Análisis del comportamiento de los turbogrupos frente a problemas de lubricación

Abstract

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[ES] Hoy en día en el sector de la automoción, prácticamente la totalidad de los motores de combustión interna alternativos están sobrealimentados. La razón principal viene motivada por el incremento de potencia sin necesidad de aumentar la cilindrada del motor para ello. La sobrealimentación en motores Diesel es beneficiosa para mejorar el rendimiento óptimo del motor, no ocurre lo mismo en el caso de motores de gasolina en los cuales, al sobrepasar una cierta presión de compresión pueden aparecer problemas de picado, bien por autoencendido o por detonación. Es por ello que se hace necesario el desarrollo de herramientas versátiles y fiables que permitan profundizar en el conocimiento de los procesos físicos que ocurren en estas turbomáquinas. Los fabricantes de turbogrupos invierten muchos recursos en estudiar los defectos de los turbogrupos, de ahí la aparición de una gran cantidad de técnicas experimentales con la finalidad de detectar y predecir fallos en este tipo de turbomáquinas. Los fallos más analizados e investigados son los ocurridos por falta de lubricación, abrasivos en el aceite, temperaturas altas de escape y objetos extraños. En el presente Proyecto se estudiará el primer defecto común, que es el relacionado con los problemas de lubricación. El objeto del presente Proyecto Final de Carrera es analizar el comportamiento de los turbogrupos frente a diferentes pautas de interrupción de la lubricación y para diferentes regímenes de giro, mediante la medición de la máxima excentricidad que se da en el eje del turbocompresor, así como el tratamiento de las variables termodinámicas registradas. Así pues, el presente proyecto se centrará en los fallos de lubricación de turbogrupos. Una buena lubricación resulta imprescindible para que el turbocompresor funcione correctamente y repercute en una mejora del rendimiento global del motor.Para ello se forzará en diferentes tipos de ensayos la interrupción de la lubricación durante diferentes intervalos de tiempo y se procederá a lubricar con diferentes presiones de aceite, observándose cómo evoluciona la excentricidad del eje en la turbina del compresor mediante una técnica óptica desarrollada previamente en un proyecto anterior, y también se estudia la duración del turbogrupo hasta la rotura, controlando al mismo tiempo las variables termodinámicas del aceite de lubricación y del turbocompresor. Con el fin de cuantificar la excentricidad del eje, se realizarán ensayos en parado y se compararán con los ensayos de rotura del turbo, analizando mediante rutinas programadas en Matlab y con la ayuda de una cámara fotográfica la excentricidad que el turbogrupo llega a alcanzar. Este estudio indicará también en qué posición se encuentra trabajando el turbo en estado normal y en el corte de la lubricación. Los turbogrupos a los que se les va a realizar estos ensayos son turbogrupos sobrealimentados de geometría fija. Estos turbogrupos están equipados con una válvula que permite el bypass de la turbina (waste gate), para permitir variar las condiciones de funcionamiento de éste según las necesidades del motor.