Bueno jovenes, como ya no se pudo hacer la semana de general tech
, yo voy a empezar a formar otra vez la coleccion de informaciones sobre motores y otras partes. Aqui les dejo la tipica pregunta "como funciona un turbo".
Saludos
Carpower
P.D: Subraye los subtitulos para darle mejor vista
El Turbocompresor
La turbina es un eje de rotación, movido por la energía perdida de los gases de escape del motor del auto. Estos gases hacen girar un rotor, que en el otro extremo del eje tiene una rueda que toma el aire a velocidad y lo impulsa a presión en su ingreso al motor. Eso hace que en ves de ser un motor de aspiración natural ("motor aspirado"), se convierte en un motor sobrealimentado en aire por la presión que le manda el turbo.
Compensando con una cantidad correcta de combustible, desarrolla hasta un 30% mas de potencia en un motor. Tiene la particularidad de aprovechar la fuerza con la que salen los gases de escape para impulsar una turbina colocada en la salida del colector de escape, dicha turbina se une mediante un eje a un compresor. El compresor esta colocado en la entrada del colector de admisión, con el movimiento giratorio que le transmite la turbina a través del eje común, el compresor eleva la presión del aire que entra a través del filtro y consigue que mejore la alimentación del motor. El turbo impulsado por los gases de escape alcanza velocidades por encima de las 100.000 rpm, por tanto, hay que tener muy en cuenta el sistema de engrase de los cojinetes donde apoya el eje común de los rodetes de la turbina y el compresor. También hay que saber que las temperaturas a las que se va ha estar sometido el turbo en su contacto con los gases de escape van a ser muy elevadas Casi 750C.
PRINCIPIOS BASICOS
Una de las formas más seguras de incrementar la potencia en un motor es aumentar la cantidad de aire y combustible que éste pueda quemar. Una manera es agregar más cilindros o bien agrandar los existentes, aunque tales modificaciones no son sencillas para efectuar fuera de fábrica.
Los turbocompresores permiten al motor quemar más mezcla al comprimirla más dentro del cilindro, siendo las presiones típicas de 6 u 8 psi (0.42 o 0.56 kg/cm2). De esta manera, considerando que la presión atmosférica es de 14.7 psi (1.033 kg/cm2), se obtiene una mejora de potencia de un 30 a 40% (no alcanza el 40-50% teórico por pérdidas debido a la restricción en el escape por la turbina). Los turbocompresores son también útiles en altura, donde al ser el aire menos denso los motores aspirados ven drásticamente reducida su eficiencia.
La instalación de estos equipos en motores con carburador es relativamente sencilla porque la mayor entrada de aire al cilindro es automáticamente compensada con un mayor suministro de nafta. En cambio, en motores de inyección deben tenerse en cuenta el programa del inyector y la capacidad de la bomba de combustible para obtener un máximo aprovechamiento.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Un turbocompresor consta muy básicamente de una turbina y un compresor.
La turbina se encuentra en el recorrido del conducto de escape y mueve a través de un eje al compresor que se encuentra solidario al conducto de admisión.
Los gases de escape de los cilindros pasan a través de los álabes de turbina, haciéndo girar también al compresor del tipo centrífugo (aire ingresa por el centro de los álabes hacia la periferia). Éste comprime aire dentro de los cilindros.
A fin de soportar las altas revoluciones de hasta 150000rpm, en general el eje de turbina flota sobre una película de aceite a presión. Esto tiene 2 propósitos: reducir la fricción y refrigerar el eje y otros componentes del turbocompresor.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Antes de continuar, veamos algunos de los problemas a tener en cuenta en el diseño de turbocompresores.
Demasiada presión
Con el aire introducido a presión en el cilindro y posteriormente en la etapa de compresión llevada a cabo por el pistón, existe mayor riesgo de detonación. Automóviles con turbo necesitan frecuentemente combustibles con mayor número de octanos o menor relación de compresión.
Retardo o lag
Uno de los principales problemas de los turbocompresores es que no reaccionan inmediatamente al pisar el acelerador. Una forma de minimizar el "lag" es reducir la inercia de las partes rotantes, principalmente reduciendo el peso de los componentes con el empleo de materiales de igual resistencia pero más livianos.
Turbocompresor pequeño vs. grande
Un forma segura de reducir la inercia del conjunto turbina-compresor es colocando un turbocompresor menor, que responderá más rápidamente y a menores vueltas, pero insuficiente para altas rpm cuando ingresa grandes volúmenes de aire al motor. También se corre el riesgo de sobregirar la turbina en esas condiciones al haber un mayor caudal de escape.
Un turbocompresor grande proveería la presión necesaria a altos regímenes, pero con un pésimo "turbo lag" por ser más pesado.
CARACTERISTICAS ADICIONALES
Válvula de alivio o Wastegate
La mayoría de los motores turbo cuentan con una válvula de alivio, que permite que al emplear turbocompresores pequeños con poco retardo sobrepasen el límite de vueltas. Esta válvula actúa como puente o "bypass" de turbina frente a los gases de escape, sensando si la presión (y por consiguiente las rpm de la turbina) se eleva demasiado.
Rodamientos
Algunos turbocompresores emplean rodamientos especiales de menor fricción y resistente a temperatura. Admiten ejes de menor tamaño y más livianos, resultando en un menor retardo.
Álabes cerámicos de turbina
Los álabes cerámicos son más livianos que los de acero, permitiendo nuevamente reducir el retardo.
Turbocompresores secuenciales
Algunos motores emplean 2 turbocompresores de distintos tamaños. El menor actúa rápidamente a bajas rpm, mientras que el mayor lo hace a altos regímenes proveyendo mayor presión.
Intercooler
Cuando se comprime el aire, aumenta su temperatura y tiende a expandir. Por lo tanto, parte del incremento de presión es resultado del calor del aire antes del ingreso al motor. A fin de mejorar la eficiencia, se deben introducir más moléculas de aire.
El intercooler es básicamente un radiador aire-aire que permite incrementar la potencia. El aire ambiente es forzado por el ventilador para enfriar el aire de salida del compresor hacia el cilindro que circula dentro del intercambiador.
DIFERENCIAS ENTRE TURBOCOMPRESORES Y COMPRESORES MECANICOS (SUPERCHARGER)
Tanto los turbocompresores como los superchargers son sistemas de inducción forzada: ambos comprimen el aire de ingreso al cilindro a presiones similares.
La diferencia radica en la forma de impulsión del compresor de aire: el turbocargador emplea los gases de escape; el supercharger se conecta al motor a través de una correa, tal como lo hacen la bomba de agua o el alternador.
En teoría, el primero es más eficiente por aprovechar la energía residual de los gases de escape, aunque a bajas vueltas no esté completamente operativo y restrinja más la salida de gases de escape provocando mayor contrapresión. El supercharger es más fácil de instalar, aunque mucho más costoso.