sábado, 17 de marzo de 2007

Sobrealimentación

Como ya dije antes los motores tanto nafteros como diesel sufren el efecto de no ser isobáricos, por lo que se buscan soluciones para aumentar su rendimiento. Como dije antes también una de las formas es aumentar su relación de compresión, ¿cómo se logra esto?, a mediados del siglo XX se inicia la respuesta a esta pregunta. Para poder aumentar la relación de compresión debían buscar alguna forma para que la presión dentro del cilindro sea igual a la atmosférica. El primer proyecto que se presenta es el llamado compresor volumétrico, que consta de un compresor sujeto al cigüeñal que posee un par de rotores, que se encargan de enviar aire comprimido a la cámara de combustión, para que esta se llene completamente. Resulta ser muy eficiente a la hora de entregar potencia , pero debido a que está sujeto al motor, le resta potencia y par motor. videoAños después se descubre, el que hasta el día de hoy se utiliza, el turbocompresor que esta formado por un eje con alabes de turbina en sus extremos y estos conectados al múltiple de admisión y escape. Funciona de la siguiente manera: cuando los gases de escape salen por el múltiple, estos mueven la turbina que desde el otro lado envía la mezcla hacia la cámara de combustión, debido a que entra más mezcla, salen más gases, por lo que entra aun más mezcla y salen más gases, logrando así un incremento de potencia. Desafortunadamente los primeros intentos fueron un fracaso ya que los motores si bien entregaban mucha potencia, consumían una excesiva cantidad de combustible, producían autoencendidos a causa de altas compresiones y además hubo muchas roturas por esfuerzo de piezas mecanicas. Esto se debía a que el turbocompresor continuaba comprimiendo, es decir, que cuanto más gases salían, mas mezcla entraba hasta que llegaba a un punto en que el motor se dañaba. Al poco tiempo se logro remediar este problema, utilizando una válvula de liberación que permitiera que la turbina, habiendo llegado a un punto máximo de presión, no continuase comprimiendo más la mezcla. Es conocida la repercusión que tuvo el turbocompresor el el mundo, especialmente en la competición cuando Renault lo usó por primera vez para la Fórmula 1, siendo imbatible durante muchas carreras hasta que se prohibió el uso de este, hasta años más tarde donde todos los motores de F1 lo utilizarían. Para poder poder aplicarlo en motores nafteros y lograr mucha potencia, se debe primero reforzar las piezas como bielas, cigüeñal, pistones y aros, para poder resistir la exigencia. Reducir la compresión del motor para permitir una mayor sobre-presión del turbo para que entregue más potencia, ya que con una compresión normal se lograría poca potencia ya que se podría aplicar poca sobre-presión. Debe poseer un múltiple de admisión y escape especialmente preparado para poder albergar un turbocompresor y debe utilizar combustibles de mayor nivel de octano(mayor índice, menor probabilidad de autonecendido). En el caso de los motores diesel, debido a que el combustible es inyectado casi al final de la compresión, se basa en el autoencendido, por lo cual la única modificación que debe realizarse es el cambio del múltiple de admisión y de escape, previa reforzada de piezas.

Tipos de Turbocompresores
Existen Tres tipos de turbocompresores: de alta de baja y de geometría variable.

Los turbos de baja se usan generalmente en vehículos donde se necesitan grandes valores de par motor en bajas revoluciones. Normalmente están montados en vehículos de carga y transporte pesado, como ser camiones, colectivos o en camionetas. Se caracterizan por entregar mucha potencia y par motor en bajas vueltas (desde incluso 1.500 rpm), a costa de poca ganancia de potencia en altas vueltas, (por encima de las 3.000 rpm). Normalmente los únicos vehículos equipados con este turbo son diesel, ya que todos los vehículos usados para transporte y carga utilizan gasoil.

Los turbos de alta, son utilizados, en autos principalmente y se caracterizan por ser de respuesta lenta. Esto se debe a que su pleno funcionamiento en cambios bajos se da por las 2.000 rpm en caso de los vehículos diesel y las 2.500 rpm en el caso de los nafteros. Entregan mucha potencia en altas revoluciones por lo que son usados para mejorar la performance del vehículo a cambio de una respuesta del motor en baja como si se tratase de un motor aspirado. Este efecto de retardo en la acción del turbo se lo conoce como "turbo lag", que es el tiempo en que se demora el turbo en adquirir inercia yresponder a pleno desde el momento en que uno pisa el acelerador.

Para evitar los inconvenientes que tienen estos dos tipos de turbocompresores, muchas veces se los usó en serie, es decir conectados uno después del otro. Lo que se logra con esto es evitar el "turbo lag", para el turbo de alta y la pérdida de potencia en el turbo de baja. Funciona de la siguiente manera: el turbo de baja envía el aire a mucha velocidad para las bajas revoluciones, moviendo también el turbo de alta, cuando llega a la máxima presión, ahí es cuando el turbo de alta comienza a entrar en acción a pleno y complementa al de baja. Lo que se logra es una respuesta del motor inmediata y un rango de utilización muy amplio (que en los mejores casos puede ser desde las 1.500rpm hasta las 4.500rpm en caso de los diesel y de 2.000 rpm hasta por encima de las 5.000 rpm en el caso de los nafteros). Pero debido a lo dificil que es su puesta a punto, solo ciertas marcas los han usado así. Tambien se conocen los Famosos Bi-Turbo, que para evitar problemas de puesta a punto utilizan dos turbocompresores de iguales caracteristicas. Normalmente se montan en motores muy grandes, de 6 u 8 cilindros, y lo que se hace es colocar uno por bancada, para generar un rendimiento intermedio entre los dos tipos de turbo mencionados anteriormente.

Y por último, esta el turbo de geometría variable. Este turbo de gran tamaño, posee una particularidad. Cuando uno acelera el motor a máxima carga(pisa el acelerador a fondo), el paso de aire hacia los alabes de la turbina se cierran lo más posible para que el aire que pasa por ahí, vayan a mucha velocidad. Cuando se llega a la sobrepresión máxima, comienzan a abrirse, manteniendo la presión constante, hasta que se abren completamente manteniendo una sobrepresión. Estos turbos a diferencia de los otros no poseen válvula de liberación ya que el paso de gases se encarga de que la presión sea constante. Su gran ventaja es que reduce el consumo tanto en altas rpm como en bajas rpm. Otra ventaja es que no solo permite un mayor par motor, sino que logra que sea parejo, es decir que en un vehículo puede tener 25 Kilogrametros de torque, desde las 1.500 rpm y continuar teniendolo hasta pasadas las 4.500 rpm o más incluso. Tambien poseen grandes potencias, por lo que es el mejor para considerar su instalacion, por pete de las automotrices, pero... siempre hay un pero, está su costo. Debido al adelanto tecnológico y la complejidad de su funcionamiento, solo se pueden ver en autos premium.

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