Objetivos e introducción yennyfer

SISTEMA DE SUMINISTRO DE AIRE yennyfer

El SSA es el encargado del ingreso del aire de la atmósfera a los sistemas donde este se va a necesitar. El sistema de admisión consiste en un purificador de aire que remueve el polvo del aire del múltiple de admisión, que conduce la mezcla aire-combustible a cada uno de los cilindros.

SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE ASPIRACIÓN NATURAL

1.1. DEPURADOR DE AIRE

Función.- Alojar al filtro del aire y recibir el aire del ambiente para un posterior filtrado o purificado.

Descripción.- Naturalmente que el aire fresco contiene polvo. Si este polvo ingresa a los cilindros con el aire de admisión, este desgastará los cilindros y contaminara el aceite lubricante. Como resultado se acortará la vida útil del motor. Por lo tanto, el polvo debe removerse del aire de admisión antes de que ingrese a los cilindros.

En los automóviles, el aire de admisión es limpiado por un depurador de aire, el cual también reduce la velocidad del aire y minimiza el ruido producido por mismo. Los depuradores de aire deben ser comprobados y limpiados regularmente debido a que el elemento llegará gradualmente a obstruirse con el polvo y no proporcionará suficiente aire al motor, causando una caída en su potencia.

Clasificación.- Según su funcionamiento se los clasifica de la siguiente manera:

Depurador de Aire Tipo de Baño en Aceite.- Un depurador de este tipo contiene aceite en la parte inferior de la caja del depurador, como se muestra a la derecha El elemento está fabricado de lana metálica impregnada de aceite. El aire de admisión pasa a través del elemento del filtro, en donde es limpiado por la lana de metal aceitada antes de ingresar al motor.

Depurador de Aire Tipo Ciclón.- Un depurador de aire tipo ciclón utiliza un elemento de papel y tiene aletas que crean turbulencia de aire. Las partículas grandes de polvo, arena, etc. son atrapadas dentro de la caja del depurador mediante la fuerza centrifuga de la turbulencia del aire. Las partículas pequeñas son atrapadas por el elemento de papel. Este diseño reduce la obstrucción del elemento del filtro y no necesita mantenimiento frecuente como en algunos otros tipos.

Depurador de Aire Tipo Elemento de Papel.- Este tipo de depurador contiene un elemento que está fabricado de papel o tela. El elemento está dentro de la caja del

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depurador de aire, Algunos depuradores de aire tipo de papel usan elementos que pueden lavarse con agua.

Casi todos los depuradores de aire usan elementos tipo de papel de flujo axial. Los depuradores de aire que usan tales tipos de elementos pueden fabricarse más compactos y de peso ligero. El tipo más común de depurador de aire es el depurador de aire tipo de papel.

Pre-depurador de Aire.- Es una clase de depurador de aire tipo ciclón. Es altamente eficiente y tiene aletas alternadas que separan el polvo del aire mediante la fuerza centrifuga. Este polvo es recolectado en una trampa de polvo removible. Este depurador no necesita reemplazo del elemento con frecuencia, como los otros tipos de depuradores.

A fin de prevenir insuficiente ventilación y vaporización de la mezcla aire- combustible que ocurre cuando la temperatura esta baja, este sistema utiliza el calor de los gases de escape para calentar el aire de admisión.

Fallas comunes y mantenimiento.- Básicamente el mantenimiento se lo hace al elemento filtrante y consiste en cambiarlo por uno nuevo cuando su tiempo de vida útil ha finalizado. Pero es importante resaltar los siguientes aspectos:

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Mantener despejadas las entradas de aire del depurador. Revisar que los pernos de fijación del depurador contra el múltiple de admisión

estén firmemente ajustadas. La tuerca mariposa de la tapa debe estar correctamente ajustada. Inspeccionar que el filtro de aire se encuentre correctamente ubicado en su interior.

FILTRO O ELEMENTO FILTRANTE DE AIRE ( JEFFERSON)

Función.- Los filtros de aire cumplen la función de limpiar el aire antes de que entre al motor, si se logra aumentar la entrada de aire más fresco al motor se logrará un ligero incremento de potencia, siempre que la proporción de la mezcla aire/nafta sea correcta.

Descripción.- Para realizar esta mejora en la admisión del vehículo se recurre a filtros de aire de mayor flujo, kits de admisión directa, tomas de aire frío, etc. Hay que aclarar que NO en todos los vehículos la instalación de un filtro mejorado o kit de admisión dará como resultado un aumento de potencia, solo en los que posean un sistema de admisión muy restrictivo. Existen modelos donde el sistema de admisión original diseñado para el motor por los ingenieros de la marca aporta la cantidad de aire necesaria, y está ubicado de manera de proveer las condiciones de temperatura más favorables para que la combustión sea óptima en todo momento. El simple mantenimiento del sistema original garantiza un aporte de aire más que suficiente.

Clasificación:

Filtros de reemplazo especiales.- Empecemos con este tipo de filtros los más comunes, vienen en diferentes colores y gustos, pero todos tienen básicamente la misma forma que el filtro original de tu auto. En general, este tipo de filtros tienen la ventaja de que son lavables, re-usables, mediante un aceite especial que embebe el papel del filtro. En general, este tipo de filtros te dan un poquito más de sonido de inducción, y capas 1 o 2 bhp más, si tienes mucha suerte. La restricción más grande en este tipo de filtros, es que utilizan el sistema original del auto para el filtrado del aire, por ende, queda restringido el flujo de aire por éste.

Kits de inducción.- K&N, 57I, Ram-Aire, piper, son todos sistemas de inducción de aire, que se compran para tu modelo específico de auto, y requieren un poquito de trabajo para ponerlos. Podemos detallarte características de estos filtros en varios puntos: Facha: Estos filtros se ven re bien bajo el capot, debido a las grandes y

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cónicas tomas de aire, que a veces van acompañadas de caños cromados, quedan muy bien.

Poder.- Sería necesario modificar algunas otras cosas para aprovechar correctamente este tipo de filtros, tales como un sistema de escape completo desde el múltiple, etc, para ayudar a que el motor respire más aire y mejor. Cuanto poder de puede llegar a ganar es difícil de establecer, aunque la mejor manera sería en un dinamómetro. Puede que los resultados del dinamómetro parescan bajos, tenés que tener en cuenta, que en un dinamómetro, el auto está quieto en un lugar, entonces no recibe la cantidad necesaria de aire fresco que recibiría cuando está en la carretera.

Re-usables: Nuevamente, estos filtros pueden ser limpiados y reutilizados, manteniendo tu inversión. Lógicamente, este tipo de filtros, si se lo lava y cuida correctamente, puede durar de por vida. Conviene siempre utilizar los elementos de limpieza originales de cada fabricante.

Ruido de inducción.- Ahora, realmente vas a oír respirar al motor!!! personalmente a mi me encanta, aunque a otros les molesta. Un filtro de estos, junto con un buen sistema de escape puede darte un aumento de potencia que puedes notar, por no mucho dinero. La mezcla aire-nafta debe ajustarse también, porque si entra una cantidad extra de aire, y la de nafta no alcanza, el motor no va a rendir correctamente.

El kit: realmente, traten de comprar el modelo de su auto en particular! comprar un modelo de otro auto y adaptarlo es un dolor de cabeza! están preparadas hasta las curvas del último caño para calzar perfectamente tu modelo de auto.

Fallas comunes y mantenimiento.- Una vez terminado el tiempo de vida útil del filtro, éste debe ser reemplazado por uno nuevo, es recomendable no limpiarlo si éste no está diseñado para aquello. Se debe comprar siempre el filtro de are especificado por el fabricante para cada modelo de auto, ya que si se instala productos sin especificaciones se podría mermar la potencia del motor y obtener un funcionamiento inadecuado del mismo.

1.2. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN DE AIRE BYRON

Función.- Conduce la mezcla aire-combustible o aire simplemente hacia cada uno de los cilindros

Descripción.- Este múltiple posee un conducto para conducir la mezcla de aire-combustible hecha por el carburador para cada uno de los cilindros. Es necesario que el múltiple de admisión sea conformado para que la mezcla aire-combustible sea distribuida uniformemente y fácilmente.

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Clasificación.- Los múltiples de admisión son básicamente de 2 tipos: dual plenum y single plenum. El primero tiene separado los conductos de los cilindros derechos de los izquierdos y tienen 2 planos distintos por donde corren cada uno de estos. Esto mejora el llenado en bajas revoluciones y por lo tanto son buenos para la calle. Los single plenum tienen un gran plenum común a ambas bancadas y los conductos son mas rectos y grandes hasta cada cilindro, esto favorece la respiración de los cilindros en altas revoluciones.

Materiales: Aleaciones de aluminio.

Proceso de fabricación: Fundición y posterior maquinado.

Fallas comunes y mantenimiento: No presenta fallas comunes, ni requiere mantenimiento.

1.3. EMPAQUETADURA DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN DE AIRE

Función.- No dejar escapar el aire que va desde el múltiple de admisión hasta los cilindros.

Descripción.- Las fugas en el múltiple de admisión generalmente causan problemas en el motor. Como por ejemplo, "pérdidas de vacío", que también ocasionan la entrada de exceso de aire al motor. Esto puede llevar problemas en la conducción, como un motor inestable o la aceleración galopante.

Materiales.- Las juntas de múltiple están fabricadas con un recubrimiento metálico de acero (para el lado del múltiple); recubrimiento fibra de cerámica (para el lado de la cabeza de cilindros). Esto le permite la expansión y contracción sin dañar el lado de fibra de la junta, manteniendo un perfecto sellado.

Además soportan altas temperaturas y numerosos ciclos de calentamiento y enfriamiento. Lo que brinda un sellado efectivo y duradero.

Fallas comunes y mantenimiento.-Como resultado de fugas en el múltiple de admisión incluyen:

• Sobre-calentamiento del motor.• Reducción en la vida de las válvulas.• Aumento en la emisión de óxido de nitroso (NOX).

2. SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE: SOBREALIMENTADOS (PAUL)

2.1. SÚPER CARGADORES

Función.- Hacen circular el aire a mayor velocidad de la que proporciona la presión atmosférica, con lo que crea un sobre presión en el múltiple de admisión.

Descripción.- Las características fundamentales de éstos compresores es que se encuentran accionados por el cigüeñal del motor a través de engranajes o correas, por lo que tienen buen rendimiento a bajas vueltas cosa que no ocurre con los turbocompresores; pero

también tienen contras, ya que el compresor al ser accionado por el cigüeñal le quita potencia al motor.

Clasificación:

Súper cargadores de lóbulos.- Entre los súper cargadores de lóbulos el más utilizado es el tipo ROOTS, el cual consta de 2 rotores de lóbulos que son solidarios a 2 engranajes, los cuales son comandados por un tercer engranaje el cual esta acoplado al cigüeñal por medio de una correa. El compresor ROOTS trabaja como desplazador del aire de la siguiente manera:

Al girar los 2 lóbulos absorben el aire de la atmósfera y lo desplaza comprimiéndolo a lo largo de las paredes de los súper cargadores en el sentido de giro de los rotores hacia la admisión del motor.

Súper cargadores centrífugos.- Los súper cargadores centrífugos son muy similares a los turbocompresores ya que el compresor en sí es un rotor con alabes, pero movido por medio de una correa conectada al cigüeñal que toma el aire a presión atmosférica, lo desplaza a través de las paredes de la carcasa comprimiéndolo y enviándolo a la admisión del motor.

Sus ventajas son la de disponer de buen rendimiento a bajas vueltas (lo que no ocurre con los turbos) y son más pequeños que los de tipo Roots. Sus desventajas son que le quita potencia al motor (generalmente de 6 a 9 HP aproximadamente) tiene mayor velocidad de rotación y produce mayor calor que el de tipo Roots por lo que es mejor utilizarlo con intercooler (intercambiador de calor).

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 (intercooler). El intercooler es un radiador que es enfriado por el aire que incide sobre el coche en su marcha normal. Por lo tanto se trata de un intercambiador de calor aire/aire a diferencia del sistema de refrigeración del motor que se trataría de un intercambiador agua/aire. 

 

 

Fallas comunes y Mantenimiento.- Para que nos dure un motor sobrealimentado es necesario tener el sistema de escape limpio y en buenas condiciones, cosa que por lo general pasa desapercibida para mucha gente. Casi nadie piensa en el sistema de escape de su auto.

TURBOCOMPRESORES

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Función.- Hace circular el aire a mayor velocidad de la que proporciona la presión atmosférica, con lo que crea un sobre presión en el múltiple de admisión.

Descripción.- En el terreno de la sobrealimentación de motores los mejores resultados obtenidos hasta ahora se han conseguido con la ayuda de los turbocompresores que si bien presentan algunos inconvenientes, tienen la gran ventaja de que no consumen energía efectiva del motor además de estar facultados para poder girar a un gran número de vueltas. Estas dos ventajas, junto a la facilidad con que pueden ser aplicados a los motores por su pequeño tamaño (con respecto a los compresores volumétricos) hacen que haya evolucionado su estudio y se hayan conseguido grandes rendimientos en motores de combustión interna de todo tipo.

Los motores de combustión interna aprovechan sólo un 25% de la energía del combustible el resto se pierde por el escape, por pérdidas de rozamiento mecánico y también por pérdidas de calor al tener que enfriar el motor. El turbocompresor aprovecha la energía desperdiciada por el escape con un dispositivo que consta de una pequeña turbina, por la cual pasan los gases de escape y la hacen girar a grandes velocidades (hasta 130.000 R.P.M) con temperaturas del orden de los 900-1000°C. La turbina está unida mediante un eje al compresor, que es una rueda con una docena o más de álabes. Cuando gira la turbina

también gira el compresor y las paletas curvadas (álabes) succionan el aire de la atmósfera lo hacen girar y lo impulsan a mucha velocidad hacia un difusor que está en la carcasa el compresor haciendo que el aire disminuya la velocidad y aumente considerablemente la presión. En la turbina se produce el efecto contrario; en la carcasa de ésta se encuentra situada una tobera por la cual pasan los gases de escape a presión, la cual disminuye y en consecuencia aumenta considerablemente la velocidad haciendo girar la turbina a altísimas revoluciones.

Fallas comunes y mantenimiento.- El mantenimiento de un motor turbo cargado es diferente al de un motor normal esto es debido a que las turbina que gira con los gases del motor y que a su vez hace girar a la turbina que jala aire hacia el motor están unidas por un perno y un buje que es lubricado por el mismo aceite del motor, si el aceite pierde su capacidad de lubricación puede dañar el buje y echar a perder el turbo, los motores turbos requieren que el aceite para empezar sea sintético, de un grado del 5w al 30, o 5w 50 y que sea cambiado cada 5 mil kilómetros" para no tener ningún problema con él. Otro tip para que nos dure un motor turbo es que es necesario tener el sistema de escape limpio y en buenas condiciones, cosa que por lo general pasa desapercibida para mucha gente. Casi nadie piensa en el sistema de escape de su auto. Por última recomendación para la durabilidad de nuestros turbos es que después de un arrancón o salida a carretera donde hayamos corrido nuestro auto esperemos como un mínimo de 1 min. a 5 min. Para apagar el motor, esto es porque la turbina gira a más de 100,000 Rev. por minuto y si apagamos el motor la turbina sigue girando y esta es lubricada por aceite, al apagar el motor la bomba de aceite ya no surte de aceite a la línea que va al turbo y esto puede originar que se desgaste prematuramente el buje y en casos extremos se amarre el buje y dañando irreversiblemente el turbo.

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TURBOCOMPRESORES

Los turbocompresores tienen la particularidad de aprovechar la fuerza con la que salen los gases de escape para impulsar una turbina colocada en la salida del múltiple de escape. Dicha turbina se une mediante un eje a un compresor. El compresor está colocado en la entrada del múltiple de admisión y con el movimiento giratorio que le transmite la turbina a través del eje común, eleva la presión del aire que entra a través del filtro y consigue que mejore la alimentación del motor. El turbo impulsado por los gases de escape alcanza velocidades por encima de las 100.000 rpm, por lo tanto, hay que tener muy en cuenta el sistema de engrase de los cojinetes donde apoya el eje común de las aletas de la turbina y el compresor. También hay que saber que las temperaturas a las que se va ha estar sometido el turbo en su contacto con los gases de escape van a ser muy elevadas (alrededor de 750 ºC). 

 Ciclos de funcionamiento del Turbo:

Funcionamiento a ralentí y carga parcial inferior: En estas condiciones las aletas de la turbina son impulsadas por medio de la baja energía de los gases de escape, y el aire fresco aspirado por los cilindros no será precomprimido por la turbina del compresor, simple aspiración del motor.

Funcionamiento a carga parcial media: Cuando la presión en el múltiple de admisión (entre el turbo y los cilindros) se acerca la atmosférica, se impulsa la rueda de la turbina a un régimen de revoluciones más elevado y el aire fresco aspirado por las aletas del compresor es precomprimido y conducido hacia los cilindros bajo presión atmosférica o ligeramente superior, actuando ya el turbo en su función de sobrealimentación del motor.

Funcionamiento a carga parcial superior y plena carga: En esta fase continúa aumentando la energía de los gases de escape sobre la turbina del turbo y se alcanzará el valor máximo de presión en el múltiple de admisión que debe ser limitada por un sistema de control (válvula de descarga). En esta fase el aire fresco aspirado por las aletas del compresor es comprimido a la máxima presión que no debe sobrepasar los 0,9 bar en los turbos normales y 1,2 en los turbos de geometría variable.

 

Los elementos principales que forman un turbo son el eje común (3) que tiene en sus extremos las aletas de la turbina (2) y el compresor (1) este conjunto gira sobre los cojinetes de apoyo, los cuales han de trabajar en condiciones extremas y que dependen necesariamente de un circuito de engrase que los lubrica.Por otra parte el turbo sufre una constante aceleración a medida que el motor sube de revoluciones y como no hay límite alguno en el giro de la turbina empujada por los gases de escape, la presión que alcanza el aire en el múltiple de admisión sometido a la acción del compresor puede ser tal que sea más un inconveniente que una ventaja a la hora de sobrealimentar el motor. Por lo tanto se hace necesario el uso de un elemento que nos limite la presión en el múltiple de admisión. Este elemento se llama válvula de alivio o válvula waste gate (4).

Regulación de la presión turbo: Para evitar el aumento excesivo de vueltas de la turbina y compresor como consecuencia de una mayor presión de los gases a medida que se aumenten las revoluciones del motor, se hace necesaria una válvula de seguridad (también llamada: válvula de alivio o válvula waste gate). Esta válvula está situada en derivación, y manda parte de los gases de escape directamente a la salida del escape sin pasar por la turbina.

La válvula de descarga o wastegate esta formada por una cápsula sensible a la presión compuesta por un muelle (3), una cámara de presión y un diafragma o membrana (2). El lado opuesto del diafragma esta permanentemente condicionado por la presión del múltiple de admisión al estar conectado al mismo por un tubo (1). Cuando la presión del múltiple de admisión supera el valor máximo de seguridad, desvía la membrana y comprime el muelle de la válvula despegándola de su asiento. Los gases de escape dejan de pasar entonces por la turbina del sobrealimentador (pasan por el bypass (9)) hasta que la presión de alimentación desciende y la válvula se cierra.

Temperatura de funcionamiento:

 Como se ve en la figura las temperaturas de funcionamiento en un turbo son muy diferentes, teniendo en cuenta que la parte de los componentes que están en contacto con los gases de escape pueden alcanzar temperaturas muy altas (650 ºC), mientras que las que están en contacto con el aire de aspiración solo alcanzan 80 ºC.

Estas diferencias de temperatura concentrada en una misma pieza (eje común) determinan valores de dilatación diferentes, lo que produce dificultades a la hora del diseño de un turbo y la elección de los materiales que soporten estas condiciones de trabajo adversas.

El turbo se refrigera en parte además del aceite de engrase, por el aire de aspiración cediendo una determinada parte de su calor al aire que fuerza a pasar por las aletas del compresor. Este calentamiento del aire no resulta nada favorable para el motor, ya que no sólo dilata el aire de admisión de forma que le resta densidad y con ello riqueza en oxígeno, sino que, además, un aire demasiado caliente en el interior del cilindro dificulta la refrigeración de la cámara de combustión durante el barrido al entrar el aire a una temperatura superior a la del propio refrigerante líquido.

Los motores de gasolina, en los cuales las temperaturas de los gases de escape son entre 200 y 300ºC más altas que en los motores diesel, suelen ir equipados con carcasas centrales refrigeradas por agua. Cuando el motor está en funcionamiento, la carcasa central se integra en el circuito de refrigeración del motor. Tras pararse el motor, el calor que queda se expulsa utilizando un pequeño circuito de refrigeración que funciona mediante una bomba eléctrica de agua controlada por un termostato.

  

 Recomendaciones de mantenimiento y cuidado para los turbocompresores

El turbocompresor está diseñado para durar lo mismo que el motor. No precisa de mantenimiento especial; limitándose sus inspecciones a unas comprobaciones periódicas. Para garantizar que la vida útil del turbocompresor se corresponda con la del motor, deben cumplirse de forma estricta las siguientes instrucciones de mantenimiento del motor que proporciona el fabricante:- Intervalos de cambio de aceite- Mantenimiento del sistema de filtro de aceite- Control de la presión de aceite- Mantenimiento del sistema de filtro de aire

El 90% de todos los fallos que se producen en turbocompresores se debe a las siguientes causas: -Penetración de cuerpos extraños en la turbina o en el compresor-Suciedad en el aceite-Suministro de aceite poco adecuado (presión de aceite/sistema de filtro)-Altas temperaturas de gases de escape (deficiencias en el sistema de encendido/sistema de alimentación).

Estos fallos se pueden evitar con un mantenimiento frecuente. Cuando, por ejemplo, se efectúe el mantenimiento del sistema de filtro de aire se debe tener cuidado de que no se introduzcan fragmentos de material en el turbocompresor.

 El engrase del turbo: Como el turbo está sometido a altas temperaturas de funcionamiento, el engrase de los cojinetes deslizantes es muy comprometido, por someterse el aceite a altas temperaturas y desequilibrios dinámicos de las dos aletas en caso de que se le peguen restos de aceites o suciedad que producirán vibraciones con distintas frecuencias que entrando en resonancia pueden romper la película de engrase lo que producirá microgripajes. Además el eje del turbo está sometido en todo momento a altos contrastes de temperaturas en donde el calor del extremo caliente se transmite al lado mas frío, lo que acentúa las exigencias de lubricación porque se puede carbonizar el aceite, debiéndose utilizar aceites homologados por el API y la ACEA para cada país donde se utilice 

Se recomienda después de una utilización severa del motor con recorridos largos a altas velocidades, no parar inmediatamente el motor sino dejarlo arrancado al ralentí un mínimo de 30 seg. para garantizar una lubricación y refrigeración optima para cuando se vuelva arrancar de nuevo. El cojinete del lado de la turbina puede calentarse extremadamente si el motor se apaga inmediatamante después de un uso intensivo del motor. Teniendo en cuenta que el aceite del motor arde a 221 ºC puede carbonizarse el turbo.