El uso de un turbo surge de la necesidad de aumentar la potencia de un motor sin que por ello haya que ampliar el tamaño del pistón, ni tampoco incrementar la cantidad de combustible quemado en cada ciclo de trabajo.
¿Cómo funciona un turbocargador?
Para detallar cómo funciona un turbo es necesario tener en cuenta que existen dos tipos de turbos. Uno es el de impulso y el otro es el de presión constante. Cada uno tiene sus propias características de funcionamiento, aunque ambos operan, básicamente, de la misma forma. Una vez puesto en marcha el motor de explosión, este comienza a liberar gases de escape, los que pasan a través del alojamiento de la turbina e inducen a que la rueda de la misma gire. Entonces, antes de ser liberados a la atmósfera los gases pasan por el caracol de la turbina. El turbocompresor responde a las exigencias de carga del motor a través de una reacción al flujo de los gases de escape del motor. A medida que aumenta el rendimiento del motor, también se incrementa el flujo de los gases de escape, así como se potencian proporcionalmente la velocidad y el rendimiento del conjunto rotatorio, que manda más aire al soplador del motor.
Al eje de la turbina accionada por los gases de escape del motor se fija un compresor centrífugo, encargado de tomar el aire a presión atmosférica después de pasar por el filtro de aire, para luego comprimirlo e introducirlo en los cilindros a mayor presión. Es posible destacar, además, que los gases de escape inciden de forma radial en la turbina, mientras que salen de manera axial, una vez que han cedido una gran parte de su energía interna, tanto térmica como mecánica, a la turbina. El efecto secundario negativo que se aprecia es un aumento de la temperatura, más o menos importante. Este efecto se puede contrarrestar con un intercooler o enfriador.
El aumento de la presión generada por el turbo introduce en el cilindro una mayor cantidad de masa de oxígeno que la que aspiraría a presión atmosférica, con lo cual se obtiene más par motor en cada carrera útil de expansión. Y, por ende, ofrece una mayor potencia que un motor atmosférico de cilindrada equivalente. En un motor de gasolina, se produce un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire en el motor. En los motores diésel, la masa de aire no es proporcional al caudal de combustible, porque siempre entra aire en exceso. Al ser motores en los cuales el suministro de combustible al cilindro se realiza por inyección, es en este tipo de propulsores donde el turbo encuentra su mayor utilidad, es decir, en motores turbodiésel.
Para añadir detalles acerca de cómo funciona el turbo es interesante mencionar que al operar no resta potencia al motor, dado que la energía utilizada para comprimir el aire de admisión proviene de los gases de escape. Estos gases se desecharían en su totalidad en un motor atmosférico. Tampoco provoca pérdidas fuera del rango de trabajo del turbocompresor, a diferencia de los compresores mecánicos volumétricos. Los turbocompresores más pequeños, que desarrollan una fuerza de soplado más baja, alcanzan una presión máxima de 0,25 bar o 3,625 psi, mientras que los más grandes llegan a ejercer una presión de 1,5 bar o 21,75 psi. En los motores de competición se llega a presiones de 3 y 8 bares, en función de que el motor funcione a gasolina o sea diésel.
¿Cómo funciona el turbo de un coche en sus diferentes variantes?
El turbocompresor es una pieza básica en muchos motores sobrealimentados, con excepción de los propulsores cuya sobrealimentación viene dada por un compresor mecánico. Este sistema recibe aire del exterior y lo fuerza hacia el interior del motor a mayor presión, mediante un sistema de rotores. La principal diferencia con los turbos es que los compresores están conectados al cigüeñal del motor mediante una polea, lo que implica que a mayor régimen de giro, mayor entrega de potencia. Los motores sobrealimentados por turbo pueden incluir un solo turbo de doble entrada, tecnología conocida como twin scroll, o disponer de dos turbocompresores, que dan origen a los motores llamados biturbo.
Funcionamiento del turbo twin scroll
El sistema twin scroll tiene la ventaja de canalizar el aire del interior de la cámara mediante dos salidas de escape separadas. Gracias a esta bifurcación de la caracola de escape los gases de entrada y salida del escape no se mezclan, con lo cual se consigue una buena reducción del lag o retraso del turbo en el momento de conseguir aceleraciones fuertes, cuando el motor empieza a subir de vueltas. El twin scroll se emplea, habitualmente, en motores a gasolina Otto.
Motores biturbo o con dos compresores
Este tipo de motores puede poseer dos turbos en paralelo o dos turbos en serie. Los motores biturbo en paralelo emplean dos turbocompresores iguales, tanto en tamaño como en características. Cada uno es accionado por los gases de escape que genera la mitad de los cilindros del motor. Con esta configuración, también denominada twin turbo, es posible utilizar turbos más pequeños que el turbo del twin scroll. Sobre todo a bajas revoluciones, esta constitución minimiza el turbolag. El twin turbo se encuentra, generalmente, en motores en V de 6 y 8 cilindros, y en algunos motores de 6 cilindros en línea. En los motores biturbo en serie se sitúa un turbo a continuación del otro en el circuito de admisión. Ambos alimentan todos los cilindros del motor. Los dos turbocompresores que emplea esta tecnología son de distinto tamaño, y que funcione uno, el otro o ambos depende del número de revoluciones del motor. El turbo más pequeño funciona a bajos regímenes del motor, desde el ralentí hasta las 2000 o 2500 rmp. El turbo de mayor tamaño opera a altas revoluciones. En función del sistema de admisión y de su gestión electrónica podrían funcionar los dos turbos a la vez. El sistema biturbo en serie se utiliza, mayormente, en motores diésel.
Las alternativas del turbo tuning
El tuning turbo amplía las posibilidades de un motor, y puede realizarse de distintas maneras. Existe una serie de piezas y accesorios que permiten sacar el mayor partido de un motor, tanto a través de un incremento de la presión de sobrealimentación como mediante el control de la temperatura del sistema. Los únicos límites al tuneado turbo de un motor son, prácticamente, el presupuesto disponible y la imaginación de quien lo realiza. Entre los tuneados más sencillos figuran el añadir un turbo a un motor convencional, y también el remapeo de un motor con turbo. Se trata de la afinación de correspondencias entre la tensión y la masa de aire admitida. Al establecer un nuevo régimen de correspondencias conviene, al mismo tiempo, cambiar la válvula de escape por una que soporte mejor la nueva presión. En los casos en los que la salida del escape sea limitada, la mejor idea para potenciar el funcionamiento de un turbo es cambiar todo el sistema de escape.
Otra manera de potenciar el rendimiento del motor es añadir un kit de admisión directa, también llamado filtro de aire deportivo. Actualmente, estos artilugios se han convertido en uno de los accesorios de motor indispensables, tanto en una preparación tuning, como para quienes deciden sacar un mayor provecho al rendimiento de su motor. Para bajar las temperaturas de funcionamiento del sistema turbo, la mejor alternativa es añadir un intercooler mejorado, cuyo rendimiento es muy superior al de uno estándar. Además, consigue que el motor se vuelva más fiable.
