Los turbocompresores existen desde hace bastante tiempo. Lo crea o no, General Motors fue el primero en introducir turbos para sus vehículos en 1962 con el Oldsmobile Turbo Jetfire. Los turbos agregan toneladas de potencia sin requerir un motor más grande y funcionan con los mismos gases de escape que ya produce su vehículo.
Los turbos son logros brillantes de la ingeniería que han proliferado rápidamente en la industria automotriz. Comenzó como una mejora de rendimiento poco común limitada a autos deportivos y de lujo de alta gama, pero ahora es un complemento omnipresente que aumenta la eficiencia.
Siga leyendo para obtener más información sobre cómo funcionan los turbos.
¿Por qué los automóviles modernos usan turbocompresores?
Los turbocompresores se remontan a 1905, cuando a Alfred Buchi se le otorgó una patente para uno de los primeros turbocompresores. Es sorprendente cómo la tecnología se remonta a más de un siglo, especialmente si se tiene en cuenta el auge que están experimentando los turbocompresores en la actualidad.
Curiosamente, los primeros turbos se desarrollaron teniendo en cuenta el rendimiento de un avión. Los motores de combustión interna usan aire y combustible encendidos en la cámara de combustión del motor hacia abajo en el pistón, lo que permite que el motor genere energía.
Antes de los turbos, la única forma de aumentar la potencia de un motor era aumentar la cilindrada. Haciendo la cámara de combustión físicamente más grande y expandiendo todo el motor, o agregando más cilindros, los fabricantes de motores pueden quemar más combustible y aire, aumentando así la potencia del motor producción. Es por eso que el famoso dicho "no hay reemplazo para el desplazamiento" se convirtió en un elemento básico en el mundo automotriz.
Pero hay una forma más eficiente de agregar potencia sin tener que aumentar el desplazamiento: los turbocompresores. Estos dispositivos permiten que un motor genere más potencia sin aumentar físicamente el desplazamiento, lo que demuestra que existe un reemplazo absoluto para el desplazamiento.
Los mejores vehículos eléctricos de alto rendimiento prueba que el dicho también es incorrecto. Un ejemplo es el ultrarrápido Lucid Air, que es más rápido que los muscle cars V8 clásicos mientras funciona con electrones.
¿Qué es un turbo?
En pocas palabras, un turbocompresor es un compresor de aire alimentado por los gases de escape del motor. Este compresor permite que el motor absorba más aire, lo que permite que el motor ponga más combustible en la cámara de combustión sin agregar más desplazamiento. En el caso de las aeronaves, los turbocargadores son una aplicación muy conveniente.
A medida que un avión continúa ascendiendo, el aire se vuelve menos denso; por lo tanto, el mismo motor generará menos potencia a mayores altitudes que cerca del nivel del mar. Este es un gran problema, pero los turbocompresores brindan una gran solución.
Los turbocompresores agregados a los motores de los aviones permiten que entre más aire en el motor de lo que normalmente sería posible a grandes altitudes, lo que resuelve el problema de la pérdida de potencia al volar. Al igual que los motores de avión de aspiración natural (NA), los automóviles NA también sufren una pérdida de rendimiento a grandes altitudes en comparación con los motores turboalimentados.
¿Cómo funcionan los turbocompresores?
Los turbocompresores son compresores de aire, por lo que, como su nombre lo indica, un turbo hace un trabajo: comprimir aire y meterlo en el motor. La forma en que realiza esta tarea es relativamente simple. Un motor produce gases de escape debido a la combustión que impulsa el vehículo, y los turbos utilizan este combustión para impulsar una turbina que finalmente conduce a la compresión del aire empujado en el motor.
Lo mejor de un turbo es que recicla los gases de escape para impulsar el mecanismo del compresor. Los turbos se dividen en dos mitades: la región caliente, en contacto con los gases de escape, y la región fría.
Lo que esto significa es que una de las mitades (la caliente) está conectada al colector de escape. A medida que el aire caliente se desplaza del motor, hace girar una turbina contenida en la mitad caliente del turbocompresor, que a su vez hace girar el ventilador del compresor alojado en la región fría del turbo.
Estos dos elementos giratorios están conectados a través de un eje, que permite que la turbina del lado caliente haga girar el compresor del lado frío a medida que entran los gases de escape. A medida que ocurre este proceso, el lado caliente del turbocompresor comienza a brillar al rojo vivo, razón por la cual los turbocompresores a menudo se ven con un lado todo oxidado y el otro prístino.
Esto se debe a las temperaturas extremas que experimenta el área caliente del turbo debido a los gases de escape. Los gases de escape permiten que el compresor del lado frío gire y aspire aire, comprimiéndolo y empujándolo de regreso al motor. Esto produce más potencia en teoría.
Sin embargo, comprimir el aire también genera calor, lo que anula los beneficios del compresor. La solución es agregar un intercooler entre el turbocompresor y el colector de admisión. Esto permite que el aire que ingresa a la cámara de combustión se enfríe, lo que aumenta el rendimiento. Es por eso que ves algunos autos turboalimentados con tomas de aire en el capó, que usan el aire que pasa para enfriar el aire comprimido.
Los turbocompresores pueden presentar cierto retraso a medida que se acelera el turbo. Esto se debe a que necesita gases de escape para acelerar antes de que realmente pueda impulsar el motor. Algunas empresas de repuestos para automóviles del mercado de accesorios también fabrican sistemas anti-retraso para resolver el problema del retraso. Sin embargo, son caros y, por lo general, solo los utilizan los equipos de carreras profesionales.
Las válvulas de descarga también son componentes esenciales que permiten que se libere la presión del aire antes de que haga girar la turbina, lo que evita fallas catastróficas del motor. Si las compuertas de descarga no estuvieran presentes en los sistemas de turbocompresor, el motor podría girar demasiado la turbina y empujar demasiada presión en el compartimiento del motor. Este es un escenario completamente no deseado que podría resultar en una falla catastrófica del motor.
Los fabricantes han adoptado la turboalimentación en todos los ámbitos de sus líneas de vehículos, principalmente por su eficiencia. Sin embargo, los entusiastas aún piensan en los turbos como su fuente de acceso para obtener potencia adicional en su vehículo.
Los turbos permiten autos más eficientes
Gracias a los turbocompresores, los motores modernos de cuatro cilindros funcionan tan bien como los V8 de la vieja escuela en términos de potencia y ofrecen mejores números de consumo de combustible. Muchos fabricantes han recurrido a la turboalimentación de sus vehículos últimamente, incluso Ford agregó motores turboalimentados de tamaño reducido a sus camionetas F-150 para hacerlas más eficientes.
Aún no se sabe si estos motores son mejores o más duraderos que los motores de mayor cilindrada. Pero, una cosa es segura: con la avalancha de autos híbridos y vehículos eléctricos, incluso los turbos podrían no ser capaces de salvar el motor de combustión interna.
