¿Qué es un turbo?
Los turbocompresores, o turbos, se diseñaron originalmente para su uso en aeronaves. Comenzaron a instalarse en los automóviles en la década de 1960 y realmente adquirieron importancia en la década de 1980. La mayoría de los motores modernos de gasolina y diésel tienen turbocompresor hoy en día, pero ¿Qué es exactamente y cómo funciona el turbo de un auto?
¿Cómo funciona el turbo de un auto?
El motor de un auto funciona según el principio de combustión interna, con muchas pequeñas explosiones controladas dentro de cada cilindro. Estas explosiones necesitan calor, combustible y aire para ocurrir, y al aumentar uno de estos tres elementos, puede aumentar el tamaño de la explosión, produciendo como resultado más energía.
Los motores de mayor capacidad (por ejemplo, un 6,2 litros) tienen más combustible para quemar con cada ciclo de combustión, produciendo más potencia, pero un motor de gran capacidad utilizará más combustible en todos los escenarios, lo que generará facturas de gasolina o diésel más altas.
¿Para qué sirve el turbo?
El trabajo del turbo es comprimir más aire que fluye hacia el cilindro del motor. Cuando el aire se comprime, las moléculas de oxígeno se empaquetan más juntas. Este aumento en el aire significa que se puede agregar más combustible para el motor de aspiración natural del mismo tamaño. Esto genera entonces una mayor potencia mecánica y una mejora general de la eficiencia del proceso de combustión. Por lo tanto, el tamaño del motor se puede reducir para un motor turboalimentado, lo que conduce a un mejor empaque, beneficios de ahorro de peso y una economía de combustible mejorada en general.
¿Cuánta energía adicional puede obtener?
Esta es la pregunta de todos los fanáticos de los engranajes y, desafortunadamente, no hay una respuesta fácil. El turbocompresor común gana a los entusiastas netos entre un 20 y un 40 por ciento más de potencia que el stock.
Sin embargo, la cantidad de potencia adicional depende de una serie de variables, que incluyen qué tan grande o pequeño es el turbocargador, qué modificaciones ha hecho en las partes internas del motor, qué tipo de combustible está usando y la configuración de la ECU que usa la configuración del turbocargador. Las ganancias de su automóvil variarán.
¿Cómo funciona un turbo?
Un turbo funciona forzando más aire en el motor, con la cantidad de combustible que se inyecta aumentando correspondientemente, aumentando la fuerza de la combustión y produciendo más potencia. La belleza de un turbocompresor es que no siempre está encendido, generalmente solo se activa por encima de ciertas velocidades del motor y aumenta su fuerza a medida que se acumulan las revoluciones del motor.
Esto significa que si eres suave con el acelerador, el turbo no se activará o se activará suavemente, lo que hará que sea más fácil lograr una buena economía de lo que encontrarías en un motor de gran capacidad que siempre consumía mucho combustible.
Otra cosa inteligente acerca de los turbos es que no requieren potencia adicional del motor para girar, siendo impulsados por los gases de escape que de otro modo se desperdiciarían. Los gases de desecho salen de un motor a alta presión y hacen girar las aspas en forma de ventilador de un turbo a una velocidad muy alta (280,000 revoluciones por minuto más o menos), con el turbo aspirando aire limpio que luego se empuja hacia el motor.
Motor turbocargado
Los primeros turbos eran dispositivos bastante rudimentarios que proporcionaban la potencia adicional en un solo bloque enorme. Saab y Porsche fueron dos de las empresas que hicieron mucho para popularizar los turbocompresores, y la palabra "turbo" pronto adquirió un prestigio propio y se aplicó a todo, desde secadores de pelo hasta aspiradoras.
Los turbos modernos contienen sistemas complejos que controlan cómo los gases se mueven a través de ellos con minúsculos grados de precisión, brindando una entrega de potencia más "lineal" y una mayor eficiencia.
Los turbos funcionan a presiones increíblemente altas y temperaturas extremas, por lo que suelen ir acompañados de un intercooler y un enfriador de aceite. El intercooler enfría el aire caliente que sale del turbo y el enfriador de aceite asegura que el lubricante del turbo no se sobrecaliente.
Tipos de turbocompresores
Existe una gran variedad de turbocompresores y aplicaciones turboalimentadas. Aquí hay un resumen de las configuraciones comunes.
Turbocompresor simple
Un solo turbocompresor es el tipo más común de configuración turboalimentada. Cuenta con una sola turbina y, en el mercado de consumo general, generalmente se usa en más automóviles para peatones que no necesitan muchos caballos de fuerza o torque. En el mercado de accesorios, es una de las actualizaciones de sintonizador más populares.
Un ejemplo de esto sería el Honda Civic.
Twin-Turbocargado
Agregar un segundo turbocompresor aumenta la cantidad de aire que se puede forzar en el motor para crear una potencia y un par más robustos. La configuración sigue siendo generalmente la misma que un sistema de turbo único, a menos que tenga un sistema de doble turbocompresor escalonado que combina un turbo pequeño con un turbo grande para eliminar el retraso.
Un ejemplo de esto sería un McLaren 570S.
Quad-Turbocargado
El Bugatti Chiron es el único automóvil de producción que utiliza una configuración de cuatro turbocompresores. Bugatti combina dos turbos grandes y dos turbos pequeños con un motor W16 de 8.0 litros para producir un total de 1500 caballos de fuerza. Según el hombre que lo llevó a 304 mph, es un apuro.
Sistema de Carga Compuesta
Un sistema de carga compuesta es cuando un turbocompresor se empareja con un sobrealimentador. El sobrealimentador se utiliza para generar un par motor más inmediato, mientras que el turboalimentador amplía la cantidad de caballos de fuerza de gama alta.
Un ejemplo de esto sería el cuatro cilindros con carga compuesta de Volvo que se utiliza en los automóviles y SUV de grado T6.
E-turbocompresor
El concepto de un e-turbocompresor ha estado flotando durante algún tiempo, pero se necesitó el poder y la investigación y el desarrollo de mil millones de dólares de la Fórmula 1 para diseñar un producto digno de producción.
Con un diseño tomado de la cosecha actual de autos de Fórmula 1, un e-turbocargador agrega electricidad a la mezcla para eliminar el retraso del turbo. Un pequeño motor eléctrico se coloca entre la carcasa de la turbina y el compresor y funciona con un sistema eléctrico de 48V. El motor eléctrico puede hacer girar el compresor antes que los gases de escape, eliminando así el tiempo entre el impulso y el impulso.
Audi afirma que la adición del motor eléctrico en su unidad "reduce el tiempo de respuesta [del turbocompresor] a menos de 250 milisegundos, más rápido que el tiempo de reacción de un ser humano promedio".
Junto con Audi, Mercedes-Benz también está lanzando autos con turbocompresor electrónico.
Turbocompresor en V caliente
Una configuración de "V caliente" o “Hot-V” es cuando el turbocompresor o los turbocompresores se colocan dentro de la "V" de un motor. Esto no solo reduce el espacio necesario para un motor, sino que también reduce la distancia que debe recorrer el aire cargado entre el compresor y el motor. Eso significa que el turbocompresor o los turbocompresores pueden girar más rápido y reducir el retraso.
Una configuración "Hot-V" también separa la turbina y el compresor y los coloca en lados opuestos del motor. Esto reduce la acumulación de calor en el aire cargado y reduce significativamente la carga de enfriamiento de los intercoolers.
Mercedes-Benz fue el primer fabricante de automóviles en poner en producción la configuración "Hot-V".
¿Son caros los turbocompresores?
Puede ser que sí lo sean, pero depende. Si está modificando un automóvil existente que originalmente no venía con un turbocompresor, deberá realizar muchas modificaciones para permitir que el turbocompresor funcione. Eso podría ser costoso, con kits de turbocompresor que cuestan entre 28,000 y 38,000 pesos dependiendo del automóvil en el que esté abofeteando esos caracoles.
Del mismo modo, reemplazar los turbocompresores rotos también puede ser costoso, por ejemplo, los turbocompresores AMG de Mercedes-Benz, cuyo reemplazo cuesta más de 300,000 pesos.
¿Por qué tantos motores ahora tienen turbocompresor?
Como se explicó anteriormente, los turbos no siempre están a pleno rendimiento, se encienden por encima de ciertas revoluciones y aumentan el trabajo que realizan cuanto más se empuja el motor. Esto significa que en conducción suave y durante las pruebas oficiales de economía de combustible de un automóvil, se pueden lograr cifras de eficiencia impresionantes.
Motor turbo diesel
Los motores diésel son particularmente adecuados para la turboalimentación porque tienen sistemas de admisión más simples para mezclar el combustible y el aire y bloques de motor más resistentes que pueden contener la inmensa presión de aire que generan los turbos. En los últimos 15 años, los fabricantes han perfeccionado la metalurgia que permite que un bloque de motor de gasolina de aleación ligera contenga presiones turbo ultra altas. Los primeros bloques de motores turbo de gasolina generalmente estaban hechos de hierro o acero pesado. Un motor más ligero significa que todo el coche pesa menos y es más eficiente.
El resultado de todo esto es un motor de gasolina como el EcoBoost de 1,0 litros y 3 cilindros de Ford, que puede producir más potencia que el antiguo motor de gasolina de aspiración natural de 1,6 litros y 4 cilindros de Ford, a la vez que ofrece un mayor ahorro de combustible y emisiones más bajas.
¿Mi coche tiene un turbocompresor?
Quizás. Hay algunas formas de verificar. El primero y más fácil es hojear el polvoriento manual de su automóvil. El segundo es buscarlo en línea, ya sea en el sitio web del fabricante o en Google. La última forma es inspeccionar visualmente el motor. Si hay una parte metálica cilíndrica con forma de caracol cerca del escape de su automóvil o a lo largo de la "V" del motor, tiene un automóvil turboalimentado.
¿Cuáles son los pros de un turbo?
Además de aumentar la potencia, los turbos aumentan el par, la fuerza de un motor, especialmente a bajas revoluciones. Eso es útil en motores de gasolina pequeños que tienden a producir poco par a altas revoluciones sin turbo. Los motores diesel de aspiración natural, por el contrario, producen mucho par a bajas revoluciones. Agregar un turbo amplifica el efecto, razón por la cual los turbodiésel se sienten tan fuertes si pisa el acelerador a fondo, digamos, 50 mph en la marcha más alta.
Los automóviles turboalimentados también tienen tubos de escape más silenciosos. El turbo reduce efectivamente la cantidad de gas que sale del escape, por lo que no es tan ruidoso como un automóvil sin turbo. Sin embargo, es posible que escuche un "resoplido" cuando quite el pie del acelerador. Esa es la 'compuerta de descarga' que expulsa el exceso de gas del turbo cuando no se necesita.
¿Cuáles son los contras de un turbo?
A menudo te encontrarás con el término "retraso del turbo", que se refiere al tiempo de retraso entre que presionas el acelerador y el turbo entrega su potencia adicional. Esto es simplemente una función del tiempo que tardan los gases de escape en llegar al turbo y hacer girar la turbina hasta alcanzar la velocidad. Un gran turbo a menudo exagera el efecto, ya que los álabes de turbina grandes tardan más en alcanzar la velocidad.
Los turbos modernos tienen muchas formas de reducir el retraso. Algunos motores tienen dos turbos más de tamaño creciente que funcionan a diferentes revoluciones, mientras que los fabricantes de automóviles también han desarrollado motores eléctricos que hacen girar la turbina incluso antes de que lleguen los gases. Una cierta cantidad de retraso del turbo es inevitable, pero muchos motores ahora tienen tan poco que es casi imposible de detectar.
Los turbos también son otra cosa que puede salir mal. Pueden y lo hacen: algunos motores son particularmente propensos a problemas con el turbo. El humo de escape blanco y espeso y la pérdida de potencia son las pistas. El descuido, el abuso y el alto kilometraje son las causas habituales, pero si el coche se mantiene correctamente, no debería ser un problema.
Turboalimentado vs. Supercargado
Los supercargadores se encuentran en autos potentes de alto rendimiento como el Dodge Challenger SRT Hellcat y el Chevrolet Camaro ZL1, además de algunos autos de lujo, en particular los modelos Jaguar y Land Rover.
La sobrealimentación es una forma de inducción forzada como la turboalimentación, pero crea un impulso diferente. Un supercargador es tradicionalmente una turbina accionada por correa que utiliza el par del motor para generar el impulso. Es bueno para agregar rendimiento a motores grandes, pero es raro encontrar un sobrealimentador en un motor pequeño.
Dado que un supercargador usa el par del motor para generar un impulso, generalmente lo hace menos eficiente, como un compresor de aire acondicionado. Sin embargo, existe un sobrealimentador eléctrico con las ventajas de rendimiento de un sobrealimentador sin la penalización por ahorro de combustible.
Para la mayoría de los conductores, un motor turbocargado tiene más sentido que un motor sobrealimentado.
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