El turbo

Sin duda el estudio del turbocompresor, es la conclusión de experiencias termodinámicas, y es la recuperación de la energía contenida en los gases de escape. El turbo es la asociación de una turbina y un compresor, y cada uno de sus componentes, es decir a pesar de los problemas de cada uno de ellos; caudales, regímenes de rotación, resistencia de los apoyos al calentamiento, equilibrado dinámico de las masas rotativas, depende del acople de cada componente; turbina-compresor.

Considerando las variantes de funcionamiento (en régimen estable, o a continuación de una solicitud), el turbo es un mecanismo complejo y debe en realidad complementarse perfectamente con el motor que deberá sobrealimentar, es decir la adecuación entre las características del turbo y las del motor.

Como segunda consideración, es importante tener en cuenta, las interacciones del turbo sobre el motor, y los nuevos inconvenientes que surgen (limitación de la relación volumétrica, detonación, enfriamiento de los gases de admisión, puesta a punto, resistencia de los materiales). Se lo puede definir al turbosobrealimentador, como una turbomáquina, como un dispositivo que asegura un intercambio de energía mecánica, entre un fluído en movimiento de circulación permanente, y un rotor en rotación permanente. Sabemos que existen dos tipos de turbomáquinas, que son; las turbomáquinas generadoras de energía.

Se caracterizan debido a que el fluído recibe energía, como es el caso del aire del “compresor”. Los turbomáquinas reciben energía. Se caracterizan debido a que el fluido cede su energía, como es el caso de la “turbina”. El principio de funcionamiento del compresor centrífugo, está basado en la acción de un rotor provisto de álabes sobre los filetes fluidos. El movimiento rotativo de los filetes fluidos, que resulta creado por cada partícula elemental, genera una fuerza dirigida hacia la periferia de los álabes.

Para dirigir estos fluidos a la perfección, (el rotor gira dentro del cárter), y reducir su velocidad, se puede obtener a la salida del compresor, una presión superior a la de la entrada.

El compresor centrifugo está constituido por lo siguiente:

• El rotor: es el mecanismo que prácticamente es el corazón del compresor, provisto de álabes.
• El estator: denominado también carcasa, el mismo cubre en forma total al rotor, siendo el que guía a los filetes fluidos y los canaliza hacia el difusor.
• La revuelta de entrada: que recibe los gases de entrada del compresor, y los distribuye en toda la periferia.
• El difusor: puede ser liso, o estar provisto de álabes fijos, y es el que transforma la energía cinética y potencial de los filetes fluidos, en energía recuperable bajo el aumento de presión.

En cuanto a la influencia de la geometría interna del compresor, el rotor puede tener tres diseños diferentes: Los rotores de álabes derechos, los de álabes inclinados hacia adelantes, y los de álabes inclinados hacia atrás. Estos últimos, posibilitan el aumento de la superficie de equilibrio por cada álabe, favoreciendo la circulación del aire.

Comparando los rotores con álabes inclinados hacia atrás, con otros álabes, varia el rendimiento en función de las relaciones de compresión, de caudal, y de relaciones de presión.

Respecto al enfriamiento del aire, a la salida del compresor, ya que existe un aumento de presión y temperatura del aire de admisión, sabemos que la presión es beneficiosa pero la temperatura no lo es. La elevación de la temperatura, trae como consecuencia una disminución de la masa volumétrica del aire que ingresa al motor en cada ciclo. Esta disminución conduce a una caída de potencia, que será cada vez mayor cuanto mayor sea la temperatura. Los “intercambiadores de calor” o “intercoolers”, permitirán a los gases ceder parte de su calor, a un fluido en circulación.

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Autor: Enzo Nuvolari