Hay muchos turbocompresores diferentes en el mercado para motores diésel y de gasolina en una amplia gama de aplicaciones e industrias. Si bien todos los turbocompresores son diferentes en tamaño, forma y configuración, todos funcionan igual y comparten partes esenciales. El turbo de un motor a reacción funcionará básicamente igual que el turbocompresor de un automóvil. En este artículo, se familiarizará más con la anatomía de un turbocompresor y cómo funciona cada parte.
El turbocompresor
En el nivel más básico, un turbocompresor consta de tres partes esenciales: la turbina, el compresor y el sistema de cojinetes que soporta el eje de la turbina, conectando el compresor y las ruedas de la turbina. Comprender cómo funcionan juntos los tres componentes es crucial. Incluso un conocimiento básico de la relación de los componentes entre sí facilitará la selección de las piezas del turbo o del turbocompresor.
Carcasa del compresor
La carcasa del compresor es donde se recoge y comprime el aire limpio antes de introducirlo en el motor. Alberga la rueda del compresor. Por lo general, se fabrica con aluminio en los turbocompresores modernos y generalmente presenta un diseño en forma de “voluta” o espiral, que ayuda a proporcionar un flujo de aire y una presión de aire óptimos al motor.
Rueda del compresor
Ubicado dentro de la carcasa de compresión, generalmente está fabricado con aluminio liviano. La rueda del compresor gira a gran velocidad y aspira aire antes de comprimirlo y presurizarlo. Luego, este aire es forzado a través de la carcasa del compresor en espiral hacia el motor.
Anillo de pistón del compresor
Este anillo de pistón circular proporciona un sello flexible entre el collar de empuje y la placa posterior del turbocompresor. Es un componente pequeño pero vital del turbocompresor que proporciona control de aceite y evita que entren contaminantes desde el compresor al sistema de engranajes.
Placa trasera
También conocida como placa de sellado, esta placa conecta la carcasa del cojinete a la carcasa del compresor. Actúa como un dispositivo de retención para el sistema de cojinetes de empuje. La placa posterior sirve como una barrera sellada que evita que entre aire comprimido en la carcasa del rodamiento.
Alojamiento del cojinete
La carcasa del cojinete contiene el cojinete de empuje y los cojinetes lisos. Les proporciona los circuitos de lubricación para que puedan funcionar libremente. En algunos turbocompresores, la carcasa del cojinete también alberga un sistema de refrigeración por agua. Los soportes de rodamientos suelen fabricarse con hierro fundido pesado.
Cojinete de empuje
El cojinete de empuje está ubicado dentro de la carcasa del cojinete. Controla el movimiento axial (movimiento de entrada y salida) en el eje de la turbina entre el compresor y las ruedas de la turbina. Debido a que las ruedas de la turbina y del compresor giran a altas velocidades, los cojinetes de empuje deben lubricarse con aceite para eliminar la fricción y evitar el desgaste.
Cojinete liso
Los cojinetes lisos también están ubicados en la carcasa del cojinete. Controlan la carga radial. En realidad, esto significa que su trabajo es garantizar que las partes giratorias del turbo (la rueda de la turbina, el eje y la rueda del compresor) estén soportadas y puedan girar libremente sin tambalearse demasiado hacia arriba y hacia abajo. Los cojinetes lisos se mantienen en su lugar con clips de cojinete.
Escudo térmico
Está ubicado en la parte posterior de la carcasa del cojinete, entre la carcasa del cojinete y la parte posterior de la rueda de la turbina. Protege las piezas del turbocompresor del calor de los gases de escape que atraviesan la carcasa de escape.
Carcasa de turbina
Por lo general, hecha de hierro fundido o una aleación de alta temperatura, la carcasa de la turbina recoge los gases del motor y los canaliza hacia la rueda de la turbina para que giren. Al igual que la carcasa del compresor, presenta un diseño en espiral de “voluta” para ayudar a maximizar la velocidad de los gases de escape que la atraviesan.
Rueda de turbina
La rueda de turbina se utiliza para ayudar a transformar la energía de los gases de escape de un motor en energía cinética, que luego se utiliza para impulsar la rueda de compresión. Debido a que las ruedas de las turbinas generan mucho calor, generalmente se fabrican con aleaciones livianas, duraderas y resistentes al calor.
Anillo de pistón de turbina
Este anillo proporciona un sello entre la caja del cojinete y la rueda de la turbina. Tiene dos propósitos. Las dos funciones evitan que el aceite entre en la carcasa de la turbina y protegen que los gases de escape entren en la carcasa del cojinete.
Tuerca del eje
La tuerca del eje mantiene la rueda del compresor y el collar de empuje unidos al eje de la turbina mientras todos giran.
El actuador Wastegate
El actuador de válvula de descarga es una válvula que desvía los gases de escape lejos de la rueda de la turbina. Esto ayuda a controlar la velocidad de la turbina y evita que se sobreacelere, regulando la velocidad del compresor y la presión de sobrealimentación. Esto protege del desgaste innecesario del turbocompresor al limitar la presión máxima de sobrealimentación del turbo a un nivel seguro.
Conjunto giratorio
Cuando la rueda de la turbina, el conjunto del collar de empuje, la rueda del compresor y la tuerca del eje están conectados, se les conoce como conjunto giratorio. Es importante recordar que estos componentes trabajan juntos. Reemplazar un elemento del conjunto puede tener un efecto de eslabón de cadena en las otras partes. A menudo hay que sustituirlos juntos.
Válvula de derivación
También conocidas como válvula de purga, las válvulas de derivación son un sistema de liberación de presión diseñado para evitar el aumento repentino del turbocompresor. También ayuda a reducir el desgaste tanto del turbocompresor como del propio motor al cambiar de velocidad. El aire comprimido escapa del turbo a la atmósfera o redirige este aire de regreso a la entrada de aire cuando cambian las RPM del motor.
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