optiene con un ordenador.

    Magnífica entrada...¡¡enhorabuena!!

    Saludos.
    Twins' Farm
    www.twins-farm.es

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  4. Buenas Tardes:

    Muy interesante su artículo, pero yo querría que explicase con un lenguaje más sencillo su puede ser, la mecánica no es lo que más me gusta del campo y enseguida desconecto o me cuesta estar atento.
    Muchos me comentan que suben la potencia de sus tractores tocando el sistema electrónico, recuerdo que decían que el sistema informático tiene derechos exclusivos de la casa que no se pueden modificar o avisa a la matriz en el momento que lo detecta.
    ¿Es bueno para el vehículo subir la potencia de este?¿Puede perjudicar la duración del mismo?¿Me pueden multar si me hacen controles aleatorios la administración?
    Soy reacio a modificar lo que viene de fábrica, existen concesionarios/talleres que se niegan a hacerlo y no lo recomiendan.
    ¿Si provoco un accidente el seguro se podría retirar por alteración de los acuerdos del contrato?
    Podía explicar un poco ese tema. Muchas gracias por adelantado.

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    1. Hola JM, llevas razón que los temas "mecánicos" son bastante ajenos al campo y no a todo agricultor interesan salvo como tu dices para mantener a nuestros equipos en la mejor forma posible.
      Al final el artículo lo que dice es que antes se subía la potencia a base de "destornillador" es decir echando más combustible. Ahora con los "mapas motor" de las centralitas pues se hace igual con más combustible pero se tienen otros parámetros como subir la presión del turbo, o subir la presión de inyección o cambiar inyectores.
      Es cierto como tu dices que hay muchos servicios técnicos que te ofrecen "tunear" tu tractor para dar más potencia (esta misma semana me comentaba un caso así un usuario de Deutz) además la concesión le decía "gastará menos" Y claro las dos cosas no pueden ser verdad. Si es verdad que puedes subir la potencia pero no "gasta menos" aunque ellos se fijan en que se reduce el consumo específico (gramos de combustible dividido por CV y por hora) (si tengo más caballos reduzco el consumo... pero al agricultor no le interesa el consumo específico si no el consumo horario (L/h) El sistema informático del tractor si tiene derechos exclusivos del fabricante (es lo que comentaba en otra entrada que se llamaba DRM (en español Gestión de Derechos Digitales) pero supongo que cuando la reprogramación la hace el servicio oficial no tendrás problemas con eso. Pero mi recomendación es no hacerlo porque ¿para qué más potencia?, tu tractor tira por el peso que tiene, subir la potencia, sin subir el peso no te lleva a nada. Además es verdad que estás "apretando" más al motor y que quizá esté preparado para dar más potencia pero en principio se perjudica la vida útil del motor.
      Al ser una reprogramación oficial (insisto que estoy hablando de que lo hagan en el SAT del fabricante) no debes tener problemas tampoco con las emisiones de gases contaminantes (es por eso que el mismo motor da diferentes potencias en diferentes modelos)
      En resumen que yo estoy contigo en no modificar lo que viene de fábrica y nunca lo recomendaré. En cuanto al seguro lo que si te va a ocurrir es que quedas descubierto si modificas los pesos máximos totales o sobre alguno de los ejes (si esto lo haces olvídate de que te cubra cualquier incidente) también si modificas velocidades pero por la potencia no creo que tuvieses ninguna pega porque fíjate que hablamos de potencia máxima que siempre es mucho mayor que la que normalmente desarrollamos en cualquier operación de trabajo o transporte.
      Por favor si no te ha quedado claro me lo comentas e intento liarme menos con las palabras.
      Un saludo

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    2. Muchas Gracias por su atención. Me ha quedado muy claro, y sobre todo, ya tengo argumentación clara para rebatir, ya que yo no estaba de acuerdo con lo que oía.
      Es verdad que el concesionario dice que él no hace nada que no venga de la empresa, pero no me argumentaba.

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    3. Hola Helio
      no creo que lo que propones sea la mejor manera de medir el consumo en un tractor, yo apuesto por que se mida en l/ha que es una medida real de trabajo de nuestras maquinas . imagínate el siguiente caso un tractor gasta 17 l/h y tiene una capacidad de trabajo de 4ha/h y otro que consume 15l/h y con una capacidad de trabajo de 3 ha/h según tus cuentas debería comprar este segundo pero cuando en realidad es mas eficiente el primero. Ademas en tu calculo no vas a tener en cuenta la velocidad de trabajo.
      En cuanto al tema de emisiones tampoco estas en lo cierto dependiendo de la potencia el fabricante adapta sus modelos de inyección de urea (ciclos) dependiendo de la potencia del tractor así como los catalizadores que hay para cumplir con las fases de emisiones actuales
      Un saludo

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    4. Estimado "anónimo" tu propuesta es indudáblemente la mejor. L/ha es lo ideal ¿pero como se obtiene esto? Recuerda que cuando se hace un ensayo las condiciones deben estar perfectamente claras y ser repetitivo. Por desgracia los L/ha no pueden ser, ya sé que los L/h también tienen problemas pero es más fácil de obtener una medida comparable (por ejemplo en pista tirando de un carro dinamométrico) y efectivamente ahí si que puedo tener como parámetro definido la velocidad de trabajo.
      Mira de esto se ha hablado mucho y es un tema completamente dominado. Por desgracia de momento lo que podemos medir en ensayo normalizado es el consumo específico y también el consumo horario en unas determinadas condiciones. El consumo por superficie es ideal y es lo que intentamos hacer cuando probamos los tractores en el campo pero no son datos de ensayos que se puedan extrapolar y generalizar, por eso solo los usamos para comparar el tractor A con el B en la misma época y con el mismo apero y prácticamente el mismo suelo.
      En cuanto al tema de las emisiones hay mucho de que hablar y efectivamente modificar el mapa motor supone modificar otros parámetros para seguir cumpliendo con la normativa de emisiones y no es lo mismo, efectivamente, un Tier 2, que un 3 o un 4, ni es lo mismo un EGR o un SCR. Pero lo que me extraña de tu comentario es que digas que "no estoy en lo cierto" pues en realidad decimos lo mismo pues yo, también cito textualmente, lo que digo es "Al ser una reprogramación oficial (insisto que estoy hablando de que lo hagan en el SAT del fabricante) no debes tener problemas tampoco con las emisiones de gases contaminantes (es por eso que el mismo motor da diferentes potencias en diferentes modelos)"

      En fin que lo que demandaba JM era mucho más sencillo y de ahí mi opinión que por cierto no ha variado desde que empecé con esto de los tractores (siendo alumno de una universidad hacia 1984) y es que no entiendo lo de "apretar" un motor que de fábrica no viene así y mantener sin alteración los parámetros importantes que vienen de fábrica

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  5. hola helio. despues de lo anterior solo me queda que exponer mi caso y el de mi vecino que esta deacuerdo yo tengo un valtra de 130 cv mas menos y he reprogramado la centralita para reducir el consumo con muy buenos resultados el tecnico que no es de la casa lo ha echo genia
    y se ha reducido el consumo bastante con relacion al consumo anterior LO RECOMIENDO . mi vecino de finca tiene un fendt 312 y tambien reprogramo la centralita pero para ganar unos cv
    y un dia arando con vertedera rompio el motor saco una biela por un costado,en fin una averia muy seria que como se ve en este caso no merecio la pena pagar 1000 E por una reprogamacion,,,,,pero en el caso mio SI saludos helio

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  6. Buenas noches de nuevo, soy el "pesao" del otro día jejejej.
    De nuevo he oido una charla de barra de bar y hablaban sobre un aparato que se acopla a la centralita o a la bomba de gasoil y oxigena el gasoil reduciendo el consumo entre un 5-15 %, es eso legal, se salta los "santos" TIERs, repercute sobre el motor...
    Algún día me gustaría que nos comentase alguna cosa sobre los varios averías y problemas, costos... y ciertas leyendas que creo cuenta Fendt sobre su invención.
    De nuevo muchísimas gracias por su preocupación y su labor desinteresada.

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    1. JM, de "pesao" nada, todo lo contrario. La vida de un blog son los comentarios. Sin comentarios es como si el autor se estuviese haciendo pajas mentales que nadie lee.
      Durante la última semana un vecino mío me ha estado contado "historias" sobre todo lo que están haciendo algunos servicios oficiales sobre esto así que creo que es necesario conocer la posición oficial de todos los fabricantes.
      Mañana mismo me pongo en contacto con todos los fabricantes que venden en España (New Holland, John Deere, Massey....) para preguntarles cual es tu posición y cual son las directrices que están dando en sus talleres oficiales.
      Si tengo respuestas lo que haré es una entrada dedicada a este apasionante tema.
      Un saludo

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  7. Hola,a todos voy a contaros algunas cositas de fendt,pues he trabajado durante 20 años en su fabrica de maktoberfot en alemania y ahora estoy jubilado estoy en España.Empezamos por los motores que han estado dando tumbos unas veces mwm otras, man y ahora deuz osdigo que los mejores con diferincia MAN tambien los mas caros pero los quemejores resultados han dado en todo duracion,consumo,potencia y fiabilidad pero fendt no ganaba marcos alemanes con Man asi que llego a un acuderdo de colaboraccion con deuz para que le suministrara motores a bajo costs pero que cumplieran con su estandar y hay siguen tambien han empezado ha imtroducir los motores sisu de su grupo en potencias medias con pobres resultados lo ultimo han lanzado un tractor de 500cv pero con motor MAN hay no quieren jugarsela otro dia os hablare de las transmisiones vario que tampoco son una milonga.si vas a circular por carretera o segar forraje vale pero, si vas a arar puro y duro mejor una powersfhif bay

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