Funcionamiento Del Turbo

Que es un Turbo.?
Un turbo es esencialmente un compresor accionado por los gases del escape, cuya misión fundamental es presionar el aire de admisión, para de este modo incrementar la cantidad que entra en los cilindros del motor en la carrera de admisión, permitiendo que se queme eficazmente más cantidad de combustible. De este modo, el par motor y la potencia final pueden incrementarse hasta un 35%, gracias a la acción del turbo. Este dispositivo ha sido proyectado para aumentar la eficiencia total del motor.

La energía para el accionamiento del turbocompresor se extrae de la energía desperdiciada en el gas de escape del motor Un turbocompresor puede girar a velocidades de 120.000 RPM. En algunas unidades de alto rendimiento; y esta compuesto de tres secciones: la carcasa central, la turbina y el compresor.

corte esquematico de un Turbo.

Turbocharger

1

Funcionamiento de un Turbo

En términos generales existen dos tipos de turbos el de impulso y el de presión constante. Cada uno tiene sus propias características de funcionamiento y, sin embargo, ambos actúan de la misma forma básica. Una vez puesto en marcha el motor, los gases de escape de motor que pasan a través del alojamiento de turbina hacen que giren la rueda de turbina y el eje, los gases se descargan a la atmósfera después de pasar por el alojamiento de turbina, el turbocompresor responde a las exigencias de carga del motor reaccionando al flujo de los gases de escape del motor. Al ir aumentando el rendimiento del motor aumenta el flujo de los gases de escape y la velocidad y el rendimiento del conjunto rotatorio aumentan proporcionalmente mandando más aire al soplador del motor.

turbo

IM000185.JPG

800px-Corvair_turbo_engine

Principales ventajas del Turbo
Dado que el turbo es activado por la energía del gas de escape, que en su vertido al exterior es desperdiciada, un motor turboalimentado ofrece muchas ventajas sobre los del tipo convencional (Aspirado). De entre ellas podemos destacar.

Aumento de potencia
Un turbo puede incrementar la potencia y de un Diesel en un 35% por encima de la versión estándar. De esta manera, un motor turboalimentado de cuatro cilindros, puede trabajar, como un V8 sin turbo.

800px-Twinturbo

1280074515_106805127_2-REPARAMOS-TURBOS-PARA-AUTOMOTORES-Ituzaingo-1280074515

innovative_turbo

Algunos motores están dotados de “INTERCOOLERS” para reducir la temperatura de descarga del aire del turbo antes de su entrada en el soplador.

El intercooler es un intercambiador (radiador) aire-aire o aire-agua que se encarga de enfriar el aire comprimido por el turbocompresor o sobrealimentador de un motor de combustión interna.

Normalmente los gases al comprimirse se calientan, En el caso del turbo los gases salen a una temperatura de unos 90-120°C. Este calentamiento es indeseado, porque los gases al calentarse pierden densidad, con lo que la masa de oxígeno por unidad de volumen disminuye. Esto provoca que la eficiencia volumétrica del motor disminuya y así la potencia del motor disminuye, ya que hay menos oxígeno para la combustión.

Que hace el intercooler.? rebaja la temperatura del aire de admisión a unos 60 °C, con lo que la ganancia de potencia gracias al intercooler está en torno al 10-15%, respecto a un motor solamente sobrealimentado (sin intercooler).

Lo habitual es que los intercooler sean de aire-aire. Aunque en algunos casos, se tiene la posibilidad de añadir un pequeño chorro de agua que humedece el exterior del intercooler para que al evaporarse se enfríe y aumentar la potencia durante un rato.

En motores que tienen una preparación un tanto más “extrema” se ha experimentado en la “congelación” del intercooler por un corto lapso para ganar potencia extra, esto se puede hacer mediante descargas de CO2 comprimido sobre el mismo.

Vista de un Intercooler

Intercooler-2_Stage_system

Reducción del ruido del motor
La carcasa de la turbina actúa como un conjunto de absorción del ruido de los gases de escape del motor. Del mismo modo, la sección del compresor reduce el ruido de admisión producido por los impulsos en el colector de admisión. Como resultado de todo ello, un motor con turbo es, normalmente, mas silencioso que otro convencional, aunque generalmente se percibe un silbido característico cuando el motor esta; bajo carga o acelerando.

Turboexternalgate


Desventajas del turbo

Potencias reducidas a bajas revoluciones.
Cuando se lleva poco pisado el acelerador y por lo tanto un régimen de vueltas bajo, los gases de escape se reducen considerablemente y esto provoca que el turbo apenas trabaje. La respuesta del motor entonces es poco brillante salvo que se utilice una marcha convenientemente corta que aumente el régimen de giro.

Mayor costo de mantenimiento
El mantenimiento del motor con turbo es mas exigente que el de un motor estándar ya que requieren un aceite de mayor calidad y cambios de aceite mas frecuentes, dado que este se encuentra sometido a condiciones de trabajo mas duras al tener que lubricar la turbina y el compresor frecuentemente a muy altas temperaturas. Los motores turboalimentados requieren mejores materiales y sistemas de lubricación y refrigeración mas eficaces.

Turbos De Geometría Variable (VTG)

Los turbos convencionales tienen el inconveniente que a bajas revoluciones del motor el rodete de la turbina apenas es impulsada por los gases de escape, por lo que el motor se comporta como si fuera atmosférico. Una solución para esto es utilizar un turbo pequeño de bajo soplado que empiece a comprimir el aire aspirado por el motor desde muy bajas revoluciones, pero esto tiene un inconveniente, y es que a altas revoluciones del motor el turbo de bajo soplado no tiene capacidad suficiente para comprimir todo el aire que necesita el motor, por lo tanto, la potencia que ganamos a bajas revoluciones la perdemos a altas revoluciones. Para corregir este inconveniente se ha buscado la solución de dotar a una misma maquina soplante la capacidad de comprimir el aire con eficacia tanto a bajas revoluciones como a altas, para ello se han desarrollado los turbocompresores de geometría variable.

El turbo VTG (Geometría Variable) se diferencia del turbo convencional en la utilización de un plato o corona en el que van montados unos alabes móviles que pueden ser orientados (todos a la vez) un ángulo determinado mediante un mecanismo de varilla y palancas empujados por una cápsula neumática parecida a la que usa la válvula wastegate.
Para conseguir la máxima compresión del aire a bajas r.p.m. deben cerrarse los alabes ya que disminuyendo la sección entre ellos, aumenta la velocidad de los gases de escape que inciden con mayor fuerza sobre las paletas del rodete de la turbina (menor Sección = mayor velocidad). Cuando el motor aumenta de r.p.m y aumenta la presión de soplado en el colector de admisión, la cápsula neumática lo detecta a través de un tubo conectado directamente al colector de admisión y lo transforma en un movimiento que empuja el sistema de mando de los alabes para que estos se muevan a una posición de apertura que hace disminuir la velocidad de los gases de escape que inciden sobre la turbina (mayor sección=menor velocidad).
Los alabes van insertados sobre una corona pudiendo regularse el vástago roscado de unión a la cápsula neumática para que los alabes abran antes ó después. Si los alabes están en apertura máxima, indica que hay una avería ya que la máxima inclinación la adoptan para la función de emergencia.

Vemos como los alabes adoptan una posición cerrada que apenas deja espacio para el paso de los gases de escape. Esta posición la adopta el turbo cuando el motor gira a bajas revoluciones y la velocidad de los gases de escape es baja. Con ello se consigue acelerar la velocidad de los gases de escape, al pasar por el estrecho espacio que queda entre los alabes, que hace incidir con mayor fuerza los gases sobre la turbina. También adoptan los alabes esta posición cuando se exige al motor las máximas prestaciones partiendo de una velocidad baja o relativamente baja, lo que provoca que el motor pueda acelerar de una forma tan rápida como el conductor le exige, por ejemplo en un adelantamiento o una aceleración brusca del automóvil.

Los alabes toman una posición mas abierta que se corresponde a un funcionamiento del motor con un régimen de revoluciones medio y marcha normal, en este caso el turbo VTG se comportaría como un turbo convencional. Las paletas adoptan una posición intermedia que no interfieren en el paso de los gases de escape que inciden sin variar su velocidad sobre la turbina.

Los alabes adoptan una posición muy abierta debido a que el motor gira a muchas revoluciones, los gases de escape entran a mucha velocidad en el turbo haciendo girar la turbina muy deprisa. La posición muy abierta de los alabes hacen de freno a los gases de escape por lo que se limita la velocidad de la turbina. En este caso, la posición de los alabes hacen la función que realizaba la válvula wastegate en los turbos convencionales, es decir, la de limitar la velocidad de la turbina cuando el motor gira a altas revoluciones y hay una presión muy alta en el colector de admisión, esto explica por que los turbos VTG no tienen válvula wastegate.

Si los alabes están en apertura máxima, indica que hay una avería ya que la máxima inclinación la adoptan para la función de emergencia.

Las ventajas del turbocompresor VTG vienen dadas por que se consigue un funcionamiento mas progresivo del motor sobrealimentado. A diferencia de los primeros motores dotados con turbocompresor convencional donde habia un gran salto de potencia de bajas revoluciones a altas, el comportamiento ha dejado de ser brusco para conseguir una curva de potencia muy progresiva con gran cantidad de par desde muy pocas vueltas y mantenido durante una amplia zona del nº de revoluciones del motor.

El inconveniente que presenta este sistema es su mayor complejidad, y por tanto, precio con respecto a un turbocompresor convencional. Así como el sistema de engrase que necesita usar aceites de mayor calidad y cambios mas frecuentes.
Hasta ahora, el turbocompresor VTG sólo se puede utilizar en motores Diesel, ya que en los de gasolina la temperatura de los gases de escape es demasiado alta (200 – 300 ºC mas alta) para admitir sistemas como éstos.

2 comentarios to “Funcionamiento Del Turbo”

  1. César Machuca Says:

    Buena información…¿ influye el tamaño del tubo en su régimen de trabajo?….

  2. Miguel Says:

    Afectaría ponerle dos turnos en paralelo a un motor diesel, es decir, sera que puede llegar a romper los pistones y sera que aumenta demaciado la temperatura en su almicion y que potencia le aumentaría a un motor de 180 caballos de fuerza y seria necesario ponerle intercooler .
    Espero pronta respuesta , para poder terminar un proyecto pensado hacer .

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s


A %d blogueros les gusta esto: