Dinamómetro

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Un dinamómetro o "dyno" es un dispositivo para medir simultáneamente el torque y la velocidad rotacional ( RPM ) de un motor u otro motor primario giratorio de modo que se pueda calcular su potencia instantánea y generalmente se muestra mediante el propio dinamómetro como kW o bhp .

Además de utilizarse para determinar las características de par o potencia de una máquina bajo prueba, los dinamómetros se emplean en una serie de otras funciones. En los ciclos de prueba de emisiones estándar, como los definidos por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos , los dinamómetros se utilizan para proporcionar una carga simulada en carretera del motor (utilizando un dinamómetro de motor) o del tren motriz completo (utilizando un dinamómetro de chasis). Más allá de las simples mediciones de potencia y par, los dinamómetros se pueden utilizar como parte de un banco de pruebas para una variedad de actividades de desarrollo de motores, como la calibración de controladores de gestión del motor, investigaciones detalladas sobre el comportamiento de la combustión y tribología .

En la terminología médica, los dinamómetros portátiles se utilizan para la evaluación rutinaria de la fuerza de agarre y de la mano , y para la evaluación inicial y continua de pacientes con traumatismo o disfunción de la mano. También se utilizan para medir la fuerza de agarre en pacientes en los que se sospecha un compromiso de las raíces nerviosas cervicales o de los nervios periféricos.

En los campos de la rehabilitación , la kinesiología y la ergonomía , los dinamómetros de fuerza se utilizan para medir la fuerza de la espalda, el agarre, los brazos y/o las piernas de deportistas, pacientes y trabajadores para evaluar el estado físico, el rendimiento y las exigencias de la tarea. Normalmente, se mide la fuerza aplicada a una palanca o a través de un cable y luego se convierte en un momento de fuerza multiplicándola por la distancia perpendicular desde la fuerza hasta el eje del nivel. ^[1]

Un dinamómetro de absorción actúa como una carga impulsada por el motor primario que se está probando (por ejemplo, una rueda Pelton ). El dinamómetro debe poder funcionar a cualquier velocidad y carga con cualquier nivel de par que requiera la prueba.

Los dinamómetros de absorción no deben confundirse con los dinamómetros de "inercia", que calculan la potencia únicamente midiendo la potencia necesaria para acelerar un rodillo impulsor de masa conocida y no proporcionan ninguna carga variable al motor principal.

Un dinamómetro de absorción generalmente está equipado con algún medio para medir el par y la velocidad de funcionamiento.

La unidad de absorción de potencia (PAU) de un dinamómetro absorbe la potencia desarrollada por el motor primario. Esta potencia absorbida por el dinamómetro se convierte luego en calor, que generalmente se disipa en el aire ambiente o se transfiere al agua de refrigeración que se disipa en el aire. Los dinamómetros regenerativos, en los que el motor primario acciona un motor de CC como generador para crear carga, generan un exceso de potencia de CC y, potencialmente, mediante un inversor de CC/CA, pueden devolver potencia de CA a la red eléctrica comercial.

Los dinamómetros de absorción pueden equiparse con dos tipos de sistemas de control para proporcionar diferentes tipos de pruebas principales.

El dinamómetro tiene un regulador de par de "frenado": la unidad de absorción de potencia está configurada para proporcionar una carga de par de fuerza de frenado establecida, mientras que el motor primario está configurado para funcionar con cualquier apertura del acelerador, tasa de suministro de combustible o cualquier otra variable que se desee probar. Luego, se permite que el motor primario acelere el motor hasta la velocidad o el rango de RPM deseados. Las rutinas de prueba de fuerza constante requieren que la PAU se configure con un par ligeramente deficiente en relación con la salida del motor primario para permitir cierta tasa de aceleración. La potencia se calcula en función de la velocidad de rotación x par x constante. La constante varía según las unidades utilizadas.

Si el dinamómetro tiene un regulador de velocidad (humano o computarizado), el PAU proporciona una cantidad variable de fuerza de frenado (par) que es necesaria para hacer que el motor primario funcione a la velocidad de prueba única o RPM deseada. La carga de frenado del PAU aplicada al motor primario puede controlarse manualmente o determinarse mediante una computadora. La mayoría de los sistemas emplean cargas producidas por corrientes de Foucault, aceite hidráulico o motor de CC debido a sus capacidades de cambio de carga lineal y rápido.

La potencia se calcula como el producto de la velocidad angular por el par .

Un dinamómetro de motor actúa como un motor que impulsa el equipo que se está probando. Debe poder impulsar el equipo a cualquier velocidad y desarrollar cualquier nivel de par que requiera la prueba. En el uso común, se utilizan motores de CA o CC para impulsar el equipo o el dispositivo de "carga".

En la mayoría de los dinamómetros, la potencia ( P ) no se mide directamente, sino que debe calcularse a partir de los valores de torque ( τ ) y velocidad angular ( ω ) ^{[ cita requerida ]} o fuerza ( F ) y velocidad lineal ( v ):

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

o

${\displaystyle P=F\cdot v}$

dónde

P es la potencia en vatios

τ es el torque en newton metros

ω es la velocidad angular en radianes por segundo

F es la fuerza en newtons

v es la velocidad lineal en metros por segundo

Puede ser necesaria la división por una constante de conversión, dependiendo de las unidades de medida utilizadas.

Para unidades imperiales o tradicionales de EE. UU.,

${\displaystyle P_{\mathrm {hp} }={\tau _{\mathrm {lb\cdot ft} }\cdot \omega _{\mathrm {RPM} } \over 5252}}$

dónde

P _hp es la potencia en caballos de fuerza

τ _lb·ft es el torque en libras-pie

ω _RPM es la velocidad de rotación en revoluciones por minuto

Para unidades métricas,

${\displaystyle P_{\mathrm {W} }=\tau _{\mathrm {N\cdot m} }\cdot \omega }$

dónde

P _W es la potencia en vatios (W)

τ _N·m es el par en Newton metros (Nm)

ω es la velocidad de rotación en radianes/segundo (rad/s)

ω = ωRPM . π / 30  

Un dinamómetro consta de una unidad de absorción (o de absorción/impulsión) y, por lo general, incluye un medio para medir el par y la velocidad de rotación. Una unidad de absorción consta de algún tipo de rotor en una carcasa. El rotor está acoplado al motor u otro equipo bajo prueba y puede girar libremente a la velocidad que se requiera para la prueba. Se proporcionan algunos medios para desarrollar un par de frenado entre el rotor y la carcasa del dinamómetro. Los medios para desarrollar el par pueden ser de fricción, hidráulicos, electromagnéticos o de otro tipo, según el tipo de unidad de absorción/impulsión.

Un medio para medir el par es montar la carcasa del dinamómetro de modo que pueda girar libremente, excepto si está sujeta por un brazo de torsión. La carcasa puede girar libremente utilizando muñones conectados a cada extremo de la carcasa para sostenerla en cojinetes de muñones montados en un pedestal. El brazo de torsión está conectado a la carcasa del dinamómetro y se coloca una báscula de pesaje de modo que mida la fuerza ejercida por la carcasa del dinamómetro al intentar girar. El par es la fuerza indicada por las básculas multiplicada por la longitud del brazo de torsión medida desde el centro del dinamómetro. Se puede sustituir la báscula por un transductor de celda de carga para proporcionar una señal eléctrica que sea proporcional al par.

Otro método para medir el par motor es conectar el motor al dinamo a través de un acoplamiento sensor de par motor o transductor de par motor. Un transductor de par motor proporciona una señal eléctrica proporcional al par motor.

Con las unidades de absorción eléctrica, es posible determinar el par midiendo la corriente que consume (o genera) el absorbedor/impulsor. Este es un método generalmente menos preciso y no muy utilizado en la actualidad, pero puede ser adecuado para algunos propósitos.

Cuando se dispone de señales de par y velocidad, los datos de prueba se pueden transmitir a un sistema de adquisición de datos en lugar de registrarlos manualmente. Las señales de velocidad y par también se pueden registrar mediante un registrador gráfico o un trazador .

Además de la clasificación como de absorción, motor o universal, como se describió anteriormente, los dinamómetros también pueden clasificarse de otras maneras.

Un dinamómetro que está acoplado directamente a un motor se conoce como dinamómetro de motor .

Un dinamómetro que puede medir el torque y la potencia entregados por el tren motriz de un vehículo directamente desde la rueda o ruedas motrices sin quitar el motor del bastidor del vehículo), se conoce como dinamómetro de chasis .

Los dinamómetros también se pueden clasificar según el tipo de unidad de absorción o absorbedor/accionador que utilizan. Algunas unidades que sólo tienen capacidad de absorción se pueden combinar con un motor para construir un absorbedor/accionador o dinamómetro "universal".

• Corriente de Foucault (sólo absorción)
• Freno de polvo magnético (sólo absorción)
• Freno de histéresis (sólo absorción)
• Motor / generador eléctrico (absorción o accionamiento)
• Freno de ventilador (sólo absorción)
• Freno hidráulico (sólo absorción)
• Freno de fricción por corte de aceite, lubricado a presión (solo absorción)
• Freno de agua (sólo absorción)
• Dinamómetro compuesto (normalmente un dinamómetro de absorción junto con un dinamómetro eléctrico o de motor)

Los dinamómetros de corrientes de Foucault (EC) son actualmente los absorbedores más comunes que se utilizan en los dinamómetros de chasis modernos. Los absorbedores EC proporcionan una velocidad de cambio de carga rápida para una estabilización rápida de la carga. La mayoría están refrigerados por aire, pero algunos están diseñados para requerir sistemas de refrigeración por agua externos.

Los dinamómetros de corrientes de Foucault requieren un núcleo, eje o disco conductor de electricidad que se mueva a través de un campo magnético para producir resistencia al movimiento. El hierro es un material común, pero también se pueden utilizar cobre, aluminio y otros materiales conductores.

En las aplicaciones actuales (2009), la mayoría de los frenos EC utilizan discos de hierro fundido similares a los rotores de freno de disco de los vehículos y utilizan electroimanes variables para cambiar la intensidad del campo magnético y controlar la cantidad de frenado.

El voltaje del electroimán generalmente es controlado por una computadora, utilizando cambios en el campo magnético para que coincida con la potencia de salida que se aplica.

Los sofisticados sistemas EC permiten un funcionamiento en estado estable y con una tasa de aceleración controlada.

Un dinamómetro de polvo es similar a un dinamómetro de corrientes de Foucault, pero se coloca un polvo magnético fino en el espacio de aire entre el rotor y la bobina. Las líneas de flujo resultantes crean "cadenas" de partículas metálicas que se forman y se rompen constantemente durante la rotación, lo que crea un gran par motor. Los dinamómetros de polvo suelen estar limitados a RPM más bajas debido a problemas de disipación de calor.

Los dinamómetros de histéresis utilizan un rotor magnético, a veces de aleación de AlNiCo, que se mueve a través de líneas de flujo generadas entre piezas polares magnéticas. La magnetización del rotor se realiza así en ciclos alrededor de su característica BH, disipando energía proporcional al área entre las líneas de ese gráfico a medida que lo hace.

A diferencia de los frenos de corrientes de Foucault, que no desarrollan par en estado de parada, el freno de histéresis desarrolla un par en gran medida constante, proporcional a su corriente magnetizante (o fuerza del imán en el caso de unidades de imán permanente) en todo su rango de velocidad. ^[2] Las unidades a menudo incorporan ranuras de ventilación, aunque algunas tienen provisiones para enfriamiento de aire forzado desde una fuente externa.

Los dinamómetros de histéresis y de corrientes de Foucault son dos de las tecnologías más útiles en dinamómetros pequeños (200 hp (150 kW) y menos).

Los dinamómetros de motor / generador eléctrico son un tipo especializado de unidad de velocidad ajustable . La unidad de absorción/controlador puede ser un motor de corriente alterna (CA) o un motor de corriente continua (CC). Tanto un motor de CA como un motor de CC pueden funcionar como un generador impulsado por la unidad bajo prueba o como un motor que impulsa la unidad bajo prueba. Cuando están equipados con unidades de control adecuadas, los dinamómetros de motor/generador eléctrico se pueden configurar como dinamómetros universales. La unidad de control para un motor de CA es un variador de frecuencia , mientras que la unidad de control para un motor de CC es un variador de CC . En ambos casos, las unidades de control regenerativas pueden transferir energía desde la unidad bajo prueba a la empresa de servicios públicos. Cuando esté permitido, el operador del dinamómetro puede recibir un pago (o crédito) de la empresa de servicios públicos por la energía devuelta a través de la medición neta .

En las pruebas de motores, los dinamómetros universales no solo pueden absorber la potencia del motor, sino que también pueden impulsar el motor para medir la fricción, las pérdidas de bombeo y otros factores.

Los dinamómetros para motores/generadores eléctricos son generalmente más costosos y complejos que otros tipos de dinamómetros.

Se utiliza un ventilador para impulsar aire y proporcionar carga al motor. El par absorbido por un freno de ventilador se puede ajustar modificando el engranaje o el propio ventilador, o bien restringiendo el flujo de aire a través del ventilador. Debido a la baja viscosidad del aire, esta variedad de dinamómetro está limitada inherentemente en la cantidad de par que puede absorber.

Un freno de cizallamiento de aceite tiene una serie de discos de fricción y placas de acero similares a los embragues de una transmisión automática de automóvil. El eje que lleva los discos de fricción está unido a la carga a través de un acoplamiento. Un pistón empuja la pila de discos de fricción y placas de acero creando un cizallamiento en el aceite entre los discos y las placas aplicando un par. El par se puede controlar neumática o hidráulicamente. La lubricación forzada mantiene una película de aceite entre las superficies para eliminar el desgaste. La reacción es suave hasta cero RPM sin deslizamientos a tirones. Se pueden absorber cargas de hasta cientos de caballos de fuerza térmica a través de la unidad de lubricación forzada y enfriamiento requerida. La mayoría de las veces, el freno está conectado a tierra cinéticamente a través de un brazo de torsión anclado por un medidor de tensión que produce una corriente bajo carga que se alimenta al control del dinamómetro. Generalmente se utilizan válvulas de control proporcionales o servo para permitir que el control del dinamómetro aplique presión para proporcionar la carga de par programada con retroalimentación del medidor de tensión que cierra el bucle. A medida que aumentan los requisitos de par, hay limitaciones de velocidad. ^[3]

El sistema de freno hidráulico consta de una bomba hidráulica (normalmente una bomba de engranajes), un depósito de líquido y una tubería entre las dos partes. En la tubería se inserta una válvula ajustable y entre la bomba y la válvula hay un manómetro u otro medio para medir la presión hidráulica. En términos más simples, el motor se lleva a las RPM deseadas y la válvula se cierra de forma incremental. A medida que se restringe la salida de la bomba, la carga aumenta y el acelerador simplemente se abre hasta la apertura deseada. A diferencia de la mayoría de los demás sistemas, la potencia se calcula teniendo en cuenta el volumen de flujo (calculado a partir de las especificaciones de diseño de la bomba), la presión hidráulica y las RPM. Los caballos de fuerza del freno, ya sea que se calculen con presión, volumen y RPM, o con un dinamómetro de frenos de un tipo de celda de carga diferente, deberían producir cifras de potencia esencialmente idénticas. Los dinamómetros hidráulicos son famosos por tener la capacidad de cambio de carga más rápida, superando apenas a los absorbedores de corrientes de Foucault. La desventaja es que requieren grandes cantidades de aceite caliente a alta presión y un depósito de aceite.

El dinamómetro hidráulico (también conocido como absorbedor de potencia ) ^[4] fue inventado por el ingeniero británico William Froude en 1877 en respuesta a una solicitud del Almirantazgo para producir una máquina capaz de absorber y medir la potencia de los grandes motores navales. ^[5] Los absorbedores de potencia son relativamente comunes en la actualidad. Se destacan por su alta capacidad de potencia, tamaño pequeño, peso ligero y costos de fabricación relativamente bajos en comparación con otros tipos de "absorbedores de potencia" de reacción más rápida.

Sus desventajas son que pueden tardar un tiempo relativamente largo en "estabilizar" su nivel de carga y que requieren un suministro constante de agua a la "carcasa del freno hidráulico" para su refrigeración. Las regulaciones medioambientales pueden prohibir el "flujo" de agua, en cuyo caso se instalan grandes tanques de agua para evitar que el agua contaminada entre al medio ambiente.

El esquema muestra el tipo más común de freno de agua, conocido como el tipo de "nivel variable". Se agrega agua hasta que el motor se mantiene a unas RPM constantes contra la carga, y luego el agua se mantiene a ese nivel y se reemplaza mediante un drenaje y llenado constantes (que es necesario para eliminar el calor creado al absorber la potencia). La carcasa intenta girar en respuesta al par producido, pero se ve restringida por la escala o la celda de medición del par que mide el par.

En la mayoría de los casos, los dinamómetros de motor son simétricos; un dinamómetro de CA de 300 kW puede absorber 300 kW y también un motor de 300 kW. Este es un requisito poco común en las pruebas y el desarrollo de motores. A veces, una solución más rentable es conectar un dinamómetro de absorción más grande a un dinamómetro de motor más pequeño. Alternativamente, se puede utilizar un dinamómetro de absorción más grande y un motor de CA o CC simple de manera similar, con el motor eléctrico solo proporcionando potencia de motor cuando se requiere (y sin absorción). El dinamómetro de absorción (más económico) está dimensionado para la absorción máxima requerida, mientras que el dinamómetro de motor está dimensionado para el motor. Una relación de tamaño típica para los ciclos de prueba de emisiones comunes y la mayoría del desarrollo de motores es de aproximadamente 3:1. La medición del par es algo complicada ya que hay dos máquinas en tándem: un transductor de par en línea es el método preferido de medición de par en este caso. Un dinamómetro de corrientes de Foucault o de freno de agua, con control electrónico combinado con un variador de frecuencia y un motor de inducción de CA, es una configuración que se utiliza habitualmente en este tipo. Las desventajas incluyen la necesidad de un segundo conjunto de servicios de la celda de prueba (energía eléctrica y refrigeración) y un sistema de control ligeramente más complicado. Se debe prestar atención a la transición entre el motor y el frenado en términos de estabilidad del control.

Los dinamómetros son útiles en el desarrollo y refinamiento de la tecnología de motores modernos. El concepto es utilizar un dinamómetro para medir y comparar la transferencia de potencia en diferentes puntos de un vehículo, lo que permite modificar el motor o el tren de transmisión para obtener una transferencia de potencia más eficiente. Por ejemplo, si un dinamómetro de motor muestra que un motor en particular alcanza 400 N⋅m (295 lbf⋅ft) de torque, y un dinamo de chasis muestra solo 350 N⋅m (258 lbf⋅ft), uno sabría que las pérdidas del tren de transmisión son nominales. Los dinamómetros suelen ser equipos muy costosos y, por lo tanto, normalmente se utilizan solo en ciertos campos que dependen de ellos para un propósito particular.

Un dinamómetro de "freno" aplica una carga variable al motor primario y mide la capacidad del motor primario para moverse o mantener las RPM en relación con la "fuerza de frenado" aplicada. Generalmente está conectado a una computadora que registra el par de frenado aplicado y calcula la potencia de salida del motor en función de la información de una "celda de carga" o "medidor de tensión" y un sensor de velocidad.

Un dinamómetro de "inercia" proporciona una carga de masa inercial fija, calcula la potencia necesaria para acelerar esa masa fija y conocida, y utiliza una computadora para registrar las RPM y la tasa de aceleración para calcular el par. El motor generalmente se prueba desde un poco por encima del ralentí hasta sus RPM máximas y la salida se mide y se representa en un gráfico .

Un dinamómetro de "automóvil" proporciona las características de un sistema de dinamómetro de freno, pero además, puede "alimentar" (generalmente con un motor de CA o CC) el PM y permitir la prueba de salidas de potencia muy pequeñas (por ejemplo, duplicar las velocidades y cargas que se experimentan al operar un vehículo que viaja cuesta abajo o durante operaciones con acelerador activado o desactivado).

Básicamente, existen tres tipos de procedimientos de prueba de dinamómetro:

1. Estado estable: cuando el motor se mantiene a una determinada velocidad (o una serie de revoluciones por minuto, generalmente secuenciales) durante un período de tiempo deseado mediante la carga variable del freno proporcionada por la unidad de absorción de potencia (PAU). Estas operaciones se realizan con dinamómetros de freno.
2. Prueba de barrido: el motor se prueba bajo una carga (es decir, inercia o carga de freno), pero se le permite "barrer" hacia arriba en RPM, de manera continua, desde una RPM "inicial" inferior especificada hasta una RPM "final" especificada. Estas pruebas se pueden realizar con dinamómetros de inercia o de freno.
3. Prueba transitoria: generalmente se realiza con dinamómetros de CA o CC; la potencia y la velocidad del motor varían durante todo el ciclo de prueba. Se utilizan diferentes ciclos de prueba en diferentes jurisdicciones. Los ciclos de prueba de chasis incluyen los ciclos de prueba de chasis ligeros UDDS, HWFET, US06, SC03, ECE, EUDC y CD34 de EE. UU., mientras que los ciclos de prueba de motor incluyen ETC, HDDTC, HDGTC, WHTC, WHSC y ED12.

1. Barrido de inercia : un sistema de dinamómetro de inercia proporciona un volante de inercia de masa inercial fija y calcula la potencia necesaria para acelerar el volante de inercia (la carga) desde las RPM iniciales hasta las finales. La masa rotacional real del motor (o del motor y el vehículo en el caso de un dinamómetro de chasis) no se conoce, y la variabilidad incluso de la masa de los neumáticos sesgará los resultados de potencia. El valor de inercia del volante de inercia es "fijo", por lo que los motores de baja potencia están bajo carga durante mucho más tiempo y las temperaturas internas del motor suelen ser demasiado altas al final de la prueba, lo que desvía los ajustes óptimos del "dinamómetro" de los ajustes óptimos del mundo exterior. Por el contrario, los motores de alta potencia suelen completar una prueba de "barrido de 4.ª marcha" en menos de 10 segundos, lo que no es una condición de carga fiable ^{[ cita requerida ]} en comparación con el funcionamiento en el mundo real. Al no proporcionar suficiente tiempo bajo carga, las temperaturas de la cámara de combustión interna son irrealmente bajas y las lecturas de potencia, especialmente después del pico de potencia, están sesgadas hacia el lado bajo.
2. El barrido cargado , del tipo dinamómetro de freno, incluye:
   1. Barrido de carga fija simple : se aplica una carga fija (algo menor que la potencia de salida del motor) durante la prueba. Se permite que el motor acelere desde sus RPM iniciales hasta sus RPM finales, variando a su propia tasa de aceleración, dependiendo de la potencia de salida a cualquier velocidad de rotación particular. La potencia se calcula utilizando (velocidad de rotación x par x constante) + la potencia requerida para acelerar el dinamómetro y la masa rotatoria del motor/vehículo.
   2. Barrido de aceleración controlada : similar en su uso básico a la prueba de barrido de carga fija simple (anterior), pero con el agregado de un control de carga activo que apunta a una tasa específica de aceleración. Comúnmente, se utilizan 20 fps/ps.
3. Tasa de aceleración controlada : la tasa de aceleración utilizada se controla desde motores de baja potencia a motores de alta potencia, y se evita la sobreextensión y contracción de la "duración de la prueba", lo que proporciona pruebas más repetibles y resultados de ajuste.

En cualquier tipo de prueba de barrido, existe el problema del posible error en la lectura de potencia debido a la masa rotatoria total variable del motor/dinamométrico/vehículo. Muchos sistemas de dinamómetro de frenos controlados por computadora modernos son capaces de derivar ese valor de "masa inercial", de modo de eliminar este error. ^{[ ¿ Investigación original? ]}

Una "prueba de barrido" casi siempre será sospechosa, ya que muchos usuarios de "barridos" ignoran el factor de masa rotatoria y prefieren usar un "factor" general en cada prueba en cada motor o vehículo. Los sistemas de dinamómetro de inercia simples no son capaces de derivar la "masa inercial" y, por lo tanto, se ven obligados a usar la misma masa inercial (supuesta) en cada vehículo probado.

El uso de pruebas de estado estable elimina el error de masa inercial rotatoria de una prueba de barrido, ya que no hay aceleración durante este tipo de prueba.

Los movimientos agresivos del acelerador, los cambios de velocidad del motor y el movimiento del motor son características de la mayoría de las pruebas transitorias del motor. El propósito habitual de estas pruebas es el desarrollo y la homologación de emisiones del vehículo. En algunos casos, el dinamómetro de corrientes parásitas de menor costo se utiliza para probar uno de los ciclos de prueba transitoria para el desarrollo y calibración iniciales. Un sistema de dinamómetro de corrientes parásitas ofrece una respuesta de carga rápida, lo que permite un seguimiento rápido de la velocidad y la carga, pero no permite el movimiento del motor. Dado que la mayoría de las pruebas transitorias requeridas contienen una cantidad significativa de operación de movimiento, un ciclo de prueba transitoria con un dinamómetro de corrientes parásitas generará diferentes resultados de prueba de emisiones. Es necesario realizar los ajustes finales en un dinamómetro con capacidad para el movimiento del motor.

Un dinamómetro de motor mide la potencia y el par motor directamente desde el cigüeñal (o volante ) del motor cuando el motor se desmonta del vehículo. Estos dinamómetros no tienen en cuenta las pérdidas de potencia en el sistema de transmisión, como la caja de cambios , la transmisión y el diferencial .

Un dinamómetro de chasis , a veces denominado banco de pruebas, ^{[6] mide la potencia que las} ruedas motrices transmiten a la superficie del "rodillo de tracción" . El vehículo suele estar sujeto al rodillo o rodillos, que luego giran y se mide la potencia de salida.

Los modernos sistemas de dinamómetros de chasis con rodillos utilizan el "rodillo Salvisberg", ^[7] que mejora la tracción y la repetibilidad, en comparación con el uso de rodillos de accionamiento lisos o moleteados . Los dinamómetros de chasis pueden ser fijos o portátiles y pueden hacer mucho más que mostrar las RPM, la potencia y el par. Con la electrónica moderna y los sistemas de dinamómetros de baja inercia y reacción rápida, ahora es posible ajustar la potencia óptima y las carreras más suaves en tiempo real.

Hay otros tipos de dinamómetros de chasis disponibles que eliminan la posibilidad de deslizamiento de las ruedas en los rodillos impulsores de estilo antiguo, conectándose directamente a los cubos del vehículo para una medición directa del torque desde el eje.

Los sistemas de prueba de dinamómetro para el desarrollo y la homologación de emisiones de vehículos de motor suelen integrar el muestreo de emisiones, la medición, el control de la velocidad y la carga del motor, la adquisición de datos y el control de seguridad en un sistema de celda de prueba completo. Estos sistemas de prueba suelen incluir equipos complejos de muestreo de emisiones (como muestreadores de volumen constante y sistemas de preparación de muestras de gases de escape sin procesar) y analizadores. Estos analizadores son mucho más sensibles y mucho más rápidos que un analizador de gases de escape portátil típico. Los tiempos de respuesta de mucho menos de un segundo son comunes y son necesarios para muchos ciclos de prueba transitorios. En los entornos minoristas, también es común ajustar la relación aire-combustible utilizando un sensor de oxígeno de banda ancha que se grafica junto con las RPM.

La integración del sistema de control del dinamómetro con herramientas de calibración automática para la calibración del sistema del motor se encuentra a menudo en los sistemas de celdas de prueba de desarrollo. En estos sistemas, la carga del dinamómetro y la velocidad del motor se varían en muchos puntos de funcionamiento del motor, mientras que los parámetros de gestión del motor seleccionados se varían y los resultados se registran automáticamente. El análisis posterior de estos datos se puede utilizar para generar datos de calibración del motor utilizados por el software de gestión del motor.

Debido a las pérdidas mecánicas y por fricción en los diversos componentes del tren de transmisión, la potencia de freno de la rueda medida es generalmente entre un 15 y un 20 por ciento menor que la potencia de freno medida en el cigüeñal o el volante en un dinamómetro de motor. ^[8]

El dinamómetro Graham-Desaguliers fue inventado por George Graham y mencionado en los escritos de John Desagulier en 1719. ^[9] Desaguliers modificó los primeros dinamómetros, por lo que el instrumento pasó a ser conocido como dinamómetro Graham-Desaguliers.

El dinamómetro Regnier fue inventado y hecho público en 1798 por Edmé Régnier , un fabricante de rifles e ingeniero francés. ^[10]

Se emitió una patente (fechada en junio de 1817) ^{[11] [12]} a Siebe y Marriot de Fleet Street, Londres, para una máquina de pesar mejorada.

Gaspard de Prony inventó el freno de Prony en 1821.

El indicador de carreteras de Macneill fue inventado por John Macneill a finales de la década de 1820, desarrollando aún más la balanza patentada de Marriot.

Froude Ltd, de Worcester, Reino Unido, fabrica dinamómetros para motores y vehículos. Atribuyen a William Froude la invención del dinamómetro hidráulico en 1877 y afirman que los primeros dinamómetros comerciales fueron producidos en 1881 por su empresa predecesora, Heenan & Froude .

En 1928, la empresa alemana " Carl Schenck Eisengießerei & Waagenfabrik " construyó los primeros dinamómetros de vehículos para pruebas de frenos, que tienen el diseño básico de los bancos de pruebas de vehículos modernos.

El dinamómetro de corrientes de Foucault fue inventado por Martin y Anthony Winther alrededor de 1931, pero en ese momento, los dinamómetros de motor/generador de corriente continua ya se utilizaban desde hacía muchos años. Una empresa fundada por los hermanos Winthers, Dynamatic Corporation, fabricó dinamómetros en Kenosha, Wisconsin hasta 2002. Dynamatic formó parte de Eaton Corporation desde 1946 hasta 1995. En 2002, Dyne Systems de Jackson, Wisconsin, adquirió la línea de productos de dinamómetros Dynamatic. A partir de 1938, Heenan & Froude fabricó dinamómetros de corrientes de Foucault durante muchos años bajo licencia de Dynamatic y Eaton. ^[13]

• Vagón dinamométrico para uso ferroviario
• Banco de pruebas de motores con dinamómetro para motores , por ejemplo , motores de combustión.
• Medidor de fuerza
• Economía de combustible en los automóviles
• Dinamómetro de fuerza de mano
• Dinamómetro para máquina herramienta
• Máquina de pruebas universal

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Dinamómetros .

• Winther, JB (1975). Manual de dinamómetros: teoría básica y aplicaciones . Cleveland, Ohio: Eaton Corporation.
• Martyr, A.; Plint, M. (2007). Pruebas de motores: teoría y práctica (cuarta edición). Oxford, Reino Unido: ELSEVIER. ISBN 978-0-08-096949-7.