TRANSMISIONES, ENTENDERLAS ¿MISIÓN IMPOSIBLE? (PARTE III): POWERSHIFT Y CVT

TRAS LA PREGUNTA, LA RESPUESTA
Lo normal en un blog es que a una entrada determinada le sigan unos comentarios. Ahora hemos invertido el proceso. A una pregunta determinada he considerado que para responderla lo mejor es completar la “trilogía” de “TRANSMISIONES: ENTENDERLAS ¿MISIÓN IMPOSIBLE?” (Parte I ) ; Parte II )

Correctamente el comentario a la entrada ha venido del blog amigo www.twins-farm.com y es este:

Después de leer los dos posts sobre las transmisiones, tengo algunas preguntas:

• 1ª pregunta: Que diferencia hay entre una CVT con planetario sumador y otra con planetario divisor? Por lo que he podido ver, el único lo utiliza planetario divisor es Fendt, verdad? es mejor? son los únicos que van por el buen camino o los únicos que van por la dirección equivocada?
• 2ª pregunta: El otro día, mirando un foro, decían que Claas (no recuerdo el modelo) tiene en alguno de sus tractores con transmisión continua (ZF) que en alguna de las gamas de la caja de cambios se realiza la transmisión de potencia de forma 100% mecánica. Es esto posible? es buena idea?
• 3ª pregunta: Y por último, la pregunta del millón: Para un tractor que vas a utilizar para todos los trabajos (vertedera, chisel, sembradora, abonadora, rodillo, pulverizador, remolque, pala...) como es nuestro caso, que es más aconsejable tener: una CVT o una powershift.

Como yo no soy ningún experto en transmisiones y menos en CVT he recurrido a la opinión de toda una experta. Lo que transcribo aquí es un resumen, y seguramente malo, de la fantástica y profesional respuesta de Dª Pilar Linares que es, sin duda, la ingeniero que más sabe de CVT en España.

¿qué es una cvt?

Se trata de una transmisión cuya característica principal es que tiene un número infinito de velocidades. Si hasta ahora las transmisiones convencionales son “discretas”, es decir un número finito de marchas o velocidades, la transmisión CVT es “continua” es decir número infinito de “marchas”.

CVT significa Continuously Variable Transmission o transmisión “sin escalonamientos” que en efecto significa infinito número de velocidades bajo carga con variación continua. En realidad la filosofía de una CVT es la de colocar un variador continuo en el camino de la transmisión de la potencia del motor a las ruedas y ese variador puede ser mecánico (en el mundo del turismo es el habitual) o hidráulico o mejor dicho hidrostático (mundo agrícola; aunque también existen variadores mecánicos entre los tractores como por ejemplo el VaryT de Carraro que es un variador toroidal)

¿Cuál es la ventaja de una CVT frente a una convencional? Pues está claro, en una convencional hay puntos donde no se puede trabajar; imagínese que quiero trabajar en el diagrama de la caja ejemplo que aparece en la figura a 2000 revoluciones de motor con una velocidad de avance de 25 km/h La caja convencional no lo permite. De otra forma, con una caja convencional SOLO SE PUEDE ESTAR SOBRE LAS LÍNEAS y NO SE PUEDE ESTAR ENTRELÍNEAS

En el caso de una CVT el trabajo es conjunto del motor y la transmisión, entonces se puede estar en cualquier zona definida en el polígono “velocidad avance, régimen de giro”

CVT: PLANETARIO DIVISOR O SUMADOR

Aquí viene la respuesta a la 1ª pregunta:

Lo normal es encontrar CVT “ramificadas” es decir que tienen una rama mecánica (relación fija) y una rama hidráulica (relación variable) pero también existen CVT “no ramificadas” como por ejemplo la típica Scooter sin marchas o la vespino y en el mundo agrícola la cosechadora o la vendimiadora)

Aquí vamos a tratar las CVT de los tractores y estas son todas “ramificadas” y además entre la rama mecánica y la rama hidráulica existen todas las combinaciones posibles (incluso llegar a 100 % mecánica o 100% hidráulica)

El variador ya se ha visto que puede ser mecánico o hidrostático pero sea como sea si es ramificada (la que ahora nos interesa) hay dos nudos, el de entrada y el de salida. En las CVT siempre en uno de los nucos hay un planetario. La disposición de donde se coloque el sistema planetario marca la gran diferencia entre las familias de CVT y así se habla de planetario sumador (el planetario está en la salida) o divisor (el planetario está en la entrada)

Por planetario divisor ha optado el grupo Vario (Fendt) pero también hay un John Deere de la serie 8030 (le denomina Autopwr IVT y que utiliza una caja con 4 modos de funcionamiento en serie y en dos funciona como divisor y que fue premio FIMA 2006) y que tiene una disposición de 4 ejes activos en contra de lo habitual que son 3 ejes

Veamos la respuesta a la segunda pregunta:

2ª pregunta: Claas y la CVT

Por el año 2002 Claas desarrolló una transmisión con planetario sumador y 5 gamas en serie, la HM-II que entonces equipaba el Xerion pero ahora lleva la ZF-Eccom

En cuanto a si es posible que “en alguna de las gamas de la caja de cambios se realiza la transmisión de potencia de forma 100% mecánica” la respuesta es que no sólo es posible; es que SIEMPRE sucede. Todas las CVT tienen un punto en que toda la potencia es mecánica. Si el sistema es divisor, un solo punto. Por ejemplo en la Vario sólo hay un momento (ejemplo, 28 km/h en la gama campo y 50 km/h en la gama de carretera) en que toda la potencia es mecánica o dicho de otra forma “la potencia es enteramente mecánica a la velocidad máxima”; En el caso del planetario sumador tienen tantos puntos de potencia enteramente mecánica como gamas tengas, es decir, si tiene 4 gamas (como sucede con las ZF-Eccom), pues 4 momentos de potencia máxima. La Autopwr IVT de John Deere de la serie 7000 tiene dos gamas (Hi-Lo) entonces tendrá dos momentos de potencia 100% mecánica.

Antes, deliberadamente, hemos dejado sin contestar parte de vuestra primera pregunta cuando hablabas del camino elegido por Vario. La respuesta es que Vario ha conseguido que los rendimientos de las unidades hidráulicas sean muy “especiales” y consigue la mayor eficiencia de la transmisión cuando la potencia no es totalmente mecánica.

Base de la CVT: el variador

Comparar divisor con sumador requiere fijarse en muchas cosas: tipos de hidrostáticos que llevan, en las cilindradas, en los ángulos de giro de las unidades hidráulicas, en el número de unidades con cilindrada variable y todo esto sin olvidar la mecánica de fluidos en la instalación… ¡La pera!

¿Powershift o CVT?

Cosechadora, transmisión CVT sin ramificación

Bueno pues llega responder a la 3ª pregunta. En el apartado anterior ya hemos vislumbrado que una buena transmisión CVT requiere de mucho ingenio, mucho saber hacer.

Ya en los años 60, se comparó powershift con CVT, entonces, con aquella tecnología, los rendimientos del hidrostático hacían que la máxima eficiencia se conseguía cuando toda la transmisión era mecánica pero ahora eso ya no es necesariamente así, aunque cuesta (tiempo y saber hacer que se traduce en dinero y más dinero)

En torno a diez años llevan coexistiendo y quitándose mercado la una a la otra como dos filosofías diferentes ¿pero lo son tanto?, para decidir habría muchas preguntas que responder: ¿Quién conduce el tractor, el dueño o personal contratado? Es innegable que conducir una CVT es un placer y si puedo permitírmelo quiero sentirlo. Pero siendo más pragmático la pregunta está también en ¿que labores hará el tractor?, ¿hay un alto porcentaje de transporte? ¿Soy un tractorista avezado que me aplicaré a entender las estrategias de conducción del tractor y las aplicaré? ¡Ojo! una powershift también requiere entenderla para obtener un óptimo aprovechamiento.

Animación variador mecánico torotrak

Las transmisiones CVT han llegado al mercado y no se irán, tienen su mercado sobre todo en Europa aunque es cierto que los USA no le tienen tanto cariño y siguen sacando powershift que cada vez se comportan más parecidas a las CVT.
Consultar también:

Transmisiones de tractor, entenderlas ¿Misión Imposible?. Parte I.

Transmisiones de tractor, entenderlas ¿Misión Imposible?. Parte II.