Remodelación de un banco de turbocompresores para la realización de nuevas técnicas experimentales

Abstract

El motivo por el cual el empleo de la turbosobrealimentación esta tan extendido en el ámbito de la automoción, es la posibilidad de mejorar el rendimiento y prestaciones de los MCIA con un coste reducido. Para lo cual se aprovecha la energía de los gases de escape, mediante los cuales se aporta gran parte de esta energía a una turbina, la cual transmite esta energía a un compresor. Este último elemento, comprime el aire que le llega al MCIA permitiendo tener una mayor densidad del aire en el cilindro, permitiendo aumentar el gasto másico de aire o mezcla que llega a la admisión del motor para una cilindrada dada. Por lo cual, cobra una gran importancia el estudio y evolución de este sistema en los MCIA en automoción. Para poder desarrollar en óptimas condiciones este componente se emplea en uso de bancos de pruebas de turbocompresores, en los cuales se permite probarlos aislándolos del resto de los componentes de un MCIA. Así el objetivo del presente Trabajo Final de Grado ha sido la remodelación de una sala de ensayo de turbocompresores. Con el fin de poder obtener una mayor información del comportamiento de este elemento, de la que se podía obtener hasta el momento anterior a la remodelación. Antes de este remodelación, el estudio de los turbocompresores estaba limitado las zonas de funcionamiento en situaciones de trabajo más habitúales de los dos principales elementos que componen el turbocompresor (Compresor y Turbina). Pudiendo extender un poco el mapa de funcionamiento de la turbina, sin posibilidad de extender el mapa de funcionamiento del compresor. Con la remodelación de la sala de ensayos, se permite la extensión de los mapas de funcionamiento de ambos elementos en gran medida comparándolos con los mapas de funcionamiento originales. Pudiendo de este modo obtener una mejor caracterización del comportamiento de ambos elementos del turbocompresor por separado y por ende en el conjunto de este mecanismo. Complementando la remodelación de la sala, en el presente Trabajo Final de Grado, también se ha procedido a realizar ensayos de la extensión de los mapas de funcionamiento de la turbina y el compresor. En los cuales, se comparten varios objetivos. En primer lugar, comprobar el correcto funcionamiento de la instalación en si misma; y por otro lado, la validación de un modelo de predicción de comportamiento de turbinas en turbocompresor y la generación de una base de datos para comprobar un futuro modelo de predicción de comportamiento de turbocompresores. Los ensayos han sido realizados sobre un turbocompresor GTA1549LV, ensayado anterior mente por la CMT. Realizando en primer lugar, la comprobación de la sala obteniendo los mismos resultados en los mapas de funcionamiento originales. Para posteriormente proceder a realizar la extensión de los mapas de funcionamiento de ambos elementos del turbocompresor. Una vez verificada el correcto funcionamiento de la sala y realizado la totalidad de los ensayos sobre el turbocompresor. Se procede al procesamiento de los datos guardados durante los ensayos, obteniendo así los mapas extendidos de turbina y compresor, tanto en eficiencia y compresor. Por último, tras obtener los resultados experimentales, se procede a comparar con el modelo matemático. De este modo se consigue por un lado, conocer el funcionamiento del turbocompresor en estos puntos de operación que anteriormente no se podían obtener, y proceder a comparar los resultados obtenidos respecto a los predichos por el modelo en el comportamiento de la turbina. Estableciendo una base experimental para perfeccionar el modelo.