El turbo y la buena potencia


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El turbo y la buena potencia

Nuvolari Enzo ©


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En el funcionamiento del turbo, cada punto corresponde a un equilibrio, en donde la potencia absorbida por el compresor, es igual a la potencia entregada por la turbina - BorgWarner.


El motor ideal sería aquel que suministre un “par motor” importante a velocidades reducidas a intermedias, y una buena “potencia” a altos regímenes. Es decir que los valores de Presión Media Efectiva (PME), deberían ser casi constantes, o que la curva de PME. debería ser relativamente plana.
Sin embargo, el rendimiento global de un motor térmico está muy vinculado al llenado de los cilindros del motor o a su rendimiento volumétrico.
Cabe puntualizar que, cuanto mayor es la “masa” de la mezcla aire/nafta estequiométrica (químicamente perfecta), que ingresa a los cilindros en cada ciclo, mayor será la potencia desarrollada por la combustión, debido a que el motor resiste mecánicamente, a presión y la temperatura generada por la expansión.


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Vista en corte parcial de un motor de 4 cilindros en línea turboalimentado. - Opel/GM


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Corte longitudinal de un turbocompresor: A- Entrada de los gases de escape. B. Salida de los gases al exterior. C. Ingreso del aire de admisión desde el filtro. D. Salida del aire presurizado al motor. E. Entrada del aceite a presión desde el circuito del motor. F. Salida del aceite del cárter central.


El funcionamiento del motor, limita en parte la presión de admisión, y la necesidad del motor de ingreso de aire fresco depende de un caudal determinado. Este caudal es función de la velocidad del motor, y de un valor de presión que no pase cierto límite.
Como sabemos, todo motor debería ser capaz de responder a las variaciones de régimen. Se requiere a veces, un aumento de potencia en el momento de exigir al vehículo (apertura total de la mariposa de aceleración), y una reducción de la misma, en el momento de tomar una curva por ejemplo (cierre de la mariposa de aceleración). Con respecto al tiempo de respuesta, a la “reacción del turbocompresor”, este deberá ser entonces, el más breve posible.
Se puede considerar que la gama de funcionamiento del motor a plena carga, es de 2.500 a 5.000 rpm., la presión de admisión entonces no debería sobrepasar los 1,5 bares.


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Núcleo del turbo, cárter central y rotores.


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Turbocompresor, desarrollado por Borg Warner Efr para motores de alto rendimiento y de competencia.


Para suministrar el caudal de aire que el motor necesita, en estos dos puntos de funcionamiento, la variación de velocidad del compresor es amplia, como la variación del caudal que es proporcional al régimen del motor, suponiendo que el llenado de los cilindros es del 100 por ciento.
Si consideramos a la turbina, unida a través del eje al compresor, entre los regímenes de 2.500 y 5.000. rpm, la misma desplazará un caudal de gases combustionados que varía de simple a doble de acuerdo a la velocidad.
Básicamente si el turbo está calculado para una velocidad de 2.500 rpm., a los 5.000 rpm., la turbina desplazará demasiado rápido al compresor, o bien el cálculo esta realizado para 5.000 rpm., y a los 2.500rpm., el compresor no envía suficiente caudal.
El turbo compresor para motores de ciclo Otto, debe entonces estar diseñado, para que el flujo de gases de escape que atraviesa la turbina, sea el total o buena parte del flujo que expulsa el motor térmico, de manera de suministrar al compresor la energía necesaria.
Sabemos que, parte de los gases serán derivados por un circuito de descarga, en donde la apertura de las válvulas esta bajo el control de parámetros o valores elegidos por los especialistas en motores.
En la utilización del turbo, en los motores de nafta/gasolina, dentro de una gama limitada de velocidades, como es el caso de los motores deportivos o de competición, se logra el suceso bastante rápido debido a la facilidad de adaptación. Sin embargo, en el caso de un motor para un vehículo normal de serie, es necesario realizar prolongados estudios.


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El turbo está diseñado, para que el flujo de gases de escape que acciona la turbina, sea parte o el total del flujo que egresa del motor térmico.


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Conjunto de la parte central de turbo, y partes rotativas Garrett.: ABulón. B- Placa de retención. C-Tope. D-Conjunto de placa trasera. ETornillo.F- Rotor del compresor. G-Aro de estanquidad de compresor. HBuje tope. I- Anillo de estanquidad. J- Conjunto cárter central. K- Circlip. L- Apoyo. M- Protección térmica. N- Aro de estanquidad turbina. OConjunto eje- rotor turbina.


El turbocompresor se compone básicamente de tres partes;
- La turbina: que toma la energía de los gases de escape.

- El cárter central: donde se apoyan los cojinetes del eje rotor

- El compresor: que sobrealimenta al motor.

Sin dudas la utilización del turbo, en motores de automóviles debe tener una disposición simple y sencilla, y debe poseer poco peso. El cárter central, contiene a la turbina centrípeta y al compresor centrifugo.
Respecto a la turbina centrípeta, la misma se compone de una voluta de entrada en forma de “toro”, que reparte los gases de escape, alrededor de un rotor compuesto por álabes,y la turbina es de tipo envolvente. La misma, puede decirse, que es la componente del turbo más difícil de poner a punto.


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El turbocompresor se compone básicamente de 3 partes; la turbina: el cárter central, y el compresor.


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Cabe destacar que, desde el punto de vista de la calidad de los materiales componentes, respecto al uso y al desgaste, la turbina esta estudiada para resistir muy altas temperaturas de escape.
Los fabricantes de turbocompresores, sugieren no superar los 950 grados c., sin embargo los preparadores y especialistas en motores, logran que la tendencia actual, sea aumentar la temperatura de la combustión del motor, para incrementar su rendimiento.

En el caso de los motores deportivos y de competencia, los gases de escape superar a los 1.100 grados C. Las experiencias con componentes cerámicos, llegaron a los 1.250 grados C., como es el caso del rotor de la turbina, y de los revestimientos de algunos conductos.

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