¿Qué es el par de arranque?

En física y mecánica, el par es la fuerza de rotación, o la fuerza necesaria para hacer que un objeto gire alrededor de un eje. En la mayoría de los casos, se necesita más par para iniciar el movimiento de rotación que para mantenerlo en marcha una vez que ha comenzado. Esta fuerza inicial se denomina par de arranque.

La cantidad de par de arranque necesaria para mover algo está determinada en parte por la fricción estática. La fricción estática es la fuerza que existe entre dos cuerpos físicos para evitar que se muevan. Por ejemplo, una tuerca de mariposa puede tener un alto par de arranque porque hay mucha fricción estática entre la tuerca y el perno. Sin embargo, si el perno está engrasado, el par será menor porque la fricción estática ha disminuido.

El par de arranque casi siempre se analiza en uno de dos contextos, ya sea la potencia de un motor o la fuerza necesaria para girar un sujetador roscado como una tuerca. Si un mecánico quiere quitar una tuerca de un perno, debe aplicar torsión a la tuerca con una llave. Como sabe cualquiera que haya hecho esto alguna vez, girar la llave requiere mucha fuerza al principio, pero generalmente se vuelve más fácil después de unas pocas vueltas.

Los mecánicos y los ingenieros a menudo miden el par de rotura de los sujetadores roscados en parte para garantizar la integridad del producto como parte de un proceso llamado auditoría de par. Si la fuerza de arranque de una tuerca es demasiado baja, la vibración del equipo puede hacer que la tuerca se afloje; si es demasiado alto, las roscas pueden romperse y el perno puede ser imposible de quitar. Parte de la prueba del sujetador incluye medir el torque en el momento en que el sujetador comienza a moverse, después de que se haya superado el torque. La auditoría se puede realizar utilizando sensores para medir el par o por un operador capacitado que aplique el par a mano.

Otra área en la que el par de arranque es importante es en los motores de cilindros. Al igual que con los sujetadores roscados, el par de arranque de un motor es mayor que el par de funcionamiento. En un motor, el par se utiliza para hacer girar un cigüeñal. El cigüeñal, a su vez, hace que los pistones se muevan hacia arriba y hacia abajo.

Un motor que está diseñado con solo la potencia suficiente para mantener el motor en funcionamiento fallará. El motor también debe tener suficiente potencia para iniciar el movimiento en primer lugar. Sin embargo, es un equilibrio delicado. Si se permite que el motor continúe funcionando con suficiente par de torsión para provocar un arranque, es posible que se sobrecaliente. Una vez que se ha logrado la ruptura, el par motor debe reducirse a una velocidad de funcionamiento normal.

Cómo calcular el par de arranque

Calcular correctamente el par de arranque depende de cada situación diferente. Primero, hay diferentes factores a considerar para las acciones que produce un ser humano frente a las que hace una máquina. También hay muchas similitudes. En general, calcular el par de arranque se basa en descubrir todas las diferentes fuerzas en juego en un objeto para cambiarlo de estar en reposo a móvil. Estas fuerzas incluyen tanto la fuerza que ejerce la persona o la máquina como las fuerzas de fricción que trabajan en su contra.

Las fórmulas generales

La versión más simple de la ecuación que determina la fuerza y ​​la fricción es F=ma donde F representa la fuerza, m representa la masa y a representa la aceleración. Cuando intervienen múltiples fuerzas diferentes, como en situaciones de par de arranque, esta fórmula se vuelve más complicada. Uno necesita averiguar cada fuerza diferente que existe sobre un objeto en un momento dado y luego aplicar una fuerza mayor que la suma de todas esas fuerzas juntas para separar el objeto y hacer que gire.

El par es un tipo especial de fuerza de rotación que requiere modificaciones específicas en esta ecuación. Para calcular las fuerzas de torsión, use la ecuación T=rFsinθ, donde T representa la torsión, r representa el radio (generalmente la longitud de la palanca utilizada), F representa la fuerza y ​​θ representa el ángulo entre la fuerza que se aplica y el radio o longitud de la palanca. Generalmente, el par se mide en N-m o newton-metros.

Formas de reducir el par inicial necesario necesario

Una vez que una persona determina la cantidad mínima de fuerza necesaria para provocar el movimiento de rotación en un objeto estático, esa persona ha descubierto el par de arranque. Algunos factores adicionales pueden ayudar a lograr el par de arranque. Alargar el objeto de apalancamiento puede ayudar a lograr una mayor fuerza hacia abajo para alentar a un objeto a comenzar a moverse. Para una persona, este apalancamiento puede ser una llave inglesa, mientras que para una máquina suele ser el cigüeñal y los pistones del motor.

También se puede aumentar la altura a la que comienza la palanca, aumentando así el ángulo y la fuerza aplicada para ayudar a crear una mayor torsión general. Como indica la ecuación anterior para calcular el par, aumentar este ángulo multiplica sus efectos en la ecuación y aumenta la cantidad final de par. En el par de arranque, esto ayuda a aplicar más fuerza de par sin tener que aumentar el peso, la distancia o la masa. Básicamente, piensa en esto como una forma de aumentar la aceleración de la primera fórmula, F=ma.

Lubricar el objeto es otra forma de ayudar a lograr el par de arranque requerido. La lubricación hace que las fuerzas de fricción disminuyan. Reducir las fuerzas de fricción a su vez reduce la cantidad de fuerza necesaria para iniciar la rotación de un objeto. Algunas de las sustancias lubricantes más comunes son el aceite y la grasa.

Otra forma de afectar las fuerzas de fricción es usar un paño áspero o una almohadilla para sujetar el objeto y ayudar a moverlo. Las superficies irregulares del objeto aplican fricción adicional al objeto y pueden ayudar a nivelar o reducir los efectos de las fuerzas de fricción presentes en el objeto estacionario. Este método es especialmente útil para torque aplicado por humanos pero menos práctico para torque aplicado por máquina.

¿Qué es un convertidor de par separable?

Un convertidor de par de arranque es una pieza especialmente diseñada en el motor de una máquina que ayuda a crear las fuerzas de par de arranque necesarias. Un convertidor de par es una forma adicional de ayudar a aplicar la fuerza necesaria para mover un objeto estacionario. Este dispositivo es generalmente un acoplamiento de fluido en forma de rosquilla en motores combustibles que ayuda a transferir las fuerzas de rotación o la potencia del motor a la carga que está tratando de mover. Un ejemplo común se encuentra en los automóviles. Los convertidores de par de automóviles existen entre el motor y la transmisión específicamente en vehículos de transmisión automática.