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SOBREALIMENTACIÓN DE MOTORES
La sobrealimentación
es un método que se utiliza para dar potencia y rendimiento a un motor.
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SOBREALIMETADORES VOLUMÉTRICOS O SÚPER CARGADORES
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| Los sobrealimentadores
volumétricos son aparatos que hacen circular el aire a mayor velocidad de
la que proporciona la presión atmosférica, con lo que crea un sobreprecios en el múltiple de admisión. Las características fundamentales de éstos compresores es que se encuentran accionados por el cigüeñal del motor a través de engranajes o correas, por lo que tienen buen rendimiento a bajas vueltas cosa que no ocurre con los turbocompresores; pero también tienen contras, ya que el compresor al ser accionado por el cigüeñal le quita potencia al motor. Existen 2 tipos de sobrealimentadores volumétricos que se utilizan en la actualidad: BBB... Supercargadores de lóbulo Supercargadores centrífugos |
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SUPERCARGADORES DE LÓBULOS
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| Entre los supercargadores
de lóbulos el más utilizado es el tipo ROOTS, el cual consta de 2 rotores de lóbulos que son solidarios a 2 engranajes, los cuales son comandados por un tercer engranaje el cual esta acoplado al cigüeñal por medio de una correa. El compresor ROOTS trabaja como desplazador del aire de la siguiente manera |
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| Al girar los 2 lóbulos
absorven el aire de la atmósfera y lo desplaza comprimiéndolo a lo largo
de las paredes del supercargador en el sentido de giro de los rotores hacia la admisión del motor |
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Existen otras formas
de accionamiento del supercargador, por medio de un acoplador hidráulico o por medio de un sistema de electroimán que permite ponerlo en funcionamiento o embragarlo a voluntad con un botón, según las características y necesidades de marcha. Sus desventajas son que le quita potencia al motor por ser movido por el cigüeñal (generalmente de 7 a 10 HP aproximadamente), tienen un peso de 3 a 4 veces mayor que los turbocompresores y su colocación se hace difícil debido a su gran tamaño por todo esto no se los utilizan con mucha frecuencia en motores de bajas cilindradas
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DIAGRAMA DE UN MOTOR CON SUPERCARGADOR |
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SUPERCARGADORES CENTRÍFUGOS
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| Los supercargadores
centrífugos son muy similares a los turbocompresores ya que el compresor en sí es un rotor con álabes, pero movido por medio de una correa conectada al cigüeñal que toma el aire a presión atmosférica, lo desplaza a travéz de las paredes de la carcaza comprimiéndolo y enviándolo a la admisión del motor |
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| Sus ventajas son la de
disponer de buen rendimiento a bajas vueltas (lo que no ocurre con los
turbos) y son más pequeños que los de tipo Roots. Sus desventajas son que le quita potencia al motor (generlmentede 6 a 9 HP aproximadamente) tiene mayor velocidad de rotación y produce mayor calor que el de tipo Roots por lo que es mejor utilizarlo con intercooler (intercammbiador de calor). |
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TURBO COMPRESORES
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INTRODUCCIÓN E HISTORIA
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| En el terreno de la
sobrealimentación de motores los mejores resultados obtenidos hasta ahora se han conseguido con la ayuda de los turbocompresores que si bien presentan algunos inconvenientes, tienen la gran ventaja de que no consumen energía efectiva del motor además de estar facultados para poder girar a un gran número de vueltas. Estas dos ventajas, junto a la facilidad con que pueden ser aplicados a los motores por su pequeño tamaño (con respecto a los compresores volumétricos) hacen que haya evolucionado su estudio y se hayan conseguido grandes rendimientos en motores de conbustión interna de todo tipo. La idea de la sobrealimentación se remonta al siglo XIX, el ingeniero Buchi presentó en 1905 la primera idea de lo que sería un turbocompresor, la cual completó en 1910 con un sistema básicamente igual al que se utiliza hoy en día. El mismo Buchi trabajó con su idea y en 1925 llegó a perfeccionarlo de tal manera que su invento aún está vigente en determinados motores Diesel. Los éxitos más notables con la implementación del turbo vinieron de la mano del ingeniero Rateau. Luego por encargo de Renault comenzó en los años 70 su aplicación a motores de competición. Así nació el Renault A 442 que sirvió de base para el motor de Fórmula 1 que debutó en 1977. El reglamento de Fórmula 1 de esos años permitía motores aspirados de 3 Lts o motores con turbocompresor de 1,5 Lts de cilindrada. Con esto en 1977 los motores de 3 Lts como el Cosworth DFV erogaba 487 CV, mientras que el motor Renault Turbo desarrollaba una potencia de 510 CV pero con una desventaja porque a pesar de su capacidad más pequeña era un 25 % más pesado que el Cosworth. En 1985 el motor Honda superó ampliamente esos valores porque éste erogaba 1082 CV con 1,5 Lts de cilindrada. |
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DESARROLLO Y
FUNCIONAMIENTO |
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Los motores de
combustión interna aprovechan sólo un 25% de la energía del combustible el resto se pierde por el escape, por pérdidas de rozamiento mecánico y también por pérdidas de calor al tener que enfriar el motor. El turbocompresor aprovecha la energía desperdiciada por el escape con un dispositivo que consta de una pequeña turbina, por la cual pasan los gases de escape y la hacen girar a grandes velocidades (hasta 130.000 R.P.M) con temperaturas del orden de los 900-1000°C. La turbina está unida mediante un eje al compresor, que es una rueda con una docena o más de álabes. Cuando gira la turbina también gira el compresor y las paletas curvadas (álabes) succionan el aire de la atmósfera lo hacen girar y lo impulsan a mucha velocidad hacia un difusor que está en la carcaza del compresor haciendo que el aire disminuya la velocidad y aumente considerablemente la presión. En la turbina se produce el efecto contrario; en la carcaza de ésta se encuentra situada una tobera por la cual pasan los gases de escape a presión, la cual disminuye y en consecuencia aumenta considerablemente l a velocidad haciendo girar la turbina a altísimas revoluciones. Gracias al aumento de presión que produce el compresor, el aire penetra en el sistema de admisión del motor a travéz del carburador o múltiple de admisión (en el caso de ser injección) donde adquiere la cantidad de combustible necesaria y llega a la cámara de combustión para seguir el proceso normal del ciclo. Este hecho de que la mezcla aire-combustible esté a altas presiones quiere decir que una proporción mayor de ella entra en el cilindro que en los motores aspirados. Al penetrar más mezcla el motor desarrolla más energía, de forma que el turbo aumenta significativamente el rendimiento del mismo. Es necesario calcular la forma de los álabes y tamaño del compresor de manera que produzca un sobrepresión útil a la requerida por el motor. Una vez calculado esto es preciso diseñar la turbina que proporcione las velocidades requeridas por compresor. Antes de llegar a la turbina el gas de escape debe retener tanto como sea posible su calor, velocidad y presión a fin de que pueda mantener a la turbina en un giro eficaz. Cuando la turbina es pequeña la respuesta es más rápida y el rendimiento es mejor a menor cantidad de vueltas (turbo de baja), mientras que si la turbina es más grande el rendimiento será mejor a mayores revoluciones (turbo de alta). Aunque lo último en tecnología de turbos es el Turbo de geometría variable que funciona en alta y en baja, ya que por su diseño le permite variar el ángulo de incidencia de los álabes de la turbina de acuerdo a los requerimientos del motor.
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DIAGRAMA DE UN MOTOR CON TURBO
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