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¿Por qué el mas usado es el turbocompresor?
El turbocompresor es la forma mas barata de sobrealimentar , ya que aprovecha la energía residual de los gases de escape y se obtiene buenas capacidades de sobrealimentar tanto en bajo caudal como en altos regímenes.
Su buena aceptación en los motores diesel y su mejora de rendimiento ,ha hecho que se difundieran y llegara a desplazar a los atmosféricos en motores con este ciclo .
Su característica de manejar gran cantidad de volumen de aire , lo hacen muy útil en estas mecánicas diesel donde el exceso de aire no perjudica al ciclo, su nueva adaptación a los motores otto les promete una segunda juventud para estos motores, últimamente olvidados.
Mantiene las prestaciones incluso a elevada altura sobre el nivel del mar sin consumir potencia del motor para su accionamiento y puede usarse para; reducir al contaminación (mejorando el quemado) , para aumentar la potencia , o para ambas cosas a la vez
¿Es verdad que los motores turbos cuando se revolucionan en reducciones, aumentan sus prestaciones de forma rápida acelerando en vez de retener?
Ninguna afirmación ha sido tan injusta ni injustificada , como dicha idea, que a fuerza de ser repetida se ha hecho un axioma casi inamovible.
Los motores turbos precisamente adolecen de sufrir una perdida de prestaciones en fenómenos de retención , debido a que la válvula de la mariposa se encuentra cerrada( o la carga de combustible es mínima) los gases que accionan la turbina , son a su vez muy pocos, de forma que podemos llegar a tener el motor a régimen máximo de giro y el turbo prácticamente parado.
Así que cuando demandemos carga al motor , encontraremos una mínima parte de lo esperado, menos incluso que en un atmosférico de similar cilindrada .
Habrá que esperar a que la inercia del rodete , sea vencido por los gases de escape que se comienzan a generar , para que el fenómeno de la sobrealimentación devuelva el brío que se espera de estos motores .
Esto en Formula 1 con turbos muy grandes ( para conseguir sacar mas de 1000 cv a un 1500 cc) hacia que el retraso fuera tal , que había que demandar la potencia en la entrada a la curva , para que el retraso hiciera aparecer esta, justo a la salida. De ahí la afirmación de Nelson Piquet: "Quiero las prestaciones del un turbo, pero en un atmosférico".
Hoy en día en vehículos de serie , con turbinas ,mas reducidas y usos mas racionales , pierden todo el sentido la afirmación del corredor , y el turbo se puede considerar un elemento que aporta mucho par en regímenes de uso habitual, por lo que aumentan las potencia y elasticidad de los motores Otto reduciendo las intervención sobre la caja de relaciones , durante el uso ordinario.
¿Se puede ajustar el volumen de aire a comprimir estrangulando la entrada del compresor ?
En el diseño del compresor se establece un equilibrio entre presión a alcanzar y volumen de gas a comprimir.
Cuando a un régimen determinado, reducimos la aspiración del compresor , disminuyendo su volumen a admitir , esto puede hacer trabajar al compresor en un régimen inadecuado para la carga que lleva ( zona de bombeo) , donde ondas de presión pueden llegar a destruir las palas del rodete , en estos momento se escuchan ruidos como si choques internos se estuvieran produciendo.
Para evitarlo, se adecua cada compresor a el caudal mínimo a manejar ( en función de cilindrada y régimen) , y no se podrá ajustar el caudal estrangulando la admisión, por debajo de este valor .
¿Cómo funciona la turbina?
El rodete de la turbina , tendrá como misión transformar la energía térmica de los gases en energía cinética. Para ello llevará a cabo una expansión de los mismos, por lo que se enfriaran y aceleraran .
Posterior mente aprovechan la energía cinética que han adquirido, para que la cedan sobre los alabes del rodete de la turbina , de esta forma conseguirán el moviendo de este.
Esta doble misión de expandir ,acelerar los gases y comunicar el movimiento de los mismos, puede separarse en dos fases.
Por un lado podemos acelerarlo ,reduciendo la sección de paso, de igual modo que lo hacemos en una manguera , cuando queremos alcanzar mayor longitud con el fluido que sale de las misma ( estrechando la boca) y haciendo entrar posteriormente el fluido acelerado en el rodete , aprovechando este la energía mediante el cambio de dirección en la salida de los gases , de igual modo, a como un molino gira cuando recibe un caudal de aire determinado, por la disposición de sus aspas..
O bien generando la expansión en el mismo rodete , por el estrechamiento de paso de sus alabes y la aceleración de los gases la cual induce sobre los mismos alabes el movimiento de reacción .
Trasladándonos a la manguera; cuando estrechamos la boca , notamos el esfuerzo que debemos hacer para soportar la reacción en la boca de la misma , ( similar a la de el liquido que sale de ella en dirección contraria)
Esto es lo que se conoce como turbinas de acción y de reacción .
Existen turbina puras de acción , donde la aceleración de los gases se hace antes de entrar en el rodete ( en la parte fija o distribuidor) , pero no existen turbinas puras de reacción , esta siempre reparten el efecto de reacción entre distribuidor ( parte fija en el caracol del turbo) y rodete (parte móvil del eje ) .
Las turbinas de acción no son aptas para recibir impulso intermitentes , del modo que se producen en los cilindros del motor, por lo que los turbos serán turbinas de reacción .
El grado de reparto que se haga en la transformación de energía entre distribuidor y rodete , hará diferentes los turbos entre si, e impedirá intercambiar rodetes entre maquinas soplantes de diseños diferentes , por mucho que tengan el mismo tamaño.
¿Reduce el ruido la sobrealimentación mediante turbo?
La expansión de los gases en la turbina , les reduce el nivel de decibelios con que llegarían a la salida del escape, esto se aprecia mejor en motores diesel y en cargas grandes.
Por otro lado el giro de los alabes al pasar los mismos por delante de la boca se salida da como resultado una pulsación de determinada frecuencia , en función del número de alabes y de las revoluciones del rotor, silbido muy característico de estos elementos que crece en función del régimen del mismo.
En el caso del motor diesel, el quemado mas progresivo , conforme el combustible entra en la cámara , sin acumulación , ni retrasos; reduce el efecto típico de golpeteo del diesel; por lo que el nivel de ruido general se reduce.
¿Qué es la válvula de descarga (waste gate)?
En motores grandes de poco régimen de giro, puede montarse un tubo que se acople en su caudal con el consumo de aire del motor, por lo que pueden llegar a armonizarse.
Pero en un motor pequeño , de régimen y carga variable los gases del escape , generan en la turbina caudales muy variables.
Dado que estos motores llegaba a valores de régimen superiores a 4000 rpm y manejan turbos muy pequeños ( por su evidente ventaja)puede darse el caso que lleguen a valores de giro y caudales muy superiores a las necesidades y capacidad del motor. Generando sobrepresiones en la admisión .
Con la idea de dar elasticidad a los motores turbos, surge la necesidad de que los turbos comiencen a soplar desde carga y regímenes muy bajos, agudizándose la sobrepresión en alto régimen. Para evitarlo y a su vez mantener los valores de presión elevados en la mayor parte del régimen del motor se invento la válvula de descarga .
La citada válvula permite montar un turbo que proporcione el soplado adecuado a un régimen suficientemente bajo , evitando que suba excesivamente cuando la carga y revoluciones sobre el motor aumentan el volumen de gases de escape, mediante la derivación de los gases que accionan la turbina, bypaseando esta.
De esta forma se pueden rebajar considerablemente la relación de compresión en motores Otto, y reducir el riesgo de picado .
Existe cierta tendencia a confundir la EGR ( válvula de recirculación de gases ) con la válvula de descarga , la EGR , recircula gases de escape hacia la admisión, con el fin de rebajar la emisión de NO x ( óxidos nítricos ).