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A veces, un motor sólo necesita un pequeño impulso de entrada de aire para aumentar su rendimiento. Tanto los turbocompresores como los sobrealimentadores funcionan utilizando la inducción forzada para conducir el aire comprimido a los cilindros del motor y generar más potencia.
¿Qué Es Un Turbocompresor?
Los turbocompresores utilizan los gases de escape para impulsar una turbina, que hace girar un compresor que empuja más aire a los cilindros del motor. Más aire permite al motor quemar más combustible, lo que genera más potencia.
¿Por Qué Utilizar Un Turbocompresor?
Los ingenieros tienen varias opciones para aumentar la cantidad de aire que entra en los cilindros de un motor. El turbocompresor ha surgido como el favorito en los vehículos de producción, y es fácil entender por qué.
Un motor con turbocompresor e inyección directa puede tener tanta potencia como un motor de aspiración natural con dos cilindros adicionales. La turboalimentación con 6 a 8 libras de presión de aire reforzada puede suponer un aumento del par motor del 40% o más con respecto al mismo motor atmosférico. Eso también se traduce en hasta 150 caballos de potencia adicionales.
Pensemos, por ejemplo, en el camión Ford F-150*, el más vendido en América. Un modelo equipado con un motor EcoBoost V6 de 3,5 litros rinde 375 CV, sólo 10 caballos menos que el mismo camión con un V8 de 5,0 litros sin turbo. Sin embargo, el V6 EcoBoost hace 83 libras-pie más de par y tiene mejor economía de combustible.
La potencia equivalente de motores más pequeños y ligeros es la razón por la que los fabricantes de automóviles se inclinan por los turbos. En combinación con la inyección directa de combustible y la sincronización variable de las válvulas, los turbos ayudan a cumplir con los cada vez más estrictos requisitos de ahorro de combustible y emisiones.
Desventajas De La Turboalimentación
Retraso del turbo: Cuando pisas el acelerador en un vehículo con turbocompresor, el motor tarda un momento en generar los gases de escape que hacen girar (o poner en marcha) el turbo. La ligera vacilación puede parecer una eternidad cuando se espera una potencia instantánea.
Complejidad: Los turbocompresores son más complejos de instalar y más difíciles de mantener, ya que están conectados directamente al sistema de escape en lugar de al motor. Los componentes adicionales pueden incluir tuberías de admisión, un controlador de sobrealimentación, un intercooler, un tubo de bajada, un sensor de detonación y/o una bomba de combustible de alta capacidad.
Calor: Los gases de escape que impulsan un turbo pueden superar los 1.000 ºF y hacer girar la turbina hasta 150.000 rpm. Este tremendo calor y estrés puede hacer que los aceites convencionales se estropeen más rápidamente.
Vida útil: Después de que el calor y la tensión descompongan la lubricación, ésta forma depósitos dañinos en los cojinetes, conocidos como coquización del turbo, lo que hace que los turbos sufran una reducción de su rendimiento o fallen por completo. El turbocompresor medio necesita ser sustituido antes que el motor, pero el fallo del turbo podría dañar también el motor.
Enfriamiento: Después de funcionar a velocidad, se recomienda hacer funcionar un motor con turbocompresor al ralentí durante unos minutos, dando al turbo la oportunidad de enfriarse antes de apagar el motor. Si no se permite este período de enfriamiento, puede producirse una coquización y un desgaste adicionales en el turbo y provocar un fallo prematuro.
¿Qué Es Un Sobrealimentador?
Un sobrealimentador utiliza la potencia del cigüeñal del motor para hacer funcionar un compresor que introduce más aire en los cilindros del motor. Los métodos más comunes para accionar un sobrealimentador son la correa, el engranaje, la cadena o la transmisión directa. También hay sobrealimentadores que utilizan un motor eléctrico en lugar de la potencia mecánica del motor.
¿Por Qué Utilizar Un Sobrealimentador?
Los sobrealimentadores son más sensibles y proporcionan una entrega de potencia inmediata, eliminando por completo los efectos del retraso del turbo y proporcionando un impulso instantáneo, incluso a bajas revoluciones. Para ser justos, los motores modernos con turbocompresor están tan bien diseñados que los fabricantes casi han eliminado el retardo del turbo, pero siguen necesitando un mayor número de revoluciones que un sobrealimentador para crear potencia. Un sobrealimentador añadido a un motor normalmente aspirado puede crear más potencia utilizable que un turbocompresor.
Desplazamiento Positivo Y Dinámico
Los dos tipos principales de sobrealimentación se diferencian principalmente por el método de transferencia de aire. Los sobrealimentadores de desplazamiento positivo proporcionan un nivel casi constante de presión de sobrealimentación en todos los regímenes del motor utilizando bombas que suministran un volumen fijo de aire por revolución del compresor. Estos diseños suelen tener un rendimiento de hasta el 50% a niveles de sobrealimentación elevados y generan más potencia a bajas revoluciones. Los tipos más comunes de sobrealimentación de desplazamiento positivo son los Roots, los de tornillo rotativo (Lysholm), los de paletas deslizantes y los de tipo scroll.
Los sobrealimentadores dinámicos crean aumentos exponenciales de la sobrealimentación con el aumento del régimen del motor acelerando el aire a gran velocidad e intercambiando esa velocidad por presión, lo que puede tener un rendimiento de hasta el 85%, pero la potencia se reduce a un régimen del motor más bajo. Los tipos más comunes de compresores dinámicos son los de flujo axial multietapa y los centrífugos de relación variable.
Desventajas De La Sobrealimentación
Volumen: El tamaño y los requisitos de potencia de un sobrealimentador son poco prácticos para la mayoría de los conductores diarios con motores pequeños, por lo que se instalan principalmente en vehículos de alto rendimiento y bólidos en lugar de en vehículos de producción.
Eficiencia: Debido a que los sobrealimentadores requieren la potencia del motor para funcionar, crean una pérdida de potencia parásita, son menos eficientes en el consumo de combustible y crean mayores emisiones.
Coste: Los supercargadores suelen fabricarse a medida para un vehículo específico. Como no se fabrican en serie ni se incluyen en la mayoría de los vehículos nuevos, pueden ser difíciles de adquirir, y el coste inicial y las piezas de recambio pueden ser caros.
En conclusión, los motores de combustión interna necesitan aire para generar potencia. Cuanto más aire se ingiere, más combustible se puede quemar y más potencia puede generar.
