Potencia Vs Altura

Es bien sabido que un motor atmosférico a gasolina a medida que asciende en altura, pierde potencia, a pesar de utilizar el combustible recomendado por el fabricante. Al sentir esa pérdida de potencia del vehículo comenzamos a buscar las causas que originan esa disminución para efectuar las correcciones necesarias.  La presión atmosférica es el factor que más influye en el buen funcionamiento del motor en todas las condiciones de operación.

El aire tiene una masa, y a nivel del mar, el peso de una columna de aire de 1 pulgada cuadrada de superficie es de 14,7 libras (es decir, 14,7 psi). Este es el equivalente a "una atmósfera". Como la altura de la columna de aire disminuye cuando se aumenta la altitud, ésta "pesa menos" y se obtiene menor presión.

Pérdida de potencia por la altura

La presión atmosférica a medida que aumenta la altura y la conocemos como falta de aire o dificultad para respirar por falta de oxígeno. Se presenta en las personas y también afecta a los motores aspirados. Esta condición produce una pérdida de potencia del motor, debido a que la cantidad de oxígeno que debería entrar al cilindro combinado con la gasolina es menor porque a mayor altura menor cantidad de oxígeno presente. La cantidad de oxigeno conlleva a que la mezcla no sea homogénea y de aquí se desprenden dos términos, mezcla pobre y mezcla rica.

Mezcla pobre

El exceso de aire en la mezcla. En estas condiciones en el motor se incrementa la temperatura de la combustión, facilitando la aparición de óxidos de nitrógeno (NOx), además si la mezcla es muy pobre, el combustible no llega a inflamarse y el motor se detiene.

Mezcla rica

Se produce debido al exceso de combustible en la mezcla con respecto al aire que entra en la cámara de la combustión del motor. En este caso el exceso de combustible no se puede combinar completamente con el aire, por lo tanto una parte del combustible es expulsado por el escape en forma de hollín y CO (monóxido de carbono).

¿Cómo se corrige la pérdida de potencia por la altura?

Para compensar la disminución de la potencia del vehículo por esta condición ambiental se han incorporado al motor elementos que permiten mantener la proporción de la mezcla en sus valores requeridos bajo esas condiciones de altura, por ejemplo el avance o adelanto del tiempo del salto de la chispa es el más utilizado en vehículos viejos, en los actuales se utiliza un compensador de altura que es activado automáticamente por la computadora cuando así es requerido, para evitar la pérdida de potencia.

Motor de carburador

En los motores carburados la des calibración de la altura de los flotadores de la gasolina en la cuba del carburador, dosificadores de gasolina con medidas mayores que la recomendada por el fabricante, aguja de entrada de gasolina desgastada o mal asentada lo que permite que entre más gasolina de la requerida al múltiple de admisión.

Motor de inyección

En los motores inyectados la causa más frecuente es la de inyectores sucios que no pueden pulverizar correctamente la gasolina y ésta no se puede mezclar proporcionalmente con el aire y se pierde la potencia.

Otros elementos que tenemos que considerar son las entradas adicionales de aire al múltiple de admisión por sellado imperfecto de éste con las cámaras o culatas, las mangueras y aquellos componentes que trabajan con vacío del motor, como en el caso de los diafragmas de avance, solenoides activadores o controladores, motores de vacío operadores del sistema de aire acondicionado y calefacción, mangueras y componentes del sistema de recuperación de los gases de gasolina (canister), sistema de recirculación de los gases de escape (egr), mangueras y válvula de ventilación positiva, mangueras y conexiones del sistema de potencia de freno, por donde pueda haber entradas de aire adicional.

Octanaje

A medida que un auto, con motor a gasolina asciende,  este pierde fuerza (potencia)  aun a pesar de estar usando un combustible que el fabricante indica, digamos de 95 Octanos. La altura es independiente del octanaje del combustible,  entonces se puede usar un combustible de menor octanaje en la altura,  sin lamentar si puede causar daños en el motor, o algún problema podemos tener si por ejemplo,  usamos gasolina de 90 octanos en vez de 95 octanos.

El problema de la altura no es con los combustibles sino con el aire. Al haber menor presión de aire, a igualdad de volumen hay menos gases y, por  consiguiente, menos oxigeno. Esto tiene dos efectos sobre la combustión: disminuye la cantidad de combustible que se pueda quemar y  disminuye la temperatura que alcanza  la mezcla al ser comprimida.

Por el contrario a menor altura o a nivel del mar, se requiere de un mayor octanaje, por tanto un combustible con menor octanaje, producirá problemas de cascabeleo o pistoneo, también problemas para generar una combustión completa y por ende pérdida de potencia.

A mayor altura mayor gasto de gasolina

Otro factor que influye en el consumo de combustible del vehículo es la altitud, ya que cuanto mayor sea ésta, menos oxígeno habrá disponible. Esta reducción del oxígeno afecta a la combustión, el fenómeno que impulsa los motores, provocando una pérdida de potencia o par motor y una reducción del rendimiento del combustible (km/l). En teoría, la potencia del motor disminuye un 1% por cada 100 metros de altitud.

Rendimiento de los motores turbo a gran altura

Al igual que en el caso de los humanos, la falta de oxígeno y la baja presión al subir por encima del nivel del mar afectan al rendimiento de los sistemas de propulsión. La altitud tiene un impacto particular en los motores atmosféricos, que dependen de la presión del aire que entra en los cilindros. A altitudes inferiores a los 1.000 metros sobre el nivel del mar, estos motores ya presentan una pérdida de potencia de hasta el 10%.

Esto no se aplica a los motores turbo, ya que su turbina es capaz de compensar la falta de aire. Así, este tipo de motor es capaz de producir toda su potencia incluso a una altura de 1.000 metros sobre el nivel del mar.

Hay que tener en cuenta que el alternador también se resiente a grandes alturas, ya que tiende a sobrecalentarse con menos aire. En general, la mayoría de los fabricantes afirman que los generadores no pierden potencia a alturas de hasta 1.000 metros sobre el nivel del mar. Por encima de este valor, la pérdida media de potencia suele ser del 3% por cada 500 m de altitud.

Pensamientos finales

La altitud afecta a la presión y la temperatura del aire, así como a la concentración de oxígeno y la composición del aire.

Además, la altitud reduce considerablemente la potencia del motor y, por tanto, la potencia efectiva de un motor atmosférico en toda la gama de revoluciones. Sin embargo, este efecto se reduce con la turboalimentación del motor e incluso se puede compensar a altas velocidades.

Sin embargo, en los diseños más modernos, el turbocompresor está sobredimensionado para evitar la pérdida de potencia a bajas velocidades y para reducir el exceso de potencia a altas velocidades mediante sistemas de compensación controlados electrónicamente.

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