El turbocompresor, o simplemente turbo, es un elemento muy extendido en los motores. Presente prácticamente ya en todos los propulsores diésel modernos, cada vez más son los de gasolina que también los incorporan con la fiebre del downsizing (y la necesidad de reducir las emisiones contaminantes).
Motores turboalimentados
El turbo es una de las varias opciones para sobrealimentar el motor y conseguir un aumento de potencia sin aumentar el tamaño ni la cilindrada. Para ello comprime el aire de admisión aumentando su densidad, es decir, introduce más cantidad de oxígeno en el motor, y como la relación entre aire y gasolina debe de mantenerse constante, la cantidad de combustible introducida también aumenta. Resumiendo: más oxígeno y más combustible, más potencia.
Dentro de los distintos sistemas de sobrealimentación de un motor, existen turbocompresores de geometría fija o de geometría variable, conocidos como VGT (por variable geometry turbochargers). En los dos casos el objetivo es el mismo: aprovechar la inercia de los gases de escape para introducir más aire en los cilindros del que el motor es capaz de aspirar por sí solo, aumentando el rendimiento.
Pero uno de los principales inconvenientes de los motores sobrealimentados con turbos convencionales es que cuando el motor trabaja a bajas revoluciones, los gases de escape no tienen fuerza suficiente para acelerar la turbina que comprime el aire de admisión.
Por el contrario, con el motor funcionando a regímenes altos, el flujo de gases de escape es tan grande y mueve la turbina con tanta energía que se hace necesario la activación de una válvula de descarga, desaprovechando parte de esa energía que llevan los gases de escape.
La geometría variable
Este inconveniente es el que solucionan los turbocompresores de geometría variable, que presentan una mayor capacidad para comprimir eficazmente el aire de admisión tanto a bajas como a altas revoluciones.
Los primeros desarrollos de turbocompresores de geometría variable datan de mediados de los años 50, aunque el primer vehículo de producción en serie en incorporarlo fue el Fiat Croma turbodiésel a principios de los 90 en su motor 1.9, que también fue de los primeros diésel en incorporar la inyección directa.
¿Cómo funciona?
La diferencia de un turbocompresor fijo y uno variable VGT es que estos últimos cuentan con un mecanismo que permite variar la velocidad de los gases de escape inciden en la turbina, consiguiendo que se acelere más rápidamente. No modifican la cantidad de aire, sino su sección de entrada.
Para ello, cuentan con un sistema de aletas o álabes variables que se cierran cuando el motor funciona a bajos regímenes, acelerando los gases de escape, que aumentan su empuje sobre la turbina.
Cuando el motor trabaja a altas revoluciones los álabes se abren, lo que aumenta la sección de entrada de los gases de escape, por lo que se reduce la velocidad. Esto permite que la presión máxima de soplado se alcance a regímenes de giro del motor más altos.
La regulación de los álabes puede realizarse mediante un sistema mecánico utilizando un actuador de presión o vacío, aunque lo normal en motores más modernos es recurrir a un pequeño motor eléctrico que es accionado por la centralita (ECU) del motor.
¿Qué ventajas tiene?
- Reducen o eliminan el “turbo-lag” o retraso de respuesta característico de los motores turboalimentados al acelerar desde bajas revoluciones.
- Optimizan el funcionamiento del sistema de sobrealimentación a todos los regímenes del motor, permitiendo una curva de par más plana.
- Al controlar la presión de sobrealimentación actuando sobre los álabes móviles no es necesaria una válvula de descarga.
- Al optimizar la entrega de par, mejoran las prestaciones y, por lo tanto, también lo hace el consumo y las emisiones.
¿Y desventajas?
Al ser un mecanismo más complejo y con mayor número de partes móviles, los turbocompresores de geometría variable son más caros que los convencionales. Por el mismo motivo, también son más susceptibles de sufrir averías.
Otra desventaja es la complejidad de su utilización en motores de gasolina, en los que las mayores temperaturas de los gases de escape requieren desarrollos más sofisticados y más caros.
Mantenimiento, cuidado y averías
Al contar con mayor número de piezas móviles, que además están expuestas a altas temperaturas y al paso de los gases de escape, los turbos de geometría variable presentan más problemas que los de geometría fija.
La avería más frecuente es que el sistema de aletas variables se atasque. El problema en este caso es que el turbo variable pasa a funcionar como uno de geometría fija, pues el bloqueo de los álabes hace que el motor solo funcione correctamente en un determinado margen de revoluciones.
Los síntomas son una clara pérdida de rendimiento, con el consiguiente aumento de consumo. También es frecuente en estos casos notar saltos en la entrega de potencia, o zonas muertas en las que el motor parece no empujar.
Como sucede con caudalímetros, válvulas EGR y filtros antipartículas, una de las principales causas de que se atasque es abusar de la conducción por ciudad, o circular con el motor siempre a muy bajas vueltas, que es cuando la combustión produce más carbonilla.
La mejor forma para evitar averías en un turbocompresor de geometría variable es, por lo tanto, no limitar la conducción a recorridos urbanos, saliendo de vez en cuando a carretera y haciendo que el motor trabaje también a revoluciones medias o altas. Por supuesto, también es indispensable utilizar un aceite de motor adecuado y respetar los intervalos de mantenimiento.
