Oxido Nitroso.docx

Inyección de óxido nitroso

Óxido Nitroso . El óxido nitroso es una de esas aplicaciones tan útiles que nos ha dado la ciencia. Recordemos que este gas fue descubierto en Inglaterra por accidente en el siglo 18 y que mucho más tarde (en las décadas del ´30 y `40) fue utilizado por los dentistas como un anestésico. Durante la segunda guerra mundial los alemanes de la Luftwaffe instalaron un sistema de inyección de óxido nitroso en su flota de aviones Messerschmitt ME109, brindando a los motores de 12 cilindros una considerable ventaja en velocidad y poder de ascensión. Claro que más tarde se utilizaría en aviones militares Norteamericanos, continuando su uso en tiempos de paz, especialmente en carreras de hidroplanos y más tarde en las carreras de aceleración o picadas. La química del Óxido Nitroso

La expresión científica que identifica a este elemento es N2O, lo que indica su composición de dos

partes de Nitrógeno por parte de Oxigeno. Por peso el Nitro está formado por un 50% de Oxigeno. Por comparación la atmósfera terrestre posee un porcentaje menos rico, entorno al 21%. Debido a la disociación del Nitrógeno y el Oxigeno durante la combustión el Nitro esta también compuesto por un 50% de Oxigeno por volumen. En estas condiciones actúa como un oxidante, ya que el gas por sí mismo no se quema, lo que hace es mejorar la combustión. Cuando ingresa a la cámara de combustión, con las altas temperaturas que se alcanzan por la compresión y por la quema de la mezcla de aire/combustible, el Óxido Nitroso libera sus átomos de Oxigeno en el proceso de combustión. En consecuencia se debe introducir más combustible para evitar que la mezcla quede excesivamente pobre, por la que podemos llegar a destruir el motor. Las propiedades provistas por el Óxido Nitroso para aumentar el poder son numerosas. El efecto refrigerante de la combustión es uno de ellos ya que el líquido comprimido en el tanque experimenta una gran caída de presión al ser liberado (de entre 750 a 925 Psi, según la temperatura en la que se encuentre, a la presión atmosférica de 14.7 Psi). Al expandirse rápidamente el líquido pasa al estado gaseoso con una inmediata caída en su temperatura. Ya de por si esta drástica caída en la temperatura afecta favorablemente al sistema de admisión del motor, creando una carga de admisión más densa. Basta que recordemos que el gas enfría la mezcla que ingresa al cilindro, por tanto, al estar más comprimidas en el mismo lugar y en un mismo tiempo pueden entrar más moléculas de combustible, aire y Nitro. Al calentarse, el Nitrógeno es un agente que proporciona oxígeno y que cuyos restos en la cámara de combustión ayudan a retardar el movimiento del frente de la flama de esta. Esto resulta en una entrega de poder más suave y en contra de que se puede pensar este efecto suavizante, que está asociado al aumento de la potencia y el torque, puede llegar a mejorar la vida de las partes internas de nuestro motor

resumiendo en algunos ítems el aumento de potencia se obtiene por: -

liberación de oxigeno libre

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La liberación de gran cantidad de calor por la disociación del oxígeno y el nitrógeno.

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El gran calor latente del líquido, que es evaporado en el múltiple de admisión causando una gran disminución de la temperatura de la mezcla aire-combustible.

Con el sistema de óxido nitroso la combustión sucede más rápido y a una temperatura más elevada, dado por el oxígeno existente en la mezcla. Para lograr el máximo rendimiento del sistema tenemos que ver varios factores para tener en cuenta:

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Lograr un avance de encendido optimo, para el control de el pico de grandiente de presión en el cilindro.

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Controlar fundamentalmente la detonación.

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Controlar la presión máxima del cilindro.

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Relación de compresión (estatica y dinámica).

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Árbol de levas.

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Octanaje del combustible.

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Relación aire-combustible.

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Avance al encendido.

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Sistema de mezclado del oxido nitroso con el combustible.

Partes del sistema:

1) BOTELLA O GARRAFA:

La garrafa es el recipiente que contiene al N2O, este suele estar un 70 % en forma líquida y el resto en gaseoso. Esta garrafa o tubo es en general construida en acero, aluminio o incluso fibra de carbono siendo ubicada, como es lógico, en un lugar seguro.

El lugar aconsejable para instalarla puede ser la valija aunque también se utiliza la parte libre bajo los asientos si es que la hay, lo importante es no favorecer el enfriamiento de la botella o garrafa ya que así logramos que el contenido se gasifique

más fácilmente. La boquilla de salida debe apuntar hacia adelante con el grifo y la etiqueta derecha, los fabricantes también recomiendan colocarla en un ángulo de 15 grados con respecto al piso. Los tamaños de estos recipientes varían según la aplicación sea para motos (los más pequeños) y de hasta 10 Kg. en equipos de alto rendimiento o la colocación de varias botellas. La duración depende mucho del depósito y la boquilla, para un kit de 125 HP con botella de 10 LBS. Podemos esperar de 7 a 10 tiradas de 1/4 de milla, para 250 HP con la misma serían solo de 3 a 5 tiradas. ES MUY IMPORTANTE NO SOBREPASAR DE CARGA A LA BOTELLA, ya que esta sobre presión puede hacer volar el sello de seguridad, dejando escapar el gas lo que puede provocar una exposición altísimamente peligrosa para los ocupantes, y lo mismo si sometemos a la botella a un calentamiento excesivo. 2) VALVULA REGULADORA DE FLUJO: Esta válvula es la que va colocada en la parte superior de la botella y es la que regula la apertura, el cierre y el caudal de la entrega del gas al motor, de ahí que su importancia es vital ya que este caudal es el que nos da el rendimiento del sistema que estará adecuado a nuestro nivel de preparación.

3)LLAVE PRINCIPAL: El armador es un interruptor colocado en el habitáculo cuya función es la de habilitar a los pulsadores o botones que activan a su vez a la inyección de N2O, por tanto debe ser un interruptor de seguridad que impida la activación accidental del sistema. 4) PULSADOR O BOTÓN: Es el que al ser pulsado provoca la activación de la electro-válvula encargado de suministrar el NO2 o el NO2 y el combustible en el caso del sistema húmedo.

5) ELECTRO-VÁLVULAS: Son las que al abrirse tras ser pulsado el botón permiten el paso del NO2 al circuito de admisión, normalmente esta activación se hace por medio de un relay y el botón antes mencionado. Si es un sistema húmedo habrá distintas electro-válvulas para el N2O y el combustible, ya que la presión a la que debe trabajar la válvula del N2O es mucho mayor.

6) INYECTORES:

Son los encargados de inyectar el combustible y el N2O a la admisión del motor.

7) FILTROS: Los filtros de N2O y combustible son requeridos para evitar la contaminación que atacaría a los solenoides o al pasador, estos están elaborados con una malla especial de alto poder filtrante hecha en acero inoxidable, utilizándose en la industria aeroespacial. Es altamente recomendable el uso de estos filtros ya que cualquier contaminante afectaría el rendimiento en el momento de activar el sistema.

Además de estos componentes también debemos utilizar mangueras recubiertas, tubos metálicos y conexiones capaces de soportar las altas presiones bajo las que trabaja el sistema. 8) MANTA TERMICA: Es el dispositivo que utilizamos para elevar y mantener la temperatura y presión del óxido en la garrafa, normalmente son eléctricas y son de mucho cuidado ya que si nos pasamos de temperatura la garrafa corre riesgo de colapsar Tipos de Sistemas:

Sistema seco (solo para motores con inyección electrónica) Sistema nitroso seco significa simplemente que el combustible requerido para hacer que la energía adicional con nitroso se introducirá a través de los inyectores de combustible (recuerda, el combustible suministra potencia, el gas nitroso solo le permite al motor quemar más de lo mismo). Esto mantiene el control máximo de consumo de combustible. Esto lo logramos mediante dos métodos. En primer lugar, es para aumentar la presión a los inyectores aplicando presión de nitrógeno desde el conjunto de solenoide cuando se activa el sistema. Esto causa un aumento en el flujo de combustible al igual que subir la presión en la manguera de inyeccion a partir de un medio a completo. La segunda forma en que podemos añadir el combustible requerido es aumentar el tiempo que el inyector de combustible permanece encendido. Esto se logra cambiando lo que ve el ordenador, básicamente engañando al ordenador en añadir el combustible requerido. En cualquier caso, una vez se ha añadido el combustible, el óxido nitroso se puede introducir para quemar el combustible suplementario y generar energía adicional

Sistema húmedo Estos kits incluyen sistemas de placa del carburador y añaden nitroso y combustible al mismo tiempo y lugar (normalmente de 3 4 "por delante del cuerpo del acelerador de combustible inyectadas aplicaciones o simplemente bajo el carburador como con sistemas de placas). Este tipo de sistema hará que el máximo de consumo mojada con combustible. Estos sistemas se utilizan mejor con tomas diseñadas para flujo húmedo y turbo / aplicaciones sobrealimentados.

También se puede utilizar un unyector o fogger, estos inyectores son los recomendados para obtener grandes valores de potencia con cierta seguridad de que la mezcla se mantenga invariable.

Sistema directo Así como su nombre lo indica, se introduce el nitroso y combustible directamente en cada puerto de admisión en un motor. Estos sistemas normalmente añadir el nitroso y combustible juntos a través de una boquilla o un nebulizador NOSzle. Las mezclas de boquilla nebulizador y metros el nitroso y los combustibles entregados a cada cilindro. Este es el más poderoso y uno de los tipo más preciso de los sistemas. Esto es debido a la colocación de la boquilla en cada corredor, así como la capacidad de utilizar más válvulas de solenoide y de mayor capacidad. Un sistema de puerto directo tendrá un bloque de distribución y montaje de solenoide que suministra el nitroso y combustible a los inyectores a través de la conexión de los tubos. Debido a que cada cilindro tiene una boquilla específica y chorro (tanto nitroso y combustible), es posible controlar la relación nitrógeno / combustible para un cilindro sin cambiar el de los otros cilindros. Estos sistemas también son uno de los sistemas más complicados, cuando se considera la instalación, como la ingesta debe ser perforado, roscados, y la fontanería hizo para despejar las obstrucciones existentes. Debido a esto y la gran potencia de estos sistemas, que son los más utilizados en los vehículos de carreras construido para la cepa de tales niveles de alta potencia.

Variación de la presión del óxido nitroso en función de la temperatura del mismo Debido a la gran variación de la presión con la temperatura es donde tenemos que tener en cuenta lo fundamental de mantenerla lo más constante que se pueda. Al variar la presión del gas altera el

caudal del mismo y esto afecta la relación aire combustible. Por eso se utiliza el precalentamiento del gas. El uso de botellones de aluminio es muy beneficioso pues en este tema al ser el aluminio mucho mejor conductor de calor que el acero favorece considerablemente la transmisión de calor y asi un rápido calentamiento.

Esquema de conexión de un sistema de inyección directa

En la foto se muestra como va conectado un sistema de oxido nitroso con sus inyectores individuales y las entradas para las mangueras de los solenoides de nafta y gas.

Esquema eléctrico de conexionado:

Características de las válvulas solenides marca NOS:

En función de las electroválvulas que pongamos en nuestro motor la potencia de salida del gas y combustible varían, ya que el caudal lo hace por eso debemos saber los datos del solenoide para la elección de los pasos calibrados.

En el grafico anterior podemos ver la diferencia de gradientes de presión con respecto a las dosis determinadas esto lo debemos tomar en cuenta a la hora del desarrollo del motor para entender a la exigencia que están sometidos los elementos mecánicos. (pistones, pernos, bielas,..etc) Si el motor es turbo alimentado, el adicionar una inyección de óxido nitroso nos permitiría solventar en parte el problema de la inoperatividad del turbo en bajas rpm (lage) dándole una dosis suave y mejorar el torque en esa parte de la curva y mediante un presostato en el momento que el turbo gana en presión se desconecta la fase de óxido nitroso.

Para el cálculo de la dosis de óxido y combustible vamos a tomar la siguiente tabla como regla nemotécnica para decidir las dosis recomendadas. Las medidas de los picos están consideradas para presiones de 8 psi y motores de 4 cilindros

Las medidas corresponden a inyectores individuales para 4 y 6 cilindros respectivamente Esta tabla es valida para valores de nafta hasta 8 psi y 1000 psi aprox… Estos valores son para inyectores o foggers individuales si queremos poner un único fogger debemos sumar no los diámetros sino las áreas Por ejemplo si quiero ganar 75 hp con un solo fogger,la medida de 4 picos seria 55 para el gas y 66 para el combustible

Siendo d el diámetro en centésimas de mm, en el ejemplo los pasos calibrados de NOS d=55 por lo tanto el área= 2375,82 centesimas de mm al cuadrado esta área la multiplico por 4 ,entonces obtengo una nueva área de 9503,31 una vez obtenido esto utilizo la formula de área y despejo el diámetro.

Dando el nuevo diámetro d= 110 esta seria la nueva medida de gas para un solo pico y ganar 75 hp. Con el mismo proceso determinamos el diámetro del surtidor de combustible para 4 picos los pasos calibrados de combustible son de 66 y para un pico seria 132. Aprox.. PRESION EN EL CILINDRO EN FUNCION DEL GRADO DE GIRO DEL CIGÜEÑAL

Como vemos en el grafico el gradiente de presión al inyectar el oxido nitroso en el cilindro es muy significativa, por ello lo que decíamos anteriormente de la corrección del avance al encendido.

Por lo que vemos en el grafico en el motor sin sobrealimentación el avance es de aprox 30 grados antes del PMS en cambio en el sobrealimentado es de 21 grados. Obviamente tenemos que tener en cuenta la dosis de nitro inyectado.