Nombre de las piezas del turbocompresor
Resumen: Los turbocompresores son compresores centrífugos accionados por una turbina de gas de escape y empleados en motores para aumentar la presión del aire de sobrealimentación. El rendimiento del turbocompresor influye en todos los parámetros importantes del motor, como el ahorro de combustible, la potencia y las emisiones. Es importante comprender una serie de conceptos fundamentales antes de pasar a un análisis más detallado de las particularidades de los turbocompresores.
Un turbocompresor consta de una rueda de compresor y una rueda de turbina de gases de escape acopladas mediante un eje sólido y que se utiliza para aumentar la presión del aire de admisión de un motor de combustión interna. La turbina de gases de escape extrae energía de los gases de escape y la utiliza para accionar el compresor y superar la fricción. En la mayoría de las aplicaciones de tipo automovilístico, tanto el compresor como la rueda de la turbina son del tipo de flujo radial. Algunas aplicaciones, como los motores diésel de velocidad media y baja, pueden utilizar una rueda de turbina de flujo axial en lugar de una turbina de flujo radial. El flujo de gases a través de un turbocompresor típico con compresor y ruedas de turbina de flujo radial se muestra en la Figura 1 [482].
Turbocompresor
Los turbocompresores y los sobrealimentadores a veces se confunden. Con “cargadores” en sus nombres, es fácil confundir los turbocompresores y los sobrealimentadores como dispositivos de motor uno a uno. Sin embargo, existen algunas diferencias significativas que los sitúan en extremos opuestos del espectro automovilístico.
Antes de hablar de sus diferencias, conviene entender qué une a los turbocompresores y los sobrealimentadores desde el punto de vista de la ingeniería. Los turbocompresores y los sobrealimentadores son sistemas de inducción forzada. Estos sistemas utilizan compresores para introducir aire comprimido en el motor. El aire comprimido permite que llegue oxígeno extra al motor, lo que ayuda a crear un impulso extra de potencia.
La principal diferencia entre los turbocompresores y los sobrealimentadores es su fuente de energía. Los turbocompresores utilizan los gases de escape del vehículo; dos ventiladores, uno de turbina y otro de compresor, giran a partir de los gases de escape. Por el contrario, los sobrealimentadores se alimentan directamente del motor; una polea de correa acciona engranajes que hacen girar un ventilador compresor.
Conocidos sobre todo por su uso en coches de alto rendimiento y aplicaciones de carreras, los turbocompresores y los sobrealimentadores pueden obtener mucha más potencia de los motores. Sin embargo, sólo los turbocompresores han experimentado recientemente un éxito generalizado y ahora están siendo aprovechados por los principales fabricantes de automóviles por sus beneficios en el ahorro de combustible. Desde berlinas hasta camiones ligeros cuentan con opciones turbo, lo que permite a los conductores disfrutar de una gran potencia con un motor de bajo consumo.
Componentes del turbocompresor
Un turbocompresor es un dispositivo instalado en el motor de un vehículo que está diseñado para mejorar la eficiencia general y aumentar el rendimiento. Esta es la razón por la que muchos fabricantes de automóviles optan por turboalimentar sus vehículos. Los nuevos Chevrolet Trax y Equinox se ofrecen con motores turboalimentados y, a medida que pase el tiempo, cada vez más vehículos estarán equipados con ellos.
Un turbo está formado por dos mitades unidas por un eje. Por un lado, los gases de escape calientes hacen girar la turbina que está conectada a otra turbina que aspira aire y lo comprime en el motor. Esta compresión es lo que proporciona al motor la potencia y la eficiencia extra, ya que como puede entrar más aire en la cámara de combustión, se puede añadir más combustible para obtener más potencia.
Además de la potencia extra, a veces se hace referencia a los turbocompresores como dispositivos que ofrecen “potencia gratuita” porque, a diferencia de un sobrealimentador, no necesitan la potencia del motor para funcionar. Los gases calientes y en expansión que salen del motor son los que alimentan un turbocompresor, por lo que no se consume la potencia neta del motor. Los motores turboalimentados tampoco se ven afectados de la misma manera que los motores atmosféricos cuando se encuentran a mayor altitud. Cuanto mayor sea la altitud a la que ascienda un motor atmosférico, más difícil le resultará obtener oxígeno debido al adelgazamiento de la atmósfera. Un turbocompresor evita este problema porque fuerza la entrada de oxígeno en la cámara de combustión del motor, a veces a 2 veces la presión de la atmósfera.
Función del turbocompresor en el motor diésel marino
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En un motor de combustión interna, un turbocompresor (a menudo llamado turbo) es un dispositivo de inducción forzada que se alimenta del flujo de gases de escape. Utiliza esta energía para comprimir el gas de admisión, forzando la entrada de más aire en el motor con el fin de producir más potencia para una cilindrada dada[1][2].
La clasificación actual es que un turbocompresor se alimenta de la energía cinética de los gases de escape, mientras que un sobrealimentador se alimenta mecánicamente (normalmente mediante una correa del cigüeñal del motor)[3]. Sin embargo, hasta mediados del siglo XX, un turbocompresor se denominaba “turbocompresor” y se consideraba un tipo de sobrealimentador[4].
Antes de la invención del turbocompresor, la inducción forzada sólo era posible mediante sobrealimentadores mecánicos. El uso de sobrealimentadores comenzó en 1878, cuando se construyeron varios motores de gas de dos tiempos sobrealimentados utilizando un diseño del ingeniero escocés Dugald Clerk[5]. Posteriormente, en 1885, Gottlieb Daimler patentó la técnica de utilizar una bomba accionada por engranajes para forzar la entrada de aire en un motor de combustión interna[6].