Turbocompresores

El turbocompresor es un sistema de sobrealimentación que se utiliza en motores de combustión interna para mejorar su rendimiento y eficiencia. A continuación, se presentan los aspectos más importantes sobre la historia, funcionamiento, tipos, ventajas y desventajas del turbocompresor:

Historia

El turbocompresor tiene su origen en la década de 1900, cuando el ingeniero suizo Alfred Büchi patentó los primeros diseños. Sin embargo, no fue hasta la década de 1960 cuando se popularizaron en la industria automotriz. En las décadas siguientes, se realizaron importantes avances en la tecnología del turbocompresor, incluyendo mejoras en la eficiencia y reducción del retraso en la respuesta del turbo lag. 

 

Funcionamiento

El turbocompresor utiliza la energía de los gases de escape para comprimir el aire que entra en los cilindros del motor. Esto permite mezclar más combustible con el aire, lo que resulta en una explosión más potente y eficiente en la cámara de combustión. Esto se traduce en un aumento significativo de potencia sin necesidad de aumentar el tamaño del motor.

 

Funcionamiento en distintos tipos de motores

Diésel{

En los motores diésel el turbocompresor está más difundido debido a que un motor diésel trabaja con exceso de aire al no haber mariposa, por una parte; esto significa que a igual cilindrada unitaria e igual régimen motor (3000 rpm a 5000 rpm) entra mucho más aire en un cilindro diésel.

 

Por otra parte, y esto es lo más importante, las presiones alcanzadas al final de la carrera de compresión y sobre todo durante la carrera de trabajo son mucho mayores (40 a 80 bares) que en el motor de ciclo Otto (motor de gasolina) (15-25 bares). Esta alta presión, necesaria para alcanzar la alta temperatura requerida para la auto-inflamación o auto-ignición del gasóleo, es el origen de que la fuerza de los gases de escape, a igual régimen, cilindrada unitaria y carga requerida al motor sea mucho mayor en el diésel que en la gasolina.

 

Gasolina

 En épocas recientes la sobrealimentación en motores a gasolina se ha visto más difundida como una técnica para sacar provecho de los motores de baja cilindrada. Esto con el fin de no mermar el desempeño a raíz de las exigencias de consumos más reducidos. Casi siempre es similar el funcionamiento que en los motores diésel, sin embargo aquí la sobrealimentación juega un papel muy importante debido a que debe ser realizada de manera precisa con cantidades exactas con márgenes de error de +/- 0.50 cm/3, en este caso al haber una mariposa en el múltiple de admisión de aire, se debe regular la proporción de aire y combustible en el sistema de inyección, así como calcular el valor de la relación de compresión con el fin de maximizar el desempeño y mejorar el consumo. Indirectamente estos motores pueden funcionar a mayor altitud sin tener una merma significativa de potencia. Asimismo, se requiere calibrar el momento de la actuación del turbocompresor debido al retardo de este mismo (turbo-lag). Generalmente esto se da porque la actuación del mismo depende de la velocidad a la que se expulsan los gases de escape, los cuales a su vez dependen de las RPM del mismo motor, casi siempre el mismo tendrá un desempeño óptimo en regímenes de rango medio (de 3000 a 5000 rpm), a su vez también esto depende de la presión de soplado del mismo, que en automóviles comunes casi siempre es calibrada en unos pocos bares o psi, mientras que en vehículos de competencia siempre dependerán de más PSI o Bares debido a las exigencias mayores las cuales pueden variar. Por ejemplo, los vehículos de rally en ocasiones deben depender de placas restrictoras en el mismo turbo para mantener una cifra de potencia pareja, además de mecanismos especiales que mantengan el mismo girando a tope sin importar el ralentí o la carrera del acelerador, con el fin de que se tenga la potencia necesaria tanto en HP, como en Torque (par) lo cual a su vez causa esas llamativas llamaradas y explosiones de los mismos vehículos, así como su tono característico de motor.

Su funcionamiento se percibe con un silbido agudo que indica que la misma parte principal está girando de acuerdo a la velocidad de los gases de escape, a su vez en algunos motores al dejar de acelerar se puede distinguir un siseo similar al de los frenos de aire de un camión, indicación de que el turbo vuelve a un giro lento acorde al ralentí del motor.

Entre las primeras marcas que implementaron turbocompresores en motores de reducida cilindrada de manera más frecuente al principio del siglo xxi fueron las pertenecientes al Grupo Volkswagen posteriormente desarrollaron sistemas que implementarían la combinación de la carga estratificada de combustible y a su vez una combinación de turbocompresor y supercargador que permite obtener una potencia relativamente alta sin sacrificar el consumo de combustible, pues el segundo puede funcionar al principio ya que se impulsa por el mismo motor.

Posteriormente, más marcas automotrices se sumaron al concepto, entre ellas Ford, quienes desarrollaron para la mayoría de sus motores tanto grandes como pequeños y en casi todos sus modelos los llamados Motores Ecoboost esto con el mismo fin de obtener más potencia sin gastar más combustible del necesario a la vez que se reducen las emisiones.

 

Tipos

Los turbocompresores utilizados en la industria automotriz incluyen varios tipos, algunos de los cuales son:

 

1. Turbo de geometría variable: permite ajustar la geometría de la turbina para mejorar la respuesta del turbo lag. Esto se logra mediante la variación de la relación área-radio (A/R) para adaptarse a diferentes RPM.

 

2. Turbo electrónico: utiliza sistemas de control electrónico para optimizar el rendimiento del turbocompresor. Esto incluye la gestión del flujo de gases de escape y la apertura de válvulas para mejorar la eficiencia y reducir el retraso del turbo.

 

3. Turbo de alta velocidad: diseñado para funcionar a velocidades de giro muy altas, lo que permite una mayor eficiencia y potencia. Estos turbocompresores suelen ser utilizados en aplicaciones que requieren una gran cantidad de potencia y eficiencia. 

           

 

4. Turbo simple: es el tipo más común y económico. Permite variar el tamaño de los elementos dentro del turbo para obtener diferentes características de par motor. Los turbos grandes producen más potencia en altas RPM, mientras que los turbos más pequeños responden mejor a bajas RPM.

 

5. Turbo doble: combina dos turbocompresores para mejorar la respuesta y la potencia. Estos turbos son comunes en motores V6 o V8, donde cada turbo opera en un banco de cilindros. 

6. Turbo de doble desplazamiento: combina los beneficios de los turbos simples y de geometría variable. Permite una buena respuesta turbo y potencia a bajas revoluciones.

 

7. Turbo eléctrico: utiliza un motor eléctrico para hacer girar el compresor del turbo desde el inicio y a través de las bajas revoluciones, eliminando el retraso y aumentando el rango de RPM en el que el turbo funciona eficientemente.

 

8. Turbo de geometría fija: es el tipo más básico y simple. Su estructura es sencilla y no incorpora piezas móviles para enviar los gases de escape a la turbina.

 

Estos tipos de turbocompresores ofrecen diferentes ventajas y desventajas, como la eficiencia, potencia, mantenimiento y costo. Al elegir un tipo de turbocompresor, es importante considerar las necesidades específicas del motor y el vehículo.

 

Ventajas

Las ventajas del turbocompresor incluyen:

- Aumento de potencia: permite mejorar el rendimiento del motor sin necesidad de aumentar su tamaño.

 

- Ahorro de combustible: reduce el consumo de combustible al mejorar la eficiencia del motor.

 

- Reducción de emisiones: disminuye las emisiones contaminantes al mejorar la eficiencia del motor.

 

- Mejora del rendimiento en diversas condiciones de conducción: ofrece un mejor rendimiento en diferentes condiciones de conducción, como en ascenso y descenso de pendientes.

Desventajas

Las desventajas del turbocompresor incluyen:

-Coste inicial más alto: los motores con turbocompresor suelen tener un costo inicial más alto en comparación con los motores atmosféricos convencionales.

 

-Mantenimiento y reparaciones costosas: los turbocompresores requieren un mantenimiento adecuado para garantizar un rendimiento óptimo, y las reparaciones pueden ser costosas debido a la naturaleza compleja del sistema.

 

-Mayor estrés en el motor: el uso de un turbocompresor aumenta la presión y la temperatura en el motor, lo que puede someter a los componentes internos a un mayor estrés y desgaste.

 

- Posible aumento del consumo de aceite: algunos motores con turbocompresor pueden experimentar un consumo de aceite ligeramente mayor debido a la mayor presión y temperatura en el sistema.

En resumen, el turbocompresor es un sistema eficiente para mejorar el rendimiento y eficiencia de los motores de combustión interna, pero requiere un mantenimiento adecuado y puede tener un costo inicial más alto y desventajas en el mantenimiento y reparaciones.

BONUS TURBO SOUND CHECK: