La contrapresión (o contrapresión ) es una resistencia o fuerza que se opone al flujo deseado de fluido a través de las tuberías, lo que provoca una pérdida por fricción y una caída de presión . El término contrapresión es un nombre inapropiado , ya que la presión es una cantidad escalar , por lo que tiene una magnitud pero no una dirección. El fluido es lo que se dirige, que tiende a fluir desde las regiones de alta presión hacia las regiones de baja presión. Si el espacio de baja presión tiene una presión más alta de lo previsto (por ejemplo, debido a obstrucciones o curvas cerradas en un tubo de escape ) o el espacio de alta presión tiene una presión más baja de lo previsto, esto se opone al flujo deseado y reduce eldescarga . De manera similar, doblar u otras operaciones en una tubería (como el sistema de escape de un automóvil con un número particularmente alto de giros y curvas [1] ) pueden reducir el caudal.
Explicación
El fluido fluye a través de una tubería debido a la diferencia de presión entre los dos extremos de una tubería. El fluido fluirá desde el extremo de alta presión al extremo de baja presión. Considere dos sistemas como se muestra en la siguiente figura. El flujo en cada caso es causado por una diferencia de presión entre P 1 y P 2 . La tubería 2 tiene algunas obstrucciones (restos de soldadura, un reductor, cambios de área, curvas cerradas, etc.) que crearán una caída de presión que dará como resultado una menor descarga y una tasa de flujo reducida.
La pérdida de presión o caída de presión se consideró originalmente como resultado de una presión ejercida en la dirección opuesta por las obstrucciones, [ cita requerida ] cancelando o reduciendo así la presión aplicada. Este es el origen del término contrapresión.
Un ejemplo común de contrapresión es el causado por el sistema de escape (que consiste en el colector de escape , convertidor catalítico , silenciador y tubos de conexión ) de un motor automotriz de cuatro tiempos , que tiene un efecto negativo en la eficiencia del motor , lo que resulta en una disminución de potencia. producción que debe compensarse aumentando el consumo de combustible .
Sin embargo, en un motor de dos tiempos con puerto de pistón , la situación es más complicada, debido a la necesidad de evitar que la mezcla de aire / combustible sin quemar pase directamente a través de los cilindros hacia el escape. Durante la fase de escape del ciclo, la contrapresión es aún más indeseable que en un motor de cuatro tiempos, ya que hay menos tiempo disponible para el escape y la falta de acción de bombeo del pistón para forzar el escape fuera del cilindro. Sin embargo, dado que el puerto de escape permanece necesariamente abierto durante un tiempo después de que se completa la limpieza, la mezcla no quemada puede seguir al escape fuera del cilindro, desperdiciando combustible y aumentando la contaminación. Esto solo puede evitarse si la presión en el puerto de escape es mayor que la del cilindro.
Estos requisitos en conflicto se concilian al construir el tubo de escape con secciones cónicas divergentes y convergentes para crear reflejos de ondas de presión que viajan de regreso por el tubo y se presentan en el puerto de escape. El puerto de escape se abre mientras todavía hay una presión significativa en el cilindro, lo que impulsa el flujo de salida inicial del escape. A medida que la onda de presión del pulso de los gases de escape viaja por la tubería, encuentra una sección cónica divergente; esto hace que una onda de presión negativa se refleje de regreso en la tubería, que llega al puerto de escape hacia el final de la fase de escape, cuando la presión del cilindro ha caído a un nivel bajo, y ayuda a sacar el gas de escape restante de el cilindro. Más adelante a lo largo del tubo de escape, la onda de presión de escape encuentra una sección cónica convergente, y esto refleja una onda de presión positiva que retrocede por el tubo. Esta onda está programada para llegar al puerto de escape después de que se completa el barrido, "taponando" así el puerto de escape para evitar el derrame de carga fresca y, de hecho, también puede empujar hacia el cilindro cualquier carga que ya se haya derramado.
Dado que la sincronización de este proceso está determinada principalmente por la geometría del sistema de escape, que es extremadamente difícil de hacer variable, la sincronización correcta y, por lo tanto, la eficiencia óptima del motor generalmente solo se puede lograr en una pequeña parte del rango de velocidad de operación del motor.
Para una descripción extremadamente detallada de estos fenómenos, ver Design and Simulation of Two-Stroke Engines (1996), por el Prof. Gordon Blair de Queen's University Belfast , pub. SAE Internacional, ISBN 978-1-56091-685-7 .
Redes
En una analogía entre los fluidos físicos que fluyen a través de las tuberías y los bits de información que fluyen a través de las redes de computadoras, "contrapresión" se usa para describir una característica de algunas redes como Interlaken (redes) y otras que usan conmutación de agujero de gusano .
Ver también
Referencias
- ^ Silenciador en cómo funcionan las cosas