El Turbocompresor MAHLE

Sobrealimentación

El Turbocompresor MAHLE
Nuvolari Enzo ©



Sin duda los turbocompresores representan una tecnología clave, para aumentar el rendimiento de un motor, y reducir el consumo y las emisiones de escape.

En el terreno de los motores de ciclo Diesel a inyección directa, permite una reducción del consumo de gasoil del 25%, en ciertos casos, en relación a los motores atmosféricos a inyección indirecta.

En lo referente a los motores de ciclo Otto, nafta/gasolina, la vigencia del “downsizing”, es decir la reducción de la cilindrada a igualdad de potencia, está a favor del uso del turbo, ya que debido a alto valor de performances que estos propulsores alcanzan, es necesario aumentar la “masa de aire” que ingresa a los cilindros. Es sabido que esto no es posible, sino por medio de la sobrealimentación, y debido a ello la cantidad de motores nafteros turboalimentados irá en aumento, de manera sensible en todo el mundo.

De acuerdo a lo que preveen los expertos, más de 160 millones de automóviles, y cerca de 15 millones de vehículos comerciales, entre ellos utilitarios y furgones de más de 3,5 toneladas, van a utilizar esta tecnología en menos de 10 años solo en Europa. Cabe señalar que esta tendencia irá en aumento, y en consecuencia el segmento de los turboalimentadores será uno de los más fuertes potenciales de crecimiento en el sector automotríz mundial.
Por otra parte, el aumento de la cantidad de vehículos dotados de un turbo, constituye sin duda, una excelente oportunidad para el mercado autopartista o del repuesto.
El turbo posee normalmente la misma vida útil que el motor, pero un incorrecto mantenimiento, una lubricación insuficiente o inclusive, temperaturas demasiados elevadas de los gases de escape, pueden provocar su reemplazo.
Sin embargo el potencial comercial que ofrece el turbo, no se limita solamente a un simple reemplazo. Las intervenciones de revisión o de mantenimiento, son para talleres especializados, una política de servicio bien pensada, la oportunidad de ofrecer trabajos complementarios, por ejemplo de cambio de filtro.
Esta empresa alemana, que es líder tecnológico de uno de los principales sistemas desarrollados, en el terreno de los motores de combustión interna, se impone como un socio privilegiado de los constructores internacionales automotrices y de motores, en todo lo relacionado al desarrollo y a la producción de componentes para turbos sometidos a solicitaciones extremas.
Es interesante en particular, en el caso de motores “downsizing”, en donde la eficiencia de la tecnología utilizada es muy importante, como ser; turbosobrealimentación, técnicas de inyección de combustible, comando variable de distribución, recirculación de gases de escape, enfriamiento del aire de sobrealimentación.
Al respecto, en innumerables ensayos realizados, se confirma que el motor “downsizing” desarrollado por la firma MAHLE, con fines de demostración, disminuye en ciertos casos, hasta un 30 por ciento las emisiones de CO2.
En el desarrollo de productos para el mercado de repuestos, existe una gama de componentes para turbos de alta performance y de bajo consumo de combustible para motores de ciclo Otto y Diesel. De esta manera los turbos MAHLE, son igualmente accesibles a la distribución y al sector de la reparación. Los esfuerzos se pusieron en los primeros tiempos, en la aplicación de los vehículos comerciales como ser MBenz, Volvo, Scania y Man.



La gama de productos, va a ser desarrollada en forma permanente, de manera de cubrir hasta el año 2012, cerca del 70 por ciento de los motores rápidos, complementado con los motores de uso automovilístico. La gama de potencia va de los 75 a 1.000 KW, para distintas cilindradas y diferentes modelos. Esto permite aportar, una respuesta óptima a las distintas exigencias respecto a las aplicaciones en vehículos comerciales, utilitarios, industriales, agrícolas, viales y automóviles.

Teniendo en cuenta la calidad del proceso de desarrollo y de fabricación integrados, para turbos que trabajan en regímenes superiores a las 300.000 r.p.m, y temperaturas de los gases de escape que superan los 1.000 grados C, garantizan un elevado rendimiento en una amplia gama de utilización en condiciones extremas, requiere un desarrollo competitivo al más alto nivel, y una precisión altísima en la fabricación.



Los componentes del turbo, son soldados por bombardeo electrónico, un método que asegura una extrema precisión.



Los turbos MAHLE originales, son producidos con los últimos métodos ultra modernos, al “estado de arte”.

La casa alemana recurre desde los comienzos del diseño y de la construcción, a instrumentos y herramientas de simulación de avanzada, con el fin de observar las características termodinámicas y termomecánicas requeridas, para los componentes en el área del proceso de desarrollo integrado. Los cálculos termodinámicos se efectúan para determinar la resistencia a la fatiga del cárter de la turbina. 

Después de la etapa de diseño y de cálculo, los turbos son sometidos a pruebas rigurosas en banco de ensayos de motores y de gases calientes. Las cargas térmicas, la integridad de las piezas mecánicas, y la vida útil de los productos, son algunos de los criterios estudiados en esta etapa. Los turbos MAHLE son producidos en fábricas ubicadas en Alemania y en Austria, que funcionan conforme a normas en vigencia. Los modernos dispositivos de producción, comandados por computadora, aseguran una precisión extrema en la fabricación de partes en aluminio y en fundición de acero.

Los rotores -compresor y turbina- son producidos en materiales y aleaciones de alta resistencia, y se distinguen por su fundición de alta calidad, y por la precisión de su equilibrado, características estas indispensables para soportar largamente las condiciones extremas.



Sabemos que practicamente, cada motor Diesel está equipado con un turbosobrealimentador, y también está aumentando su uso en los motores de Ciclo Otto de nafta/gasolina.

En lo referente a los motores de ciclo Otto de nafta/gasolina, la tendencia del uso de los propulsores “downsizing”, es decir la reducción de la cilindrada a igualdad de potencia, favorece la difusión de los turbosobrealimentadores.

Esto se debe al alto nivel de performances que estos motores necesitan, y es por ello que se debe aumentar la “masa de aire” que ingresa al motor, y que no se concretaría sin la sobrealimentación. La cantidad de motores nafteros turbosobrealimentados, va sin duda a aumentar de manera sensible, en el mundo entero. En esta empresa alemana, un equipo de ingenieros y técnicos produce y procesa tareas permanentemente, respecto al desarrollo de los procesos de fabricación, de montaje y de control con el objetivo de responder a las altas exigencias de calidad fijadas para la fabricación de los turbos.

Este trabajo se realiza a diferentes niveles, y se centraliza por ejemplo sobre los riesgos de rotura a grandes velocidades, sobre las técnicas de armado, los materiales para tratamientos superficiales y revestimientos, y las técnicas de equilibrado. Las técnicas de equilibrado usadas, permiten simular ciertos inconvenientes que se dan en la práctica, e identificar los desequilibrios dinámicos.

Debido a que el eje y el rotor de la turbina, son fabricados con diferentes materiales, la soldadura de estos componentes es un verdadero desafió, es por eso que se recurre a la soldadura por “bombardeo electrónico”, un método que asegura una unión muy confiable y un extrema precision.



Un turbocompresor es diseñado y construido, para realizar el servicio durante la vida útil del motor. Sin embargo, los componentes de alta tecnología, están expuestas al sistema de gases de escape, sufriendo severos riesgos que ocasionan su falla.

Respecto a la construcción y al funcionamiento turbo, sabemos que la potencia de un motor de combustión interna, depende de la cantidad de aire disponible para la combustión, y para aumentarla es que se recurre al turbocompresor. Este utiliza la engría de los gases de escape, para comprimir una cantidad de aire de admisión que debe ingresar al motor -e ingresa también oxígeno- y acrecienta la calidad de la combustión, haciéndola más eficáz.

La sobrealimentación permite el aumento del “par motor” máximo, y la “potencia” máxima, y el incremento de la presión media efectiva, sin recurrir a la potencia de arrastre mecánica del motor (compresor volumétrico). Es posible también tener un motor más potente, con dimensiones casi iguales al motor original, o de recurrir a la concepción de proyectos “downsizing” con la intención de reducir el consumo de combustible, y las emisiones de CO2, sin comprometer los valores de rendimiento.

En lo referente al mantenimiento, el turbo es construido de manera tal que tenga la vida útil, tan prologada con el motor. La atención debe centrarse fundamentalmente, a algunos controles regulares a efectuar en cada revisión del motor. A veces es indispensable observar con cuidado, las recomendaciones de mantenimiento que dan los constructores de los motores, como ser:
• El mantenimiento del sistema de filtros de aceite.
• El control de la presión de aceite.
• La limpieza de todos los sistemas de filtrado.
• Cambio regular de los filtros.



Actualmente en el desarrollo de los motores “downsizing”, de baja cilindrada, se hace vital el uso del turbocompresor.



Los turbos originales son fabricados con métodos ultra modernos, y al “estado del arte”-MAHLE.



El desarrollo de procesos de producción, de montaje y de control, se deben a las altas exigencias de calidad par la fabricación del turbo.



Para la soldadura del eje con los rotores, se usa un método por bombardeo electrónico (haz de electrones).



Las bajas performances, y las fallas del motor, no son siempre debido a un mal funcionamiento del turbo.- MAHLE.

El sistema de filtro de aire, tiene una importancia especial, para que no pueda penetrar ninguna partícula extraña, en el turbocompresor.
Las bajas performances y las fallas del motor, no son siempre debido a un mal funcionamiento del turbo, y los problemas son generalmente debido a las siguientes causas:

- Rotores de la turbina y el compresor defectuosos:
• Problemas del apoyo/cojinete del turbo.
• Degradación del compresor y de la turbina por cuerpos extraños.
• Cárter de turbina defectuoso. Mala alimentación de aceite al turbo.

- Potencia insuficiente/presión de sobrealimentación muy baja.
• Sistema de filtro de aire saturado.
• Conducto de admisión o de presión deformada o no estanco.
• Resistencia durante la evacuación de los gases de escape.
• Problemas de estanquidad de la turbina.
• Sistemas de inyección defectuosos o mal regulados.
• Guías de válvulas, aros de pistón, camisas de cilindro desgastadas.
• Fuga de gases de escape importantes.
• Compresor obturado o intercooler tapado.
• Problemas de cierre de la válvula de regulación de la presión.
• Línea de la válvula de regulación defectuosa.
• Problemas del apoyo del turbo. Degradación del compresor y de la turbina por cuerpos extraños.
• Colector de admisión figurado.
• Problemas de estanquidad.
• Cárter de turbina defectuosa. Mala alimentación de aceite al turbo.

- Presión de sobrealimentación muy alta
• Sistema de inyección defectuoso o mal regulado.
• Problemas de apertura de la válvula de regulación de la presión.
• Línea de la válvula de regulación defectuosa.