Magic Fires: Historia de la ingeniería de compresores II

Magic Fires: Historia de la ingeniería de compresores II

La segunda parte de la serie: La era de los compresores: pasado y presente


“Karl frenó imperceptiblemente y el Buick nos adelantó lentamente. Alas anchas y brillantes se arrastraron a nuestro lado. El silenciador arrojó humo azul ruidosamente a nuestras caras. Poco a poco, el Buick fue ganando unos veinte metros de ventaja, y luego, como esperábamos, el rostro del propietario apareció en la ventana, sonriendo triunfalmente.


Pensó que había ganado ... Nos dio señales con especial calma, confiado en su victoria. En ese momento, Karl se levantó de un salto. El compresor explotó. Y de repente la mano que saludaba desde la ventana desapareció cuando Karl aceptó la invitación y se acercó. Se acercó incontrolablemente.

1938 Erich Maria Remarque. "Tres camaradas". Amor condenado, un alma devastada y el valor de unas pocas docenas de pequeñas cosas, recordándonos que valoramos las cosas simples solo cuando se van sin problemas e irreversiblemente. Una novela sobre el privilegio de vivir aquí y ahora, remando puñados de las alegrías de la vida, una obra maestra sobre valores humanos inconmensurables y ... Karl es un automóvil con un ego humilde, pero con un alma ilimitada.

Three Comrades se publicó en un punto de inflexión en la historia de la humanidad en 1938. Pocos meses después de la publicación, el 1 de septiembre de 1939, el día en que los autos del Gran Premio compitieron en una feroz carrera por el Gran Premio de Yugoslavia, los tanques alemanes cruzaron la frontera hacia Polonia y llevaron a la humanidad a su mayor caída. Este día marca el final de una era en la industria automotriz. La era de los compresores está llegando a su fin.

Hasta hace poco, en bastantes modelos Mercedes la palabra alemana cuidadosamente escrita "Kompressor" era visible. Por supuesto, sería mucho más conveniente utilizar una abreviatura simple como CDI o CGI, pero la escrupulosa ortografía de la palabra completa en este caso no es accidental. Sin él, gran parte del impacto del marketing se habría perdido si el desafío hubiera sido recordar aquellos tiempos gloriosos en la vida de un fabricante de automóviles de lujo, cuando todo se basaba en el lema de Kompressor oder Nichts (compresor o nada).

El acrónimo TSI en el capó de plástico del VW Golf GT 2005 era mucho más discreto y no tenía la intención de cerrar la brecha con una herencia glamorosa. Ser demasiado humilde definitivamente no es una de las cualidades de VW, y el fabricante con sede en Wolfsburg no dejaría pasar la oportunidad de recordar algunos de sus éxitos, pero en este caso, la etiqueta TSI tenía que mostrar vanguardia técnica, no tradición. La fórmula tecnológica utilizada por los ingenieros de VW fue tan trivial como una idea, tan difícil como su implementación: un motor pequeño (en este caso, solo 1,4 litros) proporciona un excelente rendimiento dinámico y unos impresionantes 170 CV. gracias al tándem de un potente turbocompresor y una pequeña pero eficiente unidad mecánica que llena el “hueco” devastado por la alta potencia del turbocompresor y actúa como una especie de droga contra la falla inicial del motor. Y cuando pensamos que esta idea era un éxito, apareció en escena una nueva línea de motores de dos litros. Volvo, el más potente de los cuales tiene el mismo sistema de llenado con un mecánico y un turbocompresor. Todo esto nos impulsa a volver a la historia y recordar los prototipos distantes de las obras maestras de la ingeniería moderna. Sí, obras maestras, porque el desarrollo de Volvo ha vuelto a poner en la agenda una solución técnica extremadamente interesante que se utilizó con éxito hace dos décadas en un coche de carreras súper caro. Lanza Delta S4.

Como ya se mencionó, no hay nada complicado o extraño en la idea conceptual de los motores VW y Volvo. Hemos vivido durante mucho tiempo el tema neurálgico de los altos precios del combustible y el complejo conjunto de desafíos que enfrentan los diseñadores automotrices modernos en su búsqueda por crear trenes de potencia dinámicos y eficientes en combustible.

El torbellino de la emoción tecnológica no pudo pasar por alto los compresores en sus dos variedades. Además, hoy en día los turbocompresores se encuentran entre los principales protagonistas de la carrera por la máxima eficiencia, añadiendo nuevo combustible al fuego de una vieja historia que se remonta a 1885 ...

Rudolph Diesel y máquinas de compresor

Las historias de los primeros coches con motores de combustión interna tienen algo del gusto sentimental de la novela de finales del siglo XIX. Sin embargo, sus creadores no fueron sólo "alquimistas" ambiciosos e ignorantes y experimentadores locos, sino personas generalmente muy educadas cuyos inventos se basan en una sólida base científica. Es esta sólida base de conocimientos la que despierta en la mente de Gottlieb Daimler la idea de equipar sus motores de gasolina y queroseno con una máquina compresora externa. Desafortunadamente, sus primeros intentos en esta dirección no tuvieron éxito y, al final, abandonó el desarrollo. Aparentemente, en ese momento, las posibilidades de una compresión preliminar del aire fresco que ingresa a los cilindros eran extremadamente pequeñas; basta con decir que Daimler nuevamente comenzó una investigación activa en esta área solo después del final de la Primera Guerra Mundial. El camino de Rudolf Diesel es similar. Al mismo tiempo, cuando trató de lanzar sus patentes en una de las grandes compañías petroleras y finalmente logró venderlas caras y demasiado caras a los hermanos Nobel suecos que trabajaban en los campos petroleros rusos en el Cáucaso, dibujó diagramas y descubrió cómo mejorar aún más la eficiencia. es un motor térmico bastante eficiente en principio. Un hecho poco conocido hoy en día es que Diesel instaló una unidad de precompresión en su segundo prototipo de laboratorio en el sitio de desarrollo de MAN en Augsburgo, y en diciembre de 1896 apareció una serie completa de motores diesel equipados con compresores.

Mucho más tarde, el papel del asistente principal del motor diesel lo desempeñará el turbocompresor de escape, gracias al cual la invención de Rudolf Diesel se elevará a su rango actual. Los primeros motores Rudolf Diesel experimentales con un compresor mecánico notaron el aumento significativo esperado en la potencia, pero desde el punto de vista de la eficiencia, las cosas no fueron tan optimistas. El diesel, para el que la economía del motor es de suma importancia, valora como negativos los resultados de sus propios experimentos. Para un ingeniero brillante, se convierten en un enigma absoluto e insoluble, a pesar de sus conocidas leyes de la termodinámica. Habiendo completado sus experimentos en esta área, escribió lo siguiente en su cuaderno: “El experimento realizado el 28 de enero de 1897, y su comparación con experimentos previos el 12 de enero, planteó la cuestión del efecto de la precompresión. Obviamente, esto es extremadamente dañino, por lo que a partir de ahora debemos abandonar esta idea y centrarnos en un motor convencional de cuatro cilindros con entrada directa de aire fresco de la atmósfera en su forma actual ". ¡Gracias a Dios, el genio Diesel está profundamente equivocado aquí! Más tarde resultó que no era la idea del llenado forzado lo que estaba mal, sino la forma de su implementación….

Motores diesel de compresor en barcos

Después de una serie de experimentos fallidos de Rudolf Diesel y las conclusiones erróneas que siguieron, los diseñadores durante mucho tiempo se negaron a utilizar un dispositivo de este tipo para el suministro forzado de aire fresco adicional, basándose únicamente en la presión atmosférica natural. La única forma ortodoxa y probada de lograr más potencia en ese momento era aumentar el nivel de desplazamiento y velocidad, ya que esta última es tecnológicamente factible. La niebla de la ilusión persistió durante dos décadas hasta que la tecnología alcanzó el nivel requerido, y la empresa de motores MAN de la ciudad alemana de Augsburgo volvió a poner esta idea en la agenda. Como resultado del trabajo intensivo de la empresa a principios de los años 20 del siglo pasado, aparecieron las primeras unidades diésel en serie con llenado forzado con un compresor mecánico. En 1924, ya había barcos con motores diésel de compresor, entre los que se puede encontrar una solución tecnológica interesante en la que los compresores no se accionan directamente desde el cigüeñal, sino desde motores eléctricos especialmente adaptados (¿notó la analogía con el diésel V8 actual en Audi), como resultado de lo cual su potencia aumenta de 900 a 1200 CV estándar. Por supuesto, en todos estos casos estamos hablando de unidades con accionamiento mecánico, aunque a principios de siglo se patentó la idea de un compresor de gas, para cuando se implemente en los modelos de producción, será largo. . El desarrollo extremadamente lento de la tecnología de compresores se debe a dos razones principales: poca conciencia del comportamiento de las gasolinas con su tendencia innata a detonar e incertidumbre sobre la eficiencia de varios tipos de unidades compresoras.

El llenado de motores de gasolina comenzó en 1901 cuando Sir Dugald Clerk (que fue uno de los pioneros en el motor de dos tiempos, por cierto) decidió usar una bomba para forzar aire fresco adicional en las cámaras de combustión. motor con una enorme cilindrada. El empleado se toma seria y científicamente los problemas de los motores térmicos, y con este dispositivo busca mejorar deliberadamente la eficiencia termodinámica del motor. Sin embargo, al final, él, como Diesel antes que él, solo logró aumentar su poder.

Los compresores Roots más utilizados en la actualidad se basan en un dispositivo de bombeo patentado por Frank y Philander Roots de Indiana en la década de 1907. El principio de funcionamiento de la unidad Roots fue tomado de la bomba de engranajes inventada en el siglo 100 por Johannes Kepler, y los primeros experimentos de Gottlieb Daimler y su ingeniero jefe Wilhelm Maybach se basaron en los compresores Roots. El resultado más impresionante del llenado positivo mecánico, sin embargo, proviene del estadounidense Lee Chadwick, quien en 80 instaló un compresor en su enorme motor de seis cilindros con una velocidad de trabajo nueve veces mayor que la del cigüeñal. Así, Chadwick logró un monstruoso aumento de potencia, y su automóvil se convirtió en el primero del mundo en alcanzar la velocidad oficialmente registrada de XNUMX millas por hora. Por supuesto, en los primeros días de esta tecnología, muchos diseñadores experimentaron con otros tipos de dispositivos compresores, como centrífugos y de paletas. Entre las solicitudes de patente se encuentra el antecesor del compresor de pistón rotativo, muy utilizado en las XNUMX-s del siglo pasado por varias empresas, así como el compresor de paletas de Arnold Theodor Zoller.

Como resultado, el llenado forzado justifica el aumento esperado de litros de capacidad y resulta ser una herramienta ideal para mejorar los parámetros dinámicos de unidades ya diseñadas.

Pero los automóviles no siguieron siendo sus únicos partidarios: ya en 1913, ya existían locomotoras de vapor con un compresor, y durante la Primera Guerra Mundial, la carga forzada se convirtió en un medio ideal para compensar la rarefacción del aire en los aviones de gran altitud.

(seguir)

Texto: Georgy Kolev

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