MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. Historia de la sobrealimentación. El turbocompresor

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No obstante, pese a que Büchi es el incuestionable inventor de la sobrealimentación, no debemos olvidar que tanto el propio Daimler como Louise Renault ya habían patentado con anterioridad sistemas de compresión del aire de admisión mecánicamente por el propio motor, pero hasta entonces nadie se había planteado extraer la energía necesaria "robándosela" a los gases de escape.

En años posteriores, el desarrollo del turbo se vio alentado gracias a las competiciones de vehículos deportivos, en estas competencias las rigurosas restricciones limitaban el volumen interno del motor, por lo que nació el afán por lograr que los modelos deportivos fueran más potentes sin saltarse por ello las reglas en cuanto al volumen, con esto se condujo a las marcas a reforzar sus esfuerzos en la experimentación con tecnología nueva. De esta manera, los tradicionales motores con válvulas en culata y varillas de empuje dieron paso a los propulsores con árboles de levas en cabeza. Los ingenieros trabajaron a toda marcha para que los motores pequeños fueran más rápidos, al tiempo que investigaban la manera de que los sistemas de alimentación de combustible fueran más eficientes. Este objetivo se tradujo en la consecución de un nuevo avance: el antiguo carburador cedió terreno ante la llegada de nuevos sistemas de inyección de combustible. Paralelamente a esta innovación, el concepto "turbo" empieza a extenderse, y con él la oferta de numerosas compañías especializadas en su fabricación, como Garrett (Honeywell), KKK, Holset, IHI, MHI (Mitsubishi) y BorgWarner, entre otras.

Sobrealimentación en la actualidad. Vistas al futuro.

En 1962 el primer automóvil de producción en masa fabricado en EEUU en tener un turbocargador de fábrica (el Oldsmobile Jetfire Turbo Rocket).

El desarrollo de los sobrealimentadores ha ido en aumento, además de que se han desarrollado nuevos métodos (por ejemplo, la inyección de agua desarrollado por BMW) para lograr el tan deseado aumento de potencia, logrando así motores mucho más pequeños y más eficientes.

En el caso de los turbocompresores, se desarrolló de forma relativamente reciente el turbocargador de geometría variable (TGV), con el nacimiento de este turbocompresor se pudieron resolver algunas problemáticas que los turbos tenían en el pasado, sobre todo la del llamado turbo-lag que consiste en una pequeña demora en el uso pleno de la potencia debido a la cantidad de los gases en el escape.

Además del TVG se han desarrollado otros tipos de turbo que tratan de evitar los problemas relacionados con los turbocargadores anteriores. Algunos de estos sistemas son: el sistema biturbo, el twin turbo, el turbo cargador asimétrico y el biturbo secuencial (generalmente utilizado en motores Wankel). Recientemente con el surgimiento de vehículos híbridos y eléctricos se comenzó con el desarrollo de un turbo eléctrico, que aunque para coches de calle sigue en desarrollo, en vehículos competitivos como los de Formula-E ya es una realidad.

El sobrealimentador pasó de ser un aditamento mecánico para aumentar el rendimiento y la potencia de los motores a convertirse en un elemento clave en la disminución de las emisiones contaminantes de los motores de combustión interna.

El turbocompresor.

Un turbocompresor o también llamado turbo es un sistema de sobrealimentación que usa una turbina centrifuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrífugo para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustión interna alternativos, especialmente en los motores diésel.

Elementos que conforman el sistema del turbocompresor

- Filtro de aire

- Rueda compresora[pic 3]

- Intercooler

- Múltiple de admisión

- Rueda propulsora

- Múltiple de escape

[pic 4]

Estructura del turbocompresor

- Caracol de admisión: recolecta el aire comprimido y lo redirecciona al muldiple de admisión

- Rueda compresora: aspira aire del ambiente y lo envía al motor

- Plato: soporta el caracol de admisión y brinda una superficie aerodinámica

- Caracol de escape: recolecta los gases de escape y los dirige a la rueda turbina

- Rueda turbina: convierte la energía de los gases de escape en potencia para accionar la rueda compresora

- Cuerpo central: contiene el conjunto de elementos rotativos

- La válvula waste-gate o de descarga: evita presiones excesivas que dañen el motor regulando la cantidad de gases de escape que se fugan del caracol de escape del turbo directamente hacia el escape del vehículo

- La dump valve o válvula de escape: abre una fuga en el conducto de admisión cuando se deja de acelerar para que la presión generada por la enorme inercia del turbo no sature estos conductos, evitando al mismo tiempo la brusca desaceleración de la turbina, alargando su vida útil.

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Los elementos principales que forman un turbo son: el eje común (3) que tiene en sus extremos los rodetes de la turbina (2) y el compresor (1), válvula de escape (4).

Tipos de sistemas de turbocompresor.

Los motores provistos de turbocompresor padecen de una demora mayor en la disposición de la potencia que los motores atmosféricos o con compresor mecánico, debido a que el rendimiento del turbocompresor depende de la presión ejercida por éste. 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.[pic 9][pic 10]

Un turbo no funciona de igual manera en distintos regímenes de motor. A bajas revoluciones, el turbo no ejerce presión porque la escasa cantidad de gases no empuja con suficiente fuerza. Un turbocompresor más pequeño evita la demora en la respuesta, pero ejerce menos fuerza a altas revoluciones. Distintos fabricantes de motores han diseñado soluciones a este problema.

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