Optimización de la Potencia del Motor: Sistemas de Sobrealimentación

Optimización de la Potencia del Motor

Principios para el Aumento de Potencia

• Aumento de cilindrada
• Aumento de ciclos por unidad de tiempo
• Aumento del llenado, influenciado por:
  • Grado de admisión
  • Geometría de los colectores
  • Distribución

Sistemas de Sobrealimentación

Turbo

• Densidad del aire alta
• Temperatura baja
• Presión atmosférica alta

Gasolina

• Mayor cantidad de mezcla
• Combustión más enérgica

Problemas y Soluciones

• Detonación (instalación de intercooler)
• Alto rango de revoluciones
• Adaptación a la curva de par (Sistema de regulación)
• Control del llenado y su efecto en la temperatura de los gases de escape de la turbina (temperatura alta de escape)
• Ubicación de la mariposa de gases

Carburación

Antes del compresor

• Es aspirado, consume más
• Muchas desventajas
• Más barato de montar

Después del compresor

• Soplado
• Carburador más pequeño e intercooler
• Presurizado y más pérdidas de carga

Inyección

Mariposa de gases antes del compresor

• Disminuye el tiempo de respuesta
• Disminuye el rendimiento del compresor

Después del compresor

• Aumenta el rendimiento

Diésel

• Más aire a presión
• Combustión más rápida
• Favorece la mezcla y la combustión
• Menos combustiones contaminantes
• La sobrealimentación puede ser más alta

Parámetros de Funcionamiento

• Relación de compresión: La relación entre la presión del aire a la salida del compresor y la presión a la entrada del mismo.
• Rendimiento del compresor: La relación entre la temperatura del aire a la salida y la temperatura real.
• Flujo másico del compresor: El caudal de aire que proporciona el compresor.
• Régimen de giro del compresor: La velocidad de rotación del compresor.

Tipos de Compresores

Compresores Mecánicos

Son arrastrados por la correa.

Volumétricos o de Desplazamiento Positivo

De lóbulos o Roots

Dispone de dos rotores simétricos, con dos o tres lóbulos. Pueden ser helicoidales o longitudinales.

Lysholm

Funciona igual que un compresor de lóbulos, pero los rotores forman un conjunto macho-hembra helicoidal.

De tornillo

Los dos rotores son iguales y sus resaltes se disponen de forma helicoidal.

Tipo G

Compuesto por laberintos con forma de espiral que comprimen el aire por el movimiento que se produce en ellos. Es accionado por correa.

Dinámicos o de Desplazamiento No Positivo

Ventaja: Proporcionan un flujo continuo de aire, tienen pocas piezas en movimiento y reducen las pérdidas de energía. Los más conocidos son:

Compresores Centrífugos

Un rodete es movido por un eje que a su vez es accionado por el motor. El rodete genera una depresión en su centro provocando la aspiración del aire. El aire es impulsado por la fuerza centrífuga hacia fuera.

De onda de presión o compresor Comprex

Poco utilizado. Consiste en un tambor giratorio arrastrado por el cigüeñal, en el que el aire de admisión es comprimido por las ondas de presión de los gases del escape.

Turbocompresores

Son compresores centrífugos movidos por la energía de los gases de escape, el más utilizado en automoción.

Funcionamiento

Los gases de escape a elevada presión y temperatura mueven la turbina. El rodete del compresor está unido por un eje rígido a la turbina, y este introduce aire a presión en la admisión. Para su funcionamiento, el compresor necesita un régimen elevado llamado de acoplamiento, que depende del régimen de giro y de la carga.

Constitución

Turbina

Altas cargas térmicas y mecánicas. El rodete gira muy rápido y los gases de escape salen a elevada temperatura. Son de elevada precisión.

Compresor

Se activa mediante el movimiento del rodete de la turbina.

Cojinete central

Soporta el eje, aísla térmicamente y mantiene la hermeticidad, absorbe el empuje axial.

Tuberías de aceite y refrigerante (si lleva)

Sistemas de Regulación

Sin regulación

Para grandes motores diésel con pocas revoluciones, se autolimita con el balance del compresor y la turbina.

Con válvula de descarga Wastegate

Dispone de válvula de descarga. Cuando el turbo llega a la presión de sobrealimentación deseada, la limita. Tipos:

• Neumática sometida a la presión de los gases de escape.
• Neumática sometida a la presión del colector de admisión.
• Neumática controlada por una electroválvula gobernada por la unidad de control.
• Válvula accionada por un motor eléctrico gobernado por la unidad de control.