Para lograr este objetivo, se partió de la parametrización del motor existente en el banco de pruebas del Laboratorio de Ciencias Térmicas del ITM, obteniendo los datos técnicos necesarios para desarrollar los cálculos teóricos que nos guiaron en la búsqueda comercial del turbocompresor que satisfaga las necesidades del motor. . Posteriormente se realizó el mecanizado y soldadura de los colectores de admisión y escape para instalar el turbocompresor. 3 Finalmente se configuró la bomba de inyección ACPM, fijando el ralentí del motor en 600 RPM y el régimen alto en 3800 RPM.
Contexto del proyecto
- Introducción
- Antecedentes
- Objetivos
- General
- Específicos
- Alcance
Para mejorar la potencia máxima de un motor de combustión interna, hay dos formas comunes de hacerlo: aumentando la cilindrada del motor o aumentando el nivel de compresión del motor (Gonzáles et al., 2006). Diseñe el colector de escape y el sistema de refrigeración para acomodar el turbocompresor y el intercooler. Caracterizar el motor de combustión interna del banco de pruebas ITM ya con el sistema de refrigeración diseñado e instalado en el motor del banco de pruebas para medir los resultados finales versus el primero.
Marco teórico
Generalidades del motor de combustión interna diesel
- Principio de funcionamiento del motor de combustión interna diesel
- Ciclo de admisión
- Ciclo de compresión
- Ciclo de explosión
- Ciclo de escape
El ciclo de compresión es aquel en el que el pistón se desplaza del PMI al PMS, reduciendo el espacio entre el cilindro y la culata, provocando que el aire se comprima, reduciendo el espacio entre las moléculas y por tanto aumentando la fricción entre ellas, logrando con esto un aumento significativo de la temperatura del fluido como se muestra en la Figura 2 (URL, 2018). El ciclo de explosión ocurre cuando el pistón alcanza el PMS y la temperatura del aire es suficiente para iniciar la combustión del ACPM, el cual se inyecta a presión en la cámara de combustión, logrando así la expansión del volumen de gases contenidos en la cámara. , lo que resulta en una fuerza ejercida sobre la cabeza del pistón como se muestra en la Figura 3 (URL, 2018). El ciclo de escape ocurre cuando el pistón pasa del PMI al PMS luego de utilizar la fuerza de la expansión de los gases de combustión y estos deben ser evacuados del cilindro, para esto se abre la válvula de escape y permite que los gases escapen. como se muestra en la Figura 4 (URL, 2018).
Partes de un motor diesel
- El bloque
- El cigüeñal
- La culata
- Las válvulas
- Árbol de levas
- Engranajes de distribución
- Bomba de aceite
- Bomba de agua
- Pistón
- Biela
- Cilindro o camisa
- Los cojinetes
- El turbo compresor
Es el componente mecánico que transforma el movimiento rectilíneo de los pistones a través de las bielas en movimiento giratorio, se ubica dentro del bloque en los muñones principales apoyados sobre cojinetes, los cuales actúan como piezas antidesgaste para que el cigüeñal pueda girar sin desgaste. prematuramente (Ver figura 6) (Consuegra, 2007). La culata es la parte superior del motor, contiene la cámara de combustión y el sistema de distribución, el cual se encarga de sincronizar los ciclos del motor, abriendo y cerrando las válvulas de admisión y escape a través del eje. de levas y sus respectivos balancines, adicionalmente también se alojan los inyectores. Los materiales utilizados para fabricar la culata son diversas aleaciones de acero o aluminio.
Las válvulas son los elementos de sellado de la cámara de combustión, ya que abren y cierran los puertos de admisión y escape, permitiendo la entrada de aire y la salida de los gases de combustión. Se encarga de abrir las válvulas, se sincroniza con el cigüeñal mediante engranajes en cascada o mediante cadenas. Conjunto de engranajes que utiliza el sistema de sincronización para sincronizar el árbol de levas, el eje de la bomba de inyección y la conexión al cigüeñal.
Se encuentra ubicado en la parte inferior del bloque motor, específicamente ubicado en el cárter de aceite, su función es impulsar el aceite hacia adelante para que el lubricante entre a la culata, cojinetes y partes móviles del motor. Es un elemento metálico diseñado para recibir la energía proveniente de la explosión de la mezcla de aire con ACPM. Además, debe tener propiedades que le permitan ser resistente a la expansión y soportar altas temperaturas y presiones (Ver Figura 13) (Adrino, 2006). Los materiales de fabricación más utilizados para fabricar cilindros son las aleaciones de acero, aunque actualmente se están aplicando recubrimientos cerámicos a los cilindros de aluminio para reducir el peso del motor (ver Figura 15) (Consuegra, 2007).
El turbocompresor es un sistema de sobrealimentador que utiliza una turbina centrífuga para impulsar un eje coaxial, el turbocompresor se utiliza para comprimir los gases y aumentar la potencia del motor.
Aplicaciones del motor diesel
Tipos de mantenimientos para el motor diesel
- Mantenimiento preventivo
- Ventajas del mantenimiento preventivo
- Mantenimiento correctivo
En este tipo de mantenimiento se realizan una serie de actuaciones cuyo objetivo es corregir los defectos encontrados en el coche durante la parada, ya que es la forma más básica de mantenimiento, porque consiste en localizar y reparar elementos que interferir con el correcto funcionamiento del vehículo. Las actividades de mantenimiento correctivo se realizan después de que ocurre la falla, por lo que no es posible planificar en el tiempo (Escuela de Ingeniería, 2015). Para diseñar e implementar un sistema turboalimentado en el motor marca KIA con referencia K2 perteneciente a la temporada de pruebas del laboratorio de ciencias térmicas del ITM, se partió de conocer las características técnicas que tiene el motor en cuestión, para poder realizar la mejor selección. de los componentes necesarios para cumplir los objetivos propuestos.
Caracterización del motor de combustión interna del banco del prueba de itm
En la Tabla 1 se muestran los datos técnicos del motor KIA – K2, propiedad del Laboratorio de Ciencias Térmicas del ITM. Éste quedó fuera de servicio debido al estado de carga de la batería. Por este motivo, se inspeccionó el estado de los sistemas antes de intentar volver a encenderlos. Bien, se ve humedad sin gotear del cárter del motor. Filtro de aceite del motor Bueno, hermético y sin fugas.
Datos de medición de los sistemas de motores KIA – K2 pertenecientes al banco de pruebas ITM. Conociendo el estado de los sistemas del motor KIA – K2 pertenecientes al banco de pruebas del ITM, se realizó el mantenimiento de la batería utilizando el cargador de baterías del laboratorio de soldadura del ITM, y obteniendo nuevos datos en la medición de los sistemas después del encendido como se muestra en la tabla 3. Fugas de aceite del motor Bueno, la humedad es evidente sin goteo del cárter del motor Filtro de aceite del motor Bueno, hermético y sin fugas.
Los datos presentados en esta tabla se obtuvieron durante el proceso de arranque del motor en el banco de pruebas del Laboratorio de Ciencias Térmicas del ITM.
Acondicionamiento del sistema de escape, refrigeración y admisión del aire . 34
- Sistema de refrigeración y admisión del aire
Sistema de escape existente perteneciente al motor KIA – K2 del banco de pruebas del laboratorio de ciencias térmicas ITM. La base de conexión del colector de escape con el turbocompresor instalado en el motor KIA - K2 desde el banco de pruebas del laboratorio científico. Producción del sistema de escape modificado e implementado en el motor KIA – K2 desde el banco de pruebas del laboratorio de ciencias térmicas ITM.
Motor KIA – K2 procedente del banco de pruebas del Laboratorio de Ciencias Térmicas del ITM, requiriendo la modificación del sistema de escape. Soporte para intercambiadores de calor implementados en el motor KIA – K2 del banco de pruebas del Laboratorio de Ciencias Térmicas del ITM. El diseño de los componentes en el banco de pruebas no tuvo en cuenta la implementación de un turbocompresor, por lo que el colector de admisión estaba cerca del filtro de aire, lo que imposibilitaba el tendido de las mangueras. Por eso se decidió ajustar la posición del turbo. el colector de admisión, girándolo 180° en la base y ajustando la posición del filtro de aire en el chasis para que el recorrido desde la toma de aire hasta el turbocompresor sea corto, ya que hay una gran cantidad de mangueras en el motor .
Para distinguir entre la posición del filtro de aire antes y después, la Figura 23 muestra la posición del filtro de aire antes del cambio. 1 metro de manguera que va desde la salida del turbocompresor hasta la entrada del intercambiador de calor. Manguera de 1 m que va desde la salida del intercambiador de aire de baja temperatura hasta el colector de admisión, como se muestra en la Figura 25.
Dirija las mangueras de aire desde la entrada de presión atmosférica hasta la entrada de aire del motor de mayor presión.
Selección e instalación del turbo cargador
- Selección del turbo cargador
- Instalación del turbo cargador
Luego de determinar el tipo de geometría que debe tener el turbocompresor, se utilizó los datos técnicos pertinentes de la parametrización del motor, los cuales fueron; Con los datos presentados anteriormente, continuamos con el cálculo de la relación de presiones, que se da a continuación. La Tabla 6 contiene los datos del diámetro de la turbina y del compresor centrífugo de los diseños preseleccionados para la implementación del turbocompresor del banco de pruebas del Laboratorio de Ciencias Térmicas del ITM.
Anemómetro; con el que se mide la velocidad de entrada del aire en la entrada de la caja del filtro. Para calcular el aire requerido por el motor KIA-K2 en el banco de pruebas ITM, necesitamos determinar el volumen de cada cilindro y el volumen de la cámara de compresión. Partiendo de los datos presentados anteriormente y utilizando la fórmula para encontrar la relación de compresión, resolviendo el volumen de la cámara de compresión con base en las fórmulas presentadas en el trabajo de Adrino (2006), tenemos:
Cálculo de la relación de compresión del motor diésel turboalimentado mediante la ecuación 1. Después de la implementación del turbocompresor, los datos calculados se utilizan para parametrizar el motor, comparándolos con los datos del motor original. El aumento teórico del flujo de aire en el sistema de admisión luego de la implementación del turbocompresor fue del 67% respecto al flujo inicial que tenía el motor sin el turbo, lo que representa un aumento en la relación de compresión luego de la implementación del turbocompresor, que se encuentra en el vecindario.
Por tanto, la mejor opción es aumentar la potencia del motor aumentando el nivel de compresión, utilizando dispositivos periféricos como los turbocompresores, que aumentan el nivel de compresión aumentando la masa dentro del mismo volumen del motor, la cámara de combustión y aprovechando la energía cinética. de gases de escape que normalmente se desperdician.
Calculos teoricos del incremento de potencia
- Caudal de aire requerido
- Estimacion teórica de las variables que aumentan la potencia en el motor
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