Funcionamiento Detallado del Turbo: Ciclos, Intercooler y Regulación de Presión

Ciclos de Funcionamiento del Turbo

El turbo, un componente clave en la sobrealimentación de motores, opera en diferentes ciclos según la carga y las revoluciones del motor. A continuación, se detallan sus fases de funcionamiento:

• Funcionamiento a Ralentí y Carga Parcial Inferior

  En estas condiciones, el rodete de la turbina de los gases de escape es impulsado por la baja energía de dichos gases. El aire fresco aspirado por los cilindros **no es precomprimido** por la turbina del compresor, lo que resulta en una **simple aspiración del motor**.

• Funcionamiento a Carga Parcial Media

  Cuando la presión en el colector de aspiración (situado entre el turbo y los cilindros) se acerca a la presión atmosférica, la rueda de la turbina es impulsada a un régimen de revoluciones **más elevado**. El aire fresco aspirado por el rodete del compresor es **precomprimido** y conducido hacia los cilindros bajo presión atmosférica o ligeramente superior, actuando ya el turbo en su función de **sobrealimentación del motor**.

• Funcionamiento a Carga Parcial Superior y Plena Carga

  En esta fase, la energía de los gases de escape sobre la turbina del turbo continúa aumentando, y se alcanzará el valor máximo de presión en el colector de admisión, el cual debe ser **limitado por un sistema de control** (como una **válvula de descarga**). En esta fase, el aire fresco aspirado por el rodete del compresor es comprimido a la máxima presión, que no debe sobrepasar los **0,9 bar** en los turbos normales y los **1,2 bar** en los turbos de geometría variable.

El Intercooler: Enfriamiento del Aire Comprimido

Para evitar el problema del aire calentado al pasar por el rodete compresor del turbo, se han tenido que incorporar sistemas de enfriamiento del aire, conocidos como **intercambiadores de calor (intercooler)**.

El intercooler es un radiador que se enfría por el aire que incide sobre el vehículo en su marcha normal. Por lo tanto, se trata de un **intercambiador de calor aire/aire**, a diferencia del sistema de refrigeración del motor, que se trata de un intercambiador agua/aire.

Con el intercooler, se consigue refrigerar el aire aproximadamente un **40%** (desde 100°-105° hasta 60°-65°). El resultado es una notable mejora de la **potencia** y del **par motor** gracias al aumento de la masa de aire (aproximadamente del **25% al 30%**). Además, se reduce el **consumo de combustible** y la **contaminación**.

Regulación de la Presión del Turbo

Para evitar el aumento excesivo de revoluciones de la turbina y el compresor como consecuencia de una mayor presión de los gases a medida que aumentan las revoluciones del motor, se hace necesaria una **válvula de seguridad** (también llamada: **válvula de descarga** o **válvula wastegate**).

Esta válvula está situada en derivación y desvía parte de los gases de escape directamente a la salida del escape, sin pasar por la turbina.

Funcionamiento de la Válvula de Descarga (Wastegate)

La válvula de descarga o wastegate **está formada** por una **cápsula sensible a la presión** compuesta por un **muelle**, una **cámara de presión** y un **diafragma o membrana**. El lado opuesto del diafragma **está permanentemente condicionado** por la presión del colector de admisión, al estar conectado a este por un tubo.

Cuando la presión del colector de admisión supera el valor máximo de seguridad, desvía la membrana y comprime el muelle de la válvula, despegándola de su asiento. Los gases de escape dejan de pasar entonces por la turbina del sobrealimentador (pasan por el **bypass**) hasta que la presión de alimentación desciende y la válvula se cierra.

La presión máxima a la que puede trabajar el turbo la determina el fabricante, quien ajusta el **tarado del muelle** de la válvula de descarga para ello.

Consecuencias de un Fallo en la Válvula de Descarga

En el caso de que la válvula de descarga fallase, se origina un exceso de presión sobre la turbina, lo que la hace alcanzar cada vez **más revoluciones**. Esto puede provocar que la **lubricación sea insuficiente** y se rompa la **película de engrase** entre el **eje común** y los **cojinetes** donde se apoya. Esto aumenta la temperatura de todo el conjunto, provocando que se fundan o **gripen** estos componentes.