Notas Técnicas

A.P.U.C.A.



APUCA - Asociación Pilotos UControl Argentinos - www.apuca.com.ar
VENTURIS EN MOTORES DE ACROBACIA
Stunt News – 2-1995 – Frank Williams
Traducción Hernan Muñoz (Mar del Plata – Argentina)



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Hace aproximadamente 10 años hice algunos experimentos con los venturis de motores para acrobacia y nunca publique los resultados. He hecho mas trabajos y ahora creo poder exponer los resultados a los que he arribado.

    La prueba con venturis fue hecha usando una bomba de variación de vacío contectada a un block de un viejo Super Tigre 60 que sirvió como portador de los venturis de prueba. A continuación puse un medidor de flujo lo que me permitía duplicar los niveles de flujo constantes con diferentes velocidades del motor. La corriente de mezcla dentro del venturi fue medida con un manómetro simple de agua, nada sofisticado. Una parte de la prueba fue hecha con el motor funcionando y un venturi de prueba para calibrar la puesta a punto. Una vez mas, estoy seguro de que esta prueba no es ninguna garantía pero es algo mejor que solo adivinar.

    Normalmente, confiamos fuertemente en las características de funcionamiento del venturi en nuestros motores para realizar una variedad de funciones cuando nosotros volamos la gama de maniobras. El venturi proporciona obviamente un lugar para que el combustible se atomice y se mezcle con el aire entrante. El venturi proporciona el ambiente de baja presión para permitir que el combustible sea empujado del tanque al motor. El venturi también puede ser un dispositivo difícil de controlar, proporcionando información para poder regular la performance del motor. Intentaré explicar cada una de las ideas que aportamos con los siguientes datos.

    Para comenzar, la succión producida en el venturi se produce como resultado de lo enunciado por Daniel Bernoulli, quien describió la conversión de energía, y brevemente asegura que el total de la presión en un flujo es siempre constante. Lo que esto significa es que una caída de presión está asociada a un incremento de velocidad del flujo. Combinaremos esto con la siguiente ecuación, la cual por el flujo incomprensible, dice que si el área que canaliza un flujo, decrece, la velocidad de ese flujo debe aumentar. El venturi está contraído de manera que hay una reducción en el diámetro de la apertura del chorro de combustible, y dicha área reducida causa que la velocidad del flujo se incremente y por lo tanto la presión en esa zona disminuya.

    Para nuestros usos, como la velocidad del aire se aumenta en la proximidad de la abertura del agujero o "jet" donde ingresa el combustible en el venturi, la presión del aire en ese punto estará por debajo de la presión atmosférica y por lo tanto, el combustible que está en el tanque será atraído hacia el motor. Generalmente hablando, cuanto mas pequeño es el venturi mas baja es la presión.

    Has dos tipos básicos de venturis en uso actualmente en la comunidad de la acrobacia:

a) El que tiene la barra de rocío o "spraybar" atravesándolo en el lugar del alesaje (espacio de menor diámetro en el venturi), a veces de forma asimétrica. A este tipo de venturi "tradicional" también se lo conoce como venturi restringido. A veces el spraybar atraviesa solo el venturi y en otros casos (como en el modelo de las imágenes), también atraviesa el cuerpo del motor en esa zona.


b) El que tiene simplemente el alesaje libre, llamado también "true venturi". En estos la barra de rocío está en uno de su laterales tal como se muestra en estas imágenes.

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    En cada uno de los dos tipos puede haber variantes, como el spraybar abierto a la altura del alesaje (aguja a la vista), y otros como el del ST35 con cuatro agujeros en el true venturi.

Figura 1 . En esta figura, se representa la capacidad de dos venturis, uno con drenaje tipo spraybar y el otro con el tipo "true venturi". Ambos venturis fueron construidos para tener la misma área de ahogue, es decir, si usted mira debajo de la garganta del venturi, el área de ahogue es el área que usted puede ver a través del mismo. Obviamente, para el true venturi el área es simplemente el área del diámetro más pequeño del venturi. Para el venturi con spraybar en su medio, el área de ahogue se mide como el área del alesaje del mismo menos el área del spraybar. Para estos casos, el venturi con spraybar tiene un alesaje de 7.54 mm (recordar que es un motor ST60), cuyo spraybar tiene unos 4 mm, y el venturi tipo true, tiene un alesaje de 3,5 mm (ambos tienen la misma área de ahogue).

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    La medición de corriente de mezcla de los dos venturis era casi igual, 46 cc de agua contra 43 cc. (en pulgadas: 17 y 18). Ambos venturis fueron probados a un régimen de caudal simulando un motor de 10 cc de desplazamiento que funcionaba en alrededor de 8.300 RPM. También observé que en el venturi del tipo spraybar el agujero del mismo señalaba directamente hacia abajo, al cigüeñal. Pero esto otro fue más interesante: el true venturi no tenía más corriente de mezcla con la misma área de ahogue. Lo que si debo agregar aquí, es que hay una pérdida de energía del flujo alrededor del sparybar. El flujo es turbulento en la estela de la forma circular (del spraybar) y la presión final recuperada en el cárter del motor es menor. Cuanto?: vi que menos de una pulgada de pérdida de presión de agua.

Figura 2
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    En la Figura 2 se ve un venturi del tipo spraybar con la orientación del agujero de caída del combustible hacia abajo (180º) y otro mirando hacia un lado del alesaje (90º). En la edición de Stunt News de Octubre de 1994, Jerry Price escribió un gran artículo acerca de que el agujero del combustible que señalaba hacia abajo podría no ser la respuesta. El describió como en un libro del año 1946, se recomendaba que el agujero de un spraybar de un solo chorro debería apuntar a un lado de la pared de la garganta. Su sensación era que había un funcionamiento más constante en la tierra. La corriente de combustible es mejor con el agujero de costado, pudiendo conseguir así un aumento de hasta un 17%. Debo decir que alcanzar dicho aumento en la corriente de combustible no es tan simple, es solo una área muy pequeña de la colocación del chorro la que tiene la presión más baja. Es solamente pasando un grado y algo el punto de 90 grados, el ideal, donde puedo mirar la presión en el manómetro y puedo encontrar exactamente el punto donde esta la mayor eficiencia.

    Usted puede encontrar ese punto haciendo funcionar el motor en una bancada y rotando cuidadosamente el spraybar y observando donde las RPM no empiezan a decaer, fijando en ese lugar el spraybar.

    Siento que la configuración con chorro de lado da lugar a una atomización mejor del combustible. El combustible es "cortado" por la corriente de aire poniendo el agujero de lado. Con el agujero hacia abajo el combustible parece caer apagado, en gotas grandes y –de producirse esto-, el motor no funcionará suave.

    Que tal si en el sparybar se ponen dos agujeros?. Por lo que a mi parecer respecta, es tan bueno como un solo agujero al costado. Puede ser que realmente sea más fácil de colocar que el de un solo agujero y tenga un funcionamiento mas constante que el de un solo agujero puesto hacia abajo. Si Ud. mira cuidadosamente un spraybar de Fox 35, observará que ellos a propósito no perforaron el agujero del combustible exactamente derecho a través del centro del cigüeñal, está levemente fuera de línea del centro con ambos agujeros apenas un poquito sobre el lado del spraybar. Este es obviamente el lado que va hacia el cigüeñal para alcanzar el drenaje máximo.

Figura 3

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Figura 3. En esa figura se ilustra los efectos de una modificación simple a un venturi tipo "true" , la que puede aumentar significativamente el drenaje del venturi. En el venturi, hay una capa separadora de aire a lo largo de la pared del mismo, que no se mueve tan rápido como el aire que circula mas allá de la misma dentro del venturi. La cuestión es aprovechar esa mayor velocidad del aire mas allá de esa capa en la pared, para aprovechar mejor la baja presión. Para esto se construye una pieza (llamada "post") que solo separa el chorro alrededor de 0,7 mm (7 décimas de milímetro) de la pared del venturi. Esto es una especie de ojalillo de bronce de 0,8 mm colocado en el agujero del chorro del combustible. La parte de atrás del ojalillo es repujada para que calce en la curvatura de la "canaleta" exterior del venturi, con una trabita que impide su desprendimiento.

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    La atomización del combustible de este tipo de venturi es la mas asombrosa. Creo que estamos acostumbrados a un funcionamiento tal que mucho de nuestro combustible pasa a través del motor sin quemarse. Ayuda probablemente a enfriar el motor lo cual está bien, pero tengo la sensación que con este tipo de venturi la atomización extra significa que podemos crear la misma energía con menos combustible. La única cosa a tener en cuenta con esta configuración es que quizá se deba aumentar el contenido de aceite en la mezcla. Tal vez una regla a seguir es agregar aceite hasta que el tiempo de funcionamiento iguale su tiempo de funcionamiento estándar.                                                                   

Figura 4.

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Figura 4. En es figura se muestra una comparación entre performance de venturis de la corriente de combustible contra RPM´s para los cuatro tipo de configuraciones discutidos. Los cuatro venturis tenían todos la misma área de estrangulación, equivalentes a un venturi de 7,54 mm con spraybar.

    En mi opinión lo que buscamos de un venturi, desde un crítico punto de vista es un venturi que tienda a enriquecer la mezcla si el motor acelera o a empobrecerla si el motor disminuye las RPM. Generalmente pensamos que cuanto más pequeño es el venturi mejor (hasta cierto límite). Un venturi demasiado grande tiene tendencia a acelerarse cuando hay mas viento.

    De la tabla comparativa vemos que, para todos los venturis, el drenaje aumenta con el aumento de RPM del motor. Es éste bastante cambio para garantizar que el porcentaje de la mezcla cambia con las RPM?. Honestamente no estoy seguro. El problema es complicado por el hecho que como el motor funciona más rápidamente necesita mas drenaje solo para mantener el ajuste actual de la mezcla. No estoy seguro pero lo que si puedo decir sin embargo, es que un venturi que muestra una mayor curva ascendente con las RPM, tendrá probablemente una mayor tendencia a regular el motor.

    El ganador claro de este cuadro es un venturi que no mucha gente ahora está utilizando: el true con post. El drenaje total es mejor, la curva es mas escarpada y de mis observaciones personales la atomización del combustible es mejor. El último punto con el cual usted puede ser que desee tener cuidado si se propone intentar esta configuración, es subir el contenido del aceite de la mezcla.

Figura 5

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Figura 5. Es una representación de un funcionamiento de un venturi spraybar simple (agujero hacia abajo) contra el diámetro del alesaje del venturi. Todos fueron conducidos en un caudal equivalente a un motor 60 funcionando a 8.300 RPM.

    Suerte y vuele stunt.

Frank Williams. Traduccion: Hernan Muñoz (hernanm@arnet.com.ar)