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Un
poco de historia:
En
el terreno de la sobrealimentación de motores los mejores resultados
obtenidos hasta ahora se han conseguido con la ayuda de los turbocompresores
que si bien presentan algunos inconvenientes, tienen la gran ventaja de
que no consumen
energía efectiva del motor además de estar facultados para
poder girar a un gran número de vueltas.
Estas dos ventajas, junto a la facilidad con que pueden ser aplicados
a los motores por su pequeño tamaño
(con respecto a los compresores volumétricos) hacen que haya evolucionado
su estudio y se hayan conseguido grandes rendimientos en motores de conbustión
interna de todo tipo.
La idea de la sobrealimentación se remonta al siglo XIX, el ingeniero
Buchi presentó en 1905 la primera idea de lo que sería un
turbocompresor, la cual completó en 1910 con un sistema básicamente
igual al que se utiliza hoy en día.
Con esta invencion en 1977 los motores de 3 Lts de Formula 1 como el Cosworth
DFV erogaba 487 CV, mientras que el motor Renault Turbo desarrollaba una
potencia de 510 CV con 1.5 lt aprox. , pero con una desventaja porque
a pesar de su
capacidad más pequeña era un 25 % más pesado que
el Cosworth.
En 1985 el motor Honda superó ampliamente esos valores porque éste
erogaba 1082 CV con 1,5 Lts de cilindrada. ( ¿? )
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Funcionamiento:
Los
motores de combustión interna aprovechan sólo un 25%
de la energía del combustible el resto se pierde por el escape,
por pérdidas de rozamiento mecánico y también
por pérdidas de calor al tener que enfriar el motor. |
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| hacia
un difusor que está en la carcaza del compresor haciendo que
el aire disminuya la velocidad y aumente considerablemente la presión.
En la turbina se produce el efecto contrario; en la carcaza de ésta se encuentra situada una tobera por la cual pasan los gases de escape a presión, la cual disminuye y en consecuencia aumenta considerablemente l a velocidad haciendo girar la turbina a altísimas revoluciones. |
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| Gracias
al aumento de presión que produce el compresor, el aire penetra
en el sistema de admisión del motor a travéz del carburador
o múltiple de admisión (en el caso de ser injección)
donde adquiere la cantidad de combustible necesaria y llega a la cámara
de combustión para seguir el proceso normal del ciclo. Este hecho de que la mezcla aire-combustible esté a altas presiones quiere decir que una proporción mayor de ella entra en el cilindro que en los motores aspirados. Al penetrar más mezcla el motor desarrolla más energía, de forma que el turbo aumenta significativamente el rendimiento del mismo. Es necesario calcular la forma de los álabes y tamaño del compresor de manera que produzca una |
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| sobrepresión
útil a la requerida por el motor. Una vez calculado esto es
preciso diseñar la turbina que proporcione las velocidades
requeridas por compresor. Antes de llegar a la turbina el gas de escape
debe retener tanto como sea posible su calor, velocidad y presión
a fin de que pueda mantener a la turbina en un giro eficaz. Cuando la turbina es pequeña la respuesta es más rápida y el rendimiento es mejor a menor cantidad de vueltas (turbo de baja), mientras que si la turbina es más grande el rendimiento será mejor a mayores revoluciones (turbo de alta). Aunque lo último en tecnología de turbos es el Turbo de geometría variable que funciona en alta y en baja, ya que por su diseño le permite variar el ángulo de incidencia de los álabes de la turbina de acuerdo a los requerimientos del motor. |
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| VALVULA
DE ALIVIO, DESCARGA O WASTEGATE *Descarga de la sobre precion generada. Los turbocompresores deben tener una válvula la cual limite la entrada de los gases de la turbina pues ésta si no tuviera la válvula, alcanzaría altísimas velocidades de giro con lo cual la sobrepresión sería demasiado grande provocando la rotura o destrucción del motor. Esta válvula llamada Waste Gate lo que hace es regular la sobrepresión que produce el turbocompresor. Funciona desviando las presiones de los conductos de escape cuando se alcanzan valores de sobrepresión mayores a los que podría soportar el motor en el cual esta aplicado el turbo-compresor. Dicha válvula es accionada por una cápsula |
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| manométrica que actúa con un determinado valor de presión que es tomado en el múltiple de admisión. Cuando la velocidad del compresor se estabiliza la válvula se cierra. No hay que asociar esta valvula con el tipico “pssssss pssssss” sonido de escape de gas, ya que ese sonido lo emite otra valvula que evita o trata de evitar el Turbo-lag que es nada mas ni nada menos que el retardo que existe en bajas vueltas del motor cuando los gases no pueden generar sobre presion. | |
| INTERCOOLER
o INTERCAMBIADOR DE FRIO CALOR Algunos vehículos con turbocompresor llevan un inercambiador de aire que es una especie de radiador de aire llamado intercooler aire-aire (el más usado), o también existe el intercooler aire-agua (refrigerado por agua). El enfriamiento del aire después que salió del compresor tiene ventajas evidentes porque aumenta el rendimiento energético (hasta un 20%) y reduce el desgaste del motor. El aumento energético se produce por el enfriamiento de la mezcla de aire y combustible hace que ésta sea más densa, así entra más cantidad en el cilindro y produce mayor potencia. La reducción del desgaste del motor se debe a que la combustión de la mezcla es a menor temperatura con lo que hace menos probable que se quemen las válvulas y |
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| así
se reduzca la temperatura del motor. Como el intercooler hace más densa la mezcla también reduce la presión de ésta en el múltiple de admisión esto es una desvantaja y también una ventaja, porque al reducir la presión se consigue que el trabajo del motor una vez que entra al cilindro se reduzca y contribuye a evitar la detonación por lo que se le puede dar más presión al turbo; aunque por la reducción de presión en el múltiple de admisión produce que la presión de los gases de escape también sea menor con lo cual hay menos energía para mover la turbina, aún así el intercooler ayuda a generar más potencia. |
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