Informacion Valiosa sobre el TURBO! En los Autos!

Tema en 'Articulos de Interes' iniciado por waltersnake, 15 Dic 2011.

  1. waltersnake

    R Sep '10
    M 1.707
    EL TURBO

    Siempre que se habla de racing, autos de competencia o de alto rendimiento se toca el tema de los turbocargadores (turbochargers) mas conocidos como "turbos", los autos con turbo son muy populares entre aquellos con motores diesel (turbo diesel) pero su gran desempeño, pequeño tamaño y precio los han popularizado como un complemento de los autos de competencia e incluso en autos familiares y ejecutivos que los incluyen como extra de fábrica (ej. Subaru, Mitsubishi, Volvo y Audi ).

    Los turbos son un sistema de "inducción forzada" pues su propósito es introducir y comprimir mas aire en los cilindros que lo que normalmente podría introducir un motor "naturalmente aspirado", entre más aire comprimido se añada más gasolina se puede agregar y más potencia genera el motor.

    Para realizar el trabajo de inducir mas aire, un turbo utiliza una turbina que es girada por los gases que expele el motor despues de quemar el combustible, luego el aire es pasado por un compresor dentro del turbo e introducido en la admisión. La turbina puede girar a velocidades de hasta 150,000 RPM y como esta conectado al manifold y utiliza los gases calientes que salen del motor (expulsados al exterior a travez de la mufla) alcanza grandes temperaturas.

    Un auto con turbo es especialmente eficiente a grandes alturas donde el aire es menos denso, en ese ambiente un motor "normalmente aspirado" (sin turbo) reduce su rendimiento porque por la densidad del aire le es mas difícil aspirar mas, un auto con turbo tambien pierde rendimiento pero la reducción es menos drástica pues le es mas fácil al turbocargador comprimir y aspirar el aire mas delgado.

    Los turbocargadores tienen la forma de dos caracoles metálicos unidos en sentidos opuestos, uno de los caracoles contiene una turbina y el otro un compresor (algo similar a la forma de una broca de taladro), ambos componentes estan unidos por varillaje y giran simultaneamente. Tambien tienen una valvula llamada "wastegate" que determina la cantidad de gases que pasan por la turbina y la cantidad que se expulsa fuera del vehínachas. por la mufla.


    Funcionamiento en detalle:
    El turbo es adherido al manifold de escape ( o headers) del motor en un lado, a las mangueras o tubos donde conecta el filtro de aire en otro y finalmente se conecta a la tuberia por donde fluye el aire hacia la admisión del motor.
    Los gases que expele el motor (despues de la combustión en los cilindros) giran las aspas de la turbina del turbo,entre mas gases emita el motor, mas rápido gira la turbina.
    Al girarse la turbina se gira en el otro lado del turbo el compresor, quien comprime el aire aspirado que pasa primeramente por el filtro y se introduce en el motor. El compresor es entonces un tipo de bomba centrífuga.
    De manera mas sencilla: los gases que salen del motor giran la turbina que a su vez gira el compresor quien succiona e inyecta el aire en el motor, a más aire comprimido en el motor más gasolina se añade y por tanto mayor potencia se genera.


    Para soportar velocidades de hasta 150,000 RPM el conector de turbina y compresor debe ser soportado cuidadosamente debido a la fricción que genera, la mayoría de los roles o balineras explotarian a estas velocidades, por lo que la mayoria de los turbos emplean una suspención en aceite (del motor) en su lugar, una delgada capa de fluido es bombeada constantemente alrededor del conector, este tipo de rol ayuda a enfriar las partes internas y a su vez a disminuir la fricción entre ellas.
    Algunos problemas de diseño:
    Calculo de fujo y combustible:
    Si el auto viene de fábrica con un turbo, su sistema de flujo de aire, computadora y sistema de inyección estan diseñados para calcular la cantidad de aire inducido por el turbo y añadir la contraparte de combustible necesario para la combustión ideal.

    Los autos carburados tienen la ventaja de añadir la cantidad necesaria de combustible para equiparar la cantidad de aire que va a los cilindros. Los autos modernos (sin turbo) con sistema de inyección de combustible hacen lo mismo hasta cierto punto, ellos dependen de sensores de oxígeno en el escape para determinar los valores correctos de aire-combustible, asi que estos autos añadiran la cantidad apropiada de combustible si un turbo se les instala, siempre que el tamaño y empuje del turbo no demanden mas combustible de lo que los sistemas de fábrica puedan calcular. Asi si un turbo de gran empuje es instalado en un auto que no puede calcular la cantidad de combustible demandada, se deberán de hacer modificaciones que pueden ir desde nuevos chips en las computadoras, sensores de aire mas precisos, inyectores y bombas de gasolina de mas flujo, hasta todo un sistema independiente de inyección y calculo de flujo de aire.
    Dichosamente se consigen, al menos en el exterior, muchos kits o paquetes que incluyen todas las modificaciones necesarias (incluyendo el turbo) para turbocargar exitosamente muchos tipos de vehínachas..

    El empuje (boost) típico de un turbocargador es de 6 a 8 libras por pulgada cuadrada (o PSI en inglés), con algunas modificaciones de admisión, inyección y de motor, hay autos que logran manejar 14 o hasta 20 libras o mas, recordemos que la presión atmosférica es de 14.7 psi al nivel del mar por lo que estos autos estarían generando alrededor del doble de poder que normalmente obtendrian en el mismo sistema sin turbo.
    La cantidad de libras que un turbo proporciona puede ser controlada manualmente por una válvula, de fábrica por la computadora del auto o electrónicamente por dispositivos diseñados para ese fin (boost controllers).

    Pre-detonación:
    Tambien conocida como "knock", es una condición peligrosa para el motor que puede incluso dañar los pistones, anillos o hasta el bloque y cabeza.
    En autos turbocargados que usan mucha presión los peligros de predetonación aumentan, esto pues el aire que se inyecta a los cilindros se calienta al ser comprimido por el turbo y se calienta aún más al ser comprimido seguidamente por los pistones, la temperatura puede llegar a aumentar tanto que el combustible puede detonar antes que la chispa de la bujía lo haga (de alli el término "predetonación"). Algunas de las consideraciones para evitar knock en autos turbo son incluir sensores de detonación, usar combustibles de alto octanaje y en casos extremos reducir el radio de compresión del motor u optar por sistemas presurisados de inyección de agua (más sobre estos temas en próximos artículos).

    Espacio:
    A pesar de que los turbos son pequeños, necesitan de espacio junto al manifold de escape y de tubería que lo conecten al filtro de aire (y sensor de flujo si hubiese) y a la admisión del motor, la tarea es más complicada si se opta por un intercooler adicional; el espacio en la bahía del motor debe permitir acomodar estas partes, algunas veces es posible solamente hacerlo sacrificando algunas extras como el aire acondicionado o realocando partes como la batería.
    pciones para turbocargadores:
    Intercoolers:
    Cuando el aire se comprime se calienta, y cuando se calienta se expande. Parte de la presión creada por el turbo es el resultado de calentar el aire al comprimirlo, sin embargo la meta es obtener mayor cantidad de moléculas de aire, no necesariamente mas aire comprimido, lo ideal es aire comprimido relativamente frío pues es mas denso y contiene más moléculas que el aire caliente.
    Debido a esto muchos sistemas utilizan un intercooler, que se asemeja a un radiador en su forma y función, son generalmente de aluminio y el aire se enfria antes de llegar al motor al pasar por los paneles internos y al recibir el frío del aire que fluye a través de ellos por el movimiento del vehínachas. o por un abanico.

    Wastegate:
    La mayoria de los turbocargadores tienen un wastegate interno o externo, su función es la de una válvula que detecta la cantidad de la presión del empuje generado para determinar la cantidad de gases que pasan por las aspas de la turbina.
    Si la presión sube mucho, puede ser un indicador de que la turbina esta girando muy rápido, entonces el wastegate libera parte de los gases que pasan por la turbina, para que esta gire mas despacio.


    Turbos de balineras:
    Son mas eficientes y dan una mejor y mas rápida respuesta de empuje. La desventaja es que necesitan de materiales especiales que puedan soportar las presiones y velocidades de las turbinas, por lo que son generalmente mas caros que los turbos basados en aceite.

    Turbo timers:
    Son aparatos electrónicos de diversas formas y tipos, su función en general es la de mantener el flujo de aceite hacia el turbo por un periodo definido luego de que el auto se apaga para que este no sufra daños especialmente luego de periodos de mucha presión.



    motor-med-turbo.jpg on_engine_500.jpg turbo_cutaway.jpg turbo-esquema.jpg
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  2. waltersnake

    R Sep '10
    M 1.707
    Marcadores de presión:
    Indispensable en todo auto turbo, los marcadores (relojes) de presión indican como su nombre supone, la cantidad de presión que esta generando el turbo, algunos dan la medición en libras, pulgadas de mercurio, o barras.

    Controladores de empuje (boost controllers):
    Como explicamos anteriormente, estas valvulas pueden ser manuales o electrónicas y su función es controlar la apertura del wastegate para aumentar o disminuir la cantidad de presión generada.

    Válvulas de alivio:
    Tambien conocidas como BOV (blow off valves), son válvulas que se ubican en algun punto del recorrido entre la salida de aire del turbo y la admisión del motor.
    Su función es mejorar el funcionamiento y la vida del turbo al permitir que el aire comprimido no usado que corre hacia el motor se desahoge, en el caso de un súbito corte en el pedal de gas, en lugar de devolverse al turbo, y tambien en algunos sistemas ayuda a que el turbo se mantenga girando entre cambios de marcha.
    La mayoría de los autos turbo utilizan BOV's, estas válvulas son las responsables del exquisito sonido "Pssssshhhhhh" que hace un auto turbo entre cambios o al desahogarse.
  3. waltersnake

    R Sep '10
    M 1.707
    sinttulo1zq.gif paliza al que no comenta
  4. waltersnake

    R Sep '10
    M 1.707
  5. Alexis Ch

    R May '10
    M 111
    Seeeee.... aunque me gusta más darle este uso

  6. Danny Rider

    R Jun '08
    M 2.138
    Buen post, pero eso de "vehínachas" lo que no entendí :piensa:
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  7. ariel_verdun

    R Abr '09
    M 3.420
    buen post :eek:k:
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  8. Puntero

    R Sep '11
    M 270
    Muy buen post!!!
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  9. sk2k8

    R Jun '10
    M 1.305
    que exelente posto. `+1000 puntos luego
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  10. MariaRo

    R Mar '12
    M 47
    Muy buen post bien completo y muy bien explicado.

    Algo importante para los vehiculos que tengan turbo no tan controlado, como el caso que mencionaste del turbo timers que supongo que seria un pequeña bomba de aceite electrica, que es el de no parar enseguida el motor luego de una conduccion exigente, para dar tiempo a la turbina a que se enfrie, por lo menos 2 minutos o mas segun la paciencia en esperar un chiqui y el cariño que se le tenga al auto ;-)

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