Buenas noches. Cuando estudiamos los vehículos de la IIGM podemos sorprendernos de los "pocos caballos" que tienen con respecto a los vehículos actuales. Esto es porque generalmente se ignora un factor muy importante en su mecánica, y que vamos a estudiar ahora. Es el Par Motor.
(Otro ejemplo en 1T7P - La victoria viene en camión - Opel Blitz). En cambio, estos vehículos, incluidos los carros de combate, eran capaces de mover mucho peso. Vamos a intentar explicar en este artículo el factor que posibilita esto.
Como en este blog preferentemente hablamos de carros de combate, os diremos que el par motor en los carros de combate (como en los demás vehículos) es la fuerza de giro extrema necesaria para mover cargas pesadas (60+ toneladas) desde parado, trepar pendientes pronunciadas o superar obstáculos. A diferencia de los automóviles, los motores de los carros de combate (generalmente ahora diésel de gran cilindrada) se optimizan para producir un par elevadísimo a bajas revoluciones, priorizando la capacidad de arrastre y la fuerza de empuje sostenida sobre la velocidad punta.
Características:
Alto par a bajas revoluciones: Los motores están diseñados para generar su máxima fuerza de torsión (torque) a RPM relativamente bajas, lo que es esencial para arrancar un vehículo blindado pesado sin calar el motor.
Capacidad de arrastre: El par motor alto es el factor clave para "tirar" de cargas pesadas o superar terrenos difíciles (lodo, colinas, trincheras), siendo más importante que la potencia máxima en este contexto.
Motores Diésel: La mayoría utiliza motores diésel de alto par, ya que ofrecen una mejor respuesta de fuerza a bajas revoluciones en comparación con los motores de gasolina.
Transmisión y Desmultiplicación: El sistema de transmisión multiplica este par motor a las ruedas dentadas (sprockets) que mueven las orugas, reduciendo la velocidad de giro pero multiplicando la fuerza de tracción.
Históricamente, se han utilizado motores con alto par para mover blindados pesados, como el motor Meteor en tanques británicos, derivado de motores aeronáuticos pero adaptado para torque. (Así suena un motor de tanque hecho por Rolls-Royce)
Por lo tanto, el par motor (o torque) es la fuerza bruta de giro que permite a un vehículo de muchas toneladas moverse desde el reposo y superar obstáculos extremos. Como base tenemos el concepto físico de Momento de una fuerza.
En un carro de combate el par es mucho más crítico que la velocidad punta. ¿Por qué es vital el par motor?
- Arranque inicial: Los carros de combate son extremadamente pesados; el par motor vence la inercia para empezar a moverse.
- Obstáculos y pendientes: Permite subir colinas empinadas o atravesar trincheras sin que el motor se detenga.
- Giro de orugas: Girar un carro de combate sobre su propio eje requiere una fuerza de torsión inmensa en las transmisiones.
- Eficiencia a bajas RPM: Los motores modernos generan su fuerza máxima a revoluciones bajas, lo que da un control preciso en terrenos difíciles.
Motores Diésel vs. Turbinas
Los diseñadores eligen el motor basándose casi siempre en la entrega de par:Motores Diésel: Son los más comunes (como el del Leopard 2). Ofrecen un par motor altísimo a muy pocas revoluciones, ideal para el remolque y la durabilidad.
Turbinas de Gas: Usadas en tanques como el M1 Abrams. Tienen una curva de par casi plana; entregan mucha fuerza de forma instantánea, permitiendo una aceleración explosiva.
El par motor se mide en Newton metro (Nm). Mientras un coche medio tiene unos 200 Nm, un tanque moderno puede superar los 4,500 Nm.
Importante:
La multiplicación del par motor en un tanque ocurre a través de una "cascada" de engranajes que intercambian velocidad por fuerza bruta. La transmisión de un tanque no solo cambia de marchas; es un sistema de reducción masiva que convierte el giro rápido del motor en un movimiento lento pero imparable de las orugas.
La multiplicación del par motor en un tanque ocurre a través de una "cascada" de engranajes que intercambian velocidad por fuerza bruta. La transmisión de un tanque no solo cambia de marchas; es un sistema de reducción masiva que convierte el giro rápido del motor en un movimiento lento pero imparable de las orugas.
1. El Convertidor de Par (Multiplicación Hidráulica)
Antes de llegar a los engranajes, la fuerza pasa por un convertidor de par que usa aceite a alta presión para conectar el motor con la transmisión. Cuando el tanque está intentando arrancar o subir una cuesta, este dispositivo puede multiplicar el par del motor hasta 2 o 3 veces de forma hidráulica, evitando que el motor se cale bajo el peso. Hay que ver esto con calma:
¿Cómo funciona un convertidor de par? (Animación)
Una explicación más detallada de esta maravilla de la ingeniería:
El Convertidor de Par explicado en 3D
2. Trenes Planetarios (Reducción Compacta)
Dentro de la caja de cambios, los tanques utilizan engranajes planetarios: Un engranaje central ("sol") mueve varios engranajes pequeños ("planetas") que giran dentro de un anillo externo.
Resultado: Esta configuración permite reducciones de velocidad altísimas en un espacio muy pequeño. Por cada 4 o 5 vueltas que da el motor, la salida de la transmisión da solo una, pero con 4 o 5 veces más fuerza.
Este tema lo tratamos ya en ¿Tiene tu carro de combate caja de cambios epicíclica?, un artículo que seguro que os aclara muchas cosas.
3. Mandos Finales (La Reducción Definitiva)
Este es el componente más crítico y se encuentra justo al lado de las ruedas dentadas que mueven las orugas. Este ejemplo de una excavadora es totalmente aplicable a un carro de combate.
Es la "Última Marcha": El par que sale de la caja de cambios todavía no es suficiente. El mando final es un conjunto de engranajes reductores finales que vuelven a multiplicar la fuerza justo antes de aplicarla al suelo. Reduce la velocidad de rotación drásticamente por última vez para asegurar que el tanque tenga el torque necesario para aplastar obstáculos o moverse en barro profundo
Resumiendo:
La física detrás de esto es simple: Para mover un peso inmenso con un motor de tamaño limitado, la transmisión "roba" casi toda la velocidad del motor y la convierte en par.
- El Motor - Genera el par base (fuerza de combustión).
- El Convertidor - Lo multiplica mediante fluido (arranque suave).
- La Caja de Cambios Lo multiplica mediante relaciones de engranajes.
- El Mando Final Da la multiplicación final para mover las orugas.
La mayoría de los tanques de la Segunda Guerra Mundial no tenían convertidor de par; casi todos usaban transmisiones mecánicas manuales con embragues de disco seco.
Recordemos cómo funcionan:
EMBRAGUE DE FRICCIÓN EN SECO
Sin embargo, hubo excepciones tecnológicas avanzadas y prototipos que sí incorporaron sistemas hidromecánicos con convertidor de par:
Modelos que sí utilizaron convertidor de par
- M18 Hellcat (EE. UU.): Fue el vehículo blindado más notable en usar un convertidor de par real durante la guerra. Utilizaba la transmisión Torqmatic 900-T, que permitía una aceleración muy fluida y alcanzar altas velocidades (hasta 97 km/h).
The Detroit Transmission Torqmatic Model 900-T
- as used in the M18 Hellcat Tank Destroyer and M26 Pershing
- Tanques ligeros M5 Stuart y M24 Chaffee (EE. UU.): Equipaban transmisiones automáticas Hydra-Matic, que inicialmente usaban un acoplamiento fluido (precursor del convertidor) para suavizar la conducción.
Una transmisión Hydra-Matic Drive, producida entre 1939 y 1956. En exhibición en el Museo del Automóvil de Ypsilanti (Wikipedia)
- Prototipos alemanes (Porsche): Ferdinand Porsche intentó implementar transmisiones hidromecánicas con convertidores de par (en colaboración con la empresa Voith) en sus diseños para el Tiger I y Tiger II, aunque finalmente se descartaron por ser demasiado complejos o menos eficientes que los sistemas mecánicos.
La turbo transmisión hidrodinámica. Aquí la tenemos aplicada a las locomotoras, con los mismos principios. El artículo es una preciosidad.
Concluyendo, la tecnología de convertidor de par era cara y reducía la eficiencia de combustible en una época de escasez. Por ello, los tanques más famosos usaban otros sistemas:
- M4 Sherman: Tenía una transmisión manual de 5 velocidades.
- Tiger I / II: Usaban cajas de cambios preselectoras (como la Maybach Olvar), que eran manuales pero con asistencia hidráulica para facilitar el cambio de marcha.
- T-34 (Soviético): Utilizaba una transmisión mecánica muy básica y robusta, conocida por ser difícil de operar manualmente.
Iremos viendo esto en siguientes capítulos, para no hacer este demasiado largo. Como veis la mecánica de estos vehículos es apasionante y admirable dadas las condiciones en las que tuvieron que funcionar.
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