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Optimizaci�n de conductos del m�ltiple de escape en los materiales bajo su rendimiento experimental en el MEP de un veh�culo liviano

 

Optimization of exhaust manifold ducts in materials under its experimental performance in the MEP of a light vehicle

 

Otimiza��o de dutos de coletor de exaust�o nos materiais sob seu desempenho experimental no MEP de um ve�culo leve

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: lchiriboga.mdm@uisek.edu.ec

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de investigaci�n

 

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*Recibido: 20 de diciembre de 2021 *Aceptado: 20 de enero de 2021 * Publicado: 10 de febrero de 2021

        I.            Ingeniero Mec�nico Automotriz, Magister en Dise�o Mec�nico, Estudiante de la Universidad Internacional SEK, Quito, Ecuador.

     II.            Ingeniero Automotriz, Magister en Dise�o Mec�nico, Docente Investigador, Instituto Superior Tecnol�gico Guayaquil, Ambato, Ecuador.

   III.            Ingeniero Automotriz. Magister en Dise�o Mec�nico Menci�n en Fabricaci�n de Autopartes de Veh�culos, Docente Investigador Instituto Superior Tecnol�gico Francisco de Orellana, Estudiante de la Universidad Internacional SEK, Puyo, Ecuador.

  IV.            Ingeniero Automotriz, Formaci�n de Formadores, Mecatr�nica Automotriz, Prevenci�n en Riesgos Laborales, Docente Investigador Instituto Superior Tecnol�gico Francisco de Orellana. Puyo, Ecuador.

     V.            Ingeniero en Mantenimiento, Docente Investigador Instituto Superior Tecnol�gico Francisco de Orellana, Puyo, Ecuador.

Resumen

Los gases expulsados del cilindro comprimen y desalojan los gases presentes en el conducto de escape. Conforme los gases se desplazan hacia la boca de escape, el proceso de transferencia de calor con las paredes se hace menos pronunciado, promoviendo la reducci�n de temperatura, esto es parte de proceso de an�lisis actual respecto al material de las paredes. El objetivo de este trabajo fue realizar prototipos de ductos escape que permitan diferenciar las mejoras dependiendo del material el cual est�n fabricados, esto permitir� mayor variedad en los materiales usados para el mercado ecuatoriano. Como m�todo se aplic� los modelos unidimensionales de acci�n de ondas (WAM) permiten calcular el flujo en conductos, mediante la combinaci�n de canales unidimensionales, dep�sitos cero dimensionales y elementos no dimensionales, en los modelos de acci�n de onda, a fin de obtener informaci�n r�pida acerca de las modificaciones realizadas en la trayectoria de los gases. Adem�s, para obtener los datos exactos de torque y potencia, de cada uno de los 3 dise�os con materiales alternos, se realiz� las pruebas dinamom�tricas seg�n la norma INEN 960, obteniendo las curvas caracter�sticas del veh�culo. Finalizando el estudio el m�ltiple de escape fabricado de configuraci�n 4-1 con tuber�a aluminizada aument� un 8.92% de torque con respecto al original, mientras que la potencia aument� un 7.66% con respecto a la l�nea base, el dise�o y el material responden positivamente a los objetivos planteados en este estudio.

Palabras clave: Veh�culo; rendimiento; sistema de escape; materiales; dise�o.

 

Abstract

The gases expelled from the cylinder compress and dislodge the gases present in the exhaust duct. As the gases move towards the exhaust port, the heat transfer process with the walls becomes less pronounced, promoting the reduction of temperature, this is part of the current analysis process regarding the material of the walls. The objective of this work was to make prototypes of exhaust ducts that allow to differentiate the improvements depending on the material which they are manufactured, this will allow a greater variety in the materials used for the Ecuadorian market. As a method, one-dimensional wave action models (WAM) were applied to calculate the flow in ducts, by combining one-dimensional channels, zero-dimensional deposits and non-dimensional elements, in wave action models, in order to obtain fast information about the modifications made in the path of the gases. In addition, to obtain exact torque and power data for each of the 3 designs with alternate materials, dynamometric tests were carried out according to the INEN 960 standard, obtaining the characteristic curves of the vehicle. At the end of the study, the exhaust manifold manufactured with a 4-1 configuration with aluminized pipe increased by 8.92% of torque with respect to the original, while the power increased by 7.66% with respect to the baseline, the design and the material respond positively to the objectives set in this study.

Keywords: Vehicle; performance; exhaust system; materials; design.

 

Resumo

Os gases expelidos do cilindro comprimem e desalojam os gases presentes na conduta de exaust�o. medida que os gases se deslocam para a porta de escape, o processo de transfer�ncia de calor com as paredes torna-se menos pronunciado, promovendo a redu��o da temperatura, isto faz parte do actual processo de an�lise relativo ao material das paredes. O objectivo deste trabalho foi fazer prot�tipos de condutas de exaust�o que permitam diferenciar as melhorias em fun��o do material que � fabricado, o que permitir� uma maior variedade nos materiais utilizados para o mercado equatoriano. Como m�todo, foram aplicados modelos de ac��o de onda unidimensional (WAM) para calcular o fluxo nas condutas, atrav�s da combina��o de canais unidimensionais, dep�sitos de dimens�o zero e elementos n�o dimensionais, nos modelos de ac��o de onda, a fim de obter informa��o r�pida sobre as modifica��es feitas na traject�ria dos gases. Al�m disso, para obter os dados exactos de torque e pot�ncia para cada um dos 3 desenhos com materiais alternativos, foram efectuados ensaios dinamom�tricos de acordo com a norma INEN 960, obtendo-se as curvas caracter�sticas do ve�culo. Finalizando o estudo, o colector de escape fabricado em configura��o 4-1 com tubo aluminizado aumentou 8,92% do bin�rio em rela��o ao original, enquanto a pot�ncia aumentou 7,66% em rela��o � linha de base, o desenho e o material respondem positivamente aos objectivos estabelecidos neste estudo.

Palavras-chave: Ve�culo; desempenho; sistema de escape; materiais; desenho.

 

Introducci�n

El sistema de escape es una parte fundamental del MEP (Motor De encendido Provocado), el cual permite a los gases que fluyen al medio ambiente, el problema se presenta debido a la monoton�a de materiales al momento de la fabricaci�n de sistemas de escape por lo que se pretende generar diversidad de materiales que permitir�n obtener diferentes beneficios dependiendo del material que va a ser utilizado en la producci�n de sistemas de escape (Guaman et al., 2019).

Durante el ciclo de trabajo completo, un motor de cuatro tiempos traza dos lazos en el diagrama p-V, en el cual el lazo superior corresponde al trabajo indicado y el lazo inferior al trabajo de bombeo (Payri Gonz�lez y Desantes Fern�ndez, 2011). Entre los aspectos influyentes en las p�rdidas mec�nicas por bombeo en un MEP, seg�n Berm�dez y Tormos (2011), se tiene: P�rdida de carga en el sistema de admisi�n por la resistencia en el paso de aire; Contrapresi�n de escape; avances y retrasos en el diagrama de distribuci�n del motor a fin de optimizar los procesos de admisi�n y escape. Geometr�a de los sistemas de admisi�n y escape acordes al diagrama de distribuci�n para mejorar el llenado del cilindro y reducir el trabajo de bombeo. Las p�rdidas de bombeo al tener su origen en el proceso de renovaci�n de la carga, se las puede reducir en base al dimensionamiento adecuado de v�lvulas de admisi�n y escape mediante el dise�o de los conductos de admisi�n y escape sintonizados con el diagrama de distribuci�n (Berm�dez & Tormos, 2011).

Al incrementar la velocidad del motor, reducir las p�rdidas por fricci�n o aumentar la eficiencia volum�trica, t�rmica y de combusti�n se logra mejorar potencia en el motor. De donde la eficiencia volum�trica tiene un mayor impacto en el rendimiento, y consiste en la eficacia del intercambio de gases, es decir el reemplazo de los gases quemados y el llenado del cilindro con gases frescos, o como ya se dijo el proceso de renovaci�n de la carga (Deshmukh, Kumar, Garg, Nayeem, y Lakshminarasimhan, 2004). Dentro del proceso de renovaci�n de la carga existen fen�menos f�sicos como: rozamientos, compresibilidad del flujo, efectos de inercia del flujo, efectos de ondas y transmisi�n de calor. Particularmente, el proceso de escape provoca ondas de presi�n que se transmiten en los conductos, donde la duraci�n del pulso de presi�n se admite como la duraci�n de la carrera de escape m�s el avance a la apertura del escape. Este fen�meno provoca interferencias entre cilindros, es decir, en un motor de cuatro cilindros, el pulso espont�neo de un cilindro coincide con el cruce de v�lvulas del cilindro anterior seg�n el orden de encendido (Galindo y Hern�ndez, 2011). Seg�n Gillieri (2007), menciona que el sistema de escape con una configuraci�n 4-1 mejora el aumento de potencia a reg�menes de giros altos del motor de combusti�n interna. El sistema de escape con dicha configuraci�n ayuda a disminuir la turbulencia que es generado en el motor, genera mejor caudal de salida de los gases combustionados generando mayor eficiencia en altas revoluciones.

En esta investigaci�n se pretende mejorar el flujo de gases de escape redise�ando las salidas independientes de cada cilindro de motor. Se realizar�n prototipos de escape que permitan diferenciar las mejoras dependiendo el material del cual est�n fabricados, esto permitir� mayor variedad en los materiales usados para la fabricaci�n en los m�ltiples de escape dentro del mercado ecuatoriano.

 

Metodolog�a

Se analiz� el comportamiento de cuatro tipos de materiales para el m�ltiple de escape, mediante el m�todo de simulaci�n para evaluarse el mejor rendimiento, optimizaci�n del auto y fiabilidad del material. Como la validaci�n experimental a trav�s de pruebas dinamom�tricas seg�n la norma INEN 960.

Se considera un veh�culo Sail 1.4, puesto que es un auto com�n en nuestro pa�s, se eval�o el rendimiento y eficiencia del motor en la ciudad de Quito, se toma las consideraciones de altitud y presi�n atmosf�rica, sin olvidar que es tambi�n un veh�culo muy comercial, por su bajo costo y buenas prestaciones, es necesario aumentar el rendimiento del motor puesto que en la ciudad hay pendientes prolongadas. Esta versi�n de autom�vil, trae un m�ltiple de escape con una configuraci�n 4-1 de f�brica. Las especificaciones del motor del veh�culo utilizado se muestran en la tabla 1. En la tabla 2 se muestra las especificaciones de las v�lvulas, conductos de admisi�n y escape del motor.

 

Tabla 1: Especificaciones del motor

Fuente: Ficha t�cnica Chevrolet Sail, G.M. (2015)

 

Tabla 2: Especificaciones de v�lvulas

Fuente: Ficha t�cnica Chevrolet Sail, G.M. (2015)

 

Determinaci�n de dimensiones para los ductos

Seg�n Gillieri (2007) la longitud del colector se determina seg�n la ecuaci�n 1. Donde Lc es longitud en cm que debe tener el colector de escape y corresponde al valor medido desde la v�lvula, de modo que se debe descontar de dicha cifra la longitud del conducto de escape en el cabezote; Ge es el valor en grados que corresponde a la fase de escape seg�n el diagrama de distribuci�n; n las revoluciones por minuto m�ximas del motor; y los valores 6 y 13.000 son constantes.�

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El di�metro de los tubos se determina por medio de la ecuaci�n 2, considerando Vc como la cilindrada unitaria en cm3. El valor que se obtiene del di�metro, se aplica para colectores rectos, por lo cual es necesario a�adir un 10 % a la cifra calculada para compensar las curvaturas. Para la uni�n de los tubos se sugiere una caja de expansi�n que permite la uni�n de los gases en un solo flujo.�

���������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������(2)

El di�metro del trayecto final del tubo de escape se calcula por la ecuaci�n 3, donde Vt es la cilindrada total en cm3, mientras que la longitud se aconseja un valor m�ltiplo de la dimensi�n del colector Lc (incluyendo el conducto de la culata).�

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Seg�n Heisler (2002) la longitud del conducto primario (L) se puede encontrar por la ecuaci�n 4, en donde, C es la velocidad del sonido a trav�s de la tuber�a de escape (se sugiere 518 m/s a 400 �C), n las revoluciones por minuto del motor y θt el �ngulo de desplazamiento del cig�e�al durante el cual la onda de presi�n en el escape viaja por el colector (�ngulo sugerido 120�).

������������������������������������������������������������������������������������������ ����������������������������(4)

La longitud del conducto primario determina el tiempo que le tomar� a la onda de presi�n creada en el escape, viajar por el colector y regresar, as� que entre m�s largo el tubo o recorrido, mayor es el tiempo requerido; por otra parte, el tiempo que se mantiene abierta la v�lvula disminuye a medida que aumenta las revoluciones, por lo que un tubo m�s largo funcionar� mejor a velocidades de motor menores.

Configuraci�n del m�ltiple de escape

Se selecciona la configuraci�n 4-1 que une los cuatro cilindros en un colector, en la siguiente tabla 3 se muestra el diagrama de orden de encendido y fases del veh�culo (Rodr�guez y Nogueira 2011).

 

Tabla 3: Diagrama de orden de encendido y fases del motor.

Cilindro	0� a 180�	180� a 360�	360� a 540�	540� a 720�
1	Combusti�n	Escape	Admisi�n	Compresi�n
2	Escape	Admisi�n	Compresi�n	Combusti�n
3	Compresi�n	Combusti�n	Escape	Admisi�n
4	Admisi�n	Compresi�n	Combusti�n	Escape

Fuente: Ficha t�cnica Chevrolet Sail, G.M.

 

Simulaci�n 1D del sistema de escape

Para la simulaci�n 1D se utiliza el programa OpenWAM, el cual trabaja con un sistema de bloques donde se ingresan los datos de cada componente del motor, desde la admisi�n de aire fresco hasta la salida de gases de combustionados, por lo tanto, se establece el tipo de motor, n�mero de cilindros, v�lvulas, conductos de admisi�n-escape y conexiones entre sistemas conforme al modelo que se requiere analizar. Para realizar la simulaci�n en el programa OpenWAM, se debe tomar en cuenta las condiciones de trabajo y geometr�a para el motor, en la tabla 4 se muestran dichos datos. Mientras que en la tabla 5 se muestra las condiciones iniciales para el uso del programa openWAM. (OpenWam, 2011)

 

Tabla 4: Condiciones y geometr�a del motor.

Propiedades	Valor
Tipo de motor	Encendido por chispa
Condiciones de operaci�n	Estacionario
Numero de ciclos	10
Velocidad del motor(rpm)	2000-6500
Poder calor�fico del combustible	41870
Densidad de combustible	854
Relaci�n de compresi�n	10.8:1

Fuente: Ficha t�cnica Chevrolet Sail, G.M.

 

Tabla 5: Condiciones iniciales

Propiedades	Valor
M�todo de calculo	Independiente
N�mero de ciclos de convergencia	10
Presi�n ambiente (bar)	1
Temperatura ambiente (�C)	20
Tipo de c�lculo	Simplificado
Permitir c�lculos externos	No
Sustancia de combustible	Gasolina
M�todo num�rico	Lax wendroff
Sub-modelo	Without-corretion

Fuente: openWAM.

 

Una vez ya digitado los datos correspondientes en el programa se procede a ordenar por cilindros y v�lvulas de acuerdo al motor seleccionado. En la figura 1 se indican los bloques que se usaran en la simulaci�n 1D y la disposici�n del motor.

 

Figura1: Motor completo 1D openWAM.

Fuente: Estudio de par�metros en open WAM

 

El programa openWAM tiene una herramienta para el estudio de par�metros, la misma que permite variar las velocidades, temperaturas, longitudes de tuber�as. Brindando un mejor rendimiento para el estudio de nuevos materiales en el sistema de escape del vehiculo de prueba. En la figura 2 se muestran las opciones seleccionados en cuanto a potencia, torque efectivo, velocidad del motor. Como tambien los par�metros de obtenci�n de valores de temperatura, presi�n y flujo m�sico en las v�lvulas de admisi�n y escape.

Figura 2: Variables de resultados

Fuente: Estudio de par�metros en open WAM

 

Propiedades de los materiales usados en la construcci�n de los header�s derivado de la simulaci�n (Vega et al., 2018), se muestra en la tabla 6.

 

Tabla 6: Datos Simulaci�n

Propiedades	Tuber�a Galvanizada	Tuber�a Acero negro		Tuber�a Aluminizada
Densidad (kg/m3)	7833.0		7849.0	2707.0
Poder calor�fico (J/kg-K)	465.0		460.0	896.0
Volumen de masa (m^3/s)	1.0689496�		1.0689496�	1.0689496�
Temperatura max ˚C	425.8		425.3	420.0�
Temperatura min ˚C	398.5		352.0	400.6
Velocidad de salida (m/s)	327.282		389.5737	417.5736
Presi�n� (kPa)	102.15		104.27	118.05

Fuente: Vega et al., 2018

 

Construcci�n de los m�ltiples de escape

La construcci�n de los m�ltiples de salida independiente de gases. El m�todo empleado es el doblado de tubos, donde se observ� el estrechamiento m�nimo en la secci�n trasversales de cada doblez. Para realizar este proceso se cort� las tuber�as a la longitud dise�ada (figura 3) y se dobl� de acuerdo a los �ngulos requeridos mediante una dobladora hidr�ulica, como se muestra en la figura 3.�

Se realiza el proceso de soldadura de cada tuber�a, dando como resultado dise�ado. Tambi�n se realiza las pruebas con el m�ltiple original y con los 3 header�s con materiales alternos (Guaman et al., 2019), como se muestra en la figura 4.

 

Figura 3: Corte y doblaje de tuber�a seg�n su longitud

 

 

 

 

 

Fuente: Autores, 2020

 

Figura 4: M�ltiple de escape original y 3 header�s con materiales alternos

Fuente: Autores, 2020

 

Pruebas Dinamom�tricas

Los datos exactos de torque y potencia, de cada uno de los 4 dise�os de prueba, se realiz� en el laboratorio CICCEV, el cual posee una acreditaci�n como laboratorio de certificaci�n de procesos industriales automotrices. Para las pruebas se utiliz� el dinam�metro de rodillos marca MAHA (Maschinenbau Haldenwang) LPS 3000 (Barahona L�pez y Rosas Huera, 2012). Las pruebas dinamom�tricas se llevaron seg�n la norma INEN 960, basada en la ISO 1585 y la ISO 3173, obteniendo las curvas caracter�sticas del veh�culo de torque y potencia mediante 3 ensayos con el sistema de escape original y 9 header�s con materiales alternos. Las pruebas se debe tomar en cuenta las dimensiones de las ruedas del veh�culo. En este caso es una llanta 185/60R14.

Se realiza la ubicaci�n del veh�culo en el banco dinamom�trico, se asegura, fija con correas. Se introducen los datos, par�metros del veh�culo en el software LPS3000, se verifica la alineaci�n de las ruedas y se calibra el dinam�metro a 2.000rpm del veh�culo.

El motor debe estar a temperatura de funcionamiento 198�F, se enciende el ventilador de refrigeraci�n del banco de pruebas LPS3000 y se inicia la prueba de medici�n; Al momento de iniciar la prueba, se acelera con el pedal a fondo en cuarta marcha hasta alcanzar 6.000rpm; Al momento de llegar a 6.000rpm, se debe pisar el embrague con la marcha puesta, el banco de pruebas desacelera hasta detenerse y el resultado se muestra en la pantalla (Rocha y Zambrano, 2015). Como se muestra de la figura 5.

 

Figura 5: Datos y par�metros del veh�culo.

Fuente: Auores 2020

 

Resultados

En la actualidad, la implementaci�n de modelos que simulen el comportamiento real de los sistemas es fundamental en el mundo de la ingenier�a. A la hora de dise�ar o simplemente tratar de mejorar un elemento,

Simulaci�n 1D

Finalizado el proceso de simulaci�n en el programa OpenWAM se crean dos archivos con resultados, el primero es un archivo �WAM� que corresponde a todos los datos que el programa nos genera, el segundo es un archivo �PCS� el que corresponde a valores instant�neos medidos al �ltimo calculo. La simulaci�n 1D permiti� determinar los par�metros de presi�n, velocidad y temperatura. Lo cual se us� para mejorar el dise�o y rendimiento tanto en torque como en potencia del veh�culo.

Obtenci�n resultados Torque y Potencia del veh�culo

Los resultados del estudio en la simulaci�n 1D, para cada r�gimen de giro de motor 1.4 cm3. Se muestra en la tabla 7 y figura 6.

 

Tabla 7: Resultados obtenidos en la simulaci�n 1D.

Fuente: Autores, 2020

 

Figura 6: Curvas de Torque y Potencia � openWAM.

Fuente: Autores, 2020

 

Simulaci�n de los sistemas de escapes

Los par�metros iniciales se obtienen mediante la simulaci�n 1D, que fue realizada en el programa OPENWAM, en la tabla 8 se muestra las condiciones de inicial para la simulaci�n de cada sistema de escape y sus materiales no tradicionales.

 

Tabla 8: Par�metros iniciales para la simulaci�n.

Velocidad	Presi�n de salida	Temperatura
260 m/s	126.8 kPa	426 �C

Fuente: Autores, 2020

 

Pruebas Dinamom�tricas en el laboratorio

En el laboratorio CICCEV el cual nos permiti� realizar las pruebas dinamom�tricas se obtuvieron los datos de Torque y Potencia. En la figura 7, se muestra en forma gr�fica los datos de Toque del header con tuber�a aluminizada.

 

Figura 7: Torque header aluminizado.

Fuente: Autores, 2020

 

En la figura 8, se muestra en forma gr�fica los datos de Potencia del header con tuber�a aluminizada.

 

Figura 8: Potencia header aluminizado.

Fuente: Autores, 2020

 

 

Pruebas Dinamom�tricas de los distintos veh�culos

En la tabla 9 se presenta un cuadro estad�stico para analizar la variaci�n de resultados en las pruebas dinamom�tricas con el m�ltiple de escape original, el m�ltiple de escape galvanizado, m�ltiple de escape de acero negro y m�ltiple de escape aluminizado. Usando el programa �Minitab� el cual nos permite tener resultados de mediana, desviaci�n est�ndar, promedio y rango (Rocha-Hoyos et al., 2019). Gracias a los datos estad�sticos se puede obtener el porcentaje de aumento de torque y potencia de los sistemas de escapes fabricado con los materiales no tradicionales (Mohiuddin et al.,2007).

 

Tabla 9: Resultados de pruebas dinamom�tricas

	M�ltiple Original		M�ltiple Tubo Galvanizado		M�ltiple Tubo ac-negro		M�ltiple Tubo Aluminizado
Valor	Torque (Nm)	Potencia (Kw)	Torque (Nm)	Potencia (Kw)	Torque (Nm)	Potencia (Kw)	Torque (Nm)	Potencia (Kw)
M�ximo prueba 1	100,5	96,2	105,3	99,8	105,8	96,2	105,0	101,0
M�ximo prueba 2	100,2	97,6	104,9	101,5	106,5	96,8	105,5	102,5
M�ximo prueba 3	102,1	98,6	105,5	102,5	105,7	96,6	108,8	103,5
Valor m�nimo	100,2	96,2	104,9	99,8	105,7	96,2	105,00	101,00
Mediana	100,93	97,47	105,23	101,27	106,00	96,53	106,43	102,33
Valor m�ximo	102,1	98,6	105,5	102,5	106,5	96,8	108,8	103,5
Desviaci�n Est�ndar	1,02	1,21	0,31	1,37	0,44	0,31	2,06	1,26
Rango	1,90	2,40	0,60	2,70	0,80	0,60	3,80	2,50
Promedio	101,08	97,42	105,21	101,19	106,07	96,51	106,74	102,28

Fuente: Autores, 2020

 

El porcentaje de incremento de torque con los m�ltiples de escape fabricados con materiales no tradicionales en relaci�n al original, se muestra en la figura 9. Se establece un aumento de torque usando el escape galvanizado del 7.36%, al usar el m�ltiple de escape de acero negro el aumento del torque es de 8.23%, mientras que usando el m�ltiple de escape aluminizado se obtiene un aumento de 8.92%. Se determina que el material de aluminio alcanza el mejor resultado de torque en relaci�n al original, galvanizado y acero negro.

 

Figura 9: Porcentaje de variaci�n de Torque.

Fuente: Autores, 2020

 

Se establece un aumento de potencia usando el escape galvanizado del 6.52%, al usar el m�ltiple de escape de acero negro el aumento de potencia es de 1.59%, mientras que usando el m�ltiple de escape aluminizado se obtiene un aumento de 7.66%. Se determina que el material de aluminio alcanza el mejor resultado de potencia en relaci�n al original, galvanizado y acero negro. Como se presenta en la figura 10.

 

Figura 10: Porcentaje de variaci�n de Potencia

Fuente: Autores, 2020

 

Deshmukh, Kumar, Garg, Nayeem, y Lakshminarasimhan, 2004 afirmaron que al incrementar la velocidad del motor reducir las p�rdidas por fricci�n o aumentar la eficiencia volum�trica, t�rmica y de combusti�n se logra mejorar potencia en el motor. Coincidiendo los datos de la eficiencia volum�trica donde tiene un mayor impacto en el rendimiento, y consiste en la eficacia del intercambio de gases, es decir el reemplazo de los gases quemados y el llenado del cilindro con gases frescos, o como ya se dijo el proceso de renovaci�n de la carga, es decir que nuestro dise�o del sistema de escape mejorar en todo sentido el rendimiento del motor (Arroyo et al., 2017).

 

Conclusiones

En este art�culo presentamos las alternativas de aplicaciones, las pruebas y los resultados del an�lisis del m�ltiple de escape con 4 alternativas de materiales.

El m�todo empleado para evaluar el rendimiento del motor, tanto para el dise�o de configuraciones y an�lisis de flujos seg�n las formas del m�ltiple con la simulaci�n 1D, permiti� obtener mayor potencia y torque en el veh�culo. La validez de este m�todo se lo realizo con datos experimentales obtenidos de las pruebas dinamom�tricas basadas en la norma INEN 960.

El m�ltiple de escape fabricado de configuraci�n 4-1 con tuber�a aluminizada aument� un 8.92% de torque con respecto al original, mientras que la potencia aument� un 7.66% con respecto al original, el dise�o y el material responden positivamente a los objetivos planteados en este estudio.

Se recomienda el uso del sistema de escape con material galvanizado para veh�culos que realicen trabajos que necesiten aumentar el rendimiento en torque, veh�culos que realicen competiciones en rally se recomienda el uso del sistema de escape aluminizado ya que es el �ptimo en momento de aumentar el torque y potencia, se recomienda el sistema de acero negro para autom�viles que compitan en carreras de circuitos de velocidad ya que el material aumenta la potencia del motor.

 

Referencias

1.             Arroyo, E., Rocha-Hoyos, J., Cede�o, E. L., & Navarrete, L. M. (2015). Evaluaci�n del m�ltiple de escape para el motor g13b suzuki. Metodolog�a digital y experimental. Evaluation of the exhaust manifold for the g13b suzuki engine. Digital and experimental methodology. Energ�a, (3), 10.

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4.             OpenWam. (2011). UPV. https://www.cmt.upv.es/OpenWam01.aspx

5.             Deshmukh, D., Kumar, R., Garg, M., Nayeem, M. J., & Lakshminarasimhan, V. (2004). Optimisation of gas exchange process on a single cylinder small 4-stroke engine by intake and exhaust tuning: Experimentation and simulation. SAE transactions, 1741-1749.

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