El turbo-alimentador

Es básicamente una bomba de aire diseñada para operar utilizando la energía de los gases de escape, originalmente desperdiciados por los motores no turbo-alimentados. Estos gases hacen girar el rotor de la turbina (caliente) acoplado a través de un eje rotor del compresor (frío), que al girar aspira un gran volumen de aire filtrado y lo pasa comprimido al motor.

Con este dispositivo, ha sido posible aumentar la potencias de los motores en un 40-50 % de su potencia original, con el único requisito de una buena colocación y selección del mismo. La falla en estas particularidades podría llevar a un sobrecalentamiento del motor, presiones y temperaturas excesivas en la cámara de combustión que afectan directamente la vida útil del motor, provocando mal funcionamiento y fallas mecánicas en los componentes como el pistón, casquillos, válvulas, camisa, y otros.

Componentes de un turbo-alimentador

1 - ) COBERTOR DEL COMPRESOR Y RUEDA DEL COMPRESOR.

El compresor de aire centrífugo tiene la función de aspiración de aire atmosférico y comprimirlo en el cilindró. alcanzando un máximo de tres (3) veces la presión atmosférica.

2 - ) ¨HOUSING¨.

La cubertura obtiene aceite lubricante del motor y sirve de apoyo a la turbina y el compresor del rotor flotando en los cojinetes de empujes.

3 - ) EJE DE LA TURBINA, Y ENCAJE DE UNA TURBINA CENTRÍPETA.

Este es impulsado por energía térmica de los gases de escape, y tiene la función de conducir el compresor centrífugo.

¿A que autos se le puede instalar un turbo-cargador?

Generalmente a los autos fuel injection, y no tanto a los que traen carburador, por que esto ¿?, sencillo, la relación de mezcla perfecta de aire-gasolina, requiere una relación constante de 14.7 partes de aire mas una de gasolina, (esto es lo que miden las sondas lamba o medidores de mezcla a través del sensor de oxigeno), si aumenta la presión y por ende el volumen de aire en la cámara de combustión, también debe de aumentar la cantidad de gasolina, si entra poca gasolina sucede el efecto de pre-ignición, lo cual daña de manera permanente al motor, es mas peligroso estar falto de gasolina que el exceso de ella. Todos los motores carburados trabajan en el “lado” rico de gasolina, por eso gastan mas, los fuel injection, a través de los sensores maf,map  y  de oxigeno, están constantemente moniteorado cada combustión, y la computadora manda pulsos a los inyectores para proveer la cantidad de gasolina necesaria para la mezcla perfecta, o también llamada “estiquiometrica”, y debido a esto, es muy difícil (mas no imposible) poner turbos a motores a carburador. Por la falta de parámetros para regular la gasolina, hablando gráficamente, la respuesta de un turbo-cargador  es logarítmica (empieza lento, y después de un tiempo se dispara la presión, de ahí el famoso turbo lag en cambio la respuesta de un carburador es proporcional, o sea un respuesta constante y uniforme, aunque a ultimas fechas hay carburadores, sobre todo de la marca Holley que se les puede instalar una placa de respuesta logarítmica a la aceleración

¿Qué se necesita para instalar un turbo cargador?

Además del turbo cargador se requiere un múltiple de escape que conduzca los gases del escape (valga la redundancia) a través de la base de la primera turbina, y de ahí al ducto normal del escape, se requiere también: válvula de alivio, (ver apartado de las válvulas de alivio) tubería, coples, y lo mas importante, un intercooler, o radiador de aire, este radiador de aire, es muy importante, a continuación explico el por que:

Al momento que la turbina secundaria hace pasar el aire de la atmósfera a través del mismo turbo, este aire se calienta, por que la turbina primaria se calienta en exceso por los gases del escape, y por la ley de los gases tenemos que un gas a temperatura, las moléculas se expanden, y un gas a temperaturas mas bajas, las moléculas se contraen, entonces en base a esta ley, si enfriamos el aire, tendremos mas moléculas de aire, en un mismo espacio, (cámara de combustión) por lo anterior, entre mas grande el intercooler, mayor potencia nos dará el motor.

Intercooler

El intercooler es un intercambiador (radiador) aire-aire o aire-agua que se encarga de enfriar el aire comprimido por el turbocompresor o sobrealimentador de un motor de combustión interna.

Normalmente los gases al comprimirse adiabáticamente (sin cesión de calor al entorno) se calientan; se puede ver al hinchar la rueda de una bicicleta que la válvula se calienta. En el caso del turbo los gases salen a una temperatura de unos 90-120°C. Este calentamiento es indeseado, porque los gases al calentarse pierden densidad, con lo que la masa de oxígenopor unidad de volumen disminuye. Esto provoca que la eficiencia volumétrica del motor disminuya y así la potencia del motor disminuye, ya que hay menos oxígeno (masa) para la combustión.

El intercooler rebaja la temperatura del aire de admisión a unos 60 °C, con lo que la ganancia de potencia gracias al intercooler está en torno al 10-15%, respecto a un motor solamente sobrealimentado (sin intercooler).

Lo habitual es que los intercooler sean de aire-aire. Aunque en algunos casos, se tiene la posibilidad de añadir un pequeño chorro de agua que humedece el exterior del intercooler para que al evaporarse se enfríe y aumentar la potencia durante un rato.

En motores que tienen una preparación un tanto más "extrema" se ha experimentado en la "congelación" del intercooler por un corto lapso para ganar potencia extra, esto se puede hacer mediante descargas de CO2 comprimido sobre el mismo.

Existen tres tipos de intercoolers

Aire/aire: en estos el aire comprimido intercambia su calor con aire externo.

Aire/agua: el aire comprimido intercambia su calor con un líquido que puede ser refrigerado por un radiador o, en algunas aplicaciones, con hielo en un depósito ubicado en el interior del coche.

Criogénicos: se enfría la mezcla mediante la evaporación de un gas sobre un intercambiador aire/aire.

Demora de respuesta

Los motores provistos de turbocompresores padecen de una demora mayor en la disposición de la potencia que los motores atmosféricos (NA Normal Aspiration o Aspiración Normal) o con compresor mecánico, debido a que el rendimiento del turbocompresor depende de la presión ejercida por éste. En esta demora influyen la inercia del grupo (su diámetro y peso) y el volumen del colector entre la turbina y la salida de los gases de escape del cilindro.

Un turbocompresor no funciona de igual manera en distintos regímenes de motor. A bajas revoluciones, el turbocompresor no ejerce presión porque la escasa cantidad de gases no empuja con suficiente fuerza. Un turbocompresor más pequeño evita la demora en la respuesta, pero ejerce menos fuerza a altas revoluciones. Distintos fabricantes de motores han diseñado soluciones a este problema.

Un "biturbo" es un sistema con dos turbocompresores de distinto tamaño. A bajas revoluciones funciona solamente el pequeño, debido a su respuesta más rápida, y el grande funciona únicamente a altas revoluciones, ya que ejerce mayor presión.

Un "biturbo en paralelo" o "twin turbo" es un sistema con dos turbocompresores pequeños de idéntico tamaño. Al ser más pequeños que si fuera un turbocompresor único, tienen una menor inercia rotacional, por lo que empiezan a generar presión a revoluciones más bajas y se disminuye la demora de respuesta.

Un "turbocompresor asimétrico" consiste en poner un solo turbocompresor pequeño en una bancada (la delantera en el motor V6 colocado transversalmente) dejando la otra libre. La idea no es conseguir una gran potencia, sino que la respuesta sea rápida. Este sistema fue inventado por el fabricante sueco Saab y utilizado en el Saab 9-5 V6.

Un "biturbo secuencial" se compone de dos turbocompresores idénticos. Cuando hay poco volumen de gases de escape se envía todo este volumen a un turbocompresor, y cuando este volumen aumenta, se reparte entre los dos turbocompresores para lograr una mayor potencia y un menor tiempo de respuesta. Este sistema es utilizado en el motor Wankel del Mazda RX-7.

Un "turbocompresor de geometría variable" (VTG) consiste en un turbocompresor que tiene un mecanismo de "aletas" llamadas álabes móviles que se abren y cierran haciendo variar la velocidad de los gases de escape al entrar en la turbina, a menor caudal de gases de escape (bajas revoluciones) se cierra el paso entre los álabes provocando que los gases aumenten la velocidad al entrar en la turbina, a mayor caudal (altas revoluciones) necesitamos más paso y estos se abren. Esto nos permite tener una presión de trabajo muy lineal en todo el régimen de trabajo del turbocompresor. En motores diésel es muy común pero en motores de gasolina solo Porsche  ha desarrollado un turbo que soporta más de 1000 °C en el modelo Porsche 911 turbo (2007).

También Mazda, tiene un prototipo de turbo eléctrico.1 El sistema eléctrico del coche no puede dar suficiente caudal para el motor a altas revoluciones, pero sí a bajas; así ambos se complementan. Con baja carga y revoluciones, la eléctrica permite un rápido aumento de presión y después la turbina puede suministrar toda la potencia para comprimir el aire. Este sistema ahorra mucha más energía que combinándolo con un compresor mecánico movido por el motor.

El sistema acompañado por un compresor mecánico ha tenido muy buenos resultados en prestaciones y consumos en el motor TSI del grupo Volkswagen (VAG).

Evolución del turbocompresor

La filosofía de aplicación de los turbocompresores, ha ido cambiando desde priorizar la potencia a altas revoluciones a priorizar que el coche responda bien en todo el régimen de giro de uso.

La válvula llamada waste-gate evita presiones excesivas que dañen el motor. La waste-gate o válvula de descarga es la que regula que cantidad de gases de escape se fugan de la caracola del turbo directamente hacia el escape mediante la apertura de la válvula, de esa forma a más gases fugados menos presión de turbo, con la válvula cerrada se alcanza la máxima presión del turbo al pasar todos los gases de escape por la caracola.

La dump valve o válvula de alivio (también llamada blow off) abre una fuga en el conducto de admisión cuando se deja de acelerar para que la presión generada por la enorme inercia del turbo no sature estos conductos, evitando al mismo tiempo la brusca deceleracion   de la turbina, alargando su vida útil.
         proceso de pureba                                                                          valvula wester-gate 

Refrigeración

Normalmente el turbocompresor suele estar refrigerado con aceite que circula mientras el motor está en marcha. Si se apaga bruscamente el motor después de un uso intensivo, y el turbocompresor está muy caliente, el aceite que refrigera los cojinetes del turbocompresor se queda estancado y su temperatura aumenta, con lo que se puede empezar a carbonizar, disminuyendo su capacidad lubricante y acortando la vida útil del 

Ventajas de usar un turbocompresor

Permite aumentar la potencia de un motor existente, sin la necesidad de hacer mayores cambios.

Contribuye al rescate de la energía, ya que usa como medio propulsor los gases de escape del motor.

Añade poco volumen y peso al motor, lo que permite encajarlo a un vehículo sin modificaciones externas.

Debido a que depende de la presión entre los gases de escape y el medio ambiente se auto-ajusta a cualquier altitud sobre el nivel del mar.

en este video te despejare tus dudas sobre como funsiona un turbo alimentador como comprime y convierte el aire dentro de tu compreso y libera los gases no deseados

Mi compañero te esplicara como desmontar un turbo alimentor presta atencion y toma nota si te intera este proceso