¿QUÉ ES Y CÓMO FUNCIONA UN TURBO?

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En automoción, el turbocompresor consiste en una turbina movida por los gases de escape en cuyo eje hay un compresor centrífugo que toma el aire a presión atmosférica antes o después de pasar por el filtro de aire y luego lo comprime antes de introducirlo en los cilindros. Este aumento de la presión de la carga consigue introducir en el cilindro un mayor volúmen de mezcla (carga combustible) que el volúmen actual del cilindro permitiría a presión atmosférica, obteniendo el motor más potencia que un motor atmosférico de cilindrada equivalente. Además, al reducir la cilidrada reduce los caballos reales en relación a los fiscales reduciendo la carga impositiva del vehículo en algunos países.

En los motores a gasolina, normalmente de inyección indirecta, el combustible se inyecta en el paso entre el turbocompresor y la cámara de combustión (manifold de admisión). En un Motor Diesel de inyección directa, se introduce el combustible directamente en la cámara de combustión al finalizar la fase de compresión cuando la carga de aire ha alcanzado su mayor temperatura.

Actualmente se suele interponer entre el turbocompresor y los cilindros un intercambiador de calor o intercooler, ya que al comprimir un fluido éste se calienta y al hacerlo, pierde densidad haciendo que el rendimiento del motor disminuya por existir menor cantidad de átomos de oxígeno por unidad de volúmen en la mezcla carburante. El intercooler reduce la temperatura de la carga produciendo un aumento de la densidad, con lo que masa de O2 aumenta en relación al volumen de la mezcla, aumentando el rendimiento de la combustión.

Como la energía utilizada para comprimir el aire de admisión proviene de los gases de escape, este sistema no resta potencia al motor a diferencia de los sistemas con compresor mecánico (sistemas en los que el compresor es accionado por una polea conectada al cigueñal). Los motores provistos de turbocompresores, sin embargo, padecen de una demora en la disposición de la potencia mayor que los motores atmosféricos o con compresor mecánico, debido a que el rendimiento del turbocompresor depende de la presión alcanzada por este y para alcanzar la presión debida, el turbocompresor debe estar girando a regímenes adecuados. En esta demora influyen la inercia del grupo (su diámetro y peso) y el volumen del colector entre la turbina y la salida de los gases de escape del cilindro.

Existen diferentes diseños para reducir el tiempo de respuesta del turbocompresor, entre ellos:

Un diseño alternativo a un biturbo (uso de dos grupos turbocompresores)aplicada por el fabricante Sueco SAAB Saab en el Saab 9-5 V6. Se denomina turbo asimétrico y consiste poner un solo turbo pequeño en una bancada (la delantera en el motor V6 colocado transversalmente) dejando la otra libre. La idea no es conseguir una gran potencia, sino que la respuesta sea, ante todo, rápida.

Otro sistema para reducir la demora es el sistema biturbo secuencial utilizado por Mazda en el motor motor Wankel del RX-7. utilizando dos turbocompresores en serie, cuando hay poco volúmen de gases de escape se envía todo este volúmen a un turbocompresor, y cuando este volúmen aumenta, se reparte entre los dos turbocompresores para lograr una mayor potencia y un menor tiempo de respuesta.

Actualmente se esta cambiando la filosofía de aplicación de los turbos, antes primaba la potencia a altas RPM y ahora cada vez más, que el coche responda bien en todo el régimen de giro de uso. Para ello se usan turbos más pequeños y presiones de soplado más bajas, hasta 0,25 bares (aprox. 3.625 psi) en el Saab 9-5 V6 turbo, en cambio cuando se quiere potencia se diseñan sistemas que alcanzan valores de 0,9-1,5 bares (13.05 – 21.75 psi).

Estas son la presiones máximas limitadas por un válvula llamada Waste-gate usada para evitar presiones excesivas que dañen el motor. En algunos modelos esta presión excesiva es mantenida solo durante un corto tiempo, alrededor de 1 minuto, cuando se pisa el acelerador a fondo. Estos sistemas se denominan overdrive u overboost.

En los motores Diesel El turbocompresor está más difundido debido a que que un motor Diesel trabaja por autoencendido, es decir, la mezcla enciende espontáneamente al aumentar la temperatura de la misma. Esta temperatura es lograda por el aumento de la presión de la carga de aire en el cilíndro durante la fase de compresión y al alcanzarse la más alta temperatura de la carga de aire, el aceite combustible (Gasoil) es inyectado haciendo combustión espontáneamente, obviando el sistema de encendido (Distribuidor de chispa, bobinas, bujías, etc.) Al aumentar el volúmen de la carga de aire durante el ciclo de admisión mediante el uso de un turbocompresor, se logra aumentar considerablemente el rendimiento del motor Diesel, así como su capacidad de respuesta.

En los motores a gasolina, en cambio, se debe reducir la relación de compresión para evitar el autoencendido. Esto produce una disminución del rendimiento (para el mismo consumo se obtiene menos energía), con lo que el consumo es más alto que en un motor atmosférico, incluso cuando no se demanda mucha potencia. Para mitigar este problema, la marca SAAB ha ideado un sistema de compresión variable, mediante el cual se consiguen 225 CV en un motor de 1.6 litros con un consumo normal de un 1.6.

Un saludo y gracias por leernos.