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Aviones (no helicópteros) con propulsión eléctrica básica, conceptos básicos, iniciación, etc.
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Moderador: Moderadores

Por Tonatiuh05
#1397006
hola:
Voy entrando al tema de que motor seleccionar, por lo que en muchas cosas, lo principal es encontrar la potencia y me surgió el tema de la relación empuje/peso, encontrando así esta formula:
W/g= 0.17*(kv/1000)+0.09. alguien me la podría explicar, o decir si esta bien?

https://www.youtube.com/watch?v=5YqIVDHJVig

dejo el link del vídeo de donde encontré la formula
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Por ALEJROD
#1397008
Me resulta extraña la formula. Ligar la potencia a los kv del motor es un poco extraño. Los kv de un motor nos indican cuantas vueltas dara el motor para un voltaje determinado pero no indican nada de la potencia que pueda desarrollar; hay motores de pocas kvs que mueven helices grandísimas y por tando desarrollan mucha potencia.
De forma general necesitas una potencia de 100-150 W/kg para un vuelo tipo entrenador, a partir de ahí si vamos incrementando el ratio tendremos aviones mas radicales en terminos de trepada, velocidad ect.
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Por Capitán_Pattex
#1397020
He estado repasando el vídeo, y parece que saca la regresión a partir de unos experimentos que hace. Me parece que con la dispersión de los resultados para una misma Kv que tiene, y con el número de muestras que usa, el ajuste que hace a la fórmula es un poco aventurado, sobre todo sabiendo que en el empuje influyen un montón de parámetros más, como el diámetro y paso de la hélice, las rpm, el acople del ESC con el motor en concreto, los ajustes del variador (como el timing)...

Puestos a simplificar, me quedo con la aproximación de Alejrod, entre 100W/kg para un motovelero/entrenador, a más de 300W/kg para vuelo 3D. Ojo, son valores de potencia para el PESO del avión, no para el empuje del motor.

Si te manejas en inglés, este artículo llamado "Magic numbers for modellers" a mi me resultó muy infrmativo, y siempre lo consulto para hacer un dimensionado inicial del motor, variador y hélice. La traducción automática de google se entiende decentemente.

Para el ajuste fino miro algún software como Drive Calculator, de descarga gratuita... y al final siempre mido en el propio avión con wattimetro y tacómetro, a ver si cuadra.

No hay respuesta sencilla...
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Por pa22
#1397053
Tonatiuh05 escribió:
Mar, 28 May 2019 0:39
.... lo principal es encontrar la potencia y me surgió el tema de la relación empuje/peso
encontrando así esta formula:
W/g= 0.17*(kv/1000)+0.09. alguien me la podría explicar, o decir si esta bien?
La fórmula en teoría está bien si sabes la POTENCIA que es la variable básica, otra cosa es el empuje. La POTENCIA es una variable de consumo, por ejemplo un motor que consume 20A (A=amperios) y usa una batería de 11,1V tendrá una potencia teórica de 222W redondeando, 220W (POTENCIA= CONSUMO AMPERIOS x VOLTAJE). Como te indican, el consumo dependerá básicamente de la hélice que utilices ya que representa la carga de trabajo. Yo estoy en eléctricos desde hace casi 30 años y partiendo de baja potencia de los motores con escobillas y las indicaciones de fabricantes como E-Flite, OS, Axi, MVVS se utilizan para modelos "normales" un MINIMO de 100W por libra (1Lb=454gr) o 200W por Kg de peso del avión.

Lo primero, cuanto pesa tu avion ? 1500gr ? (ejemplo) divide 1500gr/454=3,3lb x 100W = 330W sería la potencia teórica que requieres. Así llegas a la primera variable.

Luego, transformar potencia en EMPUJE o ACELERACION lo cual depende del arreglo hélice y Kv, a mayor Kv menor tamaño/paso de hélice lo que te produce un empuje rápido pero relativamente bajo sobre todo en aviones grandes. A menor Kv mayor tamaño de hélice/paso, estas especificaciones son variables dependiendo el voltaje que uses o número de celdas (2S, 3S, 4S, etc.) entendiendo que Kv significa MIL vueltas por VOLTIO SIN CARGA, ergo, SIN HELICE ya que la hélice representa la carga de trabajo y BAJA las Kv aumentando el consumo lo que resulta en mayor potencia pero si la excedes puedes estropear el motor/variador/batería.

Puntos a considerar, la potencia teórica de un motor se vé afectada por la hélice, voltaje, consumo, temperatura, altura, etc. de ahí que los motores BUENOS difícilmente dan más de 90% de eficiencia y un chinito está entre 60% y 80% ..... de acara a esto nos encontramos que un motor chinito de 330W en realidad te rendirá como máximo un 80% de esto 330W x 0,8 = 264W que serán tan eficientes como la hélice que uses y el tipo de avión/peso que vueles.

Recomendación, comienza por verificar el peso del avión en orden de vuelo sino lo tienes estímalo, luego calcula la potencia teórica y busca los motores por esa potencia que dependerá también del tamaño del motor muchos motores de 28mm de diámetro te puede rendir 300W a partir de ahí subes a 35mm de diámetro y así suscesivamente. Trata de "ajustar" la pérdida de rendimiento con motores que te compensen por lo menos un 20% MAS de la potencia teórica que necesitas, esto no es sobrepotenciar un avión sino balancear una pérdida de eficiencia y rendimiento con lo cual tendrás empuje balanceado y más margen de aceleración mixta mejorando el consumo eficiente de las baterías ya que no necesitarás ir a más de un 70% de acelerador a no ser que alguna maniobra te lo exija

Busca MotoCalc bájalo y pruébalo, si te conviene cómpralo porque es la mejor herramienta a tener si quieres estar en eléctricos ...... sé que hay "calculadoras" gratis en internet pero como todo lo gratis es poco lo que puedes resolver y entender.

EDITO: PERDONEN EL TOSTON pero de tanto divagar olvidé lo básico ..... EMPUJE/PESO, esta variable como mínimo y dependiendo del avión puede ser entre 0,3:1 o 1,5:1 siendo UNO el peso del avión y el valor primario el empuje en gramos, Kg, lb, etc. así un avión que pesa 1000gr o 1Kg teniendo un empuje de 1500gr. resultará en un ratio de 1,5:1 lo que indica un 50% más de empuje sobre el peso a mover indiferentemente de la potencia pero considerando el consumo.

Un velero térmico liviano de unos 800gr puede volar bien con un ratio de 0,3:1 0,4:1, un entrenador con 0,5:1 hasta 0,8:1 vuela estupendo ya para un avión "sport" se requerirá como mínimo 0,8:1 para hacer buen uso de la energía y obtener buenos tiempos de vuelo ..... un 3D, EDF, o racer obviamente requieren un ratio de aceleración (empuje)/peso más alto.
Última edición por pa22 el Mié, 29 May 2019 14:19, editado 2 veces en total.
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Por pa22
#1397055
ALEJROD escribió:
Mar, 28 May 2019 7:20
Me resulta extraña la formula. Ligar la potencia a los kv del motor es un poco extraño. Los kv de un motor nos indican cuantas vueltas dara el motor para un voltaje determinado pero no indican nada de la potencia que pueda desarrollar
Esa fórmula es una "simplificación" de la fórmula para cálculo de EMPUJE, obviamente la primera parte de la fórmula que está omitida es la POTENCIA.
ALEJROD escribió:
Mar, 28 May 2019 7:20
hay motores de pocas kvs que mueven helices grandísimas y por tando desarrollan mucha potencia.
Por aclarar, los motores de BAJAS Kv desarrollan poco consumo con lo cual permiten mover hélices más grandes que producen mayor EMPUJE ..... por ejemplo, hay motores de 700Kv que mueven hélices de 13" o 14" consumiendo poco más de 30A (como mucho) y producen cerca de 380W con 3S pero tienen un empuje de más de 2Kg.

El principio siempre será, convertir energía en potencia, convertir potencia en empuje de la forma más eficiente lo que implica bajas Kv, bajo consumo, potencia media, hélices relativamente más grandes lo que genera mayor empuje ..... sin embargo todo esto depende del avión que se quiera motorizar/volar :wink:
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Por Jose Luis28
#1397126
Lo he visto por 1a. vez, pero lo volveré a ver, el hombre éste es muy muy hábil, porque ha conseguido simplificar a un solo parámetro esa relación, gracias a sus gráficas que creo serán basadas en su experimentación.

Seguro qué habrán desviaciones en algunos casos, en otros resultará inviable, pero aún así, a mí me parece interesante.
Por Tonatiuh05
#1397261
ALEJROD escribió:
Mar, 28 May 2019 7:20
Me resulta extraña la formula. Ligar la potencia a los kv del motor es un poco extraño. Los kv de un motor nos indican cuantas vueltas dara el motor para un voltaje determinado pero no indican nada de la potencia que pueda desarrollar; hay motores de pocas kvs que mueven helices grandísimas y por tando desarrollan mucha potencia.
De forma general necesitas una potencia de 100-150 W/kg para un vuelo tipo entrenador, a partir de ahí si vamos incrementando el ratio tendremos aviones mas radicales en terminos de trepada, velocidad ect.
Muchas gracias por la info, la vdd me sirvió mucho!!!
Si por ejemplo quisiera hacer un acrobático o jet, cuanta potencia necesitaría?
Por Tonatiuh05
#1397262
pa22 escribió:
Mié, 29 May 2019 13:40
Tonatiuh05 escribió:
Mar, 28 May 2019 0:39
.... lo principal es encontrar la potencia y me surgió el tema de la relación empuje/peso
encontrando así esta formula:
W/g= 0.17*(kv/1000)+0.09. alguien me la podría explicar, o decir si esta bien?
La fórmula en teoría está bien si sabes la POTENCIA que es la variable básica, otra cosa es el empuje. La POTENCIA es una variable de consumo, por ejemplo un motor que consume 20A (A=amperios) y usa una batería de 11,1V tendrá una potencia teórica de 222W redondeando, 220W (POTENCIA= CONSUMO AMPERIOS x VOLTAJE). Como te indican, el consumo dependerá básicamente de la hélice que utilices ya que representa la carga de trabajo. Yo estoy en eléctricos desde hace casi 30 años y partiendo de baja potencia de los motores con escobillas y las indicaciones de fabricantes como E-Flite, OS, Axi, MVVS se utilizan para modelos "normales" un MINIMO de 100W por libra (1Lb=454gr) o 200W por Kg de peso del avión.

Lo primero, cuanto pesa tu avion ? 1500gr ? (ejemplo) divide 1500gr/454=3,3lb x 100W = 330W sería la potencia teórica que requieres. Así llegas a la primera variable.

Luego, transformar potencia en EMPUJE o ACELERACION lo cual depende del arreglo hélice y Kv, a mayor Kv menor tamaño/paso de hélice lo que te produce un empuje rápido pero relativamente bajo sobre todo en aviones grandes. A menor Kv mayor tamaño de hélice/paso, estas especificaciones son variables dependiendo el voltaje que uses o número de celdas (2S, 3S, 4S, etc.) entendiendo que Kv significa MIL vueltas por VOLTIO SIN CARGA, ergo, SIN HELICE ya que la hélice representa la carga de trabajo y BAJA las Kv aumentando el consumo lo que resulta en mayor potencia pero si la excedes puedes estropear el motor/variador/batería.

Puntos a considerar, la potencia teórica de un motor se vé afectada por la hélice, voltaje, consumo, temperatura, altura, etc. de ahí que los motores BUENOS difícilmente dan más de 90% de eficiencia y un chinito está entre 60% y 80% ..... de acara a esto nos encontramos que un motor chinito de 330W en realidad te rendirá como máximo un 80% de esto 330W x 0,8 = 264W que serán tan eficientes como la hélice que uses y el tipo de avión/peso que vueles.

Recomendación, comienza por verificar el peso del avión en orden de vuelo sino lo tienes estímalo, luego calcula la potencia teórica y busca los motores por esa potencia que dependerá también del tamaño del motor muchos motores de 28mm de diámetro te puede rendir 300W a partir de ahí subes a 35mm de diámetro y así suscesivamente. Trata de "ajustar" la pérdida de rendimiento con motores que te compensen por lo menos un 20% MAS de la potencia teórica que necesitas, esto no es sobrepotenciar un avión sino balancear una pérdida de eficiencia y rendimiento con lo cual tendrás empuje balanceado y más margen de aceleración mixta mejorando el consumo eficiente de las baterías ya que no necesitarás ir a más de un 70% de acelerador a no ser que alguna maniobra te lo exija

Busca MotoCalc bájalo y pruébalo, si te conviene cómpralo porque es la mejor herramienta a tener si quieres estar en eléctricos ...... sé que hay "calculadoras" gratis en internet pero como todo lo gratis es poco lo que puedes resolver y entender.

EDITO: PERDONEN EL TOSTON pero de tanto divagar olvidé lo básico ..... EMPUJE/PESO, esta variable como mínimo y dependiendo del avión puede ser entre 0,3:1 o 1,5:1 siendo UNO el peso del avión y el valor primario el empuje en gramos, Kg, lb, etc. así un avión que pesa 1000gr o 1Kg teniendo un empuje de 1500gr. resultará en un ratio de 1,5:1 lo que indica un 50% más de empuje sobre el peso a mover indiferentemente de la potencia pero considerando el consumo.

Un velero térmico liviano de unos 800gr puede volar bien con un ratio de 0,3:1 0,4:1, un entrenador con 0,5:1 hasta 0,8:1 vuela estupendo ya para un avión "sport" se requerirá como mínimo 0,8:1 para hacer buen uso de la energía y obtener buenos tiempos de vuelo ..... un 3D, EDF, o racer obviamente requieren un ratio de aceleración (empuje)/peso más alto.
Muchas gracias por la información me ha servido de mucho, apenas voy empezando en lo más básico y la información es muy buena. Muchas gracias
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Por Capitán_Pattex
#1397266
Ahí yo no te puedo ayudar mucho... Pero seguro que alguien sí :) tendrás que aclarar si te refieres a un EDF eléctrico o a una turbina a reacción de verdad.
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Por pa22
#1397273
En lo particular recomiendo la revisión de e-flite para tener una guía de potencia/peso efectiva, comparando esos parametros con otros fabricantes me parecen lis más indicados.

Vale que recordemos que la potencia es la variable principal pero lo realmente importante es como convertir esa potencia en empuje, mucho más con jets electricos.

Como indica el Capitán, si te refieres a electricos indica el avión EDF que quisieras usar.

Adjunto la guía de e-flite
Adjuntos
E-flite potencia/peso
(68.69 KiB) Descargado 175 veces
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Por Jose Luis28
#1397276
Esas tablas están fenomenal , si bien al referirse a potencia de entrada, considero adecuado mencionar cuando no lo hagan, dar por hecho un rendimiento electrico aceptable de minimo mínimo un 65%...

No se vosotros, pero más de un 35% en potencia perdida lo veo yo excesivo. El problema principal es que contados son los fabricantes que dan info del rendimiento de sus motores en función de las hélices utilizadas y tensiones de suministro...
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Por Charlie55 C.Aguado
#1397284
Con la referencia primero me voy a los AXI porque verdad, lo típico de 150-300 pro Kg queda cortito (quizás porque sea por libra es decir 450 gr), ajustando casi el doble de potencia.
https://gatovolante.wordpress.com/2014/ ... electrico/
.Los fabricantes te dán las condiciones óptimas, lo mejor es como te comentan amperímetro y ver consumos, con las palas y las baterias que te recomiendan .
.Despues de todo esto dependen de muchos factores como el tipo de pala, dimensiones, avión etc...El otro dia volamos un pilatus rapidito y con menos de dos kilos y con casi 600 w no tiraba con alegria, tenía una pentapala y el modelo es un cañoncito.
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Por pa22
#1397293
José Luis, llevas razón con tu observación, lo que en particular me gusta y por eso me fío de la información de E-flite como referencia teórica es que presentan la potencia como vatios de entrada lo cual me parece más correcto y sincero de lo que hacen el resto de fabricantes serios por no mencionar a los chinos. Pienso que salir con 70% (mínimo) sin considerar la pérdida de rendimiento y sus variables o factores es uno de los capítulos del libro "no lo hagas". Sino tengo información o referencias importantes de un motor calculo los vatios de salida y "ajusto" como mínimo un 30%, ejemplo, si necesito 100W busco motores que estén a partir de 130W. Mucha gente piensa que es sobre potenciar un avión, en mi caso compenso o balanceo la pérdida de potencia considerando que aún volando con aceleración mixta estando en vuelo recto y nivelado no debería ir a más de un 65% o 70% de aceleración obviamente también depende del avión pero mi regla del "pulgar" +/- vá por ahí porque volar a toda pastilla todo el tiempo es "fácil".

Charlie, gracias por el enlace, es buena información creada por el Gato. En lo particular ya sea para conversión combustión/EP o ver por un motor tomo en consideración las variables aerodinámicas para "afinar el lápiz" una vez escogida la motorización y cuando justo voy a por la hélice. Una de las cosas importantes que no se toma en cuenta, lo he dicho muchas veces y lo recalca José Luis es por un lado el rendimiento del motor y por otro como convertimos esa potencia en empuje o aceleración.

Cuando he hecho conversiones solo convierto la potencia del motor de combustión a vatios y a partir de ahí busco el motor EP que necesito. Hasta donde he conseguido solo OS, E-flite, y ElectriFly presentan sus motores en forma de reemplazo de los motores glow (por cilindrada/potencia) y Turnigy tiene su línea de reemplazo a glow de esta forma es mucho más fácil, barato y directo hacer conversiones y mucho más tomando en consideración que muchos fabricantes de aviones están produciendo para manejar ambos tipos de motorización.

El Pilatus es el PC-21 ? si es el PC-21 en teoría ese avión con 600W debería ir bien pero como en la mayoría de los aviones (a excepción de los trainer y sport) sino se compensa la pérdida de rendimiento y se escoge una buena hélice el resultado puede ser un poco limitado aunque hay que tomar en cuenta que el PC-21 al igual que muchos aviones parecidos no es particularmente rápido si se vuela como maqueta ...... la alegría en esos aviones está en maniobras pero no en velocidad.

El ERROR más grande que he observado en material de referencia e información hecha por nosotros mismos es que siempre nos referimos a voltajes, amperios, vatios, etc. inclusive al escoger baterías poco tomamos en cuenta calcular los tiempos de vuelo y si estas son capaces de realizar la entrega de energía necesaria (xC) se puede observar en el material de OS, E-flite, ElectriFly, Turnigy y en general todos los motores y luego vemos a infinidad de compañeros con baterías hinchadas a los pocos vuelos de los aviones. La variable xC es MUY IMPORTANTE en el desempeño de los motores y mucho más cuando se está entre un 50% o 60% de carga de la batería en vuelo, en ese límite donde el motor comienza a perder rendimiento por falta de energía y cuando más le exige a la batería que es el único componente de desgaste en eléctricos.

Al margen de todo lo anterior, tomando en cuenta la información que aporta el Gato en su artículo solo hay una observación. Una cosa son "caballos de vapor" (CV) y otra "caballos de fuerza" (HP), como todo los franceses siempre van inventando según les convenga y de ahí parte la idea de los "caballos de vapor" como referencia "europea" para la potencia mecánica de un motor de combustión interna y una forma de marear a la perdíz ...... así nos encontramos que un CV = 735W mientras un HP=746W implicando que un CV tiene menos de 1% de potencia que un HP. Imagino que Gato se refiere a HP al indicar casi 746W y por el indentificador HP no así por la referencia "caballos de vapor", ya se lo comentaré y solo hago la observación para evitar errores de cálculo o conversión de potencia.

En todo caso, hemos de hilar muy fino con los EP, con los motores de combustión la cosa es relativamente más fácil y tan solo con un tacómetro podemos identificar si el rendimiento del motor es bueno .... con un termómetro todavía podemos sacarles un poco más pero con EP es otra historia .








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Por Jose Luis28
#1397296
Intentando simplificar, a mi me resulta muy muy indicativo el cociente empuje/Pin porque la Pin integra el empuje mas todas las perdidas del sistema, es como un hipotético rendimiento global de todo el sistema.

A partir de ahí, se podría intentar sacar otra clasificación.
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Por pa22
#1397305
Jose Luis28 escribió:Intentando simplificar, a mi me resulta muy muy indicativo el cociente empuje/Pin porque la Pin integra el empuje mas todas las perdidas del sistema, es como un hipotético rendimiento global de todo el sistema.

A partir de ahí, se podría intentar sacar otra clasificación.
Lo que indicas como Pin es "potencia de entrada" ("power input" o vatios de entrada (Win)) ?

Si refieres la potencia de entrada (Win) hasta donde sé y entiendo es el voltaje x amperios de la batería o en su defecto el consumo en amperios del motor basado en el cálculo con sus constantes, a partir de ahí se aplican las pérdidas comenzando con la resistencia de la "armadura" del motor + carga de la hélice + etc. hasta lograr la potencia en el eje/hélice hasta llegar al empuje sobre la potencia de salida resultante (Wout)

Ejemplo simplificado http://www.motocalc.com/compare.htm (revisa las predicciones estáticas)

Ese es uno de los problemas en eléctricos, aunque tratemos de simplificar cuando nos basamos en cálculos no es fácil de explicar a no ser que saltemos de variable en variable comentando con cálculos como se llega hasta ahí ...... para cualquier persona es normal preguntar "a donde se han ido esos vatios perdidos" o "porque me mienten ?" Imagen

Si la referencia Pin es otra, soy todo ojos Imagen
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Por Jose Luis28
#1397309
Si claro, la potencia de entrada (W), pero al ESC no al motor, que es lo que mide el watimetro de HKing.

Como todos sabemos el ESC también tiene su rendimiento, muy elevado , pero también tiene sus perdidas.

Lo veo lo veo, sería muy orientativo a mi juicio, yo por lo menos me decantaría por usar la 10x7, con solo 4A de consumo mas, hay bastante mas empuje.

Con la 10x7 la relación sería 1366/360.3 = 3.79 gr/W
Con la 9x8 989/308.4 = 3.2 gr/W

Parece muy claro que la mejor opción y con diferencia es la 1ª, es aprox. un 16% mas de empuje por cada watio, a considerar creo yo. Y sin cuestionarse nada mas claro. :wink:

Que habrá algún modelo contado al que le venga mejor la 9x8, seguro que si...

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