Un sobrealimentador centrífugo es un tipo especializado de sobrealimentador que hace uso de la fuerza centrífuga para aumentar la presión de aire del colector, MAP. Un MAP aumentado permite que el motor queme más combustible, lo que se traduce en una mayor potencia de salida. Los supercargadores centrífugos generalmente están conectados a la parte delantera del motor a través de una transmisión por correa o transmisión por engranajes desde el cigüeñal del motor.
Tipos de sobrealimentadores centrífugos
El sobrealimentador centrífugo se utiliza en muchas aplicaciones que incluyen, entre otras, automóviles, camiones, marinos, aviones, motocicletas y UTV. De estas aplicaciones, se utilizan con mayor frecuencia para aumentar la potencia en vehículos de calle y aplicaciones de carreras. Mientras que el primer compresor centrífugo práctico se diseñó en 1899, [1] los supercargadores centrífugos evolucionaron durante la Segunda Guerra Mundial con su uso en aviones, donde con frecuencia se emparejaban con su contraparte accionada por escape, el turbocompresor . [2] Este término se refiere al hecho de que los turbocompresores son un tipo específico de sobrealimentador centrífugo, que es impulsado por una turbina. [3]
Últimamente [ ¿cuándo? ] , los supercargadores centrífugos se han vuelto muy comunes en el mundo automotriz de alto rendimiento actual. [4] Los supercargadores a veces se instalan como equipo original en algunos vehículos fabricados en la actualidad. La sobrealimentación centrífuga crea un medio eficiente, compacto y compatible con el intercooler para aumentar la potencia en motores de gasolina y diésel para una amplia variedad de embarcaciones, embarcaciones terrestres y aeronaves.
Sobrealimentadores automotrices
Los supercargadores centrífugos se han vuelto populares en el mercado de repuestos como un complemento para mejorar el rendimiento. [5] Por su diseño, los sobrealimentadores centrífugos permiten una fácil integración del enfriamiento intermedio aire-aire o aire-agua. [6] Varias empresas fabrican sobrealimentadores centrífugos y también los ofrecen como sistemas completos que pueden ser instalados fácilmente por un mecánico o un entusiasta de los automóviles en casa.
Sobrealimentadores de aviones
Debido a que la presión del aire disminuye con la altitud, la compresión del aire ayuda a mantener la potencia del motor mientras la aeronave asciende.
Funcionalidad estándar
Componentes
Los cuatro componentes principales de un sobrealimentador centrífugo son la voluta (carcasa del compresor), el difusor, el impulsor y la transmisión. Las volutas se moldean típicamente en una forma de aluminio en lugar de otros metales debido a la combinación de fuerza, peso y resistencia a la corrosión. Luego, las volutas se mecanizan con precisión para que coincidan con el diseño del impulsor. [7] Los impulsores están diseñados en muchas configuraciones, y la ecuación de la bomba y la turbina de Euler juega un papel importante en la comprensión del rendimiento del impulsor. [8] Los impulsores a menudo se forman fundiendo metales en una forma y luego mecanizados, con impulsores de la más alta calidad mecanizados a partir de palanquilla sólida.
La transmisión proporciona una relación de aumento desde el eje de entrada (impulsado desde el cigüeñal del motor) hasta el eje de salida, al que se conecta el impulsor (no es raro que las velocidades del impulsor del sobrealimentador centrífugo superen las 100.000 revoluciones por minuto). Los componentes básicos de la transmisión centrífuga de transmisión por engranajes son ejes, engranajes, cojinetes y sellos. Debido a las altas velocidades y cargas que debe soportar la transmisión, los componentes se mecanizan, rectifican y ensamblan con tolerancias extremadamente estrechas.
Proceso
El sobrealimentador centrífugo obtiene su potencia del movimiento de la unidad donde está conectado. En este punto, el sobrealimentador acciona un impulsor, o una pequeña rueda giratoria. El impulsor aspira aire a una pequeña carcasa del compresor (voluta) y la fuerza centrífuga envía el aire al difusor. El resultado es un aire altamente presurizado, pero que viaja a baja velocidad. [9] El aire a alta presión y baja velocidad luego se alimenta al motor, donde la presión adicional le da al motor la capacidad de quemar más combustible y tener un mayor nivel de combustión. Esto da como resultado un vehículo más rápido y con mayor capacidad de respuesta debido a una mayor eficiencia volumétrica del motor.
Usos de sobrealimentadores de tipo centrífugo
Personal / recreativo
Más allá del uso en aviones que impulsó muchas mejoras en el diseño centrífugo, el uso más generalizado del sobrealimentador centrífugo se ha centrado en gran medida en el mercado de accesorios de rendimiento automotriz. [10]
Las mejoras en el diseño y la tecnología de mecanizado han permitido avances importantes en la eficiencia del compresor, así como en el diseño de cojinetes y sellos. Como una opción confiable, segura y asequible (dólar por caballo de fuerza) para aumentar el rendimiento de automóviles, camiones, barcos, motocicletas y UTV, la sobrealimentación centrífuga se ha convertido en una opción viable para los entusiastas del rendimiento en una variedad de aplicaciones. Debido a la facilidad de instalación y al hecho de que muchos sistemas utilizan refrigeración intermedia integrada, la sobrealimentación centrífuga sigue ganando popularidad en la industria del rendimiento.
Comercial
La tecnología de sobrealimentadores centrífugos también se ha abierto camino en aplicaciones industriales. En muchas industrias, el transporte neumático es ahora el método preferido para mover productos o medios dentro de una instalación. Tradicionalmente, la única fuente de flujo de aire de este volumen se consideraba un compresor de estilo Roots . Debido a su diseño eficiente, ahora se está adoptando la tecnología centrífuga porque ofrece ahorros de energía sustanciales, temperaturas del aire de descarga más bajas y un funcionamiento más silencioso. [11]
Beneficios de los supercargadores de tipo centrífugo
Actuación
Los sobrealimentadores centrífugos son superiores a los sobrealimentadores de tipo Roots, debido a una mayor eficiencia termodinámica (se genera menos calor al comprimir el aire).
Eficiencia adiabática
Debido a que los supercargadores centrífugos utilizan fuerzas centrífugas para comprimir el aire, ofrecen una mayor eficiencia que los diseños de desplazamiento positivo, tanto en términos de consumo de energía como de producción de calor. "Quizás el más simple de todos los supercargadores, el centrífugo también puede ser el más eficiente térmicamente". [12] El lado del compresor de los turbocompresores también tiene diseños centrífugos y también presenta una alta eficiencia.
Transferencia de calor mínima
Los supercargadores centrífugos generalmente se montan a un lado en la parte delantera del motor. La distancia entre el sobrealimentador y el motor a través de un soporte de montaje reduce en gran medida la transferencia de calor del motor al sobrealimentador durante el funcionamiento. En comparación, un ventilador de doble tornillo o de raíces que está anidado en el centro (valle) del motor, absorberá el calor (remojo de calor) durante el funcionamiento debido a la transferencia térmica del bloque del motor y los cabezales. Los niveles elevados de temperatura en el sobrealimentador influyen directamente en las temperaturas del aire de descarga que luego ingresan al motor. Las temperaturas más altas del aire de entrada del motor dan como resultado un aumento de potencia reducido y una mayor probabilidad de daños en el motor como resultado de la detonación dentro de los cilindros. Véase también refrigeración intermedia (aumento de la densidad del aire de carga).
Referencias
- ^ ["The Turbosupercharger", SAE Journal, octubre de 1931]
- ^ Powell, H. (junio de 1941). "Él aprovechó un tornado ..." Ciencia popular . Bonnier Corporation. pag. 67.
- ^ Wikipedia: Turbocompresor Turbocompresor
- ^ [Gilles, T. (2012). ¿Servicio automotriz ?: Inspección, mantenimiento, reparación. Clifton Park, Nueva York: Delmar, Cengage Learning.]
- ^ [Campisano, Jim (2001) "Ajuste del motor de rendimiento de Mustang", p. 178]
- ^ [Corky Bell, sobrealimentado! Página 108]
- ^ Sobrealimentadores centrífugos http://www.procharger.com/centrifugalsupercharger.shtml
- ^ [Japikse, David. Diseño y rendimiento de compresores centrífugos.]
- ^ [Aungier, Ronald H. (2000). Compresores centrífugos, una estrategia para el diseño y análisis aerodinámicos.]
- ^ [Manual de camionetas personalizadas de Truckin '. (2005). St Paul, MN: Motorbooks International.]
- ^ [Evaluación de medidas de conservación de energía para instalaciones de tratamiento de aguas residuales, Agencia de protección ambiental de Estados Unidos, septiembre de 2010, EPA 832? R? 10? 005]
- ^ [Corky Bell, sobrealimentado! Página 67]
enlaces externos
- HowStuffWorks "Sobrealimentadores centrífugos". http://auto.howstuffworks.com/supercharger4.htm