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Turbocompresores.

Es importante saber cómo funcionan los turbocompresores en los motores alternativos

Independientemente del conocimiento técnico que atesoramos, no está demás saber algo más del funcionamiento de un componente importantísimo, como lo es el turbocompresor de un motor de combustión interna, en el caso que tengamos la suerte de contar con uno de ellos en nuestro auto. Lo cierto es, que más allá de los comentarios recibidos de todo tipo, y normalmente sin su fundamento técnico, uno hace alarde que tiene un auto con un motor poderoso que se comporta como un misil porque cuando acopla el turbo, el auto sale disparado. Bueno, podemos decir que algo de ese comentario es cierto, si interpretamos la función del turbo. Debemos recordar la diferencia existente entre un motor normalmente aspirado y uno con asistencia de turbocompresor: en el primero el ingreso del aire a la cámara de combustión se realiza por la simple depresión que genera el pistón del cilindro cuando baja y llena la cámara de combustión; mientras que en el asistido, se inyecta aire previamente comprimido por el turbo y enfriado por el intercooler, directamente al cilindro.

Pero en líneas generales podemos asegurar que tanto los valores de potencia como del par motor, se ven beneficiados en un buen porcentaje, con respecto a los normalmente aspirados. Dicho esto, es necesario explicar por qué sucede esto, que aparentemente nos beneficia en nuestro disfrute cotidiano de nuestro auto. Debemos aclarar que los encontramos tanto en los motores a gasolina como los diésel. Si bién se los empezó a utilizar a principios del siglo veinte en los motores diésel y después se los empezó a utilizar en los gasolineros, en el tiempo han sufrido tanto evolución en sus desarrollos como en sus rendimientos. Supongamos que estamos en presencia de un motor normalmente aspirado, con una cilindrada determinada que requiere de una cantidad de aire y combustible para concretar la combustión, ya sea por ignición (motor de gasolina) o compresión (motor diesel). Si a este entorno, conservando las RPM del motor le insuflamos más cantidad de aire a mayor presión en el cilindro, estamos aumentando la cantidad de oxígeno que va a requerir una mayor cantidad de combustible; pero vamos a lograr aumentar los registros de potencia y par motor. También es cierto, que al inyectar más aire a presión, elevamos los índices de trabajo en los momentos máximos de compresión, llegando a trabajar hasta lograr valores de 15-25 bares en los gasolineros, y de 40-55 bares en los diesel.

Como se puede apreciar, parece que la solución es muy simple de lograr al inyectar más aire comprimido en la cámara de combustión, pero hay muchos aspectos técnicos que están involucrados en este desarrollo, y que voy a explicar un poco más adelante. Básicamente un turbocompresor está formado por una rueda de turbina que se encuentra unida en forma solidaria a un compresor centrífugo mediante un eje. Con el motor en funcionamiento, ingresan los gases calientes de escape que impactan radialmente sobre la turbina (luego expulsados axialmente al caño de escape), y al girar comienza el compresor con el proceso de ingreso axial y compresión centrífuga del aire tomado a presión atmosférica después de haber pasado el filtro de aire. Una vez comprimido el aire, puede pasar previamente por un intercooler (radiador de aire cuyo objetivo es bajar su temperatura al ser comprimido) o directamente al cilindro. Es para destacar que en esta oportunidad, toda la energía que hay en juego para aportar mayor presión a través del turbocompresor, no resta potencia al motor ya que como dijimos anteriormente, todo el desarrollo del mecanismo es alimentado por los gases de escape. Pero no ocurre lo mismo con el empleo de los compresores mecánicos, ya que éstos operan gracias a que están vinculados al motor por intermedio de una polea que va conectada al cigüeñal. Al entender el funcionamiento básico, debo mencionar que hay diferentes tipos, y que fueron desarrollados en el tiempo, aportando un mejor rendimiento y aprovechamiento del motor. Los hay de tres tipos diferentes: de compresor con turbina fija, compresor de geometría variable y compresor Twin Scroll. Los primeros son los más económicos y fiables, ya que no cuentan con piezas móviles; pero son menos eficientes y de respuesta más lenta (lag más largo). Esto significa que la respuesta de contundencia se hace esperar.

La configuración de geometría variable tiene un mecanismo de álabes (paletas) móviles que pueden abrirse o cerrarse haciendo variar la velocidad de los gases de escape cuando entran en la turbina, que va en función de la carga de la misma. Entonces, a bajas RPM se cierra el paso entre los álabes para que el bajo caudal de gases de escape aumente su velocidad al entrar en contacto con la turbina. Mientras que al aumentar el caudal (aumentan las RPM), se abren los álabes. Esta regulación permite obtener una presión lineal en todo el régimen de trabajo del turbo.

Y el compresor del tipo Twin Scroll tiene la particularidad de canalizar en forma independiente el flujo de gases calientes de cada cilindro en dos entradas, lo que permite obtener un mejor rendimiento del conjunto, asemejándose al del biturbo. Es el sistema más moderno con unas prestaciones que terminan siendo muy constantes en cualquier rango de velocidades, aprovechando mejor la presión de los gases de escape para impulsar la turbina.

En líneas generales, debo advertirles que esta herramienta que hace que nuestro auto se comporte de una manera diferente y muy exquisita, requiere de una serie de cuidados que le van a permitir extenderle la vida útil. Y el fundamental y de acción inmediata, es sin duda el de tener el cuidado necesario cada vez que debo detener el motor, ya que el enfriamiento y lubricación del mismo son necesarios para prolongar su vida y evitar inconvenientes muy costosos. Así que ya sabe, si su motor tiene un turbocompresor, y usted viene exigiéndolo a regímenes elevados, deberá tener la precaución de esperar unos 30 segundos en ralentí antes de detener el motor, así logra cumplir con esos dos objetivos mencionados arriba. Como podemos percibir, en materia de tecnología se ha avanzado en forma fantástica. Y esta evolución nos permite disfrutar cada vez más y mejor de nuestros autos.

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Alberto Mario Kuchen

Apasionado por los autos. Familiarmente vinculado a este maravilloso mundo y al de las carreras de autos: mi padre que corrió en la década de los años 60 con el seudónimo de Sandokán. Como Ingeniero Mecánico Aeronáutico, la tecnología en pos de la seguridad y la mejora continua, siempre llamó mi atención. Mi compromiso con ustedes para compartir e investigar en todo lo que viene.

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