Publicado por Taller Actual

El turbo Diesel

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El turbo Diesel
Nuvolari Enzo ©


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En el turbo, la turbina usa la energía contenida en los gases de escape, para mover al compresor que presuriza el aire dentro de los cilindros.


Es de conocimiento que el motor de ciclo Diesel trabaja con temperaturas de los gases de escape sensiblemente inferiores a los de un motor de ciclo Otto. Es por lo tanto sabido que el uso de un turbosobrealimentador, en un motor Diesel, sea una elección menos complicada. La zona crítica de un turbo es la parte caliente, es decir la de la turbina.

Las altas temperaturas, como se da en los motores a nafta, necesitan del uso de materiales de avanzada para la construcción del grupo turbina (rotor y estator) y, además, hacen más difícil la adopción de sistemas más complejos, como podría ser la puesta a punto del sistema de geometría variable.

Cabe señalar que, en la actualidad, se están superando todos estos problemas, inclusive para uso en motores de nafta/gasolina. Por otra parte, en los motores gasoleros se montan turbos –en su gran mayoría– de geometría variable (TGV), salvo en los casos en que no sea necesario, es decir –por ejemplo–, en utilitarios o furgones con importante potencia específica.

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Cuando el motor es exigido en potencia, la temperatura se eleva a tal punto que todo se pone al rojo cereza, incluyendo al múltiple o colector de escape, al turbo (en especial lado turbina), y al tubo o caño de escape, que incluye a veces al convertidor catalítico.


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Principio de funcionamiento del turbo de geometría variable (TGV) controlado por depresión. La orientación de las “paletas” modifica al flujo de gases de escape sobre la turbina: 1. Disco de arrastre. 2. Vástago de unión a la cápsula de depresión. 3. Varillaje de comando. 4. Paletas. 5. Rotor de la turbina.

El sistema de geometría variable es una evolución del concepto de mejora del flujo que mueve la turbina y, cuando el caudal de gases es bajo (en regímenes inferiores), es necesario incrementar –de cualquier forma– la velocidad, para hacer girar, con tiempo reducido, al rotor de la turbina. Cuando los regímenes son elevados, las cosas cambian bastante, ya que el caudal de gases es elevado y pueden utilizarse secciones de paso algo mayores.

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En los turbo TGV, al aprovechar la energía generada, se mejoran las características de presión de sobrealimentación del motor, y del par motor en bajos regímenes.

Este es un criterio que, en los turbos TGV, se usa para que las “paletas” sean orientadas de acuerdo a las necesidades o a las exigencias. En conclusión, cuando los gases de escape son escasos, las “paletas” se posicionan de manera de crear secciones de pasaje reducidas, que tienden a acelerar el flujo. Cuando el caudal aumenta, las “paletas” se mueven hasta conseguir secciones de ingreso a la turbina más grandes.

Todo esto se da en los turbos recientes, ya que hablamos de los turbos con geometría variable (TGV) y que, en resumen, permite variar continuamente las características dinámicas de la turbina, y modificar el accionar el flujo de los gases de escape.

La aplicación del turbo se debe a la necesidad de desarrollar el máximo par motor en bajos regímenes, y la potencia del motor hace necesario la puesta en funcionamiento de un sistema de sobrealimentación en la admisión de aire. El conocido turbo que equipa a la mayoría de los vehículos está compuesto de una turbina y un compresor centrífugo unidos por un eje común.

La turbina usa la energía contenida en los gases de escape para mover al compresor, que admite el aire del medio ambiente, y lo envía a presión a los cilindros del motor. Un intercambiador de calor aire-aire (intercooler) es posicionado después del turbo, y va a permitir disminuir la temperatura de aire presurizado.
Esta menor temperatura permite el aumento de la masa volumétrica de aire y, por consecuencia, aumenta el caudal másico de entrada (a los cilindros).

La velocidad de rotación de la turbina no depende del régimen del motor, sino del equilibrio entre el par motor suministrado por la turbina, y el par motor resistente del compresor. La variación del régimen del motor impone, para mantener una presión de alimentación casi constante, prever una regulación del turbo. Esta regulación de la potencia de la turbina es efectuada modulando la energía entregada por los gases de escape.

El dispositivo de regulación es la conocida válvula denominada “waste gate” (válvula de descarga), y su posición es regulada en función de la presión de sobrealimentación. La presión de admisión estaría: Actuando directamente sobre la válvula “waste gate”.

Siendo medida por un sensor de presión absoluta En último caso, es el calculador de inyección del motor (central electrónica de control) el que comanda una electroválvula proporcional. Esta pone a disposición de la “waste gate” una depresión generada por una bomba de vacío o depresión.

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En los motores Diesel, sobre todo de uso comercial o industrial, se usan actualmente dos turbos (biturbo), generalmente uno chico y uno grande para cubrir toda la gama de par motor necesario (altos y bajos regímenes).

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