1. ¿Qué es un turbo compresor?

Un turbocompresor es una maquina pensada para aprovechar la energía de los gases de escape de un motor y usarla en la acción de comprimir el aire fresco del conducto de admisión de un motor de combustión , se compone de una turbina , accionada por los gases de escape y un compresor que comprime los gases del conducto de admisión , unidos ambos por un eje que los hace girar solidarios.

 2. ¿Cómo funciona?

Los gases de escape de salida del motor atraviesan una turbina , entrando por su zona radial y abandonándola por su zona axial.

Estos gases sufren una expansión en los alabes de la turbina , lo que acelera su velocidad y la pasan al rodete mediante el cambio de dirección que este les proporciona, de esta forma ceden la energía térmica que llevan y la transforma en energía cinética, haciendo girar al rodete de la turbina.

El rodete de la turbina ,se encuentra unido por un eje a otro rodete , el cual realiza la función de compresor , aspirando aire por la zona central se descarga por la zona radial y se mandan al colector.

La energía cinética que proporcionan los gases es la que se aprovecha para elevar la presión del aire que atraviesa el compresor.

 3. ¿Para que se utiliza?

Tiene la misión de mantener en el conducto de admisión, la presión de alimentación que se considere adecuada, para el funcionamiento del motor.

Aunque su nacimiento vino motivado por el descenso de presión en la alimentación de motores de aviación al elevar su altura de vuelo, actualmente se emplean mucho, para sobrealimentar motores de combustión, bien estáticos o de automoción.

 4. ¿Qué es sobrealimentar?

Un motor de combustión funciona mediante la admisión de gases o mezcla, posteriormente estos se comprimen y se queman , la energía que disipan el quemado de los mismos, se aprovecha en la obtención de trabajo en la etapa final del ciclo (Expansión ). Si se alimenta al motor con una presión superior a la atmosférica , su rendimiento aumenta al disponer de mayor cantidad de mezcla en el mismo volumen de cilindrada, a este efecto se le llama sobrealimentar el motor.

 5. ¿Qué ventajas tiene sobrealimentar?

A parte de mantener los valores de potencia iguales a cualquier altura de uso sobre el nivel del mar.

Se puede aumentar la potencia máxima obtenida de un motor , sin tener que diseñar otro de mayor cilindrada , por lo que reduce los gastos de diseño.

Se obtienen mayores valores de par motor ,con valores de rozamientos internos ( cilindrada y número de cilindros) , similares a motores de menores prestaciones.

La mayores prestaciones con menores inercias alternativas agiliza la subida de régimen del motor.

En motores diesel introduce ventajas en el ciclo haciéndolos mas suaves.

 6. ¿Qué formas hay de sobrealimentar?

Todos los dispositivos que sirvan para aumentar la cantidad de gases que entran en la cámara de combustión se pueden considerar sobrealimentadores , los mas usuales son:

Compresores volumétricos

Accionados por el motor muy empleados por Mercedes (kompresor), consisten en una reducción de la cámara de alimentación del equipo compresor , lo que genera una subida de la presión de los gases que la contiene , la continua aportación de diversas cámaras enlazadas permite una alimentación en continuo. 

Turbocompresores

Aprovechan la energía de los gases de escape , para comprimir el aire de admisión

Comprex

Nace para eliminar los defectos del turbo en su lentitud de respuesta y casi nulo incremento de par a muy bajo régimen.

Usa la energía de los gases de escape para comprimir los de admisión , precisa de una conexión con el motor para mover un eje entre cámaras de gases frescos y escape , por lo que aunque no consume potencia del motor ( solo la de accionar el eje en su giro , sin desarrollar trabajo) , si condiciona su localización.

Su régimen de funcionamiento se cifra entre 15000 y 20000 rpm , de régimen máximo, a partir del cual pierde rendimiento muy rápidamente.

 7. Ventajas e inconvenientes del compresor volumétrico

• Ventajas

  • Respuesta inmediata a la demanda del acelerador

  • Volumen sobrealimentado proporcional al régimen de giro( muy útil para evitar sobrepresiones)

• Inconvenientes

  • Consumo de energía para su accionamiento

  • Gran volumen del equipo.

  • Difícil localización, al accionarlo el eje del motor.

  • Perdida de rendimiento por el aumento de rozamientos a altas vueltas

 8. Ventajas e inconveniente del turbo

• Ventajas
  • No consume energía en su accionamiento.
  • Fácil localización , sin accionamiento directo del eje del motor.
  • Reducido volumen , en relación a su caudal proporcionado.
  • Gran capacidad de comprimir a altos regímenes y altos caudales.
• Inconvenientes
  • Mala capacidad de respuesta en bajas cargas por el poco volumen de gases.
  • Retraso en su actuación , por la inercia de la masa móvil y su aceleración mediante gases.
  • Alta temperatura de funcionamiento al accionarse con gases de escape.
  • Mayores cuidados de uso y mantenimiento.

 9. Ventajas e inconvenientes del comprex

• Ventajas
  • No consume energía en su accionamiento.
  • Respuesta inmediata al acelerador.
  • Margen de revoluciones amplio donde incrementa notablemente el par desde bajas vueltas.
• Inconvenientes
  • Gran tamaño del equipo.
  • Alto precio frente a un turbo de similares características.
  • Mala localización por la  necesidad de accionamiento mediante el  motor.
  • Mala aplicación a motores de gasolina por un limite de giro muy pequeño.
  • No posibilidad de alejar los  gases de escape de la admisión, excesiva proximidad entre los mismos.

 10. Uso conjunto de compresor volumétrico y turbo

En el S4 de lancia , (vehículo de rally de la década de los 80) , se usaron conjuntamente , dos de los sistemas de sobre- alimentación , compresor volumétrico y turbo , con idea de mantener aporte en baja , mediante el compresor, dejando al turbo de alimentar cuando el régimen de revoluciones , hiciera inútil la ganancia en el compresor volumétrico.

Superado determinado régimen de revoluciones , el compresor volumétrico consume en su función de comprimir , mas energía de la que reporta como ganancia ( por los rozamientos crecientes a altas vueltas ), razón por la que no compensa seguir subiendo el régimen de giro.

El uso de un turbo que alimente el motor sin consumo de energía extra puede seguir elevando las prestaciones que se obtiene del mismo , de esta manera ,se consigue aunar los beneficios de los dos sistemas .

Actualmente no se mantiene en esta formula de alimentar , ya que las válvulas de descarga, permiten controles my precisos de presiones y mantiene aporte de gas desde bajos regímenes.

La mayor complicación del sistema por alargar los conductos, así como el elevado peso de los conjuntos compresores , hace que no sea recomendable mantener sistema dobles de sobrealimentación , su uso solo extendido en coche de competición y dado su valores de giro normalmente elevados , no hace preciso sobrealimentar el motor desde el régimen de ralentí, y se ahorran fiabilidad de sistema y coste de arrastrar un mecanismo que resta potencia.

11. ¿Por qué no se aplican mas los comprex , si mejoran las repuesta frente a los turbos?

Debido a que deben multiplicar el régimen de giro frente al del motor , encuentran una limitación en su aplicación a motores de gasolina por lo que no se deben usar por encima de 5000 rpm para el motor.

Son muy útiles en motores de gasoil debido a su margen estrecho de revoluciones donde el comprex mantiene el par alto en todo el rango , pero su mayor precio condiciona su difusión .

La mejora alcanzada en turbos de geometría variable , han hecho alejar mas la posibilidad de su introducción por su mejora de respuesta en bajas vueltas .

Aunque menor , sigue existiendo en los turbos de geometría variable el vacío cuando el régimen es bajo y sobre todo cuando coincide con pocos gases.

 12. ¿Por qué algunos fabricantes usan compresores volumétricos?

Su presión de sobrealimentación no es muy elevada y se mantiene proporcional al régimen de giro, muy pareja en todo el rango de revoluciones.

Su respuesta al acelerador es casi inmediata y aunque consume potencia en su accionamiento ,su curva de par se aproxima a la de un motor atmosférico con mas cilindrada y rozamientos de motor de reducida cilindrada , sin el retraso característico de motores turbos, ni el vacío en bajo régimen.

Se tienen a montar compresores que no requieran contacto entre las partes móviles ( Roots, Elliot), donde las partes internas del mismo , no lleguen a tocarse con una tolerancia muy estrecha entre ellas, reduciendo así los rozamientos.

Mercedes potencia sus 4 cilindros con compresores de lóbulos Roots para competir con motores de 6L en BMW , con potencias cercanas a 200 cv.

 13. ¿Por qué el mas usado es el turbocompresor?

El turbocompresor es la forma mas barata de sobrealimentar , ya que aprovecha la energía residual de los gases de escape y se obtiene buenas capacidades de sobrealimentar tanto en bajo caudal como en altos regímenes.

Su buena aceptación en los motores diesel y su mejora de rendimiento ,ha hecho que se difundieran y llegara a desplazar a los atmosféricos en motores con este ciclo .

Su característica de manejar gran cantidad de volumen de aire , lo hacen muy útil en estas mecánicas diesel donde el exceso de aire no perjudica al ciclo, su nueva adaptación a los motores otto les promete una segunda juventud para estos motores, últimamente olvidados.

Mantiene las prestaciones incluso a elevada altura sobre el nivel del mar sin consumir potencia del motor para su accionamiento y puede usarse para; reducir al contaminación (mejorando el quemado) , para aumentar la potencia , o para ambas cosas a la vez

 14. ¿Por qué el diesel tolera mejor el turbo que los motores otto?

El turbocompresor es la forma mas barata de sobrealimentar , ya que aprovecha la energía residual de los gases de escape y se obtiene buenas capacidades de sobrealimentar tanto en bajo caudal como en altos regímenes.

Su buena aceptación en los motores diesel y su mejora de rendimiento ,ha hecho que se difundieran y llegara a desplazar a los atmosféricos en motores con este ciclo .

Su característica de manejar gran cantidad de volumen de aire , lo hacen muy útil en estas mecánicas diesel donde el exceso de aire no perjudica al ciclo, su nueva adaptación a los motores otto les promete una segunda juventud para estos motores, últimamente olvidados.

Mantiene las prestaciones incluso a elevada altura sobre el nivel del mar sin consumir potencia del motor para su accionamiento y puede usarse para; reducir al contaminación (mejorando el quemado) , para aumentar la potencia , o para ambas cosas a la vez

 15. ¿Si el Otto presenta "problemas" a la sobrealimentación con turbos , por que se usa?

Limitar la presión máxima en los turbos se hace importante , tanto en diesel, ( es posible rebasar la capacidad de aguante de la culata ) como en OTTO, en estos se suma la necesidad de rebajar la temperatura final de compresión que puede provocar el autoencendido, o la detonación en según que circunstancias.

Para evitarlo sin llegar a enriquecimiento no tolerables por las normas anticontaminación , se reduce la presión de alimentación , generándose los turbos de bajo soplado, de esta forma se dispone de una mejora en la capacidad de respuesta pero sin llegar a valores excesivamente altos de par y potencia.

La introducción de la electrónica en el control de las gestión del motor , y los sensores de detonación han generado que se puede estar montando turbos en motores de gasolina garantizando su funcionamiento incluso en niveles de sobrealimentación elevados , debido al control exhaustivo que se tiene del ciclo en cada vuelta, actuando sobre encendido o tarado de la presión del turbo , para evitar el problema de detonación, sin necesidad de renunciar a altas prestaciones.

 16. ¿Si el Otto solventa los problemas de detonación con la electrónica , por que no se extienden mas rápido, y hay mas modelos turbos?

Debido a la reducción de compresión motivada para permitir una sobrealimentación aceptable sin problema de detonación , hace que el rendimiento de estos motores cuando el turbo no sopla sea muy bajo.

La sobrealimentación en gasolina no admite a diferencia del diesel la geometría variable , debido a las altas temperaturas de funcionamiento, por lo que su forma de uso es de peor rendimiento en bajas vueltas , como debe arrastrar de una caja desmultplicada acorde con la potencia máxima obtenida ( elevada cuando el turbo carga) esto genera que en arrancadas y uso a cargas parciales se hagan de mayor consumo frente a motores atmosféricos de similar potencia y mas difíciles de manejar , por su poca fuerza a régimen de ralentí.

La búsqueda de coches mas adaptados al uso cotidiano, genera que no se recurra tan fácilmente a sobrealimentar motores con ciclo OTTO.

La mala fama injustamente extendida de respuesta brusca y a destiempo de estos motores han jugado un flaco favor a su aceptación .

Fabricantes como Saab , han conseguido hacer una gama de motores con distintos grados de sobrealimentación adaptándolos a cada tipo de cliente y parece que gracias a buenas realizaciones en el mercado, este tipo de motores parece volver a la vida.

 17. ¿Es verdad que los motores turbos cuando se revolucionan en reducciones , aumentan sus prestaciones de forma rápida acelerando en vez de retener?

Ninguna afirmación ha sido tan injusta ni injustificada , como dicha idea, que a fuerza de ser repetida se ha hecho un axioma casi inamovible.

Los motores turbos precisamente adolecen de sufrir una perdida de prestaciones en fenómenos de retención , debido a que la válvula de la mariposa se encuentra cerrada( o la carga de combustible es mínima) los gases que accionan la turbina , son a su vez muy pocos, de forma que podemos llegar a tener el motor a régimen máximo de giro y el turbo prácticamente parado.

Así que cuando demandemos carga al motor , encontraremos una mínima parte de lo esperado, menos incluso que en un atmosférico de similar cilindrada .

Habrá que esperar a que la inercia del rodete , sea vencido por los gases de escape que se comienzan a generar , para que el fenómeno de la sobrealimentación devuelva el brío que se espera de estos motores .

Esto en Formula 1 con turbos muy grandes ( para conseguir sacar mas de 1000 cv a un 1500 cc) hacia que el retraso fuera tal , que había que demandar la potencia en la entrada a la curva , para que el retraso hiciera aparecer esta, justo a la salida. De ahí la afirmación de Nelson Piquet: "Quiero las prestaciones del un turbo, pero en un atmosférico".

Hoy en día en vehículos de serie , con turbinas ,mas reducidas y usos mas racionales , pierden todo el sentido la afirmación del corredor , y el turbo se puede considerar un elemento que aporta mucho par en regímenes de uso habitual, por lo que aumentan las potencia y elasticidad de los motores Otto reduciendo las intervención sobre la caja de relaciones , durante el uso ordinario.

 18. ¿Sirve igual un turbo de un motor de gasoil para uno de gasolina?

A parte de que en el montaje de un tubos hay que considerar el caudal máximo y mínimo a manejar , en función de la cilindrada , no tiene dentro de este orden la misma validez un turbo para uno u otro tipo de motor .

El rango de temperaturas de los motores de gasolina ( OTTO) es en varios cientos de grados superior al valor de un motor de diesel, de ahí que un turbo de gasoil, puede que no soporte las temperaturas a que será sometido en un motor otto a pleno rendimiento, debido a los materiales usados en la fabricación del rodete.

 19. ¿Qué incidencia tiene el tamaño de los rodetes en el comportamiento del turbo?

El tamaño del rodete es determinante para evitar uno de los defectos el turbo, su retraso.

El retraso del turbo se motiva por la cantidad de masa que gira y el momento de inercia que genera en función de su tamaño y forma , a menor tamaño del rodete y menor peso, mayor capacidad para cambiar su régimen de giro y por lo tanto menor será el efecto retraso que se produzca en su funcionamiento.

Por otro lado el tamaño de los rodetes cobran importancia en la forma de funcionar y el caudal a manejar , de ahí que un turbo de gran tamaño, no puede girar a gran velocidad por los esfuerzos a los que se sometería las partes mas externas del rodete y presentan un mayor efecto de retraso a la hora de alcanzar la presión máxima de alimentación, desde cero carga .

En motores estático de grandes cilindradas y turbos muy grandes puede ser necesario un accionamiento directo al rodete en las primeras fases de giro para que este alcance rápido su régimen de carga.

Los turbos pequeños , admiten velocidades de giro mayores y retrasos en su cambio de velocidad inferiores lo que facilita la respuesta y reduce el retraso.

La reducción del peso disminuye el momento de inercia de los rodetes , razón por la que algunos turbos llevan los alabes de material cerámico, que soporta muy bien las altas temperaturas con reducido peso, aunque son mas frágiles.

Un turbo excesivamente pequeño, puede no tener capacidad para alimentar a requerimientos de grandes caudales.

 20. ¿Cómo son los cojinetes de un turbo?

En turbos grandes son de bolas o rodamientos, en turbos pequeños (de automoción) se usan casquillos de bronce sinterizado (ya que los turbos de automoción son de pequeño tamaño y giran a velocidades superiores a 100.000 RPM), el eje se soporta por una película de aceite a presión la cual se pierde al para el motor.

Actualmente se esta intentando volver a cojinetes de bolas en los turbos , que den fiabilidad a largo plazo y mejores respuestas con menores retrasos, mejorando hasta en tres veces su capacidad para subir de vueltas, frente a los de casquillos.

21. ¿Por qué se usan cojinetes de bronce sinterizado, en turbos pequeños?

Debido a sus condiciones de régimen y tamaño, los cojinetes de bolas presentan problemas de funcionar a determinadas revoluciones, los casquillos, al igual que en el eje del cigüeñal, soportan los esfuerzos mucho mas uniformemente sin limites de revoluciones, por no necesitar girar, ya que es la película de aceite la que soporta el esfuerzo.

El uso de material sinterizado, se hace, para generar en el cojinete un efecto autolubricado, que le permita funcionar en los momentos iniciales sin aceite, el material mantiene el lubricante como si de una esponja se tratara,usándolo de reserva en las etapas de arranque donde el circuito de aceite no esta complemente presurizado.

 22. ¿Cuántos cojinetes tiene y que disposición ocupa?

Los turbo compresores tienes un eje que gira soportado por cojinetes. Como todo eje, se dispone, sobre dos cojinetes que lo soportan sobre la caja del mismo. Estos reciben engrase forzado desde el motor, mediante la presión de la bomba del mismo.

Como el aire entra en el compresor en sentido axial ( en la misma dirección del eje) debiendo cambiar la dirección de los mismos en los alabes del rodete, este cambio de dirección le proporciona un efecto de empuje,que debe ser soportado por un cojinete axial, o cojinete de empuje.

Dicho cojinete axial se dispone normalmente en la zona mas fría ( parte de admisión)

 23. ¿Qué esfuerzos soportan cada cojinetes?

El cojinete axiales soporta el esfuerzo de empuje del aire de admisión .

Los cojinetes radiales soportan los esfuerzos en esta dirección, propio de cualquier maquina que gire, debido a su peso y la vibración por excentricidad que le corresponda.

Los cojinetes radiales, en automoción y todas aquellos motores donde se den cambios en la inclinación de dicho elementos deben compensar también los esfuerzos giroscópicos debidos a un elemento que gira sobre su eje al que se le pretende cambiar la dirección y la resistencia que el mismo opone a ese cambio, de ahí que en los casos de turbos para automoción y marina estos cojinetes trabajen mas que en equipos fijos.

 24. ¿Se puede ajustar el volumen de aire a comprimir estrangulando la entrada del compresor?

En el diseño del compresor se establece un equilibrio entre presión a alcanzar y volumen de gas a comprimir.

Cuando a un régimen determinado, reducimos la aspiración del compresor, disminuyendo su volumen a admitir, esto puede hacer trabajar al compresor en un régimen inadecuado para la carga que lleva ( zona de bombeo), donde ondas de presión pueden llegar a destruir las palas del rodete, en estos momento se escuchan ruidos como si choques internos se estuvieran produciendo.

Para evitarlo, se adecua cada compresor a el caudal mínimo a manejar ( en función de cilindrada y régimen), y no se podrá ajustar el caudal estrangulando la admisión, por debajo de este valor .

 25. ¿Qué incidencia tiene las formas del rodete del compresor en el comportamiento del mismo?

En función de cómo se dispongan las palas del rodete, se obtendrá un gráfico diferente para cada valor de caudal y presión, así como un rendimiento en relación a la potencia absorbida .

Los compresores con palas de salida radial son los mas utilizados por mantener presiones elevadas en un rango amplio de caudales .

El fabricante determinara en cada compresor y para cada motor el que mas se adecue a sus necesidades.

 26. ¿Cómo funciona la turbina?

El rodete de la turbina, tendrá como misión transformar la energía térmica de los gases en energía cinética. Para ello llevará a cabo una expansión de los mismos, por lo que se enfriaran y aceleraran .

Posterior mente aprovechan la energía cinética que han adquirido, para que la cedan sobre los alabes del rodete de la turbina, de esta forma conseguirán el moviendo de este.

Esta doble misión de expandir,acelerar los gases y comunicar el movimiento de los mismos, puede separarse en dos fases.

Por un lado podemos acelerarlo,reduciendo la sección de paso, de igual modo que lo hacemos en una manguera, cuando queremos alcanzar mayor longitud con el fluido que sale de las misma ( estrechando la boca) y haciendo entrar posteriormente el fluido acelerado en el rodete, aprovechando este la energía mediante el cambio de dirección en la salida de los gases, de igual modo, a como un molino gira cuando recibe un caudal de aire determinado, por la disposición de sus aspas..

O bien generando la expansión en el mismo rodete, por el estrechamiento de paso de sus alabes y la aceleración de los gases la cual induce sobre los mismos alabes el movimiento de reacción .

Trasladándonos a la manguera; cuando estrechamos la boca, notamos el esfuerzo que debemos hacer para soportar la reacción en la boca de la misma, ( similar a la de el liquido que sale de ella en dirección contraria)

Esto es lo que se conoce como turbinas de acción y de reacción .

Existen turbina puras de acción, donde la aceleración de los gases se hace antes de entrar en el rodete ( en la parte fija o distribuidor), pero no existen turbinas puras de reacción, esta siempre reparten el efecto de reacción entre distribuidor ( parte fija en el caracol del turbo) y rodete (parte móvil del eje ) .

Las turbinas de acción no son aptas para recibir impulso intermitentes, del modo que se producen en los cilindros del motor, por lo que los turbos serán turbinas de reacción .

El grado de reparto que se haga en la transformación de energía entre distribuidor y rodete, hará diferentes los turbos entre si, e impedirá intercambiar rodetes entre maquinas soplantes de diseños diferentes, por mucho que tengan el mismo tamaño.

 27. ¿Reduce el ruido la sobrealimentación mediante turbo?

La expansión de los gases en la turbina, les reduce el nivel de decibelios con que llegarían a la salida del escape, esto se aprecia mejor en motores diesel y en cargas grandes.

Por otro lado el giro de los alabes al pasar los mismos por delante de la boca se salida da como resultado una pulsación de determinada frecuencia, en función del número de alabes y de las revoluciones del rotor, silbido muy característico de estos elementos que crece en función del régimen del mismo.

En el caso del motor diesel, el quemado mas progresivo, conforme el combustible entra en la cámara, sin acumulación, ni retrasos; reduce el efecto típico de golpeteo del diesel; por lo que el nivel de ruido general se reduce .

 28. ¿Qué es la válvula de descarga (waste gate)?

En motores grandes de poco régimen de giro, puede montarse un tubo que se acople en su caudal con el consumo de aire del motor, por lo que pueden llegar a armonizarse.

Pero en un motor pequeño, de régimen y carga variable los gases del escape, generan en la turbina caudales muy variables.

Dado que estos motores llegaba a valores de régimen superiores a 4000 rpm y manejan turbos muy pequeños ( por su evidente ventaja)puede darse el caso que lleguen a valores de giro y caudales muy superiores a las necesidades y capacidad del motor. Generando sobrepresiones en la admisión .

Con la idea de dar elasticidad a los motores turbos, surge la necesidad de que los turbos comiencen a soplar desde carga y regímenes muy bajos, agudizándose la sobrepresión en alto régimen. Para evitarlo y a su vez mantener los valores de presión elevados en la mayor parte del régimen del motor se invento la válvula de descarga .

La citada válvula permite montar un turbo que proporcione el soplado adecuado a un régimen suficientemente bajo, evitando que suba excesivamente cuando la carga y revoluciones sobre el motor aumentan el volumen de gases de escape, mediante la derivación de los gases que accionan la turbina, bypaseando esta.

De esta forma se pueden rebajar considerablemente la relación de compresión en motores Otto, y reducir el riesgo de picado .

Existe cierta tendencia a confundir la EGR ( válvula de recirculación de gases ) con la válvula de descarga, la EGR, recircula gases de escape hacia la admisión, con el fin de rebajar la emisión de NO x ( óxidos nítricos ).

 29. ¿Cómo funciona la válvula de descarga?

La función de reducir la presión de los gases de admisión y evitar el daño de una sobrepresión, se puede llevar a cabo de dos maneras:

1. Derivando los gases de escape que salen del motor, haciendo que no atraviese la turbina, de esta manera se evita que transforme sus energía térmica en energía cinética, esto reduce el rendimiento del compresor, pero considerando que el accionamiento es "gratis" no importa excesivamente la perdida de rendimiento .
2. Puede situarse la válvula en el colector de admisión derivando a la aspiración del turbo el exceso de presión .

Este segundo sistema no esta muy extendido, siendo el de bypasear los gases de escape el mas utilizado .

Derivando o cortocircuitando la turbina haciendo que parte de los gases no la atraviese se reduce la carga de trabajo de el turbo en caso de no precisarse, evitando calentar innecesariamente los gases de admisión y descargando de trabajo al turbo cuando su acción no es tan necesaria.

 30. ¿Cómo se acciona la válvula de descarga?

Tradicionalmente esta válvula se acciona mediante un pulmón, con la propia sobrepresión del colector, la cual debe vencer la tensión de un muelle ( tarado del turbo ) que abrirá la válvula de derivación .

Actualmente se está extendiendo, el accionamiento eléctrico ( con un motor sobre la citada valvula) desde la centralita de inyección, sobre todo en motores con 2 turbos,de forma que se puedan sincronizar mas adecuadamente la presión en ambas turbinas .

 31. ¿Cómo controla la centralita de inyección la presión de tarado del turbo?

En turbos donde la válvula de descarga se acciona eléctricamente, es el controlador de inyección el que se ocupa de ajustar el valor de presión del colector, a través de un sensor de presión en el mismo colector y actuando sobre la descarga de gases.

Incluso en el accionamiento neumático de dichas válvula de descarga se monta un relé intermedio ( eletroneumático), el cual modifica la presión del aire de admisión que actúa la válvula de descarga; de esta forma la centralita, tiene control sobre la válvula reduciendo el valor de tarado según sean las necesidades del motor y sus posibilidades (detonación,carga régimen de revoluciones etc.)

 32. ¿Dónde se sitúa la válvula de descarga?

Se suele situar cerca de la turbina, ya que los gases deben bypasear a la misma, aunque puede montase separada del turbo, pero no es usual .

Debido a la alta temperatura que soporta suelen dotarse de aletas de refrigeración y se localiza bastante bien, por el accionamiento neumático así como por los conductos que cortocircuitan la turbina.

 33. ¿Todos los turbos llevan válvula de descarga?

No,la introducción de turbos de geometría variable, han generado que los turbos con este tipo de geometría no precisen de la misma .

 34. ¿Turbos de geometría variable Cuando nacen?

En 1989 se empiezan a montar los turbos de geometría variable, el Fiat croma en su versión 1.9 de inyección directa, es precursor en berlinas en el mercado.

VW en su motor de 1.9 monta en el años 1995 un TGV, para cumplir las normas anticontaminación subiendo la potencia hasta 110 cv desde los entonces 90 cv declarados

Renault empieza a montar un TGV, que usa una campana en la entrada de gases a la turbina para generar el efecto de estrechamiento y aceleración de los gases en la misma, usando el mismo principio, pero distinto sistema .ver foto

 35. ¿Qué es la geometría variable?

Un turbo de geometría variable es aquel que pude cambiar la disposición de los alabes de la turbina, para modificar la proporción de reacción que se desarrolla en el distribuidor frente al rodete.

 36. ¿Cómo funciona un turbo de geometría variable?.

Como ya comentamos, los turbos son turbinas de reacción, donde la proporción de reacción en distribuidor y rodete, se fijaba en el diseño, a la hora de dar forma a los alabes del rodete y del distribuidor.

En un turbo de geometría variable, vamos a poder variar esta relación de acción reacción en el distribuidor.

Evidentemente el rodete al estar girando no se pude modificar su geometría, pero si vamos a poder reducir o aumentar la sección de paso de los gases por los alabes del distribuidor (fijo en el caracol), para mantener velocidades de fluido altas cuando los caudales sean pequeños.

De esta forma, podremos aprovechar mejor la energía de los gases cuando estos tengan un volumen reducido por una baja carga o baja velocidad del motor.

 37. ¿Por qué los turbos de geometría variable no llevan válvula de descarga?

En estos turbos, el control de la presión se hará, modificando la geometría de la turbina de turbocompresor, no precisando derivar gases que no atraviesen la turbina, para reducir la presión del colector de admisión.

 38. Si los gases atraviesan siempre la turbina, ¿cómo se reduce la presión del colector de admisión?

Se precisa de que la geometría variable ( situada en el distribuidor ), transforme gran parte de la energía térmica en cinética, para que pueda transformarla el rodete en cinética, si la disposición de esta geometría variable, no es la adecuada ( demasiado abiertos los alabes), los gases entraran con mucha temperatura en el rodete y lo atravesaran, pero con una velocidad insuficiente para elevar demasiado la velocidad del rodete, de forma que la capacidad de turbina de reacción del propio rodete será insuficiente para lleva a cabo el efecto de genera una sobrepresión .

Así los gases atraviesan la turbina y salen sin ceder gran parte la energía térmica, el efecto es similar a la válvula de descarga, pero prescindiendo de ella.

La no existencia de válvula de descarga es una consecuencias de querer controlar la máxima transformación de energía térmica de los gases mediante las geometría variable en el distribuidor, para lo que se hace un rodete con mas componente de acción que de reacción.

 39. ¿Cómo realizan físicamente el cambio de geometría?

Existen dos tipos de turbos de geometría variable,de alabes o de campana.

En los primeros, se realiza mediante una corona, que gira una ángulo suficiente para que los alabes a la que van acoplados se incline, modificando su sección de paso, reduciéndose y acelerando de esta forma la velocidad del fluido que lo atraviesa.

En los segundos, es una campana que se desplaza axialmente al eje. De igual forma se reduce la sección de paso, pero ahora no por su inclinación diferente, si no por reducir su altura efectiva, el efecto es similar, el área de paso se reduce adaptándola al volumen que se este manejando.

El segundo, puesto que requiere de menos puntos sobre los que oscilar, además el elemento de actuación ( la campana) se encuentra en una zona mas fría (salida de gases de escape), presenta menos inconveniente en cuanto a fiabilidad de respuesta tras largo periodo de uso.

 40. ¿Qué beneficios aporta el TGV?

Tiene una respuesta mas ágil y rápida, genera mejores valores de par ( mejor llenado a bajas cargas y bajas vueltas) y mayores valores de potencia, al mantener el valor de aporte de gases alto también en altas vueltas sin necesidad de descargar a través de válvulas de descarga.

Genera una sobrepresión en el escape, en baja carga mejorando el funcionamiento de la EGR

Reduce la emisiones sobre todo a bajas vueltas y bajas cargas, donde el llenado es mas completo.

Reduce el consumo en toda la zona de giro del motor, especialmente en altas y bajas revoluciones.

Básicamente adapta la geometría de la turbina a cada régimen de uso.
 

 41. ¿Cómo mejora el funcionamiento de la válvula EGR un turbo de geometría variable?.

Debido a que los motores turbos pueden llegar a tener presión en el colector de escape, la válvula de recirculación de gases puede no encontrar suficiente diferencia de presión entre el escape y la admisión, la geometría variable incrementa la presión en la zona del escape, facilitando el paso de gases.

 42. ¿Se puede aplicar un TGV a motores Otto?

Debido a las altas temperatura de escape de los motores OTTO (superiores a 1000 º C en el escape ) actualmente solo se aplican los TGV en motores diesel, debido a que los materiales de la geometría están sometidos directamente a la temperatura de los gases de escape antes de su expansión en la turbina, en un futuro es posible que se vean en motores Otto.

 43. ¿Son intercambiable los rodetes de la geometría variable y la fija?

Debido a que el rodete de la geometría variable tiene poca capacidad de funcionar como una turbina de reacción, su disposición en un turbo de geometría fija (si las medias fueran las adecuadas), no conseguiría los valores de presión adecuados.

De igual forma si se dispusiera un rodete de geometría fija en uno de geometría variable, las presiones obtenidas no podrían ser controladas por la geometría alcanzando valores que podrían resultar peligrosos para el motor.

 44. ¿Qué misión de apoyo presta el control electrónico de la inyección en caso de fallo de la geometría?