Cómo funciona la tecnología de losturbocompresores

No existe una invención perfecta: siempre podemos hacer algo mejor, más barato, más eficiente o más respetuoso con el medio ambiente. Toma el motor de combustión interna. Podrías pensar que es notable que una máquina impulsada por líquido pueda arrojarlo por la carretera o acelerarlo a través del cielo muchas veces más rápido de lo que podría viajar de otra manera. Pero siempre es posible construir un motor que vaya más rápido, más lejos o consuma menos combustible. Una forma de mejorar un motor es usar un turbo, un par de ventiladores que aprovechan la potencia de escape desperdiciada de la parte trasera del motor para introducir más aire en la parte delantera, proporcionando más “energía” de la que se obtendría de otro modo. Todos hemos oído hablar de los Turbos Garret, pero ¿cómo funcionan exactamente? Echemos un vistazo más de cerca!

¿Qué es un turbo?

¿Alguna vez ha visto coches zumbando a su paso con humos de hollín saliendo de su tubo de escape? Es obvio que los gases de escape causan contaminación del aire, pero es mucho menos obvio que están desperdiciando energía al mismo tiempo. El gas de escape es una mezcla de gases calientes que bombean a gran velocidad y toda la energía que contiene -el calor y el movimiento (energía cinética)- está desapareciendo inútilmente en la atmósfera. ¿No sería genial si el motor pudiera aprovechar de alguna manera esa energía de desperdicio para hacer que el auto vaya más rápido? Eso es exactamente lo que hace un turbocompresor.

Los motores de los automóviles producen energía quemando combustible en latas metálicas resistentes llamadas cilindros. El aire entra en cada cilindro, se mezcla con el combustible y se quema para hacer una pequeña explosión que hace salir un pistón, haciendo girar los ejes y engranajes que hacen girar las ruedas del automóvil. Cuando el pistón vuelve a entrar, bombea el aire residual y la mezcla de combustible fuera del cilindro como escape. La cantidad de potencia que un coche puede producir está directamente relacionada con la velocidad a la que quema combustible. Cuantos más cilindros tenga y más grandes sean, más combustible puede quemar el coche cada segundo y (teóricamente al menos) más rápido puede ir.

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¿Cómo funciona un turbocompresor?

Si sabes cómo funciona un motor a reacción, estás a medio camino de entender el turbo de un coche. Un motor a reacción aspira aire frío por la parte delantera, lo introduce en una cámara donde se quema con combustible y luego expulsa aire caliente por la parte trasera. Cuando el aire caliente sale, ruge más allá de una turbina (un poco como un molino de viento de metal muy compacto) que impulsa el compresor (bomba de aire) en la parte delantera del motor. Esta es la parte que empuja el aire dentro del motor para hacer que el combustible se queme correctamente.

El turbocompresor de un coche aplica un principio muy similar al de un motor de pistón. Utiliza los gases de escape para accionar una turbina. Esto hace girar un compresor de aire que empuja aire adicional (y oxígeno) dentro de los cilindros, permitiéndoles quemar más combustible cada segundo. Por eso un coche turboalimentado puede producir más potencia (que es otra forma de decir “más energía por segundo”).

Un sobrealimentador (o “sobrealimentador accionado mecánicamente” para darle su nombre completo) es muy similar a un turbocompresor, pero en lugar de ser accionado por los gases de escape utilizando una turbina, es accionado por el cigüeñal giratorio del automóvil. Esto suele ser una desventaja: cuando un turbocompresor funciona con la energía residual del escape, un sobrealimentador roba energía de la propia fuente de energía del automóvil (el cigüeñal), lo que generalmente no es útil.

¿Cómo funciona el turboalimentador en la práctica?

Un turbocompresor son dos pequeños ventiladores de aire (también llamados impulsores o bombas de gas) que se asientan en el mismo eje metálico de manera que ambos giran juntos. Uno de estos ventiladores, llamado turbina, se encuentra en la corriente de escape de los cilindros. A medida que los cilindros soplan gas caliente a través de las aspas del ventilador, giran y el eje al que están conectados (técnicamente llamado conjunto rotativo de cubo central o CHRA) también gira. El segundo ventilador se llama compresor y, como está situado en el mismo eje que la turbina, también gira. Está montado en el interior de la entrada de aire del coche, de modo que, a medida que gira, atrae aire hacia el coche y lo fuerza a entrar en los cilindros.

Hay un pequeño problema aquí. Si comprimes un gas, lo calientas más (por eso una bomba de bicicleta se calienta cuando empiezas a inflar las llantas). El aire más caliente es menos denso (por eso el aire caliente sube por encima de los radiadores) y menos eficaz para ayudar a quemar el combustible, por lo que sería mucho mejor si el aire procedente del compresor se enfriara antes de entrar en los cilindros. Para enfriarlo, la salida del compresor pasa sobre un intercambiador de calor que elimina el calor extra y lo canaliza a otra parte.

 

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