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Experimental and cfd technology for preventive reduction of diesel engine emissions caused by cavitation erosion (PREVERO)

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Estudio sobre la erosión causada por la cavitación en motores de gasoil

Se han realizado estudios para cuantificar la erosión que sufren los sistemas de inyección de combustible de los motores de gasoil por efecto de la cavitación. Los resultados teóricos y empíricos sirvieron para contribuir al desarrollo de un modelo que representara esta erosión.

Tecnologías industriales

Las emisiones contaminantes de los motores de gasoil pueden reducirse de forma drástica si se incrementa la presión de inyección de combustible. No obstante, esto también tiene un inconveniente, pues conlleva una mayor erosión en ciertas partes del motor y acorta la vida útil del sistema de inyección. La erosión puede deberse a la cavitación, es decir, la formación y rápida implosión de burbujas de vapor en el flujo del combustible, fenómeno que da lugar a una onda de choque, la cual puede deteriorar los componentes del motor. Uno de los retos principales afrontados por los científicos era integrar en el modelo sus observaciones sobre las características del flujo y la resistencia de los materiales a los efectos de la erosión. Para ello se consideró imprescindible conocer en profundidad de qué manera afectan las características del flujo de combustible a los materiales que componen el sistema de inyección. Investigadores del Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels (LEGI) de Grenoble (Francia) llevaron a cabo experimentos para verificar el modelo de erosión. Éste fue validado desde una perspectiva hidrodinámica y de los materiales y se empleó para predecir el tiempo de incubación y la velocidad de erosión. El modelo reveló que el tamaño de la zona de cavitación es variable. Además, su tamaño y ubicación coincidían con la zona de erosión registrada en las observaciones experimentales. Se predijo la producción de erosión en la zona donde se producía la implosión de las burbujas, lo cual se ajustaba a las mediciones realizadas en los experimentos. AVL List GmbH, un socio del proyecto, aplicó el modelo de erosión al programa informático FIRE, desarrollado por esta misma entidad. AVL validó el modelo de la erosión usando resultados del LEGI. La capacidad de predecir la probabilidad y la tasa de erosión permitió ahorrar tiempo en el desarrollo de nuevos prototipos de motor, lo cual abarata los costes.

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