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Publicado por Vehículos Pesados

La adaptación del turbo al motor. Aumento de la potencia y la disminución del consumo

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La adaptación de un turbo a un motor determinado, buscando una solución, tiene dos caminos: el aumento de la potencia y la disminución del consumo.

Se trata de considerar la adaptación, de un turbo a un motor determinado, que sería sobre todo buscar una solución a un problema particular, con un objetivo muy preciso. El problema de los constructores de motores, no es sin dudas el mismo que el de un usuario, es decir de aquel que lo usa, y que por lógica no puede percibir ni evaluar todos los problemas a corto o mediano plazo, una vez montado el turbo.
Al respecto, existen dos caminos diametralmente opuesto, que serían los siguientes;

1) La búsqueda del aumento de la potencia. Fue la sobrealimentación concretada por medio del compresor volumétrico lo que inició este camino. En los casos de los constructores o fabricantes de motores térmicos, en donde se cuenta con un motor ya existente, en donde el montaje de un turbocompresor permite obtener una potencia equivalente, a la de un motor de cilindrada muy superior.

Para lograr mayores potencias específicas, se cuenta con lo siguiente; el motor atmosférico o de aspiración natural, tomado como base, el compresor volumétrico y el turbosobrealimentador.

Hemos visto hasta hace pocos años, motores no solo deportivos, si no también de fabricación en gran serie utilizando las dos tecnologías (compresor volumétrico y turbo), incluso usando el enfriamiento del aire presurizado, por medio del intercambiador de calor o intercooler. En un futuro próximo a corto plazo, tendremos un mayor desarrollo de los componentes electrónicos de gestión del motor, y del turbo (sensores y actuadores), que brindarán un mayor rendimiento mecánico, termodinámico y volumétrico al conjunto.

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El turbosobrealimentador es un dispositivo que en los motores de ciclo Diesel -por ejemplo- envía al aire de admisión presurizado, a la cámara de combustión, a través de un compresor movido por una turbina accionada por los gases de escape.

Un motor turbo, tiene que soportar por lógica, valores de presión media más elevadas, y los pistones, bielas y el cigüeñal, son sometidos a esfuerzos mecánicos más altos.

2) La búsqueda de la disminución del consumo. Respecto al nivel de consumo de combustible, se obtuvieron en estos últimos años algunas ventajas considerables, con la espectativa de una evolución al respecto, y de encontrar además nuevas soluciones.

Los motores de ciclo Diesel, que poseen relaciones de riqueza de 0,70 a 0,80, tendrán un consumo menor que los motores nafteros convencionales que funcionan con relaciones de riqueza comprendidas entre 1,10 y 1,20. Respecto a los constructores, es de importancia considerar que el montaje de un turbocompresor, en un motor ya existente, permite alcanzar rendimientos bastante parecidos, a los de un motor atmosférico de mayor cilindrada.
Las ventajas apreciables son, la no realización de costosos estudios y la velocidad operativa del montaje en la producción en serie.

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Los cuadales de escape, deben responder a un buen rendimiento de la turbina, para un buen funcionamiento del compresor.

En cuanto a la elección del turbo, se debe considerar que en función de la cilindrada del motor a sobrealimentar, se deberá elegir dentro de la gama de turbocompresores propuestos por los fabricantes, y donde las características son los más aptas. Esta adaptación, que existe entre el compresor y la turbina, se remonta al nivel del conjunto “motor-turbocompresor”.

El objetivo buscado es sobre todo, que los caudales del escape respondan a un buen rendimiento de la turbina, de manera tal que le permita al compresor, funcionar en una zona también de buen rendimiento.
La prioridad deberá darse en el campo de presión del compresor, de modo tal que permita a la turbina funcionar con su sistema de derivación.

Los componentes necesarios.
En las terminales automotrices, como en las fábricas de equipamientos, existen conjuntos completos que se adaptan a los motores comercializados, y sin los cuales el turbo no podría funcionar correctamente.
Estos conjuntos podrían ser entre otros, los siguientes; Múltiples o colector de escape, y brida de unión con el compresor, (con sus variantes en función del uso de carburación o inyección de nafta, directa o indirecta). Válvula de derivación con tubería de unión al sistema de escape. Válvula de seguridad en el circuito de admisión. Pistones del motor con nuevo diseño (reducción de la relación de compresión en los motores de nafta/gasolina).

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Corte longitudinal de un turbosobrealimentador Garrett, conjunto del cárter central y las partes rotativas (rotores / eje): 1. Bulón. 2. Placa freno del bulón (retención). 3. Tope. 4. Conjunto placa trasera. 5. Tuerca autofrenante. 6. Rotor del compresor. 7. Aro de estanqueidad del compresor. 8. Buje de tope. 9. Anillo de estanqueidad. 10. Conjunto de cárter central. 11. Circlip. 12. Cojinete de apoyo. 13. Cubierta de protección térmica. 14. Aro de estanqueidad de la turbina. 15. Conjunto eje/rotores.

Lubricación específica del turbo.
Entre otros componenetes técnicos, están los siguientes; Intercambiador de calor o “inter-cooler”. Mejora de la lubricación y del enfriamiento del motor (circuito de aceite y de agua). Medición y control o monitoreo de los parámetros del motor, en diferentes etapas (Presión y temperatura de los gases de admisión, detección y control de la detonación, etc.), con la posibilidad de seguimiento con dispositivos electrónicos (sensores, actuadores, y calculador de a bordo).

Puede apreciarse que el turbosobrealimentador, siempre tiene una nueva etapa de aplicación en los motores térmicos, como conjunto motor-turboestudiado como tal. Esto involucra logicamente a los motores deportivos y de competición.

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En los motores Diesel, para combustionar una mayor cantidad de gasoil, es necesario el aporte de una mayor cantidad de aire. 1- Aire a presión. 2- Gases de escape. 3- Entrada de aire. 4- Salida de escape.

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