7/31/2019 calculo turbocompresor

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Calculo de turbocompresores

Autor Urbandragsbado, 12 de abril de 2008Modificado 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 queleyendo esto te convierta en guru instalador de turbos ni que poner un turbo por tu cuenta vaya a funcionar. Nadie enesta pagina se hace responsable por los daos fisicos ni materiales que puedan llegar a ocurrir al poner en practica loleido 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 elmessenger 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!... ELTURBOCOMPRESOR!!!...) voy a arrancar por los calculos...Para determinar que unidad se adecua mas a nuestraaplicacion, necesitamos conocer su mapa o grafico de compresion (Compressor map).Pero antes que nada necesitamossaber cuanto caudal de aire necesitamos para alcanzar la presion deseada. Una vez que hayamos encontrado el caudalcorrecto de aire, nos referimos a los mapas de compresion para elegir la unidad correcta... y no mandarnos ningunacagada...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 unidadturbocompresora elegida es apta.

Relacion de presion

La siguiente es la formula para determinar la relacion de presion, en nuestro ejemplo la presion de sobrealimentacion esde 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 meinculco 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...Quecarajo es la eficiencia volumetrica?... Bueno, seria como una medida de como el motor respira...Mejor respira... Mejor esla VE (Eficiencia volumetrica). La VE es la relacion de la masa de aire que el motor REALMENTE chupa (Mr), conrespecto 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....

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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 caudalideal...Ahora estamos listos para encontrar el caudal de aire (CFM, pies cubicos por minuto) que nuestra turbomotonecesitara...Usando la siguiente formula...CFM=((DxCIDxRmax)/1728)xVExDR)Donde:D: Factor de desplazamiento, 0.5para motores de cuatro tiempos, 1 para motores de 2 tiempos.CID: Cilindrada en pulgadas cubicas (61.02 en nuestrocaso)VE=Eficiencia volumetrica, asumiendo que nuestra moto es una 'R'... VE=0.80DR= 1.4, relacion de densidad1728=Numero de pulgadas cubicas por pie cubico.Rmax: Maximas RPM's.Todo esto da algo asi como 197 CFM (Parapasarla a Lbs/min, multiplicar por 0.069, o sea, 13.593 Lbs/Min)...Con este valor solo nos queda buscar nuestro turboideal!...Entendiendo el mapa del compresor...Si los calculos no nos salieron mal...Tenemos que nuestra relacion depresion es 1.68 y que el caudal requerido es de 13.593 Lbs/Min.A continuacion, podemos ver un mapa de una unidadcompresora Garret T3 (Modelo 60 Trim)...Una vez mas, tiramos un par de lineas imaginarias, teniendo en cuenta que enel 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% deeficiencia 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 lineapunteada (surge limit), estas a punto de hacer cagar un herrmosa unidad T3...Y si se va muy a la derecha... Laeficiencia de la unidad es muy pobre...O sea que en ambos casos, el turbo elegido no sirve...Mas cerca esta del centrodel "globito" del diome, mejor!...Y esto no es todo...Tanto como el compresor, la turbina de escape juega un papelfundamental en el tiempo de respuesta, velocidad de giro del compresor, y la cantidad total de sobrealimentacion...Unavez que el caudal de aire se ha establecido, el mejor metodo para ajustar un turbocompresor a las necesidades de cadaaplicacion es cambiando el Housing (Compartimiento o carcaza, en criollo...).Para aplicaciones callejeras o de cuarto demilla, una carcaza con entrada de gases de escapes pequea respondera mucho mejor en la salida.La cantidad degases de escape que puede ser inyectado en la unidad turbocompresora para producir una presion desobrealimentacion depende del area de la boca de entrada (de gases de escape).Una medida bastante util a la hora dedisear un motor sobrealimentado es la llamada "A/R ratio", y se define como la relacion que existe el area de laentrada 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 quecambiar el impulsor) dependiendo de la marca y modelo de la unidad compresora.Mas pequea es la entrada de gasesde escape, mas rapido estos van a fluir a traves del compartimiento haciendo girar a la turbina loca, loca, loca... o seamas rapido..., por lo tanto, mas rapido gira la turbina de escape, mas rapido gira la turbina compresora, y mayor sera lacapacidad de la unidad compresora de generar mas presion en menor tiempo!.Hay dos puntos claves aca:Evitar usarunidades con relacion de A/R baja, ya que se podria cagar o minimizar la vida util del compresor haciendolo girar avelocidades muy por encima de lo que puedan llegar a bancarse.Y segundo: El desafio es llegar al balance correctoentre eficiencia del compresor y relacion A/R de la turbina de escape.Generalmente hablando... Debes utilizar un turbocon una relacion A/R levemente, pero muy levemente menor a la relacion A/R ideal para un motor dado, logrando unaexcelente salida y minizando el tiempo de respuesta del turbo (TURBO LAG, en la jerga...).Protegiendo la inversion...Sise elige un turbo con una relacion A/R demasiado baja, como dije antes, corremos el riesgo de hacerlo girar muy porencima 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 antecualquier pico de presion, liberando el aire a la atmosfera los gases de escape que mueven la turbina, o bypaseandoesta ultima...Algunas unidades turbocompresoras ya traen de fabrica estas valvulas, y otros no como por ejemplo losturbos Rajay.Generalmente los turbos con waste gate incluida estan preseteados a 5 o 7 PSI, y casi siempre no sonreajustables. En estos casos se recomienda modificar o reemplazar la valvula de alivio original, para sacarle un poquitomas de juguito al compresor...Con respecto a la ganacia de potencia, no hay una formula lo suficientemente clara comopa que la entedamos... Pero una ecuacion mas o menos aproximada seria:Pd=((14.7 PSI+ BOOST)/14.7PSI)xPaDonde,Pd: Potencia despues de clavarle el turboBOOST: Presion de sobrealimentacion en PSIPa: Potenciaoriginal del vehiculo sin turbo.O sea, Relacion de presion (Pr) x Potencia...Que como dije antes... PSI con PSI se van yte queda algo asi... y suponiendo que nuestra maquina hipotetica tenia un potencia original de 100 HP...Pd=1.68x100HP= 168 HP O sea un 68% mas... que tul?...Para finalizar, ya que esto se esta haciendo largo...Voy a explicar en detallelas 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!...

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