El motor atmosferico y el sobrealimentado

La diferencia entre el motor atmosferico y el sobrealimentado

1. El motor de combustión interna
Está bien explicado en mi siguiente post : http://www.taringa.net/posts/autos-motos/10008794/Motor-de-4-tiempos-y-sus-partes.html

1.1. Motor atmosférico:
Dícese de los motores en los que el aire entra en la cámara por efecto de la presión atmosférica. La mayoría de los motores son atmosféricos; los que no lo son tienen algún dispositivo que incrementa la presión del aire por encima de la atmosférica, y se denominan «sobrealimentados». A los motores atmosféricos también se les llama «aspirados», como referencia a que es el motor el que aspira aire hacia la cámara, cuando los pistones hacen una carrera descendente y las válvulas de admisión están abiertas.

En resumen, no usan turbo ni supercargador.


1.2. Motor sobrealimentado.

1.2.1. Turbo
¿Que es el turbo?
Un turbocompresor es un sistema de sobrealimentación que usa una turbina centrífuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrífugo para comprimir gases.

El motor atmosferico y el sobrealimentado

¿Cómo funciona un turbocompresor?
El turbocompresor consiste en una turbina accionada por los gases de escape del motor de explosión. Los gases de escape inciden radialmente en la turbina, saliendo axialmente, después de ceder gran parte de su energía interna (mecánica + térmica) a la misma.
El aire sale con el efecto secundario negativo de un aumento de la temperatura más o menos considerable. Este efecto se contrarresta en gran medida con el intercooler. (Véase mas adelante en "Intercooler"

combustión

Este aumento de la presión consigue introducir en el cilindro una mayor cantidad de oxígeno (masa) que la masa normal que el cilindro aspiraría a presión atmosférica, obteniéndose más par motor en cada carrera útil (carrera de expansión) y por lo tanto más potencia que un motor atmosférico de cilindrada equivalente, y con un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire en el motor de gasolina. En los diésel la masa de aire no es proporcional al caudal de combustible, siempre entra aire en exceso al carecer de mariposa, por ello es en este tipo de motores (diésel) en donde se ha encontrado su máxima aplicación.


link: http://www.youtube.com/watch?v=p874mNhs2GI

Los turbocompresores más pequeños y de presión de soplado más baja ejercen una presión máxima de 0,25 bar (3,625 psi), mientras que los más grandes alcanzan los 1,5 bar (21,75 psi). En motores de competición se llega a presiones de 3 y 8 bares dependiendo de si el motor es gasolina o diésel.

Como la energía utilizada para comprimir el aire de admisión proviene de los gases de escape, que se desecharía en un motor atmosférico, no resta potencia al motor cuando el turbocompresor está trabajando, tampoco provoca pérdidas fuera del rango de trabajo del turbo, a diferencia de otros, como los sistemas con compresor mecánico. (Véase mas adelante en "Supercargador"


link: http://www.youtube.com/watch?v=U43jY0eXfWk


En los motores diésel el turbocompresor está más difundido debido a que un motor diésel trabaja con exceso de aire al no haber mariposa, por una parte; esto significa que a igual cilindrada unitaria e igual régimen motor (rpm) entra mucho más aire en un cilindro diésel. Por otra parte, y esto es lo más importante, las presiones alcanzadas al final de la carrera de compresión y sobre todo durante la carrera de trabajo son mucho mayores.

motor

En motores gasolina, se debe reducir la relación de compresión para evitar el autoencendido. Esto, que se hace normalmente rebajando la parte central de la cabeza del pistón, produce una disminución del rendimiento teórico del ciclo, el cual sin embargo se compensa con la presión de aire extra que entra dentro la cámara de compresión con la cual el motor desarrolla mucho más par y por tanto potencia que un motor atmosférico a idénticas condiciones.

Dibujo pistón rebajado
comparación


La valvula de descarga
En muchos casos, y según el tamaño del turbo, con objeto de limitar el exceso de presión cuando la turbina trabaja a máximas revoluciones (por ejemplo subiendo una cuesta prolongada con el acelerador a tope) existe un dispositivo mecánico de regulación, una válvula de descarga (Waste-gate) que desvía mediante una derivación o Bypass parte o todo de los gases, limitando de esta manera el régimen de la turbina y por tanto del compresor.

Atmosferico

La dump valve o válvula de alivio (mal llamada válvula de descarga por el ruido tan peculiar que hace al descargar al aire...) abre una fuga en el conducto de admisión cuando se deja de acelerar para que la presión generada por la enorme inercia del turbo no sature estos conductos, evitando al mismo tiempo la brusca deceleración de la turbina, alargando su vida útil.

Dump valve (la valvula de descarga que hace el ruido)
sobrealimentado

Solución a la demora de respuesta

Un turbocompresor no funciona de igual manera en distintos regímenes de motor. A bajas revoluciones, el turbocompresor no ejerce presión porque la escasa cantidad de gases no empuja con suficiente fuerza. Un turbocompresor más pequeño evita la demora en la respuesta, pero ejerce menos fuerza a altas revoluciones. Distintos fabricantes de motores han diseñado soluciones a este problema.
Un "biturbo" es un sistema con dos turbocompresores de distinto tamaño. A bajas revoluciones funciona solamente el pequeño, debido a su respuesta más rápida, y el grande funciona únicamente a altas revoluciones, ya que ejerce mayor presión.

-Un "biturbo en paralelo" o "twin turbo" es un sistema con dos turbocompresores pequeños de idéntico tamaño. Al ser más pequeños que si fuera un turbocompresor único, tienen una menor inercia rotacional, por lo que empiezan a generar presión a revoluciones más bajas y se disminuye la demora de respuesta.


-Un "turbocompresor asimétrico" consiste en poner un solo turbocompresor pequeño en una bancada (la delantera en el motor V6 colocado transversalmente) dejando la otra libre. La idea no es conseguir una gran potencia, sino que la respuesta sea rápida. Este sistema fue inventado por el fabricante sueco Saab y utilizado en el Saab 9-5 V6.


-Un "biturbo secuencial" se compone de dos turbocompresores idénticos. Cuando hay poco volumen de gases de escape se envía todo este volumen a un turbocompresor, y cuando este volumen aumenta, se reparte entre los dos turbocompresores para lograr una mayor potencia y un menor tiempo de respuesta. Este sistema es utilizado en el motor Wankel del Mazda RX-7.


-Un "turbocompresor de geometría variable" (VTG) consiste en un turbocompresor que tiene un mecanismo de "aletas" llamadas álabes móviles que se abren y cierran haciendo variar la velocidad de los gases de escape al entrar en la turbina, a menor caudal de gases de escape (bajas revoluciones) se cierra el paso entre los álabes provocando que los gases aumenten la velocidad al entrar en la turbina, a mayor caudal (altas revoluciones) necesitamos más paso y estos se abren.


link: http://www.youtube.com/watch?v=KgVrpiFfp8U

También Mazda, tiene un prototipo de turbo eléctrico.1 El sistema eléctrico del coche no puede dar suficiente caudal para el motor a altas revoluciones, pero sí a bajas; así ambos se complementan. Con baja carga y revoluciones, la ayuda eléctrica permite un rápido aumento de presión y después la turbina puede suministrar toda la potencia para comprimir el aire. Este sistema ahorra mucha más energía que combinándolo con un compresor mecánico movido por el motor.

1.2.2. Supercargador(Supercharger)

¿Que es el supercargador?
Es un sistema de sobrealimentación que consiste en un compresor mecánico , que va conectado al cigüeñal a través de un sistema de arrastre mecánico, y gira al mismo tiempo que este.
Una de las ventajas de este tipo de compresor es que trabaja ya desde bajas revoluciones del motor. Las ventajas de estos sistemas sobre los turbos, es que requieren menor mantenimiento, son más fáciles de montar, no tienen turbo lag, y no necesitan del tiempo extra para enfriarse.

La principal desventaja es que resta par en un principio para funcionar, aunque cuando sube el régimen de vueltas la devuelve con creces.
También el problema que tiene es que los rozamientos son muy grandes y cuando suben las rpm, los rozamientos son mayores, por lo tanto a mayores rpm mayor pérdida de potencia, con lo cual el máximo rendimiento lo da a regímenes medios.


En otras palabras, es lo mismo que el turbo pero aquí el encargado de ejercer el movimiento de las turbinas es el propio motor a través de la correa de distribución.

¿Cómo funciona el supercagador?

Aquí no me explayare tanto como con el turbo, porque es prácticamente lo mismo. Desconozco si un supercharger usa válvulas de descarga.
A diferencia del turbo, existen 3 tipos de superchargers: de doble tornillo, centrífugo, y de engranajes de lóbulos.

Doble tornillo:
En este sistema, dos tornillos giran, captando el aire y comprimiendo por el movimiento de éstos. Un tornillo gira libremente, y el otro está conectado al motor.

supercargador

Centrífugos
Estos son muy similares a un turbo. De hecho, funcionan prácticamente de la misma manera, pero se montan generalmente adelante del motor, para conectarse al mismo. El funcionamiento se explica en la siguiente imagen

El motor atmosferico y el sobrealimentado


De engranajes de lóbulos
Este es el más antiguo de todos, patentado cerca del 1900. Su funcionamiento es muy similar al centrífugo, pero succiona el aire por arriba, y en vez de comprimir el aire entre los tornillos, lo hace entre cada engranaje y la pared.

combustión

Intercooler

El intercooler es un intercambiador (radiador) aire-aire o aire-agua que se encarga de enfriar el aire comprimido por el turbocompresor o sobrealimentador de un motor de combustión interna.

Como ya he comentado antes, los gases al comprimirse (sin cesión de calor al entorno) se calientan. En el caso del turbo los gases salen a un temperatura de unos 90-120°C. Este calentamiento es indeseado, porque los gases al calentarse pierden densidad, con lo que la masa de oxígeno por unidad de volumen disminuye. Esto provoca que la eficiencia volumétrica del motor disminuya y así la potencia del motor disminuye, ya que hay menos oxígeno (masa) para la combustión.

motor

El intercooler rebaja la temperatura del aire de admisión a unos 60 °C, con lo que la ganancia de potencia gracias al intercooler está en torno al 10-15%, respecto a un motor solamente sobrealimentado (sin intercooler).

Lo habitual es que los intercooler sean de aire-aire. Aunque en algunos casos, se tiene posibilidad de añadir un pequeño chorro de agua que humedece el exterior del intercooler para que al evaporarse se enfríe y aumentar la potencia durante un rato.

comparación

En motores que tienen una preparación un tanto más "extrema" se ha experimentado en la "congelación" del intercooler por un corto lapso de tiempo para ganar potencia extra, esto se puede hacer mediante descargas de CO2 comprimido sobre el mismo.


Para ver más noticias sobre AUTOS seguime Atmosferico

12 comentarios - El motor atmosferico y el sobrealimentado

@CHUPERMAN +1
que pasa si le pongo un turbo a mi taunus 3.2?
@ngruffet +1
muy bueno te dejo +5
@elpelotuditoo +2
CHUPERMAN dijo:que pasa si le pongo un turbo a mi taunus 3.2?

se te desarma
@kremattorus16 +1
Te va a salir mas caro instalarlo que el auto en si,vas a tener que reforzar todo el motor,desde los pistones hasta la bomba de agua jajajaa
@nico_114 +2
que lindo es el PSSSSSSHHHHHHH....!!!
@criscien -2

SI ME SIGUES, YO TE SIGO
@KahBaalam
sobrealimentado mejora el rendimiento e incluso baja el consumo de combustible (diesel)....

Pero si me dan a elegir, un electrico es mas eficaz xD
@fedebust
muy buen post, lindo laburo te tomaste... +10 y gracias!