TurbocompresorEste artículo o sección necesita una revisión de ortografía y gramática.Puedes colaborar editándolo (lee aquí sugerencias para mejorar tu ortografía). Cuando esté corregido, borra este aviso, por favor.Puedes ayudarte del corrector ortográfico, activándolo en: Mis

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Turbocompresor (corte longitudinal). En rojo, estátor defundición y rotor de la turbina. En azul estátor

de aluminio y rotor del compresor.

Un turbocompresor es un sistema de sobrealimentación que usa una turbinacentrífuga para

accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresorcentrífugo para comprimir gases. Este tipo

de sistemas se suele utilizar enmotores de combustión interna alternativos, especialmente en los

motores diésel.

En algunos países, la carga impositiva sobre los automóviles depende de la cilindrada del motor.

Como un motor con turbocompresor tiene una mayor potencia máxima para una cilindrada dada,

estos modelos pagan menos impuestos que los que no tienen turbocompresor.

Índice

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1 Cronología

2 Funcionamiento

3 Funcionamiento en distintos tipos de motores

o 3.1 Diésel

4 Intercooler

5 Demora de respuesta

o 5.1 Overboost

6 Evolución del turbocompresor

7 Refrigeración

8 Ventajas de usar un turbocompresor

9 Referencias

10 Enlaces externos

Cronología[editar · editar código]

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En 1936 Cliff Garrett funda The Garret Corporation en California, Estados Unidos.

En 1940 la tecnología del turbo es aplicada a instalaciones marinas, industriales y locomotoras.

En 1953 Caterpillar testea el primer turboalimentador desarrollado por la compañía Garret.

En 1962 el primer automóvil americano en usar un turbocargado fue el Oldsmobile Jetfire Turbo

Rocket

En 1966 se utilizan por primera vez motores turbocargados en las 500 millas de Indianápolis.

Funcionamiento[editar · editar código]

En los motores sobrealimentados mediante este sistema, el turbocompresor consiste en

una turbina accionada por los gases de escape del motor de explosión, en cuyo eje se fija

un compresor centrífugo que toma el aire a presión atmosférica después de pasar por el filtro de aire

y luego lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presión.

Los gases de escape inciden radialmente en la turbina, saliendo axialmente, después de ceder gran

parte de su energía interna (mecánica + térmica) a la misma.

El aire entra al compresor axialmente, saliendo radialmente, con el efecto secundario negativo de un

aumento de la temperatura más o menos considerable. Este efecto se contrarresta en gran medida

con el intercooler.

Este aumento de la presión consigue introducir en el cilindro una mayor cantidad de oxígeno (masa)

que la masa normal que el cilindro aspiraría a presión atmosférica, obteniéndose más par motor en

cada carrera útil (carrera de expansión) y por lo tanto más potenciaque un motor atmosférico de

cilindrada equivalente, y con un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire

en el motor de gasolina. En los diésel la masa de aire no es proporcional al caudal de combustible,

siempre entra aire en exceso al carecer de mariposa, por ello es en este tipo de motores en donde

se ha encontrado su máxima aplicación (motor turbodiésel).

Los turbocompresores más pequeños y de presión de soplado más baja ejercen una presión

máxima de 0,25 bar (3,625 psi), mientras que los más grandes alcanzan los 1,5 bar (21,75 psi). En

motores de competición se llega a presiones de 3 y 8 bares dependiendo de si el motor

es gasolina o diésel.

Como la energía utilizada para comprimir el aire de admisión proviene de los gases de escape, que

se desecharía en un motor atmosférico, no resta potencia al motor cuando el turbocompresor está

trabajando, tampoco provoca pérdidas fuera del rango de trabajo del turbo, a diferencia de otros,

como los sistemas con compresor mecánico (sistemas en los que el compresor es accionado por

unapolea conectada al cigüeñal).

Funcionamiento en distintos tipos de motores[editar · editar código]

Diésel[editar · editar código]

Lado compresor, con entrada de aire por el lado de baja presión y conexión de alta presión a la membrana de la

"Waste-Gate".

En los motores diésel el turbocompresor está más difundido debido a que un motor diésel trabaja

con exceso de aire al no haber mariposa, por una parte; esto significa que a igual cilindrada unitaria

e igual régimen motor (rpm) entra mucho más aire en un cilindro diésel.

Por otra parte, y esto es lo más importante, las presiones alcanzadas al final de la carrera de

compresión y sobre todo durante la carrera de trabajo son mucho mayores (40 a 55 bares) que en el

motor de ciclo Otto (motor de gasolina) (15-25 bares). Esta alta presión, necesaria para alcanzar la

alta temperatura requerida para la auto-inflamación o auto-ignición del gasóleo, es el origen de que

la fuerza de los gases de escape, a igual régimen, cilindrada unitaria y carga requerida al motor sea

mucho mayor en el diésel que en la gasolina.

Intercooler[editar · editar código]

Artículo principal: Intercooler.

El aire, al ser comprimido, se calienta y pierde densidad; es decir, en un mismo volumen tenemos

menos masa de aire, por lo que es capaz de quemar menos combustible y, en consecuencia, se

genera menos potencia. Además, al aumentar la temperatura de admisión aumenta el peligro de

detonación, picado, o autoencendido y se reduce la vida útil de muchos componentes por exceso de

temperatura, y sobreesfuerzos del grupo térmico.

Para disminuir esta problemática se interpone entre el turbocompresor y la admisión un

"intercambiador de calor" o "intercooler". Este sistema reduce la temperatura del aire, con lo que se

aumenta la densidad de éste, que se introduce en la cámara de combustión.

En el lado negativo, los intercambiadores de calor provocan una caída de presión, por lo que se

disminuye la densidad del aire, aunque en muchos casos es necesario instalar uno para evitar la

detonación o autoignición.

Existen tres tipos de intercoolers:

1. Aire/aire: en estos el aire comprimido intercambia su calor con aire externo.

2. Aire/agua: el aire comprimido intercambia su calor con un líquido que puede ser refrigerado

por un radiador o, en algunas aplicaciones, con hielo en un depósito ubicado en el interior

del coche.

3. Criogénicos: se enfría la mezcla mediante la evaporación de un gas sobre un

intercambiador aire/aire.

Demora de respuesta[editar · editar código]

Los motores provistos de turbocargador padecen de una demora mayor en la disposición de la

potencia que los motores atmosféricos (NA Normal Aspiration o Aspiración Normal) 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.

Un turbocargador no funciona de igual manera en distintos regímenes de motor. A bajas

revoluciones, el turbocargador 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.

Un "biturbo": es un sistema con dos turbocargadores de distinto tamaño. A bajas revoluciones

funciona solamente el pequeño, debido a su respuesta más rápida, y el grande funciona

únicamente a altas revoluciones, ya que ejerce mayor presión.

Un "biturbo en paralelo" o "twin turbo": es un sistema con dos turbocargadores pequeños de

idéntico tamaño. Al ser más pequeños como si fuera un turbocargador único, tienen una menor

inercia rotacional, por lo que empiezan a generar presión a revoluciones más bajas y se

disminuye la demora de respuesta.

Un "biturbo secuencial": se compone de dos turbocargadores idénticos. Cuando hay poco

volumen de gases de escape se envía todo este volumen a un turbocompresor, y cuando este

volumen aumenta, se reparte entre los dos turbocargadores para lograr una mayor potencia y

un menor tiempo de respuesta. Este sistema es utilizado en el motor Wankel del Mazda RX-7 .