Los compresores y los turbosobrealimentadores

Sobrealimentación
Los compresores y los turbosobrealimentadores

Nuvolari Enzo ©


Compresor volumétrico del tipo Roots, de rotores lobulados, movido por el cigüeñal del motor a través de un embrague montado en el M. Benz SLK Class.

Podríamos decir que la sobrealimentación es en realidad un viejo principio. Dicho principio, se puso en evidencia practicamente en la misma época que se pusieron en funcionamiento, los primeros motores de ciclo Otto propulsados con nafta/gasolina o gas. Sin duda, las ideas eran excelentes pero, los medios técnicos no estaban a la altura de las ambiciones de los inventores.

El principio de la sobrealimentación, se basa en la mejora del “balance energético” de la operación. El aumento de potencia, es el resultado del aumento de la carga de mezcla en cada ciclo. Como consecuencia se dá una mejora en el consumo.

El hecho es mantener la cámara de combustión a mayor presión, gracias a un dispositivo mecánico denominado “compresor”, que produce una absorción de potencia no despreciable.

Como referencia histórica, el Alfa Romeo Alfetta de Fórmula 1 tenía un motor de 8 cilindros en línea de 1.500 cm3. alimentado por un compresor Roots de doble etapa, que le permitía entregar 425 CV. a 9.300 rpm., con un consumo de 190 litros cada 100 km., de una mezcla especial a base de alcohol.
La Mercedes Benz W165, también estaba provista de un motor con compresor Roots de doble etapa, que entregaba 643 CV. de potencia efectiva, valor al que había que restarle 160 CV. para mantener la presión de sobrealimentación en la cámara de combustión.

En aquella época, tanto Alfa Romeo y Mercedes Benz, eran parte de una primera familia de motores sobrealimentados, con compresores accionados por el cigüeñal del motor. Su arrastre podía ser directo, o efectuado con la ayuda de una caja con varias relaciones o combinaciones, y también por medio de un embrague (intermitente) accionado por el conductor. Otra manera de accionar el compresor, era con un motor eléctrico alimentado por una batería. En lo que respecta a la recuperación de la energía, contenida en los gases de escape expulsados al medio exterior, conviene posicionar al turbocompresor debido a que recupera la energía contenida en los gases de escape.

Cabe señalar que la solución de la recuperación, utilizando un dispositivo alternativo (de movimiento alternativo), fue descartado oportunamente, adaptando un sistema rotativo. Los gases de escape, fueron canalizados hacia un rotor formado por álabes, donde se produce en trabajo poniendo en rotación al conjunto. Considerando la evolución técnica, el rotor compuesto por álabes, se transforma en una turbina.
A este nivel, las soluciones pueden ser dos;
- Se puede acoplar el eje de la turbina al cigüeñal, a través de una caja de engranajes.
- Accionar el compresor a través del eje de la turbina.
- Combinar estas dos soluciones, haciendo funcionar dos compresores con relaciones de accionamiento variables.

En realidad el turbo, usado en la actualidad en diferentes vehículos, es la segunda solución de esta familia. La primera aplicación verdaderamente operativa, fue en aviones de combate en la Primera Guerra Mundial (1914-18) y esta demuestra que en esta época, solo la industria aeronáutica estaba interesada en este sistema de sobrealimentación. Para la aviación, la solución era muy importante, ya que se podía restablecer la curva de potencia, debido a la pérdida por altura (disminución de la presión).

El turbo permite utilizar un motor existente, y con un pequeño aumento de peso, se puede obtener el incremento de la potencia. Durante la Segunda Guerra Mundial (1939-45), en versiones más avanzadas, los motores radiales o en estrella turbosobrealimentados podían lograr consumos específicos más bajos, en los grandes aviones de transporte.

La sobrealimentación utilizando turbocompresor, reemplaza a la sobrealimentación del primer tipo (compresores volumétricos), que conoce su éxito entre las dos guerras y un poco después de la segunda. Los compresores fueron aplicados en autos de competición, motocicletas, y vehículos deportivos, y la exigencia antidetonante de estos motores (en número octano) sobrealimentados, llegaron al uso de combustibles a base de alcohol (mezclas especiales).

El turbo hace su aparición, en la década del ’60 sobre los vehículos en los Estados Unidos produciendo una verdadera inquietud entre los fabricantes.



Corte transversal y longitudinal de un compresor rotativo, de paletas excéntricas Centric.



Automóviles de competición de F1: El Alfa Romeo “Alfetta” de 1940 con un motor de 8 cilindros en línea, de 1.5 litros de cilindrada total, sobrealimentado con un compresor volumétrico Roots. Los motores eran aspirados naturalmente o atmosféricos, de baja potencia, después de la Segunda Guerra Mundial, se permite la sobrealimentación, y la potencia aumenta junto con la velocidad.

Todos los sistemas de sobrealimentación, tienen sus ventajas y sus desventajas. Normalmente, se tiene la costumbre de comparar a los compresores volumétricos accionados por el motor, y a los turbocompresores. Ellos corresponden a temperamentos y a comportamientos diferentes.

La llegada del turbo, no puede ser considerada de la misma manera que, a los digamos, progresos técnicos, o a los mejoras aportadas a los motores de combustión interna. En realidad, reemplazar un encendido clásico por un encendido electrónico o un carburador por un sistema de inyección directa, electrónica de alta presión, no tiene en realidad una influencia decisiva sobre los motores actuales y del futuro.

Con el turbo, se tiene de alguna manera la impresión, de descubrir una nueva dimensión, una solución mecánica de gran proyección, para ser explotado por los especialistas en motores, que buscan aumentar el rendimiento mecánico y volumétrico, la disminución del consumo y la reducción de las emisiones contaminantes.

Con la aplicación del turbo en las competencias, se ha visto desde la década del ’70, un espectáculo insólito -en las famosas 24 horas de Le Mans por ejemplo- los escapes al rojo cereza, y las llamas o lenguas de fuego, saliendo por los escapes, cada vez que el piloto concretaba un cambio de velocidades.



Compresor volumétrico Volumex Fiat, tipo Roots: 1-Rotor 2- Engranaje de sincronización 3- Polea dentada de accionamiento 4- Cárter central 5- Cárter trasero con rodamientos 6- Cárter delantero con rodamientos 7- Tapa de engranajes.