Los vehículos son máquinas complejas compuestas de muchos componentes para garantizar una funcionalidad completa. A pesar de que muchas personas sólo ven la máquina completa, cada pieza tiene un papel clave en el funcionamiento de la máquina. En los automóviles, cada pieza requiere la máxima atención para garantizar a los conductores que es seguro y manejable. Un componente importante es el turbocompresor. Los turbocompresores elevan la capacidad de automóviles, aviones, embarcaciones marinas y maquinaria pesada, y cualquier persona interesada en ellos debe leer esta guía sobre cómo funcionan los turbocompresores. Verá las formas en que la historia del turbocompresor moldeó su papel hasta convertirlo en el potente actor que es hoy.
¿Qué son los turbocompresores?
Los turbocompresores son dispositivos de inducción forzada impulsados por turbinas que canalizan el aire hacia la cámara de combustión interna para aumentar la eficiencia y la potencia del motor. Esto se debe a que el aire comprimido mueve proporcionalmente más combustible a la cámara de combustión que la presión atmosférica de un motor de aspiración natural por sí solo. Es importante saber que los turbocompresores no son sobrealimentadores. Un sobrealimentador es un dispositivo impulsado por el motor, mientras que los turbocompresores son impulsados por turbinas a través de los gases de escape del motor. Algunos fabricantes de automóviles optan por un turbocompresor, en el que se utilizan al mismo tiempo un turbocompresor y un sobrealimentador.
Después del uso de la inducción forzada en el siglo XIX, el turbocompresor apareció en 1915 en forma de motor radial con una turbina impulsada por gases de escape y un compresor montado en un eje común. Su propósito original era reducir la pérdida de potencia de los motores de los aviones con los cambios de altitud, pero fracasó en esta aplicación. Diez años más tarde, tras otras pruebas en aviones, se instaló con éxito el primer turbocompresor en un motor diésel. Esto aumentó de manera alarmante la producción de energía y los fabricantes los produjeron para barcos, vagones, aviones y otras máquinas grandes. Los turbocompresores no se utilizaron en los automóviles hasta la década de 1950, cuando los fabricantes de automóviles notaron un retraso en la potencia de muchos modelos. Esto requería un turbocompresor nuevo y acortado para adaptarse a los diseños de los coches, pero todavía era un número limitado. En la década de 1970, los turbocompresores se convirtieron en una incorporación habitual a la producción de automóviles a medida que las nuevas regulaciones sobre preocupaciones ambientales y el alto consumo de energía exigían que los fabricantes de automóviles redujeran el combustible y las emisiones de escape de sus vehículos.
Cómo funciona
Los turbocompresores funcionan comprimiendo aire a través de la turbina hacia la parte delantera del motor. Esto permite que el combustible se queme correctamente y los gases de escape empujan el exceso de aire hacia los cilindros para que quemen más combustible. Los turbocompresores permiten generar más energía por segundo que un motor de aspiración natural. Imagínese dos ventiladores montados en un eje de metal, llamado conjunto giratorio del cubo central, que giran juntos. Un ventilador, la turbina, sopla aire caliente a través del otro ventilador. Este otro ventilador, el compresor, girará entonces, lo que moverá el eje con él. Estos componentes se encuentran dentro de la entrada de aire frío, de modo que a medida que el conjunto giratorio gira, condensa el aire en los cilindros del motor. A partir de ahí, el gas comprimido es menos denso de lo ideal para utilizar el vehículo. El aire caliente es menos eficaz para quemar combustible que el aire frío, por lo que es importante que este aire se enfríe de alguna manera. Una vez que este gas caliente pasa a través de un intercambiador de calor en el compresor, se enfría y el exceso de aire caliente pasa a otra parte.
Con esto, es importante saber cómo se diferencian los turbocompresores de los sobrealimentadores. Los sobrealimentadores son como turbocompresores con una diferencia clave. Mientras que los turbocompresores dependen de los gases de escape para girarlo, el cigüeñal del automóvil hace girar el sobrealimentador. Sin embargo, esto puede ser una desventaja. A medida que el cigüeñal impulsa el sobrealimentador, utiliza más combustible. Por lo tanto, los sobrealimentadores utilizan más combustible mientras que los turbocompresores conservan y reducen la producción total de combustible. Sin embargo, más combustible significa más potencia. Los turbocompresores dan más potencia al coche a través de la energía del compresor. Contrariamente a la creencia popular, el combustible conservado no proporciona esta potencia adicional. En cambio, el aire comprimido obliga al motor a quemar más combustible y darle más potencia. La cantidad de potencia adicional que obtenga depende del tamaño del motor, el tamaño del turbocompresor y el tipo de combustible utilizado. Por lo tanto, el turbocompresor por sí solo puede mejorar la potencia, pero tiene factores limitantes. Otros componentes, como el tamaño del motor y el tipo de combustible consumido, también se sumarán a esta potencia.
Qué puede ir mal
Los turbocompresores son excelentes formas de aumentar la potencia de un vehículo, por lo que no es de extrañar que utilizar uno tenga ventajas. Los turbocompresores pueden funcionar con motores de gasolina o diésel en prácticamente cualquier vehículo. Como se indicó anteriormente, aumentará su producción de energía por segundo. Si bien puede parecer que se quema más combustible en el proceso, los turbocompresores son pequeños y livianos, lo que significa que usan más energía de combustible sin quemar más combustible en el proceso. Esto tiene muchos beneficios para los fabricantes de automóviles. La potencia adicional que producen los turbocompresores hace que los motores más pequeños, como un V6, actúen con más potencia, como un V8. Esto puede ahorrar una cantidad sustancial de combustible y seguir proporcionando la potencia de un motor de mayor potencia. Sin mencionar que los turbocompresores utilizan oxígeno para quemar el combustible, lo que produce menos contaminación del aire de lo normal.
Aun así, hay algunas cuestiones que debemos tener en cuenta. Una de las principales razones por las que no todos los motores tienen turbocompresor es que los motores turboalimentados ofrecen una menor economía de combustible en comparación con los motores convencionales, eléctricos o híbridos. Además, los turbocompresores pueden fallar. Son piezas costosas de reparar y el mantenimiento regular puede sumar en términos de tiempo y dinero. Los cambios constantes de presión y temperatura en su motor provocarán problemas a largo plazo si no se mantienen adecuadamente. Conducir también puede ser un problema, ya que el retraso del turbo desde el momento en que el oxígeno tarda en pasar a través del compresor provoca un retraso en el rendimiento de su vehículo. Si bien los turbocompresores eléctricos han reducido este problema, todavía es lo suficientemente frecuente en la mayoría de los turbocompresores como para ser un problema.
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