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El Turbocompresor

TURBOCOMPRESOR COCHE
Índice

    ¿Cual es la función del Turbo Compresor?

    La función del turbo es forzar la entrada de aire dentro de los cilindros con el fin de aumentar la proporción de en la mezcla aire-combustible.

    De esta forma la combustión será mucho más eficiente y por tanto el rendimiento del motor aumentará considerablemente.

    TURBO COCHES

    Los turbocompresores los podemos encontrar en todo tipo de motores térmicos (diésel, gasolina y gas) y fueron el impulso definitivo para mejorar la prestaciones de éstos reduciendo drásticamente el consumo de combustible.

    ¿Cómo funciona el turbo de un coche?

    El turbocompresor está instalado entre el sistema de escape y el sistema de admisión y está compuesto por dos turbinas de las cuales una está en contacto con los gases de escape (turbina de escape) y la otra en el colector de admisión ( turbina de admisión)

    La turbina que está en contacto con los gases de escape gira impulsada gracias a la velocidad con la que dichos gases salen del motor tras la combustión.

    funcionamiento de un turbo
    Esquema básico del Funcionamiento de un Turbocompresor.

    La turbina de escape y la de admisión están conectadas mediante un eje formando un solo cuerpo, por lo que el impulso de la turbina de escape se transfiere de forma íntegra a la turbina de admisión, que es la que impulsa el aire limpio a los cilindros.

    Dependiendo del tipo de turbocompresor, las aspas pueden alcanzar velocidades que rondan las 250.000 revoluciones por minuto, aunque esto dependerá en gran medida del diseño estructural para el que están diseñados.

    Por norma general cuanto mayor sea el tamaño del turbocompresor más lenta será su velocidad de giro y viceversa. Además su tamaño influye mucho en el rendimiento, como veremos más adelante.

    ¿Diferencia entre un turbocompresor y un compresor volumétrico?

    Seguro que alguna vez has visto el típico coche Americano tuneado con un cuerpo extraño que sobresale del motor. Pues bien eso es un compresor volumétrico en su versión radical.

    COMPRESOR COCHE AMERICANO

    Sin embargo hay otros vehículos más contenidos como es el caso de los Mercedes Kompresor, que también funcionan con este sistema.

    Aunque la función es la misma pero a diferencia de los turbocompresores, el compresor volumétrico no es impulsado por los gases de escape, sino que es arrastrado por el movimiento rotatorio del propio motor, a través de una cadena, correa o engranajes.

    COMO FUNCIONA UN COMPRESOR VOLUMÉTRICO

    Con un compresor volumétrico se alcanzan presiones de aire muy elevadas pudiendo aumentar la potencia de un motor de forma desorbitada. Sin embargo tiene algunas desventajas, como pueden ser el peso, el volumen total del sistema o la pérdida inicial de potencia del propio motor al arrastrar el compresor.

    ¿Qué diferencia hay entre un motor con turbo y otro sin turbo?

    Los motores que no llevan turbocompresor se le denominan “motores atmosféricos”, es decir, se alimentan directamente del aire exterior con la succión que proporcionan los cilindros en la fase de admisión.

    Por norma general los motores turbo obtienen más rendimiento bruto que los atmosféricos, con un menor consumo de combustible y menor emisión de gases contaminantes.

    motor psa sin turbo o con turbo
    La Citroën Berlingo con motores Sin turbo y con Turbo

    Una de las mayores ventajas de la implementación del turbocompresor en los motores ha sido sin duda la posibilidad de alcanzar un rendimiento muy superior con una cilindrada mucho menor que un motor similar sin esta tecnología.

    Los motores atmosféricos por norma general necesitan de un número de revoluciones por minuto mucho más elevado que los motores con turbo para alcanzar la misma potencia y par motor, siendo la curva de este mucho más estable durante más tiempo en un motor turbo que en uno atmosférico.

    Inconvenientes de los motores turbo.

    Como he dicho antes las turbinas de admisión y escape están unidas por un eje. Este eje no está apoyado sobre algo físico sino que gira sobre el aceite que lo lubrica.

    eje de lubricacion turbocompresor

    Al ser el eje es tan delicado cualquier obstrucción que provoque falta de engrase o un aceite en mal estado pueden provocar su destrucción.


    NOTA: De los motivos por los cuales se rompe un turbo trataremos más adelante.


    Otro inconveniente es el llamado “LAG” que es el tiempo que tarda un turbo en adquirir las revoluciones deseadas para ser eficiente. Es decir, que puede tardar unos segundos en actuar correctamente desde que pisamos el acelerador.

    Este problema ha sido siempre una lacra para los ingenieros de motores, sin embargo y gracias a los avances tecnológicos existen ya muchos vehículos que no sufren de este retraso gracias los turbos de geometría variable o a la implementación de un segundo turbo enfocado en las bajas revoluciones.

    motor bmw de dos turbos

    Motores como los Twin Turbo de BMW consiguen un rendimiento sobresaliente con un consumo de combustible super reducido que además reducen de forma drástica el efecto lag.

    ¿Cuántos turbos puede llevar el motor de un coche?

    Hasta la fecha hay motores que pueden llevar hasta 4 turbocompresores como en el caso del Bugatti Veyron, pero hay motores de maquinaria industrial y embarcaciones que pueden llevar aún más.

    motor bugati
    Motor Bugatti Veyron en el que se ven 2 de los 4 turbocompresores que lleva instalado.

    La tendencia actual es la de pasar de tener 1 a llevar 2 en paralelo o en serie dependiendo del rendimiento que se quiera obtener en un motor en concreto.

    Con esto se consigue que la potencia sea mucho más progresiva en toda la gama de revoluciones y por tanto una conducción mucho más cómoda y eficiente.

    Tipos de turbocompresor

    Turbos sin geometría variable

    Los turbos sin geometría variable son aquellos cuyo volumen interior es constante, por lo que no son tan eficientes como los modelos que sí llevan instalada la geometría variable.

    turbo hdi

    Están compuestos por el cuerpo (caracolas), el eje con las aspas y una válvula de descarga que actúa cuando la presión del aire supera el límite establecido.

    Hoy en día es muy raro encontrar un turbocompresor sin geometría variable debido a su bajo rendimiento, aunque no puedo asegurar que aún no se fabriquen para ciertos motores en concreto.

    Turbos con geometría variable

    La geometría variable es un mecanismo interno que llevan instalado los turbocompresores actuales cuya función es la de adaptar el volumen de aire que entra en los cilindros dependiendo de las necesidades del motor en ese momento.

    Dependiendo del tipo de motor, las RPM máximas, cilindrada, etc.. Los motores llevan instalados turbos de distinto tamaño.

    como funciona la geometria variable de un turbo
    Mecanismo de Geometría Variable.

    Los turbocompresores de pequeño tamaño rinden mejor a bajas revoluciones porque necesitan menos velocidad en los gases de escape para alcanzar sus revoluciones óptimas, pero en altas revoluciones del motor su rendimiento decae al no proporcionar suficiente volumen de aire para alimentar a los cilindros.

    Ocurre lo contrario con un turbocompresor de gran tamaño, cuyo rendimiento óptimo lo alcanza en altas revoluciones del motor siendo menos eficiente en bajas rpm.

    Para paliar este problema se instaló la geometría variable y así con un solo turbocompresor se obtiene el máximo rendimiento en toda la gama de revoluciones del motor.

    Las láminas de la geometría varían el volumen interior del turbo desplazándose según la necesidades y provocando un efecto de “cambio de tamaño” en el interior del mismo. Así es como tener varios turbos en uno.

    Turbos híbridos.

    Hibridar un turbocompresor es una práctica habitual en el mundo del tuning para aumentar la presión del aire de forma mecánica. Se utilizan mayormente para coches de carreras tuneados y para alcanzar enormes potencias.

    turbocompresor híbrido competicion

    Consiste en la instalación de aspas de mayor medida en un mismo turbo a base de mecanizar el interior de la caracola y así reducir las paredes de ésta, lo que le confiere mayor volumen.

    Esta práctica tiene sus inconvenientes debido a que al reducir las paredes de la caracola el propio turbo pierde resistencia estructural y por tanto es muy posible que termine por romperse.

    CARACOLA: La caracola del turbo es la zona donde va instalada el aspa del turbo y donde se genera la presión de aire que alimenta los cilindros.

    Precauciones que debes tomar si tu vehículo tiene turbocompresor.

    Como ya hemos dicho los turbocompresores son elementos muy delicados y para que duren el máximo tiempo posible deberíamos tener mucho cuidado de ellos. Para ello he hecho una lista rápida de los cuidados básicos que deberíamos tener con ellos.

    mantenimiento del turbo
    • Cambiar el aceite y los filtros incluso antes de lo que indica el fabricante.
    • Usar el aceite que recomienda el fabricante.
    • No revolucionar el motor en exceso cuando el motor está frío.
    • Si hacemos un trayecto largo no parar el motor inmediatamente después de detener el vehículo. Dejar al menos un lapso de tiempo de 2 minutos para que el turbo se enfríe correctamente.
    • Evitar la acumulación de carbonilla en los conductos de admisión y escape.

    Sin duda los turbocompresores son uno de los elementos más delicados de un motor. Debido a que están expuestos a enormes temperaturas y dependen de un buen mantenimiento por nuestra parte, he decidido escribir este artículo para que conozcas cuales son las principales causas de rotura y cómo debemos cuidar nuestro turbo para que no se rompa.

    ¿Por qué se rompe el turbo de un coche?

    Que quede claro que los turbo compresores están diseñados para aguantar durante toda la vida útil de un motor. Sin embargo, pequeños defectos en el diseño de ciertos elementos del propio motor o malas prácticas a la hora de conducir, pueden provocar que pensemos que los turbos son los únicos responsables de su propia destrucción.

    Carbonización del aceite en el eje del turbo

    Uno de los motivos clásicos de la rotura prematura de un turbo es provocado por malas prácticas en la conducción.

    Si realizamos un trayecto continuado forzando el motor a altas revoluciones, el aceite del motor alcanzará temperaturas críticas en ciertos puntos como el eje del turbo compresor.

    carbonilla en el eje de un turbo

    Si a esto le sumamos una parada del motor de forma repentina, el aceite dejará de fluir y los restos que queden en dicho eje se carbonizan provocando obstrucciones en los poros de engrase.

    La función del aceite de motor no es solo la de engrasar las partes móviles para evitar fricciones, sino que además tiene la propiedad de refrigerar las zonas con más incidencia calórica. Obviamente el turbocompresor es un elemento que alcanza grandes temperaturas.


    NOTA: Ten en cuenta que el eje del turbo puede alcanzar hasta 900 grados, por lo que si el aceite deja de fluir podría carbonizarse


    imagen turbo al rojo
    Turbo al Rojo Vivo.

    Obstrucciones en el circuito de lubricación

    Un aceite en mal estado tiende a transformarse en grasa e incluso en “costras” que se adhieren a las superficies metálicas. Esto puede provocar que las tuberías de engrase o los elementos filtrantes queden taponados reduciendo el volumen de aceite que pasa por el eje del turbocompresor.

    Las costas que se adhieren en la superficie de todos los conductos con los que el aceite tiene contacto, un ejemplo claro lo podemos ver en el colector de admisión, EGR, etc. El desprendimiento de un trozo solidificado de aceite puede provocar la destrucción de las aspas de un turbo compresor.

    acumulacion de carbonilla egr

    Además deberemos llevar un control total sobre los cambios del filtro de aceite, para que siempre dejen pasar el máximo volumen de aceite limpio al circuito de engrase.

    La obstrucción del filtro de aceite provoca que la presión de lubricación disminuya en todo el circuito provocando que las partes más delicadas y con mayor necesidad de un flujo constante se vean comprometidas, el eje de la turbina están entre las más afectadas.

    Por norma general los filtros de aceite son muy económicos, por lo que deberíamos sustituirlo en cada cambio de aceite para evitar averías graves en el turbo.

    la importancia de cambiar el aceite

    Falta de flujo de aire

    El filtro de aire es el encargado de eliminar todas las partículas que intentan entrar en nuestro motor, como el polvo, insectos, hojas, etc.

    El aire que aspira el turbocompresor de nuestro vehículo debe pasar antes por este filtro, por lo que si somos descuidados con su mantenimiento, podría llegar a romperse y permitir el paso de partículas que destruirían las aspas del turbocompresor.

    filtro de aire

    Además si el motor no puede “respirar” correctamente el consumo de combustible aumentará considerablemente y se formarán más fácilmente depósitos de carbonilla en los conductos de admisión y escape.

    Exceso de presión en el circuito de aire

    Otro elemento de mucha importancia es el filtro decantador. Aunque no todos los motores disponen de este elemento, sí que tiene una importancia relevante en el cuidado del turbocompresor, ya que es el encargado de separar (decantar) las partículas de aceite que viajan por los conductos del aire de admisión (impulsadas por el turbo).

    La obstrucción de este elemento filtrante puede provocar un efecto llamado (sobre alimentación), del que hablo más adelante en este artículo.

    filtro decantador bmw

    Reprogramación para aumentar potencia

    Teniendo en cuenta que yo soy partidario de las reprogramaciones, también he de reconocer que hay que tener mucha precaución a la hora de realizar esta práctica.

    Una “repro” debe ser realizada siempre por profesionales, y aun así este tipo de modificaciones pueden provocar daños en el motor si no se utilizan correctamente.



    Si nuestro vehículo ya tiene síntomas de una posible rotura del Turbo, con una ” Repro “, con casi toda seguridad terminará por romperse.

    Acumulación de carbonilla

    La acumulación de carbonilla puede provocar un exceso de presión de aire que generalmente detectan los sensores del motor haciendo que éste entre en modo de emergencia.

    Sin embargo es muy posible que un exceso de presión provoque la rotura de un turbo, por lo que si nuestro vehículo entra en modo de emergencia de forma habitual deberemos hacer las reparaciones necesarias para solventarlo.

    Además los trozos de carbonilla se pueden desprender y ser absorbidas por el turbo provocando su destrucción.

    rotura de turbo por impacto
    Turbina rota por impacto de partículas.

    Cuando un motor se sobrealimenta

    El combustible para motores diésel no es ni más ni menos que un aceite refinado del petróleo cuyas propiedades le permiten hacer explosión cuando se le somete a una alta presión.

    motor coche sobrealimenado

    En el motor diésel no interviene ninguna bujía de encendido como en el caso de los motores gasolina, si no que el combustible diésel se mezcla pulverizado con oxígeno y al someterse a una alta compresión explota dentro del cilindro.

    El efecto de sobrealimentación puede darse por dos causas principalmente:

    Desgaste por fricción del eje del turbo

    Aunque el motor no tenga ninguna avería, con el tiempo las piezas que están sujetas a rozamientos, altas temperaturas o estrés mecánico, sufren un desgaste, que por pequeño que sea, hace que comiencen a tener holguras.

    En el caso del eje que une ambas turbinas del turbocompresor el estrés mecánico al que está sometido es muy elevado y es muy propenso a este tipo de desgaste.

    desgaste de un turbo por fricción
    Eje de unión entre turbinas.

    Sin tener una avería significativa, el eje del turbocompresor puede comenzar a tener micro holguras que provocan pequeñas pérdidas de aceite que se depositan en elementos como el intercooler a modo de depósito.

    intercambiador aire aire
    Las pérdidas internas de aceite se acumulan mayormente en el Intercooler.

    Estos pequeños depósitos de aceite con el tiempo pueden llegar a ser bastante significativos y llegar el punto en el que la succión provocada por el turbocompresor, absorba ese aceite acumulado y lo mande directamente a los cilindros.

    Como el aceite del motor es similar al combustible diésel, éste actuaría como combustible pero sin ningún control, por lo que el motor aumentaría sus revoluciones hasta su límite mecánico y no parararía hasta que deje de recibir alimentación del mismo.

    Obviamente si directamente el turbo se rompe por completo el efecto sería el mismo pero con aún mayor violencia.

    ¿Qué ocurre cuando un motor se sobrealimenta?

    Al no ser una combustión controlada el motor se revolucionaría hasta su límite mecánico alcanzando un número de revoluciones tan alto que en muchas ocasiones provoca la destrucción del motor.

    bloque motor roto
    Ejemplo de una biela que ha atravesado el bloque del motor.

    Además cuando un motor se encuentra sobrealimentado es imposible detenerlo de la forma habitual, es decir, si sacamos la llave del contacto o desconectamos la batería no se detendrá hasta que se quede sin aceite o se destruya.

    ¿Cómo debo actuar si el motor de mi coche se sobrealimenta?

    Si tienes la mala suerte de que esto te ocurra alguna vez, la única manera de salvar el motor y detener su funcionamiento, es “calándolo”.

    Lo primero que debes hacer es mantener la calma, pues es fácil perder los nervios ante una situación como esta, ya que este tipo de combustión genera una gran cantidad de humo blanco y un sonido ensordecedor proveniente de un motor exprimido por encima de sus posibilidades.

    La mejor forma de detener el motor, es introduciendo la marcha más larga que permita la caja de cambios y frenar con el pedal de freno para después ir soltando el embrague de forma progresiva


    NOTA: Si esto no funciona, lo más recomendable es apartarse del vehículo, ya que podría iniciarse un incendio.


    ¿Cómo puedo evitar que mi motor se sobrealimente?

    Lo primero es seguir mis recomendaciones anteriores y las del fabricante en lo que a un correcto mantenimiento se refiere.

    Cuando un motor te está avisando de que es posible que se provoque una sobrealimentación, es relativamente fácil darse cuenta.

    • Empezamos a notar que hay un consumo de aceite inusual.
    • Notamos como al soltar el acelerador el motor no baja de revoluciones inmediatamente.
    • Observamos que el tubo de escape expulsa humo blanco azulado y denso.

    Si notas cualquiera de estos síntomas no lo dudes y acude a tu mecánico para un diagnóstico, de lo contrario podrías perder tu vehículo para siempre.


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