Información Técnica

Definición de Turbocompresor

          El turbocompresor podría definirse como un “aparato soplador” o compresor movido por una turbina. Se puede considerar que está formado por tres cuerpos: el de la turbina, el de los cojinetes o central y el del compresor, van acoplados a ambos lados de los cojinetes.
          Así, en uno de los lados del eje central del turbo van acoplados los álabes de la turbina, y en el otro extremo los alabes del compresor. Los gases de escape, al salir con velocidad, hacen que giren los álabes de la turbina a elevado régimen, y ésta a través del eje central, hace girar el compresor que, a su vez, impulsa el aire a presión hacia las cámaras de combustión.
          Tanto los álabes de la turbina como los del compresor, giran dentro de unas carcasas que en su interior tienen unos conductos de formas especiales, para mejorar la circulación de los gases. El eje común central, gira apoyado sobre cojinetes situados entre compresor y turbina, y también está recubierto por una carcasa. El eje y los cojinetes reciben del propio motor lubricación forzada de aceite, que llega a la parte superior del cuerpo de cojinetes, se distribuye a través de conductos en el interior y desciende a la parte inferior.
          En el cuerpo del compresor, el aire entra por el centro de la carcasa dirigido directamente al rodete de álabes, que le dan un giro de 90° y lo impulsan hacia el difusor a través de un paso estrecho que queda entre la tapa, el cuerpo central y la pared interna del difusor.
          Este es un pasaje circular formado en la carcasa, que hace dar una vuelta completa al aire comprimido para que salga tangencialmente hacia el colector de admisión.
          En el cuerpo de la turbina, los gases de escape entran tangencialmente y circulan por un pasaje de sección circular que se va estrechando progresivamente y los dirige hacia el centro, donde está situado el rodete de álabes de la turbina.
          Al chocar contra los álabes, los gases hacen girar la turbina, cambian de dirección 90° y salen perpendicularmente por el centro hacia el tubo de escape.
          El cuerpo de la turbina es de fundición, o de fundición con aleación de níquel, y el rodete se suele fabricar en aleaciones de níquel, de alta resistencia al calor.

Historia del Turbocompresor

          En los primeros anos del automóvil, la forma de conseguir más potencia fue relativamente sencilla: si se querían más caballos se subía la cilindrada, bien empleando pistones de mayor tamano o bien aumentando el número de cilindros. Este tipo de solución no presentaba problemas graves en vehículos de uso normal, pero en competición pronto se demostró que no era la solución ideal.
          También se aumentó la velocidad de giro de los motores, pero la fragilidad y el aumento de peso no favorecían lo más mínimo a la hora de competir.
          Ante este problema surgió una tercera vía para conseguir más potencia. Si ésta, en definitiva, dependía de la cantidad de gasolina que se quemaba dentro de los motores, si se forzaba su entrada a los mismos se podrían conseguir más caballos sin necesidad de construirlos con cilindradas enormes o con más cilindros.
          La idea de la sobrealimentación es casi centenaria y existen patentes que se remontan al siglo XIX. Ya los hermanos Daimler, patentaron un tipo de compresor en 1896, y el ingeniero Büchi también presentó en 1905 la primera idea de lo que podría ser un turbocompresor, la cual completó en 1910 con un sistema básicamente igual al que se utiliza hoy día. El mismo Büchi trabajó intensamente con su idea y en 1925 llegó a perfeccionarlo de tal manera que su invento aún está vigente en determinados tipos de motores diesel.
          La llegada del turbo al motor de combustión interna se produjo más tarde y su aplicación comenzó en la competición, después de que por los anos sesenta se utilizase con profusión el compresor volumétrico. Los éxitos más notables en la implantación del turbo vinieron de la mano del ingeniero francés Auguste Rateau. Después, por encargo de Renault, comenzó en los anos setenta, ya con los debidos medios, su aplicación a motores de competición en la categoría de los Sport Prototipos. Así nació el Renault Alpine A-442, que sirvió de base para el motor de Fórmula 1 que debuto en 1977. A partir de ese momento, comenzó una vertiginosa carrera en la aplicación del turbo para motores de vehículos de gran serie, hasta el punto de que en la actualidad no hay fabricante de prestigio que no comercialice alguno de sus modelos dotado de turbo.

Evolución del Turbocompresor

          Después de la Segunda Guerra Mundial, con una economía que no permitía grandes alegrías, la mayoría de los fabricantes Europeos, se olvidaron de los motores sobrealimentados. Por un lado, resultaban complicados de fabricar, por otro, no había muchas economías que pudieran permitirse su adquisición.
            Pasarían bastantes anos hasta que una marca volviera a lanzar al mercado un coche de serie movido con un sistema fiable de sobrealimentación. Nos referimos a BMW, que con su 2.002 Ti Turbo a principios de los 70 dio el primer paso de lo que más tarde sería una moda que llegaría a todo el mundo de automóvil y que aún se sigue empleando con éxito.
La nueva forma de sobrealimentar era mucho más sencilla y barata que la de los compresores volumétricos. Un sistema de dos turbinas unidas por un eje se encargó de que el rendimiento de los motores subiera, como por arte de magia, de un 50 a 60 por ciento, con la ventaja anadida de no exigir grandes cambios en el motor y ser un sistema muy ligero.
          La idea no puede ser más simple: los gases de escape, al salir del motor, mueven una turbina. Su movimiento es trasmitido, mediante un eje, a una segunda turbina que lo que hace es aspirar aire y mandarlo comprimido a los cilindros.
          Bastaron algunas pequenas modificaciones en los colectores de escape, en el sistema de alimentación, engrase y refrigeración para conseguir potencias de unos 100 caballos por litro. Algo que ahora nos parece relativamente normal, pero que parecía imposible conseguir, en un vehículo de calle, no hace muchos anos.
          Una idea tan buena, rápidamente fue utilizada en competición, ya que gracias a ella se conseguían todos los objetivos de cualquier fabricante o preparador de motores de competición. Poco peso y alto rendimiento, sin necesidad de complicar mucho el diseno del motor.
          El turbocompresor no era una idea nueva, ya que se había venido utilizando hacía muchos anos como sistema de sobrealimentación de motores Diesel estacionarios. En éstos al no existir cambios frecuentes en su velocidad de giro, poco importaba que el turbocompresor fuera muy pesado, pero en un motor destinado al automóvil había que conseguir que respondiera con rapidez y que fuera fiable.
          Como en otras muchas ocasiones, fue la mejora en la calidad de los materiales y de los lubricantes lo que permitió que se desarrollaran rápidamente.
          El turbocompresor moderno tiene un tamano muy pequeno, lo que permite que gire muy rápido y que tenga pocas inercias. Con esto se consigue que sobrealimente de forma progresiva y que no pase mucho tiempo entre el momento de pisar el acelerador y el de notar cómo el motor comienza a entregar potencia de manera sensible

El sistema Intercooler

          Básicamente el sistema intercooler consiste en un intercambiador de calor, en el que se introduce el aire que sale del turbocompresor, para enfriarlo antes de introducirlo en los cilindros del motor.
          Al enfriar el aire, disminuye la densidad de éste por lo que para el mismo volumen de los cilindros, se puede introducir mayor masa de aire y así mejorar el rendimiento del motor.

El turbo del futuro

          Una de las mejoras más necesarias en los motores turboalimentados, tiene que ver con su prestación a bajo régimen. Avances en este apartado implican una mejora en la prestación de la turbina,  junto a mayores flujos y rendimientos del compresor. Para conseguir esto una de las últimas técnicas empleadas es la utilización de turbinas de admisión variable. Con esta técnica se mejoran tanto los valores máximos de par y potencia como la respuesta a cualquier régimen.
          El peso es otro aspecto a mejorar. En sus últimos modelos, Garrett (fabricante de turbocompresores) ha llegado a reducir el peso en más del 50% (de los 7 Kg del modelo T3 a los 3 Kg del GT12).
          En los turbo para motores de gasolina, otra necesidad es el aumento de la fiabilidad a alta temperatura.  A plena carga se pueden pasar de 1000?C en la turbina y el material más habitual, denominado inconel, sufre cambios en su estructura a partir de esos grados. En el futuro se usará acero austenítico inoxidable para la envolvente, costoso en la actualidad, pero garantizado por su uso en competición

Las temperaturas en un turbo