Inyeccion de Oxido Nitroso para incrementar la potencia del motor

La historia del oxido nitroso, se inició con los adelantos de la química, especialmente con el descubrimiento de algunos gases en estado puro.
En Inglaterra el reverendo Josef Priestley, descubrió el oxígeno en 1771. Un año después, 1772, descubrió el óxido nitroso. Previamente había sido identificado el hidrógeno por Josef Black en 1751. Igualmente interesante fue el descubrimiento del nitrógeno por Daniel Rutherford y el aislamiento del dióxido de carbono por Joseph Black (1782).

A raíz de estos descubrimientos se fundó en 1789 el Instituto de Medicina Neumática de Clifton, Inglaterra, dirigido por el doctor Thomas Beddoes. En 1799 se hizo cargo de éste Humpry Davy, con el propósito de investigar con el dióxido de carbono y el óxido nitroso. Describió claramente los efectos del óxido nitroso. El, en 1795 con 17 años de edad lo inhaló, describiendo una sensación de mareo, relajación muscular, audición más aguda y se sintió tan alegre que rió largamente, por lo cual se le denominó “gas hilarante”. Este gas tiene muchas aplicaciones pero la que nos interesa es la siguiente:

Motor de combustión interna

En las carreras de vehículo, el óxido nitroso permite que el motor para quemar más combustible proporcionando más oxígeno solo aire que, dando como resultado una combustión más potente. El gas en sí no es inflamable a una presión/baja temperatura, pero proporciona más oxígeno que el aire atmosférico por descomponerse a temperaturas elevadas. Por lo tanto, a menudo se mezcla con otro combustible que es más fácil para deflagrar.

El óxido nitroso se almacena como un líquido comprimido; la evaporación y expansión del óxido nitroso líquido en el colector de admisión hace que una gran caída en la temperatura de la carga de admisión, lo que resulta en una carga más densa, lo que permite más mezcla de más aire/combustible entre en el cilindro. El óxido nitroso a veces se inyecta en el colector de admisión, mientras que otros sistemas inyectan directamente a la derecha antes de que el cilindro para aumentar la potencia.

La técnica fue utilizada durante la Segunda Guerra Mundial por los aviones Luftwaffe con el sistema GM-1 para aumentar la potencia de los motores de las aeronaves. Significaba originalmente para proporcionar el avión estándar Luftwaffe con el rendimiento a gran altitud superior, las consideraciones tecnológicas limitan su uso a gran altitud. En consecuencia, sólo fue utilizada por aviones especializados, como los aviones de gran altitud de reconocimiento, bombarderos de alta velocidad, y el avión interceptor a gran altitud.

Uno de los principales problemas de la utilización de óxido nitroso en un motor alternativo es que puede producir suficiente energía para dañar o destruir el motor. Muy grandes aumentos de la energía son posibles, y si la estructura mecánica del motor no está reforzada adecuadamente, el motor puede ser gravemente dañados o destruidos durante este tipo de operación. Es muy importante con el aumento de óxido nitroso de motores de combustión interna para mantener las temperaturas de funcionamiento adecuadas y los niveles de combustible para evitar que "preignición", o "detonación". La mayoría de los problemas que se asocian con nitroso no provienen de fallas mecánicas debido a los aumentos de la energía. Desde nitroso permite una carga mucho más densa en el cilindro aumenta dramáticamente la presión del cilindro. El aumento de la presión y la temperatura pueden provocar problemas tales como la fusión del pistón o las válvulas. También puede romper o deformar el pistón o la cabeza y causa preignición debido al calentamiento desigual.

Óxido de nitrógeno líquido para automóviles difiere ligeramente de óxido nitroso de grado médico. Se añade una pequeña cantidad de dióxido de azufre para prevenir el abuso de sustancias. Múltiples lavados a través de una base se puede quitar este, disminuyendo las propiedades corrosivas observan cuando SO2 se oxida aún más durante la combustión en ácido sulfúrico, haciendo emisiones más limpias.

Excelente info solo para acompletar

Tipos de sistemas de Óxido Nitroso:
seco y húmedo

Hay básicamente dos tipos de sistemas de Nitroso: "Seco" y "Húmedo". En los "Sistemas húmedos" podemos agregar un tercer tipo llamado en inglés "Direct Port System".

Sistema seco

Un Sistema seco de Óxido Nitroso significa simplemente que el Óxido Nitroso es inyectado en la vía de admisión sin acompañarlo de combustible, en la admisión de aire se emplea un suministro de Nitroso solamente.

En el Sistema seco, el combustible adicional es suministrado por el sistema inyector cuando el Nitroso es activado.

Se cumple de dos maneras, tanto presurizando el combustible para agregar más o por incrementar el tiempo en que el inyector está abierto.
Los kits del Sistema seco son muy fáciles de instalar y es un muy buen sistema de "Primera vez"

Tipos de Instalación de   Sistemas de Oxido Nitroso - NO2

Hoy día tenemos varias maneras de potenciar a nuestro motor ya sea utilizando un turbo, el modificar la constitución interna de este, o utilizando la inyección de ÓXIDO NITROSO (también conocido como gas hilarante).

Hay algunos mitos sobre este sistema que trataremos de aclarar en este breve informe, el principal es que el Óxido Nitroso desintegra o explota al motor en poco tiempo, en realidad si no se hace un uso abusivo de este y el equipo esta bien calibrado para nuestra aplicación esto no es así.

Además de un mantenimiento riguroso y ser prudentes en el uso no se necesita mucho más para asegurar una larga vida al motor.

En general el Kit se adapta al motor estándar con una ganancia de potencia en el orden máximo de 40 a 60 HP...si queremos más ya tenemos que hablar de colocar pistones forjados, etc... Con potencias del orden de los 40-60 HP el motor permanece estándar (4 cilindros) conservando un buen margen de tranquilidad. Ya con motores de 6 cilindros este margen llega a 75-100 HP pudiendo alcanzar a 250 HP colando las correspondientes partes forjadas.

La composición del N2O es de dos partes de Nitrógeno y una de Oxígeno. Durante el proceso de combustión en el motor el Óxido Nitroso se divide liberando Oxígeno siendo este Oxígeno extra el causante del aumento de potencia y teniendo al Nitrógeno como controlador de la combustión ya que reduce la temperatura de admisión entre 15 y 25 ºC. Podemos esperar de 1 a 3 segundos menos y entre 15 y 25 Km/H más en el 1/4 de milla, dependiendo del motor, transmisión, cubiertas, kit utilizado, etc... Algunas de las ventajas son que la potencia extra es solo bajo demanda y que el resto del tiempo el motor modera y funciona "tranquilo" y que, por ejemplo al cambiar de auto podemos intercambiar este equipo de uno para otro, además los kits son muy versátiles adaptándose a todas las necesidades de potencia o aplicación.

Tipos de sistema de inyección de Óxido:

Tenemos tres formas distintas de introducir el Oxido al motor, estas son: 1) SISTEMA SECO, 2) SISTEMA HUMEDO o 3) DE PUERTO DIRECTO.

1)  SISTEMA SECO: Se inyecta en la admisión solamente oxido y se compensa con la quema de más combustible enviado por la UNIDAD DE CONTROL ELECTRONICO (ECU).


2)  SISTEMA HUMEDO: Este es el más complicado ya que inyecta Óxido y Combustible a la vez a través de una boquilla


3) DE PUERTO DIRECTO: Este sistema permite añadir el Óxido y el Combustible juntos con control electrónico del vertido en cada uno de los cilindros, es sin duda el más complicado y caro de los tres siendo reservado para los motores de más alto rendimiento y que por ello han sido armados para soportar estos aumentos de potencia instantáneos.


Diagrama de Instalación del Sistema eléctrico:

Partes del sistema :

1) BOTELLA O GARRAFA:
La garrafa es el recipiente que contiene al N2O, este suele estar un 70 % en forma liquida 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 deposito 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 altisimamente 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) ARMADOR:
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 las electro-válvulas encargadas 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 selenoides 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.


ACCIONAMIENTO DEL SISTEMA:  
Primero debemos encontrar un lugar cómodo para ser accionado por el piloto, este puede ser en el volante, para que sea accionado en el momento justo, aunque también para aquellos que no están muy familiarizados con el sistema pueden contar con el método de "BAJO DEMANDA" que consiste en la conexión automática del sistema al acelerar a fondo.

Este sistema es seguro para cuando aceleramos a fondo. Es sumamente riesgoso que se inyecte por accidente a pocas vueltas o sin acelerar a fondo ya que la poca entrada de aire y combustible con exceso de óxido nos dan por resultado la DETONACIÓN del motor, que no es provocada por el óxido en si ya que por sí solo no es inflamable pero sin embargo el oxígeno presente en su composición hace que el combustible se queme con más rapidez. Esto también puede ocurrir si utilizamos naftas de bajo octanaje o tenemos el punto de encendido muy avanzado, por ello los kits son pensados para motores estándar que funcionarían con combustibles sin plomo de 91 octanos y más, obtenibles en cualquier estación. Sin embargo en aplicaciones de competición realmente serias, donde se utilizan relaciones de compresión más altas, que dan como resultado un aumento de la presión en los cilindros, si o si debemos usar combustibles de 100 o más octanos (ejemplo JET A1) y encendido retrasado para evitar detonación.

Normalmente el accionamiento del sistema lo hacemos en tercera o cuarta ya que en cambios más bajos lo único que lograríamos seria quemar las cubiertas y sobre esforzar la transmisión, debido esto a la gran cantidad de par y potencia liberadas. Al accionar el sistema logramos un VIOLENTO EMPUJE, SE AUMENTA LA ACELERACIÓN HACIENDO POSIBLE QUE EN ESTAS ALTAS MARCHAS LA AGUJA DEL CUENTAVUELTAS AVANCE DECIDIDA Y RÁPIDAMENTE HACIA EL CORTE DE ENCENDIDO

Finalmente, si la instalación de un sistema básico de N2O en un motor estándar no es demasiado complicada seria conveniente dejarla a manos de expertos, ya que esto nos brindara la garantía del correcto funcionamiento del sistema. Esta instalación no requiere en la mayoría de los casos ni modificaciones, ni refuerzos en el motor lo que mantendría los costos a un nivel razonable. Este tipo de Kit instalado por personal idóneo no debería ocasionar ningún daño al motor más que el desgaste extra por estar sometido a este aumento de potencia. Lógicamente si nuestro motor ya esta medio bajo y colocamos N2O el desgaste se acelerara en extremo por las mayores exigencias a las que estamos sometiendo a los componentes internos. Como aclaramos antes podemos lograr mayores ganancias de más de 150 HP, pero los costos de reforzar el motor ya se disparan.