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

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