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ESTUDIO DE LA AERODINÁMICA DE UN VEHÍCULO |
El diseño de la carrocería de un vehículo tiene una importancia decisiva en la calidad de su aerodinámica, cuestiones tales como las prestaciones, la estabilidad, la adherencia al suelo y el consumo de combustible dependen directamente de las formas de la carrocería y de su aerodinámica. La aerodinámica es la parte de la mecánica de fluidos que se encarga de estudiar los fenómenos que se originan cuando existe movimiento relativo entre un sólido y el fluido gaseoso que lo rodea, determinando las presiones y fuerzas que se van a generar. Cuando un vehículo se desplaza tiene que apartar un volumen importante de aire para poder avanzar y también facilitar que se rellene el vacío que generan tras de sí. A velocidades bajas, esta fuerza es relativamente pequeña pero a velocidades altas se convierte en la principal resistencia que debe vencer la potencia del motor para conseguir ganar más velocidad. La magnitud de las fuerzas aerodinámicas que se generan cuando un vehículo se desplaza por la carretera, va a depender de las características del aire (viscosidad y densidad) y del sólido. El sólido, en este caso un automóvil, ha de considerarse su forma, su rugosidad superficial, el área de contacto con el aire y, sobre todo, la velocidad relativa entre éste y el aire. Todo esto se traduce en que, sobre cada punto de la superficie del automóvil, estén presentes un par de fuerzas, una fuerza de presión, normal a la superficie del cuerpo, debido a la velocidad relativa entre ambos, y una fuerza de rozamiento, tangente a la superficie del cuerpo, debida a la viscosidad del aire. Si sumamos todas las fuerzas de presión que actúan sobre los diferentes elementos de superficie obtenemos, como resultante, una fuerza neta total, que estará aplicada en un punto imaginario, denominado centro de presiones. Si establecemos la dirección de movimiento del fluido (o automóvil) y descomponemos esa fuerza neta en dos componentes, en la dirección de dicho movimiento y en su perpendicular, tenemos que la primera de esas componentes, llamada fuerza de arrastre (arrastre inducido) se opone al avance del vehículo y la segunda, llamada fuerza de adherencia o sustentación, hace que el vehículo se adhiera o tenga tendencia a separarse del suelo. Si sumamos todas las fuerzas de rozamiento que actúan en los diferentes elementos de superficie obtenemos una resultante total, aplicada en dicho centro de presiones. Si la descomponemos en las dos direcciones anteriores, obtenemos en la dirección de movimiento del fluido una fuerza de arrastre que se opone al desplazamiento del vehículo. Dada la complejidad de los efectos del aire sobre el vehículo y con la finalidad de facilitar su estudio, se hace depender dichas relaciones de una única variable, los llamados coeficientes. Estos coeficientes permitirán predecir los efectos aerodinámicos sobre un cuerpo determinado (prototipo) a partir de las mediciones obtenidas sobre el modelo conocido. Los coeficientes más utilizados en el caso de la aerodínámica de un vehículo, son el coeficiente de arrastre (Cx) y el coeficiente de sustentación (Cz), que se determinan por una simple división entre las fuerzas correspondientes, fuerza de arrastre (Fx) o fuerza de sustentación (Fz), y el producto de la presión dinámica por una superficie de referencia. Valores todos ellos conocidos en ese entorno controlado. Se llama coeficiente de penetración Cx porque la x indica una dirección en un eje de tres coordenadas; al coeficiente vertical o de elevación se le denomina Cz por la misma causa. Otra forma de referirse al coeficiente de penetración es Cd, donde la d es la inicial de la palabra inglesa «drag»; según esta nomenclatura, el coeficiente de elevación es Cl, por lift. El coeficiente aerodinámico Cx es la expresión de la resistencia que ofrece un cuerpo a moverse dentro de un fluido por razón de su forma. Se toma como un coeficiente adimensional, a partir de la resistencia que hace una plancha cuadrada de metal, de 1 m de lado. Al coeficiente de la plancha se le atribuye el valor 1, y a otros cuerpos se les atribuye un valor como referencia a ese. Hasta cierto punto, el Cx es independiente del tamaño del cuerpo y de la velocidad del fluido. A partir de cierto punto, puede haber variaciones en el Cx por cualquiera de las dos causas. Por esta razón, cuando se trabaja con modelos a escala para estudiar la aerodinámica de una forma, esta escala no suele ser menor de 1 a 5. El Cx en la mayoría de los coches de producción está entre 0,25 y 0,40; algunos coches experimentales o prototipos bajan de 0,20. El Cx es uno de los datos necesarios para calcular la resistencia aerodinámica Rx. El otro dato es un área de referencia que, en coches de producción, es equivalente a la superficie frontal. La razón por la que se escoge la superficie frontal es que se supone que por detrás del plano de mayor área es donde se produce la separación del flujo aerodinámico de la carrocería; esta separación del flujo es la principal causa de resistencia aerodinámica en coche de producción. Al multiplicar el coeficiente de penetración Cx, tomado como número adimensional, por la superficie frontal expresada en m², queda un valor de resistencia aerodinámica SCx, expresado en también m². Por tanto la resistencia aerodinámica Rx depende fundamentalmente de cuatro factores: la densidad del aire, la velocidad al cuadrado, la superficie frontal y el coeficiente de resistencia aerodinámica del vehículo, todo ello multiplicándose y por tanto influyendo en la misma medida. Si dividimos el resultado de esa multiplicación entre dos, tenemos la fórmula completa, pero lo que importa aquí es lo que son y cómo actúan cada uno de esos factores.
Rx= Resistencia aerodinámica (N))
¿Cómo evaluar la calidad aerodinámica de un vehículo? Para evaluar la aerodinámica de un vehículo se realiza generalmente en los túneles de viento, costosas y avanzadas instalaciones que permiten determina de forma experimental el valor de los coeficientes se en un entorno controlado (Cx, Cz, Fx, SCx etc), en los que se puede conocer la velocidad, la densidad del aire, el área de referencia o factor de forma, y el arrastre y la sustentación producida sobre el vehículo. Para realizar los ensayos en el túnel de viento es necesario contruir un prototipo del vehículo, lo cual es laborioso y muy costoso, sobre todo si se detectan defectos, los cuales es necesario corregir y da lugar a tener que modificar el prototipo. Por ello durante la fase de desarrollo se suelen utilizar mucho los cálculos numéricos con software CFD (Computational Fluid Dynamics), lo cual permite realizar cálculos y estudios muy rápidamente con costes muy bajos comparados con el túnel de viento. El túnel
de viento y el CFD no son más que dos herramientas que se utilizan de forma
simultánea para avanzar más rápidamente y obtener mejores resultados en el
desarrollo aerodinámico. |
Publicado el 2014-08-04 16:54:37 por Carlos Rodríguez | Abrir |
DraftSight, CAD de nivel profesional gratuito |
DraftSight es un software orientado a los usuarios CAD profesionales, estudiantes y educadores que necesitan crear, editar y visualizar ficheros DWG. Los ficheros DWG son los pertenecientes al extendido AutoCAD de Autodesk y que el DraftSight utiliza también como formato nativo. El programa DraftSight es bastante reciente (lanzado en febrero de 2011), desarrollado por Dassault Systemes, uno de los líderes mundiales de programas CAD y que cuentan con productos de éxito como son el SolidWorks y el Catia. En esta ocasión han desarrollado un software muy parecido al AutoCAD, con el que esperan cubrir la demanda de usuarios de CAD de gama baja, y donde predomina el diseño 2D. Tiene una interfaz muy similar a la de las versiones anteriores de Autocad, antes de que se pusieran de moda los menús por cintas. Es muy intuitiva y cuenta con gran cantidad de paneles y menúes desplegables, ahorrando espacio y reservándolo para el área de dibujo. DraftSight soporta Windows®, Mac® y Linux. Pero lo mejor de todo es que es Gratuito (aunque requiere activación) y se pueden descargar libremente de la página web oficial. La instalación es muy sencillas, una vez descargado el archivo de instalación, lo ejecutamos, dejando la opción de licencia que viene por defecto y le damos a aceptar. Más tarde, pedirá que introduzcamos nuestra dirección de email. Debemos introducir una dirección real, pues es sólo para realizar el registro y nos enviará un mail de confirmación. Y posteriormente ya se puede empezar a trabajar con el programa sin restricciones. Como en la mayoría de las ocasiones, el único inconveniente en este momento es la documentación, que es escasa y está la mayoría en inglés. A continuación podemos ver el vídeo promocional del curso de Curso de CAD con DraftSight perteneciente a la plataforma Technical Courses. CURSO RECOMENDADO: - Curso de CAD con DraftSight. Dibujo Industrial |
Publicado el 2014-06-17 23:53:09 por Esther Mora | Abrir |
Clasificación de los Buques Petroleros | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Un petrolero es
un buque cisterna de construcción especial, diseñado para el transporte de
crudo o productos derivados del petróleo.
Los buques petroleros se suelen agrupar según su capacidad de transporte e idoneidad para cada tráfico:
• Shuttle Tanker (lanzaderas): Son buques
especializados que repiten continuamente el trayecto de ida y vuelta, desde pozo
(instalación offshore), a la refinería en tierra donde descarga el crudo para
su tratamiento. Su tamaño no es excesivamente grande 80.000 a 200.000 TPM, pero cuentan
con gran capacidad de maniobra, posicionamiento dinámico y equipamiento para
realizar la carga de crudo en el mar.
Petrolero Shuttle Stena Alexita, 127.500 TPM, construido en 1998 por Hashihama Shipbuilding Co (Japón). Foto realizada a su paso frente al Castillo de San Felipe (Ferrol), en septiembre de 2008
• Coastal Tanker (Costeros): Son buques de
hasta 16.500 TPM usados en trayectos cortos.
Petrolero Lagan de 6800 TPM, mide 105,20 metros de eslora total, 17 de manga, 9,80 de puntal y 7,80 de calado. Fue construido por Astilleros Armón en Vigo en 2008. (Foto Astilleros Armón).
• General Purpose Tanker (Multipropósito):
Van desde 16.500 a 25.000 TPM, operan en diversos
tráficos.
• Handy Size Tanker: Se trata de buques de
25.000 a 45.000 TPM, ejemplos de áreas de operación son el Caribe, costa Este
de los Estados Unidos, Mediterráneo y Norte de Europa.
Petrolero Handysize Marinoula, 45.000 TPM, construido en 2000 por Shipyard Brodosplit. (Foto Brodosplit)
• Panamax: Con tonelajes entre los 55.000
y 80.000 TPM. Su nombre se debe a que originalmente las dimensiones de estos
buques cumplían con las máximas permitidas para su tránsito por el Canal de
Panamá (274 metros de eslora, 32 m de manga y 13 m de calado).
Petrolero Panamax Stena Poseidon, 75.000 TPM, construido en 2006 por Shipyard Brodosplit, Croatia. (Foto Stena).
• Aframax: Derivados de la Average Freight
Rate Assessment, se acepta un rango de entre 75.000 y 120.000 TPM. Sus tráficos
habituales incluyen cargamentos entre puertos ubicados en áreas como el Caribe,
el mar Mediterráneo o el Golfo Pérsico.
• Suezmax: Sus módulos van desde las
120.000 hasta los 200.000 TPM. En sus orígenes su nombre estaba vinculado a que
el módulo con su mayor carga cumplía con las máximas dimensiones permitidas
para el tránsito por el canal de Suez, aunque hoy en día navegan por este canal
buques de hasta 300.000 TPM.
• V.L.C.C. (Very Large Crude Carrier): Con
pesos muertos desde 200.000 hasta 320.000 TPM. Por sus dimensiones se trata de
buques que operan por lo general en terminales mar adentro.
Petrolero Munguía, 300.000 TPM, construido en 1977 por Astano (Ferrol), saliendo de la ría de Ferrol, frente al castillo de San Felipe (Foto Astano).
• U.L.C.C. (Ultra Large Crude Carrier):
Son todos aquellos cuya capacidad de carga supere las 320.000 TPM. Estos
superpetroleros aparecen en el mercado a finales de los años ’60. Debido a su
gran tamaño son muy limitados para operar en aguas restringidas.
Petrolero Arteaga, con 325.795 TPM y 347,94 m de eslora, construido en Astano en 1972, fue uno de los más grandes petroleros fabricados en grada inclinada. En la tabla siguiente se incluye un resumen de la clasificación de los petroleros por tamaño indicando también el precio promedio de petroleros de nueva construcción y petroleros usados;
DESCRIPCION GENERAL: Las diferencias básicas entre un buque de carga corriente y
un petrolero son:
1-Resistencia estructural: En un buque normal la carga es
soportada por las cubiertas en el
espacio de las bodegas; en un petrolero gravita sobre el fondo, forro exterior
y mamparos. Además, en aguas agitadas se producen fuerzas de inercia que actúan
sobre los costados y mamparos. La estructura del petrolero debe de ser más
resistente que otros barcos.
2-Estanqueidad al petróleo: Los tanques de carga deben ser
estancos al petróleo y sobre todo a los gases producidos por él, que al
mezclarse con el aire hacen una mezcla explosiva. Debe de evitarse que
circuitos eléctricos pasen por los tanques o cámara de bombas. Petrolero Aframax Eagle Atlanta, de 107.106 dwt, eslora 246 m, manga 42m, construido en Koyo Dockyard - Mihara, Japan, en 1999. Foto realizada en Gibraltar el 11 de Octubre de 2010.
3-Variación del volumen de la carga: La carga aumenta su
volumen 1% por cada 10º C de incremento
de la temperatura. Si el tanque se llena mucho, al calentarse rebosaría. Y si
se llena poco se tendrá un cargamento móvil que reduce la estabilidad y el
espacio libre se llena de gases explosivos.
4-Sistema de bombas de carga y descarga de petróleo: La
cámara de bombas suele estar a popa de los tanques de carga, para trasiego de
la carga. Son bombas de gran capacidad y son movidas por vapor o motor
eléctrico.
5-Ventilación: Se producen vapores de petróleo en los
cóferdams y cámara de bombas, son más pesados que el aire y es necesario
expulsarlos de estos espacios.
Actualmente los petroleros de nueva
construcción, por imperativo de la legislación vigente del Convenio
Marpol, deberán
de llevar protegidos los tanques de carga, con tanques de lastre o
espacios que
no sean tanques de carga o combustible. Es decir, contarán con doble
casco, opcionalmente se podrá plantear el proyecto del buque con
cubierta intermedia.
Los petroleros
doble casco, en detrimento de los más antiguos diseños de un solo casco, son
menos sensibles a sufrir daños y provocar vertidos en accidentes de colisión
con otros buques o embarrancamiento.
Los cargamentos de un petrolero se dividen en:
- Pesados o
sucios: crudos, asfalto, fuel-oil.
- Ligeros o
limpios: gasolinas, gasoil, keroseno, etc.
Si se transporta crudo, fuel-oil y en general productos de
gran viscosidad, hay que calentar los tanques, para darle fluidez a la carga y
facilitar la descarga. El llenado y vaciado se hace por el fondo.
El lastrado se realizaba llenando con agua los tanques de
carga, actualmente en los buques de nueva construcción llevan tanques de lastre
separados.
Como complemento de los tanques de carga, están los tanques
de decantación “Slop” destinados a retener los residuos de las mezclas generadas
por el lavado de los tanques con crudo. Normalmente se disponen dos, a popa de
los de carga.
La cámara de bombas de carga está situada a popa de la cántara,
las bombas suelen ser turbobombas accionadas con vapor o bombas accionadas con
motor eléctrico.
La propulsión actualmente suele ser por medio de motor
Diesel lento (antiguamente se empleaban turbinas de vapor), se suelen incorporar también una caldera de gases de escape y una
o dos calderas de mecheros para alimentar las turbobombas de carga y
calefacción de tanques.
Cuando se vacían los tanques éstos se llenan con vapores de
petróleo y gases explosivos, para eliminarlos se emplea el equipo de gas
inerte. El gas inerte se obtiene por tratamiento de los gases de escape de los
motores auxiliares o por medio e un generador independiente, el gas inerte es básicamente CO2. Fuentes: Tecnología Marítítima (Blog). |
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Publicado el 2014-05-25 15:34:35 por Carlos Rodríguez | Abrir | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La Gestión de Proyectos de Ingeniería |
Toda empresa de Ingeniería grande, mediana o pequeña, es muy probable que en algún momento tenga que acometer el desarrollo de proyectos más o menos complejos. En estos casos contar con las herramientas adecuadas y las personas capacitadas es lo más importante para culminar los proyectos con éxito y con ello poder generar los beneficios para la empresa. Cuando no se planifica detalladamente, se corre con el riesgo de encarecer la obra por los incrementos de costos producidos por atrasos innecesarios y falta de coordinación. La responsabilidad que debe asumir en estos casos el gestor del proyecto es muy grande, probablemente están en juego miles de Euros, y en caso de una deficiente gestión del proyecto se puede poner incluso en peligro la supervivencia de la empresa. El Triángulo del proyecto nos indica los 4 factores elementales sobre los que se desarrolla un proyecto, y que la ponderación de cada uno de estos factores tiene influencia al menos en alguno de los restantes. Es decir, que no se puede cambiar el ámbito, la programación o el presupuesto de un proyecto sin que al menos una de las otras dos partes se vea afectada. 1- TIEMPO: El tiempo para completar el proyecto, que se refleja en la programación del mismo. 2- DINERO: El presupuesto del proyecto, que se basa en el costo de los recursos; personas, equipamiento y materiales necesarios para realizar las tareas. 3- ÁMBITO: Los objetivos y las tareas del proyecto, así como el trabajo necesario para realizarlo. 4- CALIDAD: es la cuarta parte del triángulo de proyecto. Se encuentra en el centro, donde cualquier cambio en cualquier lado le afecta. Por ejemplo, si vamos por delante de lo programado, se podría permitir más tiempo para las tareas existentes. Con este tiempo y ámbito adicionales, el resultado final podría ser un producto mejor, mejorando la calidad del producto. La adecuada planeación de un proyecto es responsabilidad del gestor del Proyecto, que debe combinar de forma adecuada los diversos factores que intervienen en el proyecto, con el objetivo de para maximizar el beneficio sin comprometer la calidad del producto, ni los plazos de entrega. La productividad es la herramienta fundamental para el éxito de cualquier negocio. La información, la experiencia y los conocimientos colectivos le otorgan a la organización potencial y valor (actual y de futuro). Por ello, es importante que los miembros de la organización cuenten con herramientas y aplicaciones que faciliten la toma de decisiones. Actualmente existen diversas herramientas informáticas adecuadas para la gestión de proyectos, entre las más conocidas se encuentran; Primavera Project Palnner de Oracle y el Project de Microsoft. También existen aplicaciones gratuitas o de software libre, entre las que sobresalen; OpenProject, ProjectLibre, GanttProject y OpenWorkbench. Estas aplicaciones se asemejan bastante en el funcionamiento al Project de Microsoft y actualmente se encuentran únicamente en idioma Inglés. El MS Project es una herramienta que permite planear sistemáticamente las tareas y las fases de un proyecto. El Project, en la actualidad, es una de las herramientas más utilizadas para una gestión eficaz en el desarrollo de planes, asignación de recursos a tareas, dar seguimiento al progreso, administrar presupuesto y analizar cargas de trabajo. Microsoft Project es un software de administración de proyectos diseñado por Microsoft para ayudar a los gestores de proyectos en el desarrollo de planes, asignación de recursos a tareas, dar seguimiento al progreso, administrar presupuesto y analizar cargas de trabajo. La aplicación crea calendarización de rutas críticas, además de cadenas críticas y metodología de eventos en cadena disponibles como add-ons de terceros. Adicionalmente, Project puede reconocer diferentes clases de usuarios, los cuales pueden contar con distintos niveles de acceso a proyectos, vistas y otros datos. CURSOS RECOMENDADOS:- Curso de Gestión de Proyectos con MS Project
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Publicado el 2014-05-12 10:08:38 por Ana Gordillo & C. Rodríguez | Abrir |
Análisis CFD del motor diesel de pistones opuestos Fairbanks Morse 38D8-1/8. |
Los motores de émbolos opuestos se comenzaron a
desarrollar desde principios del siglo XX con el fin de mejorar el rendimiento
de los motores de dos tiempos. Han destacado fabricantes como Oechelhaeuser, Junkers, Beardmore, etc. Respecto al
ámbito naval, motores de las marcas Fairbanks-Morse, Napier Deltic, Doxford,
etc han estado presentes en cientos de barcos a lo largo de la historia.
Sus principales ventajas son el
empleo de barrido uniflujo y diagrama de distribución asimétrico, lo cual
mejora considerablemente la eficacia del barrido y el rendimiento debido a la
optimización de los tiempos de apertura y cierre de las lumbreras. Estas
características de los motores de émbolos opuestos hacen que alcancen una
eficiencia en consumos de combustible equiparable a la obtenida por los mejores
motores diesel de cuatro tiempos, pero con la ventaja de menor complejidad
mecánica y menor peso
. Fig.3. Sección del motor Fairbanks-Morse 38D8-1/8 [1].
Los motores de émbolos opuestos
se caracterizan por tener dos pistones y una cámara de combustión en cada
cilindro, tal y como se indica en la Fig. 3. Los pistones se colocan en
posiciones opuestas, es decir, cabeza con cabeza, y el espacio de combustión es
el que queda entre ambos. Cuando tiene lugar la combustión, los gases actúan en
ambos pistones separándolos, de ahí el nombre de “émbolos opuestos”.
Los
cilindros de estos motores no tienen válvulas, sino lumbreras localizadas en
los extremos de los cilindros (lumbreras de escape en la parte inferior del
cilindro y lumbreras de admisión en la parte superior). Estas lumbreras son
abiertas y cerradas mediante el movimiento de los pistones. El motor que hemos estudiado es el Fairbanks-Morse 38D8-1/8 es uno de los motores de émbolos
opuestos con más éxito de la historia. Fue desarrollado a mediados de los años 30
del siglo XX, entrando en producción regular en 1937. Se empleó en prácticamente
todas las clases de submarinos norteamericanos durante la II Guerra Mundial,
tales como los de la clase Tambor (1939-1941), Gato (1940-1944), Balao
(1942-1946), Tech (1944-1951) y el más reciente de la clase Tang (1949-1952).
Posteriormente, el 38D8-1/8 también fue utilizado como generador auxiliar en
todas las clases de submarinos nucleares hasta los submarinos de la clase
Virginia. Fig.6. USS Ponpano, submarino de la clase Porpoise que originalmente incorporaba los nefastos Hooven, Owens, Rentschler, y posteriormente fueron remotorizados con los FM 38D8-1/8.
Además de su aplicación inicial
en buques de guerra, el 38D8-1/8 se empleó posteriormente en multitud de buques
civiles tales como remolcadores, pesqueros, grandes yates y barcos de pequeño y
mediano porte en general. En menor medida, otras aplicaciones fueron la
propulsión ferroviaria y la producción de energía eléctrica. Su éxito se ha
consolidado después de muchas décadas de fabricación y miles de unidades
producidas. Increíblemente, más de 80 años después desde la aparición de los
primeros prototipos, el 38D8-1/8 todavía continúa en producción en la actualidad
como generador diesel dual (gas natural-gasoil).
El sistema de barrido uniflujo es,
sin lugar a dudas, el mejor sistema para un motor de dos tiempos, permitiendo
utilizar relaciones carrera/diámetro muy elevadas sin problemas para un barrido
eficiente (el 3808-1/8 tiene una relación carrera/diámetro de 2,45). En este
sistema, el aire de barrido entra por las lumbreras de admisión y se desplaza
en línea recta sin cambios de dirección, empujando como si fuera un pistón a los gases quemados
fuera del cilindro a través de las lumbreras de escape, y quedando el cilindro
lleno con carga de aire fresco. A pesar de que la máxima eficacia nunca se
alcanza, se pueden alcanzar valores muy cercanos al óptimo.
La secuencia del barrido y renovación
de la carga es la siguiente. Una el vez completada la inyección y realizada la
combustión, los pistones se separan en su carrera de trabajo. El pistón
inferior (que tiene un er adelanto de 12°) aprovecha la mayor parte de la
energía de los gases y, en su desplazamiento hacia abajo, descubre las
lumbreras de escape. Esto provoca una caída brusca de la presión residual
dentro del cilindro. A continuación, el pistón superior descubre las lumbreras
de admisión. Cada cilindro posee 10 lumbreras de escape y 16 lumbreras de
admisión. Estas últimas tienen una orientación en sentido randial para forzar
al flujo de aire a girar dentro del cilindro en forma de es remolino (fenómeno
conocido como swirling). A pesar de la velocidad axial que posee el aire de
barrido cuando entra en el cilindro, a medida que la masa de aire fresco va descendiendo
en dirección al escape, se va disipando algo su velocidad y se va concentrando
cada vez más hacia el centro del cilindro, pudiendo quedar pequeñas porciones
de gases residuales en las inmediaciones de las paredes, haciendo que el
barrido nunca sea perfecto. Sin embargo, se han hecho muchos esfuerzos para
reducir en lo posible este fenómeno. En motores modernos se ha minimizado
gracias a los enormes caudales de aire de barrido que producen las
turbosoplantes modernas, y que en estos motores con compresor mecánicos no
se podrían utilizar debido a la elevada potencia que consumiría el
compresor.
Para
comprobar el buen funcionamiento de este motor se ha simulado el
proceso de barrido mediante CFD con el Software OpenFoam , uno de los
mejores programas CFD del mundo para simulación numérica. Los resultados
se pueden ver en el siguiente vídeo, que
representa el rojo aire y en azul gases frescos. En el instante inicial
de la
simulación el cilindro está lleno de gases (color azul), y al abrirse
las
lumbreras de admisión (situadas en la parte superior del cilindro) entra
aire
(color rojo) en el cilindro que expulsa los gases al exterior por medio
de las
lumbreras de escape.
La extremada rapidez en que se efectua el ciclo hace que sea
prácticamente imposible, (manteniendo una precisión razonable), realizar
los cálculos por otros métodos. Un ciclo completo se realiza en menos
de 0,083 segundos, lo cual da lugar a velocidades de los gases
desplazados realmente elavadas.
Durante el análisis se puede cuantificar con precisión la cantidad de flujo de gases que pasa por las lumbreras de admisión y escape, diferenciando además las cantidades de cada especie, lo cual permite calcular, entre otras cosas, la eficiencia de barrido, que en esta simulación nos da un resultado de 89,2%. Este valor concuerda satisfactoriamente con el 90% calculado por Schweitzer para este mismo motor y en las mismas condiciones de funcionamiento. FORMACIÓN:
Para análisis CFD recomendamos el
software gratuito OpenFOAM, que permite reproducir y simular el funcionamiento del motor en todo lo referente al comportamiento de gases y fluidos.
Por medio del curso de Technical Courses en idioma español o en inglés, se puede introducir en el manejo de este potente Software de CFD.
REFERENCIAS:
[1]
Farirbanks-Morse & Co. Fairbanks-Morse model
38D8-1/8 diesel marine. Engine service manual, 1967.
[2]
www.fairbanksmorse.com
[7] Grupo de Innovaciones Mariñas de la Universidad de La Coruña.
[3] OpenFOAM (2008), Version 1.5 User Guide.
[5] Revista Ingeniería Naval
[6] USS Bang, wikipedia |
Publicado el 2014-05-06 10:22:27 por C. Rodriguez & I. Lamas | Abrir |
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