Turbocompresores

6.1 TurbocompresoresUn turbocompresor es un sistema de sobrealimentacin que usa una turbina centrfuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrfugo para comprimir gases.

FuncionamientoConsiste en una turbina accionada por los gases de escape del motor de explosin, en cuyo eje se fija un compresor centrfugo que toma el aire a presin atmosfrica despus de pasar por el filtro de aire y luego lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presin.

El aire entra al compresor axialmente, saliendo radialmente, con el efecto secundario negativo de un aumento de la temperatura ms o menos considerable. Este efecto se contrarresta en gran medida con el intercooler.

*intercooler: intercambiador (radiador) aire-aire o aire-agua que se encarga de enfriar elaire comprimidopor elturbocompresoro sobrealimentadorde unmotor de combustin interna.

Este aumento de la presin consigue introducir en el cilindro una mayor cantidad de oxgeno (masa) que la masa normal que el cilindro aspirara a presin atmosfrica, obtenindose ms par motor en cada carrera til (carrera de expansin) y por lo tanto ms potencia que un motor atmosfrico de cilindrada equivalente, y con un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire en el motor de gasolina.

Funcionamiento en Diferentes MotoresDieselEl turbocompresor est ms difundido debido a que un motor disel trabaja con exceso de aire al no haber mariposa, por una parte; esto significa que a igual cilindrada unitaria e igual rgimen motor (rpm) entra mucho ms aire en un cilindro disel.

IntercoolerEl aire, al ser comprimido, se calienta y pierde densidad; es decir, en un mismo volumen tenemos menos masa de aire, por lo que es capaz de quemar menos combustible y, en consecuencia, se genera menos potencia. Adems, al aumentar la temperatura de admisin aumenta el peligro de detonacin, picado, o autoencendido y se reduce la vida til de muchos componentes por exceso de temperatura, y sobreesfuerzos del grupo trmico.

Para disminuir esta problemtica se interpone entre el turbocompresor y la admisin un "intercambiador de calor" o "intercooler". Este sistema reduce la temperatura del aire, con lo que se aumenta la densidad de ste, y que introducimos en la cmara de combustin.

Existen tres tipos de intercoolers:Aire/aire: en estos el aire comprimido intercambia su calor con aire externo.Aire/agua: el aire comprimido intercambia su calor con un lquido que puede ser refrigerado por un radiador.Criognicos: se enfra la mezcla mediante la evaporacin de un gas sobre un intercambiador aire/aire.

6.4 Normatividad para la Seleccin de Compresores y VentiladoresNormas de compresores: Segn las normas

IEC 335-2-34: 2000 ISO-917: 2000NRF-132-PEMEX-2007NRF-036-PEMEX 2003NOM-001-SEDE-2005NRF-048-PEMEX 200

Los compresoreshermticos se disean para ser empleados en ciclos de refrigeracin porcompresin de vapor y se clasifican de acuerdo con la presin correspondiente a la gama de temperaturas de evaporacin en la cual el compresor funciona.

NORMAS PARA VENTILADORESLas normas para fabricacin, instalacin, montaje, mantenimiento y operacin de ventiladores buscan regular estas actividades para maximizar las caractersticas intrnsecas del equipo y aumentar la seguridad y confiabilidad de los mismos. Las normas y estndares estn reguladas por diferentes entidades a nivel mundial, entre las que se destacan:

ASME (American assotiation of mechanical engineers)ANSI (American National Standard Institute)NAFM (National Assotiation of Fan Manufacturers)AMCA (American Movement and Control Assotiation)ICONTEC (Instituto Colombiano de Normas Tcnicas)UL (Underwritters Laboratories)

Normas ISO de lubricantes para compresores de aire

Turbocompresor AsimtricoConsiste en poner un solo turbocompresor pequeo en una bancada (la delantera en el motor V6 colocado transversalmente) dejando la otra libre. La idea no es conseguir una gran potencia, sino que la respuesta sea rpida.

Biturbo SecuencialSe compone de dos turbocompresores idnticos. Cuando hay poco volumen de gases de escape se enva todo este volumen a un turbocompresor, y cuando este volumen aumenta, se reparte entre los dos turbocompresores para lograr una mayor potencia y un menor tiempo de respuesta.

VentajasPermite aumentar la potencia de un motor existente, sin la necesidad de hacer mayores cambios.Contribuye al rescate de la energa, ya que usa como medio propulsor los gases de escape del motor.Aade poco volumen y peso al motor, lo que permite encajarlo a un vehculo sin modificaciones externas.Debido a que depende de la presin entre los gases de escape y el medio ambiente se auto-ajusta a cualquier altitud sobre el nivel del mar.

6.2 Compresores ReciprocantesSon maquinas de desplazamiento positivo los cuales operan mediante una reduccin positiva de un cierto volumen de gas atrapado dentro del cilindro mediante un movimiento reciprocante del pistn.

El cilindro esta provisto de vlvulas las cuales operan automticamente por diferenciales de presin al igual que vlvulas de retencin (Checks), para admitir y descargar gas. La vlvula de admisin abre cuando el movimiento del pistn ha reducido la presin por debajo de la presin de entrada en la lnea. La vlvula de descarga se cierra cuando la presin acumulada en el cilindro deja de exceder la presin en la lnea de descarga luego de completar el golpe de descarga, previniendo de esta manera el flujo en sentido contrario.

6.3 VentiladoresSon las mquinas ms usadas para producir el movimiento del aire en la industria. Su funcionamiento se basa en la entrega de energa mecnica al aire a travs de un rotor que gira a alta velocidad y que incrementa la energa cintica del fluido, que luego se transforma parcialmente en presin esttica.

Se dividen en dos grandes grupos: Ventiladores axiales Ventiladores centrfugos.

Ventiladores AxialesEn los ventiladores axiales, el movimiento del flujo a travs del rotor, con labes o palas de distintas formas, se realiza conservando la direccin del eje de ste.

Ventiladores CentrfugosEn estos ventiladores el aire ingresa en direccin paralela al eje del rotor, por la boca de aspiracin, y la descarga se realiza tangencialmente al rotor, es decir que el aire cambia de direccin noventa grados (90 )

Seleccin de un VentiladorEl caudal (Q) es constante si el ventilador opera a una velocidad de giro constante (rpm = cte.) y sobre un sistema que no implique cambios de resistencia (sin modificacin de conductos, campanas, etc.), o sea que no es afectado por los cambios en la densidad. Funcionado el ventilador con densidades diferentes, resulta entonces que:

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Ejemplo PrcticoSe desea seleccionar un ventilador para manejar un caudal de 6,5 m3/s a una presin esttica de 254 mmc.H2O, a 200 C de temperatura y a una altitud de 500 metros.

Solucin

ConclusinLos ventiladores son las mquinas ms usadas para producir el movimiento del aire en la industria. La presin generada por los ventiladores (h) esta expresada en funcin del caudal (Q) y estas a su vez son proporcionales a la densidad del ambiente en que este trabajando.Los turbocompresores son un sistema de sobrealimentacin que usa una turbina centrfuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrfugo para comprimir gases.