Unidad III Tipos de Turbocompresores

GRUPO:

Hedylmar Guerra C.I: 26.150.984

Roger Azacón C.I: 26.313.418

Luis Somoza C.I: 24.578.427

Un turbo es un sistema de sobrealimentación del motor, que comprime el aire de la atmósfera y lo pasa al interior de la cámara de combustión en grandes cantidades, a través de una turbina que lleva a cabo esta acción.

La principal ventaja del uso del turbo es el aumento de potencia. Se puede conseguir aumentar en gran medida los caballos de vapor, gracias a los gases comprimidos que emite el turbo. Por supuesto es un sistema que apela a la eficiencia, pudiendo trabajar así con motores de pequeña cilindrada, dando cifras como las de los motores de gran cilindrada atmosféricos.

Por el contrario, es un sistema que también tiene debilidades. La más destacada, es que necesita un mantenimiento más exhausto, pudiendo comprometer así la fiabilidad del motor. Además, es aconsejable esperar un poco antes de apagar el coche, para no comprometer al turbo, aunque hoy en día, los sistemas electrónicos ya se ocupan de esta tarea y dejan funcionar un par de minutos más el turbo.

Hay numerosos tipos de turbo y formas de llevar a cabo esta acción, así que vamos a recopilar los principales.

DIFERENCIA ENTRE COMPRESOR Y TURBO

La  gente suele confundir a menudo la denominación de turbo y compresor, pensando que se trata del mismo sistema. Empecemos dejando claro las principales diferencias:

COMPRESOR:

Un compresor es un sistema de sobrealimentación que va accionado a través de laspoleas del motor. En su interior contiene varias aspas que son las que comprimen directamente el aire y lo envía a la admisión. Es decir, la diferencia con un turbo, es que el compresor siempre está funcionando al ritmo de las poleas del motor. Esto significa que nunca falta de potencia a bajas revoluciones, pero por el contrario, a revoluciones altas, no es tan eficiente como un turbo.

Para no confundir al lector no vamos a hacer distinciones de compresores, por lo que simplemente los distinguimos por los que usan intercooler (una especie de nevera que enfría el aire del circuito) y los que van colocados directamente sobre la admisión y no requieren un intercooler.

¿CÓMO FUNCIONA UN COMPRESOR?

El objetivo sigue siendo el mismo que en el turbo, introducir aire comprimido en la cámara de combustión. Pero aquí no se utiliza la energía de los gases de escape, sino que el mecanismo compresor está accionado por el propio motor, normalmente mediante una correa conectada al cigüeñal. 

Su aplicación también se remonta a principios del siglo XX, cuando se utilizaban en modelos de competición como medio para conseguir altas potencias. Al no depender de los gases de escape, no ofrecen retraso de respuesta. Pero a altas revoluciones implican una gran pérdida de potencia del motor, lo que reduce la eficiencia.

TIPOS DE COMPRESORES

Existen distintos tipos de compresores, según su arquitectura.

• Compresor tipo Roots: Se denomina también “de lóbulos”, por los rotores con forma de ocho que giran en sentido contrario en el interior de una carcasa, impulsando el aire.
• Compresor Eaton: También se les conoce como compresores “de tornillo”. Están formados por dos elementos con forma helicoidal que giran engranados, de forma que el aire que entra entre las dos piezas girando se encuentra con un volumen que disminuye, lo que hace aumentar la presión.

TURBO:

Como ya conocemos, se trata de un sistema que potencia los niveles y cargas de aire, pero no funciona por las poleas. Los turbos se alojan en los colectores de escape, formando un circuito con sus dos caracolas, saliendo la línea de escape por una de ellas. De este modo, el sistema funciona por la presión de los gases que expulsan los cilindros.
Al estar ubicado en los colectores de escape, los gases hacen que se muevan las aspas de la turbina de escape y, por consiguiente, también lo hace la turbina de admisión, moviendo las aspas al demandar aire con el acelerador. Todo realizado de una forma armónica, que sigue el ritmo que marcan las revoluciones que alcanzan los pistones.

¿CÓMO FUNCIONA UN TURBO?

El turbo se pone en marcha al mismo tiempo que los pistones comienzan a hacer su trabajo. Como acabamos de comentar, incorporan dos aspas unidas. Una comprime el aire de la atmósfera que recoge a través de un filtro, y la otra se sincroniza con los gases internos y los expulsa hacia el tubo de escape.

El aire lo recoge la caracola principal a través de un filtro de aire, enviándolo al intercooler a través de una tubería y, a su vez, se comunica con el colector de admisión. El funcionamiento del motor es el mismo, con la diferencia de que trabaja con presiones de aire más altas y, como ya hemos mencionado, la expulsión de gases pasa por la segunda caracola que trabaja con la presión de aire que emitan los pistones.

Los motores sobrealimentados, son distintos de los motores atmosféricos y requieren otro tipo de mantenimiento. Su relación de compresión del motor es menor, pues al trabajar con unos gases más comprimidos, requieren esta modificación para asegurar la fiabilidad.

Al levantar el pie del acelerador, no estamos demandando más aire, por lo que los gases sobrantes pasan a una válvula. Generalmente se usan dos tipos de válvulas. La más utilizada en los vehículos de serie, es la válvula recirculadora, que vuelve a introducir el aire sobrante en el circuito del intercooler. La otra opción es la válvula de descarga, muy utilizada en el mundo de las modificaciones. Su sistema es muy sencillo. Una válvula que expulsa el aire sobrante del circuito al exterior. Esta opción, se utiliza cuando se trabaja a grandes presiones, para evitar que se dañe el sistema.

TIPOS DE TURBO

1. Geometría fija: Los turbos de geometría fija (TGF) son los más básicos. Su estructura es sencilla ya que apenas incorporan piezas que envíen los gases al interior de la cámara con la caracola de escape. El problema que tienen es que su lag es excesivo. Recordamos que el lag es un término que hace referencia al tiempo de respuesta del turbo, con respecto a las revoluciones del motor. Es decir, el tiempo en que tarda en enviar potencia al motor, desde que pisamos el pedal del acelerador desde cero.

Su aspecto positivo es que son baratos y fiables, pues al carecer de piezas internas, su coste de producción es menor y hay menos piezas que se puedan romper.

2. Geometría variable: Los turbos de geometría variable (TGV) son más eficientes. Incorporan varias piezas móviles en la turbina, que le permiten adaptarse al rango de revoluciones en el que se trabaje, aprovechando mejor los gases del escape, lo que permite tener un rendimiento optimo en un rango más amplio de la curva de potencia. Generalmente son sistemas de rodamientos, que, al contrario que los TGF, sufren un mayor desgaste y son menos fiables.

3. Twin Scroll: El Twin Scroll es un sistema que canaliza mejor el aire del interior de la cámara gracias a una bifurcación en la caracola de escape. En la parte que une a la caracola de escape del turbo, con los colectores de escape del motor, la caracola tiene dos salidas totalmente separadas, que permite hacer un uso más eficiente, al no mezclar los gases de entrada y salida del escape. De esta manera, se consigue reducir aún más el lag. Así pues, puede ser tanto de geometría fija como variable.

4. Turbo eléctrico: El turbo eléctrico es una nueva variante todavía en pañales, aunque se ven cosas interesantes. Cada vez más modelos van incorporando este nuevo sistema. Siguen el principio básico del turbo estándar, con la diferencia que no tiene caracola de escape, sino que tan solo una caracola de entrada, movido por una zona eléctrica. Sus ventajas se basan en las principales debilidades del turbo normal, es decir, elimina ese pequeño lag que quedaba pendiente y se convierte en una mezcla de las ventajas de un turbo normal y las de un compresor. Una alternativa que sin duda en cuanto se desarrolle por completo, copará todas las opciones de sobrealimentación del mercado.

¿QUÉ ES MEJOR, UN TURBO O UN COMPRESOR?

Si has llegado hasta aquí, podrás tener tu propia opinión sobre si es mejor un turbo o un compresor. Porque no hay una única respuesta a este pregunta. Depende del tipo de motor, y de lo que quieras conseguir. De hecho, como verás, hay marcas que recurren a ambos sistemas juntos.

Por resumir, el compresor permite obtener una respuesta prácticamente instantánea al acelerador desde un régimen muy bajo. Pero son voluminosos, y su accionamiento resta potencia al motor.

El turbocompresor no “roba” energía al motor, utiliza la de los gases de escape, que de otra forma se perdería. Pero presenta el problema del retraso de respuesta cuando no hay suficientes gases de escape que muevan la turbina, tanto más cuanto mayor es el turbo. Esto obliga a recurrir a soluciones como la utilización de más de un turbocompresor (pequeño para bajas revoluciones, grande para alta potencia a regímenes de giro elevados); Mercedes-Benz o BMW han llegado a utilizar hasta tres turbos en algunos de sus motores.

También hay marcas que han recurrido a la doble sobrealimentación para combinar las ventajas de ambos sistemas. Y no precisamente en modelos deportivos. Sin ir más lejos, muchos modelos del Grupos Volkswagen llegaron a utilizar un compresor y un turbo en el popular 1.4 de cuatro cilindros que equipaba, entre otros, el Volkswagen Golf.

La nueva era de la electrificación ha abierto las puertas a los turbocompresores con asistencia eléctrica, como el EPC que de Audi, con un compresor eléctrico que se encarga de acelerar la turbina para reducir el turbo lag a bajas revoluciones. Otra solución, también vista en los últimos modelos deportivos de Audi con motor TDI, es la combinación de un compresor eléctrico con un turbo.