El turbo, funcionamiento y cuidados necesarios.
Hola taringueros/fierreros para mi primer post elegí tratar un tema no muy conocido por los argentinos propietarios de autos con turbo y es la correcta utilización de este tipo de motores y así evitar daños muy caros de reparar.
En la actualidad comprar un auto usado con turbo es muy riesgoso (peor aun si se trata de un turbo diesel) si no se conoce como fue tratado el vehículo en cuanto al mantenimiento y condiciones de uso. Hace un tiempo atrás vi una nota que hablaba justamente de esto y quede impresionado con lo que comentaban, 4 de cada 10 vehículos (sin incluir los de aspiracion normal) entraban al taller para reparaciones del turbo, en la mayoría de los casos por mal uso o falta de mantenimiento del mismo.
Hay un post similar en la comunidad pero un poco más escueto, yo intentare profundizar un poco más sobre todo en el tema del funcionamiento. Arme este mini informe con datos de la red, ablando con mecánicos y con la propia experiencia, espero que les sea de ayuda.
El turbocompresor (Abreviado turbo) podría definirse como un “aparato soplador” o compresor de aire movido por una turbina. Se puede considerar que está formado por tres cuerpos: el de la turbina, el del eje central y el del compresor.
Así, en uno de los lados del eje central del turbo van acoplados los álabes (O paletas, aspas, etc.) de la turbina, y en el otro extremo los álabes del compresor. Los gases de escape, al salir con velocidad hacen que giren los álabes de la turbina a elevadas velocidades (en torno a las 100.000 vueltas), y ésta, a través del eje central, hace girar el compresor que, a su vez, impulsa el aire a presión hacia las cámaras de combustión.
Tanto los álabes de la turbina como los del compresor giran dentro de unas carcasas que en su interior tienen unos conductos de forma de “caracol” para mejorar la circulación de los gases. El eje común central gira apoyado sobre cojinetes situados entre compresor y la turbina, que también está recubierto por una carcasa. El eje y los cojinetes reciben del propio
motor lubricación forzada de aceite, que llega a la parte superior del cuerpo de cojinetes, se distribuye a través de conductos en el interior y desciende a la parte inferior. Simplificando, el turbo utiliza el mismo aceite del motor.
1: Turbina, accionada por los gases de escape (Fíjense que esta negra por el carbón de los gases de escape).
2: Compresor (Fuerza la entrada de mas aire a la cámara de combustión).
3: Eje central (Une la turbina con el compresor).
En el cuerpo del compresor, el aire entra por el centro de la carcasa dirigido directamente al rodete de álabes, que le dan un giro de 90° y lo impulsan hacia un pasaje circular formado en la carcasa, que le hace dar una vuelta completa al aire comprimido para que salga hacia el múltiple de admisión y luego a las cámaras de combustión.
En el cuerpo de la turbina, los gases de escape circulan por un pasaje de sección circular que se va estrechando progresivamente y los dirige hacia el centro, donde está situado el rodete de álabes de la turbina. Al chocar contra los álabes, los gases hacen girar la turbina, cambian de dirección 90° y salen por el centro hacia el tubo de escape. El cuerpo de la turbina es de fundición, o de fundición con aleación de níquel, y el rodete se suele fabricar en aleaciones de níquel, de alta resistencia al calor.
La utilización del turbo no sería posible en un motor si no se pudiera regular el exceso de presión que produce el turbo según su velocidad de giro. Es evidente que a pocas revoluciones del motor, la salida de gases es de poca consideración y la velocidad de giro de la turbina resulta muy moderada. Pero cuando el motor aumenta su régimen de giro, la turbina recibe una mayor densidad y velocidad de los gases de escape, de modo que aumenta también su giro y con ella lo hace el compresor, que adquiere de ese modo elevados valores de sobrepresión.
Para que el conjunto funcione correctamente el turbo no ha de sobrepasar ciertos valores de sobrepresión, que oscilan generalmente entre los 0,4 y 0,7 bares, según el diseño, de modo que se hace necesaria una válvula de seguridad que controle la presión máxima para la que el motor ha sido diseñado. Esto se consigue por medio de la válvula de descarga que reduce la presión cuando alcanzan valores superiores a los establecidos. Esta válvula está controlada automáticamente por una cápsula sensible a la presión.
La utilización de un turbo supone muchas ventajas pero al mismo tiempo trae algunos inconvenientes; lo que no quiere decir que muchos de ellos no estén solucionados o que supongan un peligro real para la vida útil del motor. La enumeración de estos problemas simplemente quiere reflejar que un motor turboalimentado, aunque fiable, resulta más delicado que uno sin turbo.
La mezcla combustible/aire es altamente explosiva cuando ya ha sido preparada, y es muy sensible a las altas temperaturas y las altas presiones, la aplicación del turbo a un motor plantea problemas, precisamente porque aumenta las temperaturas y presiones. Este aumento de valores no sólo afecta a la mezcla sino también a las partes móviles del motor, por lo que debe ser preparado convenientemente en sus partes vitales. De ahí una de las razones del encarecimiento de los motores con turbo respecto a los que no lo tienen.
Además del coste elevado de producción, hay una serie de cuestiones fundamentales a tener en cuenta a la hora de hacer una descripción de las desventajas del turbo, el aumento de temperatura y los problemas de lubricación.
En cuanto a la detonación (explosión de la mezcla en la cámara de combustión sin que haya chispa), cuando un motor se somete a la turboalimentación se produce un aumento de volumen en la entrada de la mezcla cada vez que se abre la válvula de admisión debido a que existe una mayor presión en el múltiple. El aire entra a mayor velocidad en el cilindro, y cuando se cierra la válvula ha entrado una mayor cantidad de mezcla aire/ combustible. La importancia de este aumento se manifiesta en una considerable subida de los valores de temperatura y compresión, que producirá inevitablemente la detonación. Por lo tanto, un motor turboalimentado ha de tener una relación de compresión inferior a la de un motor normal, lo que se traduce en un rendimiento pobre del motor cuando el régimen de revoluciones es bajo.
Respecto a la lentitud de respuesta del turbo, hay que tener en cuenta que la presión de sobrealimentación alcanzada por un turbo resulta prácticamente proporcional a su régimen de giro, es decir, a más velocidad de giro, mayor caudal y también mayor exceso de presión que tiene que ser eliminada por la válvula de descarga.
Como el régimen de giro del turbo depende de los gases de escape, y éstos a su vez, del volumen de combustible quemado, el turbo aumenta su presión de admisión sólo cuando los gases quemados son abundantes, y son abundantes sólo cuando son recibidos en las cámaras de combustión en suficiente cantidad. Es un problema de acoplamiento que se produce a bajas vueltas del motor y que determina una lentitud de respuesta del turbo, problema que se agrava además ante la necesidad de una baja relación de compresión por las causas antes explicadas, esto en parte se soluciona con el uso de un turbo de geometria variable, pero esa es otra historia ya que son maquinas increiblemente complejas controladas por la computadora del motor.
El problema del aumento del calor es consecuencia de la alta temperatura que se alcanza en la cámara de combustión, del orden de los 3.000ºC en el momento de la explosión. Los gases de escape salen por los colectores con temperaturas cercanas a los 1.000ºC. Estos gases, que son los que mueven la turbina, acaban calentando los de admisión, movidos por el compresor, muy por encima del valor de temperatura ambiente. Esto se traduce en una dilatación del aire y pérdida de oxígeno en una misma unidad de volumen, lo que hace que el excesivo calor de la mezcla en la cámara de combustión eleve la temperatura de funcionamiento del motor, por lo que la refrigeración tradicional del mismo resulta insuficiente. La solución llega con la adopción de un sistema de refrigeración del aire de admisión, por medio de un radiador enfriador aire-aire, conocido también como “intercooler”. Esta refrigeración del aire de admisión hace posible el uso continuado del turbo y reduce enormemente la presencia de los efectos de detonación que se presentan con gran frecuencia con el aire caliente.
Sobre los problemas de lubricación en los motores turboalimentados, el aceite en los motores nafteros ha de realizar una labor mucho más dura. Debido a las altas temperaturas que alcanza el turbo, el aceite ha de realizar una doble labor de lubricación y refrigeración, lo que significa que está sometido a condiciones mucho más duras y extremas de lo que podría considerarse habitual en otros motores sin turbo.
Por eso, los motores turboalimentados tienen un cárter de aceite más grande y tener una cantidad adicional para el uso de este mecanismo; suelen llevar un radiador de refrigeración para el aceite y se utilizan formulaciones distintas a las habituales en la composición de estos aceites. El uso de lubricantes de mala calidad, puede ser directamente causantes del agrietamiento del turbo al no poder soportar los miles de grados de temperatura que alcanza.
Recomendaciones:
• El único sistema de refrigeración del turbo es el aceite que viene del cárter y alcanza los 280° C. Siempre usa aceite sintético de la mejor calidad 10/40 o 15/40 según recomiende el fabricante y cambialo cada 8000 o 10.000 Km (según el uso), lo mismo con el filtro ya que es importantísimo que el aceite este limpio (Jamás uses un aceite mineral o monogrado).
• Deja que el motor se enfrié de 2 a 3 minutos antes de apagarlo (sobretodo si lo “castigaste”). Cuando se apaga el motor con el eje del turbo caliente, se corta la circulación del aceite, quemando el aceite en el eje. Si se vuelve a encender el motor con el aceite quemando sobre el eje y el cojinete caliente éste podría fisurarse.
•Cuando arranques el motor (especialmente en frio) déjalo moderando por lo menos 5 minutos para que el aceite lubrique todas las partes móviles, esto es muy importante para el turbo.
• Usa refrigerantes de buena calidad y agua bidestilada para ayudar a que se disipe la mayor cantidad de calor posible, nunca pongas agua de la canilla (lo digo porque lo he visto) ya que forma costras de oxido en los cilindros y hace que el motor se recaliente.
•Cambiar el filtro de aire a tiempo es también muy importante ya que impide la entrada de objetos extraños al turbo y al motor, si el filtro se tapa se deforma y deja entrar toda la basura del aire.
•La válvula de descarga tiene que estar con los valores de fabrica, si bien la potencia que se obtiene al aumentar la presión del turbo es increíble, con el paso del tiempo el motor va a sufrir las consecuencias.
•Las juntas con la división en el medio (no me acuerdo como se llaman) que producen ese característico silbido al acelerar, con el tiempo se le sueltan pedazos que impactan contra los álabes, y ya te podes imaginar los resultados, los turbos que "silban" dejalos para Rapido y furioso.
Costos de reparación aproximados.
Reparación en autos nacionales de 1000 a 2800 pesos, los recambios de 3000 a 5000 pesos. En importados puede costar 5000 pesos una reparación y entre 7000 y 15000 un turbo nuevo sin contar mano de obra y otros daños derivados de la rotura del turbo.
Los mejores aceites cuestan entre 70 y 130 pesos el litro, los filtros de 50 a 130 pesos y los de aire entre 100 y 350 pesos, siempre hablando de lo mejor del mercado como los K&N por ejemplo, ahora comparemos esto con los costos de reparación y los números hablan por si mismos.
Nota: No hay que confundir al turbocompresor con el compresor, que es accionado en forma mecanica, si bien hacen lo mismo cada uno tiene sus ventajas y desventajas, son dos cosas absolutamente diferentes en cuanto al funcionamiento interno.
Si alguien quiere saber mas, me avisa y hago otro post sobre el compresor y de paso explico tambien el turbo de geometria variable.