¿Qué es el par motor o el torque en un taladro atornillador?
¿Por qué gira el portabrocas de un taladro percutor? ¿Y el mandril de un torno? La rotación quizá no sea solo obra del motor eléctrico...
Imagina que aplicas una fuerza de torsión a un eje largo de plastilina. ¿Qué ocurre con la pieza? ¿Gira sobre sus apoyos? ¿O más bien se retuerce?
Palo de helado, palo de piruleta
Toma un palo de helado. Sosténlo por sus extremos. Una mano en cada punta. Haz que roten en sentido opuesto: la madera adopta la forma de una suerte de hélice. Llámalo alabeo.
Pues bien, el alabeo de una pieza prismática dificulta el estudio de la torsión mecánica en ingeniería.
Resulta más fácil estudiar la torsión mecánica de un palo de piruleta. La deformación que sufre es más simple al ser de forma cilíndrica. Sin embargo, no es el par torsor la acepción que nos interesa de torque, sino la de par motor.
¡Pues vamos al caso!
¿Qué es el par motor en una herramienta eléctrica?
Cuando aplicas torsión a un objeto elástico, este se deforma; en cambio, si la pieza es rígida pueden ocurrir dos cosas:
- que la pieza se rompa
- o que la pieza gire
Esa fuerza aplicada al objeto para hacerlo girar alrededor de su eje es el par motor. El torque o par motor no se debe confundir con la velocidad de giro del eje de transmisión —o, en rigor, el árbol—.
Más claro:
- cuanto mayor es el par motor de un taladro, más fuerza tiene para perforar materiales duros (como el acero)
- cuanto mayor sea el par motor de un atornillador de impacto, mayor su poder a la hora de apretar tornillos difíciles (como los tornillos largos para vigas de madera)
A propósito, el taladro atornillador de batería suele ir equipado con un embrague mecánico para regular el par de atornillado. Sobre el mecanismo la herramienta presenta un collar con posiciones numeradas. Los numeros no guardan relación con los Nm...
—¡Calla! ¿Has dicho Nm? ¿Qué son los Nm?
Por qué el par motor del taladro se mide en Nm (newton metro)
La potencia desarrollada por un taladro o atornillador eléctrico viene dada por la fórmula:
P = M × ω
Donde:
- P es la potencia en vatios (W)
- M es el par motor en newton metro (N·m)
- ω es la velocidad angular en radianes por segundo (rad/s)
La velocidad de un taladro, no obstante, suele medirse en revoluciones por minuto. Esta unidad compuesta se representa abreviada con el símbolo RPM. Pues bien, para pasar una magnitud expresada en RPM a rad/s debes multiplicar la primera por π/30.
Pero ¿por qué se expresa el par motor en newton metro? Al fin y al cabo, ¿no es el newton una unidad de fuerza y el metro una unidad de medida?
Aprovechar el esfuerzo de palanca para aumentar la fuerza de una llave inglesa
¿Quién no prolongó nunca el mango de la llave inglesa con un tubo para aflojar esa tuerca imposible? ¡Sagaz quien lo hizo por vez primera! Si prolongador logró aumentar el par motor de la herramienta, fue gracias a incrementar el radio de giro.
¿Y quién no se ha subido alguna vez a la llave para aflojar los tornillos de la rueda del coche pinchada? Ahora la argucia no aumenta el radio, pero sí la fuerza aplicada, esto es, los newton (N).
La siguiente imagen ilustra este supuesto:
A modo de resumen, hay dos formas de aumentar el par motor de una llave inglesa:
- Incrementar el radio del mango de la llave (m)
- Aplicar más fuerza a la herramienta (N)
Pues, en efecto, ahí están los newton metro:
- N × m
- N·m
- Nm
- ¡O como se quiera escribir!
Conclusión y resumen
En la ficha técnica de las herramientas eléctricas para atornillar o taladrar se indica la fuerza de torsión que ejerce el motor sobre el eje de transmisión. Esta propiedad es el par motor y se mide en newton metro.
El par de apriete se mide en newtons por un tal Isaac Newton, de quien, se dice, recibió un manzanazo en la cabeza. El par de apriete se mide en metros porque esa es la unidad de longitud del Sistema Internacional de Unidades. Y se multiplican ambas por ser el par motor directamente proporcional a la fuerza y el radio de giro.
Así, siempre que el par motor se mantenga constante, cuanto más rápido gire el eje del taladro, más potencia desarrolla la herramienta. Como colofón, no es cierto que el árbol que hace girar el portabrocas de un taladro —o el mandril de un torno— sea rígido, aunque no es tan plástico como la plastilina. En todo caso, toda parte mecánica de acero se rige por la ley de Hooke.
Excelente explicación.