Las tendencias actuales en la construcción de motores para coches se han declinado a favor de aumentar la potencia por medio de sobre alimentadores y a su vez disminuir la cilindrada. De esta forma se logra bajar considerablemente el consumo de combustible sin perder potencia.

Existen distintos mecanismos de sobrealimentación ya sea en motores diesel como gasolina, el más utilizado es el turbocompresor.

Qué es el turbocompresor

Este sistema utiliza la fuerza de los gases quemados que salen por el escape para mover una turbina ubicada en la salida del colector de escape, la cual se une mediante un eje a un compresor ubicado en la entrada del colector de admisión que impulsa el aire dentro del motor.

Este proceso permite aumentar considerablemente la cantidad de oxigeno dentro de la cámara de combustión del motor y un mejor aprovechamiento del combustible.

El régimen de giro de la turbina es muy elevado alcanzando revoluciones por encima de los 100.000 rpm. Para contrarrestar el enorme desgaste que sufrirían las partes en movimiento por este alto número de revoluciones el sistema utiliza el aceite del motor para engrasar los cojinetes del apoyo común que une las dos turbinas.

El turbo en su contacto con los gases de escape alcanza temperaturas muy elevadas que rondan los 750 ºC, este calor provoca el calentamiento del aire que se introducirá en el motor. Para contrarrestar este efecto negativo se dispone entre la turbina y la entrada del colector un radiador llamado intercooler.

Función del intercooler

Al calentarse, los gases salen del compresor a una temperatura que ronda los 90 y 120 grados centígrados bajando la densidad del aire, con lo que la masa de oxigeno por unidad de volumen disminuye. De esta forma, se produce una pérdida de potencia del motor pues hay menos oxigeno para la combustión.

Básicamente, el intercooler es un intercambiador de temperatura (radiador) que se encarga de enfriar el aire comprimido por el turbocompresor. Dependiendo del coche este radiador puede ser aire-aire o aire-agua.

El rendimiento del intercooler es notable, pues rebaja la temperatura del aire de admisión a unos 60 grados y suele mejorar el funcionamiento de un motor del 10 al 15%, respecto a un motor sobrealimentado que no posea intercooler.

Funcionamiento del turbocompresor

Al ser una turbina, depende necesariamente de la velocidad de los gases del escape para su funcionamiento. A bajas revoluciones del motor los gases salen del colector de escape con menor fuerza y a este régimen la entrada de aire a la cámara de combustión se realiza como cualquier motor atmosférico por la simple aspiración del motor.

Si aumentamos las revoluciones a un ritmo medio, entrara en funcionamiento la turbina y, por medio del compresor, entrara aire en los cilindros a una presión ligeramente mayor que la atmosférica y, de esta forma, se activara la función de sobrealimentación.

Si continuamos aumentando las revoluciones del motor a cargas superiores o máximas, la presión en el colector de admisión alcanza sus valores más elevados que deben ser limitados para prevenir averías o un mal funcionamiento del motor debido a una sobrepresión. El sistema encargado de limitar la presión de soplado del compresor, se llama válvula de descarga. En un compresor normal, los valores de soplado no deben ser superiores a 0.9 bar y en los turbos, de geometría variable, los valores se deben encontrar cerca de 1.2 bar.

Válvula de descarga o wastegate

Esta válvula de seguridad está formada por una capsula sensible a la presión, compuesta por un muelle, una cámara de presión y un diafragma o membrana. La parte opuesta al diafragma, esta expuesta a la presión del colector de admisión y cuando la presión de este supera el valor máximo de seguridad, provoca el movimiento de la membrana venciendo la acción del muelle sobre esta.

Con este movimiento, se logra, por medio de un mecanismo de apertura, desviar parte de los gases del colector de escape directamente a la salida del escape sin pasar por el turbo. Por medio de esta acción, disminuye la presión de soplado y cuando llegan a los valores establecidos se cierra la válvula.

El fabricante es quien decide la presión de tarado del muelle de la válvula de descarga. La manipulación de este muelle, puede variar la presión de trabajo del turbo sometiéndolo a un régimen de giro superior al que está diseñado.

Si la válvula de presión fallase, la turbina giraría cada vez a mayores revoluciones y el desgaste seria significativo en las partes móviles, pues se rompería la pequeña película de aceite encargada de lubricar el sistema; esto, traería consigo un calentamiento excesivo de todo el conjunto provocando que se fundan los componentes.