Rediseño del porta filtro de aire para mantener la performance del motor Toyota 14B en condiciones críticas de explotación

Abstract

Los motores diésel sufren una severa obstrucción del filtro de aire debido al polvo atmosférico que se introduce por el sistema de admisión, contribuyendo así a un incremento de caída de presión en la cámara de combustión y degradando notablemente los parámetros de performance del motor. El propósito de esta tesis fue rediseñar el porta filtro de aire para mantener la performance del motor Toyota 14B en condiciones críticas de explotación. La presente tesis consta de cuatro capítulos. En el Capítulo 1 se detallan los aspectos generales que involucran el planteamiento del problema y los objetivos. En el Capítulo 2 se describe la literatura que comprende los antecedentes de la investigación y el marco teórico, que incluye el fundamento de CFD y el modelo matemático del cálculo térmico. En el Capítulo 3 se aborda la metodología de la solución, la cual describe, primero, las simulaciones CFD realizadas con el objetivo de obtener datos de análisis de simulación, que fueron utilizados de forma cualitativa para identificar las zonas de caída de presión en el porta filtro de aire original y predecir la caída de presión en el porta filtro rediseñado en CAD; segundo, describe la fabricación del prototipo según el diseño CAD propuesto para corroborar si el porta filtro rediseñado propuesto mantiene la performance del motor, sometiéndolo a pruebas de restricción y presión diferencial, y pruebas de capacidad en diferentes modos de funcionamiento del motor; y, tercero, la simulación matemática de la operación del motor mediante cálculo térmico para determinar los parámetros de performance del motor según datos de caída de presión obtenidos en las pruebas experimentales. El Capítulo 4 comprende el análisis de resultados de caída de presión y la disminución de los parámetros efectivos del motor obtenidos en la simulación matemática de la operación del motor mediante cálculo térmico. Los resultados finales de esta investigación concluyen en que el porta filtro de aire rediseñado disminuyó la caída de presión y, consecuentemente, las pérdidas en los parámetros de performance del motor, manteniendo la performance del motor por un periodo más prolongado y extendiendo la vida útil del filtro de aire del motor Toyota 14B, en un 100% comparado con el porta filtro de aire original en condiciones críticas de explotación.