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Artículos Técnicos Nro. 14 Sistemas de Sobrealimentación (Parte 1) Autor : Ricardo Garcés SISTEMAS DE SOBREALIMENTACION
LA Utilización
DE LA SOBREALIMENTACIÓN, SE FUNDAMENTA EN LA MEJORA DE LA COMBUSTIÓN DEL MOTOR
DEBIDO A UN MAYOR LLENADO DE AIRE EN LOS CILINDROS, LO QUE PROBOCA UN AUMENTO DE
POTENCIA, UN MENOR CONSUMO ESPECÍFICO Y UNA MENOR CONTAMINACIÓN. LA
SOBREALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES NO ES UNA TECNICA MUY RECIENTE, YA QUE DESDE
HACE ALGUNAS DÉCADAS SE COMENZARON
A "SOPLAR", (COMO LE LLAMAN LOS AMERICANOS ) LOS MOTORES DIESEL A BASE
DE COMPRESORES VOLUMETRICOS, ACCIONADOS POR MEDIO DE CORREAS, CADENAS .ETC...
UTILIZANDO PARA MOVER ESTOS COMPRESORES LA POLEA DEL CIGÜEÑAL.
POSTERIORMENTE, APARECIERON LOS TURBOCOMPRESORES (Sistema DE TURBINA A
GAS DE DESCARGA), QUE SE UTILIZABAN PARA MÁQUINAS DE RÉGIMEN CONSTANTE Y
GRANDES POTENCIAS (BARCOS, LOCOMOTORAS, COMPRESORES,MOTORES PARA LA
INDUSTRIA ETC.... ). ESTOS TURBO
COMPRESORES ERAN DE UNAS DIMENCIONES TREMENDAS , Y MUY ELEVADO PESO, GIRABAN A
UN RÉGIMEN MUY LENTO, Y TENÍAN UNA ALTÍSIMA INERCIA. OBTENIÉNDOSE SU
RENDIMIENTO EN EL RÉGIMEN MÁXIMO DEL MOTOR, EN LA ERA DE LOS SESENTA COMIENZAN
A EMPLEARSE EN FORMA GENERALIZADA EN LOS GRANDES MOTORES DE AUTOMOCIÓN DEDICADOS AL TRANSPORTE, ES EL COMIENZO DE LA REDUCCIÓN DEL
TAMAÑO, PERO AUN SON PESADOS Y DE LATA INERCIA, CON RÉGIMENES DE GIRO ENTRE
40.000 Y 60.000 RPM. A PARTIR DE ENTONCES COMIENZA " LA ERA DE LA
SOBREALIMENTACION", EN LA QUE TODOS LOS FABRICANTES DE MOTORES EN EL MUNDO,
SE INTERESAN POR LA APLICACIÓMN DE ESTA TECNOLOGÍA
CON EL FIN DE TENER MEJORES RENDIMIENTOS DE LOS ACTUALES MOTORES
ASPIRADOS ADMOSFERICAMENTE. LA CRISIS
ENERGÉTICA Y LA NECESIDAD INPERIOSA DE EVITAR LA CONTAMINACIÓN DE LAS
CIUDADES, NO HACEN SINO INPONER COMO SOLUCIÓN,LA INPLANTACIÓN DEL
TURBOCOMPRESOR DE FORMA GENERALIZADA Y EN FORMA CASÍ IMPRESINDIBLE EN LOS
MOTORES DIESEL. -QUE EL
SISTEMA DE ESCAPE TRABAJE MUY CALIENTE Y CON NESESIDAD DE AMORTIGUAR MUCHO
RUIDO, RESULTANDO COSTOSOS, PESADOS Y DE CORTA DURACIÓN. -SE
PIERDE GRAN CANTIDAD DE ENERGÍA POR EL ESCAPE Y POR CONSIGUIENTE,LOS CONSUMOS
AUMENTAN. -SOBREPRESIÓN EN LA ADMISIÓN MUY LIMITADA EN LA PRÁCTICA. LA ENERGÍA NECESARIA PARA MOVER EL COMPRESOR ABSORBE UNA PARTE DEL INCREMENTO DE POTENCIA ADQUERIDA _EL SITEMA DE TRANSMICÓN MECANICA PARA MOVER EL COMPRESOR RESULTA COSTOSO DE DISEÑO , FABRICACIÓN Y POCO FIABLE. POR ESTAS RAZONES SE BUSCÓ APROBECHAR LA ENERGÍA DESPERDICIADA POR EL ESCAPE. LA SOLUCIÓN FUE INSTALAR UNA TURBINA EN EL ESCAPE QUE FUESE ACCIONADA POR LOS PROPIOS GASES DE ESCAPE, Y ESTA TURBINA MEDIANTE UN EJE SOLIDARIO MOVIA UNA BOMBA O COMPRESOR. HABIA NACIDO EL TURBOCOMPRESOR.
FUNCIONAMIENTO DEL TURBOCOMPRESOR ESTE ES RELATIVAMENTE SENSILLO: LOS
GASES DE ESCAPE DEL MOTOR, ANTES DE SALIR A LA ADMOSFERA, SON OBLIGADOS A PASAR
POR LA GARGANTA DE LA CARCASA DE LA TURBINA DONDE SON ACELERADOS POR LA FORMA DE
ESTA Y ASÍ APROBECHAR SU ENERGÍA PARA HACERLA GIRAR Y UNA VEZ QUE HAN SEDIDO
SU TEMPERATURA Y PRESION, SON EXPULSADOS AL EXTERIOR ATRAVÉZ DEL SISTEMA DE
ESCAPE, LA TURBINA VA UNIDA SOLIDARIAMENTE POR UN EJE AL COMPRESOR, CUYA
FINALIDAD CONSISTE EN TOMAR EL AIRE DE LA ADMÓSFERA DESDE EL FILTRO DE AIRE Y
INTRODUCIRLO A SOBREPRESIÓN.
POR LO TANTO SE ESTÁ INTRODUCIENTO EN LOS CILINDROS AIRE COMPRIMIDO,
CONSIGIENDO CON ELLO UN LLENADO PERFECTO Y UNA MAYOR MASA DE EIRE QUE PERMITA
UNA COMBUSTIÓN MÁS RICA EN AIRE Y UNA MEJOR REFRIGERACIÓN DEL PISTÓN,
CILINDRO Y CÁMARA.
EL ENGRASE DEL
SISTEMA ROTATIVO DEL TURBOCOMPRESOR SE REALIZA A PARTIR DEL PROPIO SISTEMA DE
LUBRICACIÓN DEL MOTOR, LOS REQUERIMIENTOS SON: -
QUE EL ACEITE ESTE LIMPIO Y FILTRADO -
QUE EL ABASTECIMIENTO DEMORE LO MENOS
POSIBLE DESPUÉS DEL ENCENDIDO DEL MOTOR - Y QUE SEA
CONTINUO. ESTA SENCILLA
FORMA DE FUNCIONAMIENTO SE LOGRA GRACIAS A LA ELEVADA TECNOLOGÍA Y CALIDAD DEL
PROPIO TURBOCOMPRESOR. PARA DAR
UNA LIGERA IDEA BASTA DECIR QUE EL
RÉGIMEN DE GIRO DEL CONJUNTO ROTATIVO TURBINA-COMPRESOR PUEDE ALCANZAR HASTA
LAS 250.000 VUELTAS POR MINUTO (RPM) Y SOPORTAR TEMPERATURAS DE MÁS DE 1000º
CENTÍGRADOS, DONDE LOS NIVELES DE PRESICIÓN EN EL AJUSTE
EQUILIBRADO,TOLERANCIAS,ESTANQUIEDAD.ETC...SON DE EXTREMO RIGOR . LA FORMA
DE ELIMINAR LOS HUMOS , QUEMANDO LA MAYOR PARTE DE COMBUSTIBLE POSIBLE , ES
ALIMENTAR CON UN GRAN EXCESO DE AIRE , Y CON LA MAYOR TURBULENCIA POSIBLE.
ESTO ES PRESISAMENTE LO QUE PERMITE EL TURBOCOMPRESOR AÚN CON MAYOR
CAUDAL DE INJECCIÓN OBTENIENDO UN INCREMENTO NOTABLE DE POTENCIA . EL
TURBOCOMPRESOR, ADEMÁS REDUCE EL CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE SIN GRAN
DIFICULTAD EN LOS MOTORES DIESEL. LAS RAZONES DE
LA REDUCCIÓN DE CONSUMO ESTA EN EL MEJOR RENDIMIENTO DE COMBUSTIÓN POR MESCLA
MÁS POBRE Y MAYOR TURBULENCIA , Y EN EL MEJOR RENDIMIENTO DEL CICLO , DANDO
LUGAR A UN ESCAPE , PASADA LA TURBINA, CON BAJO GRADIENTE DE PRESION Y BAJA
TEMPERATURA . EN COMPETICION CON ESCAPE LIBRE , SE APRECIA LA BAJA SONORIDAD DE LOS MOTORES TURBOALIMENTADOS . VENTAJAS DE LOS TURBOCOMPRESORES
LAS VENTAJAS
QUE OBTENEMOS CON UN TURBO SON : -AUMENTO DE
POTENCIA AL PODER INTRODUCIR EN LA CAMARA DE COMBUSTIÓN MÁS COMBUSTIBLE QUE
CON UN AUMENTO DE AIRE ENTRE UN 30% Y UN 40% NOS PERMITE TENER UNA PERFECTA
COMBUSTIÓMN SIN NESESIDAD DE UN AUMENTO DE LA CILINDRADA
-AUMENTO DE LA
RESPUESTA DE ACELERACIÓN DEL MOTOR A RÉGIMEN MEDIO, YA QUE LA CURVA DEL PAR
MOTOR SE MODIFICA, ADELANTÁNDOSE CONSIGUIENDO UNA CURVA MÁS PLANA Y DE MAYOR
VALOR . -MEJORA DEL
CONSUMO ESPECÍFICO, O SEA, QUE A UNA MAYOR POTENCIA GASTAMOS MENOS COMBUSTIBLE
EN RELACIÓN A LA POTENCIA ENTREGADA. -ELIMINACIÓN
DE HUMOS Y EMISIONES CONTAMINANTES AL REALIZAR LA COMBUSTION CON UNA MAYOR
APORTACIÓN DE OXÍGENO , ESTO ADEMAS TRAE UNA INPORTANTE REDUCCIÑON EN LOS
RESIDUOS QUE SE ALOJAN EN LA CABEZA DEL PISTON, ALOJAMIENTO DE LOS ANILLOS ,
VALVULAS Y OTROS QUE ATRAVEZ DEL CILINDRO LLEGAN AL CARTER ADULTERANDO EL ACEITE
CON LOS CONSIGUIENTES EFECTOS NOCIVOS QUE PRESENTA PARA LA VIDA DEL MOTOR. -RECUPERACIÓN
DE POTENCIA EN ALTURA,YA QUE EL TURBOCOMPRESOR EVITA QUE EL MOTOR SE
“ASFIXIE” POR LA DISMINUCIÓN DE LA PRESION ADMOSFERICA, FENÓMENO ESTE QUE
SE PRODUCE EN LAS MONTAÑAS Y CARRETERAS A GRANDES ALTURAS . -MENOR
PESO Y CILINDRADA EN RELACIÓN A LA POTENCIA ENTREGADA . LAS
DESVENTAJAS DEL MONTAJE DE UN TURBOCOMPRESOR QUE SE PUEDEN APRECIAR SON ESCASAS,
COMO POR EJEMPLO: MENOR DURACION
DEL MOTOR YA QUE LO FATIGAMOS MÁS. EN UN DIESEL
CUANDO EL TURBO ACTÚA, EN TODO EL CICLO HAY MÁS PRESION EN LA CABEZA DEL
CILINDRO QUE EN EL CÁRTER. ENTONCES LOS GASES TIENDEN A EXPULSAR EL ACEITE
HACIA EL CÁRTER Y LABAR LAS CAMISAS. EL HECHO DE
QUE EL CICLO SEA MÁS FRIO HACE QUE EL PISTON TIENDA A DILATAR MENOS , Y A
CERRAR PEOR CUANDO EL AJUSTE INICIAL NO ES BUENO EL
TURBOCOMPRESOR NECESITA UN DETERMINADO CAUDAL DE GASES DE ESCAPE PARA INICIAR SU
FUNCIONAMIENTO QUE ESTA EN FUNCIÓN DEL TAMAÑO DE LAS TURBINAS, POR LO TANTO EL
TURBO EXIBE SU MEJOR COMPORTAMIENTO CUANDO EL MOTOR SUPERA LAS 2500-3000 RPM Y
EN REGIMEN NORMAL ES PEOR O IGUAL AL DE UN MOTOR DE ALIMENTACION CONVENCIONAL
(ADMOSFERICO). PERO BASTA CON
UNDIR EL ACELERADOR PARA QUE CUANDO TRASPASE EL HUMBRAL DE LA ZONA MEDIO-BAJA
DEL TACOMETRO, EL TURBO DESPIERTE Y PRODUSCA UN EMPUJE EXTRAORDINARIO.
EN LA EVOLUCIÓN
DE LOS SISTEMAS SOBREALIMENTADOS SE HAN INCLUIDO EN EL CIRCUITO DE ADMISION UN
INTERCAMBIADOR DE CALOR TAMBIEN LLAMADO INTERCOOLER. EL INTERCOOLER
ESTÁ COMPUESTO POR UN INTERCAMBIADOR DE CALOR,YA QUE, AL IR EL AIRE MAS DEPRISA
SE PRODUCE UN ROCE MOLECULAR ENTRE LAS MOLECULAS DE AIRE, QUE AUMENTA LA
TEMPERATURA DE ESTE. CON EL INTERCOOLER LOGRAMOS ENFRIAR EL AIRE DE ADMISION DE
APROXIMADAMENTE 150ºC A 40º-50º CENTIGRADOS, LO QUE PRODUCE UN AUMENTO DE LA
DENSIDAD DEL AIRE. (AIRE MAS
FRIO=AIRE MAS DENSO, AIRE MAS CALIENTE=AIRE MENOS DENSO), QUE MEJORA LA
COMBUSTION CONSIGUIENDO UNAS MAYORES PRESTACIONES, FRENTE AL MOTOR SIMPLEMENTE
ADMOSFERICO. PARA CONTROLAR
QUE LA PRESION EN EL MULTIPLE DE ADMISIÓN NO SEA EXESIVA SE UTILIZA UNA VALVULA
REGULADORA DE PRESION DEL MULTIPLE PARA PRODUCIR UNA DERIVACIÓN DE LOS GASES DE
ESCAPE, ES DECIR QUE NO TODOS LOS GASES DE ESCAPE PASEN POR LA TURBINA,
ARTIFICIO QUE SE LOGRA MOIVIENDO UNA MARIPOSA O VALVULA ATRAVES DE UN VASTAGO
QUE ES ACCIONADO POR LA MISMA PRESION QUE SE GENERA EN EL SISTEMA. Continuará
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