2014 SISTEMA DE INDUCCION DE AIRE
Henry Israel Satama Ramírez Universidad Politécnica Salesiana 20-10-2014
INTRODUCCION
La presente investigación se refiere al tema relacionado como el sistema de inducción de aire, que se lo puede definir como uno de los sistemas indispensables que constituye la anatomía del vehículo y que sirve para purificar el aire que ingresara al motor del mismo. La característica principal de este sistema es que por medio de elementos que atravesara el aire este llegara sin impurezas al interior del motor permitiendo así que se realice una buena mezcla “aire + combustible” y como consecuencia se dé la combustión.
Para analizar el funcionamiento del mismo es necesario también conocer las causas que podrían ocasionar daños. Uno de ellos sería el mal estado de los componentes que lo constituyen. Se entiende por daños aquellas averías o deterioros que por falta de un buen mantenimiento o una detección temprana ocasionaría que el motor no otorgue un buen desempeño de trabajo quitándole así potencia y dando como resultado que nuestro vehículo se torne lento y torpe. La manera de hacer que el automotor sea rápido sin el consumo demasiado de combustible y que contribuya con el medio ambiente es de buscar las posibles soluciones aquellos problemas que podrían tener específicamente este sistema. La investigación de este tema se realizó por el interés de conocer el funcionamiento, estructura y responder aquellas preguntas que se podrían desarrollar en el momento de dar un diagnóstico de aquellos problemas que aquejarían al funcionamiento del mismo y presentar una serie de opciones que permitan solucionar la problemática. La investigación bibliográfica, la observación de videos y el uso del internet constituyo la clave para el desarrollo del presente trabajo investigativo, el mismo que a continuación se presentara.
OBJETIVOS GENERALES
Conocer sobre la importancia del SISTEMA DE ADMISION DE AIRE en el automotor.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Definir en que consiste el SISTEMA DE ADMISION DE AIRE. Realizar una breve descripción del sistema. Resumir sobre la constitución del mismo y la manera como trabaja cada elemento que lo constituye. Describir las características más importantes que posee. Mencionar los diferentes tipos de SISTEMAS DE ADMISION DE AIRE que se han desarrollado en la industria automotriz. Determinar las posibles causas que conllevarían a la avería del mismo. Analizar de qué manera los daños que se produzcan en nuestro sistema de admisión de aire ocasionaría en nuestro vehículo. Determinar las posibles soluciones a los daños.
1. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE AIRE El sistema de distribución del aire está diseñado para permitir la entrada del aire necesario para una combustión completa, mientras bloquea las partículas de polvo. El propósito del filtro consiste en proteger el motor, para eso tiene que bloquear todo el polvo posible. [1] En esencia, el motor es como una bomba de aire. La mayor cantidad de aire entrando al motor aumenta la eficiencia en el proceso de combustión y aumenta su potencia y torsión. El filtro de aire debe filtrar las partículas sólidas pero a su vez debe permitir un flujo de aire ideal hacia el interior del motor. [1]
2. CONSTITUCION DEL SISTEMA
Fig. 1 Constitución Del Sistema De Admisión De Aire
Depurador De Aire. Filtro O Elemento Filtrante Del Aire. Múltiple De Admisión De Aire. Múltiple De Escape De Aire Empaquetadura Del Múltiple De Admisión De Aire. Resonador Silenciador Principal Tubos De Escape Delantero, Central Y Trasero.
3. FUNCION, DESCRIPCION Y CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL SISTEMA DE ADMISION Y DISTRIBUCION DE AIRE 3.1. Depurador De Aire Función.- Alojar al filtro del aire y recibir el aire del ambiente para un posterior filtrado o purificado. [2] Descripción.- El aire del ambiente contiene polvo si este polvo ingresa a los cilindros con el aire de admisión, este desgastará a los mismos y además contaminara el aceite lubricante. Como resultado se acortará la vida útil del motor. [2] Por lo tanto, el polvo debe removerse del aire de admisión antes de que este ingrese a los cilindros. [2] 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. [2]
Fig. 2 Depurador De Aire
3.1.1. Clasificación
Fig. 3 Clasificación De Los Depuradores [2]
a. Depurado de aire tipo de baño de aceite Un depurador de este tipo contiene aceite en la parte inferior de la caja del depurador.
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.
Fig. 4 Depurado de aire tipo de baño de aceite [2] [3]
b. 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 centrífuga 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.
c. 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 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. 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.
d. Pre-depurador de Aire Es una clase de depurador de aire tipo ciclón. Es altamente eficiente El polvo es recolectado en una trampa de polvo removible. 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. e. 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:
Mantener despejadas las entradas de aire del depurador. Revisar que los pernos de fijación del depurador contra el múltiple de admisión estén firmemente ajustadas. Inspeccionar que el filtro de aire se encuentre correctamente ubicado en su interior.
4. FILTRO O ELEMENTO FILTRANTE DEL AIRE 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 [3] 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. [3]
4.1. 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. [2]
5. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN DE AIRE 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 este en perfecto estado para que la mezcla aire-combustible sea distribuida uniformemente y fácilmente. [3]
Fig. 8 Múltiple de admisión
5.1. CLASIFICACION DEL MULTIPLE DE ADMISION
6. 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. [1] 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 deformarse bruscamente. Además soportan altas temperaturas y numerosos ciclos de calentamiento y enfriamiento. Lo que brinda un sellado efectivo y duradero. Fallas comunes.-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).
7. MÚLTIPLE DE ESCAPE El múltiple de escape posee un conducto para que todos los gases de escape salgan de los cilindros para ser conducidos a la tubería de escape. Es necesario que este múltiple sea conformado para que el flujo de gases de escape de cada uno de los cilindros salga fácilmente. [1]
8. TUBERÍA DE ESCAPE Y SILENCIADOR Desde que los gases salen de cada uno de los cilindros tienen una alta temperatura y están a alta presión. Si ellos son extraídos al aire exterior libremente, el vehículo haría ruido de sonido explosivo. A fin de prevenir esta condición, un silenciador es instalado en el sistema de escape. [1]
Fig. 10 Tubería De Escape Y Silenciador
9. SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE: SOBREALIMENTADOS La potencia de un motor de combustión interna esta fundamentalmente ligada a su cilindrada, que en última instancia es el volumen de aire con que es capaz de llenar sus cilindros en el ciclo de la aspiración. Para esta cantidad de aire el sistema de combustible, sea de carburador o de inyección deberá introducir una cantidad precisa de gasolina, normalmente en proporción de 14 partes de aire por una de combustible. Quiere decir esto que no obtenemos ningún resultado positivo sobre la potencia si aumentamos la proporción de gasolina, pues la combustión está regida por leyes físicas y químicas de absoluta precisión. [3] La única forma de mejorar la potencia es aumentar la cantidad de moléculas de aire que ingresan al motor y así poder añadir la correspondiente cantidad de combustible. Para ello se usan compresores, aparatos que toman aire a presión atmosférica del exterior y lo introducen al motor a mayor presión. Existen dos clases: los turbo alimentadores y los súper cargadores. [3]
9.1. Súper Cargadores Y Turbocompresores 9.1.1. Súper Cargadores
9.1.2. 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 vehículo 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. [3] 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.
9.1.3. Turbocompresores 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. [3] Funcionamiento Un turbo cargador está compuesto por una carcasa de turbina y un compresor conectados por un eje que descansa sobre un sistema de cojinetes, la energía de descarga de gas de escape es lo que lo propulsa la carcasa de la turba es la que canaliza el gas de escape hacia el turbo cargador, la energía de este gas de escape hace rotar la turbina una vez que el gas ha pasado a través de la rueda sale de la carcasa de la turbina a través de la salida de escape, las temperaturas del gas de escape alcanzan los 760°C lo que requiere materiales de alta resistencia en la rueda de la turbina y en la carcasa. [4] La velocidad y la carga del motor determinan la velocidad de giro de la rueda de la turbina, cuanto más gas pase por la carcasa de la turbina más rápido girara la rueda de la turbina, a velocidad máxima la rueda de la turbina puede girar a más de 150000 RPM. [4]
La rueda del compresor está conectada a la turbina por medio de un eje de cero forjado, a medida que la rueda de la turbina gira el eje propulsa a la rueda del compresor y por lo tanto la rueda inyecta aire a la carcasa del compresor y este se comprime a medida que las paletas rotan a velocidad alta la carcasa está diseñada para convertir el flujo de aire de baja presión y alta velocidad en un flujo de aire de velocidad baja y de presión alta en el orifico de salida mediante un proceso llamado difusión, el aire entra en el compresor a temperatura ambiente no obstante sale de la carcasa del compresor a una temperatura de 200°C aproximado a medida que la temperatura de aire aumenta su densidad disminuye y permite forzar la entrada de más aire al motor si el aire se enfrié tras la etapa del compresor esto se conoce como cambio de temperatura intercooling o post enfriamiento after cooling y se logra al enfriar el aire con el uso del agua o del aire [4]
Fig 12. Turbocompresor estructura interna
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. [4]
10. CONCLUSIONES
Durante el desarrollo del trabajo investigativo me ayudo a poder conocer el papel que juega el sistema de admision de aire en el funcionaminto de nuestro vehiculo, ya que
sin la existencia del mismo no se poria realizar la combustion y con ello el movimiento del automotor. Me permitio analizar que funcion cumple cada uno de los elementos que conforman la anatomia de dicho sistema y que tan importante es que ellas se encuentren en buen estado. Se han visualizado los diferentes tipos de compresores que formar parte del turboalimentador destacando de ello sus ventajas, desventajas y principales características.
Referencias
[1] Desconocido, «culturatuning.blogspot,» 23 09 2013. [En línea]. Available: http://culturatuning.blogspot.com/2013/09/accesorios-tuning-filtro-de-alto-flujo.html. [Último acceso: 20 10 2014]. [2] DESCONOCIDO, «forotcu.com,» 21 03 2013. [En línea]. Available: http://www.forotcu.com.ar/forum/index.php?topic=14207.0. [Último acceso: 20 10 2014]. [3] Desconocidco, «autotest.co,» 03 02 2012. [En línea]. Available: http://www.autotest.co/tag/supercargador/. [Último acceso: 20 10 2014].