Caballo de fuerza

Unidad de potencia con diferentes valores

Para otros usos, consulte Caballos de fuerza (desambiguación) .

Caballo de fuerza
Un caballo de fuerza mecánico levanta 550 libras (250 kg) por 1  pie en 1  segundo .
Información general
Unidad de	poder
Símbolo	hp

Caballos de fuerza ( hp ) es una unidad de medida de potencia , o la velocidad a la que se realiza el trabajo , generalmente en referencia a la potencia de los motores. Hay muchos estándares y tipos de caballos de fuerza diferentes. Dos definiciones comunes que se utilizan hoy en día son la potencia mecánica (o potencia imperial ), que es de aproximadamente 745,7 vatios ; valor más preciso 745.6998716 = 550 × 0.3048 × 0.45359237 × 9.80665, donde

• 1 pie = 0.3048 metros
• 1 libra = 0.45359237 kg
• 9.80665 ms ^-2 es la aceleración estándar debida a la gravedad,

y la potencia métrica , que es de aproximadamente 735,5 vatios.

El término fue adoptado a finales del siglo XVIII por el ingeniero escocés James Watt para comparar la potencia de las máquinas de vapor con la potencia de los caballos de tiro . Posteriormente se amplió para incluir la potencia de salida de otros tipos de motores de pistón , así como turbinas , motores eléctricos y otra maquinaria. ^{[1] [2]} La definición de la unidad varió entre las regiones geográficas. La mayoría de los países utilizan ahora la unidad SI de vatios para medir la potencia. Con la implementación de la Directiva de la UE 80/181 / EECel 1 de enero de 2010, el uso de caballos de fuerza en la UE solo está permitido como unidad suplementaria. ^[3]

Historia

Un equipo de seis caballos cortando heno en el condado de Lancaster, Pennsylvania

El desarrollo de la máquina de vapor proporcionó una razón para comparar la producción de los caballos con la de las máquinas que podrían reemplazarlos. En 1702, Thomas Savery escribió en The Miner's Friend : ^[4]

De modo que una locomotora que produzca tanta agua como dos caballos, trabajando juntos al mismo tiempo en tal trabajo, pueda hacerlo, y para lo cual deben mantenerse constantemente diez o doce caballos para hacer lo mismo. Entonces digo, tal motor puede hacerse lo suficientemente grande para hacer el trabajo requerido en el empleo de ocho, diez, quince o veinte caballos para ser constantemente mantenido y mantenido para hacer tal trabajo ...

Más tarde, James Watt utilizó la idea para ayudar a comercializar su máquina de vapor mejorada. Anteriormente había acordado cobrar regalías de un tercio de los ahorros en carbón de las antiguas máquinas de vapor de Newcomen . ^[5] Este plan de regalías no funcionó con clientes que no tenían máquinas de vapor existentes, sino que usaban caballos.

Watt determinó que un caballo podía girar la rueda de un molino 144 veces en una hora (o 2,4 veces por minuto). ^[6] La rueda tenía un radio de 12 pies (3,7 m); por lo tanto, el caballo viajó 2.4 × 2π × 12 pies en un minuto. Watt juzgó que el caballo podía tirar con una fuerza de 180 libras-fuerza (800 N). Asi que:

${\displaystyle P={\frac {W}{t}}={\frac {Fd}{t}}={\frac {180~{\text{lbf}}\times 2.4\times 2\,\pi \times 12~{\text{ft}}}{1~{\text{min}}}}=32{,}572~{\frac {{\text{ft}}\cdot {\text{lbf}}}{\text{min}}}.}$

Watt definió y calculó la potencia como 32,572 ft⋅lbf / min, que se redondeó a un par de 33,000 ft⋅lbf / min. ^[7]

Watt determinó que un pony podía levantar un promedio de 220 lbf (0,98 kN) 100 pies (30 m) por minuto durante un turno de trabajo de cuatro horas. ^[8] Watt luego juzgó que un caballo era un 50% más poderoso que un pony y, por lo tanto, llegó a la cifra de 33,000 ft⋅lbf / min. ^{[9] [Se necesita una mejor fuente ]} Engineering in History relata que John Smeaton estimó inicialmente que un caballo podría producir 22,916 libras-pie (31,070 N⋅m) por minuto. ^[10] John Desaguliers había sugerido previamente 44.000 libras-pie (59.656 N⋅m) por minuto, y Tredgold sugirió 27.500 libras-pie (37.285 N⋅m) por minuto. "Watt descubrió mediante un experimento en 1782 que un ' caballo de cervecería'podría producir 32.400 libras-pie [43.929 N⋅m] por minuto ". ^[11] James Watt y Matthew Boulton estandarizaron esa cifra en 33.000 libras-pie (44.742 N⋅m) por minuto el año siguiente. ^[11]

Una leyenda común dice que la unidad se creó cuando uno de los primeros clientes de Watt, un cervecero, exigió específicamente un motor que coincidiera con un caballo, eligió el caballo más fuerte que tenía y lo condujo al límite. Watt, consciente del truco, aceptó el desafío y construyó una máquina que en realidad era incluso más fuerte que la cifra lograda por el cervecero, y fue la potencia de esa máquina la que se convirtió en caballos de fuerza. ^[12]

En 1993, RD Stevenson y RJ Wassersug publicaron correspondencia en Nature que resumía las mediciones y los cálculos de las tasas de trabajo máximas y sostenidas de un caballo. ^[13] Citando las mediciones realizadas en la Feria Estatal de Iowa de 1926 , informaron que la potencia máxima durante unos segundos se ha medido en 14,9 hp (11,1 kW) ^[14] y también observaron que para la actividad sostenida, un trabajo La tasa de aproximadamente 1 hp (0,75 kW) por caballo es consistente con los consejos agrícolas de los siglos XIX y XX y también es consistente con una tasa de trabajo de aproximadamente 4 veces la tasa basal gastada por otros vertebrados para una actividad sostenida. ^[13]

Al considerar el equipo impulsado por humanos , un ser humano sano puede producir aproximadamente 1,2 hp (0,89 kW) brevemente (ver órdenes de magnitud ) y sostener aproximadamente 0,1 hp (0,075 kW) indefinidamente; los atletas entrenados pueden manejar hasta aproximadamente 2.5 hp (1.9 kW) brevemente ^[15] y 0.35 hp (0.26 kW) durante un período de varias horas. ^[16] El velocista jamaicano Usain Bolt produjo un máximo de 3.5 hp (2.6 kW) 0.89 segundos en su récord mundial de 9.58 segundos en 100 metros (109.4 yardas) en 2009. ^[17]

Calculando el poder

Si el par y la velocidad de rotación se expresan en unidades SI coherentes, la potencia se calcula como

${\displaystyle P=\tau \omega ,}$

donde P es la potencia en vatios cuando τ es el par en newton-metros y ω es la velocidad angular en radianes por segundo. Cuando se utilizan otras unidades o si la velocidad está en revoluciones por unidad de tiempo en lugar de radianes, se debe incluir un factor de conversión.

Cuando el par T está en unidades de libras-pie , la velocidad de rotación N está en rpm , la potencia resultante en caballos de fuerza es

${\displaystyle P[{\text{hp}}]={\frac {T[{\text{ft}}{\cdot }{\text{lbf}}]\times N[{\text{rpm}}]}{5252}}.}$

La constante 5252 es el valor redondeado de (33,000 ft⋅lbf / min) / (2π rad / rev).

Cuando el par de torsión T está en pulgadas-libras,

${\displaystyle P[{\text{hp}}]={\frac {T[{\text{in}}{\cdot }{\text{lbf}}]\times N[{\text{rpm}}]}{63{,}025}}.}$

La constante 63.025 es la aproximación de

${\displaystyle 33{,}000~{\frac {{\text{ft}}{\cdot }{\text{lbf}}}{\text{min}}}\times {\frac {12~{\frac {\text{in}}{\text{ft}}}}{2\pi ~{\text{rad}}}}\approx 63{,}025.}$

Definiciones

Las siguientes definiciones se han utilizado o se utilizan ampliamente:

Caballos de fuerza mecánicos hp (I)	≡ 33.000  pies · lbf / min = 550 pies⋅lbf / s ≈ 17,696 lb⋅ft 2 / s 3 ≈ 745.69987158227 W ≈ 76.0402249068 kgf ⋅m / s ≈ 76.04 kg ⋅ 9.80665 m / s 2 ⋅ 1 m / s
Caballos de fuerza métricos hp (M) - también PS , cv , hk , pk , ks o ch	≡ 75 kgf ⋅m / s ≡ 75 kg ⋅ 9.80665 m / s 2 ⋅ 1 m / s ≡ 735.49875 W ≈ 542.476038840742 pies⋅lbf / s
Caballos de fuerza eléctricos hp (E)	≡ 746 W
Caballos de fuerza de la caldera hp (S)	≡ 33,475 BTU / h = 9812,5 W
Caballos de fuerza hidráulicos	= caudal ( galones estadounidenses / min ) × presión ( psi ) × 7 / 12.000 o = caudal ( galones estadounidenses / min ) × presión ( psi ) / 1714 = 550 pies⋅lbf / s = 745,69987 W
Caballos de fuerza de aire	= caudal (pies cúbicos / minuto) × presión (pulgadas de columna de agua) / 6,356 o = 550 pies⋅lbf / s = 745.69987 W

En ciertas situaciones, es necesario distinguir entre las diversas definiciones de caballos de fuerza y, por lo tanto, se agrega un sufijo: hp (I) para caballos de fuerza mecánicos (o imperiales), hp (M) para caballos de fuerza métricos, hp (S) para caldera (o vapor). ) caballos de fuerza y ​​hp (E) para caballos de fuerza eléctricos.

Caballos de fuerza mecánicos

Suponiendo que la tercera definición CGPM (1901, CR 70) de gravedad estándar , g _n = 9.80665 m / s ² , se utiliza para definir la libra fuerza, así como el kilogramo de fuerza, y la libra avoirdupois internacional (1959), una mecánica caballos de fuerza es:

1 CV	≡ 33.000 pies · lbf / min	por definición
	= 550 pies⋅lbf / s	ya que	1 min = 60 s
	= 550 × 0,3048 × 0,45359237 m⋅ kgf / s	ya que	1 pie ≡ 0,3048 my 1 libra ≡ 0,45359237 kg
	= 76.0402249 kg f ⋅m / s
	= 76.0402249 × 9.80665 kg⋅m 2 / s 3	ya que	g = 9.80665 m / s 2
	= 745,699 W	ya que	1 W ≡ 1 J / s = 1  N ⋅m / s = 1 (kg⋅m / s 2 ) ⋅ (m / s)

O dado que 1 hp = 550 ft⋅lbf / s, 1 ft = 0.3048 m, 1 lbf ≈ 4.448 N, 1 J = 1 N⋅m, 1 W = 1 J / s: 1 hp ≈ 746 W

Caballos de fuerza métricos (PS, cv, hk, pk, ks, ch)

Se necesita un caballo de fuerza métrico para levantar 75  kilogramos por 1  metro en 1  segundo .

Las diversas unidades utilizadas para indicar esta definición ( PS , cv , hk , pk , ks y ch ) se traducen todas a caballo de fuerza en inglés. Los fabricantes británicos a menudo mezclan caballos de fuerza métricos y caballos de fuerza mecánicos según el origen del motor en cuestión. A veces, la clasificación de caballos de fuerza métrica de un motor es lo suficientemente conservadora como para que se pueda usar la misma cifra para 80/1269 / EEC con hp métrico y SAE J1349 con hp imperial. ^{[ cita requerida ]}

DIN 66036 define un caballo de fuerza métrico como la potencia para levantar una masa de 75 kilogramos contra la fuerza gravitacional de la Tierra en una distancia de un metro en un segundo: ^[18] 75 kg × 9.80665 m / s ² × 1 m / 1 s = 75  kgf ⋅m / s = 1 PS. Esto equivale a 735.49875 W, o el 98,6% de una potencia mecánica imperial.

En 1972, el PS quedó obsoleto por las directivas de la CEE, cuando fue reemplazado por el kilovatio como unidad oficial de medición de potencia. ^[19] Todavía se utiliza con fines comerciales y publicitarios, a menudo además de la clasificación de kilovatios, ya que muchos clientes en todo el mundo aún no están familiarizados con el uso de kilovatios para motores. ^{[ cita requerida ]} .

Otros nombres para la potencia métrica son el italiano cavallo vapore (cv) , el holandés paardenkracht (pk) , el francés cheval-vapeur (ch) , el español caballo de potencia y el portugués cavalo-vapor (cv) , el ruso лошадиная сила (л . с.) , el sueco hästkraft (hk) , el finlandés hevosvoima (hv) , el estonio hobujõud (hj) , el noruego y danés hestekraft (hk) , el húngaro lóerő (LE) , el checo koňská síla y el eslovaco konská sila (k o ks ), el bosnio / croata / serbioKonjska snaga (KS) , la búlgara сила конска , la macedonia коњска сила (KC) , el polaco Mechaniczny koń (KM) , Eslovenia Konjska MOC (KM) , el ucraniano кінська сила (к. с.) y la rumana cal-putere (CP) , todos iguales al Pferdestärke alemán (PS) .

En el siglo XIX, los franceses tenían su propia unidad, que usaban en lugar del CV o caballos de fuerza. Se llamaba ponughters y se abreviaba p .

Impuesto sobre caballos de fuerza

Artículo principal: Impuesto sobre caballos de fuerza

La potencia fiscal es una clasificación no lineal de un vehículo de motor a efectos fiscales. ^[20] En Francia, en el momento de redactar este informe, el poder fiscal es , donde P es la potencia máxima en kilovatios y U es la cantidad de dióxido de carbono (CO ₂ ) emitido en gramos por kilómetro. El término para las mediciones de CO ₂ se ha incluido en la definición solo desde 1998, y el primer término en la ecuación en esta definición también se cambia de las definiciones anteriores: por lo tanto, las clasificaciones más antiguas en CV no son directamente comparables. El poder fiscal se ha abierto camino en la denominación de modelos de automóviles, como el popular Citroën deux-chevaux . El cheval-vapeur${\textstyle \left({\frac {P}{40}}\right)^{1.6}+{\frac {U}{45}}}$La unidad (ch) no debe confundirse con el cheval fiscal francés (CV).

Caballos de fuerza eléctricos

Las placas de identificación de los motores eléctricos muestran su potencia de salida, no la potencia de entrada (la potencia entregada en el eje, no la potencia consumida para impulsar el motor). Esta potencia de salida se expresa normalmente en vatios o kilovatios. En los Estados Unidos, la potencia de salida se expresa en caballos de fuerza, que para este propósito se define exactamente como 746 W. ^[21]

Caballos de fuerza hidráulicos

La potencia hidráulica puede representar la potencia disponible dentro de la maquinaria hidráulica , la potencia a través de la boquilla de fondo del pozo de una plataforma de perforación , ^[22] o puede usarse para estimar la potencia mecánica necesaria para generar un caudal hidráulico conocido.

Puede calcularse como ^[22]

${\displaystyle {\text{hydraulic horsepower}}={\frac {{\text{pressure}}\times {\text{flow rate}}}{1714}},}$

donde la presión está en psi y el caudal está en galones estadounidenses por minuto.

Las plataformas de perforación se accionan mecánicamente girando la tubería de perforación desde arriba. Sin embargo, todavía se necesita energía hidráulica, ya que se requieren entre 2 y 7 hp para empujar el lodo a través de la broca para limpiar la roca estéril. También se puede usar potencia hidráulica adicional para impulsar un motor de lodo de fondo de pozo para impulsar la perforación direccional . ^[22]

Caballos de fuerza de la caldera

La potencia de la caldera es la capacidad de una caldera para entregar vapor a una máquina de vapor y no es la misma unidad de potencia que la definición de 550 ft-lb / s. Un caballo de fuerza de la caldera es igual a la tasa de energía térmica requerida para evaporar 34.5 libras (15.6 kg) de agua dulce a 212 ° F (100 ° C) en una hora. En los primeros días del uso de vapor, la potencia de la caldera era aproximadamente comparable a la potencia de los motores alimentados por la caldera. ^[23]

El término "potencia de la caldera" se desarrolló originalmente en la Exposición del Centenario de Filadelfia en 1876, donde se probaron las mejores máquinas de vapor de ese período. Se determinó que el consumo promedio de vapor de esos motores (por potencia de salida) era la evaporación de 30 libras (14 kg) de agua por hora, basado en el agua de alimentación a 100 ° F (38 ° C) y el vapor saturado generado a 70 ° C (70 ° F). psi (480 kPa). Esta definición original equivale a una potencia calorífica de la caldera de 33,485 Btu / h (9.813 kW). Unos años más tarde, en 1884, la ASMEredefinió la potencia de la caldera como la salida térmica igual a la evaporación de 34.5 libras por hora de agua "desde ya" 212 ° F. Esto simplificó considerablemente las pruebas de la caldera y proporcionó comparaciones más precisas de las calderas en ese momento. Esta definición revisada equivale a una producción de calor de la caldera de 33,469 Btu / h (9.809 kW). La práctica industrial actual es definir la "potencia de la caldera" como una potencia térmica de la caldera igual a 33 475 Btu / h (9.811 kW), lo que se acerca mucho a las definiciones originales y revisadas.

La potencia de la caldera todavía se usa para medir la producción de la caldera en la ingeniería de calderas industriales en Australia, los EE. UU. Y Nueva Zelanda. La potencia de la caldera se abrevia BHP, que no debe confundirse con la potencia de freno, a continuación, que también se abrevia BHP.

Caballos de fuerza de la barra de tiro

Ver también: Energía en el carril

La potencia de la barra de tiro (dbhp) es la potencia que tiene disponible una locomotora de ferrocarril para transportar un tren o un tractor agrícola para tirar de un implemento. Esta es una cifra medida en lugar de calculada. Un vagón especial llamado vagón dinamómetro acoplado detrás de la locomotora mantiene un registro continuo de la fuerza ejercida en la barra de tiro y la velocidad. A partir de estos, se puede calcular la energía generada. Para determinar la potencia máxima disponible, se requiere una carga controlable; normalmente es una segunda locomotora con los frenos aplicados, además de una carga estática.

Si la fuerza de la barra de tiro ( F ) se mide en libras-fuerza (lbf) y la velocidad ( v ) se mide en millas por hora (mph), entonces la potencia de la barra de tiro ( P ) en caballos de fuerza (hp) es

${\displaystyle P[{\text{hp}}]={\frac {F[{\text{lbf}}]\times v[{\text{mph}}]}{375}}.}$

Ejemplo: ¿Cuánta potencia se necesita para tirar de una carga de barra de tiro de 2,025 libras-fuerza a 5 millas por hora?

${\displaystyle P[{\text{hp}}]={\frac {2025\times 5}{375}}=27.}$

La constante 375 se debe a que 1 hp = 375 lbf⋅mph. Si se utilizan otras unidades, la constante es diferente. Cuando se utilizan unidades SI coherentes (vatios, newtons y metros por segundo), no se necesita constante y la fórmula se convierte en P = Fv .

Esta fórmula también se puede utilizar para calcular la potencia de un motor a reacción, utilizando la velocidad del avión y el empuje necesario para mantener esa velocidad.

Ejemplo: ¿Cuánta potencia se genera con un empuje de 4,000 libras a 400 millas por hora?

${\displaystyle P[{\text{hp}}]={\frac {4000\times 400}{375}}=4266.7.}$

Caballos de fuerza RAC (caballos de fuerza sujetos a impuestos)

Ver también: Impuesto sobre caballos de fuerza

Esta medida fue instituida por el Royal Automobile Club y se usó para denotar el poder de los autos ingleses de principios del siglo XX. Muchos coches tomaron sus nombres de esta figura (de ahí el Austin Seven y Riley Nine), mientras que otros tenían nombres como "40/50 hp", que indicaba la cifra RAC seguida de la verdadera potencia medida.

La potencia imponible no refleja la potencia desarrollada; más bien, es una cifra calculada basada en el tamaño del orificio del motor, el número de cilindros y una presunción (ahora arcaica) de la eficiencia del motor. Como los nuevos motores se diseñaron con una eficiencia cada vez mayor, ya no era una medida útil, pero se mantuvo en uso por las regulaciones del Reino Unido que usaban la calificación para fines fiscales . El Reino Unido no fue el único país que utilizó la clasificación RAC; muchos estados de Australia utilizaron RAC hp para determinar los impuestos. ^{[24] [25]} La fórmula RAC se aplicó a veces también en colonias británicas, como Kenia (África Oriental Británica) . ^[26]

${\displaystyle {\text{RAC h.p.}}={\frac {D\times D\times n}{2.5}}}$

dónde

D es el diámetro (o agujero ) del cilindro en pulgadas,

n es el número de cilindros. ^[27]

Dado que la potencia imponible se calculó en función del diámetro y el número de cilindros, no en función del desplazamiento real, dio lugar a motores con dimensiones "por debajo del cuadrado" (diámetro inferior a la carrera), que tendían a imponer un límite artificialmente bajo en la velocidad de rotación , lo que dificultaba la potencia de salida potencial y eficiencia del motor.

La situación persistió durante varias generaciones de motores británicos de cuatro y seis cilindros: por ejemplo, el motor XK de 3,4 litros de Jaguar de la década de 1950 tenía seis cilindros con un diámetro de 83 mm (3,27 pulgadas) y una carrera de 106 mm (4,17 pulgadas). ), ^[28] donde la mayoría de los fabricantes de automóviles estadounidenses se habían movido desde hace mucho tiempo a motores V8 sobrecuadrados (diámetro grande, carrera corta) (ver, por ejemplo, los primeros Chrysler Hemi ).

Medida

La potencia de un motor puede medirse o estimarse en varios puntos de la transmisión de la potencia desde su generación hasta su aplicación. Se utilizan varios nombres para el poder desarrollado en varias etapas de este proceso, pero ninguno es un indicador claro ni del sistema de medición ni de la definición utilizada.

En el caso de un dinamómetro de motor , la potencia se mide en el volante del motor . ^{[ cita requerida ]}

En general:

La potencia nominal o nominal se deriva del tamaño del motor y la velocidad del pistón y solo es precisa a una presión de vapor de 48 kPa (7 psi). ^[29]

Caballos de fuerza indicados o brutos (capacidad teórica del motor) [PLAN / 33000]

menos las pérdidas por fricción dentro del motor (fricción de los cojinetes, pérdidas de la biela y del cigüeñal, resistencia de la película de aceite, etc.), es igual

Potencia de freno / neta / cigüeñal (potencia entregada directamente y medida en el cigüeñal del motor)

menos las pérdidas por fricción en la transmisión (cojinetes, engranajes, arrastre de aceite, resistencia al viento, etc.), es igual a

Caballos de fuerza del eje (potencia entregada y medida en el eje de salida de la transmisión, cuando está presente en el sistema)

menos pérdidas por fricción en la junta universal, diferencial, cojinetes de rueda, neumático y cadena, (si están presentes), es igual a

Efectivo, verdadero (thp) o comúnmente conocido como potencia de la rueda (whp)

Todo lo anterior supone que no se han aplicado factores de inflación de potencia a ninguna de las lecturas.

Los diseñadores de motores utilizan expresiones distintas de los caballos de fuerza para denotar objetivos objetivos o rendimiento, como la presión media efectiva del freno (BMEP). Este es un coeficiente de potencia teórica del freno y presiones de los cilindros durante la combustión.

Caballos de fuerza nominales (o nominales)

La potencia nominal (nhp) es una regla empírica de principios del siglo XIX utilizada para estimar la potencia de las máquinas de vapor. ^[29] Supuso una presión de vapor de 7 psi (48 kPa). ^[30]

nhp = 7 × área del pistón en pulgadas cuadradas × velocidad equivalente del pistón en pies por minuto / 33,000

Para los barcos de remos, la regla del Almirantazgo era que la velocidad del pistón en pies por minuto se tomaba como 129,7 × (carrera) ^{1 / 3,38} . ^{[29] [30]} Para los vaporizadores de tornillo, se utilizó la velocidad del pistón prevista. ^[30]

La carrera (o longitud de la carrera) fue la distancia recorrida por el pistón medida en pies.

Para que la potencia nominal sea igual a la potencia real, sería necesario que la presión de vapor media en el cilindro durante la carrera sea de 7 psi (48 kPa) y que la velocidad del pistón sea la generada por la relación supuesta para los barcos de remos. ^[29]

La Armada francesa utilizó la misma definición de potencia nominal en caballos que la Armada Real. ^[29]

Comparación de potencia nominal e indicada en caballos
Barco	Potencia de caballo indicada (ihp)	Potencia nominal en caballos (nhp)	Relación de ihp a nhp	Fuente
Dee	272	200	1,36	[29]
Langosta	157	100	1,57	[29]
Rhadamanthus	400	220	1,82	[29]
Atún blanco	109	60	1,82	[30]
Puerco espín	285	132	2.16	[29]
Arpía	520	200	2,60	[29]
Volcán	380	140	2,70	[29]
Malévolo	796	280	2,85	[30]
Chacal	455	150	3,03	[29]
Suministro	265	80	3.31	[30]
Simún	1,576	400	3,94	[30]
Héctor	3,256	800	4.07	[30]
Agincourt	6.867	1.350	5,08	[30]
Belerofonte	6.521	1.000	6.52	[30]
Monarca	7.842	1.100	7.13	[30]
Penélope	4.703	600	7,84	[30]

Caballos de fuerza indicados

La potencia indicada (ihp) es la potencia teórica de un motor alternativo si es completamente sin fricción al convertir la energía del gas en expansión (presión del pistón × desplazamiento) en los cilindros. Se calcula a partir de las presiones desarrolladas en los cilindros, medidas por un dispositivo llamado indicador del motor , por lo que se indica la potencia. A medida que el pistón avanza a lo largo de su carrera, la presión contra el pistón generalmente disminuye y el dispositivo indicador generalmente genera un gráfico de presión frente a carrera dentro del cilindro de trabajo. A partir de este gráfico se puede calcular la cantidad de trabajo realizado durante la carrera del pistón.

La potencia indicada era una mejor medida de la potencia del motor que la potencia nominal (nhp) porque tenía en cuenta la presión del vapor. Pero a diferencia de las medidas posteriores, como la potencia del eje (shp) y la potencia del freno (bhp), no tuvo en cuenta las pérdidas de potencia debidas a las pérdidas por fricción interna de la maquinaria, como un pistón que se desliza dentro del cilindro, más la fricción del rodamiento, la transmisión y el engranaje. fricción de la caja, etc.

Potencia de freno

La potencia del freno (bhp) es la potencia medida con un dinamómetro de tipo de freno (carga) en una ubicación específica, como el cigüeñal, el eje de salida de la transmisión, el eje trasero o las ruedas traseras. Bhp se deriva del dinamómetro de freno y, a menudo, ^{[ ¿cuándo? ]} incorrectamente confundido ^{[¿ por quién? ]} con cifras de potencia aumentadas como se produce utilizando un tipo de inercia (no un banco de pruebas de carga).

En Europa, la norma DIN 70020 prueba el motor equipado con todos los accesorios y el sistema de escape que se utilizan en el automóvil. El estándar estadounidense más antiguo ( potencia bruta SAE , denominada bhp) usaba un motor sin alternador, bomba de agua y otros componentes auxiliares como bomba de dirección asistida, sistema de escape amortiguado, etc., por lo que las cifras eran más altas que las cifras europeas para el mismo motor. La norma estadounidense más reciente (denominada potencia neta SAE ) prueba un motor con todos los componentes auxiliares (consulte "Normas de prueba de potencia del motor" a continuación).

Freno se refiere al dispositivo que se utiliza para proporcionar una fuerza / carga de frenado igual para equilibrar / igualar la fuerza de salida de un motor y mantenerlo a la velocidad de rotación deseada. Durante la prueba, se miden el par de salida y la velocidad de rotación para determinar la potencia del freno. Los caballos de fuerza se midieron y calcularon originalmente mediante el uso del "diagrama indicador" (una invención de James Watt de finales del siglo XVIII), y más tarde mediante un freno Prony conectado al eje de salida del motor. Los dinamómetros modernos utilizan cualquiera de varios métodos de frenado para medir la potencia del freno del motor, la potencia real del motor en sí, antes de las pérdidas en la transmisión.

Caballos de fuerza del eje

La potencia del eje (shp) es la potencia entregada a un eje de hélice, un eje de turbina o un eje de salida de una transmisión automotriz. ^{[31] La} potencia del eje es una clasificación común para motores turboeje y turbohélice, turbinas industriales y algunas aplicaciones marinas.

Los caballos de fuerza equivalentes en el eje (eshp) se utilizan a veces para calificar los motores turbohélice . Incluye la potencia equivalente derivada del empuje del chorro residual del escape de la turbina. ^[32]

Estándares de prueba de potencia del motor

Existen varios estándares diferentes que determinan cómo se mide y se corrige la potencia y el par de un motor de automóvil. Los factores de corrección se utilizan para ajustar las mediciones de potencia y par a las condiciones atmosféricas estándar, para proporcionar una comparación más precisa entre los motores, ya que se ven afectados por la presión, la humedad y la temperatura del aire ambiente. ^[33] A continuación se describen algunas normas.

Sociedad de Ingenieros Automotrices / SAE International

"Caballos de fuerza SAE" tempranos (ver caballos de fuerza RAC para la fórmula)

A principios del siglo XX, a veces se cotizaba la denominada "potencia SAE" para los automóviles estadounidenses. Esto es anterior a los estándares de medición de caballos de fuerza de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) y era otro nombre para la figura de caballos de fuerza estándar de la industria ALAM o NACC y el mismo que el caballo de fuerza británico RAC también utilizado para fines fiscales. Alliance for Automotive Innovation es el sucesor actual de ALAM y NACC.

Potencia bruta SAE

Antes del año modelo 1972, los fabricantes de automóviles estadounidenses calificaban y anunciaban sus motores en caballos de fuerza de freno, bhp , que era una versión de los caballos de fuerza de freno llamada potencia bruta SAE porque se midió de acuerdo con los estándares de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) (J245 y J1995) que requieren un motor de prueba de stock sin accesorios (como dínamo / alternador, ventilador del radiador, bomba de agua), ^[34] y, a veces, equipado con cabezales de prueba de tubo largo en lugar de los colectores de escape OEM . Esto contrasta tanto con la potencia neta SAE como con la norma DIN 70020.normas, que tienen en cuenta los accesorios del motor (pero no las pérdidas de transmisión). Los estándares de corrección atmosférica para la presión barométrica, la humedad y la temperatura para las pruebas de potencia bruta SAE eran relativamente idealistas.

Energía neta SAE

En los Estados Unidos, el término bhp cayó en desuso en 1971-1972, cuando los fabricantes de automóviles comenzaron a cotizar la potencia en términos de potencia neta SAE de acuerdo con la norma SAE J1349. Al igual que los protocolos de potencia de freno SAE bruta y otros, la potencia neta de potencia SAE se mide en el cigüeñal del motor, por lo que no tiene en cuenta las pérdidas de transmisión. Sin embargo, similar al estándar DIN 70020 , el protocolo de prueba de potencia neta SAE requiere accesorios accionados por correa de tipo de producción estándar, filtro de aire, controles de emisiones, sistema de escape y otros accesorios que consumen energía. Esto produce clasificaciones en mayor alineación con la potencia producida por el motor tal como está realmente configurado y vendido.

Energía certificada SAE

En 2005, SAE introdujo "SAE Certified Power" con SAE J2723. ^[35] Esta prueba es voluntaria y en sí misma no es un código de prueba de motor independiente, sino una certificación de J1349 o J1995, después de lo cual el fabricante puede anunciar "Certificado según SAE J1349" o "Certificado según SAE J1995", según la prueba. se han seguido las normas. ^{[ cita requerida ]} Para obtener la certificación, la prueba debe seguir el estándar SAE en cuestión, realizarse en una instalación certificada ISO 9000/9002 y ser presenciada por un tercero aprobado por SAE.

Algunos fabricantes, como Honda y Toyota, cambiaron inmediatamente a las nuevas calificaciones. ^[36] La clasificación del Camry 3.0 L 1MZ-FE V6 de Toyota cayó de 210 a 190 hp (160 a 140 kW). ^[36] El Lexus ES 330 y el Camry SE V6 (3.3 L V6) de la compañía tenían previamente 225 hp (168 kW), pero el ES 330 se redujo a 218 hp (163 kW) mientras que el Camry disminuyó a 210 hp (160 kW). . El primer motor certificado bajo el nuevo programa fue el 7.0 L LS7 usado en el Chevrolet Corvette Z06 2006 . La potencia certificada aumentó ligeramente de 500 a 505 hp (373 a 377 kW).

Mientras que Toyota y Honda están volviendo a probar toda su gama de vehículos, otros fabricantes de automóviles generalmente están volviendo a probar solo aquellos con trenes motrices actualizados. ^[36] Por ejemplo, el Ford Five Hundred 2006 tiene una potencia de 203 caballos de fuerza (151 kW), lo mismo que el modelo 2005. Sin embargo, la calificación de 2006 no refleja el nuevo procedimiento de prueba SAE, ya que Ford no incurrirá en el gasto adicional de volver a probar sus motores existentes. ^[36] Con el tiempo, se espera que la mayoría de los fabricantes de automóviles cumplan con las nuevas directrices.

SAE endureció sus reglas de potencia para eliminar la oportunidad de que los fabricantes de motores manipulen factores que afectan el rendimiento, como la cantidad de aceite que había en el cárter, la calibración del sistema de control del motor y si un motor se probó con combustible de alto octanaje. En algunos casos, esto puede sumarse a un cambio en las clasificaciones de caballos de fuerza.

Deutsches Institut für Normung 70020 (DIN 70020)

DIN 70020 es un estándar DIN alemán para medir la potencia de los vehículos de carretera. Los caballos de fuerza DIN se miden en el eje de salida del motor como una forma de caballos de fuerza métricos en lugar de caballos de fuerza mecánicos . Similar a la clasificación de potencia neta SAE , y a diferencia de la potencia bruta SAE , la prueba DIN mide el motor instalado en el vehículo, con el sistema de enfriamiento, el sistema de carga y el sistema de escape de serie, todos conectados. DIN hp a menudo se abrevia como " PS ", derivado de la palabra alemana Pferdestärke (literalmente, "caballos de fuerza").

CUNA

Una norma de prueba de la italiana CUNA ( Commissione Tecnica per l'Unificazione nell'Automobile , Comisión Técnica para la Unificación del Automóvil), una entidad federada de la organización de normas UNI , se utilizó anteriormente en Italia. La CUNA prescribió que el motor se probara con todos los accesorios necesarios para su funcionamiento (como la bomba de agua), mientras que todos los demás, como el alternador / dínamo, el ventilador del radiador y el colector de escape, podrían omitirse. ^[34] Toda la calibración y los accesorios tenían que ser como en los motores de producción. ^[34]

Comisión Económica para Europa R24

ECE R24 es un estándar de la ONU para la aprobación de emisiones de motores de encendido por compresión, instalación y medición de la potencia del motor. ^[37] Es similar a la norma DIN 70020, pero con diferentes requisitos para conectar el ventilador de un motor durante la prueba, lo que hace que absorba menos potencia del motor. ^[38]

Comisión Económica para Europa R85

ECE R85 es un estándar de la ONU para la aprobación de motores de combustión interna en lo que respecta a la medición de la potencia neta. ^[39]

80/1269 / CEE

80/1269 / EEC del 16 de diciembre de 1980 es un estándar de la Unión Europea para la potencia del motor de los vehículos de carretera.

Organización Internacional de Normalización

La Organización Internacional de Normalización (ISO) publica varios estándares para medir la potencia del motor.

• ISO 14396 especifica el requisito de método adicional para determinar la potencia de los motores de combustión interna alternativos cuando se presenta para una prueba de emisiones de escape ISO 8178 . Se aplica a los motores alternativos de combustión interna para uso terrestre, ferroviario y marino, excluidos los motores de vehículos de motor diseñados principalmente para uso en carreteras. ^[40]
• ISO 1585 es un código de prueba de potencia neta del motor destinado a vehículos de carretera. ^[41]
• ISO 2534 es un código de prueba de potencia bruta del motor destinado a vehículos de carretera. ^[42]
• ISO 4164 es un código de prueba de potencia neta del motor destinado a ciclomotores. ^[43]
• ISO 4106 es un código de prueba de potencia neta del motor destinado a motocicletas. ^[44]
• ISO 9249 es un código de prueba de potencia neta del motor destinado a máquinas de movimiento de tierras. ^[45]

Norma industrial japonesa D 1001

JIS D 1001 es un código japonés de prueba de potencia neta y bruta del motor para automóviles o camiones con encendido por chispa, motor diesel o motor de inyección de combustible. ^[46]

Ver también

• Consumo de combustible específico del freno : cuánto combustible consume un motor por unidad de producción de energía
• Prueba de motor con dinamómetro
• Directivas europeas de unidades de medida
• Caballos de fuerza-hora
• Presión efectiva media
• Esfuerzo de torsión

Referencias

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Enlaces externos

Wikisource tiene el texto del artículo de la Encyclopædia Britannica de 1911 Horse-power .

• Cómo funcionan las cosas: caballos de fuerza