MARCO TEORICO (Freno de Prony)

MARCO TEORICO
El Freno de Prony es un sistema dinamométrico, utilizado para medir el par de giro de

los motores (la salida de potencia de los motores) a partir del siglo XIX. Debe este
nombre a su inventor, el ingeniero francés Gaspard de Prony, quien la invento en 1821
para medir la potencia de frenado de los motores, que se traduce en la cantidad de
trabajo que un motor puede hacer.
Este freno provee una forma sencilla de aplicar un torque de carga al eje principal de
salida de un motor. La potencia de salida es disipada en forma de calor por el material
del freno. Ajustando la fuerza del freno, se puede cambiar la fuerza del torque.
Combinando la medición de este torque (mediante un dinamómetro colocado en el
brazo del freno, a una distancia conocida del eje del motor) con la medición de
velocidad de rotación del eje, puede calcularse la potencia de salida del motor.
El freno de Prony se sigue utilizando hoy en día para que los fabricantes de tractores
prueben los caballos de fuerza del motor.
Potencia al Freno
El término "potencia al freno", deriva de que en las primeras determinaciones, la

producción de energía producida por un motor en su eje era disipado o absorbido por el
rozamiento de un freno. Aún se utilizan frenos para este propósito para magnitudes
pequeños de potencia y de velocidad.
El freno de Prony se sigue utilizando hoy en día para que los fabricantes de tractores
prueben los caballos de fuerza del motor.
Un caballo de fuerza
Los caballos de fuerza son una unidad de medida de potencia que se originó en Gran
Bretaña. Se define como la fuerza necesaria para levantar un peso de 550 libras pie en
un segundo, o levantar un peso de 33.000 libras pie en un minuto. Esa fuerza se expresa
en términos de libras-pie, por lo tanto, 550 libras-pie por segundo o 33.000 pies-libras
por minuto (550 x 60) es igual a un caballo de fuerza
James Watt
La unidad de potencia fue creada en el siglo 19 por James Watt, inventor de la primera
máquina de vapor práctica en proporcionar a los posibles compradores de máquinas de
vapor una comparación entre la energía de vapor del motor y la potencia de un caballo
de tiro, Watt midió en promedio la potencia de arrastre de los caballos de tiro más
fuertes, después, realizó los cálculos matemáticos para derivar su equivalente en
caballos de fuerza de un motor.
Componentes del freno Prony
El freno consta de un brazo, sobre el que van montados un dinamómetro y una rueda,
que tiene adosada una cincha de alto rozamiento. Esta rueda es la que se conecta al eje
del motor del cual se quiere medir su potencia. El ajuste de la cincha es variable,
pudiéndose controlar así el torque de carga aplicado al motor.
Siendo sus principales componentes:
 Un brazo de torque
 Un dinamómetro
 Bloque de freno
 Una rueda conectada al motor
 Una cincha de alto rozamiento
 Volante o polea grande

 El freno constituido por el fleje
 Las blocks o zapatas de apriete
En otros modelos, se compone de:
 Dos zapatas extraíbles
 Una mordaza
 Un eje de diámetro dado
 Una palanca
 Una célula de carga o por una fuerza (contrapeso) ajustable
¿Cómo se hace una prueba?
Puedes medir la potencia de un motor con un freno de Prony al arrancar el motor, el

endurecimiento de la banda de tensión en el tambor del freno de Prony, mide la fuerza
de frenado en libras en el extremo del brazo de freno y cuenta las RPM del motor.
Un motor tiene un gobernador que alimenta de más combustible o vapor al motor de

frenado conforme la carga aumenta, añadiendo potencia en un esfuerzo por mantener el
mismo régimen constante. La prueba finaliza en el punto donde el gobernador del motor
ya no puede mantener el mismo régimen constante, llamado punto de entrada en
pérdida.
Cálculo de potencia
La potencia del motor se calcula mediante la medición de la fuerza de frenado en libras

que se aplica en el extremo del brazo de freno en el punto donde se detiene el motor,
multiplicando ese número por la longitud de la circunferencia del extremo, el brazo de
freno describe si esta libre para girar, y por las RPM del motor en el punto de entrada en
pérdida. Después, divide el producto por 33.000 para obtener la potencia nominal del
freno para ese motor. La potencia nominal del freno es igual a la potencia máxima del
motor.
Para hallar la máxima potencia que el motor puede desarrollar a la velocidad de ensayo,
se aumenta la carga gradualmente, aumentando al mismo tiempo la abertura de la
mariposa del acelerador para conservar la velocidad del motor. Cuando la mariposa está
abierta del todo, se obtiene la máxima potencia. Cualquier aumento de carga haría que
la velocidad del motor y por consiguiente la potencia desarrollada por el disminuyese;
entonces para determinar la potencia se puede usar la ecuación.
En esta ecuación T y N son lecturas simultáneas de:
T = Par motriz producido por el motor, en lb.- pulg. (Dato proporcionado por el freno de
Prony)
N = Velocidad angular del motor en rpm (dato proporcionado por un tacómetro

conectado a la flecha del motor)
Deducción de la ecuación:
La deducción de esta ecuación se lleva a cabo a partir de la figura anterior,

representación de la instalación del freno de Prony con el que se lleva a cabo el ensayo.
En esta figura:
N = Velocidad angular del motor en rpm
Momento producido por la fuerza de rozamiento =
Momento producido por la fuerza de rozamiento = Momento producido por la fuerza P

sobre la báscula
Por lo tanto
PL = pulg.-lb.
El trabajo W desarrollado por la fuerza de rozamiento F por revolución es:
W (por revolución) = F x perímetro del volante = en

En esta ecuación, D esta en pulg.
Puesto que la potencia por minuto = WN (en esta ecuación 2)
Sustituyendo W dado por 1) en 2)
Pot. = en
= x en
Pero T = por lo tanto sustituyendo este valor en la ecuación anterior tenemos:
= en
Pero como 1 HP= 33000
Pot. = x
HP = que es la ecuación que andábamos buscando
En esta ecuación:
T = Torque o par motriz del motor en pulg.- lb., determinado con el freno de Prony
N = rpm del motor, determinado con un tacómetro.
Si queremos obtener esta potencia en Kilowatts, habrá que recordar que 1 HP = 0.746
KW., por lo tanto la potencia del motor en KW. Se obtendrá multiplicando el resultado
anterior por 0.746.

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El Freno de Prony es un sistema dinamométrico, utilizado para medir el par de giro de

El término "potencia al freno", deriva de que en las primeras determinaciones, la

Componentes del freno Prony

Siendo sus principales componentes:

 Una rueda conectada al motor

 Una cincha de alto rozamiento

 Volante o polea grande

 Las blocks o zapatas de apriete

En otros modelos, se compone de:

 Dos zapatas extraíbles

 Un eje de diámetro dado

 Una célula de carga o por una fuerza (contrapeso) ajustable

¿Cómo se hace una prueba?

Puedes medir la potencia de un motor con un freno de Prony al arrancar el motor, el

Un motor tiene un gobernador que alimenta de más combustible o vapor al motor de

La potencia del motor se calcula mediante la medición de la fuerza de frenado en libras

En esta ecuación T y N son lecturas simultáneas de:

N = Velocidad angular del motor en rpm (dato proporcionado por un tacómetro

La deducción de esta ecuación se lleva a cabo a partir de la figura anterior,

N = Velocidad angular del motor en rpm

Momento producido por la fuerza de rozamiento =

Momento producido por la fuerza de rozamiento = Momento producido por la fuerza P

El trabajo W desarrollado por la fuerza de rozamiento F por revolución es:

W (por revolución) = F x perímetro del volante = en

Puesto que la potencia por minuto = WN (en esta ecuación 2)

Sustituyendo W dado por 1) en 2)

Pero T = por lo tanto sustituyendo este valor en la ecuación anterior tenemos:

Pero como 1 HP= 33000

HP = que es la ecuación que andábamos buscando

N = rpm del motor, determinado con un tacómetro.

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