El turbocompresor (1)

Turbocompresor

El turbocompresor se ha convertido en un elemento estrella en lo que la wikipedia llama cultura popular. Por ejemplo, cuando alguien se dirige sin vacilar a conseguir sus objetivos decimos que ha puesto el turbo. Más o menos todos sabemos que sirve para aumentar la potencia del motor. Hoy ahondaremos en los principios físicos de su funcionamiento.

Por lo general, cuando añadimos el prefijo turbo (que en latín significa remolino) a una palabra, significa que el motor que propulsa el objeto en cuestión es una turbina. Así que un turbocompresor no es más que un compresor impulsado por una turbina. Fácil, ¿no? Podríamos dejarlo así, pero tal vez sea conveniente pormenorizar más en cómo y porqué funciona el aparato.

Notad que durante casi todo el rato estaremos pensando en motores Diésel, que son los que más usan turbo. Los motores de gasolina también pueden usarlo, pero hay ciertas diferencias que comentaremos en la segunda entrega.

Empecemos por recordar que los motores de combustibles fósiles extraen su energía de la combustión (o explosión) del carburante que se produce en el interior de los cilindros. Dicha explosión empuja un pistón, que mediante un conjunto de piezas mecánicas acaba transmitiendo el movimiento a las ruedas.

Pero, ¿de donde sale esa energía? Durante la combustión, las gotas microscópicas de gasoil (o gasolina) producen una reacción química con el oxígeno del aire. En esta reacción, las moléculas del combustible se rompen, liberando la energía que había almacenada en los enlaces químicos. Es decir, para que se produzca esa reacción, deben haber suficientes moléculas de oxígeno dentro del cilindro.

Eso limita el rendimiento del motor. Nosotros no tenemos ninguna forma de variar la cantidad de oxígeno que hay en un volumen concreto de aire. Siempre es el mismo. Por lo tanto, si el aire que se introduce en la cámara de combustión proviene directamente del aire (en cuyo caso, decimos que es un motor atmosférico), hay una cantidad máxima de oxígeno que el cilindro puede albergar.

Un turbocompresor por dentro

Como no podemos tener tanto oxígeno como quisiéramos, tampoco podemos introducir tanto gasoil como nos gustaría. Hay un límite máximo de carburante que podemos usar en cada ciclo, y por supuesto eso limita en cierta forma la potencia del motor en una determinada cilindrada. Si queremos más potencia, necesitamos más cilindros, o que sean mayores.

Para solventar esta limitación, lo más obvio que se nos puede ocurrir es poner un ventilador que sople a la entrada del aire del motor. De esta forma, entrará más aire. Es una forma un poco ingenua de explicarlo, pero la idea general es esa.

Para explicarlo de una forma un poco más correcta, ese ventilador que mencionábamos se llama compresor. Como su nombre indica, lo que hace es comprimir el aire. Es decir, reduce el volumen que ocupa una masa de aire. O lo que es lo mismo, en un mismo volumen cabe mayor cantidad de masa. De esa forma, en los cilindros habrá espacio para una mayor masa de aire, que podrá reaccionar con una mayor masa de combustible, aumentando la potencia.

La hélice del compresor obviamente debe girar. Hay varias formas de hacerlo. Por ejemplo, podemos conectarla con una correa de transmisión directamente al cigüeñal del coche. Sin embargo, esto tiene la desventaja que resta parte de la energía del motor, haciendo que pierda algo de potencia (similar a la pérdida que se nota al activar el aire acondicionado), y esto es contraproducente.

Una alternativa sería utilizar un motor eléctrico para propulsar el compresor. Este se motor se debería alimentar de la batería, que a su vez debería ser recargada por el alternador, que a su vez obtiene la energía directamente de la correa de transmisión… O sea, de nuevo el compresor estaría restando energía útil. Mala cosa.

Lo ideal sería una forma de hacer girar el compresor sin restarle potencia al vehículo. Al fin y al cabo, el compresor sirve para aumentar la potencia del motor; si para funcionar necesita restar parte de esa potencia, poco ganamos. Resulta que sí hay una forma de conseguir esta quimera energética, pero eso lo veremos en el próximo artículo.

Un adelanto: tiene que ver con una turbina. Por eso lo de turbo, claro.

Fotos | xmatt, Terry Wha

  • nomar55

    Muy clarita la explicación, sin caer en simplificaciones ingenuas. Espero la segunda parte y, a lo mejor, una tercera, para que nos expliques en qué se diferencia el turbocompresor aplicado a los motores de gasolina. Si puedes, explícanos también los cuidados y precauciones que hay que tomar en un coche dotado de turbocompresor. Con mi coche yo hago sistemáticamente lo siguiente (se trata de un turbodiésel de 1910 c.c. y 115 CV)

    1) Al arrancar: Girar la llave de contacto, esperar unos 3 segundos hasta que se apagan los precalentadores (un icono que aparece en el cuadro de instrumentos), poner el motor en marcha presionando simultáneamente el pedal del embrague, soltar el pedal y esperar entre 15 y 20 segundos para que se engrase el motor. Después inserto la 1ª velocidad (o la marcha atrás, claro) y andando. Hasta que el motor está a 90º C no paso de 1500-2000 rev/min en ningún momento.

    2) Al apagar: Aparcar, poner la palanca de cambio en punto muerto y esperar, sin apagar el motor, 1,5 ó 2 minutos para que se enfríe el turbocompresor. Este tiempo de espera depende del esfuerzo al que haya sometido el motor previamente; pero es que yo circulo casi exclusivamente por autovía a 110 – 120 Kms/h durante un trayecto, sin pausas, de 100 kms. A 120 Kms/h el cuentarrevoluciones marca exactamente 2500 rev/min.

    No sé si lo hago bien pero es lo que me aconsejaron en el concesionario hace 4 años, momento en el que me compré este coche. Antes tenía un atmosférico de gasolina y todo era completamente distinto.

    Ya nos lo explicarás. Gracias por anticipado.

    • marelli

      Yo hago prácticamente el mismo ritual al arrancar y parar el motor.

      Varío algunas cosas dependiendo de la temperatura exterior, pero básicamente igual.

      En los motores atmosféricos que he tenido también seguía estos pasos, sobre todo al parar el motor: desconectar todo consumidor eléctrico antes de girar la llave (aire acondicionado, luces, radio, ventanillas eléctricas ya subidas, etc.), nunca hago nada tirando de batería, siempre que sea el alternador el que suministre la electricidad. La batería, para arrancar.

      Un saludo.

      • nomar55

        Perdón: Me había olvidado. Yo tampoco enciendo nada antes de arrancar el motor y antes de apagarlo también apago y cierro todo lo que has mencionado.

        En cuanto al climatizador (en este caso bi-zona) no lo enciendo hasta que el motor está algo caliente, salvo en el caso de que haya que desempañar el parabrisas rápidamente, y lo apago unos minutos antes de llegar a mi destino y aparcar.

    • jaume

      ¿Tres? De hecho quería hacerlo todo en uno, sólo lo dividí en dos porque me quedaba largo.

      Bueno, veremos que podemos hacer 😀

  • s63aut

    Se podría añadir que hay varios tipos de sobrealimentadores, lo habitual es que los gases de escape muevan una turbina solidaria con otra que empuja el aire de admisión, pero también están los que se mueven directamente por el motor, ya sea por engranajes o poleas, a los primeros se les llama turbocompresores y a los segundos compresores volumétricos, aunque todos sean turbinas; los volumétricos no suelen requerir tiempo de espera, se han llegado a instalar ambos en algunos coches, uno para la zona baja de revoluciones y otro para la alta, aunque ahora no es tan habitual, dado que el tiempo de espera de un turbocompresor es muchísimo más bajo que antaño.

    Entre las marcas que utilizan el volumétrico podríamos mencionar los modelos Kompressor de Mercedes Benz, así como los Volumex que hace años usaba Lancia; también estaban los compresores en espiral de VW, aquellos llamados “G” por la forma que tenían.

    Un buen consejo para todos los motores turbo (e incluso para todos los motores de combustión en general) es no parar el motor de golpe cuando hemos rodado a gran velocidad, pues el corte súbito de lubricación puede hacer que se carbonice el aceite del eje del turbo, el cual gira a muchísimas revoluciones, imagino que deberían tener un sistema automático que mantuviera la circulación, pero en general a un motor ni se le debe exigir mucho desde frío ni se le debe parar bruscamente cuando está caliente, la suavidad ante todo.

    Espero la segunda entrega del reportaje.

  • 52421

    cuales son las causas de que se rompa un helice de un turbocompresor? Trabajo en un taller en mecanica y a un cliente nuestro se le cambio el kit del turbocompresor en junio de 2012. Recien ahora abril de 2013, luego de 32000 km el carro se acelero y el usuario apago enseguida el vehiculo. luego de chequearlo, tenia rota la helice y habia pasado aceite al cilindro numero 4. Porque pasa esto? el que el vehiculo se acelere en exceso no creo que haga que se rompa la helice o si? se le vio que tenia agua en el deposito de combustible y pensamos que por eso se abrio el inyector y se acelero el carro y por eso se rompio la helice. es lo que nos comenta el señor que reparo el turbo (le cambio el kit) en junio del año pasado. Favor sus comentarios al respecto.Gracias de antemano