SOBREALIMENTADORES
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SOBREALIMENTACIÓN de motores térmicos
Ronald Ríos Mostafá
SOBREALIMENTADORES
INTRODUCCIÓN
Para llevar a cabo la combustión completa de los hidrocarburos del combustible, es necesario aportar una cantidad suficiente de oxígeno.
Cuanto más aire seamos capaces de introducir en los cilindros del motor, mayor será la cantidad de combustible que podamos introducir, y por ende tanto mayor será la potencia que se podrá obtener.
Nacimiento del Sobrealimentador
De la necesidad de tener mayor potencia, surge la idea de los motores sobrealimentados, originalmente desarrollados para la aeronáutica durante la 2da Guerra Mundial.
CONCEPTO
La sobrealimentación consiste en establecer, en la entrada a los cilindros del motor, aire con una densidad superior a la normal.
Con ésto, para un mismo volúmen de aire, la masa será mayor.
RELACIÓN AIRE/COMBUSTIBLE
Al ser mayor la masa del aire, tambien podrá ser mayor la masa de combustible, ya que la relación entre ambos idealmente debe hacerse permanecer en un rango próximo a 14:1 (A/C), que corresponde a una mezcla estequiométrica (balanceada).
La combustión ocurrirá desde A/C= 8:1, hasta 22:1, aproximadamente.
TIPOS DE SOBREALIMENTADORES
CON ÓRGANOS EN MOVIMIENTO• TURBO-COMPRESOR• SOBREALIMENTADOR COMPREX• BOMBA DE LÓBULOS (DOBLES O TRIPLES) (“ROOTS
BLOWER”)• A PISTÓN
SIN ÓRGANOS EN MOVIMIENTO• GEOMÉTRICO (BUCCI Y OTROS)
Según el método empleado para comprimir el aire, podemos distinguir:
TIPOS DE SOBREALIMENTADORES (cont.)
ACOPLADOS MECÁNICAMENTE AL MOTOR• SOBREALIMENTADOR COMPREX• BOMBA DE LÓBULOS (DOBLES O TRIPLES) (“ROOTS
BLOWER”)• A PISTÓN
NO ACOPLADOS• TURBO-SOBREALIMENTADORES EN GENERAL
(TURBOCOMPRESORES)
Tambien podemos clasificar a los sobrealimentadores en:
TURBO COMPRESOR (tambien simplemente referido como “Turbo”)
Los elementos
principales que forman un TURBO son: un eje común que tiene en sus extremos los álabes de una turbina y de un compresor centrífugos.
Éste conjunto gira a altas velocidades (15.000–100.000 rpm) sobre cojinetes de apoyo axial y radial.
Funcionamiento
Uno de los instrumentos más populares para sacarle más potencia a un motor es sin duda, el turbocompresor.
Turbocompresores
Es conocido que aumenta radicalmente el desempeño o “performance” de un motor, pero poco se conoce de su funcionamiento.
CICLOS DE FUNCIONAMIENTO
Funcionamiento a ralentí y carga parcial inferior
Funcionamiento a carga parcial media
Funcionamiento a carga parcial superior y plena carga
SISTEMA INTERCOOLER
Para evitar el problema del aire calentado al pasar por las aletas del compresor del turbo, se han tenido que incorporar sistemas de refrigeración del aire a partir de intercambiadores de calor (“intercoolers” y/o “aftercoolers”).
PRINCIPALES VENTAJAS DEL MOTOR SOBREALIMENTADO
AUMENTO DE POTENCIA DISMINUCIÓN DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE
COMBUSTIBLE (gr / kW-h) ACERCAMIENTO DE LA COMBUSTIÓN A CONDICIONES
IDEALES AUMENTO DEL RENDIMIENTO TÉRMICO REDUCCIÓN DE RUIDO
DESVENTAJAS
POTENCIAS REDUCIDAS A BAJAS REVOLUCIONES
MAYOR COSTO DE MANTENIMIENTO
EJEMPLO COMPARATIVO
POT. CONS. C.E.C.
MOTOR KW (HP) Kg/h gr/Kw-h
N/A 134 (182) 29,5 220
S/A 230 (313) 47,1 205
S/A/I 265 (360) 53,0 200Comparación % % %
N-S +72 +59,7 -6,8
S-SI +15 +12,5 -2,4
N-SI +98 +79,7 -9,1
EJEMPLO COMPARATIVO (cont.)
• El ejemplo de la diapositiva anterior corresponde a un motor SCANIA, tipo aplicación Marina, de 11 lts de desplazamiento (11.000 cc), 6 cilindros, diesel.
• Respectivamente, son los modelos DN11 (N/A), DS11 (S/A), y DSI11 (S/A/I)
• Normas de Potencia: ISO 3046, DIN 6271, SAEJ 1349, BS 5514
Circuito típico
CONCLUSIONES
El inyectar más masa de aire nos permite inyectar mayor cantidad de combustible, y con esto aumentar la potencia
Mayor cantidad y peso de las ventajas vs. las desventajas
Aplicación Usos
ANIMACIÓN DE UN TURBOALIMENTADOR
(Ver ventana del navegador)
FIN de ésta sección