Motores turboalimentados

TEMA

MOTORES TURBOALIMENTADOS

INSTRUCTOR

LUIS BOMBILLA

ALUMNO

WILY LIPA

AREQUIPA PERU

2007

Motores turboalimentadosLa crisis de la energa que comenz en los aos 70 y que est usted padeciendo todava en su bolsillo y en otras muchas cosas ms, ha sido responsable de que los fabricantes de automviles renovaran el inters sobre los turbocompresores. Los motores dotados de ellos son de mantenimiento ms econmico, aunque el mecanismo, en s, sea caro.

Corte de un turbocompresor Holset 3LD, diseado para funcionar a temperaturas de hasta 700C y velocidades de hasta 100.000 rpm, que son las condiciones de funcionamiento normales de este tipo de turbocompresores.

El rendimiento trmico de los motores de combustin interna es muy bajo: solo el 25 por 100. gran parte de la energa de la gasolina se pierde por el tubo de escape. El turbo compresor la aprovecha. El turbocompresor es, en esencia, un compresor impulsado por los gases de escape. El compresor impulsa ms combustible del que normalmente llegara a la cmara de combustin del motor. El turbocompresor lleva a cabo exactamente la misma operacin. Slo que el procedimiento para hacerlo funcionar es distinto. Los compresores comunes se mueven arrastrados por procedimientos mecnicos, mientras que el turbocompresor tiene una pequea turbina y los gases de escape pasan por ella y hacen que gire a gran velocidad (suelen ser comunes en muchos modelos velocidades de hasta 100.000rpm). La turbina esta unida mediante un eje al compresor, que es una rueda con una docena de paletas curvadas o algunas ms. Cuando gira la turbina, tambin gira el compresor, y las paletas curvadas recogen aire de la lumbrera de admisin. El compresor hace girar el aire y lo impulsa a mucha velocidad. El aire entra entonces en un difusor que suele estar situado en un mismo alojamiento del compresor en casi todos los modelos. El difusor funciona como un embolo al revs; frena la velocidad del aire, pero aumenta la presin de l considerablemente. A esta presin superior el aire penetra en el sistema de admisin del motor a travs del carburador (donde recoge una carga considerable de gasolina) y llega a la cmara de combustin para seguir el proceso normal del ciclo de cuatro tiempos. El que la mezcla de aire y combustible est a presin elevada quiere decir que una proporcin mayor de ella penetra en el motor que cuando slo existe la presin atmosfrica normal (carburadores sin compresor). Al penetrar ms combustible en el motor, ste desarrolla ms energa, de forma que el turbocompresor aumenta de modo significativo el rendimiento energtico del motor. El aumento de rendimiento viene regulado por los gases de escape, que impulsan el turbo compresor. Cuando aumenta el flujo de los gases de escape, la velocidad de la turbina y del compresor aumenta proporcionalmente a aquel crecimiento. Los gases de escape son una fuente de energa que normalmente se desperdicia por completo, de manera que el turbocompresor es un aadido muy eficaz que se le hace al motor. La misma funcin puede hacerla el compresor comn, pero la desventaja de ste es que se mueve impulsado mecnicamente por medio de correas o cadenas enlazadas con el cigeal. Es decir, que una proporcin considerable de energa se sacrifica para mover el compresor. Por consiguiente, el compresor es menos eficaz. En sus comienzos, el diseo del turbocompresor debi ms al mundo de los motores de aviacin que a la ingeniera de los automviles. Para el uso en carretera, el desarrollo de los turbos se concentro en un principio en los grandes motores Diesel que llevan los camiones pesados. Las existencias reducidas de componentes adecuados retrasaron el desarrollo de motores de gasolina turbocomprimidos para automviles. Probablemente, la parte ms importante es el diseo del compresor. Es preciso calcular la posicin de las paletas de la rueda del compresor de manera que produzcan un estmulo til a la velocidad requerida del motor. Esta es cuestin de diseo cuidadoso de la forma y del ngulo adecuados de las paletas. Cuando se han decidido las caractersticas del compresor, es preciso disear una turbina que proporcione las velocidades requeridas por aquellas al compresor en cada uno de los modelos. Todos los turbocompresores tienen un compresor centrfugo, cuya presin de salida crece segn el cuadrado de su velocidad. Es decir que, por ejemplo, un compresor centrfugo que d 0,562 kg/cm a 6,.250 rpm. del motor, nicamente rendir 0,14 kg/cm a 2.500 rpm. esta circunstancia plantea cierto nmeros de preguntas tcnicas que el ingeniero debe responder satisfactoriamente al disear el turbocompresor y sus dispositivos. Otra caracterstica importante del diseo del turbocompresor son lo cojinetes y su lubricacin. La mayora de los turbocompresores tienen cojinetes flotantes que mantienen el eje principal entre la turbina y el compresor. Los cojinetes flotantes encajan suavemente sobre el eje de la turbina y tambin estn flojos dentro del alojamiento del turbocompresor.

Se introduce aceite en el espacio que hay entre el alojamiento y el cojinete, y el aceite llega al interior del cojinete. Esto explica el nombre del cojinete: flota en una bolsa de aceite. El aceite para el turbocompresor se toma del sistema de lubricacin del motor, pasa por los cojinetes y vuelve al motor. Como la turbina gira a menudo a 100.000 rpm, es crucial la eficacia de la lubricacin, la ms breve interrupcin del suministro de aceite soldara el cojinete al eje. Los turbocompresores ms grandes necesitan 5 litros de aceite por minuto, y el aceite vuelve al motor con aspecto, de nata batida sucia. Tambin estn relacionados con los cojinetes los sellos que los aslan de la turbina y del compresor. El sello entre la turbina y los cojinetes suele ser a menudo un simple anillo, parecido a un segmento del pistn. Va insertado en un surco del alojamiento del cojinete y est lo suficientemente ajustado para evitar que entre el gas. En algunos turbocompresores, se emplea un sello de laberinto, en el cual el taladro del alojamiento del cojinete est acanalado en el lugar donde entra el eje para evitar que penetre el gas de escape. El sello que se encuentra en el lado del compresor es ms complicado y consiste en un collarete con resorte que se apoya contra el eje de la turbina. Un anillo trico completa el sello.

El sistema de alimentacin por medio de turbocompresor, es una tecnologa que alcanz su validez en esta dcada. La disipacin trmica, la lubricacin de los componentes mviles y la dosificacin de la presin, forman la clave del buen funcionamiento.

TURBOCOMPRESOR

El turbocompresor podra definirse como un aparato soplador o compresor movido por una turbina. Se puede considerar que est formado por tres cuerpos: el de la turbina, el de los cojinetes o central y el del compresor, van acoplados a ambos lados de los cojinetes.

As, en uno de los lados del eje central del turbo van acoplados los labes de la turbina, y en el otro extremo los labes del compresor. Los gases de escape, al salir con velocidad hacen que giren los labes de la turbina a elevadas velocidades, y sta, a travs del eje central, hace girar el compresor que, a su vez, impulsa el aire a presin hacia las cmaras de combustin.

Tanto los labes de la turbina como los del compresor giran dentro de unas carcasas que en su interior tienen unos conductos de formas especiales para mejorar la circulacin de los gases. El eje comn central gira apoyado sobre cojinetes situados entre compresor y turbina, y tambin est recubierto por una carcasa. El eje y los cojinetes reciben del propio motor lubricacin forzada de aceite, que llega a la parte superior del cuerpo de cojinetes, se distribuye a travs de conductos en el interior y desciende a la parte inferior.

En el cuerpo del compresor, el aire entra por el centro de la carcasa dirigido directamente al rodete de labes, que le dan un giro de 90 y lo impulsan hacia el difusor a travs de un paso estrecho que queda entre la tapa, el cuerpo central y la pared interna del difusor. Este es un pasaje circular formado en la carcasa, que hace dar una vuelta completa al aire comprimido para que salga tangencialmente hacia el colector de admisin.

El sistema de alimentacin por medio de turbocompresor, es una tecnologa que alcanz su validez en esta dcada. La disipacin trmica, la lubricacin de los componentes mviles y la dosificacin de la presin, forman la clave del buen funcionamiento.

En el cuerpo de la turbina, los gases de escape entran tangencialmente y circulan por un pasaje de seccin circular que se va estrechando progresivamente y los dirige hacia el centro, donde est situado el rodete de labes de la turbina. Al chocar contra los labes, los gases hacen girar la turbina, cambian de direccin 90 y salen perpendicularmente por el centro hacia el tubo de escape. El cuerpo de la turbina es de fundicin, o de fundicin con aleacin de nquel, y el rodete se suele fabricar en aleaciones de nquel, de alta resistencia al calor.

La utilizacin del turbo no sera posible en un motor si no se pudiera regular la sobrepresin que en mayor o menor grado aporta, de acuerdo con su mayor o menor velocidad de giro. Es evidente que a pocas revoluciones del motor, la salida de gases es de poca consideracin y la velocidad de giro de la turbina resulta muy moderada. Pero cuando el motor aumenta su rgimen de giro, la turbina recibe una mayor densidad y velocidad de los gases de escape, de modo que aumenta tambin su giro y con ella lo hace el compresor, que adquiere de ese modo elevados valores de sobrepresin.

Para que el conjunto funcione correctamente el turbo no ha de sobrepasar ciertos valores de sobrepresin, que oscilan generalmente entre los 0,4 y 0,7 bares, segn el diseo, de modo que se hace necesaria una vlvula de seguridad que controle la presin mxima para la que el motor ha sido diseado. Esto se consigue por medio de la vlvula de descarga, tambin conocida como waste gate (puerta de desecho), que desva las presiones de los conductos cuando alcanzan valores superiores a los establecidos. Esta vlvula est gobernada automticamente por una cpsula manomtrica que acta en funcin de la presin de admisin.

Como se deca al principio, la utilizacin del turbo supona muchas ventajas pero al mismo tiempo aportaba algunos inconvenientes; lo que no quiere decir que muchos de ellos no estn solucionados satisfactoriamente o que supongan un peligro real para la vida til del motor. La enumeracin de estos problemas simplemente quiere reflejar que un motor turboalimentado, aunque fiable, resulta ms delicado que un atmosfrico; es la contrapartida a las altas cotas de rendimiento y potencia que proporciona la sobrealimentacin con un turbo.

Por medio del turbocompresor, se lleg a obtener una potencia considerable de un simple motor de dos mil centmetros cbicos de cilindrada con cuatro cilindros en lnea. Un voluminoso intercambiador de calor junto a otro radiador del lubricante, han hecho posible el control de la temperatura.

A la vista de que la mezcla gasolina/aire es altamente explosiva cuando ya ha sido preparada, y es muy sensible a las altas temperaturas y las altas presiones, la aplicacin del turbo a un motor de chispa plantea problemas, precisamente porque aumenta las temperaturas y presiones. Este aumento de valores no slo afecta a la mezcla sino tambin a las partes mviles del motor, por lo que debe ser preparado convenientemente en sus partes vitales. De ah una de las razones del encarecimiento de los motores turboalimentados respecto a los atmosfricos.

Adems del coste elevado de produccin, hay una serie de cuestiones fundamentales a tener en cuenta a la hora de hacer una somera descripcin de las desventajas del turbo, el aumento de temperatura y los problemas de engrase.

En cuanto a la detonacin (explosin de la mezcla en la cmara de combustin sin que haya chispa), cuando un motor se somete a la sobrealimentacin se produce un aumento de volumen en la entrada de la mezcla cada vez que se abre la vlvula de admisin debido a que existe una mayor presin en el colector. El aire entra a mayor velocidad en el cilindro, y cuando se cierra la vlvula ha entrado una mayor cantidad de mezcla. La importancia de este aumento se manifiesta en una considerable subida de los valores de temperatura y compresin, que producir inevitablemente la detonacin. Por lo tanto, un motor sobrealimentado ha de tener una relacin de compresin inferior a la de un motor atmosfrico, lo que se traduce en un rendimiento pobre del motor cuando el rgimen de giro es bajo.

Respecto a la lentitud de respuesta del turbo, hay que tener en cuenta que la presin de sobrealimentacin alcanzada por un turbo resulta prcticamente proporcional a su rgimen de giro, es decir, a ms velocidad de giro, mayor caudal y tambin mayor valor de sobrepresin.

Como el rgimen de giro del turbo depende de los gases de escape, y stos a su vez, del volumen de gas quemado, el turbo aumenta su presin de admisin slo cuando los gases quemados son abundantes, y son abundantes slo cuando son recibidos en las cmaras de combustin en suficiente cantidad. Es un problema de acoplamiento que se produce a bajas vueltas del motor y que determina una lentitud de respuesta del turbo, problema que se agrava adems ante la necesidad de una baja relacin de compresin por las causas antes explicadas.

El constructor sueco Saab, ha logrado motores turboalimentados de elevada fiabilidad mecnica y buenas prestaciones. El propulsor que aparece en la fotografa es un claro ejemplo de avanzada tecnologa, en el que el turbocompresor ha jugado un papel determinante.Este es un fenmeno que se est investigando y cuya solucin pasa por un turbo que se mueva al comps del rgimen de giro del motor, que tenga muy poca inercia y sea de tamao reducido; adems de ser muy sensible al paso de los gases, acelerando y desacelerando con gran rapidez. Otra solucin, que ya comienza a desarrollarse, es la creacin de turbinas con labes de inclinacin variable, pero al fin y al cabo son soluciones que an no se han implantado en serie debido a los altos costos de produccin.

El problema del aumento del calor es consecuencia de la alta temperatura que se alcanza en la cmara de combustin, del orden de los 3.000 grados centgrados en el momento de la explosin. Los gases de escape salen por los colectores con temperaturas cercanas a los 1.000 grados. Estos gases, que son los que mueven la turbina, acaban calentando los de admisin, movidos por el compresor, muy por encima del valor de temperatura ambiente. Esto se traduce en una dilatacin del aire y prdida de oxgeno en una misma unidad de volumen, lo que hace que el excesivo calor de la mezcla en la cmara de combustin eleve la temperatura de funcionamiento del motor, por lo que la refrigeracin tradicional del mismo resulta insuficiente. La solucin llega con la adopcin de un sistema de refrigeracin del aire de admisin, por medio de un radiador enfriador aire-aire, conocido tambin como intercooler. Esta refrigeracin del aire de admisin hace posible el uso continuado del turbo y dificulta enormemente la presencia de los efectos de detonacin que se presentan con gran frecuencia con el aire caliente, en cuanto los valores de sobrepresin son importantes.

Sobre los problemas de engrase en los turboalimentados, el aceite en los motores de gasolina ha de realizar una labor mucho ms dura. Debido a las altas temperaturas que alcanza el turbo, el aceite ha de realizar una doble labor de engrase y refrigeracin, lo que significa que est sometido a condiciones mucho ms duras y extremas de lo que podra considerarse habitual en otros motores.

En este esquema que pertenece al motor Alfa Romeo 2 litros turboalimentado, se puede comprobar en todos sus detalles la instalacin de la inyeccin electrnica. Por ello, los motores turboalimentados tienen el crter de aceite sobredimensionado, suelen llevar un radiador de refrigeracin para el aceite y se utilizan formulaciones distintas a las habituales en la composicin de estos aceites. Adems, los fabricantes recomiendan acortar los perodos de cambio del aceite y seguir unas normas bsicas para la puesta en marcha y apagado del motor.

Principios de la turboalimentacin

Para entender mejor la tcnica de la turboalimentacin, conviene familiarizarse con los principios de funcionamiento del motor de combustin interna. En la actualidad, la mayora de los motores diesel de vehculos comerciales y turismos son motores de pistones de cuatro tiempos regulados por vlvulas de admisin y escape. Un ciclo operativo se compone de cuatro tiempos durante dos vueltas completas del cig eal.

Esquema de un motor de pistones de cuatro tiempos

Aspiracin (carrera de intercambio de carga)Cuando el pistn desciende, pasa aire (motor diesel o motor de gasolina de inyeccin directa) o una mezcla de combustible y aire (motor de gasolina) por la vlvula de admisin.

Compresin (carrera motriz)Se comprime el volumen del cilindro.

Expansin (carrera motriz)En el motor de gasolina, la mezcla de combustible y aire se enciende mediante una buja, mientras que en el motor diesel el combustible se inyecta a gran presin y la mezcla se enciende de forma espontnea.

Escape (carrera de intercambio de carga)Los gases de escape se expulsan cuando asciende el pistn.

Estos principios bsicos de funcionamiento ofrecen varias posibilidades para incrementar la potencia del motor:Aumento de la cilindrada

El aumento de la cilindrada permite incrementar la potencia, ya que hay ms aire disponible en una cmara de combustin mayor y por tanto se puede quemar ms combustible. Este aumento puede lograrse incrementando el nmero de cilindros o el volumen de cada cilindro. En general, esto deriva en motores ms grandes y ms pesados. En cuanto al consumo de combustible y las emisiones, no se prev n grandes ventajas.Aumento de las revoluciones del motor

Otra posibilidad de incrementar la potencia del motor es aumentar su velocidad. Esto se consigue aumentando el nmero de carreras de explosin por unidad de tiempo. Sin embargo, debido a las limitaciones de la estabilidad mecnica, este tipo de mejora de la potencia est restringido. Ms an, el aumento de la velocidad hace que las prdidas por friccin y bombeo aumenten de forma exponencial al tiempo que disminuye el rendimiento del motor.Turboalimentacin

En los procedimientos anteriormente descritos, el motor funciona como un motor atmosfrico. El aire de combustin entra directamente en el cilindro durante la carrera de admisin. En motores turboalimentados, el aire de combustin ya est precomprimido antes de suministrarse al motor. El motor aspira el mismo volumen de aire, pero como est ms comprimido, la masa de aire que entra en la cmara de combustin es mayor. En consecuencia, se quema ms combustible, con lo que aumenta la potencia del motor a igual velocidad y cilindrada.Bsicamente, cabe distinguir entre motores mecnicamente sobrealimentados y motores turoalimentados por gases de escape.

Sobrealimentacin mecnicaCon la sobrealimentacin mecnica, el aire de combustin se comprime en un compresor accionado directamente por el motor. Sin embargo, el aumento de potencia no se materializa totalmente debido a las prdidas parsitas propias del accionamiento del compresor. La potencia necesaria para accionar un turbocompresor mecnico es de hasta el 15% de la potencia del motor. Por tanto, el consumo de combustible es ms elevado frente a un motor atmosfrico con idntica potencia.

Esquema de un motor de cuatro cilindros mecnicamente sobrealimentado

Turboalimentacin por gases de escape

En la turboalimentacin por gases de escape, parte de la energa de los gases de escape, que normalmente se perdera, se aprovecha para accionar una turbina. Sobre el mismo eje que la turbina se monta un compresor que aspira el aire de combustin, lo comprime y luego lo suministra al motor. No existe ningn acoplamiento mecnico al motor.

Esquema de un motor de cuatro cilindros turboalimentado por gases de escape

Ventajas de la turboalimentacin por gases de escape

A diferencia de un motor atmosfrico de idntica potencia, el consumo de combustible de un motor turbo es inferior, en tanto que la energa de escape que normalmente se perdera contribuye al rendimiento del motor. Debido al menor desplazamiento volumtrico del motor turbo, las prdidas t rmicas y por friccin son inferiores.La relacin potencia-peso, es decir kilovatio (potencia)/kilogramos (peso del motor), del motor turboalimentado por gases de escape es mucho mejor que la de un motor atmosfrico.La instalacin del motor turbo requiere menos espacio que la de un motor atmosfrico de idntica potencia.La caracterstica par del motor turboalimentado es susceptible de mejora. Debido a la denominada "caracterstica Maxidyne" (un aumento del par muy elevado a regmenes bajos del motor), se mantiene una potencia prxima a la plena potencia muy por debajo del rgimen nominal del motor. Por tanto, para subir una cuesta se precisa menos cambios de marcha y la prdida de velocidad es menor.El comportamiento de un motor turboalimentado a gran altitud mejora notablemente. Como existe menos presin atmosfrica a grande alturas, la prdida de potencia de un motor atmosfrico es considerable. Por el contrario, el rendimiento de la turbina mejora con las alturas dado que existe una mayor diferencia de presin entre la corriente de presin prcticamente constante en la entrada de la turbina y la presin ambiental ms baja en la salida. La densidad baja del aire en la toma del compresor se iguala en gran parte. As, apenas sufre prdida de potencia alguna.Como su tamao total es ms reducido, la superficie exterior emisora de ruidos de un motor turbo es menor, por lo que este tipo de motor es menos ruidoso que un motor atmosfrico de idntica potencia. El propio turbocompresor acta como un silenciador adicional.

Diseo y funcin de un turbocompresor

Las funciones bsicas de un turbocompresor no han cambiado mucho desde los tiempos de Alfred Bchi. El turbocompresor se compone de un compresor y una turbina unida por un eje comn. La turbina accionada por los gases de escape proporciona la energa que acciona el compresor.

Que es un turbo?Un turbo es esencialmente un compresor accionado por los gases del escape, cuya misin fundamental es presionar el aire de admisin, para de este modo incrementar la cantidad que entra en los cilindros del motor en la carrera de admisin, permitiendo que se queme eficazmente ms cantidad de combustible. De este modo, el par motor y la potencia final pueden incrementarse hasta un 35%, gracias a la accin del turbo. Este dispositivo ha sido proyectado para aumentar la eficiencia total del motor.

La energa para el accionamiento del turbocompresor se extrae de la energa desperdiciada en el gas de escape del motor Un turbocompresor puede girar a velocidades de 120.000 RPM. En algunas unidades de alto rendimiento; y esta compuesto de tres secciones: la carcasa central, la turbina y el compresor. Funcionamiento del turboEn trminos generales existen dos tipos de turbos el de impulso y el de presin constante. Cada uno tiene sus propias caractersticas de funcionamiento y, sin embargo, ambos actan de la misma forma bsica Una vez puesto en marcha el motor, los gases de escape de motor que pasan a travs del alojamiento de turbina hacen que giren la rueda de turbina y el eje, los gases se descargan a la atmsfera despus de pasar por el alojamiento de turbina, el turbocompresor responde a las exigencias de carga del motor reaccionando al flujo de los gases de escape del motor. Al ir aumentando el rendimiento del motor aumenta el flujo de los gases de escape y la velocidad y el rendimiento del conjunto rotatorio aumentan proporcionalmente mandando ms aire al soplador del motor. Algunos motores estn dotados de "INTERCOOLERS" para reducir la temperatura de descarga del aire del turbo antes de su entrada en el soplador

En resumen, el turbocompresor tipo impulso presenta una rpida reaccin del conjunto giratorio, debido a la rpida sucesin de impulsos de gas de escape sobre el conjunto de la turbina. Se usa principalmente en aplicaciones automotrices, cuando es importante la respuesta en aceleracin Los turbocompresores de presin constante son utilizados principalmente en grandes motores Diesel, en maquinas excavadoras y en aplicaciones marinas, donde la respuesta de aceleracin no es tan critica. Sistema intercoolerEl sistema intercooler consiste en un intercambiador de calor en el que se introduce el aire que sale del turbocompresor para enfriarlo antes de introducirlo en los cilindros del motor. Al enfriar el aire disminuye la densidad de este por lo que para el mismo volumen de los cilindros se puede introducir mayor masa de aire y as mejorar el rendimiento del motor.

Principales ventajas del Turbo Dado que el turbo es activado por la energa del gas de escape, que en su vertido al exterior es desperdiciada, un motor turboalimentado ofrece muchas ventajas sobre los del tipo convencional. De entre ellas podemos destacar.

Aumento de potencia Un turbo puede incrementar la potencia y de un Diesel en un 35% por encima de la versin estndar. De esta manera, un motor turboalimentado de cuatro o seis cilindros, puede trabajar, como un V8 sin turbo.

Reduccin del ruido del motor La carcasa de la turbina acta como un conjunto de absorcin del ruido de los gases de escape del motor. Del mismo modo, la seccin del compresor reduce el ruido de admisin producido por los impulsos en el colector de admisin. Como resultado de todo ello, un motor con turbo es, normalmente, mas silencioso que otro convencional, aunque generalmente se percibe un silbido caracterstico cuando el motor esta; bajo carga o acelerando. Desventajas del turboPotencias reducidas a bajas revoluciones. Cuando se lleva poco pisado el acelerador y por lo tanto un rgimen de vueltas bajo, los gases de escape se reducen considerablemente y esto provoca que el turbo apenas trabaje. La respuesta del motor entonces es poco brillante salvo que se utilice una marcha convenientemente corta que aumente el rgimen de giro.

Mayor costo de mantenimiento El mantenimiento del motor con turbo es mas exigente que el de un motor estndar ya que requieren un aceite de mayor calidad y cambios de aceite mas frecuentes, dado que este se encuentra sometido a condiciones de trabajo mas duras al tener que lubricar la turbina y el compresor frecuentemente a muy altas temperaturas. Los motores turboalimentados requieren mejores materiales y sistemas de lubricacin y refrigeracin mas eficaces.SOBREALIMENTACIN DE MOTORESLA SOBREALIMENTACIN Los aparatos de sobrealimentacin para motores de combustin elevan por compresin la cantidad de aire necesaria para la combustin del combustible, manteniendo constante la cilindrada y el nmero de revoluciones del motor, con lo cual facilitan una mayor densidad de potencia. Los aparatos de sobrealimentacin para motores de combustin se denominan generalmente compresores.

Se distingue entre compresor mecnico, turbocompresor de gases de escape y compresor de onda de presin.

La potencia de compresin necesaria en los compresores mecnicos procede del cigeal del motor (acoplamiento mecnico motor/compresor). En los turbocompresores de gases de escape se obtiene la potencia de los gases de escape (acoplamiento fluidico, motor/compresor).

En los compresores de onda de presin la potencia procede de los gases de escape, pero mediante un aparato de transmisin mecnico adems (acoplamiento mecnico y fluidico).HISTORIA

En los primeros aos del automvil la forma de conseguir ms potencia fue relativamente sencilla: si se queran ms caballos se suba la cilindrada, bien empleando pistones de mayor tamao o bien aumentando el nmero de cilindros. Este tipo de solucin no presentaba problemas graves en vehculos de uso normal, pero en competicin pronto se demostr que no era la solucin ideal.

Tambin se aument la velocidad de giro de los motores, pero la fragilidad y el aumento de peso no favorecan lo ms mnimo a la hora de competir.

Ante este problema surgi una tercera va para conseguir ms potencia. Si sta, en definitiva, dependa de la cantidad de gasolina que se quemaba dentro de los motores, si se forzaba su entrada a los mismos se podran conseguir ms caballos sin necesidad de construirlos con cilindradas enormes o con ms cilindros.

Sistema Intercooler El sistema intercooler consiste en un intercambiador de calor en el que se introduce el aire que sale del turbocompresor para enfriarlo antes de introducirlo en los cilindros del motor.

Al enfriar el aire disminuye la densidad de ste por lo que para el mismo volumen de los cilindros se puede introducir mayor masa de aire y as mejorar el rendimiento del motor.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL TURBO. Ventajas: * Obtencin de elevadas potencias a partir de cilindradas reducidas. * Reduccin del consumo de combustible. * Reduccin de peso y volumen del motor en comparacin con motores de aspiracin atmosfrica de similar potencia ya que los cilindros de estos ltimos sern de mayores dimensiones. * Ruidos de funcionamiento relativamente menores que en motores de aspiracin atmosfrica ya que el turbo acta como silenciador de los gases de escape y del aire o mezcla aire-gasolina.

Inconvenientes: * Potencias reducidas a bajas revoluciones. Cuando se lleva poco pisado el acelerador y por lo tanto un rgimen de vueltas bajo, los gases de escape se reducen considerablemente y esto provoca que el turbo apenas trabaje. La respuesta del motor entonces es poco brillante salvo que se utilice una marcha convenientemente corta que aumente el rgimen de giro. * El mantenimiento del turbo es ms exigente que el de un motor atmosfrico. * Los motores turbo requieren un aceite de mayor calidad y cambios de aceite ms frecuentes, ya que ste se encuentra sometido a condiciones de trabajo ms duras al tener que lubricar los cojinetes de la turbina y del compresor frecuentemente a muy altas temperaturas. * Los motores turboalimentados requieren mejores materiales y sistemas de lubricacin y refrigeracin ms eficientes.

COMPRESOR VOLUMTRICO

Uno de los sistemas ms antiguos de sobrealimentar motores ha sido la aplicacin de compresores volumtricos, tcnica que estuvo casi en desuso a nivel comercial durante aos, hasta que a finales de la dcada de los 80, cobr un nuevo impulso cuando fabricantes como Lancia o Volkwagen iniciaron su aplicacin en modelos de gran serie.

El objetivo de la instalacin en el automvil de sobrealimentados como los compresores volumtricos, es conseguir un mejor rendimiento del motor a base de llenar los cilindros lo ms rpido y con la mayor cantidad de mezcla aire/combustible posible.

Existen varios tipos de compresor aunque casi todos han partido del mismo concepto: hacer circular aire a mayor velocidad de la que proporciona la presin atmosfrica, para acumular la mayor cantidad de aire posible en el conducto de admisin y crear una sobrepresin en l.

Todos los compresores tienen una caracterstica en comn, que adems es una de sus principales desventajas: su accionamiento es mecnico y para funcionar necesitan ser movidos por el cigeal del motor, arrastre que supone una merma considerable en el potencial del motor.

Pero esta desventaja tiene su gran contrapartida y es que al ser accionados directamente por el motor, se ponen en funcionamiento en el mismo instante en que ste arranca, y aumentan o disminuyen su funcin de sobrealimentacin en perfecta armona con el rgimen de giro del motor. Con ello, se consigue una sobrealimentacin instantnea y muy equilibrada a cualquier rgimen de giro, cosa que no ocurre con el turbo, que solo consigue entrar en funcionamiento til cuando los gases de escape que lo accionan tienen la suficiente velocidad para arrastrar la turbina.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL COMPRESOR. Ventajas: * Al contrario de lo que sola pasar con los turbos, en los compresores volumtricos la sobrepresin mxima se alcanza desde bajo nmero de revoluciones, lo cual facilita la conduccin al aportar esta sobrealimentacin extra en todo el rango de funcionamiento del motor. * En motores de pequea cilindrada el compresor mecnico es ventajoso porque en ellos puede trabajar con un buen rendimiento, y dar resultados a bajo rgimen similares al de motores de gran cilindrada. Se calcula que el lmite de validez ronda los motores entre 1.6 y 2 litros.

Inconvenientes: * Los compresores volumtricos suelen ser de un gran tamao y peso. * Consumen potencia directamente del motor que en ocasiones para regmenes de giro altos pueden alcanzar los 20 CV. * Es difcil conseguir la estanqueidad de los compresores, especialmente a bajas revoluciones, lo cual disminuye notablemente el rendimiento.