Mecánica Básica - Sobrealimentación - Diferentes Sistemas de Turbocompresores

En el post anterior descubrimos cómo funcionaba un Turbocompresor, os dejo el enlace aquí:

Mecánica Básica - Sobrealimentación - El Turbocompresor

Hay un pequeño problema con los turbos el cual no comenté en el anterior post, puesto que no quería que el post fuera muy pesado de leer, y se denomina "demora de respuesta".

Los motores sobrealimentados por un turbocompresor, tienen el defecto de que al necesitar los gases de escape para generar presión en la admisión, a bajas revoluciones del motor no generan los suficientes gases de escape como para aumentar la presión atmosférica dentro de la turbina, de manera que no entrega potencia hasta no superar cierta franja de revoluciones por minuto (aprox. una media de 2.500 RPM, según los distintos modelos de turbo).

Ésto es solucionado de diferentes maneras, voy a poner varios ejemplos:

• Instalando un turbo de menor diámetro: Generará presión a un régimen de RPM menor, pero no genera suficiente presión a altas RPM.
• Sistema Biturbo: Éste sistema consta (como su nombre indica) de instalar 2 turbos, uno pequeño y otro grande, de manera que a bajas RPM el que genera presión es el pequeño, y a altas RPM es el grande. (Fácil y efectivo no? :P)
• Sistema Biturbo en paralelo: Sería parecido al sistema anterior, solo que los 2 turbos serían pequeños y de idéntico tamaño, de manera que la entrega de potencia a bajas RPM es brutal, pero a altas RPM disminuye.
• Sistema Biturbo secuencial: Éste sistema está implementado en el Mazda RX-7 (por ejemplo), y consta de 2 turbos del mismo diámetro. Durante el régimen de bajas RPM el flujo de gases de escape se redirige sólo a la caracola de un turbo, para generar una respuesta rápida del motor, y en el momento en que pasa de cierto régimen de RPM, los gases de escape se reparten entre los dos turbos (digamos que se "activa" el 2º turbo), generando mucha más presión en la admisión, y entregando una potencia bestial.
• Turbocompresor de Geometría Variable: Éste sistema es muy interesante. Se trata de un turbo al que se le han implementado un sistema de "aletas móviles" llamados álabes. Éstos álabes afectan al ángulo en el que los gases de escape inciden en la caracola del turbo, además de provocarle un paso más pequeño aumentando así su presión, de manera que a bajas RPM pueden mover las "aspas" de la caracola a mayor velocidad que la normal, generando presión desde bajas RPM, variando su posición poco a poco hasta llegar a altas RPM.

Voy a poner un vídeo explicativo que he encontrado en YouTube para que veáis cómo funciona un Turbo de Geometría Variable:

Espero que os haya gustado!.

Y os recuerdo que.... COMPARTIR ES VIVIR :D

Mecánica Básica - Sobrealimentación - El Turbocompresor

¿Qué es exactamente un "turbo", y cómo funciona?, son preguntas que en su día me planteé y que deseo compartir con vosotros para que entendáis cómo funciona una de las maravillas de la ingeniería mecánica inventada allá por el año 1940.

El Turbocompresor

Dicho de manera rápìda y sencilla, es un sistema que aprovecha la fuerza con la que salen los gases de escape desechados del motor para insertar mayor masa de oxígeno en la admisión.

En otras palabras más acertadas, se trata de una turbina accionada por los gases de escape que emite la cámara de combustión del motor, en cuyo eje se fija un compresor centrífugo que toma el aire de la admisión (pasando por el filtro del aire), y lo comprime, consiguiendo así una mayor presión y a su vez, una mayor masa de oxígeno que la que conseguiría un motor atmosférico corriente.

Las presiones que puede generar un turbo oscilan entre 0'25 bar el más pequeño, hasta 1'5 bar el más grande en vehículos utilitarios...mientras que en vehículos de competición llegan a presiones de hasta 3 y 8 bares dependiendo de si es gasolina o diésel.

Este sistema genera mayor flujo de aire para la combustión y por consiguiente, debe ser alimentado con más combustible, todo ello sin provocar pérdida alguna de potencia.

Pero claro...si comprimimos un gas conseguimos que se caliente, y que pierda densidad molecular por unidad de medida, en otras palabras, comprimimos el aire para meter más cantidad, pero de peor calidad a la hora de la combustión.

Ahí es donde aparece el "Intercooler", un radiador de aire que lo refrigera tras pasar por el turbocompresor, antes de entrar en la cámara de combustión.

Además cabe añadir, la válvula de descarga o waste-gate, encargada de regular que la presión introducida en la admisión no sea excesiva, expulsando los gases directamente al tubo de escape.

Y como con imágenes se entiende todo mucho mejor... ahí va un esquema explicando el flujo de aire del sistema.

Esquema de un Turbocompresor

En el siguiente post os explicaré las diferentes formas de implementar este sistema de sobrealimentación del motor.

Espero que os haya resuelto alguna duda, un saludo! :-)

Y no os olvidéis de compartirlo! ;-)

Mecánica Básica - El motor Diésel

Mecánica Básica - El Motor Diésel

El Motor Diésel

Tras varios días sin escribiros (disculpen las molestias), voy a contaros cómo funciona un motor diésel.

En anteriores posts comenté cómo funciona un motor gasolina de 4 tiempos, y es importante haberlo leído antes para entender este. Aquí tenéis el enlace a los posts anteriores:

• Mecánica Básica - El motor de explosión 1/2
• Mecánica Básica - El motor de explosión 2/2

Una vez hayamos entendido esto, es muy sencillo entender cómo funciona un motor diésel.

El motor diésel:

Consta de 4 ciclos termodinámicos también, al igual que un motor gasolina de 4 tiempos, la diferencia está, en que éste combustible es capaz de autoinflamarse si es pulverizado a gran presión dentro de la cámara de combustión.

Para ello, lleva una bomba aparte para generar presión de combustible. Existen muchos tipos de bombas y diferentes sistemas, como la bomba rotativa, bomba en línea, common-rail, etc... los cuales explicaré sus diferencias en siguientes posts.

La diferencia clave, es que sustituimos la bujía por un inyector, de manera que cuando alcanzamos el ciclo de explosión, en el interior de la cámara de combustión tenemos aire caliente al haber alcanzado cierta presión generada en la etapa de compresión.

Es entonces cuando el inyector pulveriza en la parte superior de la cámara de combustión (pre-cámara de combustión si hablamos de diésel de inyección directa), una cantidad de diésel muy presurizado, de manera que se atomiza y se mezcla homogéneamente con el aire a alta presión y temperatura (aproximadamente entre 700ºC-900ºC), obteniendo como resultado la rápida inflamación del combustible, el cual genera un gas que "empuja" el pistón hacia su punto muerto inferior (PMI).

Para que esto suceda, estamos hablando que el motor debe estar a temperatura de trabajo normal, pero claro os preguntaréis...y en frío, ¿cómo consigue alcanzar 700ºC cuando arranco en la calle, a -10ºC?. Muy sencillo!

Para los arranques en frío, e incluso durante su funcionamiento (según la temperatura externa), el motor diésel lleva incorporado una bujía de pre calentamiento por cada cilindro, también conocida como calentador. Su función como su propio nombre indica, es calentar la cámara de combustión para poder alcanzar semejantes temperaturas y presiones.

Funciona eléctricamente, y consta de una varilla que en cuestión de segundos se pone al rojo vivo. Es entonces cuando el inyector pulveriza sobre el calentador el combustible, de manera que se produce la explosión sin problemas.

Ahora ya sabéis, que una de las primeras cosas a revisar cuando a un coche diésel le cuesta arrancar, son los calentadores ;-)

Voy a poneros unas fotos:

Estos son dos modelos cualquiera de bujías de pre calentamiento o calentadores.

Inyector Diésel en pleno funcionamiento.

Espero que os haya gustado este post, y si tenéis alguna duda, problema o sugerencia, no dudéis en consultármela via Facebook, Twitter, Google+ o comentando en el Blog :)

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Un abrazo enorme ;-)

Mecánica Básica - El Motor de Explosión (2/2)

Mecánica Básica - El motor de Explosión (2/2)

El motor de Explosión (2/2)

Bueno, como lo prometido es deuda, aquí estoy escribiendo una vez más para vosotros :-)

Ésta vez, os voy a hablar de los motores de 4 tiempos

Son similares a los 2 tiempos, exceptuando que no funcionan con lumbreras, si no con válvulas y árboles de levas, y que en el motor de 2 tiempos, con una sola vuelta de cigüeñal ya ha realizado la explosión...en cambio los motores de 4 tiempos necesitan 2 vueltas de cigüeñal para realizar la explosión.

Motores de 4 tiempos:

• Admisión: En esta fase, el pistón desciende en su carrera hasta el punto muerto inferior (PMI), aspirando la mezcla a través de la válvula de admisión la cual se encuentra abierta (al ser empujada por la leva del árbol de levas). Una vez el pistón ha llegado al PMI, la válvula de admisión se cierra para dar paso a la siguiente fase.
• Compresión: En esta fase las válvulas se encuentran cerradas completamente, y el pistón comienza a subir en su carrera hacia el punto muerto superior (PMS), para comprimir la mezcla dentro del cilindro, en la cámara de combustión.
• Explosión: En esta fase (en los motores de encendido provocado, o de ciclo Otto), la bujía provoca una chispa iniciando así la combustión de la mezcla comprimida en la cámara de combustión, de manera que su explosión, empuja el pistón con fuerza hacia el punto muerto inferior (PMI). En esta fase las válvulas aún siguen cerradas completamente.
• Escape: En esta fase, el pistón se encuentra en el punto muerto inferior (PMI), y comienza su ascenso por el cilindro, de manera que empuja los gases de la combustión a través de la válvula de escape, la cual se ha abierto antes de comenzar la subida. Una vez el pistón llega al punto muerto superior (PMS), la válvula de escape se cierra, y poco después, la válvula de admisión se abre. Ésto es lo que se le conoce como cruce de válvulas (lo cual explicaré más adelante en otro post, qué es exactamente, y para qué sirve el "retocar" el cruce de válvulas).

He de añadir, que mientras el cigüeñal da 2 vueltas completas, el árbol de levas tan sólo da una, y es algo que hay que tener muy presente, para realizar un cambio de distribución, o algún tipo de ajuste en ésta.

Como en el post anterior, os pongo una imagen aclaratoria de este tipo de motores (según mi opinión), más fáciles de entender que los motores de 2 tiempos.

Esquema de un motor de 4 tiempos.

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Volveré con más cosas que contaros sobre mecánica, hasta entonces un abrazo enorme! :-)

Mecánica Básica - El motor de explosión (1/2)

Mecánica Básica - El motor de explosión (1/2)

El motor de explosión 1/2.

Hoy en día, hay muchos vehículos eléctricos, híbridos, rotativos etc, pero voy a comenzar por explicar lo primordial... el motor de explosión gasolina.

El motor de explosión de gasolina, como su nombre indica funciona realizando explosiones de gasolina gracias a la chispa proporcionada por la bujía, provocando una expansión de gas que empuja un pistón.
Ésta acción termodinámica conocida como "ciclo Otto" consta de 4 etapas: admisión, compresión, explosión y escape y se pueden realizar en 2 tiempos o en 4 tiempos.

Antes de entrar en materia, debo explicar algo. Las piezas y los principios básicos de un motor.
Un motor consta de culata, bloque y cárter.

• En la culata, entre otras piezas que explicaré en el resto de posts, se encuentran las bujías encargadas de lanzar la chispa para prender la mezcla de gasolina y aire.
• En el bloque, se encuentra el cilindro y dentro del cilindro se encuentra el pistón que se encarga de transformar la energía térmica en energía motriz, y la biela, que unida al cigüeñal, es la encargada de transformar la energía motriz del pistón (vertical), en una energía motriz rotativa.
• En el cárter es donde se encuentra el cigüeñal entre otros elementos.

A continuación entro en detalle sobre el funcionamiento de los motores de 2 tiempos o carreras. En el siguiente post hablaré sobre los motores de 4 tiempos.

Motores de 2 tiempos:

El funcionamiento de estos motores es muy simple y realizan las 4 etapas del ciclo en 2 tiempos:

• Admisión y compresión: Cuando el pistón alcanza el punto muerto inferior (PMI), comienza a subir por el cilindro creando así una diferencia de presión que aspira el aire y la gasolina previamente mezcladas, e inserta la mezcla en el interior del cárter de pre-compresión a través de la lumbrera de admisión. Ésto sucede en la cara inferior del pistón, mientras que en la parte superior del pistón, cuando éste se encuentra subiendo, comprime la mezcla ya transferida a la cámara de combustión a través de la lumbrera de transferencia, en el ciclo de explosión y escape anterior. Puede parecer un poco lioso al principio, pero una vez comprendido en realidad es muy sencillo.
• Explosión y escape: Una vez el pistón se encuentra en el punto muerto superior (PMS), la bujía provoca una chispa que "enciende" la mezcla comprimida en el cilindro, de manera que la explosión provocada empuja con fuerza el pistón hacia el PMI. Durante el descenso, el pistón abre la lumbrera de escape por la cual los gases de la combustión salen al exterior, y abre a su vez, la lumbrera de transferencia para empujar la mezcla de aire y gasolina del cárter de pre-compresión hacia la cámara de combustión.

Como dicen que una imagen vale más que mil palabras, os enseño una imagen que describe claramente el funcionamiento.

Esquema de un motor de 2 tiempos.

Si tenéis alguna duda o problema, no dudéis en consultármelo en cualquiera de mis redes sociales, o dejando un comentario en este post.

En el siguiente post, os enseñaré cómo funciona un motor de explosión 4 tiempos.

Hasta entonces, un saludo enorme! :-)