Jueves de Mecánica: Las diferencias tecnológicas entre el Turbo y el supercargador

Estos dos sistemas alimentan al motor con una buena cantidad de aire para que entregue más poder. Diferencias entre ambos sistemas, pros y contras.

Redacción Motor

05:13 a.m. 21 de agosto del 2014

Hasta el momento, el tema de motores turbo o supercargados estuvo lejos del comprador común, ya que se asociaban a la gama alta y por ende a precios elevados, pero esta situación la ha cambiado la industria actual con la llegada de motores súper eficientes que con pequeñas cilindradas y apoyados en turbocargadores y en menor medida en supercargadores, catapultan la potencia y restringen el consumo, por eso es bueno un repaso por el funcionamiento de estos dos elementos.

La primera consideración fundamental para entender estas piezas es explicar que los motores de combustión interna son máquinas para quemar aire, que es su materia prima, y que si no fuera gratuita, sería imposible hacerlos funcionar en masa como lo hacemos. Los combustibles los hay de muchos tipos como gasolina, alcohol, ACPM o gas, y son alternativos, pero el aire es indispensable y determina la mayor parte del rendimiento del motor. No por la calidad, sino por la cantidad que éste pueda procesar. El combustible será proporcional a esta cantidad de aire, es decir a mayor cantidad de aire, más combustible se quema.

Así trabajan los motores atmosféricos

El motor admite aire de dos maneras. Bien sea por succión de los pistones al bajar en los cilindros donde hay un hermetismo casi total gracias a los anillos. Estos se llaman motores atmosféricos, porque el aire ingresa a las presiones del medio ambiente. Están sujetos a que ese aire que supuestamente son capaces de chupar los motores, que es lo que se conoce como cilindrada expresada en centímetros cúbicos, no se tenga en un 100% en la práctica debido a las restricciones que hay en el recorrido de la mezcla hasta el cilindro. Por ejemplo, el filtro, las curvas de los múltiples, los conductos de la culata y los tamaños de las válvulas, son enemigos de ese flujo.

Los motores que se apoyan en turbos o supercargadores
La segunda manera para alimentar un motor es inyectar ese aire a presión a través de un compresor, con lo cual el llenado pasa largamente del 100%, con un importantísimo aumento de rendimiento ya que un motor 1.000 c.c. teóricos, se puede considerar como un 1.6 o más, dependiendo de las sobrepresiones que maneje. En competencias, cuando un automóvil tiene un motor sobrealimentado, su cilindrada de inmediato se multiplica por un factor que va desde 1.4 hasta 2. O sea, un auto de 1.000 c.c. es considerado como si fuera de 1.400 c.c., tal la eficiencia de estos sistemas.


Dos tipos de compresores
Hay una manera de inyectar ese aire adicional al motor y es usar un compresor que lo toma del medio ambiente y lo envía cargado a los cilindros. Ahí vienen las diferencias ya que ese compresor puede ser un turbocargador o un supercargador.

La diferencia radica en su funcionamiento pero no en su efecto primario. Ambos chupan aire en una turbina que gira a altas revoluciones y lo pasan al sistema de admisión del motor. El turbocargador en su configuración más básica se mueve con los gases de escape que salen a través de una segunda turbina, que está pegada a la admisión. De esta manera, el turbocargador se mueve gratuitamente, es decir, aprovechando una energía que se iba a desperdiciar en el sistema de exosto.

Por otra parte, el menos común supercargador se mueve con una correa que está conectada al cigüeñal del motor y por lo tanto, consume algunos caballos del motor para su operación. O muchos, dependiendo de la presión y caudal que se programe.

El poder del turbo

Por su diseño y manera de activarse, tienen dos curvas de comportamiento muy distintas. El turbo envía una carga de aire cuya presión va aumentando linealmente con sus revoluciones, hasta cuando se produce cavitación o se limita por la capacidad de sus componentes. Es normal que un turbo gire por encima de las 100.000 rpm y el silbido de su trabajo se oye en la calle. Los camiones pesados que tienen turbo, son un ejemplo.

En el turbo, suceden varios fenómenos que lo tipifican. Primero, se demora en acelerar y cargar, mientras los gases de escape toman caudal y velocidad al ritmo de las revoluciones del motor. Por ello, la respuesta es demorada y eso se llama el "turbo lag". Luego viene el problema de que su carga crece rápidamente y se da un aumento brusco de potencia, que la gente equivocadamente describe como "el disparo del turbo", cosa que en realidad nunca sucede ya que de todas maneras la presión aumenta gradualmente, aunque no es suave la progresión.

Para seguir en el proceso, cuando el turbo está en su máximo rendimiento, se necesita un sistema que controle la presión para evitar daños en el motor y esto se hace aliviando el paso de los gases de escape por la turbina de impulso mediante una válvula llamada "waste gate o puente desperdicio". O bien, haciendo el turbo de manera que su rendimiento coincida con los máximos del motor.

En la actualidad hay varias formas de ubicar estos turbocargadores y la más alta tecnología en esta materia es tener dos turbos, uno que funcione en las altas y otro que funcione para las bajas revoluciones e incluso ya existen los que funcionan con pequeños motores eléctricos y no dependen del trabajo del motor por lo cual no tienen ese 'ahogo' del turbo básico.

Supercargador, trabajo fijo 

El supercargador, en cambio, gira a una cantidad de revoluciones superior a la del motor, pero nunca tan rápido como el turbo. Su capacidad de mover aire y presurizarlo depende del diseño de las turbinas interiores. Al modificar el tamaño del piñón que lo activa, se varía la respuesta, es decir, que cargue antes o más tarde. Pero el rendimiento de caudal y presión son constantes por lo cual no es crítico el sistema de alivio y su trabajo es totalmente seguro para el motor ya que no hay sobrepresiones súbitas o fuera de control que acusen detonación y daños en la máquina.

Para los aficionados a la velocidad y potencia, el supercargador no ofrece las posibilidades de aumento de potencia que tiene el turbo debido a que su esquema de trabajo es fijo y no tiene el juego de presiones que permiten los turbos.

Los intercoolers

Esta palabra es muy popular en el argot, pero tampoco es muy claro su significado ni el propósito de la pieza. Tanto en el turbo como el supercargador, cuando se aumenta la presión del aire que pasa por las turbinas, éste se calienta de manera importante, por encima de los 80 grados centígrados. En el turbo, la situación es más crítica porque las turbinas de impulso y la de movimiento de aire están pegadas y la temperatura de los gases de escape suben de manera impresionante la del aire que está a pocos centímetros.

Si queremos meter aire a presión al motor, para que éste tenga la mayor densidad posible debemos enfriarlo una vez que está comprimido en un radiador por dentro del cual pasa el aire que va para el motor y que se enfría con el aire ambiente y la velocidad del vehículo. Es lo que se llama el intercooler o intercambiador de calores, ya que trabaja aire‑aire.

El intercooler es vital para asegurar el buen rendimiento de estos sistemas de sobrealimentación, ya que si el aire se calienta mucho, se pierda toda la eficiencia que generan los compresores.

 

A FAVOR, EN CONTRA

Turbos

A favor

* Generan mayor potencia porque su presión aumenta linealmente con las rpm.

* Para el conductor, es mucho más emocionante y notoria la entrada de la presión del turbo.

En contra:

* Vida útil más crítica porque se lubrican con el mismo aceite del motor y allí se manejan muy altas temperaturas.

* Necesitan más elementos para control de presión.

* Son más vulnerables al paso de una mugre, ya que la turbina de escape es una fuente de residuos y carbón.

* La temperatura en el habitáculo del motor es muy alta y esto afecta otros órganos y la electrónica.

* Sus reparaciones son sumamente delicadas porque necesitan piezas nuevas, un balanceo en máquinas especiales y la carga de trabajo es muy alta.

* Exigen cambios de aceite mucho más frecuentes y deben trabajar con sintético.

* Al soltar el acelerador, el turbo sigue andando y cargando durante unos instantes por lo que la desaceleración del carro no es inmediata y a veces causa accidentes.

* Al apagar el motor hay que dejar girar el turbo unos cuantos segundos para que se estabilice la temperatura y no se corte la lubricación en un momento crítico. Es por eso que los camioneros suelen dejar encendidos los motores cuando hacen pausas en la ruta.

Supercargadores

A favor:

* Mayor confiabilidad y facilidad de reparación.

* Unidad sellada exenta de servicio.

* No usan el aceite del motor ni generan calor en el habitáculo.

* La curva de torque o respuesta del motor es desde mucho más abajo en las rpm y mucho mejor que la del turbo a velocidad media.

* Montaje mucho más simple.

* Funcionamiento más predecible y fácil de controlar. Sus enfermedades son menos agresivas con los motores.

En contra

* Su eficiencia es menor que la de los turbos en motores de uso diario pero para carros de piques son ideales porque responden de manera inmediata.

* Consumen potencia del motor.

* Es mucho más difícil hacer un montaje "casero" de los supercargadores por los cálculos de velocidades del compresor, poleas y demás que son complejos y la versatilidad de los elementos es menor.

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