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Calculo de turbocompresores turbocompresores Autor Urbandrag sábado, 12 de abril de 2008 Modificado el domingo, 13 de abril de 2008
Introduccion al calculo de turbocompresores Este articuloes una copia de cuando tenia la v3.666 del sitio. Si bien, las fuentes de donde se sacaron los calculos, fotos, y conceptos son bastante respetables, no significa que leyendo esto te convierta en guru instalador de turbos ni que poner un turbo por tu cuenta vaya a funcionar. Nadie en esta pagina se hace responsable por los daños fisicos ni materiales que puedan llegar a ocurrir al poner en practica lo leido en este, asi como todos los demas articulos en la pagina. Espero que esto les sea de utilidad, porque sinceramente estoy cansado de recibir emails o charlas sin sentido en el messenger preguntado si una turbina de Palio Diesel funcionaria en mi ZX7...
Directo al grano... Teniendo en cuanto que mas o menos sabes lo que es un turbo (No, boludo... ESO NO!... EL TURBOCOMPRESOR!!!...) voy a arrancar por los calculos...Para determinar que unidad se adecua mas a nuestra aplicacion, necesitamos conocer su mapa o grafico de compresion (Compressor map).Pero antes que nada necesitamos saber cuanto caudal de aire necesitamos para alcanzar la presion deseada. Una vez que hayamos encontrado el caudal correcto de aire, nos referimos a los mapas de compresion para elegir la unidad correcta... y no mandarnos ninguna cagada...Vamos a trabajar en base a los siguientes datos de nuestra moto hipotetica... - Desplazamiento: 1000cc - Tipo de motor: Cuatro Tiempos - MaximaRPM: 10000 RPM - Presion de trabajo: 10 PSI (Libras sobre pulgadas cuadradas) Con esta informacion se puede calcular la correcta relacion de presion y el caudal de aire comprimido inyectado al motor. Una vez que hayas obtenido esta informacion, se busca en el mapa de compresor si nuestra unidad turbocompresora elegida es apta. Relacion de presion La siguiente es la formula para determinar la relacion de presion, en nuestro ejemplo la presion de sobrealimentacion es de 10 PSI (Lo dije hace 3 renglones!!!!): Pr=(Pb+Pa)/Pa Donde: Pa: Presion atmosferica Pb: Presion de trabajo o sobrealimentacion Pr: Relacion de presion Entonces, Pr=(10 PSI + 14.7 PSI) / 14.7 PSI PSI con PSI se tachan (Porque asi me dijo la vieja hija de puta que me inculco matematicas...), Pr=(10 PSI + 14.7 PSI) / 14.7 PSI O sea Pr=1.68 Eficiencia Volumetrica...(Aca te quiero ver...) Para completar nuestro calculo de caudal de aire, necesitamos conocer la Eficiencia Volumetrica de nuestro motor...Que carajo es la eficiencia volumetrica?... Bueno, seria como una medida de como el motor respira...Mejor respira... Mejor es la VE (Eficiencia volumetrica). La VE es la relacion de la masa de aire que el motor REALMENTE chupa (Mr), con respecto a lo que DEBERIA chupar en el caso que no hubiera restricciones en la admision (Mi)... Se entiende?... En formulita seria: VE=Mr/MiPara resumir...Generalmente la VE de un motor en buen estado es de 0.75, de un motor de alta performance (de un 'R', o algo asi) es de 0.80, y la de un motor de carrera es de 0.94... Desplazamiento Para continuar debemos convertir la cilindrada de nuestro motor de cm3 a pulgadas cubicas,Pulgadas cubicas= cm3/16.387=1000 cm3/16.387=61.02 pulgadas cubicasEsa seria nuestra cilindrada si seria un Jarli.... http://streetfighters.com.ar/home
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Generado: 5 May, 2012, 17:26
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Encontrando la relacion de densidad... Necesitamos conocer la relacion de densidad del aire (DR) a la relacion de presion que hemos elegido... Para encontrar la DR a una presion de trabajo y eficiencia del compresor dada, nos referiremos a la siguiente figura: Asumiendo que la eficiencia de compresion de nuestra unidad turbocompresora es de 0.70, y recordando que nuestra Pr es igual a 1.68... Tiramos unas lineas imaginarias... y encontramos que nuestra DR es igual a 1.4.Buscando el caudal ideal...Ahora estamos listos para encontrar el caudal de aire (CFM, pies cubicos por minuto) que nuestra turbomoto necesitara...Usando la siguiente formula...CFM=((DxCIDxRmax)/1728)xVExDR)Donde:D: Factor de desplazamiento, 0.5 para motores de cuatro tiempos, 1 para motores de 2 tiempos.CID: Cilindrada en pulgadas cubicas (61.02 en nuestro caso)VE=Eficiencia volumetrica, asumiendo que nuestra moto es una 'R'... VE=0.80DR= 1.4, relacion de densidad 1728=Numero de pulgadas cubicas por pie cubico.Rmax: Maximas RPM's.Todo esto da algo asi como 197 CFM (Para pasarla a Lbs/min, multiplicar por 0.069, o sea, 13.593 Lbs/Min)...Con este valor solo nos queda buscar nuestro turbo ideal!...Entendiendo el mapa del compresor...Si los calculos no nos salieron mal...Tenemos que nuestra relacion de presion es 1.68 y que el caudal requerido es de 13.593 Lbs/Min.A continuacion, podemos ver un mapa de una unidad compresora Garret T3 (Modelo 60 Trim)...Una vez mas, tiramos un par de lineas imaginarias, teniendo en cuenta que en el eje vertical tenemos la relacion de presion y en el horizontal, el caudal de aire...El punto entraria casi en el centro del "globito" que esta mas adentro... Lo que nos estaria diciendo que el turbo elegido estaria funcionando a un 74% de eficiencia aproximadamente… Que segun los standares actuales no esta nada mal...Pero que hubiese pasado si el punto de interseccion (13.593; 1.68) hubiera caido en otro lado?...Si el punto hubiera caido mas a la izquierda de la linea punteada (surge limit), estas a punto de hacer cagar un herrmosa unidad T3...Y si se va muy a la derecha... La eficiencia de la unidad es muy pobre...O sea que en ambos casos, el turbo elegido no sirve...Mas cerca esta del centro del "globito" del diome, mejor!...Y esto no es todo...Tanto como el compresor, la turbina de escape juega un papel fundamental en el tiempo de respuesta, velocidad de giro del compresor, y la cantidad total de sobrealimentacion...Una vez que el caudal de aire se ha establecido, el mejor metodo para ajustar un turbocompresor a las necesidades de cada aplicacion es cambiando el Housing (Compartimiento o carcaza, en criollo...).Para aplicaciones callejeras o de cuarto de milla, una carcaza con entrada de gases de escapes pequeña respondera mucho mejor en la salida.La cantidad de gases de escape que puede ser inyectado en la unidad turbocompresora para producir una presion de sobrealimentacion depende del area de la boca de entrada (de gases de escape).Una medida bastante util a la hora de diseñar un motor sobrealimentado es la llamada "A/R ratio", y se define como la relacion que existe el area de la entrada de gases de escape en el caracol (Si ponen un poco de imaginacion... es a lo que se parece un turbo, no?) dividida por el radio desde el centro del eje de la turbina hasta el centro de la boca de entrada...(No me van a decir que no entienden?).La regla seria, a mas grande es el motor a sobrealimentar, mas grande es la relacion A/R.Generalmente, las carcazas de la turbina de escape con diferentes valores de relacion A/R son intercambiables (A veces solo hay que cambiar el impulsor) dependiendo de la marca y modelo de la unidad compresora.Mas pequeña es la entrada de gases de escape, mas rapido estos van a fluir a traves del compartimiento haciendo girar a la turbina loca, loca, loca... o sea mas rapido..., por lo tanto, mas rapido gira la turbina de escape, mas rapido gira la turbina compresora, y mayor sera la capacidad de la unidad compresora de generar mas presion en menor tiempo!.Hay dos puntos claves aca:Evitar usar unidades con relacion de A/R baja, ya que se podria cagar o minimizar la vida util del compresor haciendolo girar a velocidades muy por encima de lo que puedan llegar a bancarse.Y segundo: El desafio es llegar al balance correcto entre eficiencia del compresor y relacion A/R de la turbina de escape.Generalmente hablando... Debes utilizar un turbo con una relacion A/R levemente, pero muy levemente menor a la relacion A/R ideal para un motor dado, logrando una excelente salida y minizando el tiempo de respuesta del turbo (TURBO LAG, en la jerga...).Protegiendo la inversion...Si se elige un turbo con una relacion A/R demasiado baja, como dije antes, corremos el riesgo de hacerlo girar muy por encima de la velocidad maxima (Sugre limit en el mapa).Aca es donde entran en juego las valvulas de alivio o waste gates. Estos dispositivos son valvulas sensible a la presion, las cuales pueden ser preseteadas para abrirse ante cualquier pico de presion, liberando el aire a la atmosfera los gases de escape que mueven la turbina, o bypaseando esta ultima...Algunas unidades turbocompresoras ya traen de fabrica estas valvulas, y otros no como por ejemplo los turbos Rajay.Generalmente los turbos con waste gate incluida estan preseteados a 5 o 7 PSI, y casi siempre no son reajustables. En estos casos se recomienda modificar o reemplazar la valvula de alivio original, para sacarle un poquito mas de juguito al compresor...Con respecto a la ganacia de potencia, no hay una formula lo suficientemente clara como pa que la entedamos... Pero una ecuacion mas o menos aproximada seria:Pd=((14.7 PSI+ BOOST)/14.7 PSI)xPaDonde,Pd: Potencia despues de clavarle el turboBOOST: Presion de sobrealimentacion en PSIPa: Potencia original del vehiculo sin turbo.O sea, Relacion de presion (Pr) x Potencia...Que como dije antes... PSI con PSI se van y te queda algo asi... y suponiendo que nuestra maquina hipotetica tenia un potencia original de 100 HP...Pd=1.68x100 HP= 168 HP O sea un 68% mas... que tul?...Para finalizar, ya que esto se esta haciendo largo...Voy a explicar en detalle las valvulas de alivio mas adelante...Un par de consejos +: - Familiarizate con los turbos, conociendo en detalle su rango de aplicacion. - Compara todos los mapas que puedas. - Fijate la relacion A/R presentan cada unidad. - Habla con expertos en el tema y cuales son sus recomendaciones... - NO HAGAS CAGADAS!... - Compara resultados!... http://streetfighters.com.ar/home
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Generado: 5 May, 2012, 17:26
