Tipos de turbocompresor

En la industria automotriz se utilizan varios tipos de turbocompresor:

  • Turbo Sencillo
  • Turbo Doble
  • Turbo de Doble Entrada
  • Turbo de Geometría Variable
  • Turbo Variable de Doble Entrada
  • Turbo Eléctrico

Turbos Sencillos

Son los más ampliamente conocidos. Cambiando el tamaño de los elementos dentro del turbo, se obtienen características completamente diferentes de par motor. Los turbos grandes producen mayores niveles de potencia en el rango alto, mientras que los turbos más pequeños responden más rápidamente y suministran mejor potencia en el rango bajo.
Son una manera económica de aumentar la potencia y eficiencia del motor y son utilizados cada vez con mayor frecuencia porque producen igual potencia que motores atmosféricos más grandes, pero con un peso menor. Sin embargo, tienden a funcionar mejor en una banda estrecha de RPM, y al conducir se experimenta frecuentemente un ‘retraso’ hasta cuando el turbo empieza a operar dentro de sus RPM óptimas.

Turbos Dobles

Como su nombre lo indica, se obtienen al agregar un segundo turbo al motor. En el caso de motores V6 o V8, se logra con turbos sencillos dedicados a operar, cada uno, con un banco de cilindros. Alternativamente, un turbo pequeño puede usarse a bajas RPM y un turbo mayor para RPM más altas. Esta segunda configuración (conocida como turbo-compresión doble secuencial) permite operar en un rango más amplio de RPM y produce mejor par motor a bajas revoluciones (reduciendo el retraso) y también entrega potencia a altas RPM. Naturalmente, tener dos turbos incrementa significativamente la complejidad y los costos.

Turbos de Doble Entrada

En este tipo de turbos la caracola de escape tiene dos entradas separadas y el múltiple de escape del motor conecta de manera independiente los cilindros apropiados con las entradas de la caracola. Por ejemplo, en un motor de cuatro cilindros (con orden de ignición 1-3-4-2), los cilindros 1 y 4 con una entrada, y los cilindros 2 y 3 con la otra entrada. Este diseño permite una entrega más eficiente de la energía de los gases de escape al turbo y también suministra aire más denso y puro a cada cilindro. Más energía de los gases de escape llega a la turbina, produciendo mayor potencia. También en este caso se tienen mayores costos por la complejidad de un sistema que requiere complicadas caracolas de escape, múltiples de escape y turbos.

Turbos de Geometría Variable (VGT)

Típicamente, los VGT constan de un anillo de álabes aerodinámicos en la caracola de escape a la entrada de la turbina. En los turbos para vehículos de pasajeros y camionetas de trabajo ligero, los álabes giran para variar el ángulo de entrada del gas y el área de la sección transversal. Estos álabes internos modifican la relación área a radio (A/R) ajustándola a las RPM del motor para producir óptimo rendimiento. A bajas RPM, una baja relación A/R permite que el turbo responda rápidamente incrementando la velocidad de los gases de escape. A más altas RPM, la relación A/R aumenta produciendo un mayor flujo de aire. Se tiene como resultado un bajo umbral de aceleración, reduciendo el retraso y ofreciendo una gama amplia y suave de par motor.

Los VGT se usan más comúnmente en motores diésel, en los cuales los gases de escape tienen menor temperatura. Hasta ahora los VGT han tenido reducida aplicación en motores a gasolina debido a su costo y a que requieren materiales especiales para su fabricación. La alta temperatura de los gases de escape implica que los álabes deben fabricarse con materiales especiales resistentes al calor para evitar su fallo. Por ello su uso está restringido a aplicaciones para motores de vehículos lujosos de alto rendimiento.

Turbos Variables de Doble Entrada (VTS)

Este tipo de turbo combina las ventajas de un turbo de doble entrada y uno de geometría variable. Funciona por la utilización de una válvula que puede redirigir el flujo de gases de escape a una sola entrada, o por la variación de la apertura de la válvula para repartir el flujo entre las dos entradas. El diseño del VTS ofrece una alternativa más económica y robusta frente a los turbos VGT, siendo una opción viable para aplicaciones en motores a gasolina.

Turbos Eléctricos

El turbo eléctrico se utiliza para eliminar el retraso y para apoyar a un turbo normal a bajas velocidades del motor, en las cuales un turbo convencional no es muy eficiente. Se logra agregando un motor eléctrico que hace rotar el compresor del turbo desde el inicio y a través de las bajas revoluciones, hasta que la potencia del volumen de gases de escape es suficiente para accionar el turbo. Este diseño hace que el retraso sea una cosa del pasado y aumenta significativamente el rango de RPM en la cuales el turbo trabaja eficientemente. Hasta ahora, parece que los turbos eléctricos son la respuesta a todas las características negativas de los turbos convencionales, sin embargo hay algunas desventajas. La mayoría de ellas están en el costo y la complejidad, porque se requiere adicionar el motor eléctrico y conectarlo a una fuente de potencia, además necesita enfriamiento para prevenir problemas de confiabilidad.

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