Los Turbocompresores y las Performances en vehículos pesados

Existen curvas características de turbos, que se obtienen en el banco de pruebas . (presiones, caudales y temperaturas, en función de la potencia y el par motor).

En la actualidad, is imposible pensar en la infinita cantidad de modelos con que cuentan las fábricas de turbocompresores. Esta muy amplia gama de productos, es posible que cubran todas las variantes de potencia necesaria.

Cada turbo posee una “curva característica” que representa, el campo de uso del compresor en función del caudal de aire, y de la relación de presión considerados. Cabe señalar que la turbina del turbo que alimenta al motor, tiene solo la misión de accionar al compresor (función motríz), y es lógico pensar que no sea fácil la adaptación del turbo con el motor. Respecto al compresor, sus caracteristicas son dadas por una red de curvas, por diferentes velocidades de rotación, y por la evolución del caudal de aire que pasa por el mismo, en función de las relaciones de presiones de entrada y salida.

Existe en el compresor, una zona que debe ser evitada siempre, denominada “zona de bombeo”, ya que la misma corresponde a un funcionamiento inestable. El flujo de aire es muy “turbulento”, con desprendimiento de los filetes de aire sobre los álabes (el compresor no cabre suficientemente al aire). Se producen entonces vibraciones y choques acústicos, que pueden llegar a la rotura del rotor. Las curvas de velocidad constante del compresor, muestran que la variación entre caudal y presión no es constante, a partir de un cierto límite, si el caudal no es importante, la presión de salida disminuye.

Cabe señalar, que un compresor subdimensionado, con respecto a la cilindrada del motor, no puede suministrar la presión de sobrealimentación deseada a alto régimen (válvula waste gate cerrada). Por el contrario, con un compresor sobremensionado, suponiendo que el mismo pueda entregar rapidamente su velocidad de interrupción, funcionaria constantemente en máxima presión (waste gate abierta), pero no en la gama del mejor rendimiento.



El rendimiento termodinámico de un compresor no es constante, y cuando más bajo es, más alta es la temperatura a la salida del mismo. - Rotores de compresor de varias dimensiones.

El rendimiento termodinámico de un compresor no es constante, y varía entre 0.5 y 0,75. cuanto más bajo es el rendimiento, más alta es la temperatura de salida del compresor.

Para saber si el compresor está bien “adaptado” al motor, es necesario superponer a la gama de utilización, la curva de “plena carga” del motor (presión-caudal). Esta última curva se obtiene en el banco de pruebas, efectuando las mediciones de caudal de aire aspirado por el motor, a cada una de estas mediciones se relacionan, las presiones de entrada y de salida del compresor, además de las temperaturas, a fin de aportar las correcciones a los caudales medidas, en función de la densidad del aire.

Se obtiene de esta manera una caracteristica de “plena carga” del motor ( presión-caudal). Esta plena carga puede estar relacionada al a caracteristica “compresor ya que en ambos casos dependen, del caudal de aire, y de la relación de presión.

Lo ideal en cuanto a “adaptación”, aunque todo depende también de los valores buscados, consiste en que en diferentes puntos o “zonas” de funcionamiento del motor, se logran valores de potencia y par motor máximo, encuadrados en el área de mejor rendimiento del “compresor” .



El diseño de, los compresores varía de acuerdo a la búsqueda, aumento de la eficiencia, variación en la relación de las presiones, busqueda del desarrollo aerodinámico, aumento del volúmen de flujo de aire.



Las caracteristicas de un compresor, son dadas por una red de curvas, por diferentes velocidades de rotación, y por la evolución de los caudales de aire que pasan por el mismo.

Si la elección de un determinado compresor no es conveniente, se pued puede pasar a una gama superior o inferior, según el caso.

Es posible cambiar las caracteristicas del rotor del compresor (dimensiones y perfil o trim), las caracteristicas de presión y de caudal de un compresor centrifugo, depende directamente del denominado “trim” del rotor, en relación con las dimensiones del cárter.
Es evidente que las caracteristicas de la turbina y el compresor, deberán estar adaptadas en primer lugar a la cilindrada del motor a sobrealimentar.

   

(1) Turbosobrealimentador en corte logitudinal, mostrando ambos rotores: 1-Rotor “caliente “ de la turbina. 2- Rotor “frio” del compresor.
(2) Un compresor “subdimensionado”, respecto a la cilindrada del motor, no alcanza la presión de sobrealimentación en altos regímenes, deseada.