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• Astrid Uribe

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PÉRDIDA DE POTENCIA POR LA ALTURA Potencia es la capacidad que tiene una máquina para realizar un trabajo en un determinado tiempo. También se puede definir como una medida de la velocidad con que el motor puede producir energía a partir del combustible. Las unidades utilizadas para expresar esta magnitud son entre otras: el vatio y el HP (Horse power). (Escuela de Ingenieros Militares, 1984, p. 47). El estudio de la potencia y los factores que la afectan determina si un equipo puede o no realizar un trabajo específico. Uno de los factores que influye en la potencia de los motores de los equipos es la altura. Según R. L. Peurifoy (1979), un motor de combustión interna trabaja gracias a la combinación “combustible - oxígeno del aire”, convirtiendo la energía latente en energía mecánica. Para obtener la máxima eficiencia del motor y la máxima potencia, debe existir dentro del cilindro una correcta relación entre la cantidad de combustible y aire. A medida que aumenta la altura, se reduce la densidad del aire y por tanto la cantidad de oxígeno es menor comparada con la que se tiene al nivel del mar para un mismo volumen de aire. Como la relación entre el aire y el combustible debe permanecer constante, será necesario reducir la cantidad de este último en alturas mayores a las del nivel del mar, hasta cuando la relación combustible aire sea óptima. Generalmente, esto se hace ajustando el carburador, con el inconveniente de que se reduce la potencia del motor. Si la densidad del aire disminuyera en forma uniforme con la altura sobre el nivel del mar, sería posible expresar la pérdida de potencia de un motor, debido a la altura, por medio de una fórmula sencilla con un alto grado de precisión, pero en la realidad esto no sucede. En general, se puede suponer que para los motores de gasolina de cuatro ciclos y para los motores diesel, la pérdida de potencia debido a la altura será aproximadamente igual al tres por ciento de la potencia al nivel del mar por cada mil pies de altura arriba de los primeros mil pies. (3.1) Donde: Pa

= Pérdida de potencia por la altura

Hp = Potencia en Horse Power a nivel del mar H

= Altura en pies, sobre el nivel del mar.

Ejemplo 1 Calcular la potencia efectiva de un motor de cuatro ciclos ubicado a 10000 pies sobre el nivel del mar. Potencia a nivel del mar 100 H.P.

Potencia efectiva = 100 – 27 Potencia efectiva = 73 HP Para un motor de dos ciclos, la pérdida en potencia debida a la altura es aproximadamente igual al uno por ciento de la potencia al nivel del mar por cada mil pies arriba de los primeros mil pies. A este tipo de motor se le proporciona el aire a una presión pequeña, por medio de un soplador, mientras que el motor de cuatro ciclos depende de la succión de los pistones para recibir su suministro de aire. (3.2) Donde Pa = Pérdida de potencia por la altura Hp = Potencia en Horse Power al nivel del mar H

= Altura en pies, sobre el nivel del mar.

Ejemplo 2 Calcular la potencia efectiva de un motor de dos ciclos con los datos del ejemplo anterior.

Potencia efectiva=91 HP Comparando los dos ejemplos, se puede concluir que el comportamiento de un motor de dos ciclos a grandes alturas, es mejor que el de un motor de cuatro ciclos a la misma altura. Es importante aclarar que este método para calcular la pérdida de potencia por la altura, solo proporciona un valor aproximado, ya que sólo el fabricante de los motores puede dar un comportamiento exacto de su motor a diferentes alturas. Como las condiciones topográficas de Colombia son diferentes a las de países como Estados Unidos, en donde no se trabaja a grandes alturas respecto al del nivel del mar, pocos fabricantes tienen un verdadero estudio del comportamiento de sus motores cuando varía la altura. Por otro lado, no todos los fabricantes calibran sus equipos respecto al nivel del mar y por tanto en las especificaciones de los equipos aparece el lugar y/o altura donde fueron calibrados. La Tabla 6.29 y la Tabla 6.30 presentan la variación de la potencia de algunos equipos Caterpillar, respecto a la altura.

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento 2000 *No hay información disponible de la fecha de publicación Tabla 6.29. Reducción de la Potencia debido a la altitud. Porcentaje de potencia en el volante disponible a diversas altitudes

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento. 2000 **No hay información disponible de la fecha de publicación Tabla 6.30. Reducción de la potencia debido a la altitud, porcentaje de potencia en el volante disponible a diversas altitudes

El efecto de la pérdida en potencia debida a la altura sobre el nivel del mar puede disminuirse en gran parte, instalando un turbocargador. Este es un ventilador o bomba que inyecta aire en la admisión del motor a presión mayor que la atmosférica. Como resultado, se introduce mayor cantidad de oxígeno en los cilindros, aumentando la potencia del motor. El turbocargador vence la fricción de los pasajes de aire, de modo que los cilindros pueden llenarse completamente, a diferencia de lo que sucede cuando se inyecta aire solo mediante presión atmosférica.