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Sistemas de Sobrealimentación |  |
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Sistemas de Sobrealimentación Autor : Ricardo Garcés SISTEMAS DE SOBREALIMENTACION
LA
Utilización DE LA SOBREALIMENTACIÓN, SE FUNDAMENTA EN LA MEJORA DE
LA COMBUSTIÓN DEL MOTOR DEBIDO A UN MAYOR LLENADO DE AIRE EN LOS
CILINDROS, LO QUE PROVOCA UN AUMENTO DE POTENCIA, UN MENOR CONSUMO
ESPECÍFICO Y UNA MENOR CONTAMINACIÓN. LA
SOBREALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES NO ES UNA TÉCNICA MUY RECIENTE, YA
QUE DESDE HACE ALGUNAS DÉCADAS
SE COMENZARON A "SOPLAR", (COMO LE LLAMAN LOS AMERICANOS )
LOS MOTORES DIESEL A BASE DE COMPRESORES VOLUMÉTRICOS, ACCIONADOS
POR MEDIO DE CORREAS, CADENAS .ETC... UTILIZANDO PARA MOVER ESTOS
COMPRESORES LA POLEA DEL CIGÜEÑAL. POSTERIORMENTE, APARECIERON
LOS TURBOCOMPRESORES (Sistema DE TURBINA A GAS DE DESCARGA), QUE SE
UTILIZABAN PARA MÁQUINAS DE RÉGIMEN CONSTANTE Y GRANDES
POTENCIAS
(BARCOS, LOCOMOTORAS, COMPRESORES, MOTORES PARA LA INDUSTRIA
ETC.... ). ESTOS
TURBO COMPRESORES ERAN DE UNAS DIMENSIONES TREMENDAS , Y MUY ELEVADO
PESO, GIRABAN A UN RÉGIMEN MUY LENTO, Y TENÍAN UNA ALTÍSIMA INERCIA.
OBTENIÉNDOSE SU RENDIMIENTO EN EL RÉGIMEN MÁXIMO DEL MOTOR, EN LA
ERA DE LOS SESENTA COMIENZAN A EMPLEARSE EN FORMA GENERALIZADA EN
LOS GRANDES MOTORES DE AUTOMOCIÓN DEDICADOS AL TRANSPORTE, ES
EL COMIENZO DE LA REDUCCIÓN DEL TAMAÑO, PERO AUN SON PESADOS Y DE
LATA INERCIA, CON REGÍMENES DE GIRO ENTRE 40.000 Y 60.000 RPM. A
PARTIR DE ENTONCES COMIENZA " LA ERA DE LA SOBREALIMENTACION", EN LA
QUE TODOS LOS FABRICANTES DE MOTORES EN EL MUNDO, SE INTERESAN POR
LA APLICACIÓN DE ESTA TECNOLOGÍA CON EL FIN DE TENER MEJORES
RENDIMIENTOS DE LOS ACTUALES MOTORES ASPIRADOS ATMOSFÉRICAMENTE. LA
CRISIS ENERGÉTICA Y LA NECESIDAD IMPERIOSA DE EVITAR LA
CONTAMINACIÓN DE LAS CIUDADES, NO HACEN SINO IMPONER COMO SOLUCIÓN, LA
IMPLANTACIÓN DEL TURBOCOMPRESOR DE FORMA GENERALIZADA Y
EN FORMA CASI IMPRESCINDIBLE EN LOS MOTORES DIESEL. -QUE
EL SISTEMA DE ESCAPE TRABAJE MUY CALIENTE Y CON NECESIDAD DE
AMORTIGUAR MUCHO RUIDO, RESULTANDO COSTOSOS, PESADOS Y DE CORTA
DURACIÓN.
-SE
PIERDE GRAN CANTIDAD DE ENERGÍA POR EL ESCAPE Y POR CONSIGUIENTE, LOS
CONSUMOS AUMENTAN. -SOBREPRESIÓN EN LA ADMISIÓN MUY LIMITADA EN LA PRÁCTICA. LA ENERGÍA NECESARIA PARA MOVER EL COMPRESOR ABSORBE UNA PARTE DEL INCREMENTO DE POTENCIA ADQUIRIDA _EL SISTEMA DE TRANSMISIÓN MECÁNICA PARA MOVER EL COMPRESOR RESULTA COSTOSO DE DISEÑO , FABRICACIÓN Y POCO FIABLE. POR ESTAS RAZONES SE BUSCÓ APROVECHAR LA ENERGÍA DESPERDICIADA POR EL ESCAPE. LA SOLUCIÓN FUE INSTALAR UNA TURBINA EN EL ESCAPE QUE FUESE ACCIONADA POR LOS PROPIOS GASES DE ESCAPE, Y ESTA TURBINA MEDIANTE UN EJE SOLIDARIO MOVÍA UNA BOMBA O COMPRESOR. HABÍA NACIDO EL TURBOCOMPRESOR.
FUNCIONAMIENTO DEL TURBOCOMPRESOR ESTE
ES RELATIVAMENTE SENCILLO: LOS GASES DE ESCAPE DEL MOTOR, ANTES DE
SALIR A LA ATMÓSFERA, SON OBLIGADOS A PASAR POR LA GARGANTA DE LA
CARCASA DE LA TURBINA DONDE SON ACELERADOS POR LA FORMA DE ESTA Y
ASÍ APROVECHAR SU ENERGÍA PARA HACERLA GIRAR Y UNA VEZ QUE HAN CEDIDO
SU TEMPERATURA Y PRESIÓN, SON EXPULSADOS AL EXTERIOR A TRAVÉS DEL SISTEMA DE ESCAPE, LA TURBINA VA UNIDA SOLIDARIAMENTE POR UN EJE
AL COMPRESOR, CUYA FINALIDAD CONSISTE EN TOMAR EL AIRE DE LA ATMÓSFERA
DESDE EL FILTRO DE AIRE Y INTRODUCIRLO A SOBREPRESIÓN. POR LO TANTO SE ESTÁ INTRODUCIENDO
EN LOS CILINDROS AIRE COMPRIMIDO, CONSIGUIENDO CON ELLO
UN LLENADO PERFECTO Y UNA MAYOR MASA DE AIRE QUE PERMITA UNA
COMBUSTIÓN MÁS RICA EN AIRE Y UNA MEJOR REFRIGERACIÓN DEL PISTÓN,
CILINDRO Y CÁMARA.
EL
ENGRASE DEL SISTEMA ROTATIVO DEL TURBOCOMPRESOR SE REALIZA A PARTIR
DEL PROPIO SISTEMA DE LUBRICACIÓN DEL MOTOR, LOS REQUERIMIENTOS
SON: -
QUE
EL ACEITE ESTE LIMPIO Y FILTRADO -
QUE
EL ABASTECIMIENTO DEMORE LO MENOS POSIBLE DESPUÉS DEL ENCENDIDO DEL
MOTOR -
Y QUE SEA CONTINUO. ESTA
SENCILLA FORMA DE FUNCIONAMIENTO SE LOGRA GRACIAS A LA ELEVADA
TECNOLOGÍA Y CALIDAD DEL PROPIO TURBOCOMPRESOR.
PARA
DAR UNA LIGERA IDEA BASTA DECIR QUE EL RÉGIMEN DE GIRO DEL
CONJUNTO ROTATIVO TURBINA-COMPRESOR PUEDE ALCANZAR HASTA LAS 250.000
VUELTAS POR MINUTO (RPM) Y SOPORTAR TEMPERATURAS DE MÁS DE
1000º CENTÍGRADOS,
DONDE LOS NIVELES DE PRECISIÓN EN EL AJUSTE
EQUILIBRADO,TOLERANCIAS,ESTANQUIEDAD.ETC...SON DE EXTREMO RIGOR
. LA
FORMA DE ELIMINAR LOS HUMOS , QUEMANDO LA MAYOR PARTE DE COMBUSTIBLE
POSIBLE , ES ALIMENTAR CON UN GRAN EXCESO DE AIRE , Y CON LA MAYOR
TURBULENCIA POSIBLE.
ESTO ES PRECISAMENTE LO QUE PERMITE EL TURBOCOMPRESOR AÚN CON
MAYOR CAUDAL DE INYECCIÓN OBTENIENDO UN INCREMENTO NOTABLE DE
POTENCIA . EL
TURBOCOMPRESOR, ADEMÁS REDUCE EL CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE
SIN GRAN DIFICULTAD EN LOS MOTORES DIESEL. LAS
RAZONES DE LA REDUCCIÓN DE CONSUMO ESTA EN EL MEJOR RENDIMIENTO DE
COMBUSTIÓN POR MEZCLA MÁS POBRE Y MAYOR TURBULENCIA , Y EN EL MEJOR
RENDIMIENTO DEL CICLO , DANDO LUGAR A UN ESCAPE , PASADA LA TURBINA,
CON BAJO GRADIENTE DE PRESIÓN Y BAJA TEMPERATURA . EN COMPETICIÓN CON ESCAPE LIBRE , SE APRECIA LA BAJA SONORIDAD DE LOS MOTORES TURBOALIMENTADOS . VENTAJAS DE LOS
TURBOCOMPRESORES
LAS
VENTAJAS QUE OBTENEMOS CON UN TURBO SON : -AUMENTO
DE POTENCIA AL PODER INTRODUCIR EN LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN MÁS
COMBUSTIBLE QUE CON UN AUMENTO DE AIRE ENTRE UN 30% Y UN 40% NOS
PERMITE TENER UNA PERFECTA COMBUSTIÓN SIN NECESIDAD DE UN AUMENTO
DE LA CILINDRADA
-AUMENTO
DE LA RESPUESTA DE ACELERACIÓN DEL MOTOR A RÉGIMEN MEDIO, YA QUE LA
CURVA DEL PAR MOTOR SE MODIFICA, ADELANTÁNDOSE CONSIGUIENDO UNA
CURVA MÁS PLANA Y DE MAYOR VALOR . -MEJORA
DEL CONSUMO ESPECÍFICO, O SEA, QUE A UNA MAYOR POTENCIA GASTAMOS
MENOS COMBUSTIBLE EN RELACIÓN A LA POTENCIA ENTREGADA. -ELIMINACIÓN
DE HUMOS Y EMISIONES CONTAMINANTES AL REALIZAR LA COMBUSTIÓN CON UNA
MAYOR APORTACIÓN DE OXÍGENO , ESTO ADEMÁS TRAE UNA IMPORTANTE REDUCCIÓN
EN LOS RESIDUOS QUE SE ALOJAN EN LA CABEZA DEL PISTÓN,
ALOJAMIENTO DE LOS ANILLOS , VÁLVULAS Y OTROS QUE A TRAVÉS DEL
CILINDRO LLEGAN AL CARTER ADULTERANDO EL ACEITE CON LOS
CONSIGUIENTES EFECTOS NOCIVOS QUE PRESENTA PARA LA VIDA DEL
MOTOR. -RECUPERACIÓN
DE POTENCIA EN ALTURA, YA QUE EL TURBOCOMPRESOR EVITA QUE EL MOTOR SE
“ASFIXIE” POR LA DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA, FENÓMENO
ESTE QUE SE PRODUCE EN
LAS MONTAÑAS Y CARRETERAS A GRANDES ALTURAS . -MENOR
PESO Y CILINDRADA EN RELACIÓN A LA POTENCIA ENTREGADA
. LAS
DESVENTAJAS DEL MONTAJE DE UN TURBOCOMPRESOR QUE SE PUEDEN APRECIAR
SON ESCASAS, COMO POR EJEMPLO: MENOR DURACIÓN DEL MOTOR YA QUE LO FATIGAMOS MÁS. EN
UN DIESEL CUANDO EL TURBO ACTÚA, EN TODO EL CICLO HAY MÁS PRESIÓN
EN
LA CABEZA DEL CILINDRO QUE EN EL CARTER. ENTONCES LOS GASES TIENDEN
A EXPULSAR EL ACEITE HACIA EL CÁRTER Y LAVAR LAS CAMISAS. EL
HECHO DE QUE EL CICLO SEA MÁS FRIÓ HACE QUE EL PISTÓN TIENDA A
DILATAR MENOS , Y A CERRAR PEOR CUANDO EL AJUSTE INICIAL NO ES BUENO
EL
TURBOCOMPRESOR NECESITA UN DETERMINADO CAUDAL DE GASES DE ESCAPE
PARA INICIAR SU FUNCIONAMIENTO QUE ESTA EN FUNCIÓN DEL TAMAÑO DE LAS
TURBINAS, POR LO TANTO EL TURBO EXHIBE SU MEJOR COMPORTAMIENTO CUANDO
EL MOTOR SUPERA LAS 2500-3000 RPM Y EN RÉGIMEN NORMAL ES PEOR O
IGUAL AL DE UN MOTOR DE ALIMENTACIÓN CONVENCIONAL (ATMOSFÉRICO). PERO
BASTA CON HUNDIR EL ACELERADOR PARA QUE CUANDO TRASPASE EL UMBRAL DE
LA ZONA MEDIO-BAJA DEL TACÓMETRO, EL TURBO DESPIERTE Y PRODUZCA UN
EMPUJE EXTRAORDINARIO.
EN
LA EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS SOBREALIMENTADOS SE HAN INCLUIDO EN EL
CIRCUITO DE ADMISIÓN UN INTERCAMBIADOR DE CALOR TAMBIÉN LLAMADO INTERCOOLER. EL INTERCOOLER ESTÁ COMPUESTO POR UN INTERCAMBIADOR DE CALOR,YA QUE, AL
IR EL AIRE MAS DEPRISA SE PRODUCE UN ROCE MOLECULAR ENTRE LAS MOLÉCULAS
DE AIRE, QUE AUMENTA LA TEMPERATURA DE ESTE. CON EL INTERCOOLER LOGRAMOS ENFRIAR EL AIRE DE
ADMISIÓN DE APROXIMADAMENTE 150ºC A 40º-50º CENTÍGRADOS, LO QUE PRODUCE UN AUMENTO DE LA
DENSIDAD DEL AIRE.
(AIRE MAS FRIÓ=AIRE MAS DENSO, AIRE MAS CALIENTE=AIRE MENOS
DENSO), QUE MEJORA LA COMBUSTIÓN CONSIGUIENDO UNAS MAYORES
PRESTACIONES, FRENTE AL MOTOR SIMPLEMENTE ATMOSFÉRICO. PARA
CONTROLAR QUE LA PRESIÓN EN EL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN NO SEA EXCESIVA
SE UTILIZA UNA VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN DEL MÚLTIPLE PARA
PRODUCIR UNA DERIVACIÓN DE LOS GASES DE ESCAPE, ES DECIR QUE NO
TODOS LOS GASES DE ESCAPE PASEN POR LA TURBINA, ARTIFICIO QUE SE
LOGRA MOVIENDO UNA MARIPOSA O VÁLVULA A TRAVÉS DE UN VÁSTAGO QUE ES
ACCIONADO POR LA MISMA PRESIÓN QUE SE GENERA EN EL SISTEMA.
COMPROBACIONES DEL
TURBO MEDICIÓN DEL JUEGO RADIAL DE LA TURBINA (0.35_0,65), VARIA SEGÚN LAS ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE. CON ESTA PRUEBA PODEMOS VERIFICAR EL JUEGO DE LOS BUJES DEL EJE . LA MEDICIÓN SE HACE TANTO EN EL LADO DE LA TURBINA COMO EN EL LADO DE LA BOMBA O COMPRESOR, PARA PROBAR BUJE POR BUJE . (LOS BUJES DEL TURBO SON FLOTANTES Y
TIENEN UN SEGURO SEGERS EN CADA LADO PARA SU FIJACIÓN. MEDICIÓN DEL JUEGO AXIAL (0,75 A
0,15MM), VARIA SEGÚN ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE MEDICIÓN DEL DESCENTRADO DEL ROTOR
DE LA TURBINA CON RADIO 25MM CON MÁXIMA DESVIACIÓN DE (0,02MM),
VARIA SEGÚN ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE MEDICIÓN
DE LA PRESIÓN DE ADMISIÓN O
DE CARGA EN MOTORES DIESEL: _ ACOPLAR UN
MANÓMETRO Y QUE SE EXTIENDA HASTA
LA CABINA PARA PODER SER LEÍDA POR EL CONDUCTOR. _CONDUCIR EL
VERSÍCULO A PLENA CARGA POR UNA
CUESTA ARRIBA. _MANTENER EL PEDAL DEL ACELERADOR A FONDO Y
SELECCIONAR UNA MARCHA ADECUADA DE FORMA QUE LAS RPM VAYAN PASANDO
LENTAMENTE LAS 1200,1400,1600,1800,2000 RPM _LEER Y ANOTAR LAS PRESIONES DE
ADMISIÓN QUE
CORRESPONDE A CADA UNO DE LOS REGÍMENES MENCIONADOS Y REPETIR VARIAS
VECES LA MEDICIÓN. _COMPROBAR LAS PRESIONES MEDIDAS DE ACUERDO A
UNA ESCALA QUE ES DADA POR CADA FABRICANTE DE VEHÍCULOS. DESMONTAJE DEL
TURBO EL PRIMER PASO PARA PROCEDER A DESMONTAR UN TURBO ES TRABAJAR CON LAS HERRAMIENTAS ADECUADAS PARA TAL EFECTO.
LUEGO PROCEDER A SACAR EL CARACOL DE
LA TURBINA, SOLTANDO LOS PERNOS ALREDEDOR DE ESTA LUEGO SACAR EL EJE DEL CUERPO, Y
PARA EVITAR DEFORMARLO
HAY QUE UTILIZAR UN DADO CON BARROTE
DESLIZANTE, TANTO PARA EL MONTAJE COMO DESMONTAJE. RETIRAR LA PLACA DE JUEGO AXIAL O COJINETE DE EMPUJE ,EFECTUANDO LAS MARCAS CORRESPONDIENTES. RETIRAR LOS SEGUROS SEGERS PARA SACARLOS BUJES DE LA CARCASA . A MEDIDA QUE SE VA DESARMANDO EL TURBO IREMOS HACIENDO LAS COMPROBACIONES CORRESPONDIENTES A CADA COMPONENTE QUE SE NOMBRO ANTERIORMENTE.
CONCLUSIONESCOMO EL TURBO ES ACCIONADO POR LOS GASES DE ESCAPE, SE PRODUCE UN CIERTO RETARDO EN LAS RESPUESTAS CON RESPECTO A LAS ORDENES SOBRE EL ACELERADOR, ESTE FENÓMENO SE LLAMA TURGO-LAG. EL
TURBO POSEE LA VENTAJA DE SER UN MECANISMO SIMPLE, FÁCIL DE APLICAR
Y DE COSTO RAZONABLE EL
COMPRESOR VOLUMÉTRICO, EN CAMBIO POSEE UNA EFICIENCIA UN POCO MENOR,
PERO CON UN COMPORTAMIENTO MÁS PAREJO Y ELÁSTICO. SU DESVENTAJA
RADICA EN SU ALTO COSTO Y TAMAÑO, YA QUE MECÁNICAMENTE ES MÁS
COMPLEJO QUE EL TURBOCOMPRESOR LOS
COMPRESORES MAS POPULARES SON EL ROOTS Y EL DE PALETAS
ASIMISMO
EL TURBO ES MÁS EFICIENTE EN TÉRMINOS DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE,
MIENTRAS QUE EL COMPRESOR IMPLICA UNA MAYOR CARGA DE TRABAJO PARA EL
MOTOR, LO CUAL INCIDE EN UN MAYOR CONSUMO Ejemplos
de autos con compresor son el jaguar xjr y xkr, ambos modelos se
ofrecen con o sin compresor, así se pueden apreciar las
diferencias. Y
ejemplos donde podemos notar una marcada diferencia en motores con
turbo, es en el subaru impreza, cuya versión normal con motor de 2.0
litros genera 117 cv, pero el mismo motor en su versión turbo genera
217 cv, es decir el beneficio de la sobrealimentación en este caso
fue de 100 cv de fuerza
eN potencia extra, que despierta el espíritu de todos los amantes de
la velocidad y las tuercas.
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