Estudio del efecto de los condensados del sistema de EGR de baja presión sobre un turbogrupo de sobrealimentación

Abstract

El sistema de recirculación de los gases de escape (E.G.R.) de baja presión, basa su funcionamiento en la extracción de parte de estos gases de combustión aguas abajo del sistema de post-tratamiento, para introducirlos a continuación, en la entrada del compresor del turbogrupo de sobrealimentación. Esta técnica, se lleva a cabo para reducir las emisiones de los óxidos de nitrógeno (NOx) y de este modo, cumplir con los requerimientos establecidos por las normas de anticontaminación. El hecho de introducir estos gases de escape en la entrada del compresor, contribuye a obtener un flujo de aire perfectamente mezclado con los gases frescos procedentes de la admisión, propiciando de este modo a que el vapor de agua contenido en estos, sea susceptible de condensar a la entrada del mismo. El objetivo de este trabajo final de grado, ha sido llevar a cabo un estudio sobre los efectos que provocan el impacto de estos condensados sobre los álabes del compresor y de este modo, analizar cómo resultan afectados. Para realizar estos estudios, se efectuaron una serie de ensayos empleando para ello un turbogrupo de sobrealimentación de aplicación en motores diésel de automoción, cuyo fabricante es “Borgwarner”. Estos test se dividieron en dos tipos:  Un primer tipo de ensayos denominados de “visualización”, en los que se simularon en el banco de ensayos las condiciones de operación exigidas por cada uno de los puntos de funcionamiento, y de este modo, llevar a cabo un estudio sobre el proceso de formación de los condensados en la línea de entrada del compresor. Posteriormente, se clasificaron cada uno de estos puntos de operación en función de la tasa de condensación obtenida, determinando cuál era el más severo y/o perjudicial para el funcionamiento del turbogrupo de sobrealimentación, siendo en este caso el punto número 6.  Y por último, un segundo tipo de ensayos denominados de “durabilidad”, en los cuales, se adoptaron diferentes configuraciones en la línea de entrada al compresor, para analizar en cada uno de ellos, la evolución de los daños generados en los álabes, durante 50 horas de funcionamiento bajo las condiciones de operación más severas, y de este modo, determinar qué acciones se podrían llevar a cabo por tal de impedir la formación de estos condensados a la entrada del mismo. Después realizar los ensayos, se observó que en aquellas configuraciones donde la mezcla de los gases era homogénea, la erosión generada en la superficie de los álabes fue muy elevada, llegando a casos en el que el borde de ataque, adoptó un perfil semblante al de la hoja de una sierra. En cambio, cuando la mezcla era heterogénea, la erosión generada durante los ensayos fue mínima. Tras analizar los resultados, se llegó a la conclusión de que era necesario evitar una mezcla homogénea del aire de admisión y del gas de escape recirculado, para así, conseguir reducir la formación de condensados a la entrada del compresor. Finalmente, se establecen dos posibles soluciones a este problema: realizar la descarga de los gases de la línea de EGR lo más cerca posible a la entrada del compresor, para conseguir obtener una mezcla heterogénea, o bien, efectuar una descarga de los gases de la línea de EGR de tal forma, que no se mezclen correctamente con los gases frescos de admisión.