A continuación se profundizará en los diferentes conceptos que atañen a un motor sobrealimentado y en los elementos intervinientes en este tipo de sistemas, para conocer mejor sus características, su funcionamiento y las ventajas que otorgan al rendimiento de un automóvil.
Una pieza básica: el turbocompresor
Un turbocompresor, también llamado turbo, es un sistema que se basa en la compresión de gases. Utilizado en los motores de combustión interna, el sistema aprovecha la fuerza con la que salen los gases de escape para impulsar una turbina, que se instala en la salida del colector de escape. Dicha turbina se une mediante un eje coaxial al compresor. El compresor, por su parte, se coloca en la entrada del colector de admisión. Mediante el movimiento que le transmite la turbina por el eje compartido, el compresor aumenta la presión del aire que entra y, así, consigue potenciar la alimentación del motor. El turbo impulsado por los gases de escape supera las 100 000 rpm y, por lo tanto, resulta imprescindible controlar el sistema de engrase de los cojinetes donde se apoya el eje común de la turbina y el compresor. También hay que considerar que las temperaturas a las que se va ha estar sometido el turbo en su contacto con los gases de escape van a ser muy elevadas, en el entorno de los 750°C. Por ello, es necesario un artilugio que disminuya esta problemática, es decir, un intercambiador de calor o intercooler, que se interpone entre el turbocompresor y la admisión. Este sistema reduce la temperatura del aire que se introduce en la cámara de combustión.
Puede esquematizarse el funcionamiento de un motor con turbocompresor partiendo de la turbina, que se conecta al colector de escape del motor y tiene una forma parecida a un caracol. Los gases de escape hacen girar a esta turbina, que también está unida a la admisión de aire. El aire de la admisión es comprimido e introducido a presión en las cámaras de combustión del motor, lo cual permite generar más potencia, al aumentar el rendimiento termodinámico del propulsor. Como dato interesante puede mencionarse que el primer coche con motor turbo fue un Chevrolet Corsair de mediados de la década de 1960, y empleaba una tecnología de origen aeronáutico militar.
Ventajas y desventajas de los motores sobrealimentados o turbocargados
La ventaja más importante al emplear el turbo es una mayor potencia, es decir, se aumentan en gran medida los caballos de vapor. Mediante este sistema es posible lograr las cifras que dan los motores de gran cilindrada atmosféricos trabajando con motores de pequeña cilindrada. Gracias a ello, el sistema permite incrementar el rendimiento del vehículo, a la vez que reduce las emisiones contaminantes y disminuye el consumo de combustible. Como contrapartida pueden considerarse algunas debilidades de este sistema. La más importante atañe al mantenimiento del motor, que de no realizarse exhaustivamente puede verse comprometida su fiabilidad. Es fundamental cumplir a rajatabla con los intervalos de sustitución del aceite del motor, y utilizar únicamente el aceite especificado por el fabricante del coche, ya que así se evitarán posibles averías. En conclusión, si bien un motor con turbocompresión integra un mayor número de piezas susceptibles de desgaste y avería, ofrece mayor potencia con menor cilindrada, menor peso, un consumo inferior y un nivel más bajo de emisiones contaminantes. Estos argumentos resultan más que suficientes para que las marcas de mayor prestigio utilicen estos sistemas en los motores de sus automóviles.
Dentro de los motores sobrealimentados con turbo entran en juego tecnologías diferentes. Una de ellas emplea un solo turbocompresor de doble entrada, y en otros casos se utilizan dos turbocompresores, sistema conocido como biturbo.
Turbo de doble entrada
En este tipo de turbocompresor, conocido como twin scroll, la caracola de escape tiene dos salidas completamente separadas donde se une con los colectores de escape del motor. De este modo, no se mezclan los gases de entrada y los de salida del escape. En un colector de escape en el cual todos los cilindros se comunican existen pérdidas de presión, pues una parte de los gases de escape es readmitida por el motor. Con el turbo twin scroll se consigue separar al cilindro que provoca la presión en el colector durante la carrera de escape, del que se encuentra en la carrera de admisión. En el caso de un motor de cuatro cilindros, el colector de escape tiene una salida para los cilindros 1 y 4, y otra para los cilindros 2 y 3, así que las válvulas de dos cilindros que utilizan el mismo canal en el colector de escape nunca están abiertas de forma simultánea. Cuando uno de los cilindros hace la carrera de escape, su pareja hace la carrera de compresión. El turbocompresor de doble entrada es necesario en los motores de gasolina de cuatro cilindros, pues en ellos puede ocurrir una reaspiración de los gases del escape.
Qué es el biturbo y sus diferentes variantes
Como se desprende de su nombre, el biturbo se basa en una tecnología que emplea dos turbocompresores para sobrealimentar un motor. Este sistema puede presentarse configurado de dos maneras diferentes. El sistema puede estar definido en paralelo y, en esta constitución, cada turbo suministra aire comprimido a la mitad de los cilindros. El otro caso posible es la definición en serie, sistema también llamado secuencial, que utiliza dos turbocompresores de distintos tamaños que están conectados en serie.
Los motores biturbo en paralelo emplean dos turbocompresores de igual tamaño e idénticas características. Cada uno de ellos es accionado por los gases de escape de la mitad de los cilindros del motor. Con esta configuración, en lugar de un solo turbo de gran tamaño, como es el turbocompresor de doble entrada, se utilizan dos turbos mas pequeños. Gracias a ello, este sistema se adapta mejor al funcionamiento del motor en todo su rango de revoluciones. Se nota, principalmente, a bajas revoluciones, pues en esta situación son capaces de minimizar el turbolag, como se denomina al retraso del turbo a la hora de conseguir una fuerte aceleración en el momento en el cual el motor empieza a subir de vueltas. El biturbo en paralelo, también llamado twin turbo, es normalmente instalado en motores en V de 6 y 8 cilindros. Cada turbo alimenta a una de las bancadas de cilindros del motor. Puede encontrarse, por ejemplo, en el Ferrari F40, en el Ferrari 288 GTO, en el Mitsubishi 3000 GT y en el Nissan 300 ZX. Además, se utiliza en motores en linea, como el del Nissan Skyline GT-R, el BMW 335i (E90 y E92).
Por su parte, los motores biturbo de funcionamiento en serie sitúan un turbo después del otro en el circuito de admisión, y ambos pueden alimentar a todos los cilindros del motor. Estos turbocompresores, que son de distinto tamaño, pueden funcionar de manera independiente o simultánea, dependiendo del número de revoluciones del motor. Resulta interesante profundizar en cómo funciona un biturbo en serie. Los dos turbos reciben la energía de los gases de escape de forma escalonada. Primeramente, los gases pasan por el turbo pequeño, que se encarga de ofrecer una respuesta contundente desde casi el ralentí hasta las 2000 o 2500 revoluciones por minuto. Cuando este turbo alcanza su presión máxima, el exceso de presión se destina a comenzar a mover el turbo más grande, encargado de soplar en la parte alta del cuentavueltas. El resultado es un soplado constante y creciente. En estas condiciones se alcanzan entre 90 y 105 CV por litro y, en competición, 150 CV por litro, con cifras de par motor que rondan los 270 kgm. El sistema en serie se utiliza, principalmente, en motores diésel.
